УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА Российский патент 2003 года по МПК A23L1/18 A21B5/02 A23P1/14 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для применения в пищевой промышленности.

Известны бесшатунные прессы, см. авторские свидетельства СССР 1782212, кл. В 30 В 1/28, 1992 год и 1801773, кл. В 30 В 1/06, 1993 год, содержащие станину, направляющие, связанные между собой в жесткую раму, перемещающегося по ним ползуна, приводимого в возвратно-поступательное движение эксцентриковым механизмом.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому устройству можно считать устройство бесшатунного пресса по авторскому свидетельству 1782212, кл. В 30 В 1/28 за 1992 год, содержащего станину с направляющими, имеющими рамную конструкцию, подвижного ползуна, в нижней траверсе которого установлен подшипник, во внутреннем кольце этого подшипника имеется эксцентриковый механизм, в свою очередь установленный с помощью другого подшипника на несущем валу, закрепленном на станине с помощью двух соосных подшипников.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции эксцентрикового механизма и необходимость постоянной смазки трущихся деталей.

Известны устройства для переработки зерна, см. патент Российской Федерации, кл. А 21 В 5/02, 2067833, 1996 год, содержащие смонтированные на основании в стойках две плиты, пару нагревательных головок, верхняя из которых закреплена на верхней неподвижной плите, а нижняя соосно верхней на штоке с возможностью возвратно-поступательного движения в направляющем стакане, закрепленном на нижней плите, подпружиненное кольцо, установленное на нижней нагревательной головке, которое при снятии стопорящего воздействия под силовым воздействием пружин образует совместно с нагревательной головкой прессовочную камеру. Устройство дозатора, выталкивателя и электродвигателя, который через приводной механизм типа мальтийского креста, систему рычагов передает силовое воздействие на рабочие органы устройства.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому устройству можно считать устройство для переработки зерна по заявке ЕПВ 00006575, кл. А 21 В 5/02, А 23 Р 1/00, 1980 год.

Это устройство функционирует следующим образом. В исходном положении шток с закрепленным на нем нижней нагревательной головкой с помощью шарнирно-рычажного механизма отведен в нижнее положение. Выталкиватель с помощью собственного привода также установлен в исходном положении. В начале цикла устройство дозирования, приводимое в возвратно-поступательное движение собственным приводом, забрасывает в прессовочную камеру, находящуюся между верхней и нижней нагревательными головками, требуемое количество зерна. Затем с помощью шарнирно-рычажного механизма, приводимого в действие собственным приводом, шток с нижней нагревательной головкой переводится в верхнее положение, сжимая зерно между нагретыми до требуемой температуры рабочими поверхностями нижней и верхней нагревательных головок. Отключение привода шарнирно-рычажного механизма производится при достижении требуемого усилия сжатия. При этом рычаги шарнирно-рычажного механизма стоят в распор, обеспечивая при достигнутом положении на нижней нагревательной головке ее неподвижность и соответственно поддержание требуемого усилия сжатия зерна. После этого делается временная выдержка, в течение которой прогревается сердцевина зерен и как следствие создается внутреннее давление. После окончания временной выдержки включается привод шарнирно-рычажного механизма, с помощью которого нижняя нагревательная головка отводится на некоторое расстояние и удерживается в этом положении определенное время, в течение которого под воздействием внутреннего давления происходит вспучивание зерна и его спекание, происходит заполнение объема между нагревательными головками. Затем нижняя головка шарнирно-рычажным механизмом с помощью привода возвращается в исходное положение, выталкиватель с помощью собственного привода вводится в зазор между нагревательными головками, после чего выталкиватель возвращается в исходное положение.

Все вышеперечисленные устройства обладают рядом недостатков. Приводной шарнирно-рычажный механизм со связанной с ним системой передающих усилие рычагов требуют за собой систематического ухода смазки трущихся частей. А это при наличии рядом нагревательных элементов приводит к интенсивному испарению смазывающих материалов и загрязнению ими выпекаемых хлебцев. Наличие трущихся пар в системе передающих рычагов требует увеличения мощности приводного двигателя.

Целью изобретения является увеличение надежности работы устройства, устранение причин, приводящих к загрязнению выпекаемых хлебцев испаряющимися смазочными материалами, снижение стоимости изготовления, уменьшение веса и габаритов устройства, улучшение эксплуатационных качеств и снижение энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве отсутствуют шарнирно-рычажные механизмы, передающие большие силовые усилия, это позволяет отказаться от смазки и периодического ухода за трущимися парами. Нагревательные головки установлены на трубчатых стойках с закрепленными на них радиаторами, выполняющими одновременно функцию охлаждения и накопления тепла. Они препятствует передаче излишков тепла на несущие конструкции устройства и рассеивают излишнее тепло в окружающее пространство, а заодно выполняют функцию аккумуляторов тепла, уменьшая температурные броски на нагревательных головках при работе устройства, это также уменьшает затраты электроэнергии на разогрев нагревательных головок. Силовой механизм устройства имеет станину, которая состоит из двух разнесенных относительно друг друга плит, связанных между собой поперечными планками и с установленными в плитах соосно по отношению друг к другу двух подшипников. Между этими плитами на параллельных цилиндрических направляющих с возможностью возвратно-поступательного движения по ним установлен ползун с подшипником. На этом ползуне крепится трубчатая стойка с нижней нагревательной головкой. В подшипники на станине устанавливаются цилиндрические упоры, обращенные буртами в сторону ползуна таким образом, чтобы внутреннее кольцо подшипника, установленного в ползуне, свободно проходило между ними. В упорах со смещением относительно оси вращения подшипников, установленных в станине, имеются соосные глухие отверстия с вставленным в них пальцем. Этот палец в любом положении упоров соприкасается с внутренним кольцом подшипника, установленного в ползуне. Такая конструкция силового механизма позволяет отказаться от смазки, мало чувствительна к загрязнениям, развивает большие усилия, что позволяет уменьшить мощность приводного электродвигателя. Устройство имеет два дозирующих механизма, ползуны которых состоят из двух призм: толкающей и регулирующей, которые совместно с вертикальными пластинами, предназначенными для крепления направляющих, образуют регулируемые по объему мерные камеры. Толкающие призмы на верхних боковых поверхностях оснащены открытыми вырезами, обращенными в сторону мерных камер, это предотвращает заедание ползунов во время работы дозатора. Дозаторы подают зерно в прессовочную камеру сразу с двух противоположных сторон, что позволяет равномерно распределить его по всему объему прессовочной камеры, а это в свою очередь улучшает внешний вид готовой продукции. Ползуны дозаторов подсоединяются двумя рычагами, жестко связанными друг с другом, к механизму выталкивания хлебцев и синхронизируют с ним свою работу. Механизм выталкивания хлебцев оснащен индивидуальным приводным мотор-редуктором малой мощности, который одновременно является приводом и для дозирующих механизмов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены на фиг.1 внешний вид устройства со стороны приводного механизма, на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг.3 показан поперечный разрез силового механизма, на фиг.4 изображен поперечный разрез механизма управления приводом, на фиг.5 показана рабочая зона устройства, на фиг.6 схематично показано устройство дозирующего механизма.

Устройство для переработки зерна, см. фиг.1, состоит из основания 1, на котором установлены станина 2 силового механизма, служащая местом крепления параллельных цилиндрических направляющих 3 с траверсой 4, фиксирующих их с противоположного конца. Редуктор 5, на свободном конце ведомого вала которого закреплен механизм управления приводом 6. Сам привод содержит силовой электродвигатель 7 и тормозной электродвигатель 8, установленные на общей моторной плите 9, соединенные друг с другом и редуктором 5 муфтами 10, 11.

Между параллельными цилиндрическими направляющими 3 расположена рабочая зона устройства, формируемая двумя парами вертикально расположенных и параллельных по отношению друг к другу пластинами 12, 13. На этих пластинах, зеркально по отношению друг к другу, закреплены детали механизма выталкивания хлебцев с индивидуальным мотор-редуктором 14, два дозатора 15, связанных с механизмом выталкивания хлебцев двумя рычагами 16 и механизмом формирования прессовочной камеры. Пластина 12 с дозаторами 15 крепятся к траверсе 4. Пластины 13 устанавливаются на подвижную часть силового механизма, выступающего над станиной 2. На основании 1 может быть установлен пульт управления 17 с находящимися в нем электронными блоками управления: блок управления температурными режимами нагревательных головок 18, 19, см. фиг. 2, силовым электронным блоком управления приводом - силовым 7 и тормозным 8 электродвигателями, силовым электронным блоком управления мотор-редуктором 14 и электронным блоком управления технологическими режимами.

Силовой механизм, см. фиг.1 и фиг.3, состоит из станины 2, изготовленной из двух параллельных вертикальных плит 20, 21, соединенных между собой в нижней части двумя поперечными планками 22 с отверстиями под установку параллельных цилиндрических направляющих 3. В верхней части на плиты 20, 21 устанавливаются фиксирующие поперечные планки 23 с проходящими сквозь них параллельными цилиндрическими направляющими 3. В вертикальных плитах 20, 21 имеются соосные отверстия с подшипниками 24, 25, а между ними устанавливается корпус ползуна 26 с подшипником 27 и двумя парами подшипников скольжения на боковых сторонах корпуса ползуна 26, через которые проходят параллельные цилиндрические направляющие 3. В подшипники 24, 25 вставлены цилиндрические упоры 28, 29, обращенные в сторону корпуса ползуна 26, с возможностью проскальзывания внутреннего кольца подшипника 27 между ними. В цилиндрических упорах 28, 29 со смещением относительно оси вращения подшипников 24, 25 имеются соосные глухие отверстия, в которых установлен палец 30, находящийся в постоянном соприкосновении с внутренним кольцом подшипника 27. Корпус ползуна 26 с боковой стороны имеет Т-образную форму, заканчивающуюся в верхней части упорной площадкой 31, которая в нижнем расположении пальца 30 ложится на вертикальные плиты 20, 21 и служит местом установки пластин 13 с механизмом выталкивания хлебцев, нагревательного элемента 19 и механизма формирования прессовочной камеры. Цилиндрический упор 29 имеет выступ для крепления полумуфты, связывающей силовой механизм с полумуфтой, установленной на ведомом валу редуктора 5. Подшипники 24, 25 закрыты защитными крышками 32, 33.

Механизм управления приводом 6, см. фиг.1 и фиг.4, который установлен на другом конце ведомого вала редуктора 5, от места, связывающего этот редуктор с силовым механизмом, состоит из защитного корпуса 34, крышки 35, печатной платы с установленными на ней датчиками положения 36. Датчики положения 36 электрически связаны с электронным блоком управления технологическими режимами, а через него с силовым электронным блоком управления приводом. На свободном конце ведомого вала редуктора 5 с возможностью поворота вокруг своей оси установлены три шайбы 37, 38, 39 с вырезами. В этих вырезах крепятся язычки 40, выполненные из тонколистовой стали, толщина которых меньше ширины рабочих пазов датчиков положения 36.

Например, язычок 40, установленный на шайбе 37, при взаимодействии с датчиком 36 формирует сигнал остановки силового механизма в точке, когда палец 30 находится в верхнем положении. Шайба 38 при взаимодействии с датчиком 36 формирует сигнал промежуточной остановки силового механизма в точке, когда палец 30 находится ниже верхнего положения, это приводит к увеличению объема прессовочной камеры и вспучиванию зерна.

Шайба 39 при взаимодействии с датчиком 36 формирует сигнал остановки силового механизма в точке, когда палец 30 находится в нижнем положении. В зависимости от технологических требований к устройству /которые зависят от погрешностей комплектующих радиоэлектроных компонентов электронных блоков/ каждый язычок 40 по образующей окружности имеют разные длины.

Рабочая зона устройства, см. фиг.2 и фиг.5, формируется нагревательной головкой 18, установленной на неподвижной траверсе 4 с помощью полой трубчатой стойки с закрепленным на ней радиатором 41. Внутри полой трубчатой стойки установлена термопара для контроля температуры нагрева нагревательной головки 18, выполняющие функцию пуансона. Нагревательная головка 19 установлена соосно верхней нагревательной головке 18 на аналогичной трубчатой стойке с термопарой внутри и радиатором 42. Нижняя нагревательная головка 19 закреплена на выступающей над станиной 2 подвижной части силового механизма и совместно с механизмом выталкивания хлебцев и механизмом формирования рабочей камеры выполняет функцию матрицы.

Механизм выталкивания хлебцев установлен на двух параллельных относительно друг друга вертикальных пластинах 13, закрепленных на упорной площадке 31 ползуна 26 с помощью направляющих 43, на которых с возможностью перемещения по ним располагаются зеркально по отношению друг к другу плоские кулачки 44, имеющие вертикальные пазы 45, предназначенные для сочленения с рычагами 16, передающими силовое воздействие на рабочие органы дозатора, и открытые с одной стороны пазы 46, находящиеся в зацеплении со сдвоенном рычагом 47 механизма формирования прессовочной камеры. Плоские кулачки 44 связаны между собой поперечной планкой 48 с пазом, выполненным по дуге окружности, и закрепленной на кронштейнах 49. Вертикальные параллельные пластины 13 связаны между собой подмоторной плитой 50 с установленным на ней мотор-редуктором 14, который с помощью водила 51 пальца 52 входит в зацепление с пазом на поперечной планке 48. С другой стороны от поперечной планки 48 на плоских кулачках 44 с помощью кронштейнов 53 установлен поперечный шибер 54, высота которого позволяет ему проходить без заеданий между торцевыми поверхностями нагревательных головок 18, 19. На поперечной планке 48 установлен датчик конечного положения 55, взаимодействующий в крайнем заднем положении с флажком 56, закрепленном с помощью кронштейна на подмоторной плите 50. Датчик положения 55 электрически связан с электронным блоком управления технологическими процессами и формирует сигнал остановки шибера в конечном положении.

Механизм формирования прессовочной камеры состоит из двух втулок 57, 58, развернутых фланцами друг к другу. На крепежные фланцы нижней втулки 58 устанавливаются две скобы 59 с пазами 60, обращенными в сторону вертикальных параллельных пластин 13. Нижняя втулка 58 со скобами 59 и верхней втулкой 57 с помощью четырех стоек 61 соединяются в единую конструкцию и надеваются на нагревательную головку 19 таким образом, чтобы между внутренней поверхностью втулки 57 и боковой поверхностью нагревательной головки 19 был зазор "б".

Пазы 60 скоб 59 служат для установки на них сдвоенного рычага 47, который своими упорами 62 зацепляется с открытым пазом 46. А противоположный конец сдвоенного рычага 47, от места соединения со скобами 59 с возможностью поворота оси фиксирующих пальцев 63 крепится к вертикальным параллельным пластинам 13.

Дозаторы, см. фиг.1, фиг.5 и фиг.6, установлены на вертикальных параллельных пластинах 12, закрепленных на траверсе 4, и каждый из них имеет по четыре направляющих 64, 65, 66, 67, образующих входное 68 и выходное 69 отверстия. Входное отверстие 68 дозаторов связывает пазы, образованные напрвляющими 64, 65, 66, 67, с внутренней полостью зернопроводов 70, которые подсоединяются к бункеру с полуфабрикатом /зерновой культурой крахмалосодержащего зерна/. Место присоединения бункера указано стрелкой. Выходные отверстия 69 перекрыты лотками 71, направляющими зерно с двух противоположных сторон в прессовочную камеру, образованную втулкой 58 и торцевой поверхностью нагревательной головки 19, при нахождении упоров 62 сдвоенного рычага 46 в верхней точке открытых пазов 4. В пазы, образованные направляющими 64, 65, 66, 67, вставлены ползуны, состоящие из двух прямоугольных призм 72, 73, закрепленных на общем основании, образующих совместно с пластинами 12 мерные камеры 74. Толкающие призмы 73, имеющие вертикальные пазы 75, связывающие их с рычагами 16, и вырез в верхней части обращены в сторону мерных камер 74. Регулирующие призмы 72 имеют два горизонтальных паза 76, с помощью которых они крепятся к основанию, формирующему ползун, и дают возможность регулировки объемов рабочих камер 74. С наружной стороны ползуны вместе с направляющими 64, 65, 66, 67 закрываются сплошной пластинкой.

Устройство для переработки зерна функционирует следующим образом. В бункер засыпается зерно, которое через зернопровод 70 попадает под собственным весом в мерные камеры 74 дозатора. Подается питание на нагревательные головки 18, 19. По достижению рабочей температуры /через две-три минуты/ включается мотор-редуктор 14. В результате этого механизм выталкивания хлебцев и связанные с ним механизмы дозаторов делают одно возвратно-поступательное движение, в результате чего происходит засыпка зерна в прессовочную камеру, образованную втулкой 57 и рабочей поверхностью нагревательной головки 19. После этого мотор-редуктор 14 отключается датчиком 56. Включается силовой электродвигатель 7, который приводит во вращательное движение редуктор 5, а через него силовой механизм устройства. Нагревательная головка 19 вместе с ползуном 26 поднимается вверх и останавливается в верхнем положении, определяемом шайбой 37 механизма управления приводом 6, сдавливая зерно между рабочими поверхностями нагревательных головок 18, 19 в прессовочной камере. Электродвигатель 7 отключается механизмом управления приводом 6 и тормозится электродвигателем 8 через временной промежуток, задаваемый шайбой 38. Электродвигатель 7 включается вновь и опускает ползун 26 с нагревательной головкой 19 вниз на расстояние, необходимое для вспучивания зерна в прессовочной камере. Электронный блок управления технологических режимов делает временную выдержку и вновь включает электродвигатель 7, который опускает ползун 26 с нагревательной головкой 19 в нижнее положение, определяемое шайбой 39, где он вновь отключается. Затем электронный блок управления технологическими режимами включает мотор-редуктор 14, который с помощью водила 51, пальца 52 и поперечной планки 48 толкает плоские кулачки 44, перемещая поперечный шибер 54 в сторону нагревательных головок 18, 19. В это время упоры 62 сдвоенного рычага 47 опускаются вниз по открытому пазу 46 и опускают кольцо 57 вниз, высвобождая из прессовочной камеры готовый хлебец. Поперечный шибер 54 заходит между рабочими поверхностями нагревательных головок 18, 19 и сталкивает его в лоток готовой продукции. В момент выталкивания хлебца мерные камеры 74 дозирующих устройств движутся назад к входным окнам дозатора 68 и в момент совмещения с входными окнами 68 происходит срабатывание датчика 56, и мотор-редуктор 14 отключается, происходит засыпка зерна в мерные камеры 74. В момент отключения мотор-редуктора 14 упоры сдвоенного рычага 67 оказываются в верхней точке открытого паза 46 и поднимают кольцо 57 над рабочей поверхностью нагревательной головки 19, образуя прессовочную камеру. Устройство готово к следующему циклу срабатывания.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для применения в пищевой промышленности. Устройство содержит смонтированные на основании привод с электродвигателем и редуктором, силовой механизм с направляющими, образующими жесткую раму, пару соосных нагревательных головок, а также механизмы формирования прессовочной камеры, выталкивания хлебцев и дозатор. Силовой механизм выполнен из двух связанных между собой планками плит, в которых установлены соосно два подшипника. Между этими плитами на параллельных цилиндрических направляющих с возможностью возвратно-поступательного движения установлен ползун с подшипником, ось вращения которого находится в одной плоскости с осью вращения соосных подшипников. Во внутренние кольца последних вставлены упоры, обращенные буртами в сторону ползуна. Со стороны буртов в упорах со смещением относительно оси вращения подшипников имеются соосные глухие отверстия со вставленным в них пальцем. Изобретение позволяет увеличить надежность в работе устройства, снизить стоимость изготовления, уменьшить вес и габариты устройства и снизить энергопотребление. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для переработки зерна, характеризующееся тем, что оно содержит смонтированные на основании привод с электродвигателем и редуктором, силовой механизм с направляющими, образующими жесткую раму, пару соосных нагревательных головок, нижняя из которых закреплена на подвижной части силового механизма с возможностью возвратно-поступательного движения, а также механизмы формирования прессовочной камеры, выталкивания хлебцев и дозатор, при этом силовой механизм выполнен из двух связанных между собой планками плит, в которых установлены соосно два подшипника, между этими плитами на параллельных цилиндрических направляющих с возможностью возвратно-поступательного движения установлен ползун с подшипником, ось вращения которого находится в одной плоскости с осью вращения соосных подшипников, во внутренние кольца которых вставлены упоры, обращенные буртами в сторону ползуна таким образом, чтобы внутреннее кольцо подшипника, установленного в ползуне, свободно проходило между этими упорами, со стороны буртов в упорах со смещением относительно оси вращения подшипников имеются соосные глухие отверстия со вставленным в них пальцем, который в любом положении ползуна соприкасается с внутренним кольцом подшипника в ползуне. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод содержит два электродвигателя - силовой и тормозной, жестко связанных между собой ведущими валами и установленных на общей моторной плите. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом управления приводом, связанным с ведомым валом редуктора, на котором установлены три шайбы с возможностью поворота вокруг оси вращения вала редуктора, при этом шайбы имеют выборки, в которых установлены язычки. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагревательные головки установлены на трубчатых стойках с закрепленными на них внешними радиаторами. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дозатор содержит два дозирующих механизма, ползуны которых состоят из двух призм - толкающей и регулирующей, образующих совместно с вертикальными пластинами, предназначенными для крепления направляющих, регулируемые по объему мерные камеры, толкающие призмы на верхних боковых поверхностях оснащены открытыми вырезами, обращенными в сторону мерных камер, а ползуны дозаторов соединены двумя рычагами, жестко связанными друг с другом.