Накопитель сортиментов
ASSORTMENT ACCUMULATOR

Изобретение относится к области лесной промышленности и может быть использовано при формировании пачек сортиментов с одновременным определением массы древесины в сформированной пачке.
Конечной операцией, выполняемой при обработке круглых лесоматериалов на слешерах, триммерах, сортировочных транспортерах и других видах раскряжевочного или сортировочного оборудования, является укладка полученных отрезков круглых лесоматериалов, называемых сортиментами, в накопители. Из накопителей сформированные пачки сортиментов направляют к месту дальнейшей переработки или на лесотранспортное средство для поставки потребителю. Конструкция накопителей должна обеспечивать полную их загрузку без применения ручного труда на исправление перекосов бревен, выравнивание их торцов и поперечную перекатку
Правильно сформированные пачки легко извлекать из накопителей и транспортировать к участкам их последующей переработки. При этом желательно иметь данные о массе пачек, сформированных в каждом накопителе, для осуществления учета древесины уже в начале технологического процесса ее переработке или отправке потребителю. Масса пачки должна соответствовать и грузоподъемности погрузочно-штабелевочного механизма.
На практике условие формирования упорядоченных пачек сортиментов часто не выполняется. Перекосы сортиментов и разброс торцов возникают в результате забегания вперед комлевого конца сортимента при скатывании его по покатам. Явление забегания объясняется тем, что ствол древесины имеет сбежистость, то есть уменьшение диаметра ствола от комля к вершине, и скатываемые по покату сортименты имеют форму усеченного конуса. При скатывании таких сортиментов по покату (длиной до трех метров) происходит их «кострование», то есть укладка в наклонном и даже вертикальном положении, что исключает возможность получения общего упорядоченного положения сортиментов в пачке. Извлечение «кострованной» пачки из накопителя затруднено или невозможно. Разборку такой пачки осуществляют вручную. По мере загрузки накопителя и уменьшении проката сортиментов по покатам разброс их торцов и перекосы уменьшаются. Установлено, что если расстояние проката сортиментов по покатам не превышает 1 м, то разброс торцов находится в допустимых пределах.
На практике не выполняется и условие получения данных о массе пачек, сформированных в накопителях. Получение таких данных сразу же после раскряжевки хлыстов или сортировки сортиментов, то есть на первых стадиях технологического процесса переработки древесины, было бы весьма полезно. Однако применяемые накопители обычно не снабжены устройствами весового учета из-за конструктивных сложностей организации такого учета. Поэтому весовой учет массы пачек осуществляют посредством отдельной, достаточно трудоемкой операции при осуществлении последующих этапов технологического процесса обработки сортиментов.
В уровне техники известно устройство для накопления круглых лесоматериалов (Патент RU98745 U1, Устройство для формирования пакетов лесоматериалов, опубл. 27.10.2010, Бюл. №30).
Недостатком известного устройства является сложностью конструкции. Используемая канатоблочная система не решает задач формирования упорядоченной пачки сортиментов и определения массы накопленных сортиментов.
Известна конструкция поперечного сортировочного транспортера, в состав которого входит накопитель, в котором, для обеспечения процесса формирования упорядоченной пачки сортиментов, размещен комплект управляемых рычагов, образующих емкость.
По мере заполнения емкости рычаги плавно опускают пачку, за счет чего высота падения сортиментов с несущей поверхности транспортера в накопитель все время остается минимальной, обеспечивая равномерное заполнение емкости и исключая возможность «кострования» сортиментов (Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов: учебник / под ред. В.И. Патякина. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. С. 141, рис. 6.4, а, с. 142, текст).
Недостатком известного устройства является сложность рычажной системы, а так же невозможность осуществления весового учета древесины, формируемой в пачки.
Известна конструкция в виде двухцепного поперечного транспортера со складывающимися стойками, шарнирно закрепленными на цепях. Бревна, сброшенные с лесотранспортера, попадают на винтовой рольганг, где выравниваются торцами по ограничительному щиту и, одновременно смещаясь в поперечном направлении, сваливаются в емкость, образованную покатами и стойками. По мере заполнения емкости транспортер периодически включается и стойки отодвигаются от покатов в направлении подачи бревен. При этом емкость увеличивается, бревна оседают, а длина поката сохраняет свою первоначальную небольшую величину (Залегаллер Б.Г., Ласточкин П.В., Бойков С.П. Технология и оборудование лесных складов: Учебник для вузов. - 3 изд., испр., доп., - М: Лесная пром-сть, 1984. С. 193, рис. 104, в).
Недостатками такого лесонакопителя являются сложность, относительно высокая стоимость, а так же невозможность осуществления весового учета древесины, формируемой в пачки.
Наиболее близким устройством к заявляемому устройству является конструкция накопителя, входящего в состав продольного сортировочного транспортера, которая выполнена в виде поката, ограничивающего емкость накопителя со стороны транспортера и вертикальных стоек, ограничивающих емкость накопителя в направлении подачи сортиментов (Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов: учебник / под ред. В.И. Патякина. - М: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. С. 136, рис. 6.2, а) - прототип.
Недостатками прототипа являются: образование перекосов («кострование») сортиментов при их скатывании по покату от питателя (в данном случае - сортировочного транспортера) в накопитель; разброс торцов сортиментов в пачке; применение ручного труда для исправления перекосов сортиментов в накопителе; невозможность осуществления весового учета древесины, формируемой в пачки; сложность и трудоемкость обслуживания.
Технической задачей предлагаемого изобретения является: создание нового устройства, обеспечивающего упорядоченную, без перекосов и разброса торцов укладку сортиментов пачкой в емкость накопителя; обеспечение возможности точного весового учета древесины, поступившей в емкость накопителя; простота изготовления; обслуживание питателя без применения ручного труда.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, включающем питатель с емкостью для размещения сортиментов, ограниченную в направлении подачи сортиментов двумя вертикальными стойками, емкость для размещения сортиментов снабжена двумя параллельными ветвями канатов, один конец которых жестко соединен со станиной питателя, а другой пропущен через блок, установленный на вертикальной стойке и скреплен с верхним грузом набора одинаковых грузов, лежащих в направляющих на опоре и последовательно соединенных между собой гибкой связью, при этом суммарная масса грузов в двух их наборах равна заданной конечной массе накапливаемых сортиментов, поступающих от питателя, а масса единичного груза равна половине средней массы одного собираемого в емкость сортимента, при том на каждой опоре набора грузов размещен датчик фиксации образования просвета между опорой и нижним грузом.
Устройство имеет следующие отличия от прототипа:
- емкость для размещения сортиментов снабжена двумя параллельными ветвями канатов;
- один конец ветвей канатов жестко соединен со станиной питателя, а другой пропущен через блок, установленный на вертикальной стойке и скреплен с верхним грузом набора одинаковых грузов, лежащих в направляющих на опоре;
- грузы последовательно соединены между собой гибкой связью;
- суммарная масса грузов в двух их наборах равна заданной конечной массе накапливаемых сортиментов, поступающих от питателя;
- масса единичного груза равна половине средней массы одного собираемого в емкость сортимента;
- на каждой опоре набора грузов размещен датчик фиксации образования просвета между опорой и нижним грузом.
Это позволит обеспечить: упорядоченную, без перекосов и разброса торцов укладку сортиментов пачкой в емкость накопителя; возможность точного весового учета древесины, поступившей в емкость накопителя; простоту изготовления; обслуживание питателя без применения ручного труда.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию «существенные отличия».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект. Использование устройства по заявляемому изобретению в лесной промышленности обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - Накопитель в исходном положении,
на фиг. 2 - Накопитель со сформированной пачкой сортиментов,
на фиг. 3 - Разрез А-А на фиг. 2.
на фиг. 4 - Сомкнутые единичные грузы в направляющих.
Устройство (фиг. 1) включает емкость 1 для размещения сортиментов 2, ограниченную станиной питателя 3 и вертикальными стойками 4, снабженную двумя параллельными канатами 5, один конец которых закреплен на станине питателя 3, а другой конец пропущен через блок 6 и соединен с верхним грузом набора грузов 7, размещенных в направляющих 8. Грузы соединены гибкими связями 9 (фиг. 2, 4) расположенными в полостях 10 (фиг. 4), а наборы грузов в исходном положении лежат на опорах 11, в которых установлены датчики 12, фиксирующие момент образования просвета h (фиг. 2, 3) между нижними грузами и опорной плоскостью опор.
Устройство работает следующим образом.
В исходном положении (фиг. 1) над емкостью 1 свободно провисают две параллельные ветви канатов 5. Глубина их провисания определяется величиной Н, измеряемой по вертикали от горизонтальной касательной к дуге провисания канатов и точкой А сброса сортиментов 2 из питателя, расположенной на его станине 3. Величина Н экспериментально устанавливается минимально возможной из условий перемещения сортиментов 2 по ветвям канатов 5 без перекосов, без разброса торцов и без их выкатывания из емкости в направлении подачи за счет сил инерции. Единичные грузы в их наборе 7 в направляющих 8 лежат на опорах 11 сомкнутыми друг на друге. Их гибкие связи (в виде канатов или цепей) размещены в полостях 10 (фиг. 4).
При скатывании сортиментов 2 на ветви канатов 5 последние дискретно проседают под их весом. При каждом проседании канатов, за счет пополнения емкости 1 одним сортиментом, происходит подъем двух единичных грузов, по одному из каждого их набора 7, вследствие дискретно прирастающего усилия в канатах. Это усилие передается канатами 5 единичным грузам через блоки 6, установленные на вертикальных стойках 4, что приводит к подъему пары единичных грузов, по одному из каждого их набора 7.
Проседание является регулируемым по глубине, так как заранее известная для данного накопителя средняя масса одного сортимента уравновешивается соответствующей массой двух единичных грузов.
Дискретное нарастание масс грузов при последовательном падении сортиментов в емкость обеспечивается наличием гибких связей 9 между единичными грузами в их наборе 7. Так при накоплении в емкости числа N сортиментов имеем число 2N повисших в направляющих 8, соединенных гибкими связями 9, единичных грузов.
За счет весового баланса между весом сортиментов на канатах 5 и весом висящих в направляющих 8 грузов сохраняется практически одной и той же и высота их падения Н из питателя в емкость, так как последующие сортименты падают на ряд ранее упавших и просевших сортиментов. Таким образом, сохраняя глубину падения Н, возможно решить поставленную задачу размещения поступающих из питателя сортиментов в емкости накопителя без перекосов и разброса торцов.
При полном заполнении емкости 1 сортиментами (фиг. 2, 3) весь набор 7 единичных грузов, соединенных гибкими связями 9, приподнимается над опорами 11, образуя просвет h (фиг. 2, 3), наличие которого фиксируется датчиками 12. Срабатывание датчиков 12 определяет момент завершения пополнения емкости 1 сортиментами 2 из питателя.
Установка определенного числа единичных грузов определенной массы в их наборах 7 и использование датчиков, определяющих момент завершения пополнения накопителя, позволяет решить и поставленную техническую задачу весового учета сортиментов, попавших в накопитель. Решение этой задачи позволяет вести учет поступающей в переработку древесины практически в самом начале, что важно, последующего технологического процесса производства конечной продукции.
Данные о массе сформированной пачки сортиментов необходимы и при подборе грузо-транспортных механизмов, потребных для извлечения из накопителя, перемещения в цеха, штабелевке древесины, а так же при погрузке сортиментов на транспортные средства потребителя, осуществляющего вывозку древесины в круглом виде.
В настоящее время трудоемкий учет круглой древесины, наиболее часто осуществляемый весовым методом, является отдельной, достаточно затратной операцией, осуществляемой на специализированном оборудовании. Отдельной операцией, осуществляемой в торцевыравнивателях различных конструкций, является и выравнивание торцов сортиментов в пачках.
Конструкция устройства, по сравнению с прототипом, обеспечивает его обслуживание без применения ручного труда. Устройство просто изготавливается и обслуживается.
Устройство может быть использовано в лесной промышленности при осуществлении операций сортировки круглых лесоматериалов, при формировании пачек сортиментов, поступающих из разобщителей различной конструкции. Возможно использование устройства при формировании и учете пачек пиломатериалов.