пресс для извлечения сока из растительного сырья

Формула изобретения

ПРЕСС ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОКА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, содержащий размещенный в перфорированном цилиндре шнек, регулятор степени отжима, сокосборник, привод, перфорированный желоб, загрузочный бункер, на боковой стенке которого внутри него установлены лопастные колеса, отличающийся тем, что лопастные колеса расположены в плоскости, перпендикулярной виткам шнека, кромка перфорированного желоба со стороны выхода в бункер витков шнека при его вращении также перпендикулярна виткам шнека, при этом открытая часть желоба сужается в направлении к перфорированному цилиндру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механическим устройствам для непрерывного извлечения сока из растительного сырья, преимущественно из измельченных яблок, и может быть использовано в консервной и соко-экстрактной отраслях агропромышленного комплекса.

Известен шнековый пресс (Емельянок В.Д. Оборудование предприятий для производства виноградных вин и соков, М. Пищевая промышленность, 1974, с. 22-23) для отделения сока от плодовоягодной мезги, содержащий привод, шнек в перфорированном цилиндре, загрузочный бункер, регулятор степени отжима, установленное в осевой плоскости шнека лопастное колесо, у которого обращенные к шнеку лопасти размещены в межвитковом пространстве, и сборник сока. Недостатками этого пресса являются малая доля отделяемого в бункере сока-самотека, невысокое качество отделяемого сока, что связано с проворачиванием мезги вместе со шнеком в зоне бункера, и как следствие перетирание мезги с увеличением содержания взвешенных частиц в соке, что ухудшает его качество.

Ближайшим к предлагаемой конструкции по устройству и принципу действия является принятый за прототип пресс, содержащий смонтированный на раме бункер с перфорированным желобом, перфорированный цилиндр с регулятором степени отжима, сборник сока в нижней части пресса, шнек с приводом, находящиеся внутри бункера в осевой плоскости шнека одно или несколько лопастных колес. Эти колеса установлены в зоне выхода в бункер витков шнека при его вращении и приводятся в движение шнеком. Обращенные к шнеку лопасти колес размещены в межвитковом пространстве шнека. Эти лопасти удерживают мезгу от вращения вместе со шнеком, уменьшают ее перетирание о перфорированную стенку желоба и способствуют повышению производительности пресса и уменьшению содержания взвешенных частиц (взвесей) в отделяемом соке. Кроме того, лопасти повышают давление в мезге, перемещаемой по шнековому каналу, и увеличивают долю сока-самотека в общем количестве извлекаемого на прессе сока, что повышает его качество.

Лопастное колесо приводится во вращение от нажима витка вращающегося шнека на кромку лопасти колеса. Полная сила давления витка на колесо приложена в точке их соприкосновения и направлена перпендикулярно поверхности витка в зоне контакта в сторону вращения колеса ведомого звена высшей кинематической пары "виток шнека-лопастное колесо". Полезная составляющая этой силы (окружное усилие на колесе) создает необходимый для движения колеса вращающий момент и располагается в плоскости вращения колеса. Вредная составляющая направлена параллельно оси вращения колеса, вызывает перекос последнего, увеличивает силы трения, износ в подшипнике и энергозатраты на вращение колеса. Чем больше угол между вектором полной силы и плоскостью колеса, тем больше должна быть величина полной силы давления для обеспечения необходимой величины полезного окружного усилия.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками изобретения, являются размещенный в перфорированном желобе и цилиндре шнек, регулятор степени отжима, сборник сока, привод шнека, загрузочный бункер, расположенные (у боковой стенки бункера) внутри него лопастные колеса и рама.

Причинами, препятствующими получению прототипом требуемого технического результата, заключающегося в уменьшении полной силы давления и исключении ее осевой составляющей на лопасть колеса для ослабления трения в паре "виток шнека-лопастное колесо" и подшипнике колеса, является то, что в прототипе лопастные колеса расположены в общей с осью шнека плоскости. Вследствие этого полная сила давления на лопасть лежит не в плоскости вращения колеса, а составляет с нею угол, равный углу подъема витка шнека. Поэтому полная сила давления и ее осевая составляющая значительны по величине, в связи с чем

во-первых, велики энергозатраты на вращение лопастных колес вследствие больших потерь энергии на трение в самой паре "виток шнека-лопастное колесо" и в подшипнике этого колеса из-за увеличенной полной силы давления и возникшей вредной составляющей, параллельной оси колеса;

во-вторых, значителен износ витков шнека и лопастей колес за счет больших усилий в зоне их контакта;

в-третьих, усложнена конструкция опорного узла лопастных колес вследствие необходимости восприятия значительной вредной осевой составляющей;

в-четвертых, увеличена метариалоемкость витков шнека и лопастных колес за счет их большей толщины, обеспечивающей необходимую прочность при больших действующих на них усилиях.

В основу изобретения поставлена задача создания экономичного шнекового пресса для извлечения сока из растительного сырья. В этом прессе за счет расположения лопастных колес внутри бункера (у его стенки) в плоскости, перпендикулярной виткам шнека, и кромка перфорированного желоба со стороны выхода в бункер витков шнека при его вращении также перпендикулярна виткам шнека, при этом открытая часть желоба сужается в направлении к перфорированному цилиндру, обеспечивается получение технического результата, состоящего в уменьшении полной силы давления витка и исключения осевой нагрузки на лопасть колеса, что позволяет уменьшить трение в паре "виток шнека-лопастное колесо" и в подшипнике колеса, а также устранить осевую нагрузку на подшипник и увеличить угол обхвата желобом шнека в направлении к перфорированному цилиндру.

В результате обеспечивается улучшение потребительских свойств пресса:

уменьшение износа витков шнека и лопастей колес, снижение энергопотерь и материалоемкости витков шнека и лопастных колес, упрощение конструкции опорных узлов колес.

Для решения поставленной задачи в прессе, содержащем смонтированные на раме бункер с перфорированным желобом, присоединенный к его торцу перфорированный цилиндр с находящимся в нем и в перфорированном желобе шнеком, перекрывающий свободный торец перфорированного цилиндра регулятор степени отжима, размещенные на раме привод шнека и сокосборник под перфорированным цилиндром, установленные (у боковой стенки бункера) внутри бункера лопастные колеса, лопастные колеса расположены в плоскости, перпендикулярной виткам шнека у кромки перфорированного желоба со стороны выхода в бункер витков шнека при его вращении. Перечисленные признаки являются достаточными во всех случаях использования изобретения.

Перпендикулярность плоскости лопастных колес виткам шнека обеспечивается тем, что эта плоскость составляет с осью шнека угол, равный углу подъема витка шнека. Этот угол для винтовых линий, расположенных на нескольких коаксиальных цилиндрах шнека, будет разным при одинаковом шаге этих линий. Для цилиндра с диаметром вершин витков (выступов) шнеков отжимных прессов этот угол зачастую составляет 12 15^о, а на цилиндре впадин 25 35^о. Соприкосновение витка шнека с лопастным колесом начинается в точке витка, расположенной вблизи цилиндра впадин шнека, а заканчивается на вершине витка. Радиальное перемещение точки контакта по витку обычного составляет, как показали опыты 0,8 0,9 высоты витка, т.е. глубины шнекового канала. При этом угол подъема в начальной и конечной точках линии контакта будет естественно разным при некотором среднем значении. В предлагаемом прессе для определения положения плоскости, перпендикулярной виткам шнека, принимается упомянутое среднее значение.

Совокупность существенных признаков изобретения и обеспечиваемый ею технический результат при осуществлении изобретения находятся в причинно-следственной связи:

расположением лопастных колес в плоскости, перпендикулярной виткам шнека, достигается расположение вектора полной силы давления со стороны витка шнека на лопасть колеса в этой же плоскости, что позволяет уменьшить потребную величину этой силы и устранить вредную составляющую, параллельную оси вращения колеса, вследствие чего ослабляется трение в паре "виток шнека-лопастное колесо" и подшипнике колеса, снижается износ элементов этих пар, а также появляется возможность уменьшить толщину витков шнека и лопастных колес, упростить конструкцию опорных узлов колес из-за устранения осевой составляющей полной силы.

Таким образом, необходимый технический результат достижим и обеспечит улучшение потребительских свойств пресса, а именно снижение материалоемкости шнека и лопастных колес, упрощение конструкции опорных узлов колес при повышении долговечности и уменьшении энергозатрат.

На фиг. 1 показан продольный разрез пресса; на фиг.2 установка в плане; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2.

Пресс имеет раму 1 с приводом 2 шнека. На раме установлен бункер 3 с перфорированным желобом 4 и лопастными колесами 5 на боковой стенке 6 внутри бункера 3. К торцу бункера 3 примыкает перфорированный цилиндр 7 с расположенным в нем и желобе 4 шнеком 8. У свободного торца цилиндра 7 находится конический регулятор 9 степени отжима. В нижней части пресса расположен сокосборник 10. В бункере 3 перфорированный желоб 4 имеет кромку 11, положение которой определяет величину угла обхвата желобом 4 шнека 8.

Пресс работает следующим образом.

Мезга измельченных яблок или другого растительного сырья непрерывно поступает в бункер 3, заполняя межвитковое пространство шнека 8. Свободный сок (самотек) стекает через перфорационные отверстия желоба в сборник сока 10. В перфорированном цилиндре 7 вращающимся шнеком 8 осуществляется прессование мезги с извлечением сока и удалением его через перфорационные отверстия цилиндра 7 в сокосборник 10. Выжимка непрерывно выходит через кольцевой зазор между цилиндром 7 и коническим регулятором 9 степени отжима.

При вращении шнека 8 мезга, заполняющая его межвитковые каналы, удерживается от вращения со шнеком 8 лопастными колесами 5 и силами трения мезги о внутреннюю поверхность перфорированного желоба 4. Витками шнека 8 лопастные колеса 5 приводятся во вращение, причем благодаря расположению этих колес в плоскости, перпендикулярной виткам шнека 8, при вращении последнего в точке контакта с колесом 5 создается полная сила давления витка шнека 8 на лопасть колеса 5, а вектор этой силы лежит в плоскости вращения колес 5. При таком расположении лопастных колес 5 вредных осевых составляющих полных сил не будет.

Авторами получены положительные результаты при испытании экспериментального пресса с лопастными колесами описанной конструкции во время переработки мезги яблок и ягод.

Предложенная конструкция пресса технически осуществима, так как этот пресс состоит из совокупности технологичных деталей и сборочных единиц, изготовляемых на широко распространенном металлообрабатывающем оборудовании с использованием электродуговой сварки в среде защитного газа. Необходимость в применении специальных комплектующих изделий, материалов и приемов обработки отсутствует. Планируется изготовление малогабаритного пресса для фермерских хозяйств.