МАШИНА ДЛЯ ОБЕЗГЛАВЛИВАНИЯ РЫБЫ

Полезная модель относится к области рыбоперерабатывающей промышленности, а именно к рыборазделочным технологическим агрегатам периодического действия и предназначена для использования на береговых предприятиях, а также на судах рыбопромыслового флота для отрезания голов у крупных рыб ценных пород.
Агрегат относится к машинам с возвратно-поступательным приводом рабочего органа, в которых в качестве головоотсекающего устройства используется V-образный гильотинный нож и которые могут быть интегрированы в технологическую конвейерную линию или быть самостоятельной единицей, обеспечивающей обезглавливание горбуши, лосося, кеты, тунца и других крупных пород рыб.
Технологический процесс обезглавливания крупных пород рыб в непрерывном потоке, особенно на рыбопромысловых судах и плавучих рыбоконсервных заводах, имеет свои характерные особенности. Они заключаются в том, что в период рыбопромысловой путины, когда нагрузка на работу обслуживающего персонала и машин технологической линии значительно возрастает, последние должны работать с максимальной производительностью, обеспечивая необходимое качество продукции, без поломок и с минимальными затратами ручного труда.
С учетом вышеизложенных обстоятельств, а также опыта эксплуатации машин аналогичного назначения, потребовалась разработка специальной машины для отсекания голов у крупных рыб ценных пород.
Существующие конструкции машин подобного типа для отсекания голов у крупных пород рыб имеют различные варианты технологической реализации, однако основными их элементами являются: горизонтальный стол с прорезью, головоотсекающее устройство с пневматическим или электромеханическим приводами и гильотинным ножом, установленным в вертикальных направляющих с возможностью перемещения вдоль них, приборы управления и контроля за работой машины. Гильотинный нож имеет V-образную конструкцию, две режущие грани которого в зависимости от размеров отсекающих голов рыб, изогнуты под углом от 90 до 120 градусов, что обеспечивает оптимальную разделку рыбы. Прорезь в горизонтальном столе повторяет конфигурацию ножа (в поперечном сечении) с определенным зазором и предназначена для прохождения ножа сквозь столешницу в момент отсечения головы у рыбы.
Известна машина для обезглавливания крупных рыб конструкции Московского научно-производственного предприятия «Контракт», содержащая горизонтальный стол с прорезью, головоотсекающее устройство с гильотинным ножом, установленным в вертикальных направляющих с возможностью перемещения вдоль них, приборы управления и контроля за работой машины (патент Российской Федерации на изобретение №2076606, опубликовано 10 апреля 1997 г., авторы: Лазарев Ю.М., Соколов В.Н. и др.).
Характеризуя указанный тип машины, следует отметить ее низкую производительность (до 40 рыб в минуту), ограниченный видовой и размерный диапазон обработанных рыб (длинной до 400 мм), сложность процесса управления машиной при подаче рыбы к ножу и ее ориентации относительно режущих граней ножа, значительная доля ручного труда при обслуживании.
Головоотсекающее устройство машины имеет пневматический привод, основными элементами которого являются пневмоцилиндр с поршнем, к штоку которого присоединен гильотинный нож. Так как сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр машины от инвентарного компрессора без какого-либо промежуточного воздухосборника (демферной или накопительной емкости и т.д.), то давление в нагнетательной магистрали после нескольких рабочих циклов существенно снижается. Для того, чтобы это давление достигло необходимого максимума, требуется определенный промежуток времени, что ограничивает количество полноценных рабочих циклов ножа, а это, в свою очередь, приводит к снижению производительности. По этой же причине понижается и размерный диапазон обрабатываемых рыб, а так же уменьшается давление в пневмоцилиндре, а, следовательно, и усилие реза ножа.
Большое неудобство в эксплуатации машины вызывает и то обстоятельство, что ее пусковое устройство управляется вручную. У оператора во время работы заняты, практически обе руки: одной рукой он удерживает хвостовую часть рыбы, а другой - приводит в действие рукоятку пускового устройства ножа.
Используемая в машине для защиты оператора от рыбных осколков сетка крайне неудобна в эксплуатации потому, что, во-первых, она расположена сбоку от стола и оператору перед каждой операцией рубки головы у рыбы приходится отходить в сторону (за сетку), во-вторых, через поверхность сетки ограничен визуальный обзор за рабочим процессом. Кроме этого, сетка часто забивается попадающими на нее частицами рыбы и требует тщательной очистки, в процессе которой машина останавливается.
Эта же сетка выполняет функцию защитного устройства от несанкционированного проникновения рук оператора в зону резки со стороны прибора управления (пускателя). Однако с противоположной стороны и спереди стола такое ограждение отсутствует, что требует у оператора повышенного внимания и крайней осторожности в процессе работы.
Наиболее близкой по совокупности признаков, технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является машина для обезглавливания крупной рыбы конструкции Владивостокского общества с ограниченной ответственностью «Технологическое оборудование», содержащая горизонтальный стол с прорезью, головоотсекающее устройство с гильотинным ножом, установленным в вертикальных направляющих с возможностью перемещения вдоль них, приборы управления и контроля за работой машин (патент Российской Федерации на полезную модель №81046 от 02 декабря 2008 г., автор Савельев A.M.).
Однако данная машина имеет ряд существенных недостатков конструктивного и эксплуатационного характера, а именно:
- сложность конструкции головоотсекающего устройства, большая металлоемкость и себестоимость;
- сложность в обеспечении оптимального технологического режима работы машины в зависимости от вида рыбы, ее размеров и количества сырья, поступающего на переработку;
- низкая производительность (45 рыб в минуту) и ограничение по длине обрабатываемых рыб (до 600 мм) при относительно большом расходе удельных энергозатрат;
- предохранительное ограждение ножа для безопасной работы оператора неудобно в эксплуатации и не обеспечивает в должной мере надлежащих условий эксплуатации машины;
- значительная доля ручного труда при обслуживании.
Головоотсекающее устройство данной машины имеет пневматический привод, основными элементами которого являются пневмоцилиндр с поршнем, к штоку которого при помощи подвижной площадки присоединен гильотинный нож. В состав оборудования, обеспечивающего работу головоотсекающего устройства, помимо пневмоцилиндра с поршнем, входят: компрессор с ресивером, накопительная емкость, фильтр-влагоотделитель с автоматическим сбросом конденсата, воздушный редуктор, пневмораспределитель, золотниковый распределитель, воздушные шланги и т.д. Такой привод головоотсекающего устройства сложен по конструкции, металлоемок и имеет достаточно большую себестоимость, а так же требует тщательного профилактического обслуживания.
Рабочий процесс пневматического привода состоит из двух циклов - подъем поршня с ножом в исходное положение и опускания, при этом сжатый воздух проходит по шлангам через элементы пневмосистемы (фильтр, редуктор, золотник и т.д.), преодолевая определенное сопротивление, в результате чего давление сжатого воздуха при поступлении в пневмоцилиндр понижается. Для того, чтобы головоотсекающее устройство обеспечивало качественное отсечение головы у рыбы, в пневмосистеме устанавливают рабочее давление Р=6 атм, что приводит к значительному расходу сжатого воздуха (до 400 л/мин), а также электроэнергии, так как электродвигатель привода компрессора (N=5,5 кВт) практически работает в непрерывном режиме, что, при длительной работе, приводит к его перегреву. Так как у него отсутствует внешний принудительный обдув (охлаждение корпуса), то инвентарный компрессор приходится периодически отключать на определенное время (при необходимости подключая резервный), что снижает производительность машины и ее коэффициент использования. На низкую производительность машины влияет и то обстоятельство, что в пневматическом приводе при поступлении периодически воздуха в верхнюю и нижнюю часть пневмоцилиндра, он синхронно удаляется, с противоположной стороны, создавая определенное сопротивление движению поршня, тем самым, замедляя скорость его перемещения. Практически в подобных машинах с пневмоприводом, число рабочих ходов поршня головоотсекающего устройства не превышает 45 в минуту.
Ножная педаль, которой осуществляется привод ножа, имеет достаточно сложную конструкцию и неудобна в эксплуатации.
Она смонтирована на базе золотника, размещенного в одном корпусе с рычажным механизмом ножной педали, и посредством двух воздушных шлангов соединена с общим воздухораспределителем пневмосистемы. Нажатие оператором на педаль машины приводит в движение клапан золотника, после чего поршень пневмоцилиндра с гильотинным ножом поднимается вверх. Педаль удерживается ногой оператора до укладки рыбы в исходное положение, а затем опускается. Соответственно опускается и поршень с ножом, обезглавливая рыбу. Удерживая педаль ногой, и одновременно укладывая рыбу, оператор должен быть крайне внимателен, чтобы нога не соскочила с педали, что может вызвать несанкционированное опускание ножа. В месте, где установлена педаль (низ стола), всегда присутствует влажная среда (вода, сукровица и т.п.) и влага, проникая внутрь корпуса педали, способствует засорению и выходу из строя золотникового воздухораспределителя, установленного внутри ее корпуса.
Смонтированное в машине предохранительное ограждение для безопасной работы оператора располагается горизонтально на ее столе в зоне подачи рыбы к ножу, а не в рабочей зоне, где перемещается нож, что не обеспечивает надлежащих условий безопасной эксплуатации машины и требует от оператора повышенного внимания и осторожности в процессе работы.
В конечном счете, вышеперечисленные недостатки прототипа отрицательно сказываются на производительности машины и всей технологической линии по переработке рыбы, увеличивают себестоимость продукции, повышают долю ручного труда при обслуживании, значительно сокращают коэффициент использования оборудования.
Задача полезной модели - усовершенствование конструкции машины, повышение производительности и улучшение качественных характеристик продукции, снижение удельного расхода энергозатрат, расширение диапазона использования машины, обеспечение оптимального и безопасного режима технологического процесса обезглавливания рыбы, сокращение доли ручного труда.
Поставленная задача реализуется тем, что в известной машине для обезглавливания рыбы, содержащей горизонтальный стол с прорезью, головоотсекающее устройство с гильотинным ножом, установленным в вертикальных направляющих с возможностью перемещения вдоль них, приборы управления и контроля за работой машины, согласно заявленного технического решения, привод головоотсекающего устройства выполнен в виде мотор-редуктора, на приводном валу которого закреплен кривошипно-шатунный механизм, соединенный посредством штока с гильотинным ножом, пуск в работу которого, осуществляется посредством пневматической ножной педали, соединенной гибким шлангом с электроконтактным пусковым устройством мотор-редуктора. Машина снабжена программным устройством с индуктивными датчиками, соединенными с электрической схемой управления приводом, посредством которых рабочий цикл приводного устройства (подъем и опускание ножа) осуществляется по заданной программе автоматически в оптимальном режиме. Вентилятор, смонтированный совместно с приводом головоотсекающего устройства, обдувает мотор-редуктор, охлаждая его от перегрева. Кроме этого, перед гильотинным ножом в зоне его движения, вертикально смонтировано предохранительное ограждение в виде ряда дугообразных прутковых лееров.
Отличительные признаки: наличие у головоотсекающего устройства электромеханического привода (вместо пневматического, как у прототипа), выполненного в виде мотор-редуктора, на приводном валу которого закреплен кривошипно-шатунный механизм, соединенный посредством штока с гильотинным ножом, значительно упрощает конструкцию головоотсекающего устройства, в котором количество комплектующих узлов и деталей сведено до минимума, что делает его привод компактным, при этом значительно уменьшается металлоемкость и себестоимость машины. За счет сокращения количества трущихся узлов и деталей (пневмоцилиндра, поршня и др.), повышается коэффициент полезного действия машины и упрощается ее обслуживание. Наличие мотор-редуктора в приводе головоотсекающего устройства позволяет значительно увеличить мощность на приводном валу головоотсекающего устройства и довести усилие реза гильотинного ножа до 200 кг. При этом значительно сокращается удельное энергопотребление машины по сравнению с прототипом. Кроме того, применение электропривода в головоотсекающем устройстве дало возможность в необходимом диапазоне изменять режим работы машины в зависимости от вида рыбного сырья и загрузки машины. Для этого мотор-редуктор снабжен программным устройством (частотным регулятором) и индуктивными датчиками, обеспечивающими осуществление рабочего цикла привода головоотсекающего устройства автоматически в заданном режиме. Кривошипно-шатунный механизм по заданной программе вместе с гильотинным ножом плавно разгоняется электроприводом до максимальной скорости и после отсечения рыбьей головы, нож, пройдя еще определенное расстояние, затормаживается и останавливается, а затем, плавно возвращается вверх в исходное положение. Такой режим работы головоотсекающего устройства позволяет обрабатывать до 80-ти рыб в минуту с качественным резом (отсутствие смятие в зоне реза), а размер обрабатываемых рыб может доходить до 800 мм, при этом динамические нагрузки на машину от работы привода головоотсекающего устройства сведены до минимума.
Лопастной вентилятор, установленный под ограждающим кожухом рядом с приводом головоотсекающего устройства, обдувает мотор-редуктор, в достаточной степени охлаждая его при работе, что особенно необходимо при большой загрузки и длительной работе машины, установленной в технологической линии. Кроме того, работающий вентилятор улучшает фоновую циркуляцию воздуха под ограждающим кожухом, под которым, помимо привода головоотсекающего устройства, смонтировано электрооборудование, автоматика, приборы управления и контроля.
Ножная пневматическая педаль, посредством которой осуществляется пуск привода головоотсекающего устройства, имеет простую конструкцию, надежна и удобна в эксплуатации. Нажимная педаль смонтирована над пневматической резиновой грушей, (размещенной в корпусе педали), к которой присоединен гибкий шланг. Второй конец шланга соединен с пусковым электроконтактом мотор-редуктора, который срабатывает (замыкается) при нажатии педалью на резиновую грушу.
Использование защитного ограждения в виде ряда дугообразных прутковых лееров, смонтированного вертикально в рабочей зоне перемещения гильотинного ножа, позволяет визуально наблюдать оператору процесс ввода рыбьей головы в зону реза, предохраняя тем самым от проникновения в эту зону его рук, а для самого ограждения не требуется частая очистка от налипающих отходов.
Заявленная машина для обезглавливания рыбы реализована в конкретном варианте, изображенном на чертежах.
На фиг.1 изображена машина для обезглавливания рыбы, общий вид (спереди).
На фиг.2 - та же машина, вид сбоку.
На фиг.3 - та же машина, вид сверху.
На фиг.4 - та же машина, разрез А-А (увеличено).
На фиг.5 - та же машина, разрез Б-Б (увеличено).
На фиг.6 - та же машина, вид В (увеличено).
На фиг.7 - та же машина, разрез Г-Г (увеличено).
Машина для обезглавливания рыбы (далее машина) включает в себя стол, состоящий из сварного каркаса 1 и горизонтальной столешницы 2 (изготовленной из капролана толщиной 40 мм) с V-образной прорезью 3, прямоугольным отверстием 4 и изложницей 5, выполненной в виде корытообразного углубления вдоль столешницы 2. На столешнице закреплены две трубчатые направляющие стойки 6, на которых установлена площадка 7 (изготовленная из полимерного материала) с возможностью перемещения вдоль них. К нижней поверхности площадки 7 на болтах закреплен V-образный гильотинный нож 8, угол между режущими гранями которого (в зависимости от вида обрабатываемой рыбы) составляет 90÷120 градусов. Прорезь 3 в столешнице 2 сквозная и повторяет контур ножа 8 с зазором 2÷3 мм между ножом и контуром прорези. Сверху на направляющих стойках 6 закреплена металлическая площадка 9 с вентиляционными отверстиями 10 (диаметром 8 мм), на которой смонтирован электромеханический привод головоотсекающего устройства, состоящий из мотор-редуктора 11 (N эл.дв=0,55 кВт), на одном конце приводного вала 12 которого закреплен кривошип 13 (водило), соединенный шарнирно с шатуном 14, установленным в направляющей прорези 15 кронштейна 16. Второй конец шатуна 14 шарнирно соединен со штоком 17, установленным во втулках 18 и 19 (с возможностью возвратно-поступательного движения), нижний конец которого закреплен к площадке 7, на которой смонтирован головоотсекающий нож 8. На площадке 9 смонтированы распределительный электрошкаф 20 с приборами управления и программное устройство (частотный регулятор) 21 с индуктивными датчиками 22 и 23 (нижний и верхний соответственно), соединенными с электрической схемой управления электроприводом головоотсекающего устройства машины. Индуктивные датчики представляют собой катушки с ферромагнитными сердечниками, имеющими фиксированную величину индуктивности, которая может изменяться при подведении к сердечнику металлического предмета - индуктора. Такой индуктор («флажок») 24 закреплен на противоположном конце приводного вала 12 мотор-редуктора 11 и представляет собой металлическую пластину, которая синхронно вращается вместе с кривошипом 13.
На верхней стенке электрошкафа 20 посредством кронштейна 25 под определенным углом закреплен осевой вентилятор 26. Все элементы привода головоотсекающего устройства закрыты съемным кожухом 27, имеющем в боковой стенке щелевые отверстия 28 для притока воздуха под кожух. Ножная пневматическая педаль 29 имеет герметичную резиновую грушу 30, к которой присоединен гибкий шланг 31, второй конец которого соединен с пусковым пневматическим электроконтактом мотор-редуктора 11 (на чертеже не показано). Перед гильотинным ножом в его рабочей зоне смонтировано предохранительное ограждение 32, изготовленное в виде ряда дугообразных прутковых лееров. Ограждение посредством втулок 33 смонтировано на вертикальных трубчатых подвесках 34 с возможностью перемещения вдоль них и фиксации на определенном расстоянии от столешницы 2 стопорными винтами 35.
Внутри каркаса 1 между ножками стола размещены сменные ящики 36 установленного образца для сбора рыбьих голов и последующей их транспортировки к месту выгрузки.
Машина для обезглавливания рыбы работает следующим образом.
Перед началом работы на программном устройстве 21 задаются необходимые параметры работы привода головоотсекающего устройства в зависимости от вида рыбы, ее средних габаритов, заданной производительности и других исходных данных. Затем оператор машины нажимает на педаль 19, которая сжимает резиновую грушу 30, а из нее сжатый воздух по шлангу 31 подается на электроконтактный пускатель с пневматическим приводом, установленным в электрошкафе 20. Приводится во вращение приводной вал 12 мотор-редуктора 11, одновременно с которым проворачивается весь кривошипно-шатунный механизм, поднимая нож в исходное положение. Оператор, укладывает рыбу в изложницу 5 столешницы 2 и продвигает ее голову вперед к ножу 8, ориентируя голову на V-образную прорезь 3. После нажатия педали 29 включается мотор-редуктор 11 и кривошип 13 на валу 12 плавно разворачивается на 25÷30 градусов относительно вертикальной оси (фиг.6, изображено пунктиром), занимая исходное положение, а затем резко поворачивается с достаточно большой скоростью (1,5÷2 м/сек), увлекая за собой вниз шатун 13, шток 17 и нож 8, который отсекает голову рыбы. В момент, когда индуктор 24 подходит к нижнему датчику 22, сигнал от него поступает на программное устройство 21 и движение ножа 8 замедляется. Пройдя после отсечения головы 5÷7 см, нож затормаживается в исходном положении. При этом, когда шатун 14 со штоком 17 пройдут верхнюю «мертвую точку», кривошип 13 продолжает вращаться до того момента, пока индуктор 24 не подойдет к верхнему датчику 23. После этого от датчика поступает сигнал в программное устройство 21, а от него на контактор, отключающий мотор-редуктор 11, после чего нож 8 останавливается в исходном положении. Таким образом, педаль 29 нажимается оператором в процессе рабочего цикла приводного устройства ножа только один раз (в момент пуска), а сам рабочий процесс осуществляется в автоматическом режиме по заданной программе. Отсекаемые головы рыб через отверстие 4 в столешнице 2 сбрасываются в ящик 36, а затем транспортируются к месту выгрузки.
С момента запуска в работу головоотсекающего устройства начинает работать и осевой вентилятор 26, обдувая с целью охлаждения мотор-редуктор. Кроме этого, работа вентилятора активизирует циркуляцию воздуха под кожухом 27, способствуя стабильной работе электрооборудования под ним. Наружный воздух, подсасываемый вентилятором 26, поступает через щелевые отверстия 28 в кожухе и выходит через отверстия 10, расположенные в металлической площадке 9.
После окончания работы гильотинный нож опускается в крайнее нижнее положение и от машины отключается электропитание.