Измельчительная решетка для поршневого экструдера

Полезная модель относится к измельчению водных биоресурсов и может быть использована в поршневых экструдерах для измельчения как мороженного (путассу, ската звездчатого и ламинарии сахаристой), так и дефростированного (ската звездчатого) и бланшированного сырья (ската звездчатого).
Известен режущий узел для мясорубки (пат. РФ №2171142, опубл. 27.07.2001), содержащий ножи с криволинейными лопастями и лезвиями и решетку с отверстиями конической формы. Отверстия решетки выполнены с углом при вершине 60°, рифлеными изнутри ребрами треугольного сечения.
Недостатками данного устройства являются:
сложность изготовления режущего узла в целом и решетки в частности,
невозможность измельчения только через решетку без использования ножей.
Известна решетка для мясорубки (пат. РФ №2136371, опубл. 10.09.1999), имеющая круглые в поперечном сечении отверстия, расположенные концентрическими рядами с углом наклона к плоскости решетки в сторону противоположную направлению вращения ножа, ось каждого отверстия одновременно наклонена под углом α к прямой в плоскости решетки, направленной в сторону, противоположную вращению ножа и под углом β к прямой, направленной в сторону оси решетки. При этом угол α выбран равным α=90°, где α - угол внутреннего трения измельчаемого мясорубкой продукта, град., а угол β определен из соотношения
где f - коэффициент трения измельчаемого продукта о последний виток шнека; d - средний диаметр последнего витка шнека, мм; t - шаг последнего витка шнека, мм.
Недостатками данного устройства являются:
сложность изготовления решетки,
невозможность использования для измельчения мороженого сырья.
Известна решетка для мясорубки (пат. РФ №2368423, опубл. 27.09.2009), выполненная в виде диска с расположенными на ней отверстиями для пропуска измельчаемого сырья и шпоночным пазом на наружной окружности, фиксирующим положение решетки в корпусе шнека, с целью расширения технологических возможностей, уменьшения внутреннего давления, повышения производительности, снижения энергоемкости, отверстия решетки выполнены в виде параллельных прямоугольных или трапецеидальных пазов, причем решетка имеет несколько шпоночных пазов для одновременной установки двух решеток, смещенных по углу поворота для образования проходных отверстий различной конфигурации.
Недостатками данного устройства являются:
невозможность применения решетки для измельчения замороженного сырья;
работа решетки на одну сторону.
Известна измельчительная решетка для мясорубки (пат. РФ №2440191, опубл. 20.01.2012) в виде диска с расположенными на ней отверстиями для пропуска измельчаемого сырья и центральным отверстием для фиксации, с целью улучшения качества измельчения, уменьшения внутреннего давления, повышения производительности, снижения энергоемкости отверстия решетки выполнены с прямолинейными стенками, причем периметр входной части отверстия больше периметра выходного отверстия, а прямолинейные грани входных частей отверстий соприкасаются, образуя острую режущую кромку.
Недостатками данного устройства являются:
сложность изготовления решетки;
невозможность применения решетки для измельчения замороженного сырья;
работа на одну сторону.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении эффективности использования решетки, снижении усилий резания, возможности использования решетки с обеих сторон, повышении качества измельченного продукта, простоты изготовления.
Для достижения указанного технического результата измельчительная решетка для поршневого экструдера выполнена в виде диска постоянной толщины со сквозными отверстиями, круглыми в поперечном сечении и расположенными на концентрических окружностях, и представляющими собой «песочные часы», причем высота каждой части отверстия составляет  часть толщины решетки, тангенс угла наклона α боковой поверхности отверстия к горизонтальной равен 6.
Благодаря выполнению измельчительной решетки такой конструкции достигается снижение усилия продавливания продукта через решетку за счет уменьшения силы трения его о стенки отверстий, что повышает эффективность ее использования и расширяет области применения.
1
10
Предлагаемая решетка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2. На фиг. 1 показана решетка с диаметрами концентрических окружностей от d до d, на фиг. 2 - отверстие решетки.
Измельчительная решетка представляет собой диск 1 постоянной толщины (фиг. 1). В диске 1 выполнены сквозные отверстия 2 круглые в поперечном сечении. Отверстия 2 расположены на концентрических окружностях. В сечении отверстия 2 представляют собой «песочные часы» (фиг. 2), высота каждой части отверстия 2 составляет  часть толщины решетки (диска 1), т.е. сечение отверстия 2 уменьшается от входа к середине и увеличивается от середины к выходу. Соответственно каждое отверстие 2 имеет по два диаметра: больший диаметр 3 на входе и выходе продукта и меньший диаметр 4 в самом узком месте, т.е. посередине отверстия 2. Тангенс угла наклона α (фиг. 2) боковой поверхности отверстия 2 к горизонтальной равен 6. Изменение диаметра отверстий, который дифференцируется в зависимости от вида измельчаемого продукта, позволяет расширить область эффективного применения решеток, обеспечив при этом уменьшение усилий продавливания и высокое качество измельчения.
Измельчение происходит следующим образом.
Сырье (мороженая путассу, мороженный, дефростированный или бланшированный скат, мороженая ламинария сахаристая), подаваемое в рабочую камеру поршневого экструдера, продавливается поршнем в отверстия 2 диска 1. При этом сырье разрезается первоначально режущими кромками входного отверстия 2 большего диаметра 3, а затем - режущими кромками отверстия меньшего диаметра 4. Острые режущие кромки решетки значительно снижают необходимое давление проталкивания, обеспечивая снижение энергозатрат.
На предлагаемое изобретение разработан эскизный проект, изготовлены и апробированы несколько опытных образцов с диаметром центральной части отверстия 7 мм, 4,5 мм и 2 мм.