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一种刀板曲率自适应贝壳形状的贻贝解剖刀具

2021-02-16 04:12:23

一种刀板曲率自适应贝壳形状的贻贝解剖刀具

  技术领域

  本发明涉及刀具技术领域,具体涉及一种贝类加工刀具。

  背景技术

  贻贝作为我国的传统养殖贝类,广泛分布于我国沿海地区,贻贝营养价值高,药用价值也得到普遍认同。在生态方面,贝类同时连接了初级生产者和高级消费者,是能量流动的重要环节,在海岸生态系统功能中起着重要的作用。此外,由于贻贝有较长的生活周期,固着的生长特性,过滤性摄食,体内毒素积累,以及全球性分布的特点,使贻贝成了在海洋环境监测研究中的热门模式动物。贻贝肥满度则是一种用于衡量贻贝软体组织发育程度的测量指标。在贻贝肥满度测定过程中,重要的一个步骤就是将贻贝软体组织从贝壳完整地取下。贻贝是由两块包裹着柔软贝肉的壳或阀组成的,贝肉依附在左贝壳上。两块贝壳在贻贝前端通过一个有弹性的片状韧带连接,这个韧带斜着黏在贝壳张开的地方以抵消闭壳肌所产生的力。现有技术一般采用刀具将贝肉从壳体中强制分离,由于市面常见的刀具大多刀锋较长,刚性极大,不能准确深入到贻贝壳内割断闭壳肌,导致开壳困难。开壳后由于刀片弧度不能贴合贻贝贝壳弧度,故不能将闭壳肌准确地从壳上刮下,容易造成贝肉的损失,导致肥满度测量结果不精确,而且开壳速度慢,效率低;还有当前刀具多数刀锋延伸至刀柄,易划伤,安全性较低。

  发明内容

  本发明的目的是,克服现有技术的贻贝解剖刀具不能准确深入贻贝壳内割断闭壳肌,导致开壳困难,刀板弧度不能贴合贻贝贝壳弧度,造成刮切贝肉不彻底的损失,以及速度慢的缺陷,提供一种刀板可沿刀柄伸缩或曲率能自适应的解剖贻贝刀具,可满足快速、安全、完整刮切贝肉的要求。

  本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

  一种刀板曲率自适应贝壳形状的贻贝解剖刀具,包括刀板和刀柄,其特征是,刀板与刀柄固定连接/刀板可在刀柄的空腔中伸缩并按需要的伸出长度固定在适当的部位;刀板由具备适当扭转刚度并对应于贻贝壳内表面的曲率可自适应卷曲的钢板构成;刀板的硬度适中且从尖端部到根部其刀刃线为一段凸曲线,凸曲线的曲率自刀板尖端至刀板根部由大至小渐变。

  因为刀板由具备适当的扭转刚度的钢板构成,以及刀刃线具备的特设弧线段的特性,所以当刀板沿着贻贝壳插入的时候,刀板将发生卷曲,呈现涡卷弹簧特性,这里所说的“适当的扭转刚度”应定性理解为较小或很小扭转刚度的意思。正因为刀板是顺着贻贝壳的内表面卷曲,促使刀板的刀刃线密切地贴合着贝壳的内表面,所以在操作者的手部连推带拧的扭矩力作用下,刀刃沿着贻贝壳内部的全表面刮过,切割贻贝肉的所有粘连肌肉,将贻贝肉完整无遗漏地铲刮取下。

  优选方案,刀板的最大长度大于常见的贻贝的壳面最大展开长度。

  优选方案,刀板材料为硅锰合金弹簧钢板或马氏体不锈钢板。硅锰合金弹簧钢板的热处理性能好,热处理后综合机械性能好。马氏体不锈钢板的弹性模量高于其他常用的弹簧材料,因此可将刀板的惯性矩降低,或者说刀板更薄或更窄,有利于刀板沿贝壳内表面卷曲。

  优选方案,刀板前端的尖端处为R2~R5的小圆弧结构,所述凸曲线的曲率由大至小渐变为符合渐开线规律变化。

  优选方案,刀板的厚度为0.2~1mm;刀板最宽处的宽度为8~15mm;刀板的刀刃部长度为50~90mm;相关的各结构几何尺寸量综合以后同时满足刀板的扭转刚度为100~300N.mm/°(rad)的条件;刀板的硬度为HRC45~50。

  优选方案,刀板的刀刃及刀背的形状各为渐开线的一段,刀刃的渐开线基圆直径大于刀背的渐开线基圆直径。刀刃的渐开线与刀背的渐开线在刀尖处连接形成牛角的形状。

  优选方案,刀柄中设置空腔,并设置有若干个锁定槽,刀柄上方活动设置有下调节块,下调节块前端设置有与刀片固定孔相配合的凸出部,下调节块中设置有锁定块槽,锁定块槽中活动设置有T字型的锁定块,锁定块的下端与锁定槽相配合,下调节块上方设置有活动的上调节块,上调节块两侧分别设置有一个推动槽,推动槽槽口外宽内窄,槽口底部为与锁定块相配合的平面,槽口两侧内壁为斜面,上调节块与下调节块之间设置有弹片,弹片两臂末端与上调节块内壁相抵触,弹片底部与锁定块顶部相锁定配合,上调节块中还设置有复位装置。

  优选方案,刀柄采用橡胶材质,刀柄表面设有可在沾水情况下还能保持良好的防滑效果的颗粒结构或网格结构。

  优选方案,在距离刀板前端20mm到40mm的部位的一段刀刃线上加工有微细的锯齿,锯齿为三角形结构,锯齿的高度为0.5-1mm。

  优选方案,刀板前端的厚度为0.2mm,后端的厚度为0.6mm,从前端到后端的厚度呈线性关系变化。

  本发明的有益效果是:

  1、改革贻贝解剖刀的结构,使其刀刃可自适应不同大小贻贝的贝壳卷曲,更易于深入贻贝壳内割断闭壳肌;

  2、提高贻贝的开壳取肉效率,增加相对时间内的产量;

  3、改良贻贝解剖刀刀刃线结构,使刀刃完全紧贴贝壳内表面,可准确地和彻底地从壳上铲刮下贝肉,使贝肉达到零损耗,精确测量贻贝肥满度;

  4、改革贻贝解剖刀刀刃结构,增强其安全性,减少划伤的可能;

  5、对于任意大小的贻贝统一用一种刀具,不需更换其他大小不同的刀具,使用方便;

  6、结构简单,操作容易。

  附图说明

  图1是本发明一种实施例的结构示意图;

  图2是本发明另一种实施例的结构示意图;

  图3是本发明又一种实施例的结构示意图。

  图中,刀板1;刀柄2;尖端部3;根部4;刀刃线5;小圆弧6;网格结构7;渐开线一8;渐开线二9;锯齿10。

  具体实施方式

  下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

  实施例1:如图1所示,一种刀板曲率自适应贝壳形状的贻贝解剖刀具,包括刀板1和刀柄2,刀板1可在刀柄2的空腔中伸缩并按需要的伸出长度固定在适当的部位;刀板1由具备适当扭转刚度并对应于贻贝壳内表面的曲率可自适应卷曲的钢板构成;刀板1的硬度适中且从尖端部3到根部4其刀刃线5为一段凸曲线,凸曲线的曲率由大至小渐变,至接近刀板根部4处曲率为零,凸曲线的曲率符合渐开线规律变化,该曲线结构有利于刀刃更好地贴合贝壳内表面。刀板1前端的尖端处为R2~R5的小圆弧6结构,设置小圆弧结构6有利于降低刀尖意外伤害的几率。

  因为刀板1由具备适当的扭转刚度的钢板构成,以及刀刃线5具备的特设弧线段的特性,所以当刀板1沿着贻贝壳插入的时候,刀板1将发生卷曲,如同一小段机械钟表的发条那样,这里要强调的是,操作者应适当控制施加的推力包括扭力矩的方向,使刀板1贴合着贻贝壳的内表面卷曲,呈现涡卷弹簧特性,而不是如同悬臂梁的自由端受力而发生弯曲那样,这里所说的“适当的”应理解为较小或很小的意思。正因为刀板1是顺着贻贝壳的内表面卷曲,促使刀板1的刀刃线5密切地贴合着贝壳的内表面,所以在操作者的手部连推带拧的扭矩力作用下,刀刃沿着贻贝壳内部的全表面刮过,切割贻贝肉的所有粘连肌肉,将贻贝肉完整无遗漏地取下。

  刀板1材料为硅锰合金弹簧钢板或马氏体不锈钢板。硅锰合金弹簧钢板的热处理性能好,热处理后综合机械性能好。马氏体不锈钢板的弹性模量高于其他常用的弹簧材料,因此可将刀板1的惯性矩降低,或者说刀板1可做得更薄,有利于刀板1卷曲。

  本实施例具体结构取值是,刀板1的厚度为0.4mm;刀板最宽处的宽度为10mm;刀板的刀刃部长度为60mm;相关的各结构几何尺寸量综合以后同时满足刀板1的扭转刚度为100~300N.mm/°(rad)的条件;刀板1的硬度为HRC45-50。因为材料的硬度与材料的强度有一定的关系,适当的硬度可以保证刀板1有足够的强度以及能保持刀刃的锋利性,而且有恰当的扭转刚度。设计制造时要调整刀板1的扭转刚度,可以对刀板1的宽度和厚度先选定取值区域,再利用优选法试验优化,以获得最佳参数。本实施例采用抗弯强度高的马氏体不锈钢板,弹性模量E=214800N/mm2,则刀板1的扭转刚度可取得更小,刀板1也就愈容易沿着贝壳内表面卷曲以及充分保证刀刃线5与贝壳内表面密切贴合。采用不锈钢板利于符合食品卫生要求。

  刀柄2采用橡胶材质,刀柄2表面设有可在沾水情况下还能保持良好的防滑的网格结构7。

  刀板1的工作状态相当于内端固定,外端回转的涡卷弹簧,扭矩与变形角的关系为

  

  式中E=214800N/mm2——弹性模量;

  I=ba3/12mm4——惯性矩;

  其中a=0.4mm——刀板的厚度;

  b=10mm——刀板最宽部位的宽度;

  ——变形角(rad);

  ι=60mm——刀板有效长度。

  扭转刚度

  

  代入数据

  T’=EI/ι=214800x10x0.43/(12x60)

  =190.93N.mm/°

  扭矩

  T=190.93×π/6=99.92N.mm

  假设刀柄宽20mm,则相当于操作者手部施加的扭力为F=99.92÷20=5N

  约0.5千克力。

  实施例2:刀柄2中设置有空腔,并设置有若干个锁定槽,刀柄上方活动设置有下调节块,下调节块前端设置有与刀片固定孔相配合的凸出部,下调节块中设置有锁定块槽,锁定块槽中活动设置有T字型的锁定块,锁定块的下端与锁定槽相配合,下调节块上方设置有活动的上调节块,上调节块两侧分别设置有一个推动槽,推动槽槽口外宽内窄,槽口底部为与锁定块相配合的平面,槽口两侧内壁为斜面,上调节块与下调节块之间设置有弹片,弹片两臂末端与上调节块内壁相抵触,弹片底部与锁定块顶部相锁定配合,上调节块中还设置有复位装置。其余结构同实施例1。

  实施例3:刀板1与刀柄2固定连接,刀板1的刀刃及刀背的形状各为渐开线的一段,刀刃的渐开线一8其基圆直径大于刀背的渐开线二9其基圆直径。刀刃的渐开线一8与刀背的渐开线二9在刀尖处连接形成牛角尖的形状。为了调整曲率,可通过调整渐开线基圆直径的大小或选取渐开线不同区域的弧线段达到,其余结构同实施例1,参见图2。

  实施例4:在距离刀板1前端20mm到40mm的部位的一段刀刃线5上加工有微细的锯齿10,锯齿10为三角形结构,锯齿10的高度为0.5-1mm。锯齿10的作用重点是针对贻贝的闭壳肌以用于切割的,因为贻贝的闭壳肌一般都生长在与蒂部有20mm到40mm的距离之处,所以将锯齿10对应设置在刀刃线5距离刀板1前端20mm到40mm的部位是恰当的,锯齿对于切割任何坚韧的闭壳肌都会是轻而易举的,当操作者在遇到贻贝难以直接刮切时,可往前往后反复拉动几下刀板,即可将贝肉切下。其余结构同实施例1。参见图3,图中A为局部放大示意图。

  实施例5:刀板前端的厚度为0.2mm,后端的厚度为0.6mm,从前端到后端的厚度呈线性关系变化,由于刀板前端更薄所以更容易卷曲,在刀板沿贝壳内表面插入至接近蒂部时,恰遇到贝壳蒂部卷曲更厉害,刀板前端也就可以“入乡随俗”更大地卷曲起来以彻底刮切贝肉。其余结构同实施例1、2、3或4。

  以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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