РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РАБОТЫ СО ЛЬДОМ Российский патент 2009 года по МПК E01H5/12 

Изобретение относится к средствам содержания в порядке зимних дорожек, тротуаров, аэродромов, а также корпусов кораблей и прочее, очисткой с них льда.

Известен рабочий орган /патент Украины №19724 Бюл.№6 от 25.01.97 г./, который расположен с возможностью вращения на наклонной оси и содержит режущий элемент с режущей кромкой.

Недостатком этого рабочего органа является то, что режущая кромка, будучи расположенной на образующей, и острием, в нижнем расположении, направленная по нормали (перпендикулярно) к обрабатываемой поверхности, контактирует с этой поверхностью, повреждает ее и от того сама притупляется и изнашивается от действий, которые лежат вне ее основной функции, функции скалывания льда.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования рабочего органа путем расположения режущей кромки таким образом, чтобы она своим острием в основном не контактировала с поверхностью, которую очищают ото льда, и за счет этого достичь сохранения обрабатываемой поверхности неповрежденной и увеличение срока службы рабочего органа, а также увеличение качества очистки льда с поверхности. Увеличение жесткости рабочего органа, что позволяет эта конструкция, обеспечивает возможность изготовления мощных агрегатов. По сравнению с конструкцией, где необходимо изготавливать отдельно опорные и режущие рабочие органы, эта конструкция обеспечивает возможность уменьшения металлоемкости и габаритов. Расположив режущую кромку на боковой поверхности как окончание боковой поверхности, обеспечивает выполнение опорным рабочим органом функций режущего рабочего органа, а это и есть объединение в одном рабочем органе двух: опорного и режущего.

Поставленная задача достигается тем, что рабочий орган для очистки льда с поверхности, который содержит основу, выполненную с возможностью вращения вокруг наклонной геометрической оси вращения, и режущие элементы, выполненные за одно целое с основой и/или установлены в или на основу, согласно изобретению рабочий орган содержит по кругу и/или на своей внешней и/или периферической части по меньшей мере одну поверхность, или срез и/или режущие элементы, которые могут служить элементами доочистки, которая (которые) расположена (расположены) в своем расположении возле обрабатываемой поверхности таким образом, что прикладывается к этой поверхности, или прилегает, или контактирует поверхностью, линией (линиями) или точечно. При этом для уменьшения энергозатрат наклонная геометрическая ось вращения рабочего органа расположена поперек поступательному ( прямолинейному или по кривой) движению рабочего органа. Для уменьшения заглубления рабочего органа в лед наклонная условная ось вращения рабочего органа верхней частью отклонена назад. Для увеличения глубины погружения наклонная условная ось вращения рабочего органа верхней (расположенной дальше от обрабатываемой поверхности) своей часть наклонена вперед. Для облегчения погружения рабочего органа в лед, а именно в его поверхность, и в дальнейшем углубления для выполнения начального раскалывания льда для дальнейшего его сдвига опорной частью рабочего органа по меньшей мере один режущий элемент расположен на или в рабочем органе со стороны наклоненной вниз поверхности и выполнен за одно целое с рабочим органом или с отдельной детали. Для обеспечения продолжительной работы режущей кромки, расположенной в плоскости вращения рабочего органа, она выполнена таким образом, что в расположении возле обрабатываемой поверхности она расположена на уровне или дальше от этой поверхности, чем опорная поверхность или опорные режущие элементы. Такое расположение может иметь и режущий элемент, который расположен на наклонном рабочем органе сверху с наклоном в сторону вверх. В зависимости от условий работы опорная поверхность может иметь разную форму. Так опорная поверхность, а также условная поверхность, в которой расположены режущие кромки режущих элементов доочистки, когда образующая прямолинейная то имеет форму срезанного конуса, а когда образующая криволинейная, то эта форма образована движением криволинейной образующей по кругу под углом к геометрической оси вращения рабочего органа, который равен углу наклона оси рабочего органа, большим, чем он, или меньшим, в зависимости от направления наклона верхней части оси вращения вперед или назад. Опорная поверхность без выступов может использоваться только при малой доочистке и при малой ширине опорной поверхности (около 1 мм или больше, в зависимости от мощности устройства, в котором его используют). Для качественной очистки и большей ширины используют режущие элементы доочистки, которые могут быть выполненными на рабочем органе за одно целое и быть в условной поверхности образованной так, как и опорная поверхность, могут быть жестко установленными, для возможности замены изношенных в рабочем органе могут быть установлены кинематически, например выполнены секционно (по несколько режущих элементов в секции), и установлены в паз, выполненный на торце рабочего органа, а в пазу закреплены (например, в отверстия кронштейнов с помощью осей) или на рабочем органе, а могут быть выполнены каждый отдельно и установлены на или в рабочий орган, например на оси и прочее. Такое расположение позволяет при неровной поверхности, которую очищают от льда, прикладывать к этой поверхности режущие элементы доочистки так, чтобы обработка была качественной. Так если поперек движению оказался наклон поверхности или яма, то режущий элемент доочистки упирается одним краем на высшее место, опускается другим краем вниз к приложению его к поверхности. При этом режущие элементы доочистки могут быть установленными поперек предполагаемого движения рабочего органа под углом к нему или криволинейно, в зависимости от условий работы и поставленных определенных задач. Опорная поверхность может быть выполнена для более глубокой доочистки таким образом, что на ее поверхности могут быть расположены штырьковые выступы, выступы конусные, трапецеобразные или линейные выступы. Такой рабочий орган может использоваться без режущих элементов, расположенных в плоскости вращения рабочего органа. Это может быть очистка поверхности от гололеда, тонких заледей и в других подобных случаях. Основа рабочего органа может быть тарельчатой, что позволяет достаточно эффективно раскалывать лед значительной толщины или плоским, тогда для работы с толстым льдом необходимо установить дополнительные бортики. На фиг.1 схематически показан рабочий орган тарельчатой формы в ручном устройстве. На фиг.2 показан вид спереди по фиг.1. На фиг.3 показан вид сверху по фиг.1. На фиг.4 показано сечение А-А фиг.1. На фиг.5 показано сечение Б-Б фиг.1. На фиг.6 показано сечение В-В фиг.1. На фиг.7 показан вид Г по фиг.6. На фиг.8 показан вид Д по фиг.7. На фиг.9 схематически показан рабочий орган с плоской деталью в ручном устройстве. На фиг.10 показан вид со стороны по фиг.9. На фиг.11 показан вид Е по фиг.9. На фиг.12 показано сечение З-З по фиг.11. На фиг.13 показан плоский рабочий орган с тарельчатым режущим элементом. На фиг.14 показано расположение рабочих органов в раме. На фиг.15 показан вид со стороны по фиг.14. На фиг.16 показан рабочий орган тарельчатой формы с накладным режущим элементом. На фиг.17 показан вариант выполнения рабочего органа без режущих элементов, расположенных в плоскости вращения рабочего органа. Рабочий орган 1 (фиг.1-8, 14-16) тарельчатой формы и/или рабочий орган 2 (фиг.9-13, 17), выполненный из плоской детали, могут быть использованы в ручных устройствах (фиг.1-13) или в устройствах-агрегатах (фиг.14, 15) для механизированной чистки льда с поверхностей тротуаров дорог, аэродромов, корпусов судов и тому подобное, будучи установленными на или в раме 3 (фиг.14-15), корпусе (не показано), рукояти 4 (фиг.1, 2, 9, 10) и в любой другой основе с возможностью вращения вокруг наклонных осей 5 и наклоненных рабочей основой 6 (фиг.1, 2, 5, 6, 11, 13, 16, 17) вниз. Такое расположение обеспечивается материальной осью 7 (фиг.2, 3, 9,13, 14), которая может быть выполнена на основе (рукоять 4, стойка 8, рама 3), а рабочий орган 1 или 2 своим отверстием 9 установлен на ось с возможностью вращения и зафиксирован от схождения с оси, например, шайбой 10 и винтом 11 или шплинтом 12. Выполненная за одно целое с рабочим органом 1, 2 или жестко с ним соединенная ось 13 (фиг.9, 13, 14) может быть установлена в отверстие (не показано), или углубление 14 (фиг.9) в рукояти 4, раме (не показано) или другой основе. Для врезания в толщу льда 15 (фиг.4, 8) на рабочей основе 6, то есть на поверхности, наклоненной вниз (это когда как говорится «на складе»), а в рабочем состоянии эта поверхность наклонена к поверхности 16 (фиг.1, 2, 6, 9, 10, 13, 16, 17) тротуара, дорожки, корпуса судна (морского) и тому подобное, с которой очищают лед, а также в некоторых случаях это поверхность самого льда, когда уменьшают его толщину, выравнивают его или делают скульптуру со льда, расположен режущий элемент 17 (фиг.1, 2,4-8, 9, 11-13, 14, 16). Режущий элемент 17 может быть расположенным в плоскости вращения рабочего органа 1, 2 и выполненным за одно целое с ним (с ними) (фиг.2, 4-7, 8 сектор а, б, с, 11, 14), а может быть выполненным из полосы (фиг.8 секторе е, 16, или в виде тарелочки (фиг.13) закрепленной. Например, винтом 18 или винтом к рабочему органу 1, 2, или плоского диска (фиг.9), закрепленного, например, винтом 18 или винтами. С противоположной стороны основы рабочего органа 1, 2, а именно сверху на наклоненном рабочем органе 1, 2, может быть выполнен режущий элемент 19 (фиг.1-3, 5, 6, 9, 10, 11, 13, 14-16), который также может быть расположенным в плоскости вращения рабочего органа 1, 2 и который, кроме его выполнения за одно целое с рабочим органом 1 и/или 2, может быть накладным (фиг.16). Но может быть выполненным и без режущего элемента 19, а вместо него может быть округление (фиг.4), скос (не показано) и тому подобное к опорной поверхности 20 (фиг.1-8, 11-13, 14, 16). Поверхность 20 может быть выполнена за одно целое с рабочим органом 1, 2 или закрепленной жестко (фиг.13) и может быть изготовленной из материала, отличного от того, с которого изготовлен рабочий орган 1, 2, и расположенной по поверхности, выполненной в виде формы срезанной фигуры, от движения прямолинейной или криволинейной образующей, наклоненной к линии центров криволинейного движения. Это может быть поверхность срезанного конуса или поверхность, образованная криволинейной образующей, или это может быть условная поверхность и прямолинейной образующей и/или криволинейной образующей, в которой, например, лежат вершины штырьков, или пирамидок 21 (фиг.7, 8 сектор d). Поверхность может иметь кинематическую связь с основой рабочего органа 1, 2 (фиг.11, 12 сектор и), что позволяет плотно прилегать к обрабатываемой поверхности 16. Для качественной очистки поверхности ото льда 15 могут быть использованы режущие элементы доочистки 22 (фиг.6-7, 8, 9-12 сектор к, 13), которые могут быть расположены жестко (фиг.6-8, 13) на рабочих органах 1 и 2 или кинематически (фиг.9-12) на осях 23 (фиг.12) или в виде шаровых опор 24 (фиг.9 вверху), зафиксированных от выпадания ограничителями 25. Кинематически установленные режущие элементы доочистки 22 могут иметь несколько свободное расположение, а возле поверхности 16, которая обрабатывается, тем краем режущего элемента доочистки 22, что расположен ближе к обрабатываемой поверхности 16, упираются в эту поверхность и, двигаясь вокруг оси 22 или вокруг центра шаровой опоры 24, прилегают к поверхности 16. Режущие элементы доочистки 22 могут выходить дальше к поверхности 16, чем режущие элементы 17 и 19, а когда режущие элементы 17 и 19 накладные, например, с полосы, то углубление между режущими элементами доочистки 22 выходят дальше в середину рабочего органа, чем режущие элементы 17 и 19 (фиг.8 сектор е). Режущие элементы 17, когда они выполнены за одно целое с рабочим органом 1 и/или 2, то обозначены только их режущие кромки по номеру режущего элемента. Например, 17. Если же режущий элемент 17 накладной, например круглая пластина (фиг.9), или тарелочка (фиг.13), или круг с полосы (фиг.8 сектор е, и 16), тогда обозначено номером режущий элемент 17 саму пластину, а режущая кромка может быть заточена, если нужна острая (фиг.9, 16), или без заострения (фиг.13), если толщина листа, с которого сделан режущий элемент, удовлетворяет в качестве лезвия. Режущая кромка режущего элемента может быть пило-, зубо-, и штыреобразной (фиг.8-10). То же может быть применено и к режущим элементам доочистки 22. Если рабочий элемент плоский и необходимо чистить толстый лед, то на нем могут быть установлены борт или борта 26 (фиг.13). За рабочим органом 1, 2 на уровне основы 6 или поверхности рабочего органа 1, 2, наклоненной вниз и по высоте на уровне или выше поверхности 16, обрабатываемой, расположена лапа 27 для нейтрализации усилия сдвига, которое возникает во время работы рабочего органа. Для расположения осей 23 на рабочем органе могут быть кронштейны 28 (фиг.12) для облегчения вращения оси 13 в углублении 14, на дне углубления расположен шарик 29 (фиг.9), а от выпадания рабочего органа 1, 2 с углубления 14 в рукоятку завинчен винт 30, заходящий в паз 31 на оси 13. Между поверхностью 20 и режущим элементом 17 или 19, выполненным на уровне с поверхностью 20 или с отклонением от этого равенства, может быть выполнена канавка: кольцевая, или прерывистая, дискретная.

Рабочий орган используется следующим образом. Рабочий орган 1, 2 (фиг.1-7) опорной поверхностью 20 располагают на поверхность льда 15 (фиг.4-6). Если рабочие органы 1, 2 установлены на стойках 8 рамы 3 (фиг.14, 15), то движение начинается за счет привода ( не показано). Если мощность привода значительная, то и ширина опорной поверхности соответствующая и может иметь ширину до 1-го сантиметра и больше. Если это ручное устройство, то движение осуществляется рукоятью 4, то ширина опорной поверхности 20 может быть до 1-го миллиметра, несколько миллиметров и больше, если на ней расположены выступы 21 (фиг.7, 8). Под действием усилия сверху вниз, вибрации и усилия тяги поверхность 20 углубляется в лед, но не на значительную глубину. Дальше в контакт со льдом входят режущие элементы 17 и 19, которые могут быть за одно целое с рабочим органом 1, 2, в виде круглой пластины 17, зафиксированной винтами 18 (фиг.9), или в виде тарелочки 17, зафиксированной, например, винтом 18. Режущий элемент 17 углубляется в лед 15 своей режущей кромкой и раскалывает его, а сквозь треснувший лед легче движется опорная поверхность 20. Если геометрическая ось вращения рабочего органа поперек поступательному движению рабочего органа, то рабочий орган движется с наименьшим сопротивлением его движению. При этом в определенной мере уменьшается качество очистки, потому что часть опорной поверхности на мгновенье останавливается относительно поверхности 16, а другая относительно первой поверхности 16 движется и качественно чистит. Если же необходимо более качественно чистить и есть возможность увеличить мощность, то наклоненную условную ось 5 вращения наклоняют верхней ее частью вперед по направлению поступательного движения рабочего органа 1, 2, тогда увеличивается лобовое сопротивление, но опорная поверхность 20 своими выступами, или режущими элементами, или просто поверхностью рабочего органа сплошь на своем пути перемещает лед 15 возле поверхности и очищает его. Если же необходимо выровнить поверхность льда до определенной его формы, не заглубляясь в него на значительную глубину, тогда условная ось вращения рабочего органа отклоняется верхней ее частью назад от направления движения рабочего органа 1, 2 и тогда задняя часть рабочего органа выдвигается дальше в направлении к плотному льду и вызывает усилие, направленное вверх, что и ограничивает углубление, и в то же время качество очистки поверхности увеличивается равномерностью движения опорных режущих элементов. Для проникновения на значительную глубину со стороны поверхности, наклоненной вниз, на рабочем органе выполнен режущий элемент 17 с режущей кромкой, которая в расположении возле поверхности 16, которую обрабатывают, расположена на уровне, или дальше от этой поверхности, чем опорная поверхность 20, или режущие элементы 22 доочистки. Это позволяет, особенно при углублении заглубленного рабочего органа в поверхность льда, легко проникать в лед, а для проникновения в толстый лед при подходе к поверхности режущий элемент может быть установленным на рабочем органе не к верху наклоненной поверхности. Возле поверхности 16 (фиг.1, 2, 9, 10, 13) поверхность 20, которая расположена в нижнем расположении на уровне или ниже режущих кромок 17 и/или 19, входит в контакт с поверхностью 16, а режущие элементы 17, 19 не достигают этой поверхности, не контактируют с ней и сохраняют режущие кромки острыми. Дальше процесс резания продолжается снова контактом со льдом режущего элемента 17 (фиг.4), потому что он расположен на рабочей основе 6, наклоненной вниз, и в нижнем расположении находится ближе к поверхности льда, толщина которого прорезана рабочим органом, чем поверхность 20 и режущий элемент 19, а дальше все повторяется беспрерывно. Тоже, только с более легким углублением, происходит, когда вместо поверхности 20 расположен режущий элемент 22 на осях 23, которые в кронштейнах 28. При этом режущие элементы 22 врезаются на всем пути углубления рабочих органов 1, 2, что позволяет их ширину обработки увеличить по сравнению с поверхностью 20. Это позволяет чистить поверхность 16 большей ширины. При этом происходит сложное движение, которое состоит из движения режущего элемента 22 вниз и относительно поверхности 16, и часть режущих элементов 22 один относительно другого, потому что определенная часть режущего элемента 22 расположена на меньшем радиусе вращения, чем другая, и та, которая на большем радиусе вращения при одинаковой угловой скорости вращения рабочего органа, движется быстрее, чем та, что на меньшем. В результате происходит соскребание льда 15 с поверхности 16. Но процесс соскребания мгновенный, потому что, повернувшись, например, на долю миллиметра или на несколько миллиметров и больше, в зависимости от мощности и от габаритов агрегата, режущий элемент подымается вверх, то вероятность повреждения от контакта с препятствием на поверхности 16 достаточно малая. Если такой контакт произошел, то поломки не будет, потому что рабочий орган перекатится через препятствие или режущие элементы 22 сдеформируют в узлах их движения или в противоположном направлении своего движения, если встретилось препятствие, режущий элемент 22 высшим своим краем увеличит или уменьшит скорость своего движения и то расстояние компенсируется к моменту, когда режущий элемент поднимется верх от поверхности 16. И потому что расстояние во времени к этому моменту - это почти момент (очень короткое), то и расстояние движения режущего элемента 22 такое же малое. Таким образом, двигаясь по поверхности 16, за счет сопротивления этой поверхности рабочему органу 1, 2 он вращается вокруг геометрической оси 5 (фиг.2), относительно которой рабочий орган 1, 2 сориентировано материальной осью 7, на которую отверстием 9 установлен рабочий орган 1, 2 и зафиксирован от выпадания шайбой 10 и винтом 11 (фиг.1, 2), или осью 13, которая расположена в углублении 14 на шарике 29, и зафиксирован винтом 30 в паз 31 (фиг.9), рабочие органы 1, 2 сдвигают толщу льда 15 в сторону. При этом возникает усилие реакции этому сдвигу, направленное в сторону монолита. Это в ручном устройстве может обусловить захват слишком широкой борозды и вместо чищенья будут хаотично выполняться борозды. Для предотвращения этого усилие реакции сдвига прикладывается на лапу 27, которая обеспечивает направление движения и толщину борозды. Если это будет гололед, то используется рабочий орган 1, 2 без режущего элемента 17 и 19. Когда тонкий лед, то достаточно режущих элементов 22.

Изобретение относится к средствам очистки льда с поверхностей, выравнивания ледяной поверхности, изготовления ледяных скульптур. Рабочий орган для работы со льдом содержит основу, выполненную с возможностью вращения вокруг наклоненной оси его вращения, и по меньшей мере один режущий элемент на внешней части. На внешней части рабочего органа, наряду с по меньшей мере одним режущим элементом, на уровне с ним или выдвинуто дальше режущего элемента в сторону от рабочего органа, расположен по меньшей мере один режущий - опорный элемент. Достигается увеличение качества очистки, уменьшение металлоемкости средств и увеличение мощности агрегатов. 14 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Рабочий орган для работы со льдом, содержащий основу, выполненную с возможностью вращения вокруг наклоненной оси его вращения, и, по меньшей мере, один режущий элемент на внешней части, отличающийся тем, что на внешней части рабочего органа наряду с, по меньшей мере, одним режущим элементом, на уровне с ним или выдвинут дальше режущего элемента в сторону от рабочего органа расположен, по меньшей мере, один режущий - опорный элемент.

2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что наклонная ось его вращения расположена поперек продольного движения рабочего органа.

3. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что наклонная ось вращения рабочего органа верхней своей частью наклонена назад по направлению движения рабочего органа.

4. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что наклонная ось вращения рабочего органа верхней своей частью наклонена вперед по направлению движения рабочего органа.

5. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один режущий элемент, содержащийся на или в рабочем органе, со с наклоненной вниз стороны рабочего органа, выполнен за одно целое с рабочим органом или состоит из, по меньшей мере, одной детали, установленной или закрепленной на рабочем органе.

6. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что режущий элемент - опорный элемент расположен возле обрабатываемой поверхности и контактирующим с этой поверхностью.

7. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что режущий - опорный элемент выполнен в виде поверхности, выполненной как поверхность вращения или движения прямолинейной или криволинейной образующей вокруг оси вращения рабочего органа.

8. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один режущий элемент, расположенный на наклоненной в сторону вверх стороне наклоненного рабочего органа, у обрабатываемой поверхности режущей кромкой расположен дальше от этой поверхности, чем опорный режущий элемент.

9. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один режущий опорный элемент, прямолинейный или криволинейный, выполнен на рабочем органе или установлен на нем жестко, а в нижнем расположении расположен поперек движению рабочего органа или под углом, отличным от 90° к этому движению.

10. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что на опорной поверхности выполнены элементы доочистки в виде штырьковых, конусных, трапециевидных, линейных выступов.

11. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что основа рабочего органа имеет тарельчатую форму, плоскую, плоскую гофрированную форму.

12. Рабочий орган по п.10, отличающийся тем, что режущие элементы доочистки на шаровых опорах установлены кинематически в основу с возможностью перемещения до прилегания их к обрабатываемой поверхности.

13. Рабочий орган по п.10, отличающийся тем, что режущие элементы доочистки установлены на осях в основе.

14. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что режущий элемент расположен на опорной поверхности с, по меньшей мере, с одной ее стороны, где она пересекается с боковой поверхностью рабочего органа, и находится в плоскости вращения рабочего органа и может иметь канавку, выполненную на опорной поверхности, и отделяет режущий элемент от опорной поверхности.

15. Рабочий орган по п.12, отличающийся тем, что он работоспособный со снятым режущим элементом.