Механизм вращения для шампуров

Полезная модель относится к устройствам бытового и профессионального применения для приготовления различных продуктов и может быть использована для запекания мяса, рыбы или овощей на углях или открытом огне в личных хозяйствах населения, в благоустроенных зонах отдыха.
Известно устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее шампуры и средство для их удержания, выполненное в виде рамы, предпочтительно прямоугольной, противоположные стенки которой снабжены пазами для установки шампуров, при этом шампуры установлены параллельно друг другу с возможностью вращения вокруг их продольных осей, для чего участок каждого шампура, размещаемый в пазу, выполнен цилиндрическим с заострением, а противоположный конец снабжен фигурным отгибом, при этом шампуры снабжены приводом вращения [1]. Недостатком известного устройства является необходимость вращение рукоятки используя физическую силу оператора. Применение физической силы оператора для вращения рукоятки, от которой вращаются все шампура, увеличивает трудоемкость процесса запекания пищевых продуктов. Другим недостатком устройства является рамная конструкция, которая ограничивает применение устройства на мангалах различной ширины, мангал по габаритам должен соответствовать раме описанного устройства. Еще одним недостатком устройства является конфигурация шампуров, что снижает взаимозаменяемость при их поломке или утери, а также цилиндрическая форма сечения шампуров, которая исключает возможность надежного расположения продукта на шампуре и вызывает прокручивание шампура без вращения продукта, что приводит к неравномерной тепловой обработки пищевых продуктов по площади поверхности.
Известно устройство, содержащее корпус редуктора с размещенными в нем шестернями для шампуров и ответную часть редуктора, соединенную с корпусом редуктора с помощью стержней-стяжек; шестерни выполнены методом литья из алюминия, зубы шестерен выполнены прямой формы [2].
Недостатком данного устройства является то, что шестерни, изготовленные из алюминия. Известно рекомендованная твердость зубчатых колес или шестерен в редукторах должна быть не менее 25-30 НВ по Роквеллу. А для ведущих зубчатых колес твердость должна быть на 20-30 единиц выше. Твердость алюминия в пределах 20-30 НВ. Как видно на самой нижней границе.
Коэффициент скольжения алюминия по алюминию 1.05-1,38. Для сравнения твердость стали 70-80 НВ. А коэффициент скольжения стали по стали 0.1. Таким образом, в процессе эксплуатации этого устройства происходят «задиры» в месте контакта зубьев шестерен это приводит к заклиниванию и разрушению редуктора.
Известно, что производство алюминиевых изделий методом литья очень затратное для мелкосерийного производства. Это приводит к существенному удорожанию устройства.
Известен механизм вращения шампуров, содержащий редуктор, мотор, ось вращения, на которую крепится мотор, где редуктор изготовлен из шестерен, каждая из которых выполнена с осевым отверстием, при этом в одну из них установлена ось вращения. Шестерни выполнены из стали методом лазерной резки. В осевые отверстия шестерен установлены втулки, которые имеют квадратное сечение и являются посадочными местами для оси вращения и для шампуров. В составе редуктора имеются шестерни, изготовленные без вырезов и с вырезами [3].
Недостатком устройства является то, что при установке мотора на одной стороне с шампурами ось мотора отдельно занимает втулку с посадочным местом. Таким образом, количество мест для шампуров уменьшается. При установке мотора на стороне, противоположной шампурам, ось мотора занимает место во втулке вместе с одним из шампуров и расположена навстречу этому шампуру. Таким образом, на ведущую шестерню дополнительно воздействует нагрузка - в виде нанизанного продуктами шампура. Так как ведущая шестерня одинаковая по размеру с другими шестернями, то передаваемое КПД резко уменьшенная на другие шампура, и это приводит к возрастанию нагрузки на шестерни расположенные по краям устройства и возможно приведет к резкому износу шестерен, расположенных на концах редуктора или к заклиниванию редуктора. Вырезы в шестернях удорожают изделие.
Процедура формирования вырезов разбалансирует шестерни. Что приведет к биению их и, следовательно, к разбивке центральных отверстий и втулок и, следовательно, выходу из строя устройства.
Известно устройство для жарения с подвижным держателем продукта, содержащее опорное основание с вырезами под установку шампуров и удерживающее основание с отверстиями, в которые с противоположных сторон вставлены фланцевые втулки и ведомые шестерни, зацепленные с одной ведущей шестерней, имеющие по центру пазы для установки шампуров, привод ведущей шестерни осуществляется от электрического двигателя с управляемым режимом работы, который задает блок управления, фланцевые втулки и ведомые шестерни по центру имеют паз для установки шампуров с различным поперечным сечением, два гнущихся крепления типа шип-паз, в правой части удерживающего основания размещен двигатель с прослойкой из термостойкого материала [4].
Недостатком устройства является то, что в состав устройства входит сложное с устройство с электронным блоком автоматического управления. Наличие блока с системой автоматического управления устройства требует обязательной регулировки устройства в процессе производства, а не разово на одном экземпляре. Сборка, тщательная регулировка с внушительным циклом испытаний. При этом необходимо задействовать специальное оборудование, например камеры тепла - для подтверждения воздействия высоких температур. При этом для обслуживания такого оборудования необходимы высококвалифицированные работники. Очень дорогое необходимое программирование микроконтроллеров, так как требует высококвалифицированных специалистов. Таким образом, стоимость данного устройства резко возрастает, а надежность даже ухудшится, так как в состав устройства входит много сложных блоков.
Еще одним недостатком является применение последовательной схемы соединения одинаковых шестерен с валом двигателя. Одинаковых по диаметру и количеству зубьев. Т.е. двигатель подсоединен к ряду шестерен с краю редуктора. Передаточное число от ведущей шестерни по всему редуктору одинаково. Так как, шестерен много от 6 до 10, то передаваемая КПД на последних по ряду шестерен резко уменьшается. Известно, что для шестерен изготовленных методом лазерной резки из стали КПД передаваемая этой парой: ведущая шестерня-первая ведомая будет 0,86. Если учесть КПД по каждой отдельной паре в редукторе, то общее КПД, передаваемое на последние ведомые шестерни будет от 0,6 до 0,4 и менее. Таким образом, для предотвращения заклинивания шестерен необходимо увеличить мощность от двигателя, что предусмотрено электронным блоком данного устройства, а так как ведущее колесо одинаковое со всеми ведомыми то соответственно увеличится скорость вращения ведомых колес. А, следовательно, и шампуров с продуктами. Что недопустимо при приготовлении продукта. Для устранения этого необходимо отключить электронный блок и перейти в ручной режим. А в ручном режиме при таком последовательном соединении происходит заклинивание последних шестерен и соответственно всего редуктора.
Наиболее близким по технической сущности является механизм вращения для шампуров, содержащий соединенные стержневыми стяжками опору для шампуров и редуктор в виде пластинчатой опоры с двумя стенками, между которыми расположен шестеренчатый блок с одной ведущей шестерней, взаимодействующей с ведомыми шестернями, выполненными с профильными отверстиями для шампуров, опора для шампуров состоит из ряда первой, средних и крайней составных секций, напротив которых расположены составные фрагменты редуктора. Ведущая шестерня и одна из ведомых шестерен установлены на составном фрагменте редуктора первой секции. Ведущая шестерня и ведомые шестерни выполнены с накладными ступицами. Редуктор состоит из составных фрагментов в виде поддерживающих пластин с болтовым соединением торцевых частей. Разъемное соединение составных фрагментов редуктора выполнено в виде верхней и нижней крепежных полосок с болтовым креплением [5]. Существенным недостатком устройства является подключение двигателя к первой секции, т.е. с краю редуктора. Применение последовательной схемы соединения зубчатых одинаковых колес с валом двигателя, одинаковых по диаметру и количеству зубьев подразумевает, что передаточное число от ведущего колеса по всему редуктору одинаково. Так как колеса изготавливаются методом лазерной резки из стали, то КПД первой пары: ведущее колесо-первое ведомое будет 0,86. Это определяется точностью изготовления зубцов шестерен. А так как шестерен много от 6 до 10, например, то КПД на последних парах шестерен по ряду резко уменьшается. Если учесть КПД по каждой отдельной паре в редукторе, то общее КПД (определяется как произведение КПД отдельных пар) передаваемое на последние колеса будет от 0,6 до 0,4 и менее. Таким образом, для предотвращения заклинивания колес необходимо увеличить мощность от двигателя, а это влечет за собой увеличение числа оборотов двигателя, что недопустимо для таких типов устройств т.к. нарушается процесс приготовления продукта.
Еще одним недостатком этого устройства являются метод крепления составных фрагментов между собой и их установка, привод шестерней, форма посадочных пазов для шампуров и большое количество деталей и разборных узлов из составных фрагментов. Сборка устройства перед эксплуатацией довольно трудоемкий процесс и требует особого внимания и позиционирования отдельных частей. Так погрешность позиционирования секций с шестернями между собой приводит к перекосу шестерен друг относительно друга и как следствие приводит к заклиниванию всего устройства. А это снижение надежности. Дорогое техническое обслуживание устройства для поддержания работоспособности устройства. Использование для привода любого электромотора или бытового электроинструмента, например, шуруповерта на аккумуляторе с гибким приводом и т.д. Понятно, что это предусматривает изготовление разных приспособлений для установки и сопряжения с механизмом вращения шампуров. Таким образом, это ведет к удорожанию устройств, к снижению надежности.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности, увеличение срока службы.
1. Для достижения этого в Механизм вращения для шампуров, содержащий двигатель, редуктор, включающий ведущую шестерню, взаимодействующей с ведомыми шестернями, закрепленные на стенке редуктора, причем каждая шестерня выполнена с осевым отверстием, в осевые отверстия шестерен установлены втулки, которые являются посадочными местами для шампуров, согласно полезной модели, двигатель с блоком питания и регулятором скорости размещен в корпусе, в основании этого корпуса сформировано отверстие, так чтобы вал двигателя выходил наружу и сформированы дополнительные отверстия для закрепления на стенки редуктора, также в средней части редуктора сформирована площадка для установки корпуса, а на стенке редуктора выполнены дополнительные отверстия для закрепления корпуса, кроме того установлены ведущая шестерня и две ведомые шестерни, так что ведущая шестерня расположена выше ведомых, причем ведущая шестерня меньше диаметром и с меньшим количеством зубьев, чем ведомые шестерни, при этом ведущая шестерня соединена в зацеплении только с одной ведомой шестерней, последовательно к обеим ведомым шестерням присоединены в противоположные стороны дополнительные ряды одинаковых ведомых шестерней, дополнительно на стенке редуктора закреплены угловые кронштейны со скользящим упором, выполненной в форме вилки, причем одна нога вилки прямая, а другая выполнена под углом.
Признаком, отличающим предложенный механизм вращения для шампуров от известного является то, что двигатель с блоком питания и регулятором скорости размещен в отдельном корпусе. В основании этого корпуса сформировано отверстие, так чтобы вал двигателя выходил наружу и сформированы дополнительные отверстия для закрепления на стенки редуктора. Основание корпуса выполнено с высоким классом чистоты обработки и минимальными отклонениями неплоскостности и непараллельности. Двигатель, элементы питания к нему, например от 4-х батареек типа АА или зарядного устройства телефона, также любой аккумулятор 5-6 вольт размещены в корпусе. Кроме того в этом корпусе размещен ручной коммутатор включения-выключения двигателя и регулятор его скорости. В основании корпуса сформировано отверстие для вала двигателя, который сопрягается с ведущей шестерней редуктора.
Дополнительные отверстия предназначены для закрепления через основание корпуса на стенке редуктора. В средней части стенки редуктора сформирована площадка для установки корпуса. Эта часть стенки редуктора изготовлена с высоким классом чистоты обработки и минимальными отклонениями неплоскостности и непараллельности. Таким образом, в отличие от прототипа в заявленном устройстве предусмотрено точное позиционирование привода редуктора, а именно специального корпуса с двигателем на стенке редуктора. То есть точная установка вала двигателя с ведущей шестерней. Таким образом, это предотвращает перекосы вала двигателя относительно ведущей шестерни тем самым, существенно образом повышает надежность устройства, бесперебойность его работы, увеличивает срок службы.
На поверхности для установки корпуса установлены ведущая шестерня и две ведомые шестерни. В ведущей шестерне выполнено осевое отверстие с установленной втулкой для сопряжения с валом двигателя. Ведущая шестерня расположена выше ведомых. Причем ведущая шестерня меньше диаметром и с меньшим количеством зубьев, чем ведомые шестерни. При этом ведущая шестерня соединена в зацеплении только с одной ведомой шестерней. Ведущая шестерня меньшего диаметра выполняет функцию передачи оптимальной мощности от двигателя редуктору. Так передаточное отношение пары: ведущее шестерня - первое ведомая шестерня пониженное. Т.е., на ведущую шестерню через вал двигателя передается большой крутящий момент. Пониженная передача позволяет уменьшить число оборотов до требуемых для качественного приготовления пищи на огне и при этом не потерять мощность для привода последующих шампуров с нанизанным продуктом. В прототипе все шестерни одинаковые. Поэтому для привода всех нагруженных шампуров минимальных оборотов не хватает. Редуктор заклинивает. При увеличении оборотов - шампура вращаются слишком быстро, что неприемлемо для качественного приготовления пищи на огне т.к. вращение слишком быстрое. Последовательно к обеим ведомым шестерням присоединены в обе (в противоположные) стороны дополнительные ряды одинаковых ведомых шестерней образуя комбинированное или параллельно-последовательное соединение шестерен. Известно, что этот вариант используется для создания нескольких параллельных потоков мощностей, с целью улучшения условий нагруженных зубчатых колес, валов и опор. Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве нагрузка на крайних (последних) шестернях в несколько раз меньше. Тем самым обеспечивается высокая надежность, увеличивается срок службы устройства. В прототипе повышенная нагрузка приводит к заклиниванию редуктора соответственно к дополнительным затратам на ремонт или вовсе замене всего устройства.
Дополнительно на опоре для шампуров и стенке редуктора закреплены угловые кронштейны со скользящим упором, сформированный в форме вилки, причем одна нога вилки прямая, а другая выполнена под углом. Скользящий упор сформирован на одной из сторон углового кронштейна, на другой стороне сформировано отверстие для закрепления на стенке редуктора или на опоре для шампуров. Для установки на мангал, а именно на верхние торцевые части используются угловые кронштейны со скользящим упором, сформированный в форме вилки, причем одна нога вилки прямая, а другая сформирована под углом. При этом возможна установка и на различные профилированные конструкции: стальные уголки, тавры и т.д. Конструкция угловых кронштейнов со скользящим упором, сформированный в форме вилки, причем одна нога вилки прямая, а другая выполнена под углом, позволяет надежно закрепить заявленное устройства на широком спектре металлических профилей. В отличие от прототипа, где устройство стянуто стержневыми стяжками и именно размер стяжек определяет размер мангала, где может применяться устройство. Таким образом, устройство-прототип имеет ограничение в функциональных возможностях.
Допустимо, чтобы угловые кронштейны со скользящим упором были сформированны в форме вилки, причем обе ноги вилки прямые. Предложенный механизм вращения шампуров иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. На фиг. 1 изображен редуктор в сборе с корпусом. На фиг. 2 изображен специальный корпус. На фиг. 3 изображен фрагмент опоры для шампуров и редуктора. На фиг. 4 изображен фрагмент редуктора. На фиг. 5 изображено соединение ведущей шестерни с ведомыми. На фиг. 6 изображена ведущая шестерня. На фиг. 7 изображен угловой кронштейн со скользящим упором. На фиг. 8 изображено закрепление углового кронштейна со скользящим упором на опоре для шампуров,
где:
1 - корпус,
2 - редуктор,
3 - ответная часть для шампуров.
4 - стенка редуктора,
5 - площадка для установки корпуса.
6 - основание корпуса,
7 - отверстие под вал двигателя.
8 - вал двигателя,
9 - дополнительные отверстия для закрепления на стенке редуктора,
10 - ведущая шестерня,
11 - первая ведомая шестерня,
12 - вторая ведомая шестерня.
13 - втулка,
14 - дополнительные ряды одинаковых ведомых шестерен,
15 - угловой кронштейн со скользящим упором,
16 - отверстие для соединения корпусом,
17 - отверстие для соединения с валом двигателя.
Механизм вращения для шампуров содержит корпус 1, установленный на редукторе 2 путем закрепления на площадке для установки корпуса 5, сформированной в средней части стенки редуктора 4. С противоположной стороны редуктора 2 расположена ответная часть для шампуров 3 с пазами для шампуров (не показано) по количеству равному количеству ведомых шестерен 11, 12 и 14 с установлены втулками 13, которые являются посадочными местами для шампуров. В основании корпуса 1 сформировано отверстие под вал двигателя 7 так, чтобы вал двигателя 8 выходил наружу, а также сформированы дополнительные отверстия для закрепления на стенки редуктора 9. В средней части стенки редуктора сформирована площадка для установки корпуса 5 для установки корпуса 1, на которой установлены ведущая шестерня 10 и первая и вторая ведомые шестерни 11, 12. Ведущая шестерня 10 расположена выше ведомых шестерен 11, 12, причем ведущая шестерня 10 меньше диаметром и с меньшим количеством зубьев, чем ведомые шестерни 11, 12 и 14. Вал двигателя 8 соединен с ведущей шестерней 10 через отверстие для соединения с валом двигателя 17. При этом ведущая шестерня 10 соединена в зацеплении только с одной ведомой шестерней 11. Последовательно к обеим ведомым шестерням 11 и 12 присоединены в противоположные стороны дополнительные ряды одинаковых ведомых шестерней 14. Дополнительно на опоре для шампуров 3 и стенке редуктора 4 закреплены угловые кронштейны со скользящим упором 15, сформированным в форме вилки, причем одна нога вилки прямая, а другая выполнена под углом.
Устройство работает следующим образом. Для приведения устройства в рабочее состояние достаточно установить корпус 1 на редукторе 2 путем закрепления на площадке для установки корпуса 5, сформированной в средней части стенки редуктора 4, закрепив их через дополнительные отверстия для закрепления на стенке редуктора 9 и отверстия для соединения с корпусом 16, например болтовым соединением. Установить угловые кронштейны со скользящим упором 15 на редуктор 2 и на ответную часть - для шампуров 3, закрепив их гайками-барашками. Установить собранную конструкцию на мангал или другую приемлемую конструкцию.
Шампуры с нанизанными продуктом для шашлыка своими концами поочередно вставляют во втулки 13 ведомых шестерен 11, 12 и 14, а также другим концом укладывают в пазы, сформированные в ответной части для шампуров 3.
После включения двигателя в действие приводятся редуктор 2. Шестерни 11, 12 и 14 в редукторе 2 осуществляют равномерное вращение шампуров с насаженными на них продуктами.
Для приведения устройства в нерабочее состояние осуществляют разборку конструкции в обратном порядке.
Предлагаемый механизм вращения шампуров повышает надежность, увеличивает срок службы устройства.
Источники информации:
1. Патент РФ № 2290052.
2. Патент РФ № 141000.
3. Патент РФ № 193111.
4. Патент РФ № 200818.
5. Патент РФ № 182982 - прототип.