УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РЕЗКИ ПРОДУКТОВ
DEVICE AND METHOD FOR CUTTING PRODUCTS

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для резки продуктов, таких как, например, пищевые продукты или ингредиенты лекарственных средств и т.п., содержащему лопастное колесо, которое способно концентрически вращаться внутри режущей головки, прилагая центробежную силу к продуктам для резки.
Настоящее изобретение также относится к способу резки продукта, в котором продукт подают в режущую головку с концентрически вращающимся в ней лопастным колесом, которое прилагает центробежную силу к продукту.
Уровень техники
Устройство для резки пищевых продуктов, содержащее лопастное колесо, вращающееся внутри режущей головки, известно, например, из патента US 6968765. Режущая головка представляет собой неподвижный барабан, снабженный множеством режущих участков. Продукты, которые нарезают таким методом, включают ломтики картофеля, сырную стружку, ломтики овощей, ломтики орехов и множество других продуктов. Центробежная сила необходима, чтобы приложить давление к продукту в целях его стабилизации при прохождении через ножи на режущих участках. Центробежная сила зависит от продукта, но известно, что при чрезмерной центробежной силе может создаваться чрезмерное трение и сжатие продукта, а при недостаточной центробежной силе может происходить слабый контакт с ножами, что приводит к повреждению продукта. Желательная скорость резки также зависит от заданного продукта.
В устройстве этого типа скорость резки и центробежная сила непосредственно связаны друг с другом, поскольку напрямую зависят от частоты вращения лопастного колеса. Тем не менее, оптимальная частота вращения лопастного колеса с точки зрения центробежной силы часто отличается от оптимальной частоты вращения лопастного колеса с точки зрения скорости резки. В этих случаях после выбора частоты вращения лопастного колеса должен быть найден компромисс между более оптимальной центробежной силой и более оптимальной скоростью резки.
Сущность изобретения
Одной из задач настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства для резки продуктов, содержащего лопастное колесо, которое вращается внутри режущей головки.
Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа резки продуктов посредством режущей головки, внутри которой вращается лопастное колесо.
Решение этих и других задач изобретения достигается в соответствии формулой изобретения.
Подразумевается, что используемый термин "частота вращения" означает скорость, с которой объект вращается вокруг заданной оси, т.е. число оборотов, совершаемое объектом в единицу времени. Синонимом частоты вращения является скорость вращения. Частота вращения обычно выражается в оборотах в минуту (об/мин).
Подразумевается, что используемый термин "скорость резки" означает скорость, с которой режущий элемент нарезает продукт, или, в качестве альтернативы, скорость, с которой продукт проходит через режущий элемент. Скорость резки обычно выражается в м/сек.
Подразумевается, что используемый термин "режущий элемент" означает любой элемент, который рассчитан на то, чтобы отрезать определенную часть или кусок от объекта или иначе уменьшать размер объекта, такой как, например, нож, режущая пластина, терочная поверхность, режущая кромка, дробилка, измельчитель, режущий элемент с множеством режущих пластин и т.д. в качестве неограничивающих примеров.
Согласно одной из особенностей изобретения, которая может сочетаться с другими описанными особенностями, лопастному колесу сообщается вращение посредством первого приводного механизма с первой частотой вращения, которая задает центробежную силу, прилагаемую к продукту. Режущая головка уже не является неподвижной, как в патенте US 6968765, и ей может сообщаться вращение посредством второго приводного механизма со второй частотой вращения. Вторая частота вращения устанавливается таким образом относительно первой частоты вращения, чтобы по меньшей мере один режущий элемент резал продукт с заданной скоростью резки. Скорость резки задается путем установления второй частоты вращения относительно первой частоты вращения. Например, если режущая головка и лопастное колесо вращаются в одном направлении, скорость резки соразмерна первой частоте вращения за вычетом второй частоты вращения. Например, если режущая головка и лопастное колесо вращаются в противоположных направлениях, скорость резки соразмерна сумме абсолютных значений частот вращения.
В соответствии с этой особенностью центробежная сила и скорость резки могут не зависеть друг от друга. Центробежная сила по-прежнему соразмерна первой частоте вращения лопастного колеса, как и в известном уровне техники, но теперь скорость резки зависит от первой частоты вращения лопастного колеса и второй частоты вращения режущей головки. В результате, путем установки первой и второй частот вращения может оптимизироваться как центробежная сила, так и скорость резки продукта, и может отпадать необходимость в компромиссе между центробежной силой и скоростью резки, как в известном уровне техники.
Согласно одной из особенностей, которая может сочетаться с другими описанными особенностями, первый и второй приводные механизмы снабжены средствами управления для регулирования первой и второй частот вращения в первом диапазоне и во втором диапазоне, соответственно. Тем самым могут устанавливаться скорость резки и центробежная сила для разнообразных продуктов. Средства управления могут представлять собой интерфейс пользователя, с помощью которого пользователь может задавать первую и вторую частоты вращения. Средства управления также могут приводиться в действие другим устройством, таким как, например, программируемый логический контроллер, принимающий сигналы обратной связи от датчиков, которые определяют, например, температуру, плотность продукта или другие параметры, и на их основании регулирующий частоты вращения. Другим примером является применение устройства для резки картофеля ломтиками в сочетании с обжарочным аппаратом для обжарки ломтиков картофеля. В этом случае средства управления могут приводиться в соответствие с требованиями к обжарке. Одним из таких требований является, например, подача в обжарочный аппарат максимально одинаковых ломтиков картофеля, и это означает, что время от времени работа устройства для резки должна до определенной степени ускоряться или замедляться. До настоящего времени из-за этого ускорения или замедления могли образовываться значительные количества неправильно нарезанного и поврежденного продукта. В устройстве согласно изобретению этот недостаток может быть сведен к минимуму за счет возможности оптимизировать центробежную силу.
Согласно одной из особенностей, которая может сочетаться с другими описанными особенностями, первый приводной механизм содержит первый приводной вал, приводящий в действие лопастное колесо, а второй приводной механизм содержит второй приводной вал, приводящий в действие режущую головку, при этом второй приводной вал является полым, а первый приводной вал с возможностью вращения установлен внутри второго приводного вала. Это выгодно, поскольку лопастное колесо и режущая головка приводятся в действие с одной и той же стороны, например, снизу, и с верхней стороны можно беспрепятственно подавать продукт внутрь режущей головки.
Согласно одной из особенностей, которая может сочетаться с другими описанными особенностями, первый и второй приводные механизмы могут иметь отдельные электродвигатели, и вращение лопастного колеса является полностью независимым от вращения режущей головки. Это выгодно, поскольку скорость резки является полностью независимой от центробежной силы.
В предпочтительных вариантах осуществления, в которых устройство имеет отдельные электродвигатели, лопастное колесо напрямую приводится в действие первым электродвигателем первого приводного механизма, а режущая головка напрямую приводится в действие вторым электродвигателем второго приводного механизма. Это выгодно, поскольку можно обходиться без каких-либо промежуточных приводных компонентов, и конструкция может быть упрощена. В таких вариантах осуществления основание предпочтительно содержит стойку с первым кронштейном, на котором установлен первый электродвигатель с лопастным колесом, и вторым кронштейном, на котором установлен второй электродвигатель с режущей головкой, при этом второй кронштейн подвижно установлен на стойке с возможностью удаления режущей головки, окружающей лопастное колесо. В таких вариантах осуществления вращение лопастного колеса внутри режущей головки предпочтительно стабилизируется посредством подпружиненного контакта на лопастном колесе, который входит в сужающееся отверстие посередине режущей головки или наоборот.
В других вариантах осуществления первый и второй приводные механизмы могут иметь общий электродвигатель, который сообщает вращение как лопастному колесу, так и режущей головке, и коробку передач, посредством которой может устанавливаться разность между первой частотой вращения лопастного колеса и второй частотой вращения режущей головки. Коробка передач может иметь множество передач, что позволяет устанавливать различные соотношения между первой и второй частота вращения.
В предпочтительных вариантах осуществления режущая головка и лопастное колесо могут быть ориентированы таким образом, чтобы вращаться вокруг вертикальной оси или горизонтальной оси. Тем не менее, также возможны другие углы относительно горизонтали.
В предпочтительных вариантах осуществления режущая головка и лопастное колесо установлены на наклоняемой части основания, посредством которой ось вращения режущей головки и лопастное колесо могут наклоняться под различными углами. Тем самым может приспосабливаться ориентация оси вращения.
Согласно одной из особенностей, которая может сочетаться с другими описанными особенностями, режущая головка содержит разъемный блокирующий механизм для разъемного крепления режущей головки к основанию без использования инструментов.
Согласно одной из особенностей, которая может сочетаться с другими описанными особенностями, при желании режущая головка может быть выполнена неподвижной, например, для применения с устройством нарезания кубиками, установленным снаружи режущей головки.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано в следующем далее описании со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан вид в перспективе известного из уровня техники лопастного колеса известного из уровня техники устройства для резки,
на фиг.2 показан вид в перспективе режущей головки известного из уровня техники устройства для резки,
на фиг.3 показан поперечный вид в перспективе лопастного колеса, установленного внутри режущей головки известного из уровня техники устройства,
на фиг.4 показан вид в перспективе первого предпочтительного варианта осуществления устройства для резки согласно изобретению,
на фиг.5 показан вид в перспективе проиллюстрированного на фиг.4 первого предпочтительного варианта осуществления, на котором опущена часть деталей, чтобы показать его действие,
на фиг.6 показан вид в перспективе лопастного колеса проиллюстрированного на фиг.4 первого предпочтительного варианта осуществления,
на фиг.7 показан вид в перспективе режущей головки проиллюстрированного на фиг.4 первого предпочтительного варианта осуществления,
на фиг.8 показан поперечный вид в перспективе режущей головки, лопастного колеса и приводных валов проиллюстрированного на фиг.4 первого предпочтительного варианта осуществления,
на фиг.9 показан вид в перспективе альтернативной режущей головки и лопастного колеса, которые могут применяться в проиллюстрированном на фиг.4, 5 режущем устройстве,
на фиг.10 показан вид в перспективе второго предпочтительного варианта осуществления устройства для резки согласно настоящему изобретению,
на фиг.11 показан поперечный вид проиллюстрированного на фиг.10 второго варианта осуществления,
на фиг.12 показана одна из подробностей фиг.11,
на фиг.13 показан поперечный вид в перспективе проиллюстрированного на фиг.10 второго варианта осуществления с опущенной режущей головкой с целью отделения от лопастного колеса,
на фиг.14 показан вид в перспективе проиллюстрированного на фиг.10 второго варианта осуществления с режущей головкой, опущенной и повернутой от лопастного колеса,
на фиг.15 показан вид в перспективе третьего варианта осуществления устройства для резки согласно изобретению,
на фиг.16 показан вид в перспективе четвертого предпочтительного варианта осуществления устройства для резки согласно изобретению,
на фиг.17 показан вид в перспективе пятого предпочтительного варианта осуществления устройства для резки согласно изобретению,
на фиг.18-20 показаны вид сверху части режущей головки и лопастного колеса устройства согласно изобретению, поясняющие его действие,
на фиг.21 показан вид в перспективе шестого предпочтительного варианта осуществления устройства для резки согласно изобретению,
на фиг.22 показан поперечный вид режущей головки и лопастного колеса согласно проиллюстрированному на фиг.21 шестому варианту осуществления,
на фиг.23 показан дополнительный альтернативный вариант осуществления режущей головки, которая может применяться в устройствах согласно изобретению.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение будет описано на примере частных вариантов осуществления со ссылкой на некоторые чертежи, но объем изобретения ограничен не ими, а лишь формулой изобретения. Описанные чертежи являются лишь схематическими и неограничивающими. Для наглядности размер некоторых элементов может быть преувеличен и не представлен в масштабе на чертежах. Размеры и их соотношение необязательно соответствует действительным практическим осуществлениям изобретения.
Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. используются в описании и формуле изобретения для различения сходных элементов, а не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Эти термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и в вариантах осуществления изобретения могут применяться последовательности, отличающиеся от описанных или проиллюстрированных.
Кроме того, термины верх, низ, над, под и т.п. используются в описании и формуле изобретения для наглядности, а не обязательно для описания относительных положений. Эти термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и в описанных вариантах осуществления изобретения могут применяться ориентации, отличающиеся от описанных или проиллюстрированных.
Помимо этого, хотя различные варианты осуществления именуются "предпочтительными", их следует интерпретировать как примеры того, как может быть реализовано изобретение, а не как ограничение объема изобретения.
Используемый в формуле изобретения термин "содержащий" не следует понимать как ограниченный перечисленными после него элементами или стадиями, поскольку он не исключает наличие других элементов или стадий. Его следует понимать как указывающий на наличие перечисленных признаков, чисел, стадий или компонентов или их групп, но при этом он не исключает наличие или добавление одного или нескольких других признаков, чисел, стадий или компонентов или их групп. Соответственно, объем признака "устройство, содержащее А и В" не следует ограничивать устройствами, состоящими только из компонентов А и В, и применительно к настоящему изобретению А и В являются единственными перечисленными компонентами устройства, при этом формулу изобретения следует интерпретировать как включающую эквиваленты этих компонентов.
На фиг.1-3, соответственно, показаны известные из уровня техники лопастное колесо 30 и режущая головка 20. Лопастное колесо 30 имеет нижнюю плиту 35, которая разъемно прикреплена к приводному валу известного из уровня техники устройства для резки и вращается внутри режущей головки 20. Режущей головкой 20 является цилиндрический узел, содержащий верхнее кольцо 26, нижнее кольцо 29 и множество режущих участков 27, которые находятся между этими кольцами и каждый из которых содержит один режущий элемент 28. Узел скреплен несколькими болтами и прикреплен к несущей раме 10 устройства. Режущие участки 27 выполнены наклоняемыми с целью регулирования зазора между режущим элементом 28 и противолежащей частью следующего режущего элемента, т.е. регулирования толщины отрезаемой части. Верхние стороны режущей головки 20 и лопастного колеса 30 открыты. В процессе применения внутрь режущей головки с этой открытой верхней стороны подают продукт для резки, который падает на нижнюю плиту 35 лопастного колеса и перемещается в сторону режущих элементов 28 сначала центробежной силой, которая прилагается к продукту за счет вращения лопастного колеса 30, а затем лопастями 34 лопастного колеса. В известном из уровня техники режущем устройстве режущая головка 20 является неподвижной.
Устройство для резки, проиллюстрированное на фиг.4-8, является первым вариантом осуществления устройства для резки согласно изобретению. Оно содержит основание 100, на котором установлены вращающаяся режущая головка 200 и лопастное колесо 300, приспособленное концентрически вращаться внутри режущей головки. Для вращения лопастного колеса 300 предусмотрен первый приводной механизм, образованный первым приводным валом 301, приводным ремнем 302 и электродвигателем 303. Для вращения режущей головки предусмотрен второй приводной механизм, образованный вторым приводным валом 201, приводным ремнем 202 и электродвигателем 203. Первый и второй приводные валы являются концентрическими. Второй приводной вал 201, который сообщает вращение режущей головке 200, посредством подшипников 104, 105 с возможностью вращения установлен внутри неподвижного корпуса 103 наружного подшипника, являющегося частью основания 100. Первый приводной вал 301, который сообщает вращение лопастному колесу, посредством подшипников 106, 107 с возможностью вращения установлен внутри второго приводного вала 201. Как показано, этими подшипниками 104-107 являются конические роликовые подшипники со скосом в противоположных направлениях, что является предпочтительным с точки зрения выдерживания усилий, которые возникают в процессе работы устройства. В качестве альтернативы, могут использоваться радиально-упорные подшипники или любые другие подшипники, которые сочтет применимыми специалист в данной области техники.
Основание 100 содержит кронштейн 101, который с возможностью вращения установлен на стойке 102, что позволяет поворачивать режущую головку 200 и лопастное колесо 300 из положения при резке с целью очистки, ухода, замены и т.д.
На фиг.6-8, соответственно, показаны лопастное колесо 300 и режущая головка 200, установленные на устройстве, проиллюстрированном на фиг.4, 5. Лопастное колесо 300 разъемно прикреплено к первому приводному валу 301 и вращается внутри режущей головки 200. Режущей головкой 200 является цилиндрический узел, содержащий верхнее кольцо 206, нижнюю плиту 205 и множество режущих участков 207, которые находятся между этими кольцами и каждый из которых содержит один режущий элемент 208. Узел скреплен несколькими болтами и разъемно прикреплен ко второму приводному валу 201. Режущие участки 207 выполнены наклоняемыми для регулирования зазора между режущим элементом 208 и противолежащей частью следующего режущего элемента, т.е. регулирования толщины отрезаемой части. Верхние стороны режущей головки 20 и лопастного колеса 300 открыты. В процессе применения внутрь режущей головки с этой открытой верхней стороны подают продукт для резки, который падает на нижнюю плиту 305 лопастного колеса и перемещается в сторону режущих элементов 208 сначала центробежной силой, которая прилагается к продукту за счет вращения лопастного колеса 300, а затем лопастями 304 лопастного колеса.
Режущая головка 200 оснащена режущими элементами, 208, например, режущими пластинами, которые выполняют прямые разрезы в продукте, например, для изготовления ломтиков картофеля. В качестве альтернативы, могут быть предусмотрены гофрированные режущие элементы для изготовления, например изогнутых ломтиков картофеля или стружки.
На фиг.9 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления режущей головки 400 с адаптированным лопастным колесом 410, которое также может применяться в устройстве, проиллюстрированном на фиг.4, 5. Режущая головка и лопастное колесо и в этом случае способны вращаться, и приводятся в концентрическими валами таким же образом, как описано выше. В этом варианте осуществления каждый режущий участок 401 содержит более крупную режущую пластину 402 и несколько так называемых шинковочных выступов 403 меньшего размера, расположенных под углом к нему, в частности, преимущественно перпендикулярно. В проиллюстрированном варианте осуществления шинковочные выступы 403 приварены к более крупным режущим пластинам 402, но они также могут разъемно крепиться к ним. В частности, в проиллюстрированном варианте осуществления шинковочные выступы 403 прикреплены к скосу более крупных режущих пластин 402 и расположены перпендикулярно ему, но они также могут крепиться к более крупным режущим пластинам 402 позади скоса. Все передние режущие кромки шин ковочных выступов 40 3 находятся на одинаковом расстоянии чуть сзади передней режущей кромки более крупной режущей пластины 402. В качестве альтернативы, они также могут находиться на различных расстояниях от передней режущей кромки более крупной режущей пластины 402, например, в шахматном или чередующемся порядке. Шинковочные выступы 403 стабилизированы посредством прорезей 404 в следующем режущем участке, что позволяет снижать нагрузку во время работы и лучше обеспечивать желаемую резку. Прорези 404 проникают на заданное расстояние в задний конец режущих участков 401 в расчете на переменные положения шинковочных выступов 403 после поворота режущих участков 401 с целью изменения зазора. При использовании этой режущей головки 400 продукт одновременно режется в двух направлениях. Она может применяться, например, для нарезки картофеля соломкой или для резки листового салата.
В дополнительных альтернативных вариантах осуществления могут использоваться режущие участки с режущими кромками для дробления или измельчения продуктов (например, соли, специй) или вязких продуктов (например, масел, паст). Устройство с этими режущими участками также может использоваться для изготовления фармацевтической продукции, такой как, например, мази.
В дополнительных альтернативных вариантах осуществления могут использоваться режущие участки с терочными поверхностями для натирания сыра или с любыми другими режущими элементами известными специалистам в данной области техники. Устройство для резки, показанное на фиг.4-5, может использоваться даже с известными из уровня техники режущей головкой и лопастным колесом, показанными на фиг.1-3.
На фиг.21 и 22 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления лопастного колеса 420, которое может использоваться в показанном на фиг.4, 5 устройстве с такой же режущей головкой 200. Лопастное колесо 420 содержит подающую трубку 421, которая в вертикальном направлении отходит от центра лопастного колеса и изгибается в сторону режущей головки 200. Это лопастное колесо 420 рассчитано на продукты, которые желательно направленно подавать в сторону режущей головки 200, такие как, например, продукты удлиненной формы, более короткие стороны которых желательно обращены в сторону режущих элементов 208, и которые нарезаются на ломтики более круглой формы. Устье подающей трубки также может находиться под углом к режущим элементам 208, и тогда продукты нарезаются на ломтики более овальной формы. Лопастное колесо 420, например, применимо для резки более крупных продолговатых картофелин круглыми ломтиками или для резки луковиц кольцами.
Устройство для резки, показанное на фиг.10-14, содержит множество признаков, общих с режущим устройством, показанным на фиг.4-5. Соответственно, далее будут пояснены только отличия.
Устройство для резки, показанное на фиг.10-14, в основном отличается приводными механизмами, используемыми для приведения в действия лопастного колеса 500 и режущей головки 600. Для этого используется механизм прямого привода, т.е. лопастное колесо 500 напрямую прикреплено к валу электродвигателя 503, а режущая головка 600 напрямую прикреплена к валу электродвигателя 603. Это выгодно, поскольку можно обходиться без каких-либо промежуточных приводных компонентов, таких как приводные ремни 202, 302, и концентрических валов 201, 202 устройства, показанного на фиг.4, 5, что упрощает конструкцию. Концентрическое вращение лопастного колеса 500 внутри режущей головки 600 стабилизируется посредством подпружиненного контакта 501, который входит в сужающееся отверстие 601 посередине режущей головки 600.
В этом варианте осуществления режущей головкой 600 является узел, состоящий из верхнего кольца 606, режущих участков 607 и монтажной опоры 609 на дне. Режущие участки 607 расположены между верхним кольцом 606 и монтажной опорой 609, как в описанном выше варианте осуществления. Монтажная опора 609 используется вместо полной нижней плиты с целью уменьшения веса. Монтажная опора может быть соединена с валом электродвигателя 603 посредством выемок, в которые входят штифты, выполненные на вале. Это соединение может являться быстроразъемным с возможностью фиксации/разъединения путем, например, поворота монтажной опоры 609 на +5°/-5° относительно вала электродвигателя. Разумеется, что монтажная опора 609 также может быть прикреплена к валу электродвигателя болтами или разъемно прикреплена любыми другими средствами, известными специалистам в данной области техники.
В этом варианте осуществления основание 110 содержит вертикальную стойку 111 с неподвижным верхним кронштейном 112, на котором установлен электродвигатель 503 лопастного колеса с обращенным вниз валом. На стойке 111 посредством подвижного по вертикали и поворачивающегося по горизонтали кронштейна 113 установлен электродвигатель 603 режущей головки с обращенным вверх валом. Тем самым режущая головка 600 может отделяться от лопастного колеса 500 в целях ухода, замены и т.д. путем перемещения кронштейна 113 вниз (фиг.13) и его поворота в горизонтальной плоскости (фиг.14).
Устройство для резки, показанное на фиг.15, является таким же, как устройство, показанное на фиг.4, 5, но режущая головка 200 и лопастное колесо 300 ориентированы таким образом, чтобы вращаться вокруг горизонтальной оси, и установлены вблизи устройства 430 нарезания кубиками. Для нарезания продукта кубиками с помощью этого устройства режущая головка 200 может быть прикреплена к основанию 100 посредством разъемного блокирующего механизма (не показанного), чтобы сделать ее неподвижной. Для нарезания кубиками все режущие участки 207 могут быть наклонены в не режущее положение (с нулевым зазором) за исключением одного участка, находящегося на устройстве 430 нарезания кубиками. Устройство нарезания кубиками известно из техники и, соответственно, не требует дополнительного описания. Таким образом, в этом варианте осуществления устройство способно между первым режимом работы, а именно, с неподвижной режущей головкой вблизи устройства нарезания кубиками, и вторым режимом работы с вращающейся режущей головкой.
Устройство для резки, показанное на фиг.16, сходно с устройством, показанным на фиг.4, 5, тем, что имеет такую же режущую головку 200 и лопастное колесо 300 с концентрическими приводными валами, установленными на основании 100, содержащем кронштейн 101, который с возможностью вращения установлен на стойке 102. Тем не менее, приводные механизмы режущей головки и лопастного колеса отличаются тем, что имеют общий электродвигатель 120 с двумя валами: первым валом 121 с приводным ремнем 302 лопастного колеса 300 и вторым валом 122 с приводным ремнем 202 режущей головки 200. Эти валы 121, 122 соединены друг с другом изнутри посредством зубчатой передачи, которая устанавливает заданное соотношение частот вращения валов и зависимость вращения, т.е. вращаются ли режущая головка и лопастное колесо в одном направлении. Таким образом, в этом варианте осуществления существует постоянное соотношение между первой частотой вращения лопастного колеса 300 и второй частотой вращения режущей головки 200, то есть это устройство рассчитано на резку всегда одного и того же продукта или по меньшей мере продуктов для которых постоянное соотношение является оптимальным.
Устройство для резки, показанное на фиг.17, сходно с устройством, показанным на фиг.4-5, тем, что имеет такую же режущую головку 200 и лопастное колесо 300 с концентрическими приводными валами, установленными на верхней части 131 основания 130, которое с возможностью наклона закреплено на вертикальной стойке 132. Тем самым вся верхняя часть 131, на которой установлена режущая головка 200 и лопастное колесо 300, может наклоняться, и угол вращения режущей головки 200 и лопастного колеса 300 может адаптироваться к ситуации.
CH
IMP
Далее со ссылкой на фиг.18-20 будет в целом рассмотрена работа устройства для резки согласно изобретению. Ради простоты используются позиции из первого предпочтительного варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг.4-8, но следует учесть, что каждая из этих ситуаций применима к каждому из описанных выше вариантов осуществления, а также к любой из разновидностей с использованием принципов настоящего изобретения. Как показано на фиг.18-20, режущие элементы 208 режущей головки 200 ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать режущее действие в направлении против часовой стрелки, т.е. режущие элементы разрезают продукт в направлении против часовой стрелки или, иными словами, продукт проходит через режущие элементы в направлении против часовой стрелки. Это режим работы, который используется в технике (с неподвижными режущими головками), но ясно, что ориентация режущих элементов может быть развернута для обеспечения режущего действия в направлении по часовой стрелке. Стрелками v и v на этих фигурах обозначены, соответственно, частота вращения режущей головки и частота вращения лопастного колеса.
IMP
CH
Как показано на фиг.18, лопастное колесо 300 и режущая головка 200 вращаются в одном направлении, а именно, по часовой стрелке. Они вращаются с различными частотами вращения, т.е. режущая головка не является неподвижной относительно лопастного колеса. Первая частота вращения v лопастного колеса 300 превышает вторую частоту вращения v режущей головки 200, и лопасти 304 лопастного колеса перемещают продукт в сторону режущих элементов 208. Первая частота вращения лопастного колеса 300 задает центробежную силу, прилагаемую к продукту, т.е. силу, с которой продукт прижимается к внутренней стороне режущих участков 207. Разность между частотами вращения задает скорость, с которой режущие элементы 208 режут продукт, который подталкивают в их сторону лопасти лопастного колеса 304.
IMP
CH
IMP
CH
IMP
Как показано на фиг.19, лопастное колесо 300 и режущая головка 200 вращаются в противоположных направлениях, а именно, лопастное колесо 300 вращается по часовой стрелке, а режущая головка 200 вращается против часовой стрелки против часовой стрелки. В этой ситуации, первая и вторая частоты вращения v и v могут быть одинаковыми или отличаться по абсолютному значению. Первая частота вращения v лопастного колеса 300 задает центробежную силу. Скорость резки зависит от суммы абсолютных значений частот вращения v и v, поскольку они являются противоположными по направлению.
IMP
IMP
CH
Как показано на фиг.20, лопастное колесо 300 и режущая головка 200 в одном направлении, а именно, против часовой стрелки, при этом лопастное колесо 300 вращается с меньшей частотой вращения, чем режущая головка 200. Первая частота вращения v лопастного колеса 300 задает центробежную силу. Поскольку первая частота вращения v является меньшей, чем вторая частота вращения v, режущие элементы 208 перемещаются в сторону лопастей 304 и, соответственно, в сторону продукта для резки. Скорость резки определяется разностью между первой и второй частотами вращения.
2
2
В качестве примера приведены некоторые предпочтительные установки при резке картофеля. Далее в Таблице 1 показана взаимосвязь между частотой вращения лопастного колеса радиусом 178 мм и центробежной силой, воздействующей на картофелины различного веса. При частоте вращения 260 об/мин центробежное ускорение (перегрузка) составляет 131,95 м/сек (≅13 g), что соответствует центробежным силам во втором столбце для значений веса, приведенных в первом столбце; при частоте вращения 230 об/мин центробежное ускорение (перегрузка) составляет 103,26 м/сек (≅10 g), что соответствует центробежным силам в третьем столбце для значений веса, приведенных в первом столбце.
Таблица 1
Вес картофелин
Частота вращения лопастного колеса, об/мин
Центробежное ускорение 131,95 м/сек<sup>2</sup> (≅ 13g) при 260 об/мин и радиусе 178 мм
Центробежное ускорение 103,26 м/сек<sup>2</sup> (≅10 g) при 230 об/мин и радиусе 178 мм
0,70 кг
92 N
72 N
0,45 кг
59 N
46 N
0,30 кг
40 N
31 N
0,20 кг
26 N
21 N
0,10 кг
13 N
10 N
2
Было обнаружено, что предпочтительно регулировать частоту вращения лопастного колеса таким образом, чтобы перегрузка, испытываемая продуктом, составляла от 1 до 50g (1 g=9,8 м/сек), хотя применимы даже более высокие перегрузки, например, при измельчении.
Пре резке картофеля наилучшие результаты, вероятно, обеспечиваются в диапазоне 3 до 30 g.
При резке картофеля скорость резки предпочтительно находится в диапазоне от 0,3 до 4,8 м/сек, более предпочтительно в нижней половине этого диапазона.
При резке или измельчении сыров наилучшие результаты, вероятно, обеспечиваются также в диапазоне 3 до 30 g.
При резке или измельчении сыров скорость резки предпочтительно находится в диапазоне от 0,3 до 5,5 м/сек.
Важно, что при использовании устройства и способа согласно изобретению центробежная сила может быть уменьшена по сравнению с использованием известной из уровня техники неподвижной режущей головки. При резке сыров в таких известных устройствах лопастное колесо вращается с относительно высокой скоростью (например, 400 об/мин) с целью достижения желаемой скорости резки, но на таких скоростях сыры могут нежелательно спрессоваться о внутреннюю сторону режущей головки. Соответственно, чтобы получить высокое качество резки, сыр требуется выдерживать при температуре -4°С, чтобы он затвердел и не уплотнялся. В устройстве согласно изобретению центробежная сила может быть уменьшена и скорость резки может задаваться независимо от нее, в результате чего резка может происходить при более высоких температурах, т.е. -3°С или выше, например, 10°С, что уменьшает степень охлаждения, необходимого до резки.
Примеры других продуктов, которые можно более выгодно резать с помощью устройства и способа согласно изобретению, включают орехи, например, миндаль, арахис (например, с целью изготовления арахисового масла) или другие орехи; корнеплоды, например, имбирь, чеснок и т.п.; а также другие продукты, такие как, например, апельсинная цедра.
На фиг.23 показан дополнительный альтернативный вариант осуществления режущей головки 250, которая может использоваться в устройствах согласно изобретению, например, с описанным выше лопастным колесом 300. Режущая головка 250 содержит режущие участки 257, которые имеют режущие элементы 258, 259 на обоих концах. Эти режущие участки 257 выполнены наклоняемыми для установки зазора, а также направления, в котором режущая головка осуществляет резание, т.е. по часовой стрелке или против часовой стрелки. Иными словами, эта режущая головка 257 способна резать продукты при вращении в любом направлении при условии правильной установки режущих участков.
В дополнительных вариантах осуществления (не показанных) приводной вал лопастного колеса также может быть выполнен полым, например, для размещения большого болта, которым лопастное колесо крепится приводному валу, или для подсоединения источника подачи жидкости и подачи жидкости (например, воды) в режущую головку с нижней стороны через приводной вал лопастного колеса или для того и другого, и в этом случае болт также является полым.