Модернизация соковыжималки «СВ- I»

Cоковыжималка содержит  корпус 1, внутри которого размещен  привод 2. На вертикальном валу  привода 2 установлены чашеобразный  ротор-сито 3, терочный диск 4 и нож  5, представляющий собой бобышку  с тремя заостренными режущими  лопастями. На корпусе 1 закреплены  сокосборник 6 и дополнительный  корпус 7 с устройством для прижима  продукта к терочному диску  4. Над дополнительным корпусом 7 установлен бункер 8 с загрузочным  патрубком 9.

Устройство для прижима  выполнено в виде корпусной детали 10  изготовленной в виде цилиндрического корпуса, на боковых поверхностях которого образовано углубление торообразной формы. Деталь 10 установлена внутри ротора-сита 3 над терочным диском 4 с эксцентриситетом относительно оси привода 2 и неподвижно закреплена на дополнительном корпусе 7. На верхней плоскости детали 10 концентрично торовой поверхности установлен направляющий обод 11. Здесь же устройство для удаления мезги. Торообразная корпусная деталь 10 снабжена спиралеобразными гофрами 12, прогрессивно уменьшающимися к периферии детали 10, направление витков гофров противоположно направлению вращения терочного диска 4. Соковыжималка работает следующим образом. Плоды или другие продукты (как твердые, так и мягкие) загружаются в бункер 8, там они ориентируются и по одному или партиями, в зависимости от размера, подаются через загрузочный патрубок 9, направляющий обод 11 и внутреннюю полость корпусной детали 10 на лопасти вращающегося ножа 5. Падение продукта на лопасти ножа 5, а не на центральную нерабочую часть бобышки ножа обеспечивается наличием эксцентриситета между ободом 11 с торообразной корпусной деталью 10 и терочным диском 4 с ножом 5. Падающие плоды разрываются (дробятся) лопастями ножа 5 и отбрасываются на терочный диск 4. Под действием центробежных сил довольно крупные после ножа части продукта зажимаются между гофрированной торообразной поверхностью корпусной детали 10 и терочным диском 4 истираются. Чем мельче куски, тем дальше от оси тора они продвигаются. Гофры 12 корпусной детали 10 способствуют продвижению истирающегося продукта к периферии. Прогрессивное уменьшение гофр 12 предупреждает проскальзывание продукта. Полностью измельченный продукт под действием центробежных сил подается на стенки ротора-сита 3. Сок проходит через отверстия ротора-сита 3, а мезга скапливается на его стенках. Для ее удаления периодически приводится в действие устройство, соскребающее мезгу со стенок ротора-сита 3 и удаляющее ее из соковыжималки. Сок поступает в сокосборник 6 и оттуда по специальному патрубку в емкость.

Таким образом, использование  в конструкции соковыжималки  прижима продукта к терочному  диску в виде установленной с  эксцентриситетом корпусной детали тороидальной формы с гофрами  заданной ориентации и конфигурации позволяет обеспечить быстрое и  качественное дробление и истирание  любых продуктов, как твердых, так  и вязких (плодов, овощей). Прижим осуществляется по всей поверхности терочного диска, конструкция прижимного элемента довольно проста и технологична, крепление просто и надежно.

2.2 Описание особенностей технического решения.

Сущность изобретения: соковыжималка  содержит корпус, привод, на валу которого установлены ротор-сито и терочное приспособление, крышку с загрузочным  устройством, прижимное устройство установленное эксцентрично в роторе-сите и выполненное в виде цилиндрического  корпуса, на боковой стенке которого образовано углубление торообразной формы. На поверхности прижимного устройства выполнены спиральные гофры, высота которых постепенно уменьшается  к периферии прижимного устройства. Предлагаемая конструкция соковыжималки может быть применена в пищевой промышленности, в быту, на предприятиях общественного питания, следовательно данная конструкция соответствует критерию "промышленная применимость".

 

 

3. Инженерные расчеты

на примере яблочного  пюре

Производительность соковыжималки, кг/с,

Q = (0.0015…0.004) Rnφ,                                  (3.1)

R – радиус ротора (R=0.1…0.2 м); n – частота вращения ротора, мин^-1; φ – живое сечение сита, %.

Q = (0.0015…0.004) ×0.15 × 32 ×37 = 0.48 кг/с

Окружную частоту  вращения ротора (рад/с) ориентировочно можно  определить по формуле

ω=  (3.2)

k- фактор разделения (200...300); g- ускорение свободного падения, м/с²

ω= =127 рад/с

Длина зоны (м), на которой  происходит активное отделение жидкой фазы при протирании,

l₁= r_ср30,4g_a^0.29k^-0.53z^0.31, (3.3)

g_a- безразмерная производительность, z – количество рабочих бичей, шт.

g_a= 0.0905Q/F_бF_сρr_ср^2g (3.4)

F_б – живое сечение каркаса ситового барабана, F_с - живое сечение сита; ρ – объемная плотность продукта, кг/м³. При круглых отверстиях в каркасе F_б = d²_от/а², где d²_от – диаметр отверстия каркаса, [d_от = (8…12) × 10^-3м ]; а – шаг отверстий каркаса [ а= (11…15) × 10^-3 м].

F_б = (10 × 10^-3)²/ (13 × 10^-3)² = 0,6 мм

F_с = ×100 = ×100 = 68 мм (3.5)

∆- толщина стенки проволоки, мм (0,5…0,8)

g_a= 0.0905×0,48/68 × 0,6 × 1070 ×0,15² = 0,12

l₁= 0,15×30,4×(0,12)^0.29(250)^-0.533^0.31 = 0,17 м.

Длина зоны центробежного  отжима (м) должна составлять у протирочных машин

l₂= 0.11r_ср = 0,11×0,15 = 0,0165 м. (3.6)

Длина ситового барабана, м,

l_б= l₁+ l₂ = 0,17 + 0,0165 = 0,19 м. (3.7)

Диаметр загрузочного патрубка у соковыжималки, м,

d_п = , (3.8)

υ_пр – скорость перемещения продукта по подающей трубе, м/с (0,5…1).

d_п = = 0,011 м.

Установочная мощность электродвигателя, кВт,

N_эл = , (3.9)

N1 – мощность, затрачиваемая на перемещение продукта, кВт; – мощность, необходимая для преодоления сопротивления трения о поверхность сита, кВт; -  мощность, нужна для измельчения продукта, кВт; коэффициент запаса мощности (1,25…1,5); η -  общий КПД привода.

N1 = 0.5 Q r_ср² × 10^-3 = 0.5×0.48×0.15²×10^-3 = 0.001кВт (3.10)

N2 = mω³ f × 10^-3 = 0,36×127³×0,55×10^-3 = 40,5 кВт (3.11)

N3 =  Q W F₁ × 10^-3 =0.48×16.75×1.2×10^-3 = 0.002 кВт

m- вращающаяся масса сырья  , кг; f- коэффициент трения о поверхность сита(0,2…0,9); W – удельная энергия, Дж/м² ( для яблочного пюре 15..18,5 Дж/м²) ; F₁ – площадь вновь образованной поверхности при переработке 1 кг сырья, м²/кг.

Масса  вращающегося сырья ( кг),

m= γρl_б r_ср² = 0,5×1070×0,03×0,15²=0,36 кг (3.12)

γ – эмпирический коэффициент ( 0,5 ), l_б – длина ротора, м.

Площадь вновь образованной поверхности при переработке 1 кг сырья, м^2,

F₁ =( - ) Θ × 10^-3= ( - ) 32,5 × 10^-3= 1.2 м²/кг (3.13)

средний размер частиц продукта после обработки, м (0,3, d_1-средний размер частиц продукта до обработки, м (1…1,5 мм); Θ – содержание мякоти в продукте (для яблочного пюре 25 …40 %).

= 0.3 × d₁= 0.3×1.25 = 0.375 м                            (3.14)

N_эл = =  63,6 кВт.

 

 

4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ  ПРОЕКТА

 

Себестоимость определяем по формуле:

                                        С_б=З_э+З_с+З_з+З_ам,                                           (4.1)