Электронож пасечный, сам себя греющий
Извлечение меда с помощью медогонки возможно только из открытых сотов, поэтому перед откачкой запечатанные ячейки необходимо вскрыть.
Для распечатывания медовых сотов используют пасечные ножи с заостренной носовой частью и лезвием по периметру, выполненным заодно с полотном хвостовиком, на котором закреплена рукоять. Нож устроен так, что его заостренный конец снимает забрус в неровностях сота, обоюдоострое полотно позволяет двигаться как снизу вверх, так и сверху вниз, а отогнутая вверх и параллельно рукоять предотвращает контакт кисти руки с сотом.
Однако при работе таким ножом происходит налипание забруса на плоскость полотна, в результате чего деформируются ячейки сота и возрастает усилие при срезании. Для устранения этого недостатка нож нагревают, причем различными способами: периодическим погружением его в горячую воду; путем подвода к полотну ножа водяного пара от парообразователя через припаянные к нему трубки паропровода; при помощи вмонтированного в рабочую часть электрического тепловыделяющего элемента и др.
Общий недостаток всех известных пасечных электроножей – сложность их конструкции, связанная с размещением на полотне тепловыделяющего элемента, что приводит к утяжелению изделия с 90–100 г до 500–600 г и создает неудобства при работе. Изготовление таких электроножей достаточно трудоемко, поскольку необходимо не только вырезать заготовку полотна из листового материала и придать ей нужную геометрическую форму, заточить его лезвие и установить рукоять, но также сделать специальный электронагревательный элемент и закрепить его на полотне. Чтобы создать механический и тепловой контакты между элементами конструкции, закрепление выполняют обычно пайкой.
Основная отличительная особенность пасечного электроножа, на который, выдан патент РБ №18735, состоит в том, что нагревательным элементом является… сам нож!
Конструкция электроножа представляет собой полотно с лезвием по периметру, хвостовик, расположенный параллельно полотну и выполненный вместе с ним, и рукоять, закрепленную на хвостовике. Полотно и хвостовик имеют продольный пропил, причем на полотне он расположен со смещением от оси симметрии в сторону рабочей части лезвия и делит его на две части разной ширины, образующие разомкнутую петлю. На хвостовике пропил находится на оси симметрии с образованием ветвей, которые снабжены выступающими за рукоять клеммными разъемами (на снимках отсутствуют) для закрепления токоподводящих проводов от понижающего трансформатора. Кроме того, блок питания снабжен педальным кнопочным выключателем типа «лягушка» (также не показан на снимках) первичной обмотки понижающего трансформатора, что позволяет регулировать продолжительность нагревания лезвия или отключать питание в нерабочем состоянии.
Чтобы изготовить такой пасечный электронож, надо вырезать заготовку из листового материала, придать ей нужную геометрическую форму, располагая хвостовик параллельно полотну, пропилить хвостовик по оси симметрии, образуя ветви, а полотно – смещая от оси симметрии в сторону рабочего лезвия и не доходя до конца на величину его ширины и, наконец, соединить ветви хвостовика проводами с блоком питания.
В рабочем примере пасечного электроножа в качестве заготовки использован серийно выпускаемый промышленностью нож, который дорабатывался в соответствии с требованиями изобретения. Он изготовлен из коррозионностойкого металла и имеет размеры (мм): длина лезвия – 200, ширина – 30, толщина – 1,5; отогнутой части – 35; заостренного хвостовика – 70; рукояти – 110; вес – 57,1 г. В заготовке электроножа со стороны хвостовика по оси его симметрии делаем пропил шириной 2,0 мм, а в полотне – со смещением в сторону лезвия на 2 мм, оставляя до конца 13 мм. Вес ножа вследствие удаления части металла снижается на 1,2 г или 2,1%. Пропил делит полотно ножа на две полки шириной 15 и 13 мм, образующие со стороны хвостовика разомкнутую петлю и благодаря разной ширине имеющие различное электросопротивление. Полки соединены через носовую часть последовательно, поэтому при подаче на их концы напряжения тепловыделение сосредоточено на узкой части лезвия, которое используют как режущее. Более широкое при этом выполняет вспомогательную функцию подогрева срезанного забруса, что предотвращает его налипание.
Поскольку в качестве заготовки для электроножа взят серийно изготавливаемый пасечный нож, у которого концевая часть, закрепленная в рукояти, имеет сужающуюся форму, при использовании ветвей концевика для токоподвода необходимо было снизить их сопротивление. Для этого использовались медные шины сечением 6 мм2, каждая из которых припаивалась к основанию соответствующей ветви хвостовика и соединялась подводящими проводами с понижающей обмоткой трансформатора. Круглую рукоять целесообразно заменить на прямоугольную, изготовленную из двух брусков, между которыми зажимают токоподводы. На их концах, выступающих за пределы рукояти, размещены контактные разъемы для подключения к электоропитающим проводам.
При суммарном сопротивлении полок электроножа 0,10 Ом, и подаче напряжения 2,0 V величина тока составит 20 А, а рассеиваемая ножом мощность – 40 Вт. Это означает, что для питания электроножа можно использовать маломощный трансформатор с сечением сердечника от 10 см2. Для подвода такого тока потребуется медный провод сечением от 4 мм2. Возможно использование многожильного медного провода сечением 7 мм2 и понижающего трансформатора с Ш-образной формой пластин сердечника. При этом используют уже имеющуюся у него первичную обмотку на 220 V, а вторичную снимают, не разбирая магнитопровод, и выполняют новую путем продевания провода в его окно. Для обеспечения напряжения 1,6 V достаточно три-четыре витка. В экспериментальном образце при сопротивлении ножа 0,08 Ом сила тока при указанном напряжении составила 20 А, а мощность – 32 Вт. Установлено, что для достижения необходимого эффекта тепловыделения достаточно мощности 20–40 Вт. При подаче напряжения 1,6 V температура 1000С узкой (режущей) полки лезвия без нагрузки достигалась за 8 секунд, а широкая (вспомогательная) нагрелась до 420С. Следовательно, большая часть тепла выделяется в зоне резания, что повышает эффективность устройства и производительность процесса. Интенсивность нагревания регулируется путем изменения частоты подачи напряжения на первичную обмотку трансформатора через ножной кнопочный выключатель. Это позволяет исключать перегрев электроножа при отсутствии нагрузки, переводя его в режим ожидания.
Понятно, что не имеет значения, какой вид напряжения будет использоваться в работе этой конструкции ножа: переменное или постоянное. Важно, чтобы его величина при фиксированном активном сопротивлении тепловыделяющего участка ножа обеспечивала необходимую мощность. Поэтому при использовании, скажем, автомобильного аккумулятора напряжением 12 V избыточное напряжение следует «погасить» последовательным включением в электрическую цепь дополнительного сопротивления, к примеру – электролампочки мощностью 40–60 Вт.
Предложенная конструкция пасечного электроножа отличается простотой и удобством в работе благодаря малой тепловой инерции, низкой материалоемкости и эффективному использованию тепловой энергии. Описанный способ изготовления не требует применения специального нагревательного элемента (к ножу) и с успехом может быть освоен не только в серийном производстве на предприятиях по выпуску пчеловодного инвентаря, но и индивидуально.
Евгений КАРПИНЧИК,
г. Минск
Фото автора
