Комплексный ручной садовый бур
INTEGRATED MANUAL GARDEN DRILL

Изобретение относится к конструкции ручного бура, предназначенного для формирования отверстий в грунте, в частности, при установке столбов, при посадке кустов и деревьев.
Известен шнековый бур [1], конструкция которого состоит из облегченного вала, к нижнему торцу которого прикреплена планка, на которой закреплены два врезных ножа. Однозаходная винтовая лопасть жестко закреплена к облегченному валу. На верхний торец вала неподвижно закреплена рукоятка для вращения в процессе бурения. Винтовая лопасть имеет рабочую поверхность, к которой жестко прикреплен бортик, размещенный по отношению к этой поверхности под определенным углом. Данный бур прост по конструкции, удобен для применения, но обладает следующими недостатками. Он позволяет образовать в грунте отверстие только определенной глубины, ограничиваемую длиной вала, на который жестко закреплена однозаходная винтовая лопасть. Следующим недостатком является то, что у рукоятки, закрепленной неподвижно на верхнем торце вала, конструктивно невозможно регулировать длину, приспосабливая ее под антропологические характеристики оператора. То есть, невозможно регулировать создаваемый крутящий момент при бурении. В процессе бурения рабочему, управляющему буром, приходится одновременно приложить два усилия - вращательное (создавая крутящий момент) и осевое, направленное на внедрение (углубление) бура в грунт, что очень сложно и трудоемко.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ручной бур для формирования отверстий в грунте (варианты) [2]. По сравнению с [1] данный бур позволяет образовать отверстия разной глубины, так как в его конструкции предусмотрен сменный удлинитель, который устанавливается с учетом глубины формируемого отверстия. Бур также содержит рукоятку для вращения бура в процессе образования отверстия. Данный ручной бур также имеет следующие недостатки. В процессе формирования отверстия в грунте оператору приходится с помощью рукоятки образовать крутящий момент для срезания рабочей частью слой грунта, и в то же время, для углубления приходится приложить осевое усилие для внедрения бура в грунт. Как показывает практика применения аналогичных ручных буров, только путем вращения бура за рукоятку, он не внедряется в грунт, а как бы буксует и стоит на месте. По этой причине оператору приходится приложить к буру кроме его вращения, но и осевое усилие, что неудобно, приводит к быстрой утомляемости оператора, снижает производительность. Также приложение оператором осевого усилия в процессе вращения бура и его внедрения в грунт отводит ось отверстия от заданного направления, а также способствует нарушению формы отверстия. Сменный удлинитель позволяет регулировать длину цилиндрической штанги только дискретно, то есть, при такой конструкции невозможно плавно регулировать длину штанги, что создает неудобства в процессе работы.
Это серьезный недостаток практически всех имеющихся многообразных конструкций ручных буров.
Таким образом, задача заключается в разработке такой конструкции ручного бура, которая позволила бы в процессе его вращения за рукоятку, одновременно образовать дополнительное осевое усилие внедрения бура в грунт по примеру резьбового соединения или винтовой пары. У резьбового соединения при вращении болта образуется не только крутящий момент, но и осевое усилие, перемещающее болт вдоль гайки.
Целью изобретения является повышение производительности и качества формирования отверстий в грунте, в снижении утомляемости оператора и стабилизации заданной ориентации оси отверстия в пространстве грунта.
На фиг. 1. (вид спереди) схематично показано относительное расположение по высоте оператора и бура в начале работы, где приняты следующие обозначения: 1 - рукоятка; 2 - штанга; 3 - рабочий орган; 4 - оператор; 5 -плечо оператора; 6 - рука оператора; Н - расстояние от поверхности грунта до рукоятки; H1 - расстояние от рукоятки до плеча оператора.
На фиг. 2 (вид спереди) показан узел рукоятки и штанги, где приняты следующие обозначения: 7 - тройник; 8 - внутренняя труба рукоятки; 9 - наружная труба рукоятки; 10 - пробка наружной трубы рукоятки; 11 - внутренняя труба штанги; 12 - наружная труба штанги.
На фиг. 3 (вид спереди) показан комплект ручного садового бура, подготовленного к формированию отверстия в грунте, где приняты следующие обозначения: 13 - платформа; 14 - гайка маточная; 15 - направляющая маточной гайки; 16 - ножки платформы; 17 - ограничители; d - диаметр рабочего органа бура; D - диаметр паза платформы, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1 и 2.
На фиг. 4 (вид сверху) показан комплект ручного садового бура, где приняты следующие обозначения: О-О - направление по оси по оси X; А-А -направление по оси оси Y, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1, 2, 3.
Сущность изобретения заключается в следующем. Одной из основных задач проектирования любого ручного инструмента является максимальное приспособление его конструкции к антропологическим параметрам оператора, что снижает его утомляемость, повышает производительность и качество труда, а также способствует повышению техники безопасности. К антропологическим параметрам человека в первую очередь относится его рост, вес, длина рук и ног, пропорции между органами тела. Как уже отмечалось, в процессе бурения оператору, управляющему буром, приходится одновременно приложить два усилия - вращательное (создавая крутящий момент) и осевое, направленное на внедрение (углубление) бура в грунт, что очень сложно, трудоемко и утомительно. Вращательное усилие необходимо для срезания слоя грунта по периметру рабочего органа, а осевое усилие необходимо для внедрения рабочего органа бура в грунт. Если рукоятка 1 бура находится на высоте Н, то есть, уровне плеч 5 оператора, как показано на фиг. 1, это самая неблагоприятная ситуация для создания осевого усилия, да и вращать бур тоже неудобно. Когда рукоятка 1 находится на расстоянии H1 от плеч 5 оператора, то это удобная поза для оператора 4. При этой ситуации оператору удобно как вращать бур за ручку 1, так и образовать осевое усилие. Расстояние H1 (удобная поза) зависит от роста и длин рук и ног оператора 4. По мере углубления рабочего органа 3 в грунт, оператор вынужден наклоняться все ниже и ниже от расстояния H1 и наступит такой момент, когда оператору будет крайне неудобно создавать вращательное движение, а осевое движение удобно создавать, переводя свой вес через рук 6 на штангу 2. Дело в том, что оба движения вращательное и осевое должны быть согласованы, в противном случае невозможно образовать в грунте отверстие, или же это приводит к быстрой утомляемости оператора, к снижению производительности и к ухудшению качества отверстия, а также к изменению первоначально заданного направления оси ямы в грунте. У известных ручных буров рукоятка 1 (фиг. 1) цельная и невозможно менять ее длину (подогнать под конкретного оператора), или же регулировать с учетом твердости грунта, что отрицательно сказывается на удобстве позы и работы. У большинства известных буров штанга 2 (фиг. 1) выполнена не регулируемой, что также отрицательно сказывается на удобстве поз оператора в процессе работы. Если даже штанга 2 выполнена регулируемой длины, как в источнике [2], длина меняется дискретно, а не плавно, что также отрицательно сказывается на удобстве поз оператора в процессе работы. На устранение перечисленных недостатков и направлено содержание предлагаемого изобретения. В данной заявке говоря о рабочем органе 3 бура, имеется в виду, что рабочий орган может быть различной - шнековой, ковшовой и другой конструкции, которые могут быть установлены на нижний конец штанги.
Предложенный комплексный ручной садовый бур конструктивно включает бур, состоящий из рукоятки 1, штанги 2 и рабочего органа 3 (фиг. 1), платформы 13 с установленной на ней маточной гайкой 14 (фиг. 3). Рукоятка 1 (фиг. 1) выполнена сборной, регулируемой длины (фиг. 2) и закреплена на верхнем конце внутренней трубы 11, расположенной телескопический в наружной трубе 12 штанги. Рукоятка состоит из следующих элементов: тройника 7, завернутого в верхний резьбовой конец трубы 11, внутренних 8 и наружных 9 труб рукоятки и пробок 10. В наружные трубки 9 вставлены телескопически внутренние трубки 8. Телескопическая конструкция рукоятки позволяет плавно регулировать ее длину, подгоняя под диаметр грудной клетки конкретного оператора и его длину рук, что повышает удобство работы и снижает утомляемость при работе. Пробки 10 предотвращают забивание труб 9 в процессе эксплуатации, хранения и транспортирования. Штанга также выполнена сборной из телескопически расположенных внутренней 11 и наружной 12 труб, что позволяет также плавно регулировать ее длину, подгоняя высоту бура под рост и длин рук и ног конкретного оператора. Такая конструкция бура также повышает удобство работы и снижает утомляемость при работе. На наружной поверхности трубы 12 нарезана резьба. Как уже отметили выше, рабочий орган 3 может иметь различную конструкцию и не является задачей разработки конструкции рабочего органа. Следующим отдельным узлом, который в процессе образования отверстия в грунте используется совместно с буром, является платформа 13 (фиг. 3 и 4). Платформа 13 включает маточную гайку, состоящую из двух половинок 14, которые установлены на направляющих 15 и перемещаются по ним. По углам платформы установлены ножки 16, которые позволяют фиксировать и ориентировать платформу 13 на оси будущего в грунте отверстия и ее надежно фиксировать в горизонтальном положении или под углом к поверхности грунта. Диаметр D паза платформы (фиг. 4) должна быть больше, чем диаметр d рабочего органа 3, что повышает удобство работы в процессе бурения и удаления грунта из отверстия. Концы четырех ножек 16 выполнены острыми, и имеют ограничители 17, позволяющие надежно фиксировать платформу 13 на грунте. Ножки 16 выполнены регулируемой длины, что позволяет расположить платформу 13 над поверхностью грунта под разным углом и образовать отверстия в грунте под разными углами. Механизм изменения длины ножек 16 может быть разной конструкции, но для упрощения на фиг. 3 он не показан.
Образование отверстия в грунте с помощью предложенного комплекса ручного садового бура осуществляется в следующей последовательности. Предварительно платформу 13 устанавливают над центром будущего отверстия, ориентируясь по осям О-О и А-А (фиг. 3). Затем устанавливают удобную длину рукоятки 1 и высоту штанги 2. Эти параметры устанавливает оператор исходя из своих антропологических характеристик. Затем разводят половинки 14 маточной гайки освобождая место для наружной трубы 12 штанги. Заводят бур между половинок 14 маточной гайки и вводят половинки 14 в контакт с резьбой наружной трубы 12. Затем оператор становится на платформу двумя ногами и начинает вращать бур за рукоятку по часовой стрелке. При необходимости на платформу одновременно могут становиться два оператора и работать в паре. В процессе вращения происходит срезание грунта рабочим органом 3 с одновременным осевым перемещением его в грунт. Новизна заключается в том, что вес оператора (операторов) компенсирует осевое сопротивление грунта на бур, то есть, оператору (операторам) остается только вращать бур за рукоятку 1, а давить ему на бур нет необходимости, так как винтовая пара сама создает осевое усилие в процессе вращения бура за рукоятку. То есть, вес оператора (операторов) как антропологический параметр используется в процессе образования отверстия в грунте.
Технический эффект заключается в повышении производительности труда и качества формирования отверстий в грунте, в снижении утомляемости оператора и правильной ориентации оси отверстия в пространстве грунта.
Источники информации
1. Патент РФ №2236546 Шнековый бытовой бур конструкции Землякова Н.В.
2. Патент РФ №2262579 Ручной бур для формирования отверстий в грунте (варианты).