РЕШЕТКА ДЛЯ МЯСОРУБКИ Российский патент 1999 года по МПК B02C18/36 

Изобретение относится к перерабатывающему оборудованию для измельчения мяса, рыбы, овощей и других продуктов.

Известна решетка к устройству измельчения преимущественно мяса, выполненная в виде диска постоянной толщины со сквозными отверстиями разного диаметра, расположенными концентричными рядами (авт. св. N 634786, кл. B 02 C 18/30, 1978). Однако из-за уменьшения диаметра отверстий в каждом последующем ряду от центра к периферии снижается общая производительность устройства.

Наиболее близкой к предлагаемой решетке является решетка для мясорубки, выполненная с круглыми отверстиями, расположенными с наклоном к плоскости решетки в сторону, противоположную направлению вращения ножа, под углом 70 - 80^o (авт.св. N 2031722, кл. B 02 C 18/36, 1995 - прототип).

Недостатком этой решетки является наличие дополнительной составляющей силы трения измельчаемого продукта о поверхность отверстия, возникающей при работе мясорубки из-за отсутствия угла наклона осей отверстий в сторону оси решетки, кроме того, угол наклона отверстий к плоскости решетки в сторону, противоположную направлению вращения ножа, в известном изобретении, принятом за прототип, назначен вне зависимости от физико-механических свойств измельчаемого мясорубкой продукта.

Технической задачей изобретения является увеличение производительности процесса измельчения и повышение эффективности использования решетки.

Задача достигается тем, что в решетке для мясорубки, изготовленной с круглыми в поперечном сечении отверстиями, расположенными концентрическими рядами с углом наклона к плоскости решетки в сторону, противоположную направлению вращения ножа, ось каждого отверстия одновременно наклонена под углом α к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа и под углом β к прямой, направленной в сторону оси решетки, при этом угол α выбран равным
α = 90^o-ϕ,
где ϕ - угол внутреннего трения измельчаемого мясорубкой продукта, град,
а угол β определен из соотношения

где f - коэффициент трения измельчаемого продукта о последний виток шнека;
d - средний диаметр последнего витка шнека, мм;
t - шаг последнего витка шнека, мм.

Наличие в предлагаемой решетке изобретения доказывается тем, что в существующих конструкциях решеток угол наклона отверстий к плоскости решетки назначают без учета физико-механических свойств измельчаемых продуктов, что ведет к снижению скорости их прохождения через отверстия из-за значительных сил трения, возникающих в результате неточно заданных углов наклона отверстий, при этом не обращают внимание на необходимость придания направления наклону осей отверстий в сторону оси решетки, совпадающего с направлением подачи продукта и облегчающего продавливание шнеком продукта через отверстия решетки.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в одновременном наклоне осей отверстий к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа, и к прямой, направленной в сторону оси решетки.

Причем углы наклона отверстий дифференцируют в зависимости от индивидуальных физико-механических характеристик перерабатываемых продуктов и технических параметров применяемых мясорубок.

Такая конструкция решетки позволяет увеличить производительность мясорубки за счет уменьшения силы трения продукта о стенки отверстия и увеличения скорости прохождения продукта через отверстия. При этом для каждого вида измельчаемого продукта устанавливается соответствующая решетка с заранее рассчитанными углами наклона отверстий, что повышает эффективность ее использования и расширяет области применения.

На фиг. 1 изображена решетка, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 со схемой сил, действующих на продукт в отверстии; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 со схемой воздействия последнего витка шнека на продукт.

Решетка для мясорубки выполнена в виде диска 1 с расположенными на нем концентрическими рядами круглыми в поперечном сечении отверстиями 2 (фиг. 1). Ось каждого отверстия одновременно наклонена к прямой в плоскости 3 (фиг. 2) решетки, направленной в сторону, противоположную направлению 4 вращения ножа - угол α, и к прямой, направленной в сторону оси 5 (фиг. 3) решетки - угол β. Угол наклона отверстий α выбран равным
α = 90^o-ϕ,
где ϕ - угол внутреннего трения измельчаемого мясорубкой продукта, град,
а угол наклона β определен из соотношения:

где f - коэффициент трения измельчаемого продукта о последний виток шнека,
d - средний диаметр последнего витка шнека, мм;
t - шаг последнего витка шнека, мм.

Если предположить, что продукт 6 (фиг. 2), перемещаемый ножами, является идеально сыпучим телом с углом внутреннего трения ϕ, а продукт в отверстии 7 является твердым телом - ядром, то на ядро при работе мясорубки будет действовать сила нормального давления P_n, направленная параллельно оси рабочей камеры мясорубки, и сила трения F_тр между частицами измельчаемого продукта, направленная вдоль плоскости решетки. Равнодействующая от этих сил Q направлена под углом α к прямой в плоскости 3 решетки, направленной в сторону, противоположную направлению 4 вращения ножа, следовательно, наименьшее сопротивление продвижению продукта через отверстия будет тогда, когда угол наклона осей отверстий в сторону, противоположную направлению вращения ножа выбран равным α. Величина угла α, согласно принятой модели, определяется из соотношения
α = 90^o-ϕ,
где ϕ - угол внутреннего трения измельчаемого продукта, численное значение которого определяется физико-механическими свойствами продукта и устанавливается экспериментально, например с помощью пластомера.

Равнодействующая сила P (фиг. 3) от силы N нормального давления на продукт 6 поверхности последнего витка шнека и силы трения T воздействует на продукт под углом наклона β к прямой, направленной в сторону оси 5 решетки. Поэтому для сведения к минимуму силы трения продукта о поверхность 8 отверстия и увеличения скорости его продвижения через отверстия необходимо использовать решетку с углом наклона осей отверстий совпадающим по численному значению и направлению с углом β. Величина угла β определяется по формуле
β = 90^o-(j+ρ),
где j - угол подъема последнего витка шнека, град,
ρ - угол трения измельчаемого продукта о последний виток шнека, град.

Так как а ρ = arctg f,
где t - шаг последнего витка шнека, мм;
d - средний диаметр последнего витка шнека, мм;
f - коэффициент трения измельчаемого продукта о последний виток шнека, значение которого также зависит от физико-механических свойств продукта и определяется экспериментально,
то после подстановки и преобразования окончательно получим

Очевидно, что для обеспечения наибольшего эффекта увеличения скорости прохождения продукта через отверстия решетки необходимо одновременно наклонить ось каждого отверстия под углом α и β к указанным прямым.

Таким образом, ось каждого отверстия наклонена как к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа, - угол α, так и к прямой, направленной в сторону оси решетки, - угол β, при этом направление оси отверстия совпадает с направлением результирующей сил, действующих на измельчаемый продукт, а значит, сведены к минимуму все силы трения о поверхность отверстия и максимально увеличена скорость продвижения продукта. Вместе с тем увеличение скорости прохождения продукта через отверстия не снизит качество процесса измельчения, так как углы атаки крестообразного ножа и решетки получаются острыми и поэтому продукт будет качественнее резаться, меньше мяться и не нагреваться.

Пример конкретного выполнения отверстий в решетке приведен для мясорубки МИМ 105 при измельчении говядины. Решетка имеет следующие выходные данные: наружный диаметр, d_p = 105 мм; толщина, S = 8 мм; диаметр отверстий, d_отв = 5 мм; число отверстий, z = 144 шт.

При угле внутреннего трения ϕ для говядины, равном 22^o, угол наклона α оси каждого отверстия к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа, выбирают равным 68^o. Так как коэффициент трения f говядины о последний виток шнека равен 0,4, а средний диаметр последнего витка шнека d и шаг последнего витка шнека t равны соответственно 73 и 36 мм, то угол наклона β оси каждого отверстия к прямой, направленной в сторону оси решетки, устанавливают равным 57^o.

Используя приведенную методику расчета углов наклона отверстий, можно изготовить комплект решеток для измельчения различных по физико-механическим свойствам продуктов, например, комплект из 3-х сменных решеток:
1-ая - для измельчения пластичных продуктов;
2-ая - для измельчения волокнистых продуктов;
3-ая - для измельчения твердых продуктов.

Замена одной решетки на другую при переходе на измельчение нового продукта позволит расширить область эффективного применения решеток с наклонно расположенными отверстиями, с одновременным повышением производительности измельчения различных по свойствам продуктов.

Использование изобретения позволяет достичь следующих результатов:
1. В связи с минимизацией сил трения измельчаемого продукта о поверхность отверстий и уменьшением усилий продавливания шнеком продукта через отверстия предлагаемая решетка дает возможность повысить производительность мясорубки при одной и той же потребляемой мощности, кроме того, уменьшение усилий воздействия последнего витка шнека способствует сокращению потерь сока при измельчении сочных продуктов.

2. Установление четкой взаимосвязи величин углов и направлений осей отверстий с физико-механическими свойствами измельчаемых продуктов и техническими параметрами применяемых мясорубок позволяет выбрать оптимальный угол наклона отверстий.

3. Создание комплекта решеток с углами наклона отверстий, которые дифференцируются в зависимости от вида измельчаемого продукта, позволяет расширить область эффективного применения решеток с наклонно расположенными отверстиями.

Реализация потенций изобретения позволяет повысить производительность существующих мясорубок и расширить область эффективного применения решеток с наклонно расположенными отверстиями, обеспечив при этом уменьшение усилий продавливания шнеком продукта и высокое качество измельчения.

Сущность изобретения: решетка выполнена в виде диска с расположенными на нем концентрическими рядами круглыми в поперечном сечении отверстиями. Ось каждого отверстия одновременно наклонена под углом α к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа и под углом β к прямой, направленной в сторону оси решетки, при этом угол α выбран равным α = 90^o-ϕ, где ϕ - угол внутреннего трения измельчаемого мясорубкой продукта, град, а угол β определен из соотношения β = arcctg πfd+t/πd-t, гдe f - коэффициент трения измельчаемого продукта о последний виток шнека, d - средний диаметр последнего витка шнека, мм, t - шаг последнего витка шнека, мм. Изобретение позволяет повысить производительность мясорубки, обеспечив при этом уменьшение усилий продавливания шнеком продукта и высокое качество измельчения. 3 ил.

Решетка для мясорубки, имеющая круглые в поперечном сечении отверстия, расположенные концентрическими рядами с углом наклона к плоскости решетки в сторону противоположную направлению вращения ножа, отличающаяся тем, что ось каждого отверстия одновременно наклонена под углом α к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа и под углом β к прямой, направленной в сторону оси решетки, при этом угол α выбран равным
α = 90^o - ϕ,
где ϕ - угол внутреннего трения измельчаемого мясорубкой продукта, град. ,
а угол β определен из соотношения

где f - коэффициент трения измельчаемого продукта о последний виток шнека;
d - средний диаметр последнего витка шнека, мм;
t - шаг последнего витка шнека, мм.