УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОРЕХОВ Российский патент 2001 года по МПК A23N5/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно, к устройствам для массовой переработки орехов, например, фундука, лещины, а также может быть применено в пищевой промышленности, использующей в своих изделиях орехи.

Широко известны различные конструкции устройств для массовой переработки орехов. Эффективность работы каждого такого устройства зависит от конструктивного решения задачи по обеспечению раскалывания максимального количества орехов от общего количества загружаемых в бункер. При этом одновременно должна быть обеспечена качественная очистка и разделение ядер орехов от скорлупы. В известных устройствах эта задача решена недостаточно эффективно. Сложность решения этих задач состоит в следующем. Общая масса орехов, подаваемых к молотильному устройству, состоит из большого количества разных по калибру (диаметру) орехов. Поэтому неизбежно большое количество не расколотых орехов, а также раздробленных полностью и поврежденных ядер. Достаточно сложно полностью разделить ядра и скорлупки, поскольку по весу и аэродинамическим свойствам они сопоставимы.

В известных устройствах можно наблюдать попытки решения этих задач различными конструктивными методами. Например, введением дополнительного молотильного барабана. Так, известна машина для очистки орехов [1], содержащая корпус, элеватор, загрузочный бункер, молотильный барабан с декой и пальцами с эластичным покрытием, решета, нагнетательный вентилятор, установленный с одной из боковых сторон решет, и сепарирующее приспособление. Это устройство, с целью уменьшения повреждения орехов при очистке, снабжено дополнительным молотильным барабаном меньшего диаметра с декой, конструктивное выполнение которых аналогично основным, и всасывающим вентилятором, размещенным с другой боковой стороны решет.

Работа этой машины происходит следующим образом. Неочищенный орех из бункера ковшовым элеватором подается в загрузочный бункер, захватывается и затягивается молотильным барабаном под деку, где частично обмолачивается, затем эта смесь протаскивается между барабанами дополнительного устройства, где происходит окончательный обмолот ореха. Молотильные барабаны снабжены пальцами с эластичным покрытием, которые при рабочем процессе входят в зацепление с обмолачиваемой массой ореха и тем самым вылущивают орех от флюски. Обмолоченная смесь ореха и флюски по удлиненной деке попадает на приемный транспортер и равномерно распределяясь по нему, опускается в систему решет, совершающих возвратно-поступательное перемещение от привода. Очищенные и неочищенные орехи проскакивают через отверстия решет, а флюски соплодий, ввиду меньшего веса, выносятся наружу при помощи нагнетательного вентилятора. Затем очищенный и неочищенный орех поступает на сепарирующее приспособление, работающее по принципу центрифуги, посредством которого достигается разделение очищенного ореха от не обмолоченного ввиду их различной дальности полета. Очищенные орехи падают в бункер, а неочищенные подаются к винтовому элеватору и посредством привода возвращаются в загрузочный бункер для вторичного обмолота.

Недостатками конструкции этой машины являются следующие:
- отсутствие компактности в конструктивном исполнении, что обусловливает громоздкость, необходимость использования больших производственных площадей, а также высокую стоимость оборудования;
- отсутствие возможности данной конструкции обеспечить полное разделение ядер орехов от скорлупы;
- низкая эффективность работы устройства из-за некачественного обмолота и возвращение большого количества орехов на повторный обмолот.

Существуют изобретения, в которых по-иному решается задача автоматического отделения ядер от скорлупы орехов. Однако такие устройства, как правило, конструктивно сложны, дорогостоящи, ненадежны в эксплуатации. Кроме того, они не обеспечивают полного отделения ядра ореха от его скорлупы. Например, известно устройство для раскалывания скорлупы орехов [2], содержащее транспортирующее устройство, элемент разрушения скорлупы, отделитель скорлупы, сопло для подачи струи воздуха для удаления шелухи. Элемент для раскалывания скорлупы выполнен в виде излучателя СВЧ-энергии, транспортирующее устройство представляет собой ряд замкнутых клиновидных ремней, установленных с зазором. Отделитель скорлупы выполнен в виде цилиндра с жестко закрепленными на нем и радиально направленными гибкими стержнями, при этом цилиндр размещен под рабочей ветвью транспортирующего устройства поперечно его движению, а гибкие стержни размещены в зазорах между клиновидными ремнями.

Устройство работает следующим образом. Из бункера на замкнутую ленту транспортера поступают орехи, распределяясь равным слоем на клиновидных ремнях. Лента перемещает орехи под излучатель СВЧ-энергии. Орехи, попадая в луч СВЧ-энергии, раскалываются и продвигаются к отделителю скорлупы с гибкими стержнями, находящимся под лентой транспортера. Транспортирующая лента образована клиновидными ремнями с узкими щелями, в которых размещены ядра орехов и скорлупа. Расстояние между клиновидными ремнями выбирается таким, что ядра в них не проваливаются. Гибкие стержни проталкивают мелкую скорлупу в щели между клиновидными ремнями. При этом ядра остаются на ленте. Продвигаясь по ленте, ядра с крупными кусками шелухи, попадают в струю воздуха, выходящую из сопла с таким напором, который позволяет сдуть более легкую скорлупу с большей парусностью, пропустив ядра в приемник.

Недостатками этого устройства являются следующие. Из вышеописанного очевидно, что гибкие стержни могут выталкивать в щели не только шелуху, но и орехи, поскольку и те и другие очень легкие. Кроме того, практически невозможно сделать струю воздуха, сдувающую только скорлупу и пропускающую ядра орехов. Из этого следует, что данная конструкция устройства имеет низкую эффективность при отделении ядер от скорлупы. Кроме того, устройство является конструктивно сложным и чрезвычайно дорогим.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для отделения семян (ядер) от шелухи арахиса [3], содержащее бункер, закрепленный на раме, установленные на горизонтальных параллельных осях барабаны с раскалывающими зубьями, а также отделительно-очистительный механизм. Отделительно- очистительный механизм состоит из смонтированного в кожухе и установленного под барабанами шнека, снабженного укрепленными на винтовой кромке щетками, и вентилятора с индивидуальным двигателем. По длине нижней рабочей части кожуха отделительно- выгрузочного шнека выполнены расположенные в шахматном порядке лункообразные отверстия для прохода ядер расколотых орехов (арахиса).

Принцип работы этого устройства состоит в следующем. Поступающий из бункера арахис попадает в зазор между барабанами, где его раскалывают и затем всю массу подают в кожух отделительно-очистительного механизма. Попадающая в кожух масса из шелухи ядер арахиса перемешивается вращающимся шнеком. При этом перемешивании через лункообразные отверстия в кожухе проскакивают ядра и мелкие частицы шелухи. Проходящие через эти отверстия ядра и мелкая шелуха подвергается действию воздушного потока, нагнетаемого центробежным вентилятором. При этом предполагается, что мелкие частицы - шелуха уносятся воздушным потоком в направлении ящика для шелухи, а тяжелые ядра арахиса осаждаются в другом ящике.

Практически осуществить процесс полного разделения ядер и шелухи потоком воздуха невозможно, поскольку невозможно отрегулировать струю воздуха так, чтобы она постоянно не менялась. Иначе говоря, нужно регулировкой заниматься непрерывно, а это неизбежно вызывает ошибки. Следствием является то, что значительная часть шелухи оказывается в ящике вместе с ядрами орехов.

Кроме того, шелуха забивает и шнек, и отверстия в кожухе, и для предотвращения этого на винтовой кромке установлены щетки. Практически же щетки забиваются мелкими частицами шелухи орехов и затрудняют перемещение шнека, что вызывает частые остановки устройства. Требуется регулярная очистка корпуса отделительно-очистительного механизма от обрабатываемой массы.

Кроме того, вращающийся шнек закручивает и уплотняет крупную шелуху арахиса и эта уплотненная шелуха защемляет и захватывает большое количество ядер арахиса. Часть ядер при этом размалывается. И вся эта масса из спрессованной шелухи и ядер удаляется в ящик для шелухи. Поэтому большое количество ядер оказывается в отходах.

Таким образом, из вышеописанного следует, что это устройство имеет следующие недостатки:
- низкую эффективность при раскалывании орехов и отделении ядер от скорлупы;
- сложную и дорогую конструкцию;
- низкую надежность при эксплуатации;
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании недорогого и простого по конструкции устройства для обработки орехов, обеспечивающего высокую эффективность работы устройства при качественном раскалывании всех орехов из однократно загружаемого количества (без возврата на повторное раскалывание).

При этом должно быть обеспечено достижение следующих технико-экономических результатов:
- раскалывание орехов одновременно нескольких калибров (не менее четырех);
- автоматическое качественное разделение скорлупы и ядер орехов;
- высокую производительность и достаточно быструю окупаемость.

Предлагается устройство для обработки орехов, содержащее раму с установленными на ней загрузочным бункером, механизмом разрушения скорлупы с валками и отделительно-очистительным механизмом.

Достижение указанных технических результатов обеспечивается за счет того, что устройство снабжено калибратором орехов, выполненного в виде лотка с последовательно чередующимися участками разного диаметра отверстий по меньшей мере четырех калибров и установленного подвижно на раме над валками, а отделительно-очистительный механизм снабжен дополнительным решетом с подковообразными отверстиями, установленным с возможностью виброколебаний на раме под основным приемным решетом, при этом валки механизма разрушения скорлупы выполнены составными из частей, каждая из которых соответствует одному калибру орехов, а основное приемное решето выполнено многоручьевым, причем каждый ручей расположен под частью валка соответствующего калибра.

Заявляемое изобретение может быть признано соответствующим требованию новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения.

Данное изобретение имеет изобретательский уровень вследствие того, что оно явным образом не следует из уровня техники, поскольку из известного уровня техники не выявляется влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, направленными на достижение технического результата.

Заявляемое изобретение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно может быть изготовлено и использовано в промышленности с обеспечением достижения усматриваемого в данной заявке технического результата.

Сущность заявляемого устройства для обработки орехов поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - общий вид устройства (аксонометрия);
фиг. 2 - подковообразная форма отверстий дополнительного решета (Вид А).

Предлагаемое устройство для обработки орехов (фиг. 1) содержит раму 1 с установленными на ней загрузочным бункером 2, механизмом 3 разрушения скорлупы с валками 4, отделительно-очистительным механизмом и калибратором орехов.

Загрузочный бункер 2 снабжен установленной на его выходе с возможностью вращения круглой щеткой 5. Калибратор выполнен в виде лотка 6 с последовательно чередующимися участками 9, 10, 11, 12 разного диаметра отверстий (по меньшей мере четырех калибров) и сборник 7 откалиброванных орехов.

Назначение отверстий лотка 6 (их чередование и размеры) состоит в сортировке потока орехов на четыре фракции. Например, орехи диаметром от 12,5 до 15 мм относят к I фракции орехов; орехи диаметром от 15 до 17,5 мм относят ко II фракции, орехи диаметром от 17,5 до 20 мм относят к III фракции, орехи диаметром от 20 до 22 мм относят к IV фракции.

Лоток 6 установлен над валками 4 на раме 1 наклонно, подпружинен (поз. 8) и соединен с приводом 13 возвратно-поступательного перемещения. Угол наклона лотка 6 меньше угла скатывания орехов.

Под лотком 8 установлен сборник 7 откалиброванных орехов с транспортирующими отсеками 15, 16, 17, 18, каждый из которых соответствует одной фракции орехов.

Валки 4 механизма 3 разрушения скорлупы выполнены составными из частей 19, 20, 21, 22, каждая из которых соответствует одной фракции орехов, а именно, часть 19 валков предназначена для раскалывания орехов первой фракции, часть 20 - для раскалывания орехов второй фракции, часть 21 - для раскалывания орехов третьей фракции, часть 22 - для раскалывания орехов четвертой фракции.

Отделительно-очистительный механизм состоит из основного приемного решета 23, дополнительного решета 24 и щеточных механизмов 14 очистки решет. Основное приемное решето 23 выполнено многоручьевым за счет размещения на его верхней поверхности продольных стенок 25 и установлено под валками механизма 3 разрушения скорлупы. При этом каждый ручей расположен под частью валка соответствующего калибра. На выходной части решета 23 установлен ссыпной желоб 26. Решето 23 подпружинено и имеет привод возвратно-поступательного перемещения (на фиг. 1 не показан).

Под основным приемным решетом 23 установлено дополнительное решето 24 с фигурными, например, подковообразными и/или серпообразными, отверстиями (см. фиг. 2), предназначенное для финишного удаления скорлупок. Решето 24 подпружинено и снабжено приводом возвратно-поступательного перемещения 27.

Для очистки отверстий под решетом 23 и 24 параллельно им установлены щеточные механизмы 14 с щетками, обращенными рабочей поверхностью к отверстиям решета. Каждый щеточный механизм 14 установлен с возможностью возвратно-поступательных перемещений вдоль решета 23 в противофазе с колебаниями этого решета.

Выход решета 24 снабжен направляющей 28, под которой установлен бункер 29 для ядер орехов. Непосредственно под решетом 24 установлен бункер 30 для сбора мелких скорлупок.

Под ссыпным желобом 26 установлена емкость 31 для сбора крупных скорлупок.

Решета 23 и 24 установлены с наклоном к горизонтальной плоскости под определенным углом, величина которого больше угла скатывания орехов по металлической поверхности.

Устройство работает следующим образом. Загруженные в бункер 2 орехи с помощью круглой щетки 5 слоем в один орех подают на лоток 6 калибратора. Орехи, под действием вибраций лотка 6 по мере продвижения калибруются на четыре фракции, а именно, на участке 9 в отверстия лотка проскакивают орехи диаметром от 12,5 до 15 мм (I фракция) и попадают в транспортирующий отсек 15 (отсек для I фракции орехов) сборника 7 откалиброванных орехов. Аналогичным образом, в отверстия участка 10 лотка 6 проскакивают орехи диаметром от 15 до 17,5 мм (II фракция) и попадают в транспортирующий отсек 16; в отверстия участка 11 лотка 6 проскакивают орехи диаметром от 17,5 до 20 мм (III фракция) и попадают в транспортирующий отсек 17; в отверстия участка 12 лотка 6 проскакивают орехи диаметром от 20 до 22 мм (IV фракция) и попадают в транспортирующий отсек 18. После калибровки орехи поступают в механизм 3 разрушения скорлупы.

При этом из транспортирующего отсека 15 орехи I фракции попадают к части 19 валков 4 механизма 3, из отсека 16 орехи II фракции попадают к части 20 валков 4, из отсека 17 орехи III фракции попадают к части 21 валков 4, из отсека 18 орехи IV фракции попадают к части 22 валков 4 механизма 3.

Механизм 3 орехи раскалывает, причем составная часть 19 валков раскалывает все орехи I фракции, часть 20 валков раскалывает орехи II фракции, часть 21 валков раскалывает орехи II фракции, часть 22 валков раскалывает орехи IV фракции. Таким образом достигают высокой эффективности работы за счет раскалывания каждой фракции орехов без повреждения их ядер.

Затем масса из расколотых орехов, включающая следующие компоненты: целые ядра, половинки ядер, мелкие скорлупки - меньше половины ореха, крупные скорлупки - больше половины ореха - поступают в отделительно-очистительный механизм.

При этом основное приемное решето 23 осуществляет отделение крупной скорлупы от всей поступившей массы следующим образом: диаметры отверстий решета 23 подобраны так, что сквозь эти отверстия проскакивают вниз целые ядра, их половинки и мелкая скорлупа, а крупная скорлупа скапливается и, перемещаясь к выходу решета 23, попадает в ссыпной желоб 26, откуда ссыпается в емкость 31 ля сбора крупных скорлупок.

На дополнительное решето 24 попадает масса, состоящая из ядер, их половинок, мелких скорлупок. Поскольку отверстия решета 24 подковообразные, сквозь них проскакивают мелкие скорлупки и попадают в бункер 30 для сбора мелких скорлупок.

Ядра и их половинки скатываются по вибрирующему решету 24 к направляющей 28, по которой они скатываются в бункер 29 для ядер орехов. Таким образом осуществляется полное разделение ядер орехов и их скорлупок.

Таким образом, из вышеописанного очевидны следующие преимущества предлагаемого устройства для обработки орехов:
- конструкция отличается простотой и низкой стоимостью;
- обеспечивается автоматическое раскалывание орехов одновременно нескольких фракций;
- конструкция обеспечивает высокую производительность (120 - 150 кг орехов/ч) и высокую окупаемость (3 - 4 месяца);
- конструкция обеспечивает простоту эксплуатации устройства, не требующей дополнительных регулировок в процессе работы.

Источники информации
1. Машина для очистки орехов. Авторское свидетельство СССР N 646978, М. кл. A 23 N 5/00, опубл. 15.02.79 г.

2. Устройство для раскалывания скорлупы орехов. Авторское свидетельство СССР N 1752332, М.кл. A 23 N 5/00, опубл. 07.08.92 г., Бюл. N 29.

3. Устройство для отделения семян от шелухи арахиса. Патент РФ N 2023404, опубл. 30.11.94 г., Бюл. N 22 (прототип).

Устройство содержит загрузочный бункер, механизм разрушения скорлупы, калибратор орехов и отделительно-очистительный механизм. Оно содержит также калибратор орехов в виде лотка с последовательно чередующимися участками разного диаметра отверстий. Валки механизма разрушения скорлупы выполнены составными из частей, каждая из которых соответствует одному калибру орехов, а расположенное под ними основное приемное решето выполнено многоручьевым , каждый из которых расположен под частью валка соответствующего калибра. Устройство обеспечивает раскалывание орехов и полное отделение ядер от скорлупы. 2 ил.

Устройство для обработки орехов, содержащее раму с установленными на ней загрузочным бункером, механизмом разрушения скорлупы с валками и отделительно-очистительным механизмом с основным приемным решетом, отличающееся тем, что оно снабжено калибратором орехов, выполненным в виде лотка с последовательно чередующимися участками разного диаметра отверстий по меньшей мере четырех калибров и установленным подвижно на раме над валками, а отделительно-очистительный механизм снабжен дополнительным решетом с подковообразными отверстиями, установленным с возможностью виброколебаний на раме под основным приемным решетом, при этом валки механизма разрушения скорлупы выполнены составными из частей, каждая из которых соответствует одному калибру орехов, а основное решето выполнено многоручьевым, причем каждый ручей расположен под частью валка соответствующего калибра.