УСТРОЙСТВО ТЕСТОРАСКАТКИ С КОНИЧЕСКИМИ ВАЛИКАМИ И НАПРАВЛЯЮЩИМ МЕХАНИЗМОМ

Принятые обозначения
НМ - направляющий механизм.
ТЛ - тестовая лента до, во время или после раскатки конкретной парой валиков.
Принятые понятия
Лицевая поверхность ТЛ, она же наружная поверхность ТЛ -одна из двух поверхностей ТЛ, имеющих наибольшую площадь -образуется при взаимодействии теста с образующей конической поверхности валиков. Также у ТЛ имеются расположенные слева и справа по ходу ее движения боковые поверхности, минимальная протяженность которых отражает толщину ТЛ.
Непрерывное формование тестовой заготовки в виде ТЛ - формование ТЛ в течение более чем 1 мин.
Рыскание ТЛ - случайные и систематические угловые движения ТЛ на выходе из-под конических валиков в направлениях боковых поверхностей ТЛ - увод ТЛ влево и вправо, преимущественно в плоскости самой ТЛ.
Область техники
Полезная модель относится к станкостроению для пищевой промышленности и может быть использована при производстве станков барабанного типа и/или обслуживающих их агрегатов предварительной раскатки теста для изготовления пельменей, а также аналогичных им комбинированных изделий, представляющих собой начинку, заключенную в тестовую оболочку.
Обсуждаемую в представленных материалах тестораскатку предпочтительнее использовать для предварительной раскатки теста с получением ТЛ толщиной не менее 1 мм, тогда как оптимальный диапазон - от 6 до 25 мм.
Указанное ограничение связано с разной линейной скоростью сопрягаемых через ТЛ точек поверхностей валиков (при одинаковой угловой скорости валиков линейная скорость зависит от диаметров соответствующих фрагментов конической поверхности валиков, которые одинаковы только для одного сечения, например расположенного по середине щели между валиками).
Уровень техники
1
1
Известно (Акишев Нурлан Кенжебаевич, Разработка процесса формования тестовых заготовок для национальных сортов хлебобулочных изделий, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Диссертации в Техносфере( - http://tekhnosfera.com/razrabotka-protsessa-formovaniya-testovyhzagotovok-dlya-natsionalnyh-sortov-hlebobulochnvh-izdeliy#ixzz38Hvceq98)) устройство тестораскатки, предназначенной для получения тестовых заготовок плоской формы при производстве хлебных изделий - лепешек весом от 0,2 до 1 кг удлиненно-овальной, овальной и круглой формы, включающее пару установленных на общей станине (основании, раме) и расположенных рядом друг с другом с образованием щели конических валиков, ориентированных углами при вершинах к основаниям друг друга, соединенных с приводом, обеспечивающим их встречное вращение (навстречу друг другу).
Такое устройство позволяет производить раскатку теста с минимальным уплотнением и сохранением его структуры, при том что получаемые заготовки приобретают устойчивую форму и размеры.
Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
К недостатку прототипа следует отнести невозможность его использования совместно со станками барабанного типа, предназначенными для изготовления пельменей, а именно - для изготовления протяженных непрерывно «вытекающих» из под валиков ТЛ.
Проблема заключается в высоких требованиях к позиционированию ТЛ на выходе тестораскаток упомянутых станков, тогда как после конических валиков имеет место заметное рыскание ТЛ, связанное с упомянутым в разделе Область техники различием линейных скоростей и порождаемое неоднородностью исходной ТЛ, а также ее разнотолщинностью.
Примечание. Очевидно, что при производстве заготовок единичных изделий, о которых и идет речь в упомянутой научной работе, данная проблема несущественна, тогда как упомянутое различие линейных скоростей благоприятно сказывается на процессе предварительной раскатки (при получении относительно толстых заготовок).
Технический результат
Цель разработки полезной модели аналогична цели, поставленной при разработке прототипа - создание условий для формования теста при минимально возможном избыточном давлении на последнее, что должно обеспечить сохранение его структуры.
Задача создания полезной модели - усовершенствование прототипа в части обеспечения возможности его использования при производстве пельменей на станках барабанного типа или совместно с таковыми.
Технический же результат, достигаемый при реализации полезной модели - исключение рыскания «бесконечной» ТЛ при ее выходе из под конических валиков раскатки в процессе непрерывного формования.
Сущность полезной модели
Представляемая тестораскатка предназначена для формования тестовой заготовки в виде ТЛ, либо в составе станка барабанного типа, используемого для получения пельменей, либо в комплексе с таким станком.
Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что в известное устройство, характеризуемое представленными в разделе Уровень техники признаками, введены следующий главный отличительный признак - как минимум частью своих деталей или элементов в непосредственной близости (на расстоянии, меньшем 200 мм) от валиков и на общей станине установлен НМ.
При этом возможны две альтернативы.
Первая из них предполагает следующее:
- НМ установлен таким образом, чтобы как минимум одна его деталь как минимум одной своей поверхностью могла контактировать с боковой поверхностью ТЛ в случае ее отклонения (на заданный угол, например, на 0,5, 1, 2 или 10°) от расчетного направления до и/или во время, и/или после раскатки коническими валиками;
- для обеспечения возможности контакта НМ с боковой поверхностью ТЛ рабочая поверхность упомянутой детали должна быть расположена у края упомянутой щели вблизи (опять на расстоянии, меньшем 200 мм) с местом образования боковой поверхности ТЛ.
Вторая же альтернатива такова:
- НМ включает соединенный с приводом как минимум одного из валиков блок регулировки скорости вращения соответствующего (такого) валика с целью изменения соотношения угловых скоростей валиков;
- также НМ включает расположенные слева и справа от щели датчики положения тестовой ленты относительно щели, соединенные с упомянутым блоком.
Достижению технического результата в полном объеме способствует также ряд частных отличительных признаков:
- НМ может быть расположен непосредственно за узкой частью конуса валика (т.е. на самом валике), при этом он может включает деталь или выступ самого валика с торцевой поверхностью, располагаемой перпендикулярно оси этого валика с возможностью сопряжения с основанием конуса другого валика с перекрытием с торца валика, упомянутого последним, щели между валиками;
- при таком исполнении в качестве НМ может быть использована цилиндрическая деталь (насаживаемая на валик) или цилиндрический фрагмент самого валика (в этом случае валик будет ступенчатым и включать цилиндрический и конический фрагменты), располагаемый за узкой частью конуса валика, при том что наружный диаметр этих детали или фрагмента может быть равен минимально возможному расстоянию между осями валиков;
- дополнительно за основанием конуса каждый из валиков может иметь фрагмент, ответный упомянутому цилиндрическому другого валика, сопрягаемый с таковым при сближении валиков на минимальное расстояние;
- в другом исполнении НМ может быть расположен до или после валиков по ходу движения ТЛ и при этом он может включать деталь с протяженной в сторону щели между валиками направляющей поверхностью, расположенной с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью ТЛ;
- деталь, имеющая упомянутую поверхность, может быть подпружинина относительно конусов с возможностью перемещения в направлении вбок от щели;
- при таком исполнении НМ он может быть выполнен и в виде щелевой диафрагмы;
- еще в одном исполнении НМ может быть также расположен до или после валиков по ходу движения теста, но при этом он должен включать как минимум один ролик (желательно с глубокой накаткой), соединенный с приводом, обеспечивающим его вращение таким образом, чтобы линейная скорость его поверхности, предназначенной для контакта с боковой поверхностью ТЛ, была близка (несколько - на десятки процентов больше или равна) с таковой последней;
- при использовании упомянутого ролика НМ может включать расположенные слева и/или справа от щели (со стороны краев щели) датчики положения ленты относительно щели (например, оптические), соединенные через управляющее устройство (контроллер) с приводом упомянутого ролика;
- в этом случае НМ может включать еще как минимум один другой ролик, ось которого расположена перпендикулярно тому ролику, что был упомянут первым, при том что этот другой ролик может быть установлен на общей станине, причем таким образом, чтобы он мог контактировать с лицевой или обратной ей поверхностью ТЛ;
- дополнительно устройство тестораскатки может включать как минимум одну пару цилиндрических валиков для раскатки теста, установленных на упомянутой или на другой станине за коническими валиками по ходу движения теста;
- в наиболее оптимальном исполнении устройство тестораскатки должно включать две пары конических и две пары цилиндрических валиков, при том что первые предназначены для предварительной раскатки теста, а вторые - для окончательной раскатки теста, предполагающей подачу ТЛ на штампующие барабаны пельменного станка.
Иллюстрации
Описание полезной модели сопровождается пятью фигурами. На фигурах показаны:
- фиг. 1 - вид сверху на основные функциональные элементы тестораскатки (валики);
- фиг. 2 - вид сверху на валики, перед которыми установлена щелевая диафрагма;
- фиг. 3 - вид снизу на валики, за которыми установлены направляющие ролики;
- фиг. 4 - вид А, соответствующий фиг. 2;
- фиг. 5 - зависимость давления, оказываемого со стороны раскатки на тесто, от положения последнего на щели, образованной между коническими валиками.
Фигуры приведены для иллюстрации:
- фиг. 1 - взаимного положения валиков с НМ;
- фиг. 2 - использования щелевой диафрагмы в качестве НМ.
- фиг. 3 - использования роликов в качестве НМ.
- фиг. 4 - взаимного положения роликов, датчиков, а также элементов диафрагмы.
- фиг. 5 - связи отличительных признаков с заявленным техническим результатом.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - торцевая поверхность цилиндрического ступенчатого выступа НМ, сопрягаемая с основанием заднего валика и прилегающая к левому (в соответствии с фиг. 1) краю щели;
2 - передний (в соответствии с фиг. нижний) и задний (верхний) конические валики;
3 - правый (в соответствии с фиг. 1) край щели между валиками, расположенный у основания переднего валика - там, где обрываются конические поверхности валиков (второй - левый край щели расположен у основания заднего валика);
4 - узкая часть конуса заднего валика;
5 - ступенчатый цилиндрический выступ на валике за узкой частью его конической поверхности;
6 - щель между выступом и ответным элементом;
7 - элемент, ответный выступу;
8 - высверловка в щелевой диафрагме;
9 - опорная поверхность для гашения колебаний и/или исключения деформации ТЛ;
10 - щелевая диафрагма;
11 - направляющая поверхность;
12 - передний опорный ролик для гашения колебаний и/или исключения деформации ТЛ;
13 - правый (в соответствии с фиг. 4) направляющий ролик;
14 - левый (в соответствии с фиг. 4) направляющий ролик;
15 - задний опорный ролик для гашения колебаний и/или исключения деформации ТЛ;
16 - закругление для постепенного забора теста;
17 - торцевая (боковая) поверхность ТЛ;
18 - левый датчик смещения ТЛ на выходе раскатки;
19 - правый датчик смещения ТЛ на выходе раскатки;
20 - положение ТЛ относительно валиков при ее рыскании влево;
1
A - направление вращения заднего валика;
2
A - направление вращения переднего валика;
3
A - направление вращения левого направляющего ролика;
4
A - направление вращения правого направляющего ролика;
5
A - направления рыскания ТЛ;
6
A - практически равновероятные направления выхода ТЛ пельменного теста из-под конических валиков;
D - наибольший диаметр поперечного сечения валика - диаметр основания конической части валика;
d - наименьший диаметр поперечного сечения валика - диаметр узкой части конуса валика;
h - высота щелевой диафрагмы;
1
L - длина щели между валиками;
2
L - длина щели диафрагмы;
3
L - расстояние между направляющими роликами;
1
T - ширина щели диафрагмы;
2
T - расстояние между опорными роликами;
t - ширина щели между валиками;
1
α - угол при вершине заднего валика;
2
α - угол при вершине переднего валика;
жирные стрелки на фиг. 1 - направление перемещения переднего валика при регулировке ширины щели между валиками.
Сведения о возможности реализации полезной модели
1
1
2
1
2
1
2
Тестораскатка, соответствующая представляемой полезной модели, должна включать как минимум одну пару установленных на общей станине и расположенных друг рядом с другом с образованием щели шириной t (фиг. 1) от 0,7 до 30 мм и длиной L от 40 до 300 мм (на которую разнесены края щели, см., в частности, поз. 3) конических валиков 2 для раскатки теста, ориентированных углами при вершинах α и α большими 2, но меньшими 30° (предпочтительно, чтобы угол α был равен α) к основаниям друг друга (соответствующим большему диаметру D конической поверхности) и соединенных с приводом, обеспечивающим их встречное вращение по стрелкам A и A.
Предпочтительно, чтобы валики были практически (с точностью изготовления) одинаковыми, при этом важнейшим параметром, определяющим упомянутое в разделе Область техники различие линейных скоростей, является отношение D к d, которое следует выбирать в пределах от 1,1 до 3,5 (оптимальный диапазон - от 1,5 до 3). При меньшем отношении имеет место слабое различие давлений, оказываемых на тесто, в центре и на периферии щели между валиками, тогда как при большем - недопустимая разность скоростей лицевой и обратной ей поверхностей ТЛ.
При изготовлении более толстых ТЛ следует выбирать валики с большим отношением D к d.
Один из валиков, например, передний может быть установлен на перемещаемой опоре для регулировки t (см. жирные стрелки на фиг. 1).
В процессе формования в связи с обозначенной в разделе Уровень техники проблемой для исключения рыскания ТЛ необходимо использовать НМ, который как минимум частью своих деталей и/или элементов должен быть установлен на общей с валиками станине, причем в непосредственной близости от последних.
НМ при этом может быть установлен таким образом, чтобы как минимум одна его деталь как минимум одной своей поверхностью могла контактировать с боковой поверхностью ТЛ в случае ее отклонения от расчетного направления до и/или во время, и/или после раскатки коническими валиками для чего рабочая поверхность упомянутой детали должна быть расположена у края упомянутой щели вблизи с местом образования боковой поверхности ТЛ.
В альтернативном варианте воздействие оказывается на лицевую и обратную ей поверхности ТЛ. В этом случае НМ должен включать соединенный с приводом как минимум одного из валиков блок регулировки скорости вращения последнего с целью изменения соотношения угловых скоростей валиков в соответствии с сигналами (например, в случае использования оптических фотогальванических датчиков - при падении напряжения на них из-за перекрытия поступающего на них света ТЛ), поступающими в такой блок от датчиков положения тестовой ленты относительно щели, которые следует располагать слева и/или справа от щели.
Рассмотрим частные случаи предусмотренных полезной моделью вариантов исполнения НМ, соответствующих воздействию на боковую поверхность ТЛ.
1) НМ может быть расположен непосредственно за узкой частью 4 конуса валика (т.е. на самом валике), при этом он может включать деталь или ступенчатый выступ 5 самого валика с предпочтительно плоской торцевой поверхностью 1, располагаемой перпендикулярно оси этого валика с возможностью сопряжения с основанием конуса другого валика с перекрытием с торца валика, упомянутого последним, щели между валиками для исключения соскальзывания теста с конических поверхностей валиков.
При таком исполнении в качестве НМ может быть использована цилиндрическая деталь (насаживаемая на валик) или цилиндрический фрагмент самого валика (в этом случае валик будет ступенчатым и включать цилиндрический и конический фрагменты), располагаемый за узкой частью конуса валика, при том что наружный диаметр этих детали или фрагмента может быть равен минимально возможному расстоянию между осями валиков.
Дополнительно за основанием конуса каждый из валиков может иметь фрагмент 7, ответный упомянутому цилиндрическому фрагменту другого валика, сопрягаемый с таковым при сближении валиков на минимальное расстояние (при раздвижении валиков между выступом и ответным ему элементом будет образовываться щель 6, важным при этом является то, что в случае максимального раздвижения валиков щель 6 не должна перекрыть щель между валиками).
В другом исполнении НМ может быть расположен до или после валиков по ходу движения ТЛ и при этом он может включать деталь с протяженной в сторону щели между валиками направляющей поверхностью 11 (фиг. 2), расположенной с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью ТЛ.
Деталь, имеющая упомянутую поверхность может быть подпружинина относительно конусов с возможностью перемещения в направлении вбок от щели.
1
При таком исполнении НМ он может быть выполнен и в виде щелевой диафрагмы 10 с шириной щели диафрагмы T большей t как минимум на 30%. Протяженность поверхности, контактирующей с боковой поверхностью ТЛ, будет при этом несколько меньше высоты щелевой диафрагмы h, что связано с необходимостью выполнения на входе и, возможно, на выходе диафрагмы закруглений 16 (фиг. 4).
В случае использования щелевой диафрагмы открывается возможность а) обеспечить гашение колебаний и/или б) исключить деформацию ТЛ за счет ограничения ее положения опорными поверхностями 9.
Примечания.
2
А) При упомянутом перемещении подпружиненной детали будет иметь место изменение (увеличение) длины щели диафрагмы L.
Б) В диафрагме целесообразно выполнять высверловку 8.
4
3
Еще в одном исполнении НМ может быть также расположен до или после валиков по ходу движения теста, но при этом он должен включать как минимум один ролик 13 (фиг. 3) или 14 (желательно с глубокой - до нескольких мм - накаткой), соединенный с приводом, обеспечивающим его вращение (соответственно по стрелкам A или A) таким образом, чтобы линейная скорость его поверхности, предназначенной для контакта с боковой поверхностью ТЛ, была близка к линейной скорости самой ТЛ.
Ось ролика предпочтительно располагать перпендикулярно щели.
3
1
Целесообразно использование двух роликов, которые следует располагать с краев щели на расстоянии L друг от друга, превышающем на несколько процентов L.
При использовании упомянутых роликов НМ может включать расположенные перед роликами по ходу движения теста слева и справа от щели датчики положения ленты 19 и 18 относительно щели при ее смещении соответственно вправо и влево, соединенные через управляющее устройство с приводом упомянутого ролика, в соответствии с сигналами которых замедляется или ускоряется вращения направляющих роликов.
Примечания.
А) В случае использования одного ролика датчик должен быть установлен перед ним (с его стороны относительно щели).
Б) В случае использования двух направляющих роликов их оси должны быть параллельны.
5
При рыскании ТЛ по стрелке A влево (см. поз. 20 фиг. 4) ее боковая поверхность 17 начнет перекрывать датчик 18, например, фотогальванический, вследствие чего напряжение на датчике упадет, а это вызовет срабатывание управляющего устройства, приводящее к ускорению вращения ролика 14. При возвращении ТЛ в расчетное положение (при исключении перекрытия ТЛ датчика) управляющий механизм в соответствии с увеличением напряжения на датчике уменьшит скорость вращения ролика 18.
Дополнительно НМ может включать еще как минимум один другой ролик 12 и/или 15, выполняющий опорную функцию, аналогичную той, что выполняет поверхность 9 щелевой диафрагмы.
Ось такого опорного ролика должна быть расположена перпендикулярно направляющему ролику, при том что этот дополнительный ролик может быть установлен на общей станине, причем таким образом, чтобы он мог контактировать с лицевой или обратной ей поверхностью ТЛ.
2
Возможно использование двух опорных роликов, располагаемых на расстоянии T друг от друга, превышающем ширину щели между валиками как минимум на 30%.
Дополнительно устройство тестораскатки может включать как минимум одну пару цилиндрических валиков для раскатки теста, установленных на упомянутой или на другой станине за коническими валиками по ходу движения теста.
В наиболее оптимальном исполнении устройство тестораскатки должно включать две пары конических и две пары цилиндрических валиков, при том что первые предназначены для предварительной раскатки теста, а вторые - для окончательной раскатки теста, предполагающей подачу ТЛ на штампующие барабаны пельменного станка.
Лучший вариант реализации полезной модели Лучший вариант реализации представляемой полезной модели представлен на фиг. 4:
- на входе в коническую раскатку используется щелевая диафрагма с подпружиненными фторопластовыми деталями, имеющими протяженные направляющие поверхности, призванные контактировать с боковыми поверхностями ТЛ или тестовой заготовки при ее отклонении от расчетного положения относительно щели;
- сама раската предполагает использование конических валиков с цилиндрическими выступами, закрывающими щель между валиками по ее краям;
- после раскатки установлен роликовый НМ с датчиками и опорными роликами.
Работа устройства
6
При работе конической раскатки в связи с упомянутой в разделе Уровень техники проблемой имеет место рыскание ТЛ на выходе из раскатки, а порой - и на входе в нее по стрелке A.
Направляющий механизм призван не дать ТЛ сместиться на значительный угол от расчетного направления ее движения за счет механического воздействия на ее поверхности.
Связь отличительных признаков с заявляемым техническим результатом
При раскатке теста между валиками давление, оказываемое со стороны последних на тесто, распространяется не только в направлении, перпендикулярном щели между валиками, но и вдоль ее.
В этой связи для получения равнотолщинной ТЛ в центральной части щели с учетом наличия тестовых пластов на ее периферийных частях на тесто следует оказывать большее давление, чем оказываемое на периферийных частях.
Это легко достигается благодаря использованию в тестора-скатке конических валиков, обеспечивающих изменение давления на тесто в зависимости от его положения на щели (фиг. 5).
Из фиг. видно, что давление в центральной части может более чем в 1,5 раза превышать таковое на периферии. Если же к этому прибавить разность линейных скоростей валиков, неравномерность подачи исходной ТЛ или тестовой заготовки, разнотолщинность и неоднородность последних, то станет очевидной вероятность рыскания теста на выходе из конической раскатки, недопустимого при непрерывном формовании ТЛ.
Устранить это призван НМ, механически воздействующий либо на лицевую и обратную ей поверхности ТЛ, либо на боковые поверхности последней соответственно, либо изменяющий характер движения одной относительно другой, либо подталкивающий ТЛ в нужную сторону.