РЕЖУЩАЯ ЧАСТЬ БУРАВА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КЕРНА ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2000 года по МПК B27G15/00 

Изобретение относится к лесной таксации, лесоустройству, а также инженерной экологии лесных экосистем и сертификации древесины на корню и может быть применено при изучении качества древесины и свойств произрастающих деревьев. В связи с этим изобретение предназначено для извлечения кернов свежей древесины из стволов, ветвей и корней растущих деревьев преимущественно хвойных пород.

Известна режущая часть возрастного или приростного бурава (см. книгу: Анучин Н. П. Гослесбумиздат. М. - Л., 1960, с. 41-43), содержащая лезвие, винтовую нарезку и полый цилиндрический корпус с поднутрением изнутри возле лезвия. При этом винтовая нарезка выполнена треугольной формы способом накатки элементов винта.

Недостатками являются значительное разрушение слоев дерева вне извлекаемого керна, что ухудшает качество самого растущего дерева, а также большое усилие бурения.

Известна режущая часть бурава для получения образцов из древесины (см. авторское свидетельство SU 1771964 A1, МКИ B 27 G 15/00, 1992, Бюл. N 40), содержащая лезвие, внутреннее поднутрение, резьбу, первые 2-3 витка которой имеют профиль с более острым углом, чем у остальной резьбы. На цилиндрической поверхности выполнены тупые выступы, расположенные под углом 40-50 град. к оси бурава, и резьба, являющаяся продолжением резьбы конической передней поверхности. Преимуществом в сравнении с аналогом являются меньшие усилия внедрения в древесину и более высокие надежность и производительность.

Недостатком является то, что в начале сверления необходимо сильное нажатие для сцепления резьбы режущей части с древесиной, что в свою очередь приводит к тому, что образец в прикоровой части получается ступенчатой формы из-за колебания режущей части в начале сверления. Кроме этого, в формируемом отверстии в стволе дерева образуется расслоение древесины. Это вызвано опережающими трещинами от воздействия тупых выступов на цилиндрической поверхности. Таким образом, вместо прессования слоев получается малозаметное расслоение, что вредно для здоровья растущего дерева. При этом очень трудно изготовить резьбу рабочей части с разными профилями и тупые выступы под углом 40-50 град. к оси бурава на цилиндрической поверхности.

Технический результат - снижение повреждений дерева и упрощение конструкции режущей части бурава.

Этот технический результат достигается тем, что у режущей части бурава для извлечения керна древесины, содержащей корпус с поднутрением, цилиндрическую фаску и лезвие с режущей кромкой, с передней и задней конусными поверхностями, на передней конусной поверхности выполнены пазы, между которыми расположены выступы.

Пазы расположены с отступом от режущей кромки с наклоном против вращения режущей части бурава.

Каждый паз выполнен несимметричной формы, причем площадка по ходу вращения выполнена с большим наклоном, чем с тыльной стороны.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что режущая часть не имеет винтовой нарезки для подтягивания бурава в дерево. При этом внедрение бурава происходит за счет принудительной внешней силы, приложенной к корпусу, и крутящего момента относительно оси режущей части. Таким образом, по аналогии с буравными шарошками, применяемыми при бурении скважин для добычи нефти и газа, режущая часть выполняет две функции:
1. Перерезание режущей кромкой и лезвием волокон древесины;
2. Измельчение волокон древесины на мелкие частицы (для чего желателен привод относительно быстрого вращения, с линейной окружной скоростью не более 5 м/с).

Функция подачи режущей части в древесину передается другим конструктивным элементом бурава.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что принцип действия буровой шарошки в буравах до сих пор не применяется. Его применение позволит: во-первых, в дальнейшем переходить к извлечению кернов древесины твердых пород; во-вторых, извлекать керны древесины в зимнее время; в-третьих, из-за уплотнения древесной поверхности отверстия увеличить число кернов, взятых в разное время (для изучения процесса жизнедеятельности дерева).

Совокупность признаков предлагаемого технического решения обладает новизной и дает существенный эффект. Материалов, отрицающих новизну, нами не найдено.

На фиг. 1 показана схема конструкции режущей части бурава для извлечения керна древесины, с продольным сечением; на фиг. 2 - вид по стрелке А; на фиг. 4 - схема резания древесины предлагаемой режущей частью бурава.

Режущая часть бурава для извлечения керна древесины содержит режущую кромку 1, которая образована передней поверхностью 2 и задней поверхностью 3. Вместе они образуют лезвие двухконусной формы.

На конусной передней поверхности выполнены с отступом от режущей кромки пазы 4 с наклоном относительно продольной оси бурава в противоположную сторону от направления вращения. Между пазами выполнены выступы 5, которые продолжают конусную переднюю поверхность. Она переходит к цилиндрической фаске 6, а далее в корпусе 7 выполнена конусная фаска 8, образующая поднутрение 9 в корпусе. С внутренней стороны корпус режущей части выполнен с поднутрением 10, имеющим диаметр, превышающий диаметр режущей кромки.

Пазы 4 могут быть изготовлены сложной формы, обеспечивающей наилучший режим измельчения волокон древесины и прессование частиц древесины в стенке отверстия, образующемся на дереве. Например, в сторону вращения стенки 11 паза могут иметь больший наклон, чем стенка 12 с тыльной стороны.

В годичных слоях 13 растущего дерева образуется отверстие 14 с цилиндрической поверхностью. Керн 15 извлекается из растущего дерева для последующего измерения.

Предлагаемый вариант конструкции наиболее прост в изготовлении и на заводах может быть изготовлен способами обкатки по передней поверхности 2 с одновременным изготовлением пазов 4 и выступов 5. При единичном изготовлении применяются известные способы механической обработки инструментальных высоколегированных сталей.

Режущая часть бурава для извлечения керна работает следующим образом.

При вращении корпуса 7 бурава внешним приводом (вручную, коловоротом или иным движителем) режущая кромка 1 совершает скользящее перерезание волокон по годичным слоям 13 древесины растущего дерева. Изнутри режущей кромки образуется керн 15 неповрежденной древесины диаметром 5...12 мм, который проходит внутрь корпуса, не касаясь поднутрения 10.

Снаружи передняя поверхность 2 деформирует волокна древесины. Даже эти волокна попадают на множество пазов 4, которые с помощью выступов измельчают деформированные волокна. Часть древесных частиц площадкой 11 прессуется в поверхность отверстия 14 на дереве, а другая часть выносится из-за наклона пазов в пространстве между поднутрением 9 и отверстием 14. По мере продвижения режущей части за счет скорости подачи, направленности вдоль продольной оси режущей части происходит изготовление отверстия 14 и керна 15.

Из-за уплотнения поверхности отверстия 14 годичные слои 13 не расслаиваются, и тем самым дерево дальше отверстия не повреждается. При этом уплотнение исключает проникание вредителей древесины, и тем самым исключается опасность заражения дерева вредителями.

Чем меньше сечение паза, то тем больше количество пазов, расположенных на передней поверхности режущей части. В этом случае облегчается процесс измельчения волокон древесины, что позволяет выполнять бурение и при ручном вращении режущей части. Из-за поднутрения и пазов значительно уменьшаются силы трения, поэтому бурав может быть и быстроходным, например с приводом от электрической дрели.

Изобретение относится к лесной таксации, лесоустройству, а также инженерной экологии лесных экосистем и сертификации древесины на корню и может быть применено при изучении качества древесины и свойств произрастающих деревьев. На передней конусной поверхности выполнены наклонные к оси бурава пазы. Пазы наклонены против направления вращения бурава. Стенки каждого паза по ходу вращения бурава имеют наклон, больший наклона противоположной стенки. Это позволит снизить повреждаемость дерева и упростить конструкцию режущей части бурава. 4 ил.

Режущая часть бурава для извлечения керна древесины, содержащая корпус с цилиндрической и конической фасками и лезвие с режущей кромкой, передней и задней конусными поверхностями, причем на передней конусной поверхности выполнены с отступом от режущей кромки пазы, отличающаяся тем, что на передней конусной поверхности выполнены наклонные к оси бурава пазы, при этом пазы наклонены против направления вращения бурава, а стенки каждого паза по ходу вращения бурава имеют наклон, больший наклона противоположной стенки.