RU2007103C1

RU2007103C1 - Device for wash cleaning of root-crops and tuber crops

Info

Publication number: RU2007103C1
Authority: RU
Inventors: А.Н. Ковальчук; В.Д. Лакиза; В.И. Осипов; М.Н. Сыровец; А.В. Шорников
Original assignee: Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: food processing industry. SUBSTANCE: device uses a hermetically sealed washing chamber with a perforated partition in the bottom part and a gas-filled flexible shell with a perforated centering member placed between the partition and chamber bottom. The washing chamber bottom has a central hole, a bellows is installed inside the centering member concentrically with it, the lower end of the bellows is fixed in the bottom central hole. A plate connected with a vibrator through a rod is hermetically secured on the bellows, and an external hole with a hermetically sealed gate is made in the side wall washing chamber at the level of the perforated partition. Vibrations of the bellows and plate make it possible to obtain vibrating turbulization of liquid and intensive process of wash cleaning of root crops and tuber crops in the fixed washing chamber, provision of a hole with a gate allows them to be easily and quickly discharged from the chambers. EFFECT: facilitated procedure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному и пищевому машиностроению и касается подготовки корнеклубнеплодов, преимущественно картофеля и сахарной свеклы, к передаче в торговую сеть, употреблению или длительному хранению. The invention relates to agricultural and food engineering and the preparation of root crops, mainly potatoes and sugar beets, for transfer to a distribution network, consumption or long-term storage.

Известно устройство для мойки корнеклубнеплодов, содержащее вертикальную моечную камеру с герметичной крышкой, установленную на рабочей площадке вибростенда (авт. св. 628877, кл. А 23 N 12/02, 1977). A device for washing root crops containing a vertical washing chamber with a sealed lid installed on the working platform of the vibrating stand (ed. St. 628877, class A 23 N 12/02, 1977).

Данное устройство позволяет получить при мойке корнеклубнеплодов режим вибротурбулизации жидкости в моечной камере, обеспечивающий интенсивное удаление загрязнений с поверхности корнеклубнеплодов. This device allows you to get a regime of vibroturbulation of fluid in the washing chamber when washing root crops, providing intensive removal of contaminants from the surface of root crops.

Недостатком известного устройства является сложность установления режима вибротурбулизации и поддержания его в процессе мойки, что обуславливает сложность эксплуатации данного устройства и повышенные затраты энергии. При этом осуществление рабочего режима вибротурбулизации в данном устройстве связано с необходимостью использования сложного, дорогостоящего и громоздкого оборудования - электродинамического вибростенда, позволяющего производить подстройку параметров вибровоздействия в процессе осуществления мойки. A disadvantage of the known device is the difficulty of establishing the regime of vibroturbulation and maintaining it during the washing process, which leads to the complexity of the operation of this device and increased energy costs. At the same time, the implementation of the operating regime of vibroturbulation in this device is associated with the need to use complex, expensive and bulky equipment - an electrodynamic vibrostand, which makes it possible to adjust the vibration exposure during washing.

Наиболее близким к предложенному является устройство для мойки корнеклубнеплодов, содержащее вертикальную моечную камеру с герметично закрывающейся крышкой, установленную на упругом основании, выдвижной съемный контейнер с перфорированным днищем, газонаполненную торообразную оболочку из эластичного материала, перфорированный центрирующий элемент, установленный на днище камеры, и источник вибрационных колебаний (заявка N 4678835/13, кл. А 23 N 12/02, 1989). Контейнер для корнеклубнеплодов установлен в моечной камере таким образом, что его перфорированное днище образует с днищем камеры зазор, в котором размещены торообразная оболочка и центрирующий ее перфорированный элемент, а источник вибрационных колебаний выполнен в виде электродвигателя с эксцентриком, связанным рычагом с днищем камеры. Контейнер установлен в камере с небольшим кольцевым зазором, позволяющим свободно вынимать его из камеры и вставлять обратно. Closest to the proposed one is a device for washing root crops containing a vertical washing chamber with a hermetically sealed lid mounted on an elastic base, a retractable removable container with a perforated bottom, a gas-filled toroidal shell made of elastic material, a perforated centering element mounted on the bottom of the chamber, and a vibrating source fluctuations (application N 4678835/13, CL A 23 N 12/02, 1989). The container for root crops is installed in the washing chamber in such a way that its perforated bottom forms a gap with the bottom of the chamber, in which a toroidal shell and the perforated element centering it are placed, and the source of vibrational vibrations is made in the form of an electric motor with an eccentric connected by a lever with the bottom of the chamber. The container is installed in the chamber with a small annular gap, allowing you to freely remove it from the chamber and insert it back.

Перед работой известного устройства производится заполнение моечной камеры, например, свекловодяной смесью до уровня, составляющего 80-85% объема камеры. При этом корнеплоды находятся в контейнере, удерживаясть на его перфорированном днище, а газонаполненная оболочка всплывает до уровня, ограниченного днищем контейнера. После этого камеру герметично закрывают крышкой и включают электродвигатель, обеспечивающий вибрационные колебания камеры. При этом моющая жидкость и размещенная в ней газонаполненная эластичная оболочка образуют в камере нелинейную колебательную систему "жидкость-газ", а виброколебания сообщаются камере на собственной частоте колебаний этой системы, в результате чего в камере сразу же возникает режим вибротурбулизации. По окончании процесса мойки контейнер с корнеплодами вынимают из камеры и выгружают корнеплоды, после чего контейнер вновь устанавливают в камеру. Before the operation of the known device, the washing chamber is filled, for example, with beet-water mixture to a level of 80-85% of the chamber volume. In this case, the root crops are in the container, holding on to its perforated bottom, and the gas-filled shell floats to a level limited by the bottom of the container. After that, the chamber is hermetically sealed with a lid and the electric motor is turned on, providing vibrational vibrations of the chamber. In this case, the washing liquid and the gas-filled elastic shell located in it form a non-linear liquid-gas oscillating system in the chamber, and vibrations are communicated to the chamber at the natural frequency of oscillations of this system, as a result of which the regime of vibroturbulation immediately arises in the chamber. At the end of the washing process, the container with the root crops is removed from the chamber and the root crops are unloaded, after which the container is reinserted into the chamber.

В данном устройстве в процессе мойки необходимо производить виброколебания всей моечной камеры с контейнером и находящимися в ней жидкостью и корнеплодами, что связано с повышенными затратами энергии при мойке, особенно при больших размерах моечной камеры. Необходимость вынимать из камеры после мойки контейнер с корнеплодами, а затем вставлять его обратно и герметизировать камеру, значительно усложняет эксплуатацию известного устройства и увеличивает общее время процесса мойки. Это также существенно ограничивает производительность данного устройства, поскольку при увеличении производительности увеличивается объем моечной камеры, вес самого контейнера, количество загружаемых корнеплодов и соответственно увеличивается вес вынимаемого контейнера с корнеплодами. In this device, during the washing process, it is necessary to vibrate the entire washing chamber with the container and the liquid and root crops in it, which is associated with increased energy consumption during washing, especially with large sizes of the washing chamber. The need to remove the container with root vegetables from the chamber after washing, and then insert it back and seal the chamber, significantly complicates the operation of the known device and increases the overall time of the washing process. This also significantly limits the performance of this device, since with increasing productivity, the volume of the washing chamber, the weight of the container itself, the number of loaded root crops increase, and the weight of the removed container with root crops increases accordingly.

Необходимость виброколебаний моечной камеры в процессе мойки, а также выемки контейнера с корнеплодами после мойки для их выгрузки и обратная установка контейнера в камеру ухудшают условия труда и техники безопасности при работе известного устройства. The need for vibration of the washing chamber during the washing process, as well as the removal of the container with root crops after washing for unloading and the re-installation of the container in the chamber, worsen the working conditions and safety conditions during operation of the known device.

При этом следует учитывать, что в процессе мойки в камере возникают мощные турбулентные потоки моющей жидкости и происходят очень интенсивные пульсации давления жидкости с частотой 40-50 Гц, пиковые значения которого в положительные полупериоды достигают 1,5-1,8 ати, а в отрицательные полупериоды, возникает разрежение ниже порога кавитации. В этих условиях виброколебания самой моечной камеры, установленной на упругом основании, очень нежелательны, так как снижают надежность устройства для мойки корнеплодов. It should be borne in mind that during the washing process powerful turbulent flows of washing liquid arise in the chamber and very intense pulsations of the liquid pressure occur at a frequency of 40-50 Hz, the peak values of which in the positive half-periods reach 1.5-1.8 ati, and in negative half periods, rarefaction occurs below the cavitation threshold. Under these conditions, vibrations of the washing chamber itself, mounted on an elastic base, are very undesirable, since they reduce the reliability of the device for washing root crops.

Целью предложенного технического решения является повышение удобства эксплуатации устройства для мойки корнеклубнеплодов и снижение энергозатрат при мойке. The purpose of the proposed technical solution is to increase the usability of the device for washing root crops and reduce energy consumption during washing.

Цель достигается за счет того, что в устройстве для мойки корнеклубнеплодов, содержащем моечную камеру с герметичной крышкой, в нижней части которой расположены перфорированная перегородка и размещенные между перегородкой и днищем камеры газонаполненная эластичная оболочка с перфорированным центрирующим элементом, и источник вибрационных колебаний, моечная камера установлена неподвижно и в днище ее выполнено центральное отверстие, а внутри центрирующего элемента концентрично ему установлен сильфон, нижний торец которого закреплен в центральном отверстии днища, на веpхнем торце сильфона герметично закреплена пластина, соединенная через шток с источником вибрационных колебаний, а в боковой стенке моечной камеры на уровне перфорированной перегородки выполнен наружный люк с герметичной заслонкой. The goal is achieved due to the fact that in the device for washing root crops containing a washing chamber with a sealed lid, in the lower part of which there is a perforated partition and a gas-filled elastic shell located between the partition and the bottom of the chamber with a perforated centering element, and a vibration source, the washing chamber is installed motionlessly and in the bottom of it a central hole is made, and inside the centering element a bellows is installed concentrically to it, the lower end of which is fixed in the central hole of the bottom, on the upper end of the bellows, a plate is tightly fixed, connected through the rod to a source of vibrational vibrations, and in the side wall of the washing chamber at the level of the perforated partition there is an outer hatch with a sealed shutter.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 - section AA in FIG. 1.

Устройство содержит вертикальную моечную камеру 1 с герметично закрываемой крышкой 2, закрепленную неподвижно на раме 3. В нижней части моечной камеры 1 над ее днищем 4 закреплена перфорированная (сетчатая) перегородка 5. В зазоре между перегородкой 5 и днищем 4 камеры размещены газонаполненная торообразная оболочка 6 из эластичного упругого материала и центрирующий перфорированный элемент-патрубок 7, закрепленный на днище камеры по ее центру. В днище 4 камеры выполнено центральное отверстие, в котором герметично закреплен нижний торец вертикально установленного сильфона 8, размещенного с зазором внутри перфорированного патрубка 7. На верхнем торце сильфона 8 герметично закреплена горизонтальная пластина 9, соединенная через вертикальный шток 10 с источником вибрационных колебаний - вибратором 11. Расстояние от пластины 9 до перегородки 5 позволяет пластине совершать свободные колебания, не касаясь перегородки. В боковой стенке моечной камеры 1 на уровне перфорированной перегородки 5 выполнен наружный разгрузочный люк, включающий наклонный короб 12 и заслонку (шибер) 13. Крышка 2 герметично прижимается к горловине камеры 1, например, с помощью прижимного рычага 14, на котором она закреплена, например, болтом 15. Рычаг 14 одним концом закреплен на поворотной опоре 16 и имеет на другом конце продольный паз (не показан), в который входит откидной болт 17 с накидной гайкой 18, закрепленные на опоре 19. В нижней части камеры 1 имеется патрубок 20 с запорным органом 21 для заполнения камеры водой или ее слива. The device comprises a vertical washing chamber 1 with a hermetically sealed lid 2 fixedly mounted on the frame 3. At the bottom of the washing chamber 1, a perforated (mesh) partition 5 is fixed above its bottom 4. A gas-filled toroidal shell 6 is placed in the gap between the partition 5 and the bottom 4 of the chamber from an elastic elastic material and a centering perforated pipe element 7, mounted on the bottom of the camera in its center. A central hole is made in the bottom of the chamber 4, in which the lower end of the vertically mounted bellows 8 is tightly fixed, placed with a gap inside the perforated pipe 7. At the upper end of the bellows 8, a horizontal plate 9 is sealed, connected through a vertical rod 10 to a source of vibrational vibrations — a vibrator 11 The distance from the plate 9 to the partition 5 allows the plate to make free vibrations without touching the partition. An external unloading hatch is made in the side wall of the washing chamber 1 at the level of the perforated partition 5, including an inclined box 12 and a shutter (gate) 13. The lid 2 is tightly pressed to the neck of the chamber 1, for example, by means of a clamping lever 14 on which it is fixed, for example , bolt 15. The lever 14 is fixed at one end to a rotary support 16 and has a longitudinal groove (not shown) at the other end, which includes a hinged bolt 17 with a union nut 18, mounted on the support 19. At the bottom of the chamber 1 there is a pipe 20 s locking body 21 dl I fill the chamber with water or drain it.

Сильфон 8, обеспечивая герметичность места ввода штока 10 вибратора в моечную камеру, позволяет горизонтальной пластине 9 совершать свободные колебания в моющей жидкости. The bellows 8, ensuring the tightness of the place of entry of the rod 10 of the vibrator into the washing chamber, allows the horizontal plate 9 to make free vibrations in the washing liquid.

Короб 12 разгрузочного люка выполнен с сечением в виде горизонтального прямоугольника, нижняя сторона (кромка) которого расположена на уровне перфорированной перегородки 5. Для удобства выгрузки корнеплодов из моечной камеры короб 12 установлен с наклоном вниз под углом 10-20^о.Conduit unloading hatch 12 is configured with a cross section in the form of a horizontal rectangle, the lower side (edge) of which is located at the level of the perforated baffle 5. For convenience unloading root crops from the cleaning chamber box 12 is arranged to slant downward at an angle of ^about 10-20.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При открытой крышке 2 моечную камеру 1 заполняют водой и корнеплодами, например свеклой, до заданного уровня жидкости, составляющего 0,85 высоты камеры. Вода заливается в камеру через ее открытую горловину или патрубок 20, свекла загружается через горловину камеры и располагается на перфорированной перегородке 5. После этого камеру 1 герметично закрывают крышкой 2, для чего опускают прижимной рычаг 14 и затягивают накидную гайку 18 на откидном болте 17, вводимом в паз рычага 14. При этом заполняющая моечную камеру жидкость и находящаяся в жидкости газонаполненная эластичная оболочка 6, размещенная под перфорированной перегородкой 5, составляют нелинейную систему "жидкость-газ". Затем включают вибратор 11, сообщающий через шток 10 периодические колебания горизонтальной пластине 9, соединенной с торцом сильфона 8. Колебания пластины 9 и сильфона 8 создают в моющей жидкости динамическое (переменное) давление и возбуждают пульсации газа в эластичной оболочке 6, обуславливая колебания системы "жидкость-газ" в моечной камере. Частота внешнего вибровоздействия устанавливается равной собственной частоте системы "жидкость-газ", поэтому при включении вибратора 11 в моечной камере устанавливается режим резонансных колебаний - режим вибротурбулизации с резким увеличением амплитуды волн гидродинамического давления и максимальной интенсивностью турбулентных и кавитационных процессов в моющей жидкости. Размещенные на сетчатой перегородке 5 корнеплоды в процессе мойки подвергаются воздействию мощных турбулентных потоков жидкости и кавитации, что вызывает интенсивное отделение частиц связанных загрязнений с поверхности корнеплодов, обеспечивая высокую эффективность процесса мойки. With the lid open 2, the washing chamber 1 is filled with water and root crops, for example beets, to a predetermined liquid level of 0.85 of the height of the chamber. Water is poured into the chamber through its open neck or nozzle 20, the beets are loaded through the neck of the chamber and placed on the perforated partition 5. After that, the chamber 1 is hermetically closed by a cover 2, for which the clamping lever 14 is lowered and the union nut 18 is tightened on the hinged bolt 17 introduced in the groove of the lever 14. In this case, the liquid filling the washing chamber and the gas-filled elastic shell 6 located under the perforated partition 5 constitute a non-linear liquid-gas system. Then, a vibrator 11 is turned on, which communicates through the rod 10 periodic oscillations of the horizontal plate 9 connected to the end of the bellows 8. The oscillations of the plate 9 and the bellows 8 create a dynamic (variable) pressure in the washing liquid and excite gas pulsations in the elastic shell 6, causing oscillations of the liquid system gas "in the washing chamber. The frequency of external vibration exposure is set equal to the eigenfrequency of the liquid-gas system, therefore, when the vibrator 11 is turned on, the resonance mode is set in the washing chamber - the vibration turbulence mode with a sharp increase in the amplitude of the waves of hydrodynamic pressure and the maximum intensity of turbulent and cavitation processes in the washing liquid. 5 root vegetables located on the mesh partition during the washing process are exposed to powerful turbulent fluid flows and cavitation, which causes intensive separation of particles of associated impurities from the surface of the root crops, ensuring high efficiency of the washing process.

По окончании процесса мойки выключают вибратор 11, колебания пластины 9 прекращаются, прекращается турбулизация моющей жидкости и объемные пульсации газонаполненной оболочки 6, размещенной под сетчатой перегородкой. Затем откидывают прижимной рычаг 14 с крышкой 2, закрывающей горловину камеры, и открывают заслонку 13, перекрывающую сечение короба 12 разгрузочного люка. Под действием гидростатического напора столба жидкости в моечной камере происходит слив жидкости из камеры через короб разгрузочного люка. Поскольку нижняя часть (кромка) короба 12 находится на уровне перегородки 5, сливающаяся через люк жидкость увлекает с собой отмытые корнеплоды, находящиеся на перегородке. Для обеспечения лучших условий выгрузки корнеплодов высота проходного сечения короба 12 должна не менее чем в 1,5-2 раза превышать максимальный размер обрабатываемых корнеплодов, а ширина - в 2-3 раза превышать высоту короба. Это обеспечивает свободный проход корнеплодов с жидкостью через люк при открытой заслонке 13. Слив жидкости с корнеплодами производится в приемную емкость (ведро, бак), устанавливаемую под разгрузочным люком. Выгрузка отмытых корнеплодов из моечной камеры заканчивается при сливе моющей жидкости до уровня сетчатой перегородки 5. После э того закрывают заслонку 13 люка и производят последующее заполнение камеры жидкостью и загрузку корнеплодов. At the end of the washing process, the vibrator 11 is turned off, the vibrations of the plate 9 are stopped, the turbulization of the washing liquid and the volume pulsations of the gas-filled shell 6 located under the mesh partition are stopped. Then, the clamping lever 14 with the lid 2, closing the neck of the chamber, is tilted, and a shutter 13 is opened, overlapping the section of the box 12 of the unloading hatch. Under the influence of the hydrostatic pressure of the liquid column in the washing chamber, the liquid is drained from the chamber through the box of the discharge hatch. Since the lower part (edge) of the box 12 is located at the level of the partition 5, the liquid merging through the hatch carries away the washed root crops located on the partition. To ensure better conditions for unloading root crops, the height of the passage section of the box 12 should be no less than 1.5-2 times the maximum size of the processed root crops, and the width should be 2-3 times the height of the box. This provides free passage of root crops with liquid through the hatch with the shutter open 13. Drain the liquid with root crops into the receiving tank (bucket, tank) installed under the discharge hatch. Unloading the washed root crops from the washing chamber ends when the washing liquid is drained to the level of the mesh screen 5. After this, the shutter 13 of the hatch is closed and the chamber is subsequently filled with liquid and the root crops are loaded.

Таким образом, выполнение в моечной камере наружного люка с заслонкой, расположенного на уровне перфорированной перегородки, позволяет легко и быстро производить выгрузку отмытых корнеплодов из камеры. При этом прямоугольная форма сечения люка обеспечивает наилучшие условия для выгрузки корнеплодов из камеры. Thus, the execution in the washing chamber of the outer hatch with a shutter located at the level of the perforated partition allows you to easily and quickly unload the washed root crops from the chamber. At the same time, the rectangular shape of the hatch section provides the best conditions for unloading root crops from the chamber.

Расположение люка выше перегородки 5 ухудшает вынос корнеплодов со сливающейся жидкостью из моечной камеры, так как нижняя кромка короба 12 будет находиться выше перегородки, мешая выходу корнеплодов. При расположении люка ниже перегородки 5 верхняя кромка короба будет мешать выходу корнеплодов. Неподвижная установка моечной камеры и наличие в ней разгрузочного люка существенно повышает удобство эксплуатации предложенного устройства и снижает трудоемкость работ. The location of the hatch above the partition 5 affects the removal of root crops with a draining liquid from the washing chamber, since the lower edge of the box 12 will be above the partition, preventing the exit of root crops. When the hatch is located below the partition 5, the upper edge of the box will interfere with the exit of root crops. The fixed installation of the washing chamber and the presence of an unloading hatch in it significantly increases the usability of the proposed device and reduces the complexity of the work.

Наличие в нижней части моечной камеры подвижной пластины, герметично закрепленной на торце сильфона и соединенной с вибратором, позволяет осуществить рабочий режим вибротурбулизации моющей жидкости в неподвижной моечной камере. Это позволяет на 30-35% снизить энергозатраты в предложенном устройстве по сравнению с прототипом, в котором энергия источника виброколебаний дополнительно расходуется на колебания моечной камеры, заправленной жидкостью и корнеплодами, и на преодоление сопротивления упругого основания камеры. The presence of a movable plate at the bottom of the washing chamber, hermetically fixed to the end of the bellows and connected to the vibrator, allows the operating mode of vibroturbulation of the washing liquid in the stationary washing chamber. This allows 30-35% to reduce energy consumption in the proposed device compared to the prototype, in which the energy of the source of vibration is additionally spent on the oscillations of the washing chamber, filled with liquid and root crops, and to overcome the resistance of the elastic base of the chamber.

Сокращение времени и трудоемкости выгрузки корнеплодов из моечной камеры позволяет также на 20-25% повысить производительность предложенного устройства по сравнению с прототипом при том же объеме моечной камеры. Кроме того, исключение из конструкции вынимаемого контейнера позволяет повысить производительность предложенного устройства за счет увеличения в несколько раз рабочего объема моечной камеры. За счет неподвижной установки моечной камеры и отсутствия вынимаемого контейнера значительно повышается надежность работы предложенного устройства. (56) Авторское свидетельство СССР N 1671241, кл. А 23 N 12/02, 1989. Reducing the time and complexity of unloading root crops from the washing chamber also allows 20-25% to increase the productivity of the proposed device compared to the prototype with the same volume of the washing chamber. In addition, the exclusion from the design of the removable container allows you to increase the performance of the proposed device by increasing several times the working volume of the washing chamber. Due to the fixed installation of the washing chamber and the absence of a removable container, the reliability of the proposed device is significantly increased. (56) Copyright certificate of the USSR N 1671241, cl. A 23 N 12/02, 1989.

Claims

DEVICE FOR WASHING ROOT FAMILIES, comprising a washing chamber with a sealed lid and a perforated partition located in the lower part of the chamber, located in the gap between the partition and the bottom of the chamber, a gas-filled elastic toroidal shell, a centering element and a source of vibrational vibrations, characterized in that, with the aim of increasing in operation and reducing energy consumption during washing, the washing chamber is fixed and has a central opening in the bottom, the device is equipped with a bellows, installed stationary inside the centering element, concentric to it, with the lower end of the bellows attached to the walls of the central hole of the bottom, and a plate sealed on the upper end of the bellows and connected by a rod to a source of vibrational vibrations, while a hatch is mounted in the side wall of the washing chamber above the perforated partition with a tight shutter.