УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВНУТРЕННОСТЕЙ У РЫБЫ
DEVICE FOR REMOVAL OF VISCERA IN FISH

Изобретение относится к рыбной промышленности, а более конкретно к области технологического оборудования для удаления внутренностей у рыбы, и может найти применение на береговых рыбообрабатывающих предприятиях и судах промыслового флота.
Универсальное рыборазделочное оборудование создает наиболее благоприятные условия труда операторов, значительно облегчает и повышает производительность труда, снижает себестоимость продукции, повышает культуру производства на рыбоперерабатывающих судах и береговых предприятиях.
Разделывание рыбы на тушку потрошеную и филе предусматривает качественное выполнение технологической операции удаления внутренностей из брюшной полости. Требованиям универсальности наиболее полно удовлетворяют гидравлические рыборазделочные машины. Гидравлический способ извлечения внутренностей из обезглавленной тушки основан на принципе использования энергии струи воды. Жидкость отрывает кишечник от анального отверстия и стенок брюшной полости, выводит образовавшуюся пульпу и ополаскивает полость. Указанный способ характеризуется высокой универсальностью рабочего органа (струи воды). Гидроструя одинаково хорошо обрабатывает брюшные полости рыб различных размеров, видов и конфигураций без какой-либо перенастройки гидросистемы. Это позволяет кроме удаления внутренностей зачищать брюшную полость от кровяной почки и черной пленки без вскрытия полости, что является одним из условий качественной укладки разделанной рыбы при производстве консервов.
3
Основными проблемами реализации технологической операции удаления внутренностей являются: необходимость точного измерения высоты тушки для автоматической настройки положения гидравлического узла; сокращение расхода воды, который может достигать 16 м/ч; снижение расхода электроэнергии, потребляемой приводом гидронасоса; повышение качества удаления внутренностей; при обработке рыб со слабой консистенцией - предотвращение разрыва брюшной полости в области анального отверстия и выброса внутренностей через этот разрыв вместо вымывания их через приголовный срез; повышение надежности фиксации тушки для предотвращения ее выпадения из рыборазделочной машины вследствие воздействия гидроструи; упрощение конструкции машин. Все существующие устройства для гидравлического удаления внутренностей требуют наличия индивидуального гидронасоса или напорной магистрали высокого давления. Из-за невысокого КПД гидронасосов и потерь в гидролинии расход энергии, затрачиваемой на выработку единицы продукции, является значительным.
Наилучшие условия удаления внутренностей и зачистки кровяной почки создаются при воздействии струи воды на верхнюю часть брюшной полости. В этом случае гидроструя, копируя кривизну верхней части брюшной полости, зачищает кровяную почку. Обтекая внутренности со стороны анального отверстия, вода выталкивает их через приголовный срез наружу. При этом относительная деформация внутренностей и качество их удаления из брюшной полости зависит от диаметра гидроструи. Таким образом, для повышения качества удаления внутренностей требуется увеличивать рабочий диаметр гидроструи. Однако в существующих конструкциях достичь этого не удается, поскольку увеличение диаметра струи приводит либо к снижению давления, либо к повышению расхода воды. Увеличение давления гидроструи обусловливает повышение требований к надежной фиксации тушки рыбы при удалении внутренностей.
Известно устройство для удаления внутренностей у рыбы (RU №1804300, МПК А22С 25/14, опубл. 23.03.1993), включающее операционный конвейер со сменными кассетами для рыб, прижим для рыб, гидравлический насадок, смонтированный на качающейся стойке, регулятор расхода воды. Гидравлический насадок связан с прижимом с целью регулирования вертикального положения сопловой головки. Сопловая головка шарнирно установлена на насадке с возможностью поворота. Регулятор расхода воды и качающаяся стойка с насадком кинематически связаны между собой посредством пары соосно расположенных кулачков. Устройство позволяет удалять внутренности у рыб, при этом насадок ориентируется относительно брюшной полости рыб различных размеров.
Основными недостатками данного устройства является низкая точность определения высоты рыбы, высокий расход воды и низкая производительность. Прижимное колесо продавливает ткань рыбы, вследствие чего высота тушки определяется с существенной погрешностью. Гидравлический насадок формирует узкую струю воды, что обусловливает необходимость регулировки его положения относительно брюшной полости. Сложная кинематика механизма регулировки, включающего кулачки, рычаги и ролики, снижает быстродействие устройства. Сложность прижимного приспособления приводит к недостаточной надежности работы устройства. Управление подачей воды через гидравлический насадок осуществляется золотниковым регулятором от кулачкового механизма, что приводит к снижению производительности, перерасходу воды и перепадам давления в подающей магистрали. Поскольку регулятор удален от насадка, возникает зона разгона гидроструи и ее гашения, что приводит к непроизводительному расходу воды. Кроме того, устройство требует постоянной подачи воды под давлением. Прижимное приспособление недостаточно надежно фиксирует тушку рыбы при обработке гидроструей, что приводит к выпадению рыбы из кассет конвейера. Для работы устройства необходимы индивидуальный гидронасос или напорная магистраль высокого давления.
Известно гидроструйное устройство для удаления внутренностей у рыбы (US №5628680, МПК А22С 25/14, опубл. 13.05.1997), включающее конвейер, режущее приспособление, выполненное в виде двух дисковых ножей, установленных параллельно, гидравлический насадок и гидронасос. Устройство позволяет отсекать голову и хвост рыбы, а также удалять внутренности и кровяную почку из брюшной полости струей воды.
К недостаткам устройства следует отнести невысокое качество удаления внутренностей из брюшной полости рыбы. Положение гидравлического насадка относительно приголовного среза тушки не регулируется, что не обеспечивает точного попадания гидроструи в брюшную полость рыбы. В связи с этим происходит неполное удаление внутренностей у рыбы. Отсутствие прижимного устройства приводит к недостаточно надежной фиксации рыбы относительно насадка, что также существенно снижает качество обработки. Кроме того, в устройстве происходит постоянная подача воды к гидронасадку, что приводит к ее непроизводительным затратам.
Наиболее близким техническим решением является устройство для удаления внутренностей у рыбы (RU №1762847, МПК А22С 25/14, опубл. 23.09.1982), включающее конвейер с лотками, прижимное приспособление, выполненное в виде колеса с прижимами и диска с профилированными зубьями, гидравлический узел, выполненный в виде вала с насадком, ловителя и упорного рычага, связанный с прижимным приспособлением посредством ловителя и упорного рычага. Устройство позволяет удалять внутренности из брюшной полости рыбы, причем положение гидронасадка регулируется по вертикали в зависимости от высоты тушки.
Недостатком данного устройства является механическая связь прижимного приспособления с гидравлическим узлом, что не обеспечивает требуемую точность измерения высоты тушки контактным способом. Поскольку колесо продавливает ткань рыбы, точность измерения высоты тушки является низкой. Использование насадка, формирующего узкую гидрострую с постоянным диаметром, обеспечивает качественное удаление внутренностей лишь для одной размерной группы рыб, в то время как качество обработки рыб других размерных групп значительно снижено. Многоступенчатость и кинематическая сложность конструкции существенно снижает надежность работы устройства и требует высокой точности изготовления устройства. Прижимное приспособление не обеспечивает надежной фиксации тушки рыбы, что не позволяет повышать давление гидроструи для улучшения качества обработки. Для работы устройства необходимы гидронасос или напорная магистраль высокого давления. Перечисленные недостатки являются причиной возникновения брака при осуществлении операции по удалению внутренностей, кроме этого при работе устройства расходуется большой объем воды и электроэнергии, т.к. не предусмотрено автоматическое управление подачей воды.
Изобретение решает задачи повышения качества удаления внутренностей у рыбы, сокращения расхода воды и электроэнергии за счет использования более точного бесконтактного измерения высоты тушки, более надежной фиксации тушки рыбы в процессе обработки, применения для очистки гидроструи конусообразной формы, автоматического регулирования горизонтального положения гидравлического узла и автоматического управления подачей воды в брюшную полость рыбы.
Для достижения необходимых технических результатов в устройстве для удаления внутренностей у рыбы, включающем конвейер с лотками, механически связанное с конвейером и установленное над ним с возможностью вращения для смены позиций приспособление для фиксации тушки рыбы на лотке во время удаления внутренностей, расположенный сбоку от конвейера напротив приспособления для фиксации тушки рыбы гидравлический узел с форсункой, установленный с возможностью изменения расстояния в горизонтальной плоскости от форсунки до приголовного среза рыбы, зафиксированной на лотке, предлагается приспособление для фиксации тушки рыбы на лотке выполнить в виде барабана с фигурными пазами, гидравлический узел снабдить электродвигателем, вал которого выполнить с внутренней полостью, а для формирования гидроструи использовать центробежную коническую форсунку, которую предлагается закрепить во внутренней полости вала. Кроме того, устройство для изменения расстояния от форсунки до приголовного среза рыбы предлагается снабдить шаговым двигателем, который связать с гидравлическим узлом посредством шариковой винтовой передачи, а также вычислительным блоком, который связать с шаговым двигателем и электродвигателем. Кроме этого предлагается устройство оборудовать лазерным источником и линейным фотоприемником, которые расположить оппозитно над конвейером перед гидравлическим узлом и связать с вычислительным блоком.
Анализ обмерных данных по основным промысловым видам рыб показывает, что статистическая зависимость между высотой тушки и средней толщиной брюшной полости может быть выражена линейной зависимостью:
a
0
где X - искомый размер (средний диаметр брюшной полости), В - высота тушки рыбы,  и X - коэффициент и постоянный член, величины которых соответствуют определенному виду или партии рыбы.
Наличие бесконтактного лазерного датчика, состоящего из лазерного источника и линейного фотоприемника, позволяет измерять высоту тушки рыбы вне зависимости от консистенции сырья. Применение лазера с высокой интенсивностью луча позволяет уверенно измерять высоту тушки в условиях водяного тумана и загрязнения рабочей зоны. Промышленные исследования показывают, что погрешность измерения параметров тела рыбы оптико-электронным способом составляет не более ±0,5 мм. В основу работы лазерного датчика положен принцип перекрытия луча тушкой рыбы. Излучение лазерного источника формируется объективом в виде вертикальной линии и проецируется на светочувствительную линейку фотоприемника. При прохождении тушки между лазерным источником и линейным фотоприемником лазерная линия перекрывается рыбой на отрезок, длина которого соответствует высоте ее тела. При этом часть светочувствительной линейки фотоприемника затеняется на величину, пропорциональную высоте тушки.
Наличие вычислительного блока, выполненного в виде микроЭВМ, позволяет рассчитать толщину брюшной полости по измеренной высоте тушки и сформировать управляющее воздействие для шагового двигателя. Программа микроЭВМ позволяет на основании накапливаемой информации о высоте рыбы осуществлять в процессе обработки партии рыбы оперативное подрегулирование положения гидравлического узла, настраивая рабочий диаметр гидроструи. Микроконтроллер обладает миниатюрными размерами, высокой надежностью и долговечностью, практически безинерционен и обеспечивает высокое быстродействие и оперативную смену программы. Наличие вычислительного блока позволяет хранить несколько программ обработки для различных видов рыб. Программы устанавливают точное соответствие положения гидравлического узла размеру брюшной полости рыбы. При обработке сигнала от лазерного датчика о прохождении рыбы вычислительный блок формирует управляющее воздействие на электродвигатель гидравлического узла. Таким образом, цикл включения электродвигателя и воздействия гидроструи на внутренности рыбы определяется скоростью движения конвейера и наличием тушки в лотке конвейера напротив гидравлического узла. Это способствует существенному снижению расхода воды и электроэнергии.
Вычислительный блок рассчитывает и устанавливает заданное положение гидравлического узла относительно приголовного среза рыбы путем формирования управляющих воздействий на шаговый двигатель. Анализируя информацию о высоте поступающих на обработку тушек и вырабатывая команды управления, микроЭВМ в совокупности с лазерным датчиком, шариковой винтовой передачей и шаговым двигателем образует цифровой следящий привод. Шариковая винтовая передача качения предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Будучи более сложной по конструкции и в изготовлении, чем винтовая передача скольжения, и обладая теми же достоинствами, она дополнительно отличается обратимостью, значительно большим КПД (до 0,9), меньшим износом, большей точностью хода, повышенной долговечностью. Кроме того, в такой передаче может быть полностью выбран зазор и создан предварительный натяг, обеспечивающий высокую осевую жесткость. Все это обуславливает целесообразность применения шариковой винтовой передачи для настройки положения гидравлического узла.
Центробежная коническая форсунка формирует гидрострую в виде водяной конусообразной трубки, состоящей из высокоэнергетических капель жидкости. Такая струя нарушает две связи, которые имеют желудок и кишечник с телом рыбы. Первая связь находится в приголовке - это пищевод, вторая связь находится у анального отверстия. При нарушении этих двух связей внутренности качественно удаляются из брюшной полости. Верхняя часть гидроструи, двигаясь вдоль хребтовой кости, нарушает первую связь внутренностей с телом, а нижняя часть гидроструи, обтекая низ брюшка, нарушает вторую связь. При движении воды внутренности обжимаются водой, что способствует их отрыву от тела рыбы. Встречаясь на задней поверхности брюшной полости, верхняя и нижняя часть гидроструи образуют поток воды, вымывающий внутренности наружу по центру брюшной полости. При этом такое ценное сырье, как икра и печень, водой практически не повреждаются.
Описание изобретения иллюстрируется прилагаемыми схемами, где на:
фиг. 1 - предлагаемое устройство для удаления внутренностей у рыбы, вид спереди, продольный разрез барабана;
фиг. 2 - гидравлический узел и обрабатываемая тушка рыбы, продольный разрез;
фиг. 3 - схема расположения лазерного источника, линейного фотоприемника, барабана с фигурными пазами, поперечный разрез;
фиг. 4 - схема расположения лазерного источника и линейного фотоприемника при измерении высоты тушки рыбы.
На схемах приняты следующие обозначения:
1 - гидравлический узел;
2 - электродвигатель;
3 - центробежная коническая форсунка;
4 - полый вал электродвигателя;
5 - каналы форсунки;
6 - конвейер;
7 - лоток;
8 - тушка рыбы;
9 - барабан;
10 - фигурный паз на барабане;
11 - лазерный источник;
12 - линейный фотоприемник;
13 - вычислительный блок;
14 - гайка;
15 - ходовой винт;
16 - шаговый двигатель;
17 - опорный подшипник;
18 - лазерная линия;
19 - гидроструя.
В предлагаемом техническом решении качественное удаление внутренностей у рыбы достигается за счет применения в гидравлическом узле высокооборотного электродвигателя с полым валом и центробежной конической форсунки, а также автоматической настройки горизонтального положения гидравлического узла в зависимости от размера брюшной полости. Повышение быстродействия и точности перемещения рабочего органа обеспечиваются за счет применения шагового двигателя и шариковой винтовой передачи. При помощи лазерного источника и линейного фотоприемника высота тушки рыбы измеряется бесконтактным методом независимо от консистенции мяса, а также определяется положение тушки рыбы на конвейере относительно рабочего органа для подачи воды в брюшную полость. Вычислительный блок позволяет рассчитать размер брюшной полости рыбы в зависимости от высоты тушки косвенным методом в соответствии с формулой (1), а также определить требуемую координату горизонтального положения гидравлического узла. Центробежная коническая форсунка формирует высокоэнергетическую гидрострую в виде конусной трубки, что позволяет при изменении горизонтального положения гидравлического узла относительно приголовного среза тушки устанавливать наиболее эффективный диаметр струи для контакта с брюшной полостью рыбы. Электродвигатель гидравлического узла соединен с вычислительным блоком для автоматического управления впрыскиванием воды в брюшную полость рыбы. Вычислительный блок управляет электродвигателем гидравлического блока, вследствие чего формирование гидроструи и подача воды в брюшную полость осуществляются только во время прохождения тушки рыбы напротив гидравлического блока, что позволяет существенно экономить воду, а также электроэнергию. Вычислительный блок также управляет шаговым двигателем, посредством которого автоматически устанавливается требуемое положение гидравлического узла относительно приголовного среза тушки и обеспечивается эффективность воздействия гидроструи на внутренности рыбы. Надежность фиксации рыбы обеспечивается при помощи барабана с фигурными пазами, который не позволяет тушке двигаться по конвейера под действием гидроструи. Для работы устройства не требуется индивидуальный гидронасос и напорная магистраль высокого давления, а вода подается непосредственно из водопровода или емкости с водой.
В предлагаемом устройстве для удаления внутренностей у рыбы гидравлический узел 1 выполнен в виде электродвигателя 2 и центробежной конической форсунки 3. Электродвигатель 2 имеет полый вал 4, расположенный горизонтально. В центробежной конической форсунке 3 выполнены каналы 5, расположенные под острым углом к полому валу 4 и сообщающиеся с ним. На конвейере 6 закреплены лотки 7, предназначенные для фиксации тушки 8. Барабан 9 закреплен на горизонтальном валу над конвейером 6 с лотками 7 и имеет фигурные пазы 10, предназначенные для фиксации тушки 8 в поперечном направлении относительно конвейера 6. Гидравлический узел 1 расположен сбоку от конвейера 6 напротив барабана 9. Перед гидравлическим узлом 1 над конвейером оппозитно друг другу установлены лазерный источник 11 и линейный фотоприемник 12, образующие лазерный датчик, связанные с вычислительным блоком 13. Гидравлический узел 1 закреплен на гайке 14, которая соединена с ходовым винтом 15 и образует с ним шариковую винтовую передачу. Ходовой винт 15, соединенный с шаговым двигателем 16, расположен перпендикулярно конвейеру 6 и установлен на опорном подшипнике 17. Вычислительный блок 13 соединен с электродвигателем 2 гидравлического узла 1 и шаговым двигателем 16.
Работа устройства для удаления внутренностей у рыбы осуществляется следующим образом.
Тушка 8 загружается в лоток 7 конвейера 6 брюшком вниз и перемещается конвейером 6 с постоянной скоростью в сторону гидравлического узла 1. По команде вычислительного блока 13 лазерный источник 11 проецирует на линейный фотоприемник 12 лазерную линию 18 (отрезок АВ). Тушка 8 при прохождении между лазерным источником 11 и линейным фотоприемником 12 перекрывает лазерную линию 18, в связи с чем на линейном фотоприемнике 12 затеняется участок (отрезок АС), соответствующий высоте тушки рыбы. Линейный фотоприемник 12 передает в вычислительный блок 13 информацию о длине затененного участка, на основании которой вычислительный блок 13 запоминает положение тушки 8 на конвейере 6, а также рассчитывает размер брюшной полости тушки 8 и координату положения гидравлического узла 1 относительно приголовного среза рыбы. После измерения высоты рыбы тушка 8 перемещается в лотке 7 конвейера 6 к барабану 9 с фигурными пазами 10, который вращается против часовой стрелки синхронно движению конвейера 6. Вращение барабана 9 синхронизировано с движением конвейера 6 таким образом, что при прохождении тушки 8 под барабаном 9 фигурный паз 10 оказывается в крайнем нижнем положении. Благодаря этому тушка 8 попадает в фигурный паз 10 барабана 9 и фиксируется в нем. Вычислительный блок 13 при приближении тушки 8 к гидравлическому узлу 1 подает команду на шаговый двигатель 16, в результате чего шаговый двигатель 16 вращает ходовой винт 15 в заданном направлении. При вращении ходового винта 15 гайка 14 перемещается вместе с закрепленным на ней гидравлическим узлом 1, приближаясь или удаляясь от тушки. В результате устанавливается требуемое расстояние между гидравлическим узлом 1 и приголовным срезом тушки 8, зависящее от размера брюшной полости. Вычислительный блок 13 подает команду запуска на электродвигатель 2, который вращает центробежную коническую форсунку 3. В полый вал 4 электродвигателя 2 из водопровода подается вода, которая попадает в каналы 5 центробежной конической форсунки 3. В результате быстрого вращения центробежной конической форсунки 3 ротором электродвигателя 2 вода в каналах 5 центробежной конической форсунки 3 приобретает ускорение и выбрасывается из них под острым углом к полому валу 4. Таким образом, центробежная коническая форсунка 3 формирует гидрострую 19 в виде конусной трубки. Гидроструя 19 через приголовный срез рыбы попадает в брюшную полость тушки 8. Вода перемещается вдоль хребтовой кости рыбы, отделяя внутренности и кровяную почку от верхней части брюшной полости, а также двигается по нижней части брюшной полости, отделяя кишечник от анального отверстия. Обтекая радиальную заднюю поверхность брюшной полости, гидроструя 19 выталкивает внутренности наружу через приголовный срез. Во время воздействия гидроструи 19 барабан 9 фиксирует тушку 8 в фигурном пазу 10, не позволяя ей перемещаться поперек конвейера 6. После прохождения тушкой 8 гидравлического узла 1 вычислительный блок 13 подает команду останова на электродвигатель 2, и вращение центробежной конической форсунки 3 прекращается. При наличии в лотке 7 конвейера 6 следующей тушки 8 цикл обработки повторяется. Цикл настройки положения гидравлического узла 1 повторяется после измерения высоты каждой обрабатываемой тушки 8, за счет чего осуществляется автоматическое регулирование эффективного диаметра гидроструи 19 в зависимости от размера брюшной полости рыбы.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства по сравнению с устройством, описанным в ближайшем аналоге, обеспечивается повышение качества удаления внутренностей у рыбы, выполняется автоматическая настройка положения рабочего органа в зависимости от размера брюшной полости каждого экземпляра рыбы. Как показывают промышленные исследования, количество брака при удалении внутренностей у рыбы сокращается на 15-20%, расход воды сокращается на 60%, расход электроэнергии сокращается на 25%. Это позволяет обеспечить ресурсосбережение на производстве. Количество персонала на инспекции и ручной дозачистке рыбы сокращается на 50%. Повышается производительность и надежность работы устройства, а также существенно упрощается конструкция.
Устройство позволяет осуществить качественное удаление внутренностей у рыбы с различными размерными диапазонами брюшной полости, что позволяет исключить трудоемкую операцию ручной предварительной сортировки рыбы на размерные фракции перед обработкой, а также трудоемкую операцию ручной настройки рабочего органа.