УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ РЫБЫ
FISH GRADING DEVICE

Изобретение относится к рыбной промышленности, а более конкретно, к области технологического оборудования для сортировки рыбы, и может найти применение на береговых рыбообрабатывающих предприятиях и судах промыслового флота.
Сортировка - отбор по виду и сорту, а также распределение рыб одного вида на размерные фракции. Эта операция связана с технологическими процессами первичной обработки рыбы и направлена на сокращение потерь сырья и сохранение продукции.
Процесс сортировки рыбы по толщине основан на принципе совпадения толщины рыбы с зазором калибрующей щели. Калибрующая щель представляет собой приспособление, состоящее из двух рабочих элементов (например, трубок), расположенных в горизонтальной или наклонной плоскости под углом друг к другу и совершающих бесконечное, возвратно-поступательное или вращательное движение. При сортировке тушка должна располагаться в калибрующей щели продольно ей, спинкой вниз или вверх, опираясь на рабочие поверхности щели боковыми участками тела.
Основными проблемами при сортировке рыбы являются деформация рыбы из-за различной кривизны участков тушки, а также разворот рыбы из-за несовпадения центра тяжести тушки с ее сечением по максимальной толщине. Это приводит к ухудшению качества сортировки, поскольку рыба может попасть не в свой лоток.
Опытами и теоретическими исследованиями в отрасли установлено, что рыба должна загружаться и двигаться в калибрующей щели обязательно продольно ей, причем с некоторым интервалом между экземплярами. Это обусловливает необходимость правильной ориентации тушек в процессе сортировки по направлению движения. При положениях рыбы в щели смешанно в процессе сортировки возникает существенная погрешность, то есть отклонение фактически полученного размера фракции от заданного размера.
Известна машина для сортирования рыбы (RU №1214057, МПК А22С 25/04, опубл. 29.02.1988), включающая чередующиеся гладкие и винтовые приводные валики и приспособления для отвода отсортированной рыбы. При этом диаметры гладких и винтовых валиков равны расстоянию между соседними витками винтового валика, а гладкие валики выполнены ступенчатыми. Рыба сортируется по толщине за счет ее перемещения валиками вдоль калибрующих щелей и попадания в соответствующий лоток.
Недостатками устройства являются низкая точность сортировки, малая производительность и возможность травмирования рыбы. При движении сырья по валикам тушки перекатываются поперек валиков независимо от того, как они ориентированы на валиках. По мере уменьшения зазора между витками валиков снижается скорость перемещения рыбы, что ведет к проскальзыванию валиков и снижению производительности. Зависимость производительности и качества сортировки от угла наклона валиков к горизонтальной плоскости существенно снижает эффективность устройства вследствие различных физико-механических параметров сырья. Механическое воздействие на тушки со стороны витков валиков приводит к повреждению тканей рыбы, что отрицательно сказывается на качестве продукции, особенно для рыб с нежной консистенцией.
Известны устройство и способ сортировки рыбы (US №2013248425, МПК А22С 25/04, опубл. 26.09.2013), включающее взвешивающее приспособление, регулируемые заслонки, привод, выпускные каналы, выполненные в виде труб с прорезями. Взвешивающее приспособление измеряет вес каждой тушки, после чего привод направляет рыбу в соответствующий выпускной канал. Устройство сортирует рыбу по весу тушек на несколько весовых фракций.
Основным недостатком данного устройства является низкая точность сортировки рыбы и малая производительность. Вес рыбы косвенно связан с ее толщиной и длиной, однако эти зависимости носят статистический характер и существенно зависят от вида сырья, консистенции мяса и сезона вылова. Производительность устройства существенно ограничена тем, что одновременно взвешивается и направляется в выпускной канал всего один экземпляр рыбы.
Наиболее близким техническим решением является устройство для сортировки рыбы (RU №689651, МПК А22С 25/04, опубл. 05.10.1979), включающее приводной барабан, образованный набором колец двух чередующихся диаметров с сортировочной щелью между ними, загрузочное приспособление, включающее бункер, отводящее приспособление, установленное под приводным барабаном, электродвигатель. Кольца в нижней части установлены на опорных роликах с шагом, увеличивающимся в направлении перемещения рыбы, а в верхней части над каждым кольцом укреплен прижим для его фиксации. Кроме того, ролики закреплены на валах с возможностью осевого перемещения, а кольца меньшего диаметра снабжены лопатками, выступающими внутрь колец. Устройство осуществляет сортировку рыбы по толщине, при этом сырье перемещается в приводном барабане под действием собственного веса, а также лопатками, закрепленными на кольцах.
Решающими недостатками устройства являются высокая степень повреждаемости рыбы, обусловленная механическим воздействием лопаток и падением рыбы из верхней части барабана при застревании между кольцами, низкое качество сортировки вследствие неполной ориентации рыбы вдоль сортировочных щелей, а также малая производительность, связанная с низкой скоростью движения рыбы под действием собственного веса.
Изобретение решает задачи улучшения качества сортировки за счет перемещения рыбы витками спирали, образующими приводной барабан, и точного ориентирования рыбы головой вперед вдоль сортировочных щелей, снижения количества брака за счет снижения сил трения между тушками и витками спирали путем орошения водой сырья и витков спирали, задачу повышения производительности за счет управления вращением приводного барабана и регулировки подающего и отводящего приспособлений.
Для достижения необходимого технического результата в устройстве для сортировки рыбы, содержащем приводной барабан, загрузочное приспособление, включающее бункер, отводящее приспособление, установленное под приводным барабаном, электродвигатель, предлагается приводной барабан выполнить в виде спирали, имеющей спицы для ворошения и закрепленной на кронштейне с возможностью регулировки сортировочных щелей между витками спирали. Загрузочное приспособление предлагается дополнительно снабдить подающим конвейером, установленным перед бункером с возможностью регулировки скорости загрузки рыбы. Отводящее приспособление предлагается выполнить в виде неподвижных заслонок и направляющих, а также дополнительно снабдить установленным под направляющими отводящим конвейером, подвижными каретками и зубчатой рейкой. Причем направляющие предлагается попарно закрепить на подвижных каретках, которые предлагается снабдить шаговыми двигателями и соединить с зубчатой рейкой с возможностью перемещения кареток шаговыми двигателями вдоль зубчатой рейки параллельно оси приводного барабана для регулировки положения направляющих. Кроме того, предлагается устройство дополнительно снабдить душирующим приспособлением, установленным внутри приводного барабана, а также управляющим блоком и коммутирующим блоком. Коммутирующий блок предлагается соединить с управляющим блоком, электродвигателем, шаговыми двигателями, подающим и отводящим конвейерами.
Конструкция приводного барабана, образованного витками спирали, в зависимости от морфометрических и физико-механических свойств рыбы ориентирует тушки по мере продвижения по спирали вдоль оси барабана в наиболее естественное положение головой вперед вдоль витков спирали. Это обеспечивает наиболее быстрое и точное проникновение рыбы в сортировочные щели, представляющие собой зазоры между витками спирали, что существенно улучшает качество сортировки.
Продвижение тушек головой вперед вдоль гладкой поверхности спирали при орошении водой исключает возможность повреждения рыбы рабочим органом и сокращает количество брака.
Применение управляющего и коммутирующего блоков позволяет реализовать программное управление вращением барабана и регулировать режим работы подающего и отводящего приспособлений.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для сортировки рыбы, общий вид.
На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства для сортировки рыбы, вид справа.
На фиг. 3 представлена схема предлагаемого устройства для сортировки рыбы, вид спереди.
На фиг. 4 представлена схема предлагаемого устройства для сортировки рыбы, вид сзади.
На фиг. 5 представлена схема предлагаемого устройства для сортировки рыбы, разрез по вертикальной плоскости симметрии, проходящей через ось приводного барабана.
На фиг. 6 представлена схема крепления спирали приводного барабана.
На фиг. 7 представлена схема профиля спирали.
На схемах приняты следующие обозначения:
1 - опорная рама;
2 - кожух;
3 - люк;
4 - управляющий блок;
5 - коммутирующий блок;
6 - подающий конвейер;
7 - бункер;
8 - отводящий конвейер;
9 - приводной барабан;
10 – электродвигатель;
11 - ведущий вал;
12 - ведущая шестерня;
13 - зубчатое колесо;
14, 15, 16 - опорный ролик;
17 - кронштейн;
18 - крепление спирали;
19, 20 - опорное кольцо;
21 - спираль;
22 - привод отводящего конвейера;
23 - ведущий вал отводящего конвейера;
24 - лента отводящего конвейера;
25 - корпус отводящего конвейера;
26 - поддерживающий ролик отводящего конвейера;
27 - направляющая ленты;
28 - подшипник отводящего конвейера;
29 - ведущая звездочка отводящего конвейера;
30 - душирующее приспособление;
31 - запорный клапан;
32 - зубчатая рейка;
33 - каретка;
34 - вал каретки;
35 - ведущая шестерня каретки;
36 - направляющая каретки;
37 - заслонка;
38 - шаговый двигатель;
39 - спица для ворошения;
40 - опорная шайба;
41 - ведомая шестерня каретки;
42 - опорный ролик каретки;
43 - щека каретки.
В предлагаемом устройстве используется щелевой принцип сортировки, основанный на пропорциональной зависимости между толщиной и длиной рыбы. Необходимые размерные фракции сырья возможно получить регулировкой величины зазора между витками спирали и регулировкой положения направляющих вдоль оси барабана.
Возможны несколько вариантов движения рыбы при случайной ориентации тушки во время загрузки в барабан. Желательным положением рыбы является положение перпендикулярно оси барабана головой по направлению вращения спирали. В этом случае рыба двигается по пути наименьшего сопротивления вдоль витков спирали на выход из барабана.
В случае попадания тушки в барабан перпендикулярно его оси хвостом вперед по направлению вращения спирали рыба за счет разницы толщин между хвостовой и приголовной частями тела попадает хвостом в сортирующую щель между витками спирали. Ориентация рыбы определяется точкой приложения результирующей силы, являющейся суммой силы тяжести и силы трения скольжения. Сила тяжести приложена в центре тушки, а точка приложения силы трения скольжения смещена в хвостовую часть рыбы. Вследствие более высокого коэффициента трения скольжения в хвостовой части тела тушка будет подниматься от нижней части барабана по ходу вращения спирали, пока не опрокинется головой вперед.
В случае загрузки тушки перпендикулярно сортировочным щелям, спицы для ворошения выравнивают рыбу вдоль витков спирали, поэтому промежуточные положения сырья сводятся к вышеуказанным крайним положениям.
Таким образом, рыба по мере ее перемещения спиралью вдоль оси барабана ориентируется, то есть принимает наиболее естественное положение головой вперед вдоль витков, после чего своевременно проваливается в соответствующую сортировочную щель между витками спирали. Это позволяет использовать предлагаемое устройство в качестве ориентатора рыбы головой вперед.
Наличие загрузочного конвейера позволяет регулировать скорость загрузки рыбы, благодаря чему увеличивается производительность устройства. Наличие направляющих, попарно закрепленных на подвижных каретках, которые снабжены шаговыми двигателями и соединены с зубчатой рейкой, позволяет регулировать размерные фракции сортируемой рыбы в зависимости от морфометрических и физико-механических свойств сырья, что улучшает качество сортировки. Наличие управляющего блока позволяет осуществлять сортировку рыбы по различным программам, выбор которых определяется видом, качеством и разнообразием сырья, что обеспечивает качество и повышение производительности сортировки. Наличие коммутирующего блока позволяет управляющему блоку по выбранной программе управлять вращением электродвигателем, а также регулировать скорость движения подающего и отводящих конвейеров. Благодаря наличию отводящего конвейера все тушки рыбы после сортировки своевременно выгружаются для дальнейшей переработки, не создавая препятствий для загрузки следующих экземпляров сырья. Наличие душирующего приспособления обеспечивает существенное снижение сил трения и улучшает условия перемещения рыбы, что повышает качество сортировки.
В предлагаемом устройстве для сортировки рыбы на опорной раме 1 закреплены кожух 2 с люком 3, управляющий блок 4, коммутирующий блок 5, бункер 7, электродвигатель 10, опорные ролики 14-16. Бункер 7 соединен с подающим конвейером 6. На кожухе 2 закреплено душирующее приспособление 30, соединенное с запорным клапаном 31. Электродвигатель 10 соединен с ведущим валом 11 посредством ведущей шестерни 12. На опорных роликах 14-16 установлен приводной барабан 9, включающий кронштейн 17, спираль 21 со спицами для ворошения 39, опорные кольца 19, 20. К опорным кольцам 19, 20 прикреплены опорные шайбы 40 и зубчатое колесо 13. На кронштейне 17, выполненном из Z-образного профиля, посредством крепления 18 установлена спираль 21 со спицами для ворошения 39. Также на опорной раме 1 закреплен отводящий конвейер 8. Ведущий вал 23 отводящего конвейера 8 установлен на подшипниках 28 и соединен с ведущей звездочкой 29, лентой 24 и приводом 22 отводящего конвейера 8. Поддерживающий ролик 26 и направляющая 27 ленты 24 закреплены на корпусе 25 отводящего конвейера 8. На опорной раме 1 вдоль оси приводного барабана 9 закреплена зубчатая рейка 32, которая соединена с каретками 33. На опорной раме 1 неподвижно закреплены заслонки 37. На щеках 43 кареток 33 установлены валы 34 с направляющими 36 и опорные ролики 42. Валы 34 кареток 33 соединены с ведущими шестернями 35 через ведомые шестерни 41 с шаговыми двигателями 38. На каретках 33 закреплены направляющие 36. Коммутирующий блок 5 соединен с электродвигателем 10, приводом 22 отводящего конвейера 8, шаговыми двигателями 38, подающим конвейером 6. Управляющий блок 4 соединен с коммутирующим блоком 5.
Работа устройства для сортировки рыбы осуществляется следующим образом.
Оператор устанавливает требуемые зазоры между витками спирали 21, соответствующие требуемым размерным фракциям рыбы, открывает запорный клапан 31 для подачи воды в душирующее приспособление 30, включает управляющий блок 4 и выбирает соответствующую программу сортировки. Предусмотрено несколько программ сортировки сырья в зависимости от размерного ряда, разнообразия видов и состояния сырья, отличающихся скоростью вращения приводного барабана 9, скоростями движения подающего конвейера 6 и отводящего конвейера 8, а также положением направляющих 36 кареток 33 относительно приводного барабана 9. Управляющий блок 4 подает команды управления на коммутирующий блок 5. Коммутирующий блок 5 включает подающий конвейер 6, электродвигатель 10, который вращает ведущий вал 11 с закрепленной на нем ведущей шестерней 12. Ведущая шестерня 12 приводит в движение соединенное с ним зубчатое колесо 13, в результате чего приводной барабан 9 и ведущий вал 11 приводятся во вращение. Коммутирующий блок 5 также включает привод 22 отводящего конвейера 8. Коммутирующий блок 5 подает команды управления на шаговый двигатель 38, который перемещает валы 34 кареток 33 по зубчатой рейке 32, в результате чего каретки 33 с направляющими 36 устанавливаются в требуемое положение. Рыба по подающему конвейеру 6 подается в бункер 7, после чего соскальзывает в приводной барабан 9. В соответствии с выбранной программой сортировки, приводной барабан 9 вращается с заданной скоростью, а направляющие 36 кареток 33 установлены в требуемых положениях относительно приводного барабана 9. Спираль 21, в соответствии с морфометрическими и физико-механическими свойствами рыбы, по мере продвижения сырья оси приводного барабана 9 ориентирует рыбу в наиболее естественное положение головой вперед вдоль витков. Это обеспечивает наиболее быстрое и точное проникновение тушек в зазоры между витками без повреждений. Отсортированная рыба проваливается между соответствующими витками спирали 21, после чего через заслонки 37 и направляющие 36 кареток 33 падает на отводящий конвейер 8. В процессе сортировки душирующее приспособление 30 орошает тушки и спираль 21 струями воды, что способствует своевременному проскальзыванию сырья в зазоры между витками спирали 21, а также соскальзыванию рыбы по заслонкам 37 и направляющим 36 кареток 33. После завершения сортировки управляющий блок 4 подает команды на коммутирующий блок 5, который выключает электродвигатель 10, привод 22 отводящего конвейера 8 и подающий конвейер 6. Оператор открывает технологический люк 3, удаляет загрязнения и проводит санитарную обработку приводного барабана 9, отводящего конвейера 8 и подающего конвейера 6.
Таким образом, при использовании предлагаемого устройства, по сравнению с устройством, описанным в ближайшем аналоге, обеспечивается повышение производительности, улучшение качества сортировки и снижение количества брака. Как показали промышленные исследования, при использовании предлагаемого устройства производительность увеличивается в 2,5-3 раза, а повреждения рыб практически исключаются. Количество тушек рыбы, требующих ручной сортировки, сокращается на 95%. Существенно снижается сложность и материалоемкость конструкции.
При работе в судовых условиях при килевой и бортовой качке устройство, по сравнению с аналогами, показывает стабильную и качественную работу. При этом продвижение рыбы вдоль оси и вдоль витков барабана практически не зависит от угла наклона устройства.
Устройство обеспечивает качественную сортировку рыбы, что позволяет исключить трудоемкие операции визуальной инспекции и ручной сортировки, а также сократить количество персонала на производстве.