КОМПЛЕКТ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА МЯСОРУБКИ И ЕГО РАБОЧАЯ ЧАСТЬ Российский патент 1998 года по МПК B02C18/36 

Изобретение относится к устройствам для измельчения мяса и других пищевых продуктов.

Известен комплект режущего инструмента мясорубки по меньшей мере с одной режущей парой, составленной из решетки в виде диска с отверстиями для прохода измельченного мяса, по меньшей мере на одном торце которого расположена ее рабочая поверхность, и ножа по меньшей мере, с одной лопастью, по меньшей мере на одном торце которой выполнен выступ для взаимодействия своей режущей кромкой с рабочей поверхностью решетки заявка, 93008673, кл. B 02 C 18/30, 20.04.95).

Недостатком такого комплекта режущего инструмента является низкий ресурс его работы, образование неравномерного зазора между режущими кромками лезвий ножа и решеткой в ходе эксплуатации.

Задачей изобретения является повышение ресурса работы комплекта режущего инструмента мясорубки и его рабочей части, исключение возможности появления неравномерного зазора между режущими кромками выступов лопастей ножа и рабочей поверхностью решетки, повышение долговечности и удешевление.

Указанная задача решается тем, что в комплекте режущего инструмента мясорубки по меньшей мере с одной режущей парой, составленной из решетки в виде диска с отверстиями для прохода измельченного мяса, по меньшей мере на одном торце которого расположена ее рабочая поверхность, и ножа по меньшей мере с одной лопастью, по меньшей мере на одном торце которой выполнен выступ для взаимодействия своей режущей кромкой с рабочей поверхностью решетки, решетка выполнена с кольцевым выступом, а ее рабочая поверхность расположена на торце кольцевого выступа решетки, при этом ширина кольцевого выступа решетки соответствует длине режущей кромки выступа лопасти ножа, в области примыкания к имеющей отверстия для прохода измельченного мяса кольцевой зоне кольцевого выступа решетки, выступ лопасти ножа имеет по меньшей мере один сужающийся и по меньшей мере один расширяющийся в периферийном направлении участки, а в области примыкания к сплошным центральной и периферийной кольцевым зонам кольцевого выступа решетки выступ лопасти ножа выполнен расширяющимся в периферийном направлении.

Задача может быть решена также и тем, что в комплекте режущего инструмента мясорубки по меньшей мере с одной режущей парой, составленной из решетки, по меньшей мере на одном торце которой расположена ее рабочая поверхность, и ножа по меньшей мере с одной лопастью, по меньшей мере на одном торце которой выполнен выступ для взаимодействия своей режущей кромкой с рабочей поверхностью решетки, решетка выполнена с кольцевым выступом и ее рабочая поверхность расположена на торце кольцевого выступа, при этом ширина кольцевого выступа решетки соответствует длине режущей кромки выступа лопасти ножа, а выступ лопасти ножа выполнен расширяющимся в периферийном направлении.

Указанная задача достигается также тем, что в рабочей части режущего инструмента мясорубки, включающей выполненные на торцах лопастей ножа выступы и изнашиваемый режущими кромками выступов лопастей ножа кольцевой выступ решетки, кольцевой выступ решетки и выступы лопастей ножа выполнены из износостойких материалов, при этом твердость материала выступов лопастей ножа превышает твердость материала кольцевого выступа решетки.

При этом твердость материала выступа лопасти ножа может составлять 62-73, а твердость материала кольцевого выступа решетки - 58-67 единиц по Роквеллу.

Твердость материала лобового участка выступа лопасти ножа может превышать твердость материала сердцевины выступа лопасти ножа и твердость материала кольцевого выступа решетки.

На фиг. 1 показан комплект режущего инструмента мясорубки, выполненный в виде прижимаемых друг к другу одностороннего многолопастного ножа и решетки, поперечный разрез;
на фиг. 2 - комплект режущего инструмента, выполненный в виде лево- и правостороннего ножей и решетки между ними, поперечный разрез;
на фиг. 3 - комплект режущего инструмента, предназначенный для осуществления традиционного способа измельчения мяса, поперечный разрез;
на фиг. 4 - вид со стороны ножа на решетку, располагаемую на выходе режущего узла промышленной мясорубки;
на фиг. 5 - вид со стороны ножа на промежуточную решетку промышленной мясорубки;
на фиг. 6 - вид со стороны ножа на приемную решетку промышленной мясорубки;
на фиг. 7 - вид на многолопастной нож со стороны решетки;
на фиг. 8 - разрез А-А одностороннего многолопастного ножа;
на фиг. 9 - разрез А-А двухстороннего многолопастного ножа;
на фиг. 10 - вид на лопасть многолопастного ножа с выступом на фоне работающей в паре с ним решетки;
на фиг. 11 - другой вариант выполнения лопасти многололастного ножа с выступом;
на фиг. 12 - третий вариант выполнения лопасти многолопастного ножа с выступом;
на фиг. 13 - решетка, составленная из соединенных между собой изнашиваемой и несущей частей, поперечный разрез.

Изображенная на фиг. 1 режущая пара, составленная из решетки 1 и одностороннего многолопастного ножа 2, может быть использована для оснащения обычных бытовых шнековых мясорубок. Кроме того, такие режущие пары могут быть использованы при комплектовании инструмента для оснащения промышленных мясорубок, в которых подачу сырья к решеткам осуществляют по прямолинейным траекториям. В этом случае решетки, отверстия в которых имеют диаметр 3 мм или менее, выполняют не только режущие, но и сепарирующие функции, так как они улавливают кусочки сухожилий, хрящей и обломки костей. Применяемые в режущих узлах таких мясорубок решетки с отверстиями большого диаметра (например, приемные и промежуточные решетки), выполняют только режущие функции. В режущих узлах рассматриваемых мясорубок может быть использован также показанный на фиг. 2 набор режущего инструмента, составленный из левостороннего 3, правостороннего 4 ножей и зажимаемой между ними решетки 5, которую используют в качестве промежуточной. Представленный на фиг. 3 комплект режущего инструмента предназначен для оснащения промышленных мясорубок, используемых для осуществления традиционного способа измельчения мяса, предусматривающего подачу сырья к решеткам по винтовым траекториям. Например, такой комплект может включать два двухсторонних многолопастных ножа 6 и 7, один из которых зажат между приемной 8 и промежуточной 5 решетками, а другой - между промежуточной решеткой 5 и решеткой 1, предназначенной для осуществления заключительного этапа измельчения мяса. Режущие узлы промышленных мясорубок большой производительности могут быть оснащены не одной, а несколькими промежуточными решетками, тогда количество двухсторонних многолопастных ножей соответственно возрастает. Отверстия в решетке 1 в зависимости от ее назначения могут иметь диаметр 3-4 мм либо 5-16 мм. Отверстия для прохода измельченного мяса, выполненные в промежуточной решетке 5, как правило, имеют диаметр 25 мм. Приемная решетка 8 выполнена с тремя расположенными под углом 120^o друг к другу отверстиями в виде щелей cо скругленными углами (см. фиг. 6). Отверстия малого диаметра, выполненные в показанных на фиг. 1 и 3 решетках, расположены по сторонам вписанных друг в друга правильных шестиугольников (см. фиг. 4), а отверстия большого диаметра - концентрическими кругами (см. фиг. 5). Общим у показанных на фиг. 1 - 3 решеток является то, что все они выполнены с кольцевыми выступами 9, ширина которых соответствует ширине кольцевых рабочих зон режущих кромок лезвий примыкающих к ним ножей. Выступы 10 односторонних 2-4 и двухсторонних 6, 7 многолопастных ножей выполнены в виде выступающих за пределы лопастей отрезков прямых цилиндрических колец, каждый из которых в плоскости резания образует режущую 11, заднюю 12 и боковые 13 и 14 кромки (см. фиг. 7 и 11). Форму режущей кромки 11 выступов ножей выбирают из конструктивных соображений: она может быть прямолинейной (расположенной по радиусу ножа или под углом к нему) либо криволинейной. У односторонних ножей 2-4 выступы расположены с одной (с левой или с правой) стороны лопастей, а у двухсторонних - с их обеих сторон. Форма выступов каждого конкретного ножа зависит от того, с какой именно решеткой этот нож будут эксплуатировать.

Если выступы 10 лопастей работают в паре с кольцевым выступом 9 решетки, отверстия для прохода измельчаемого мяса в которой имеют малый диаметр и распределены равномерно (например, по сторонам вписанных друг в друга правильных шестиугольников), то ширина каждого из выступов, измеренная в плоскости резания по длинам хорд или по длинам, дуг окружностей радиуса ρ_x с центром, совпадающим с осью вращения ножа (т.е., расстояние между режущими 11 и задними 12 кромками выступов лопастей в местах их пересечений с окружностью радиуса ρ_x ), может быть определена по формуле l_x= lρ_x/ρ (1), где l - задаваемая из конструктивных соображений длина одной из боковых кромок выступа, расположенной на окружности радиуса ρ (см. фиг. 7).

Из зависимости (1) следует, что ширина выступа лопасти ножа с ростом радиуса ρ_x будет увеличиваться с постоянным угловым коэффициентом, равным отношению l/ρ . С ростом радиуса ρ_x линейно возрастает и совершаемый за один оборот ножа круговой путь любого элементарного участка его лезвия вдоль поверхности работающей в паре с ним решетки, который, как известно, определяется выражением L_x= 2πρ_x (2).

Разделив (1) на (2), получаем l_x/L_x= l/2πρ или l_x - b•L_x (3), где b = l/2πρ - константа. Из выражения (3) следует, что рассчитанная по уравнению (1) ширина выступа ножа в месте расположения рассматриваемого элементарного участка будет пропорциональна длине кругового пути этого участка вдоль поверхности работающей в паре с этим выступом решетки. Это условие должно было бы обеспечивать равномерный износ выступа лопасти ножа вследствие его трения о поверхность решетки, так как ширина любого изнашиваемого элементарного участка выступа лопасти найдена с учетом протяженности его кругового пути. Однако формулу (1) без всяких оговорок можно применять лишь тогда, когда рассматриваемая изнашиваемая элементарная площадка выступа лопасти на своем круговом пути не будет встречать отверстия для прохода измельченного мяса. Если окружность радиуса ρ_x , соответствующая круговому пути рассматриваемого элементарного участка выступа лопасти пересечет n отверстий решетки, то износ такой площадки уже не будет пропорционален произведению 2πρ_x , так как на части этого кругового пути будет отсутствовать первопричина износа - контакт лопасти ножа с телом решетки. Величина , выражающая сумму длин n дуг l_о,i, расположенных в пределах пересекаемых окружностью радиуса ρ_x отверстий решетки, предназначенных для прохода измельченного мяса соответствует той части кругового пути 2πρ_x , проходящего рассматриваемым элементарным участком выступа лопасти за один оборот ножа, на котором он не будет иметь контакта с материалом решетки. Доля окружности радиуса ρ_x , соответствующая сумме длин дуг, расположенных между отверстиями решетки, определяется разностью

Эта безразмерная величина может быть использована в качестве коэффициента, учитывающего реальный путь любой элементарной площадки выступа лопастей ножа именно по поверхности решетки, где и происходит его износ вследствие трения о ее тело.

Ширина равномерно изнашиваемого выступа лопасти ножа как функция удаленности рассматриваемой изнашиваемой площадки от оси вращения ножа, учитывающая долю кругового пути, приходящегося на отверстия примыкающей решетки, предназначенные для прохода измельчаемого мяса, в общем виде определяется уравнением

Для каждой конкретной режущей пары эта зависимость приобретает вид

Если режущая кромка выступа лопасти ножа задана в виде прямой линии, то точки, расположенные от нее на расстояниях l_x, рассчитанных по формуле (4), дадут ломаную линию, сгладив которую, получаем плавную кривую, соответствующую конфигурации задней кромки выступа лопасти найденной из условия его равномерного износа. Расчет величины l_x можно произвести и по другую равнозначным формулам

где
l_т,i - принадлежащие окружности радиуса ρ_x дуги, расположенные в промежутках между пересекаемыми этой окружностью отверстиями для прохода измельчаемого мяса;
ϕ_0,i и ϕ_T,i - выраженные в градусах центральные углы, опирающиеся на дуги l_о,i и l_т,i соответственно.

Расчеты по формулам (4) - (7) дают одинаковые результаты.

Форма лезвий ножа, определенная предложенным способом, показана на фиг. 10 и 12, где лопасти ножа и их выступы изображены сплошными линиями, а работающие в паре с выступами лопастей ножа решетки - пунктиром. Здесь же пунктирными линиями показаны и результаты расчетов величин l_x. Форма задних кромок выступов лопастей ножей получена путем сглаживания ломаных линий, построенных по точкам, координаты которых определены таким образом.

Форма задней кромки выступа лопасти ножа, определенная предложенным способом, будет иметь тем большую кривизну, чем большая часть решетки будет приходиться на ее отверстия для прохода измельчаемого мяса. Если решетка выполнена с отверстиями, имеющими диаметр не более 5 мм, расположенными по сторонам вписанных друг в друга правильных шестиугольников, то формы рабочей поверхности выступа лопасти ножа, скользящей по поверхности решетки, определенные с использованием формул (1) и (4), не будут столь уж существенно отличаться друг от друга. Например, площади зеркал выступов лопасти ножа, работающего с режуще-сепарирующей решеткой, имеющей отверстия для прохода измельчаемого мяса диаметром 3 мм, определенные с использованием формул (1) и (4), отличаются не более чем на 30%. Таким образом, определенная по уравнению (1) форма выступов ножа может обеспечить его достаточно равномерный износ только в том случае, если этот выступ будет работать в паре с решеткой, отверстия для прохода измельчаемого мяса в которой имеют диаметр до 5 мм.

Обращенную к выступам лопастей ножа кольцевую поверхность выступа 9 решетки можно разбить на три участка: две сплошные зоны, которые расположены в центральной части и на периферии решетки, где отсутствуют отверстия для прохода измельченного мяса, и размещенную между ними кольцевую зону, в которой сосредоточены все эти отверстия. В этой связи появляется и третий вариант выполнения режущей пары, составленной из решетки и примыкающих к ней выступов лопастей многолопастного ножа. В этом случае ширина выступов лопастей ножа в пределах зон их контакта со сплошными кольцевыми участками решетки вычисляется по формуле (1), а в пределах зоны расположения отверстий для прохода измельчаемого мяса задается формой их задней кромки, имеющей вид плавной кривой, полученной путем сглаживания ломаной линии, построенной по точкам, удаленным от режущей кромки на расстояния, рассчитанные по уравнению (4). Форма выступа лопасти ножа, определенная таким образом, показана на фиг. 11.

Так как обеспечивающая равномерный износ форма выступа лопасти каждого конкретного ножа рассчитывается с учетом конструктивных особенностей работающей в паре с ним решетки, понятно, что у лопастей двухсторонних ножей форма их правых и левых выступов будет различной: ведь по обе стороны таких ножей расположены разные решетки. Задние кромки выступов лопастей ножей 6 и 7, примыкающие к промежуточной решетке 5 (см. фиг. 3), будут представлять собой кривые линии, полученные путем зеркального отображения друг от друга. То же самое можно сказать и о форме выступов лопастей лево- и правостороннего ножей 3 и 4, установленных по обе стороны решетки 5 (см. фиг. 2), если отверстия в этой решетке имеют цилиндрическую форму, и если они не наклонены к плоскости резания.

Кольцевой выступ 9 решетки, выполненный со стороны примыкающих к решетке выступов ножа, исключает возможность углубления выступов ножа и тело изнашиваемой решетки, что повышает надежность конструкции режущего инструмента.

При эксплуатации предложенного режущего инструмента придется следить за порядком сборки режущего узла мясорубки с тем, чтобы не перепутать месторасположение притертых друг к другу решеток и ножей.

Разработанная форма выступов лопастей ножа обеспечивает практически равномерный износ, а автоматической заточки притупляющихся режущих кромок выступов лопастей ножа и кромок отверстий решетки достигают за счет предложенного соотношения твердостей материалов, из которых изготовлена режущая пара. С этой целью подбирают материалы для изготовления решеток и ножей и их термическую обработку осуществляют таким образом, чтобы твердость материала режущей части выступов лопастей ножа превышала твердость материала решетки. Для режущей пары, составленной из режуще-сепарирующей решетки и примыкающих к ней выступов лопастей одностороннего ножа, при эксплуатации которой ударные нагрузки практически исключены, твердости контактирующих материалов могут быть предельно высокими: твердость материала выступов лопастей ножа может достигать 62-73, а твердость материала изнашиваемой части режуще-сепарирующей решетки - 58-67 единиц по Роквеллу. По другому варианту такой режущей пары твердость поверхностных слоев лобовых участков выступов лопастей ножа должна превышать твердость материала их сердевин и твердость материала решетки. Такого соотношения твердостей изнашиваемых режущих частей выступов ножа и решетки можно достичь химико-термической обработкой выступов лопастей с последующим удалением шлифовкой упрочненных слоев с их тыльной стороны и со стороны, обращенной к решетке. Во всех рассмотренных случаях выступы лопастей ножа и решетку изготавливают из материалов, обладающих высокой износостойкостью.

Предложенное соотношение твердостей материалов режущих частей выступов лопастей ножей и работающих с ними в паре изнашиваемых частей решеток обеспечивает опережающий износ материала решетки по сравнению с износом материала лезвия ножа. При эксплуатации такой режущей пары режущие кромки равномерно изнашиваемых выступов лопастей ножа будут оборот за оборотом срезать тончайшие слои металла с примыкающей к ним поверхности кольцевого выступа решетки, чем обеспечивается автоматическая заточка кромок отверстий решетки. При этом автоматическая заточка режущих кромок выступов лопастей ножа происходит за счет того, что более твердые лезвия ножа все время притираются к поверхности изнашиваемой решетки.

Появление неравномерного зазора между изнашиваемыми поверхностями решетки и выступов лопастей ножа исключено, что устраняет необходимость шлифовки решетки и ножа до полного исчерпания ресурса их работы. Автоматическая заточка режущих кромок выступов лопастей ножа и кромок отверстий решетки обеспечивает неизменно высокое качество измельчаемого мяса на любом этапе эксплуатации режущей пары.

При полном износе кольцевого выступа 9 решетки (или выступов 10 лопастей ножа) изношенную решетку (или изношенный нож) заменяют на новые. Перед формированием следующей режущей пары оставшийся от прежней не до конца изношенный нож (или не до конца изношенную решетку) шлифуют на плоско-шлифовальном станке.

Эксплуатация предложенного режущего инструмента имеет некоторые особенности. Так как износ рабочих поверхностей решетки и выступов лопастей ножа происходит равномерно по всей площади их соприкосновения, то, если не принять специальных мер, в ходе эксплуатации режущей пары между рабочими поверхностями появится щель постоянной ширины. Поэтому в состав режущего узла мясорубки следует ввести сжимаемый при его сборке упругий элемент, который будет сближать изнашиваемые решетку и нож за счет запасенной при его сжатии энергии. Наличие упругого элемента в составе режущего узла мясорубки обеспечивает щадящий режим износа рабочих поверхностей решетки и ножа.

Так как предложенные решетка и нож на плоско-шлифовальном станке обрабатывается только лишь при формировании режущих пар, а также в связи с щадящим характером износа их рабочих поверхностей, предложенный режущий инструмент имеет повышенный ресурс работы.

Изобретение предназначено для измельчения мяса и других пищевых продуктов. Комплект режущего инструмента мясорубки по меньшей мере с одной режущей парой, составленной из решетки в виде диска и ножа по меньшей мере с одной лопастью, по меньшей мере на одном торце которой выполнен выступ для взаимодействия своей режущей кромкой с рабочей поверхностью решетки. Указанный комплект может быть выполнен с кольцевым выступом, а его рабочая поверхность расположена на торце кольцевого выступа, при этом ширина кольцевого выступа решетки соответствует длине режущей кромки выступа лопасти ножа, выступ лопасти ножа имеет по меньшей мере по одному сужающемуся и по одному расширяющемуся в периферийном направлении участку, а выступ лопасти ножа выполнен расширяющимся. В указанном комплекте также решетка выполнена с кольцевым выступом, ширина которого соответствует длине режущей кромки выступа лопасти ножа, а выступ лопасти ножа расширяется в периферийном направлении. Рабочая часть режущего инструмента включает выполнение на торцах лопастей ножа выступы и кольцевой выступ решетки, при этом выступы выполнены из износостойких материалов, а твердость материала выступов лопастей ножа превышает твердость материала кольцевого выступа решетки. Твердость материала выступа лопасти ножа может составлять 62-73, а твердость кольцевого выступа решетки - 58-67 единиц по Роквеллу. Твердость материала лобового участка выступа лопасти может превышать твердость материала сердцевины выступа лопасти ножа. Изобретение позволит повысить ресурс работы комплекта режущего инструмента. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Комплект режущего инструмента мясорубки, по меньшей мере с одной режущей парой, составленной из решетки в виде диска с отверстиями для прохода измельченного мяса, по меньшей мере на одном торце которой расположена ее рабочая поверхность, и ножа по меньшей мере с одной лопастью, по меньшей мере на одном торце которой выполнен выступ для взаимодействия своей режущей кромкой с рабочей поверхностью решетки, отличающийся тем, что решетка выполнена с кольцевым выступом, а ее рабочая поверхность расположена на торце кольцевого выступа, при этом ширина кольцевого выступа решетки соответствует длине режущей кромки выступа лопасти ножа, в области примыкания к имеющей отверстия для прохода измельченного мяса кольцевой зоне кольцевого выступа решетки, выступ лопасти ножа имеет по меньшей мере по одному сужающемуся и по меньшей мере по одному расширяющемуся в периферийном направлении участку, а в области примыкания к сплошным центральной и периферийной кольцевым зонам кольцевого выступа решетки выступ лопасти ножа выполнен расширяющимся в периферийном направлении. 2. Комплект режущего инструмента мясорубки с по меньшей мере одной режущей парой, составленной из решетки, по меньшей мере на одном торце которой расположена ее рабочая поверхность, и ножа с по меньшей мере одной лопастью, по меньшей мере на одном торце которой выполнен выступ для взаимодействия своей режущей кромкой с рабочей поверхностью решетки, отличающийся тем, что решетка выполнена с кольцевым выступом, а ее рабочая поверхность расположена на торце кольцевого выступа, при этом ширина кольцевого выступа решетки соответствует длине режущей кромки выступа лопасти ножа, а выступ лопасти ножа выполнен расширяющимся в периферийном направлении. 3. Рабочая часть режущего инструмента мясорубки, включающая выполненные на торцах лопастей ножа выступы и изнашиваемый режущими кромками выступов лопастей ножа кольцевой выступ решетки, отличающаяся тем, что кольцевой выступ решетки и выступы лопастей ножа выполнены из износостойких материалов, при этом твердость материала выступов лопастей ножа превышает твердость материала кольцевого выступа решетки. 4. Рабочая часть режущего инструмента мясорубки по п.3, отличающаяся тем, что твердость материала выступа лопасти ножа составляет 62 - 73, а твердость материала кольцевого выступа решетки составляет 58 - 67 единиц по Роквеллу. 5. Рабочая часть режущего инструмента мясорубки по п.3, отличающаяся тем, что твердость материала лобового участка выступа лопасти ножа превышает твердость материала сердцевины выступа лопасти ножа и твердость материала кольцевого выступа решетки.