УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОЖУРЫ С ПОВЕРХНОСТИ ПЛОДОВ БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР И КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ Российский патент 2004 года по МПК A23N7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к оборудованию для консервной и пищевой промышленности и специализированных хозяйств агропромышленного комплекса, снабженных устройствами для мойки и очистки корнеклубнеплодов и плодов бахчевых культур.

Известно устройство для снятия кожуры с плодов, содержащее корпус, установленные в нем с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и с образованием ячейки для плода узел вращения, состоящий из двух валов и прижимной узел, включающий вал со свободно размещенной на нем втулкой, режущий инструмент в виде пакета фрез, расположенных на гибком валу, душирующее приспособление, подводящий и отводящий лотки, питатель и сборник отходов, в котором, с целью повышения надежности работы, узел вращения размещен в нижней части, причем втулка прижимного узла имеет фигурную форму и выполнена из упругого эластичного материала, а прижимной узел оснащен средством для ограничения перемещения вала в вертикальной плоскости, содержащим направляющую с регулируемым по высоте упором (SU, авторское свидетельство 1630767, М. кл. А 23 7/00. Устройство для снятия кожуры с плодов / В.А.Курилов (СССР). Заявлено 01.03.1989, опубликовано 28.02.1991).

К недостаткам описанного устройства относятся малая производительность, вызванная порционной (поштучной) загрузкой (подачей) плодов, высокая себестоимость и низкое качество удаления кожуры с поверхности плодов.

Известна также машина для очистки плодов, содержащая транспортирующее устройство, рабочий орган с зубчатой поверхностью, шарнирно закрепленный одним концом и смонтированный с возможностью регулирования угла поворота, устройство для проталкивания плодов относительно рабочего органа, приспособления для отвода кожуры и очищенных плодов и привод, в которой, с целью повышения производительности и качества очистки, транспортирующее устройство имеет форму желоба, рабочий орган кинематически связан с ним и состоит из пакета дисковых фрез, поверхности которых образуют гиперболоид вращения, причем шарнирно закрепленный конец рабочего органа расположен с боковой стороны транспортирующего устройства с возможностью поворота пакета фрез в горизонтальной плоскости, а фрезы установлены таким образом, что их зубья образуют винтовые линии вдоль оси вращения пакета, при этом устройство для проталкивания плодов установлено с возможностью синхронного поворота вместе с рабочим органом и представляет собой пневмоцилиндр со штоком, на конце которого закреплен элемент с вогнутой поверхностью для удержания и проталкивания плода в процессе очистки (SU, авторское свидетельство 1613104, М. кл. А 23 7/00. Машина для очистки плодов / В. А.Курилов (СССР). Заявлено 24.10.1988, опубликовано 15.12.1990).

Несмотря на то, что машина снабжена транспортирующим устройством для перемещения плодов, она имеет небольшую производительность, а снимаемая кора имеет разную толщину. Очищенные плоды не соответствуют требованиям современного производства.

Кроме вышеописанных средств известно устройство для снятия кожуры с плодов, содержащее режущий инструмент, включающий фрезу, установленную на приводном валу, в котором, с целью повышения качества и уменьшения отходов, режущий инструмент снабжен дополнительными фрезами, также установленными на валу, последний выполнен гибким, а все фрезы подпружинены (SU, авторское свидетельство 1554874, М.кл.⁵ А 23 7/00. Устройство для снятия кожуры с плодов / В.А.Курилов (СССР). Заявлено 30.03.1988, опубликовано 07.04.1990).

К недостаткам данного устройства относятся низкая производительность и ограниченный спектр его использования.

Более близким аналогом к заявленному объекту относится устройство для очистки и мойки корнеклубнеплодов, содержащее установленную на раме ванну, последовательно расположенные в ней и приводимые во вращение в одном направлении абразивные валики с винтовой поверхностью, загрузочный и разгрузочный лотки, коллектор для подачи воды и привод, в котором, с целью повышения качества мойки и очистки корнеклубнеплодов, абразивные валики установлены параллельно загрузочному и разгрузочному отверстиям, а винтовая поверхность каждого из двух рядом расположенных валиков имеет противоположную навивку, при этом над абразивными валиками расположены щеточные барабаны, установленные с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения валиков (SU, авторское свидетельство 912131, М.кл. А 23 7/00. Устройство для очистки и мойки корнеклубнеплодов / А.В.Смирнов, Д.П.Щуб. Е.Г. Рудни. И.И.Гупало (СССР). Заявлено 16.07.1980, опубликовано 15.03.1982).

К недостаткам описанного устройства относятся низкое качество очистки поверхности плода и сложность конструкции.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту по совокупности признаков относится установка для очистки коры с плодов бахчевых культур, содержащая раму, бункер, приводной барабан со щетками на внутренней поверхности и установленная в полости барабана параллельно его оси вращения дополнительная щетка, транспортер для очищенных плодов и транспортер для отгрузки отделенной коры (см. Информационный листок Волгоградского центра научно-технической информации 92-98. Установка для очистки коры с плодов бахчевых культур / Составители В. Г. Абезин, А.Н.Цепляев, В.П.Бороменский, М.Н.Шапров. - Волгоград. - 1998. - С.4).

К недостаткам данной установки относятся низкая техническая надежность очистного барабана, малая производительность и низкое качество очищенных плодов. Это вызвано несовершенством конструкции щеток и их иголок. Замена щеток сложна и трудоемка.

В качестве рабочего органа для очистки плодов бахчевых культур имеется валец для первичной подработки корней лакрицы, содержащий привод для вращения корпуса с закрепленными на его поверхности лопастями, каждая из которых образована пакетом гибких элементов в виде отрезков металлического многожильного каната, установленных с возможностью изменения длины рабочих участков в расположенной параллельно оси вальца трубе с продольной прорезью, образующей цилиндрическую выемку для ограничения рабочей длины лопасти фиксатором гибких элементов, чередующиеся жесткие нажимные шайбы и цилиндрические втулки, выполненные из упругого материала и соединенные между собой посредством шпильки с гайками на ее резьбовых концах, при этом диаметр нажимных шайб меньше диаметра упругих втулок и меньше внутреннего диаметра цилиндрической выемки; угол охвата каждого гибкого элемента цилиндрической выемки больше 180^o; корпус образован ориентированными параллельно от вальца трубами и оппозитно установленными на их концах посредством дугообразных выборок фланцами с ведущей и ведомой цапфами и дисками (RU, патент 2150811, C1, МПК⁷ А 01 D 33/00, А 23 7/00. Валец для первичной подработки корней лакрицы / Колганов А. В. , Салдаев А. М. , Бородычев В.В., Рогачев А.Ф. (RU) - Заявка 99101698/13; Заявлено 25.01.1999, опубликовано 20.06.2000. Бюл. 17 // Изобретения. Полезные модели. - 2000. - 17).

Замена щеток в установке для очистки коры с плодов бахчевых культур на лопасти, конструкция которых описана в патенте 2150811, дала свои положительные результаты. Однако неподвижная дополнительная щетка установки препятствует выполнению технологического процесса - равномерному и полному удалению кожуры с поверхности плодов бахчевых культур.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение качества очистки поверхности плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов, включая и толстокорые плоды тыквы, и эксплуатационной надежности устройства.

Технический результат - упрощение конструкции, повышение срока службы, снижение затрат времени при переналадке для работы с другими сортами и видами плодов, энергозатрат и себестоимости очищенной продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для удаления кожуры с поверхности плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов, содержащем раму, бункер, приводной барабан со щетками на внутренней поверхности и установленная в полости барабана дополнительная щетка, каждая из которых образована пакетом гибких элементов в виде отрезков металлического многожильного каната, установленных с возможностью изменения длины рабочих участков в расположенной параллельно оси вращения барабана трубе с продольной прорезью, образующей цилиндрическую выемку для ограничения рабочей длины лопасти фиксатором гибких элементов, чередующиеся жесткие нажимные шайбы и цилиндрические втулки, выполненные из упругого материала и соединенные между собой посредством шпильки с гайками на ее резьбовых концах, при этом диаметр нажимных шайб меньше внутреннего диаметра цилиндрической выемки, транспортер очищенных плодов и транспортер отделенной кожуры, согласно изобретению каждая основная щетка установлена с возможностью изменения угла наклона к радиальной плоскости барабана и снабжена механизмом изменения рабочей длины лопасти, при этом названный механизм выполнен в виде дисков, размещенных на концах трубы с продольной прорезью и снабженных дуговыми пазами, посредством которых щетка закреплена на барабане; регулируемая величина угла наклона щетки к диаметральной плоскости барабана выполнена в пределах ±40^o; на концах шпильки в полости труб размещены дистанционные втулки.

За счет того, что индивидуально каждая основная щетка имеет возможность изменения угла наклона к радиальной плоскости барабана, достигается указанный выше технический результат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично показано устройство для удаления кожуры с поверхности плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов, вид со стороны загрузки плодов (бункер демонтирован).

На фиг. 2 - то же, вид сбоку, при выполнении технологического процесса (бункер условно демонтирован).

На фиг. 3 - сечение А-А на фиг.1, диаметральный разрез щетки приводного барабана, у которой концы гибких элементов имеют разный вылет относительно оси шпильки, а на конце трубы размещены механизмы изменения величины угла наклона основной щетки.

На фиг.4 - вид Б на фиг.2, механизм изменения угла наклона основной щетки приводного барабана, у которой концы гибких элементов разноудалены от геометрической оси шпильки.

На фиг. 5 представлена схема взаимодействия концов основной щетки с поверхностью обрабатываемого толстокорого плода.

На фиг.6 - схема взаимодействия радиально ориентированных концов основной щетки с поверхностью плода.

На фиг. 7 изображен процесс взаимодействия концов основной щетки с поверхностью тонкокорых плодов и корнеклубнеплодов.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключаются в следующем.

Устройство для удаления кожуры с поверхности плодов бахчевых культур (см. фиг. 1 и 2) содержит раму 1, бункер 2, приводной барабан 3 с основными щетками 4 на внутренней поверхности, дополнительную щетку 5, транспортер 6 для перемещения очищенных плодов и транспортер 7 для удаления отделенной коры с поверхности плодов бахчевых и др. культур, в т.ч. и корнеклубнеплодов.

Рама 1 сварной конструкции выполнена из гнутого профиля. Рама 1 снабжена тремя опорами, одна из которых выполнена регулируемой. Это позволяет изменять угол наклона геометрической оси симметрии барабана 3 к горизонту.

Бункер 2 установлен на раме 1 посредством стоек. Бункеру 2 придана форма, обеспечиващая равномерный поштучный сход плодов в полость вращающегося барабана 3. Одна из стенок бункера 2 снабжена подвижным щитком, позволяющим изменять живое сечение выходного отверстия бункера 2. Этим достигается равномерный сход и поштучная подача при изменении типа и размера плодов.

Приводной барабан 3 образован пакетом вертикальных дисков 8 и 9, взаимно соединенных трубами 10. Трубы 10 и диски 8 и 9 образуют цилиндрический каркас. Диски 8 и 9 размещены на опорных роликах 11 и 12 и поджаты сверху парами прижимных роликов 13 и 14. Один из роликов (11) выполнен приводным (см. фиг.2).

В полости приводного барабана 3 на внутренней поверхности с равным шагом размещены основные щетки 4. Каждая из основных щеток 4 образована пакетом гибких элементов 15 в виде отрезков равной длины из многожильного стального каната диаметром 6 мм. Гибкие элементы 15 в трубах 10 установлены с возможностью изменения рабочей длины лопастей. Основные щетки 4 расположены параллельно оси вращения барабана 3. Гибкие элементы 15 смонтированы в трубах 10. В каждой трубе 10 выполнена продольная прорезь, образующая цилиндрическую выемку 16. Трубы 10 смонтированы в дисках 8 и 9 параллельно оси вращения барабана 3. Цилиндрическая выемка 16 в каждой трубе 10 ограничивает рабочую длину лопастей 17 и 18 из гибких элементов 15. Гибкие элементы 15 в цилиндрической выемке 16 каждой трубы 10 заблокированы фиксатором, выполненным в виде установленных с чередованием жестких нажимных шайб 19 и упругих цилиндрических втулок 20 на шпильке 21 (см. фиг.3). Цилиндрические втулки 20 выполнены из упругого материала и соединены между собой посредством шпильки 21 с гайками 22 на ее резьбовых концах 23 и 24. Диаметр нажимных шайб 19 меньше внутреннего диаметра цилиндрической выемки 16 в трубах 10.

Удаление расчаленных концов гибких элементов 15 в лопастях 17 или 18 от оси шпильки 21 в зависимости от условий работы может быть установлено или неодинаковым (см. положения, изображенные на фиг.4, 5 и 7), или концы гибких элементов 15 совмещены (см. фиг. 6) при обработке плодов с тонкой корой, например клубней картофеля. Сходу очищенных плодов 25 (см. фиг.1 и 2) из полости барабана 3 способствует лоток 26 (см. фиг.2).

Интенсивность очистки плодов от кожуры осуществляет дополнительная щетка 5 (см. фиг. 1, 2). Дополнительная щетка 5 установлена в полости барабана 3 параллельно оси его вращения.

Каждая основная щетка 4 установлена с возможностью изменения угла (см. фиг. 5-7) наклона к радиальной плоскости барабана 3. Индивидуально каждая основная щетка 4 снабжена механизмом изменения величины угла наклона β. Названный механизм выполнен в виде дисков 27, размещенных на концам трубы 10 с продольной прорезью 16. Диск 27 снабжен дуговыми пазами 28. Посредством дуговых пазов 28 диски 27 основной щетки 4 установлены на резьбовых штифтах 29 дисков 8 и 9 корпуса приводного барабана 3. Дуговые пазы 28 на дисках 27 позволяют выполнить регулируемую величину угла β наклона щетки 4 к диаметральной плоскости 8 барабана в пределах ±40^o, Этой величины достаточно для выбора оптимального положения концов щетки 4 при обработке плодов с различной степенью жесткости кожуры.

Для удобства обслуживания основных щеток 4 при изменении длины лопастей 17 и 18 из гибких элементов 15 (канатов), на концах шпильки 21 в полости трубы 10 размещены дистанционные втулки 30.

Привод ведущих роликов 11, транспортеров 6 и 7 осуществлен от одного электродвигателя и кинематически связанных узлов привода. Ролики 11 смонтированы на одной общей оси и имеют реверс для изменения направления вращения.

Устройство для очистки плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов от кожуры работает следующим образом.

Обрабатываемые плоды перед очисткой сортируют по размерам. Далее плоды душируют. Этим мероприятием удаляют с поверхности плодов минеральный сор и растительные примеси. Вымытые плоды вручную загружают в бункер 2. Далее включают привод устройства - трехфазный электродвигатель мощностью 2,2 кВт. При включенном электроприводе вращение пары ведущих роликов 11 приводит к тому, что вертикально установленные диски 8 и 9 барабана перекатываются в одноименных парах роликов 11-14. Вращение барабана 3 приводит к тому, что плоды 25 начинают перекатываться по расчаленным концам канатов основных щеток 4. Это действие приводит к тому, что плоды приближаются к поверхности дополнительной щетки 5. Дополнительная щетка 5 притормаживает и удерживает обрабатываемые плоды, а за счет этого с поверхности плодов сдирается кожура. Это приводит к тому, что заостренные концы расчаленных гибких элементов 15 (канатов) тонким, равномерным слоем удаляют кожуру с поверхности плодов или корнеклубнеплодов. Оператор, оценивая визуально качество очищаемой поверхности и интенсивность удаления кожуры, винтовым механизмом опор рамы 1 изменяет величину продольного угла наклона рамы I к горизонту. Образовавшийся уклон рамы 1, вращение барабана 3 и тормозащее действие дополнительной щетки 5 приводит к тому, что плоды 25, перекатываясь по основным щеткам 4, приближаются к диску 9. Далее каждый очищенный плод 25 переваливается через срез диска 9 и по лотку 26 скатывается на транспортер 6 для перемещения очищенных плодов 25 для дальнейшей переработки.

Кожура и часть мякоти через щели между трубами 10 проваливаются и поступают на полотно транспортера 7. Этим транспортером 7 кожура и часть мякоти плодов перемещается в контейнер. Масса с контейнера перевозится в кормоцех для приготовления концентрированного корма животных крупного рогатого скота или свиней.

Длительный период работы основных щеток 4 приводит к тому. что расчаленные концы гибких элементов 15 прогибаются в направлении вращения труб 10. Это приводит к ухудшению качества очистки плодов бахчевых культур. Для устранения этого негативного эффекта оператор реверсом изменяет направление вращения пары ведущих роликов 11. Процесс отделения коры в дальнейшем происходит в вышеописанной последовательности.

При удалении коры с поверхности арбузов оператор концы стальных проволочек гибких элементов 15 в лопастях 17 и 18 ставит в положение 1, показанное на фиг.6. Для этого он гайки 22 свинчивает с резьбовых концов 23 и 24 шпильки 21. Поворачивая рожковым ключом шпильку 21 вокруг ее геометрической оси, оператор выдвигает гибкие элементы 15 из продольной прорези 16 Величину вылета (см. фиг.4) расчаленных концов 17 и 18 гибких элементов 15 (канатов) оператор устанавливает для каждого случая на основе экспериментальных данных.

При удалении твердой коры, например, с поверхности тыквы оператор концы упругих элементов 15 в лопастях 17 и 18 приводит в неравное положение (см. фиг. 4 и 5). После этого он свинчивает на два-три оборота гайки М 10 с резьбовых штифтов 29 на каждом из дисков 8 и 9 приводного барабана 3 и усилием руки каждую основную щетку 4 поворачивает против часовой стрелки на угол β₁ (см. фиг.5). Величину угла β₁ устанавливает в пределах 15...25^o. Более конкретную величину угла устанавливают на месте обработки плодов с учетом сорта тыквы. Далее гайки М 10 на концах штифтов 29 затягивает. При вращении барабана 3 с угловой скоростью ω каждый плод 25 прижимается к поверхности неподвижной щетки 5. Взаимодействие концов гибких элементов 15 лопастей 17 и 18 при встрече с поверхностью плода под острым углом приводит к интенсивному удалению кожуры и вращению плода 25 с угловой скоростью ω′ вокруг центра его масс. Этим достигается интенсивное и равномерное удаление кожуры с поверхности твердокорой тыквы.

При удалении кожуры с легкоповреждаемых плодов или корнеклубнеплодов, например, с поверхности тыквы мускатной концы лопастей 17 и 18 ставят с равным удалением от геометрической оси симметрии шпильки 22, а сами лопасти 17 и 18 основных щеток 4 ориентируют радиально в полости барабана 3 (см. фиг. 6).

При очистке клубней картофеля или поверхности свеклы лопасти 17 и 18 каждой основной щетки 4 к радиальной плоскости ставят под углом β₂ (см. фиг. 7). Величину угла β₂ ориентировочно устанавливают в пределах 17...32^o.

После завершения описанной операции в каждой основной щетке 4 гайки 22 затягивают на резьбовых концах 23 и 24 шпилек 21. Дистанционные втулки 30 на концах шпилек 21 позволяют выполнить любые регулировки с минимальными затратами труда и времени.

Предложенная конструкция щеток, их механизмы и привод существенно упрощают конструкцию устройства для удаления кожуры с поверхности плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов. Расчаленные концы отрезков металлического гибкого каната качественно удаляют кожуру с поверхности любого тонко- или твердокорого плода. Интенсивное воздействие концов щеток снижает затраты времени на очистку плодов в полости барабана. Для переналадки устройства для работы с другими плодами не требуются дополнительный инструмент и специальные знания. Энергозатраты на переработку 1 т плодов арбуза не превышают 9 кВт-ч. Этим достигается существенное снижение себестоимости очищенной продукции бахчевых и т. п. культур.

Описанная совокупность конструктивных элементов в заявленном устройстве обеспечивает достижение заявленного технического результата.

Устройство содержит раму, бункер, приводной барабан со щетками на внутренней поверхности. В полости барабана установлена параллельно его оси вращения дополнительная щетка. Каждая щетка образована пакетом гибких элементов в виде отрезков металлического многожильного каната. Отрезки каната в пакете установлены с возможностью изменения длины рабочих участков. Отрезки каната расположены в трубе с продольной прорезью. Прорезь в трубе выполнена параллельно оси вращения барабана и образует цилиндрическую выемку для ограничения фиксатором гибких элементов рабочей длины лопасти. Гибкие элементы выполнены из набора чередующихся жестких нажимных шайб и цилиндрических втулок из упругого материала. Гибкие элементы, нажимные шайбы и цилиндрические втулки между собой соединены посредством шпильки с гайками на ее резьбовых концах. Диаметр нажимных шайб меньше внутреннего диаметра цилиндрической выемки. Каждая щетка установлена с возможностью изменения угла наклона к радиальной плоскости барабана. Щетка снабжена механизмом изменения величины угла наклона плоскости симметрии к диаметральной плоскости барабана. Названный механизм выполнен в виде диска, размещенного на конце трубы с продольной прорезью. Диск снабжен дуговыми пазами, которыми диск каждой щетки закреплен на барабане. Повышается качество очистки поверхности плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов, а также эксплуатационная надежность устройства. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для удаления кожуры с поверхности плодов бахчевых культур и корнеклубнеплодов, содержащее раму, бункер, приводной барабан со щетками на внутренней поверхности и установленной в полости барабана параллельно его оси вращения дополнительной щеткой, каждая из которых образована пакетом гибких элементов в виде отрезков металлического многожильного каната, установленных с возможностью изменения длины рабочих участков в расположенной параллельно оси вращения барабана трубе с продольной прорезью, образующей цилиндрическую выемку для ограничения рабочей длины лопасти фиксатором гибких элементов, чередующиеся жесткие нажимные шайбы и цилиндрические втулки, выполненные из упругого материала и соединенные между собой посредством шпильки с гайками на ее резьбовых концах, при этом диаметр нажимных шайб меньше внутреннего диаметра цилиндрической выемки, транспортер очищенных плодов и транспортер отделенной кожуры, отличающееся тем, что каждая основная щетка установлена с возможностью изменения угла наклона к радиальной плоскости барабана и снабжена механизмом изменения ее величины, при этом названный механизм выполнен в виде дисков, размещенных на концах трубы с продольной прорезью и снабженных дуговыми пазами, посредством которых щетка закреплена на барабане.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулируемая величина угла наклона основной щетки к диаметральной плоскости барабана выполнена в пределах ±40°.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на концах шпильки в полости труб размещены дистанционные втулки.