Консервный нож

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для открывания консервных банок из жести, разного размера.
Уровень техники
Консервный нож, модификация которого предлагается в заявке, есть один из консервных ножей, производившийся еще в СССР и производящийся сейчас (Фигура 1), прототипом которого является нож, изобретенный Р. ЙеЙтса в 1855 году (Фигура 2). Назначением данного консервного ножа является открывание консервных банок из жести, разного размера.
Данный нож (Фигура 1), за исключением ручки, есть практически копия ножа Р. Йейтса (Фигура 2), имеет недостатки и определенные изменения его позволяют улучшить его работу. Так использующаяся деревянная ручка ножа нередко слишком толстая. Подтверждением этому могут служить ручки выпускавшегося в советское время кистевого тренажера. Предназначавшийся для больших нагрузок тренажер имел более тонкие, деревянные или пластиковые ручки, которые успешно выполняли свою функцию, не причиняя дискомфорта ладони и кисти. Консервный нож с более тонкой ручкой выглядит эстетичнее. Детали, размер которых превосходит возможный, меньший пригодный для полноценного исполнения функции изделия всегда нарушают эстетику.
У выпускаемого ножа имеется, как элемент его устройства, металлическая петля (Фигура 3-1, Фигура 4-1, Фигура 5-1) для опоры ножа на выступающую по всему периметру кромку банки (ширина кромки ~1 мм, высота ~2.5 мм) и для фиксации положения ножа на кромке банки (для исключения проскальзывания ножа назад), при каждом акте резания жести (при каждом движении кисти руки). Это опорная петля ножа (Фигура 3-1, Фигура 4-1, Фигура 5-1). Д алее: в опорной петле имеется вырез по форме приблизительно повторяющий форму кромки банки (Фигура 4-2, Фигура 3-2, Фигура 5-2) и больше кромки банки (ширина до 3 мм, высота до 3 мм). Это упор опорной петли ножа (Фигура 4-2, Фигура 3-2, Фигура 5-2), который непосредственно и упирается в кромку банки, фиксируя положение ножа на кромке банки при каждом акте резания жести.
Место непосредственного контакта упора опорной петли ножа и кромки банки есть торец металла, из которого сделана опорная петля и упор (в сечении с краю металл имеет форму половины прямоугольника; это торец упора) и торец упора имеет толщину ~ 1 мм.
Выпускаемый нож делается из мягкой стали и при использовании ножа упор петли ножа скоро стачивается, торец упора утрачивает форму прямоугольника, и хуже исполняет свою функцию, проскальзывая по кромке банки, при каждом акте резания жести. Со временем торец упора петли ножа, необходимый для хорошей работы ножа, имеющий форму прямоугольника, стачивается и становится отчасти похож на подшипник скольжения. При каждом акте резания жести требуется некомфортабельное усилие кисти руки для предотвращения проскальзывания изношенного упора петли ножа, по кромке банки. Проскальзывание не предотвращается полностью, и при каждом акте резания жести уменьшает длину разрезаемого участка, так как вместе с упором петли проскальзывает назад и нож.
Для открытия банки выпускаемым ножом с изношенным упором петли ножа банки диаметром ~98 мм требовалось 45-47 движений кистью руки (крышка вскрывалась до тех пор, пока от следующего вскрывающего движения крышка банки не поднималась вверх, на угол >=30 град). Далее, режущая часть ножа (Фигура 3-3, Фигура 4-3, Фигура 5-3) заточена с правой стороны и возможно правая заточка может чаще вызывать замятие жести вместо ее разрезания. Возможно нож с режущей стороной, заточенной с левой стороны, может работать лучше. Наконец в продаже встречаются ножи с короткой режущей частью, короче на 3-4 мм обычных ~26 мм, что увеличивает число движений кистью руки. Встречается и упор опорной петли в виде широкого выреза (до 7 мм), что может осложнять работу ножа: чаще приводить к замятию крышки при вскрытии.
Раскрытие полезной модели
О стали как ресурсе. В настоящее время продаются металлические вешалки для одежды, сделанные из твердой стали (сталь консервного ножа заметно мягче), есть победитовые ножеточки, есть стеклорезы с победитовым режущим элементом, металлические ступки, молотки для отбивания мяса. Это примеры изделий металл, в которых тверже металла консервных ножей. Таким образом использование мягкой стали для самых распространенных консервных ножей (продаются коробками по 500 штук) не имеет отношения к экономии металла, ресурсов, энергии.
Для улучшения работы ножа, для обеспечения хорошего функционирования упора петли ножа, нож должен быть изготовлен из стали более твердой марки. Торец упора опорной петли ножа, имеющий форму прямоугольника, будет дольше сохранять прямоугольную форму и не будет проскальзывать при каждом акте резании жести в направлении противоположном резанию крышки. Более твердая марка стали предотвратит превращение упора опорной петли в подобие подшипника скольжения. Далее, упор опорной петли ножа может иметь другую форму (ниже), что также улучшит работу ножа. Режущая часть ножа заточена на правой стороне, не ясно, лучше ли это, чем заточка на левой стороне ножа. Не растягивает ли хоть немного нож с правой заточкой режущей части жесть при каждом акте резания? Не будет ли заточка на левой стороне ножа убирать этот возможный недостаток ножа и эффективнее работать в случаях, когда жесть замялась и тянется?
Длина разрезаемого участка жести при каждом акте резания жести зависит не только от хорошего функционирования упора опорной петли (нет проскальзывания ножа назад), но зависит и от длины режущей (Фигура 3-3, Фигура 4-3, Фигура 5-3) и заточенной частей ножа (Фигура 3-4, Фигура 4-4, Фигура 5-4).
Если позволяет длина заточенной части, нож может быть проведен дальше под не вскрытую жесть и затем вскрыть более длинный участок жести. На Фигуре 6 упрощенно, в проекции на плоскость (касательную к боковой поверхности банки в точке протыкания банки), с исключением боковой поверхности банки (окружающей место вскрытия банки), изображено взаимное расположение режущей части ножа и заточенной части ножа (Фигура 6-3, Фигура 6-4), опорной петли ножа (Фигура 6-1), кромки банки (Фигура 6-9) и крышки банки (Фигура 6-10), после протыкания крышки ножом в вертикальном положении и затем приведения ножа в горизонтальное положение для первого акта вскрытия банки, первого прорезания крышки движением, которое затем повторяется. Изображение (Фигура 6, упрощенное изображение взаимного положения ножа и крышки банки после 1-го протыкания крышки и опускании ножа в горизонтальное положение) упрощено и идеализировано, но ясно отражает взаимное расположение режущей части ножа (Фигура 6-3, находящейся под крышкой банки, это ~ 24 мм), заточенной части ножа (Фигура 6-4, находящейся под крышкой банки), опорной петли ножа (Фигура 6-1), и упора петли (Фигура 6-2), находящихся над банкой и над вскрытой протыканием ножа крышки банки (Фигура 6-10). Тыльная часть ножа (Фигура 6-5) упирается в край вскрытой крышки (Фигура 6-10), нож приблизительно параллелен крышке, упор петли (Фигура 6-2), готов опереться на кромку банки (Фигура 6-9). Следующим действием есть: опираясь упором петли (Фигура 6-2), на кромку банки (Фигура 6-9) поднимание ручки ножа вверх-вперед (без проскальзывания упора петли назад вдоль кромки банки) и прорезание крышки. Начало прорезания крышки находится в месте касания крышки и тыльной части ножа Фигура 6-5 (при опущенном ноже). Очевидно, что крышка будет прорезана на длину не большую длины опорной петли (Фигура 6-1), так как длина прорезания определяется расстоянием от места касания крышки и тыльной режущей части ножа (Фигура 6-5), до, приблизительно, места, на которое опирается упор петли, Фигура 6-1. И не может быть больше, чем заточенная часть ножа: резание продолжается пока используется заточенная часть ножа, в результате применения силы возникающей при опирании ножа на опорную петлю (использовании рычага: упор опорной петли - кисть руки). Из Фигуры 6 видно, что длину прорезания можно увеличить, увеличив длину заточенной части ножа (Фигура 6-4) в тыльную сторону ножа (Фигура 6-5). В этом случае нож проникнет под крышку дальше, чем до удлинения заточенной части ножа, и прорезание крышки произойдет на большую величину при той же, формально, длине опорной петли (Фигура 6-1): такова конфигурация выпускаемого ножа. В действительности, можно считать, что при описанном удлинении заточенной части ножа (Фигура 6-4) опорная петля (Фигура 6-1) стала также длиннее, часть ножа на участке удлинения заточенной части стала выполнять ту же функцию, что и опорная петля, Фигура 6-1.
В тестах удлинение заточенной части ножа с ~ 24 мм (Фигура 6-4) на - 4 мм в тыльную сторону ножа (Фигура 7, нож справа), улучшило характеристики ножа. При каждом акте резания удлиненная заточенная часть ножа (Фигура 6-4) проникает дальше под не взрезанную жесть, чем до удлинения и затем вскрывает более длинный отрезок жести. Для открытия банки диаметром ~ 98 мм исходным ножом требовалось 45-47 движений кистью руки, Фигура 8 (банка слева; крышка вскрывалась до тех пор, пока от следующего вскрывающего движения крышка банки не поднималась вверх на угол >=30 град), что почти вдвое больше, чем после удлинения заточенной части на-4 мм, когда требовалось 23-24 движения кистью руки, Фигура 8 (банка справа). Хотя результат тестов зависит от индивидуального пользователя, уменьшение движений кистью руки при хорошем упоре ножа достоверно.
Этот результат обратил на себя внимание тем, что банка открывается быстрее(!), экономится время, меньше скучных, повторяющихся движений с ожиданием результата. Кухонная работа облегчилась. Открыть консервную банку стало меньшим дискомфортным событием. Описанное представлено на Фигуре 8. Видно, что правая банка открыта с меньшим числом стежков, один стежок длиннее. Стежок: длина прорезанной жести за 1 акт прорезания.
Тест на оптимальность формы тыльной части ножа (Фигура 3-5), не проводился. Возможно, что для начала каждого акта резания крышки резания жести крышки прямоугольная форма внутреннего конца режущего участка ножа, не оптимальная. Возможно лучше не прямоугольная, а закругленная и заточенная тыльная часть ножа (Фигура 21-27).
Такая форма тыльной части ножа может сократить число стежков: при упирании ножа в тыльную часть жесть может прорезаться (промяться) на 1/3-1/2 мм, что при числе стежков 45 даст прорезание на 13-20 мм.
Далее: при заточенной части ножа (Фигура 6-4) параллельной опорной петле (Фигура 6-1), после проникновения ножа под не вскрытый участок крышки банки (Фигура 6-10), при движении кисти вверх-вперед (для касания ножом крышки банки (в начале каждого акта резания) есть небольшой холостой ход ножа вверх: это режущая часть достигает жести крышки (ход до 2 мм) и только затем движение кисти вверх-вперед начинает резать жесть. Возможно если заточенная часть ножа (Фигура 9-4) будет не параллельна петле ножа (Фигура 9-1), так, что тыльная часть ножа будет короче и поэтому заточенная часть ножа (Фигура 9-4), близкая к тыльной части ножа (Фигура 9-5) будет ближе к началу опорной петли (Фигура 9-4, Фигура 9-5) и к жести, после протыкания (Фигура 9-10), функционирование ножа может улучшиться. Нож будет раньше (без люфта, в начале каждого акта резания) касаться жести (Фигура 9-10).
Ясно также (Фигура 6), что без увеличения длины заточенной части (Фигура 6-4) в тыльную сторону ножа (Фигура 6-5) удлинение опорной петли (Фигура 6-1) также приведет к увеличению длины прорезания крышки. Опорную петлю у выпускаемого ножа (Фигуры 3-1,4-1,5-1) можно удлинить на 1-3 мм, по сравнению с исходной так, что расстояние от упора петли ножа (Фигура 6-2) до тыльной части режущей части ножа (Фигура 6-5) будет больше. В тесте это было получено частичным сплющиванием опорной петли (Фигура 6-1), то есть петля стала уже, но длиннее. Это было вынужденным способом удлинения опорной петли.
В этом случае при каждом акте резания жести заточенная часть ножа (Фигура 6-4) проникает под не взрезанную жесть на тоже расстояние, что и до удлинения опорной петли, но упор опорной петли (Фигура 6-2) опирается дальше от тыльной части (Фигура 6-5) заточеной части ножа (Фигура 6-4) и заточенная часть ножа будет использоваться на большую длину (возможно необходимо увеличение длины режущей части вперед). То есть увеличится длина стежка.
Для получения окончательного результата с удлинением опорной петли (Фигура 6-1) возможно необходимо увеличивать общую длину ножа (Фигура 6-3).
В тестах это небольшое удлинение опорной петли, по сравнению с исходной, (Фигура 6-1) около 1-3 мм (и без удлинения режущей части ножа (Фигура 6-4) вперед), дает уменьшение числа движений кистью руки для открывания банки диаметром ~ 98 мм. Число стежков варьировало от 32 до 36. Возможно что опорную петлю (Фигура 6-1) можно сделать еще длиннее, до длины равной длине заточенной части (не тестировалось). Это может привести к использованию при резании жести большей части заточенной части, Фигура 6-4.
Другим элементом ножа, способным при изменении его улучшить работу ножа, является упор (Фигура 6-2) опорной петли, Фигура 6-1. Недостатки упора у выпускаемого ножа описаны выше. Для повышения эффективности работы упора опорной петли возможно один упор (округлый, широкий вырез в опорной петле) заменить одним или несколькими пилообразными или несколькими прямоугольными вырезами в опорной петле (Фигура 10-А-11 и Фигура 10-Б-11, изображение одного (А) и 3-х (Б) прямоугольных упоров опорной петли). В этом случае упор петли ножа состоит из прямоугольных вырезов, Фигура 10-Б-11. Для фиксации положения ножа на кромке банки (Фигура 6-9) может использоваться любой прямоугольный вырез-упор. Какой, конкретно зависит от пользователя. Вырезов может быть от 1-3 и возможность иметь хорошую, не проскальзывающую опору при использовании такого упора опорной петли будет больше, чем с одним круглым или прямоугольным вырезом, Фигура 10-А-11. Какой вырез при одном акте резания будет использоваться находиться легчайше (если пользователь отвлекся). Расположение всех вырезов на упоре опорной петли (Фигура 10-Б-11) должно быть таким (в центре, правее, левее), чтобы при использовании любого не происходило сминания разрезаемой крышки банки и кромки банки. Ответ могут дать тесты. Можно отметить следующую особенность упора состоящего из прямоугольных вырезов и имеющих ширину вырезов равную или чуть больше ширины кромки банки. Кромка банки попадая в вырезы упора (при ширине вырезов приблизительно равной или чуть больше ширины кромки банки) может меньше проскальзывать в упоре из-за частичного бокового зажимания кромки банки боковыми поверхностями вырезов упора: кромка банки имеет форму окружности, нож при акте резания продвигается линейно вперед и продвижение-проскальзывание упора по кромке банки в обратном направлении может тормозится сильным трением упора о кромку банки имеющую форму окружности. То есть: упор, при движении ножа вперед, имеет тенденцию проскальзывать линейно назад по кромке, которая принудительно направляет упор по окружности, при этом боковые поверхности упора трением о кромку тормозят это проскальзывание.
Возможно использование элемента фиксирующего положение опорной петли на кромке банки как показано на Фигуре 11. Упор опорной петли исполняется как пилообразные зубья (Фигура 11-12, Фигура 11-13, Фигура 11-14). Параметры такого упора - число зубьев, высота, шаг - выбираются на основе тестов.
Подводя итог: 4 возможных изменения выпускаемого консервного ножа (являющегося копией классического ножа, изобретенного Р. Йейтсом в 1855 г) позволяют улучшить работу ножа. Это:
1. Использование хорошей стали.
2. Удлинение режущей части консервного ножа (подтверждено тестом).
3. Удлинение опорной петли консервного ножа (подтверждено тестом).
4. Изменение формы упора опорной петли для опоры ножа на кромку банки.
Очевидно, что число движений ножа для открытия банки не может быть уменьшено до 4-8, то есть эффекты от 4 изменений не будут суммироваться. Но оптимальный подбор описанных параметров консервного ножа улучшит его работу. Улучшение коснется и больших и малых банок.
Можно предложить еще одну конструкцию упора ножа, которую также можно считать версией упора ножа Р. Йейтса. Это конструкция, в которой кроме упора петли (Фигура 5-2), опирающегося на кромку банки и исполненного как один вырез в опорной петле (Фигура 10-А-11), есть элемент опирающийся на крышку банки, близко от кромки банки (расстояние от кромки <=1.5 мм, Фигура 12-15, нож не изображен) слева от кромки банки. Элемент, опирающийся на крышку банки, представляет собой выступ-зуб способный опираться на крышку, продавливая крышку банки (Фигура 12-15; Фигура 12-16 другое возможное положение зуба). Таким образом выступ-зуб (Фигура 12-15, Фигура 12-16, прямоугольный упор с зубом препятствующим проскальзыванию) участвует в предотвращении проскальзывания опорной петли по кромке банки, что важно для работы ножа. Консервный нож есть инструмент при функционировании которого невозможно соблюдение точных размеров-расстояний элементов инструмента (ножа) до элементов того, с чем используется инструмент (кромки и крышки банки), это невозможно, нож используется рукой. Нет однозначной конфигурации ножа и банки на протяжении всего процесса вскрытия при использовании детальной инструкции. Вследствие этого без тестов невозможно подобрать оптимальные параметры элементов конструкции ножа для исключения отклонений от инструкции разными пользователями. Был выполнен тест с использованием только зуба для вскрытия банки. Для этого опорная петля была полностью сплющена, для того чтобы на торец сплющенной петли (теперь уже не опорной петли, а опорного рычага ножа) припаять небольшой зуб (использовался шуруп). Затем был припаян шуруп (Фигура 13), что изменило свойства упора (конца сплющенной петли), упором начал служить притупленный шуруп. И оказалось, что такой нож также открывал банки. Притупленный зуб упирался в крышку, недалеко от кромки банки (<=2 мм), крышка вскрывалась ближе к центру банки (6-7 мм от кромки).
Оказалось, что оба варианта ножа (с припаянным зубом-шурупом и только со сплющенной опорной петлей), по-видимому, имеют то преимущество перед выпускаемым ножом (очередной нож из магазина), что реже индуцируют поднимание и деформацию разрезаемой крышки, иногда и кромки крышки (вместо акта разрезания), так как крышка у самой кромки не может пониматься вверх из-за давления на крышку оказываемого упором рядом с кромкой банки, правее ножа. Открывая банку ножом с зубом-упором можно меньше заботиться (практически при каждом акте резания) об ориентации ножа (петли и упора) относительно банки (кромки и крышки банки), проблема с замятием крышки уменьшилась. На Фигуре 14 изображение ножа сделанного на Фигуре 13 (припаянный зуб-шуруп Фигура 14-17). На Фигуре 15 изображен (вид сверху, чертеж как идея) нож (Фигура 15-3), зуб, предотвращающий проскальзывание, находится на рычаге, параллельном ножу правее ножа на 1-2 мм (Фигура 15-17, Фигура 15-18).
При вскрытии банки, в конце вскрытия, когда остается 5-7 см не вскрытой крышки, из-за индивидуальных особенностей пользователя (умение, желание), крышка, бывает, поднимается раньше, чем хотелось бы. К уменьшению не вскрытого отрезка, возможно, может привести добавление рычага, прижимающего крышку слева от ножа. На Фигуре 16 изображен (вид сверху, чертеж как идея) нож (Фигура 16-3), зуб (Фигура 16-17) на рычаге (Фигура 16-18), параллельном ножу, правее ножа на 1-2 мм. Слева от ножа изображен рычаг (Фигура 16-19), исполняющий функцию предотвращения поднимания крышки при резании.
Для ножей на Фигурах 14,15,16 можно предложить небольшой изгиб всего ножа (2-х компонентов на Фигурах 14,15 и 3-х компонентов на Фигуре 16) так, что выпуклая часть изгиба на рисунках находится внизу. Радиус изгиба может быть равен радиусу крышек самых больших встречающихся в продаже банок (5 литров?). Необходимы тесты.
Другой компонент выпускаемого промышленностью консервного ножа есть открыватель стеклянных консервов с жестяными крышками, широкий, остро заточенный крюк ("клюв"), Фигура 18-21. Можно отметить такой недостаток этого компонента: при зацеплении жестяной крышки острием "клюва", "клюв" зацепляя крышку банки, входя под крышку, касается обода стеклянной банки, возможно сильно прижимается к банке, при открывании, и банка при открывании немного крошится, чего трудновато избежать. Предлагается изменить форму "клюва" так, чтобы "клюв", зацепляя крышку, никак не мог портить банку при открывании (не тестировалось). Примером возможности получения такого результата служит ножеточка (Фигура 17-А) в которой есть функция открывания стеклянных банок с жестяной крышкой (Фигура 17-Б). Функция открывания стеклянных банок с жестяной крышкой ножеточки хорошо открывает стеклянные банки без повреждения стекла, Предположительно фррму клюва можно изготовлять следующей, Фигура 19. Клюв изготовляется не острый как наконечник стрелы, а в виде прямого угла (Фигура 19-24, Фигура 19-25, Фигура 19-26), имитирующего толщину металла ножеточки (Фигура 19-25), и плоскую часть зацепа ножеточки (Фигура 19-26), поднимающего вверх крышку стеклянной банки. То есть форма клюва имитирует форму зацепа ножеточки открывающего стеклянные банки без нарушения стекла, Фигура 19. На Фигуре 20, А и Б, изображен только конец клюва предлагаемого ножа, вид сбоку и вид показывающий связь предлагаемой формы клюва с строением элемента ножеточки зацепляющего крышку стеклянной банки. Имитация толщины металла ножеточки - Фигура 19-25. Имитация плоской части зацепа ножеточки, поднимающего вверх крышку стеклянной банки - Фигура 19-26.
На Фиг. 21 изображен вариант ножа с закругленной тыльной частью.