Машина для мойки сельскохозяйственного сырья пищевого производства
AGRICULTURAL FOOD RAW MATERIAL WASHING MACHINE

Изобретение относится к оборудованию для мойки сельскохозяйственного сырья для пищевого производства, в том числе корнеклубнеплодов и овощей.
Известна машина для мойки сыпучих предметов (патент №2305471, кл. A23N 12/02, бюл. №25, опубл. 10.09.2007), содержащая загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабан, изготовленный в виде однонаправленной пустотелой винтовой колонны, выполненной по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине колонны винтовых, одинаковых по ширине, полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения барабана, с образованием по периметру барабана наружных перфорированных напусков.
Недостатками известной машины являются ограниченные технологические возможности, низкая производительность и качество мойки.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является машина для мойки корнеклубнеплодов (патент №2251362, кл. A23N 12/02, бюл. №13, опубл. 10.05.2005), содержащая загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабан, выполненный из направляющих элементов в виде скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых по винтовой линии на конической оправке в поперечном направлении перфорированных полос трапециевидной формы, с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине барабана от загрузки к выгрузке.
Недостатками известной машины являются ограниченные технологические возможности, низкая производительность и качество мойки.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, повышения производительности и качества мойки.
Техническое решение достигается тем, что в машине для мойки сельскохозяйственного сырья пищевого производства, содержащей загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабан, выполненный по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине барабана винтовых, одинаковых по ширине, полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения барабана, с образованием по периметру барабана наружных перфорированных напусков, приводной барабан выполнен перфорированным конической формы с винтовыми карманами криволинейной формы по внутреннему периметру и установлен под острым углом β относительно горизонтальной оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы с чередующимися винтовыми выступами криволинейной формы по наружному периметру, свернутыми в виде винтовых поверхностей с перфорированными стенками волнообразной формы и с плоскими торцевыми перфорированными щеками криволинейной формы, размещенными под различными углами α и ψ к оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы и под углом ω друг к другу, при этом наиболее длинные оси торцевых перфорированных щек криволинейной формы совпадают друг с другом или повернуты по оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы относительно друг друга на угол θ, причем к внутренней поверхности приводного перфорированного барабана конической формы жестко закреплена коническая пружина с круглым сечением витков и устройством для ее сжатия или растяжения.
По данным научно-технической литературы на обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции машины для мойки сельскохозяйственного сырья пищевого производства.
Новизна заключается в том, что изготовление приводного перфорированного барабана конической формы с чередующимися выступами криволинейной формы по наружному периметру создает турбулентные потоки воды и частиц сельскохозяйственного сырья пищевого производства, как внутри приводного перфорированного барабана, так и внутри ванны, что повышает производительность и качество мойки.
Новизна заключается в том, что монтаж приводного перфорированного барабана конической формы под острым углом β относительно горизонтальной оси вращения позволяет активизировать циркуляцию масс частиц сельскохозяйственного сырья пищевого производства, что приводит к увеличению их взаимных скоростей движения, повышению не только производительности, но и качества мойки.
Новизна заключается в том, что наиболее длинные оси торцевых перфорированных щек криволинейной формы совпадают друг с другом или повернуты по оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы относительно друг друга на угол θ, что обеспечивает создание по длине приводного перфорированного барабана переменное не только поперечное, но и продольное сечение, интенсифицирует процесс смешивания и мойку частиц сельскохозяйственного сырья пищевого производства, а значит, расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что приводной барабан выполнен в виде установленной под острым углом β относительно горизонтальной оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы с чередующимися выступами криволинейной формы по наружному периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками криволинейной формы, обеспечивая переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление приводного перфорированного барабана конической формы и выполнение его в виде установленной наклонно, относительно горизонтальной оси, конической поверхности волнообразной формы по наружному периметру и карманами криволинейной формы по внутреннему периметру свернутыми в виде винтовых поверхностей с перфорированными стенками волнообразной формы и с перфорированными торцевыми щеками криволинейной формы, размещенными под различными углами α и ψ к оси вращения и под углом ω друг к другу расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна состоит также в том, что в результате выполнения барабана в виде установленной наклонно относительно горизонтальной оси призмы с торцевыми щеками, с размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, нарушается стационарность движения сыпучих материалов, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру барабан выполнен в виде наклонной призмы, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность и качество мойки, расширяет технологические возможности и упрощает изготовление.
Новизна заключается также в том, что центры симметрии внутренней поверхности приводного перфорированного барабана конической формы в каждом его элементе поперечного сечения по всей длине смещены относительно оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы, что нарушает не только стационарность движения частиц сельскохозяйственного сырья пищевого производства, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний этих частиц и воды внутри приводного перфорированного барабана конической формы.
Новизна состоит в том, что большие оси торцевых щек криволинейной формы повернуты по оси вращения приводного перфорированного барабана друг относительно друга и, таким образом, волновая поверхность по периметру перфорированного барабана конической формы свернута с образованием винтовых поверхностей с винтовыми линиями по внутреннему периметру, что усложняет движение частиц сельскохозяйственного сырья пищевого производства, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что расположение криволинейных торцевых щек под острым углом к оси вращения волнообразной винтовой поверхностью по периметру приводного перфорированного барабана конической формы обеспечивает не только разность давления на частицы сельскохозяйственного сырья пищевого производства внутри приводного перфорированного барабана конической формы, но и перемещение их от загрузки к выгрузке.
Новизна заключается также в том, что к внутренней поверхности приводного перфорированного барабана конической формы смонтирована коническая пружина с круглым сечением витков, которая не только обеспечивает надежность перемещения частиц сельскохозяйственного сырья, что повышает производительность и расширяет технологические возможности за счет также увеличения числа контактирования частиц сельскохозяйственного сырья пищевого производства внутри барабана с витками конической пружины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена машина для мойки сельскохозяйственного сырья пищевого производства, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - приводной перфорированный барабан с цапфами; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - наглядное изображение приводного перфорированного барабана с загрузочной и разгрузочной цапфами, у которого наиболее длинные оси торцевых перфорированных щек повернуты по оси вращения.
Машина для мойки сельскохозяйственного сырья пищевого производства (фиг. 1, фиг. 2) состоит из моечной ванны 1, на которой смонтированы лоток 2 для загрузки частиц сыпучих материалов, роликовые опоры 3 и 4, на которых установлен приводной перфорированный барабан 5, электромагнитный клапан 6 для подачи воды (фиг. 2), система 7 управления сигнализацией для регулировки уровня воды (фиг. 2), выгрузной лоток 8 для выгрузки частиц сыпучих материалов, прошедших мойку. Приводной перфорированный барабан 5 снабжен приводной звездочкой 9. Внизу моечной ванны 1 имеется бункер 10 для сбора грязи и песка, к которому прикреплены однооборотные механизмы 11 для слива воды и сливные патрубки 12. Для ручного открывания заслонок 13 (фиг. 2) при необходимости слива воды из моечной ванны 1 однооборотные механизмы 11 снабжены штурвалами 14. Перфорированный барабан 5 снабжен втулками с опорными кольцами 15, 16, смонтированными с возможностью вращения на роликовых опорах 3 и 4. Непрерывное вращение приводного перфорированного барабана 5 осуществляется от мотор-редуктора 17 через цепную передачу 18 и приводную звездочку 9. Для уменьшения расхода воды и повышения качества мойки уровень воды в барабане регулируется системой управления сигнализацией 7 и обновляется в зависимости от степени ее загрязнения в автоматическом режиме. Внутри приводного перфорированного барабана 5 жестко закреплена коническая пружина 19 с круглым сечением витков и устройством для ее сжатия или растяжения, которое на чертеже не показано.
Приводной перфорированный барабан 5 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) по внутреннему периметру снабжен винтовыми карманами криволинейной формы 20, 21, 22, 23, 24, 25 (фиг. 4), а по наружному периметру выполнен с чередующими винтовыми выступами криволинейной формы 26, 27, 28, 29, 30, 31 (фиг. 4), которые по размерам и форме соответствуют карманам 20, 21, 22, 23, 24, 25.
Плоские торцевые перфорированные стенки 32 и 33 приводного перфорированного барабана 5 (фиг. 3) эллиптической формы параллельны друг другу, размещены наклонно под углом (3 к горизонтальной оси вращения приводного перфорированного барабана 5 конической формы, повернуты относительно друг друга на угол θ (фиг. 5) и снабжены по периметру образующими в виде чередующихся винтовых карманов криволинейной формы 20, 21, 22, 23, 24, 25, соответствующие форме и размерам винтовым выступам криволинейной формы 26, 27, 28, 29, 30, 31 наружного периметра поверхности приводного перфорированного конической формы барабана 5 (фиг.4). На фиг.5 показано, что большие оси эллипсов АВ и CD повернуты относительно друг друга на угол θ.
Таким образом, приводной перфорированный барабана 5 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) установлен под острым углом β к оси его вращения, выполнен конической формы с винтовыми карманами криволинейной формы 20, 21, 22, 23, 24, 25, соответствующими форме и размерам выступам криволинейной формы 26, 27, 28, 29, 30, 31 по наружному периметру поверхности приводного перфорированного барабана 5 и с плоскими торцевыми перфорированными щеками криволинейной формы 32 и 33, смонтированными под острым углом ω одна к другой (фиг. 3) и под разными углами ψ и α к оси вращения приводного перфорированного барабана 5 конической формы, при этом щеки 32 и 33 могут быть повернутыми относительно друг друга на угол θ (фиг. 5). Приводной перфорированный барабан 5 конической формы снабжен загрузочной 34 и разгрузочной 35 цапфами (фиг. 3).
1
1
2
2
1
1
2
2
1
1
2
2
В загрузочной 34 и разгрузочной 35 цапфах могут быть жестко закреплены цилиндрические пружины с круглым поперечным сечением (на чертежах не показаны). Приводной перфорированный барабан 5 выполнен с возможностью вращения на роликовых опорах 3 и 4 (фиг. 1). На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 наиболее длинные оси i-i и i-i торцевых перфорированных щек многоугольной формы 32 и 33 совпадают (i-i≡i-i) (фиг. 4). На фиг. 5 показаны оси i-i (АВ) и i-i (DC) торцевых перфорированных щек криволинейной формы 32 и 33, повернутые по оси вращения приводного перфорированного барабана 5 конической формы друг относительно друга на угол θ.
Такое конструктивное оформление приводного перфорированного барабана 5 конической формы создает дебаланс, что придает частицам сельскохозяйственного сырья и воде низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс мойки, но и обеспечивают надежность перемещения этих частиц внутри приводного перфорированного барабана конической формы 5, а также самоочистку его перфораций.
Таким образом, приводной перфорированный барабан 5 конической формы (фиг. 3, фиг. 4) установлен под острым углом β к оси его вращения и выполнен с конической перфорированной поверхностью криволинейной формы и с плоскими торцевыми перфорированными щеками криволинейной формы 32 и 33, смонтированными под острым углом ω одна к другой и под разными углами α и ψ к оси вращения приводного перфорированного барабана 5 конической формы, при этом могут быть повернутыми относительно друг друга на угол θ (фиг. 5) и снабжен загрузочной 34 и разгрузочной 35 цапфами.
Устройство для мойки сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности работает следующим образом.
Частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности (фиг. 1, фиг. 2) подаются через загрузочный лоток 2 внутрь вращающегося приводного перфорированного барабана конической формы 5, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине приводного перфорированного барабана конической формы 5 в каждом поперечном сечении, при этом частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как барабан смонтирован наклонно, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное. В результате поток движущихся масс частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности не стационарен, а размеры и расположение активного движения и мойки заметно меняются за время одного оборота приводного перфорированного барабана конической формы 5. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности между собой и со стенками приводного перфорированного барабана конической формы 5, а также с его торцевыми перфорированными щеками 32 и 33, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей и повышает эффективность мойки. Процесс нестационарности движения частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности усугубляется расположением торцевых щек 32 и 33 криволинейной формы, что существенно меняет направление движения части сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности вдоль оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы 5 и создает зоны различного давления торцевых щек 32 и 33 на частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности. Поэтому частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности имеют возможность, под воздействием геометрического уклона барабана 5 и разности давления торцевых щек криволинейной формы 32 и 33, расположенных под углом друг к другу и к оси вращения приводного перфорированного барабана конической формы 5, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки воды и частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности. Процесс движения частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности, которые поднимаются вверх и падают в воду, непрерывен. Поскольку перфорированные щеки 32 и 33 приводного перфорированного барабана конической формы 5 расположены под углом не только друг к другу, но и к его оси вращения, то в каждой порции, каждая частица сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности, например корнеклубнеплодов, перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания и перетирания друг с другом и со стенками приводного перфорированного барабана конической формы 5, повышает качество мойки и расширяет технологические возможности. Надежности перемещений частиц сельскохозяйственного сырья способствует также коническая пружина 19 смонтированная внутри приводного перфорированного барабана конической формы 5. Вода подается электромагнитным клапаном 6 и поступает в моечную ванну 1, омывая частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности в барабане 5. Вода заполняет пространство между частицами сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности, обеспечивая в процессе их движения от загрузки к выгрузке и их мойку без повреждений. Грязь и песок оседают в бункер 10 ванны 1 и через сливной патрубок 12 отводятся в водоприемное устройство. На выходе приводного перфорированного барабана конической формы 5 очищенные и вымытые частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности, через выгрузной лоток 8, выводятся за пределы машины.
Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет интенсификации мойки частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности благодаря нарушению стационарности движения потоков частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности и воды внутри приводного перфорированного барабана, выполненного в виде наклонной конической поверхности с винтообразными карманами волнообразной формы, и конструктивного оформления приводного перфорированного барабана конической формы и выполнение его в виде установленной наклонно относительно горизонтальной оси конической поверхности волнообразной формы по наружному периметру и карманами криволинейной формы по внутреннему периметру свернутыми в виде винтовых поверхностей с перфорированными стенками и с перфорированными торцевыми щеками криволинейной формы, размещенными под различными углами α и ψ к оси вращения и под углом ω друг к другу, что обеспечивает расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества мойки.
Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет нарушения скорости и направления движения частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности при их встрече с карманами криволинейной формы, что повышает производительность и расширяет технологические возможности, так как частицы сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности совершают сложное пространственное движение под воздействием чередующихся винтовых карманов 20, 21, 22, 23, 24, 25 криволинейной формы по периметру приводного перфорированного барабана 5 конической формы.
В результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности обеспечивается повышение производительности, расширение технологических возможностей. Процесс нестационарности движения масс частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности усугубляется расположением плоских торцевых стенок 32 и 33, большие оси эллипсов АВ и CD которых повернуты относительно друг друга на угол θ, что существенно меняет направление движения масс частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности вдоль оси вращения приводного перфорированного барабана 5 конической формы и создает зоны различного давления плоских торцевых стенок 32 и 33 на массы частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности. Усложнению траекторий перемещений масс загрузки способствуют также винтовые карманы криволинейной формы 20, 21, 22, 23, 24, 25 по внутреннему периметру приводного перфорированного барабана 5 конической формы, которые захватывают порции масс частиц сельскохозяйственного сырья, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки приводного перфорированного барабана 5 конической формы, навстречу вращающимся винтовым карманам по его внутреннему периметру, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности и водв, что повышает производительность и расширяет технологические возможности. Скорость перемещения масс загрузки от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всей машины. Преимущества обеспечиваются за счет того что приводной перфорированный барабан 5 конической формы по внутреннему периметру снабжен винтовыми карманами криволинейной формы, а по наружному периметру выполнен с чередующими винтовыми выступами криволинейной формы, при этом плоские торцевые щеки эллиптической формы размещены наклонно под различными углами ψ и α к горизонтальной оси вращения приводного перфорированного барабана 5 конической формы, повернуты относительно друг друга на угол θ и снабжены по периметру образующими в виде чередующихся винтовых выступов криволинейной формы, причем внутри приводного перфорированного барабана 5 конической формы закреплена коническая пружина 19 с цилиндрическим сечением ее витков, что позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности за счет нарушения скорости и направления движение частиц сельскохозяйственного сырья пищевой промышленности при их встрече с витками конической пружины.