Устройство для очистки ледовой поверхности водоемов от снежно-торосовых образований Российский патент 2024 года по МПК E01H4/00 E01H5/09 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для прокладки дорог по льду водоемов путем удаления с него снежно-ледовых образований и торосов. При разработке торосов энергетические затраты складываются из затрат на резание льда торосов, на трение снежно-ледовой массы о поверхности рабочих органов фрезы и метателя, на удаление измельченной снежно-ледовой массы с очищаемой полосы роторным метателем.

Для очистки аэродромов и дорог на заводе «Ударник» и на Северодвинском заводе «Севдормаш» серийно выпускались шнеко-роторные снегоочистители РС1, РС2, РС3, Д212, принятые за прототип. В них рабочий орган представляет собой два полушнека с витками противоположного направления и роторный метатель измельченного материала («Создание новых отечественных дорожных снегоочистителей» / А.И. Иванов, Л.И. Лифшиц, Л.А. Скворцов // Научно-исследовательский институт информации по строительному, дорожному и коммунальному машиностроению.-1965.- Серия 1.), (Шалман Д.А. «Снегоочистители: Конструкции, теория и расчет», Л., Машиностроение, 1973, - 216с.), (Карабан Г.Л. «Машины для городского хозяйства» / Г.Л. Карабан, В.И. Баловнев, И.А. Засов, Б.А. Лифшиц. - М.: Машиностроение, 1988, 272 с., ил.).

Вырезанная снежно-ледовая масса сгребалась полушнеками к центру и через загрузочное отверстие поступала в камеру роторного метателя. В нем масса подхватывалась лопатками ротора и в верхней точке метателя выбрасывалась в сторону от очищаемой полосы.

Поскольку высота ледовых торосов достигает двух и более метров, то использование снегоочистителей типа РС для прокладки дорог по льду заторошенных водоемов требует усовершенствования как конструкции рабочих органов резания уплотненных снежно-ледовых торосов, так и удаления измельченной массы роторным метателем машины-планировщика.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергетических затрат на очистку ледовой поверхности при прокладке по ней ледовой трассы.

Технический результат достигается благодаря тому, что разработанное устройство для очистки ледовой поверхности водоемов от снега и снежно-торосовых образований, так же, как и устройство-прототип включает два полушнека, вращающиеся навстречу друг другу, транспортирующие измельченную массу к центру очищаемой трассы с помощью винтовых полос с закрепленными на них резцами, и роторный метатель, удаляющий измельченную снежно-ледовую массу в сторону от очищаемой трассы. Новым является то, что лопатки ротора метателя выполнены закругленными с соотношением радиуса закругления лопаток к радиусу ротора метателя равным 0,7-0,8.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой представлена схема лопатки ротора.

В отличие от прямых радиальных лопаток 1 роторных метателей в устройствах-аналогах в разработанном устройстве лопатки роторного метателя выполнены криволинейными 2. Причем соотношение радиуса закругления лопаток R_Л к радиусу ротора метателя R_Р равно 0,7-0,8 (см. фиг., R_ЦЛ - радиус центра лопаток). Ротор с лопатками расположен в корпусе 3 роторного метателя, а выброс измельченной снежно-ледовой массы происходит через патрубок 4.

Пример 1.

Шнековый фрезой диаметром 400 мм с шириной режущей части 240 мм при числе оборотов шнека 15 об/мин воздействовали на движущийся снежно-ледовый блок с размерами сторон 500х500х500 мм, имеющий температуру минус 17°С. Скорость подачи блока на шнек составляла 120 см/мин.

Измельченная снежно-ледовая масса блока подавалась шнеком к окну её входа в камеру роторного метателя. Роторный метатель имел диаметр ротора 1000 мм, частоту вращения лопаток 350 мин^-1, число лопаток равное 8. При использовании прямых радиальных лопаток дальность отброса массы составляет 15,5 м. Судя по токовой нагрузке, мощность, расходуемая на выброс снежно-ледовой массы, равна 21 кВт.

Пример 2.

При тех же условиях резки блока и при использовании в роторном метателе закругленных лопаток с соотношением радиуса лопаток R_Л к радиусу ротора R_Р, равным 0,9, дальность отброса массы составила 16,0 м, а мощность, расходуемая на выброс снежно-ледовой массы, составила 19 кВт.

Пример 3.

При тех же условиях резки и применении в роторном метателе лопаток с соотношением R_Л/R_Р=0,85 дальность отброса массы возросла до 17,0 м, а мощность, расходуемая на выброс массы, составила 18,5 кВт.

Пример 4.

При тех же условиях резки в случае использования лопаток с соотношением R_Л/R_Р=0,8 дальность отброса массы в среднем составила 18,8 м, а расходуемая на выброс массы мощность составила 17 кВт.

Пример 5.

При тех же условиях резки в случае использования лопаток с соотношением R_Л/R_Р=0,75 дальность отброса массы в среднем составила 23,5 м, а мощность, расходуемая на выброс, снизилась до 16 кВт.

Пример 6.

При тех же условиях резки блока в случае использования лопаток с соотношением радиусов R_Л/R_Р=0,7 дальность отброса массы составила 24 м, а мощность, расходуемая на выброс массы, снизилась до 15,3 кВт.

Пример 7.

При тех же условиях резки блока в случае использования лопаток с соотношением радиусов R_Л/R_Р=0,65 среднее значение дальности отброса массы составило 19 м, а мощность на выброс массы возросла до 17,5 кВт.

Пример 8.

При тех же условиях резки блока использование лопаток с соотношением R_Л/R_Р=0,6 ещё более понизило среднюю дальность отброса массы до 18,5 м с одновременным увеличением расхода мощности на выброс массы до 18 кВт.

Ссыпание материала с прямых радиальных лопаток роторного метателя начинается уже при относительно малых значениях суммарных центробежно-гравитационных сил, направленных вверх. Постепенно доля взвешенных частиц растет. Однако из-за трения частиц о стенки короба выброса массы из метателя скорость отдельных частиц падает, и они, задерживаясь в движении, опускаются на последующую лопатку (пример 1). При закруглении лопаток ссыпание материала с них становится возможным только при более значительных величинах суммарных центробежно-гравитационных сил. Это происходит уже при достижении кончиков закругленных лопаток области полюса выгрузки ротора (примеры 4-6). При ещё большей степени закругления лопаток ссыпание частиц материала с них начинается с запаздыванием уже после прохождения кончика лопатки за полюс выгрузки, и ссыпание не успевает завершиться к моменту прохождения кончиками лопаток области внутренней стенки короба выброса частиц. Оставшаяся часть материала ссыпается уже на тыльную сторону предыдущей лопатки и далее поступает вновь в область загрузки лопаток, повышая нагрузку на ротор из-за многократного транспортирования большей массы груза.

Очевидно, что оптимум закругления лопаток приходится на соотношение R_Л/R_Р близкое к 0,7-0,8 (примеры 4, 5, 6). При таком соотношении R_Л/R_Р максимум ссыпания материала с лопаток приходится на момент прохождения лопатками области полюса ротора.

Таким образом, использование оптимально закругленных лопаток в роторном метателе позволяет снизить энергозатраты на выброс измельченной снежно-ледовой массы на 30-35%. Это обеспечит общее снижение энергозатрат на очистку транспортной трассы на 12-14%. Одновременно расстояние отброса массы увеличивается на 40-55%, что может в определенных случаях также иметь важное практическое значение.

Изобретение относится к устройствам для удаления снежно-ледовых образований с поверхности льда водоема при прокладке по ней транспортной трассы. Устройство для очистки ледовой поверхности водоемов от снега и снежно-торосовых образований включает два полушнека, вращающиеся навстречу друг другу, транспортирующие измельченную массу к центру очищаемой трассы с помощью винтовых полос с закрепленными на них резцами, и роторный метатель, удаляющий измельченную снежно-ледовую массу в сторону от очищаемой трассы. При этом лопатки ротора метателя выполнены криволинейными, а соотношение радиуса закругления лопаток к радиусу ротора метателя равно 0,7-0,8. Изобретение обеспечивает снижение энергетических затрат на очистку ледовой поверхности при прокладке по ней ледовой трассы и увеличение дальности выброса измельченной снежно-ледовой массы. 1 ил., 8 пр.

Устройство для очистки ледовой поверхности водоемов от снега и снежно-торосовых образований, включающее два полушнека, вращающиеся навстречу друг другу, транспортирующие измельченную массу к центру очищаемой трассы с помощью винтовых полос с закрепленными на них резцами, и роторный метатель, удаляющий измельченную снежно-ледовую массу в сторону от очищаемой трассы, отличающееся тем, что лопатки ротора метателя выполнены криволинейными, причем соотношение радиуса закругления лопаток к радиусу ротора метателя равно 0,7-0,8.