УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СУЧЬЕВ С ЖИВЫХ ДЕРЕВЬЕВ
DEVICE FOR DEBRANCHING LIVING TREES

Изобретение относится к устройству для удаления сучьев с живых деревьев согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Удаление сучьев с живых деревьев, называемое также обрезкой веток и сучьев растущих деревьев (для обеспечения лучшего качества ствола) или обрезкой сучьев, прежде всего удаление сучьев с хвойных деревьев, имеет значение как для лесного хозяйства, так и для деревообрабатывающей и мебельной промышленности.
Для деревообработки стремятся получить лишенные сучьев стволы деревьев. Посредством удаления сучьев достигается значительный выигрыш в стоимости, потому что становится возможным получение лишенного сучьев пиломатериала.
Преимущественно, рассматривается удаление сучьев с сосен и елей, и, если с них однажды были удалены сучья, они растут на протяжении многих лет далее и при этом увеличивают свой диаметр, но уже без удаленных перед этим сучьев. Таким образом, после вырубки выросших деревьев в распоряжении имеется желаемый, лишенный сучьев, древесный материал для изготовления мебели.
Удаление сучьев с дерева выполняется лишь однажды. К моменту удаления сучьев средний диаметр деревьев составляет около 30 см, в то время как диаметр в конечном состоянии при вырубке дерева может составлять более 1 м. Обычно удаление сучьев осуществляется в нижней области деревьев вплоть до высоты более 10 м над землей.
Уже в течение длительного времени известно машинное выполнение удаления сучьев. В документе DE 10124611 В1 описано устройство для удаления сучьев для удаления сучьев с живых деревьев, в котором для удаления сучьев содержится пильный блок, который состоит из трех отдельных дисковых пил с собственным приводным двигателем для каждой пилы. При этом пильный блок расположен на рамной станине.
Помимо этого, известное устройство содержит приводные гусеничные ленты в форме широких, снабженных гладкой поверхностью ремней. С помощью этих приводных гусеничных лент, которые с давлением прилегают к дереву, устройство самостоятельно движется по стволу дерева вверх, причем сучья удаляются с помощью пильного блока.
Для того чтобы были захвачены все сучья по всему обхвату ствола дерева, пильный блок рыскает, колеблясь в горизонтальном направлении, вокруг ствола дерева. Когда рамная станина с пильным блоком достигает желаемой высоты, она движется по стволу дерева снова вниз.
Вследствие наличия громоздкой рамной станины и трех отдельных дисковых пил с предназначенным для каждой из них собственным приводным двигателем это известное устройство следует рассматривать как затратное и требующее частых ремонтов. Если, например, при напряженной работе в лесу выйдет из строя лишь один приводной двигатель для дисковой пилы, то все устройство больше не будет работоспособным. В дополнение к этому из-за множества отдельных деталей устройство не только требует частых ремонтов, но является также дорогим и сравнительно тяжелым, вследствие чего обращение с ним обслуживающего персонала затруднено.
В дополнение к этому вследствие колебательного движения отдельных дисковых пил в горизонтальном направлении скорость, с которой устройство может перемещаться вверх по стволу дерева, ограничивается. При слишком высокой скорости возникает опасность того, что будут захвачены не все сучья ствола дерева, т.е. необходимым колебательным движением дисковых пил снижается скорость и таким образом - эффективность устройства.
Из документа DE 3505752 А1 известно режущее устройство для удаления сучьев с живых деревьев, в котором применяются не пилы, а два выполненных приблизительно в форме полукруга, тянущих под наклоном ножа. Ножи находятся под действием упругой силы, посредством которой они прижимаются к стволу дерева.
Особенность этого известного устройства состоит в том, что предусмотрено находящееся на расстоянии от ствола дерева гидравлическое подъемное устройство, с помощью которого оба предусмотренных для удаления сучьев ножа движутся сначала вверх, а затем снова вниз. Так как приведение в действие режущего устройства осуществляется не через прилегающие с давлением к коре дерева приводные гусеничные ленты, то действие давления на кору дерева предотвращено. Действие давления на кору дерева может вредным образом отразиться на происходящем через кору дерева течении сока в дереве и при повреждении коры дерева может прервать течение сока.
Течение сока через кору дерева начинается весной и длится вплоть до поздней осени. Поэтому, если риск прерывания течения сока должен быть предотвращен, то известными устройствами, в которых приводные гусеничные ленты или другие приводные средства с давлением прилегают к коре дерева и при определенных обстоятельствах могут повредить ее, можно безопасно удалять сучья только в течение относительно короткого зимнего периода времени.
Несмотря на отказ от прилегающих с давлением к коре дерева приводных гусеничных лент, известному устройству присущи многие недостатки. Так, транспортировка относительно тяжелых гидравлических подъемных устройств с обоими ножами от дерева к дереву является затруднительной и трудоемкой.
Другой недостаток заключается в том, что происходящее вверх движение ножей зависит от точной установки и расположения подъемного устройства на земле и предопределено только подъемным движением гидравлического устройства. Если гидравлическое устройство ориентировано не так, что ножи при подъеме точно следуют за ходом ствола дерева, возникает опасность того, что ножи будут удалять не только сучья, но и часть коры дерева. Чтобы избежать этого, гидравлическое подъемное устройство должно быть позиционировано рядом с деревом так, чтобы движение подъема всегда происходило параллельно стволу дерева.
Проводка ножей жестко задана посредством направленного вертикально вверх движения подъемного устройства. Поэтому ножи могут не следовать за возможными, даже лишь незначительными отклонениями ствола дерева от жестко заданного вертикального направления и при таких возможных отклонениях хода ствола дерева кора дерева повреждается ножами.
Из документа US 2013/0299046 А1 известно устройство для удаления сучьев с живых деревьев по меньшей мере с одним режущим устройством для обрезки и удаления сучьев дерева, с основной частью, с собственным приводом, с двигателем, а также с прилегающими в его рабочем положении к стволу дерева приводными средствами, причем устройство может самостоятельно перемещаться по стволу дерева вверх и вниз.
Режущее устройство содержит первое нижнее фиксирующее устройство и второе, находящееся над ним, верхнее режущее устройство. Нижнее фиксирующее устройство содержит два расположенных напротив друг друга, проходящих кольцеобразно рычага, которые расположены со смещением в вертикальном направлении, причем оба рычага нижнего фиксирующего устройства образуют вместе дугу окружности, которая охватывает первую часть обхвата ствола дерева, причем вследствие смещенного расположения обоих рычагов концевые области обоих рычагов в их рабочем положении могут перехлестываться, причем концевые области обоих рычагов, при рассмотрении в вертикальном направлении, расположены друг над другом.
Верхнее режущее устройство содержит два расположенных напротив друг друга, проходящих тоже кольцеобразно ножа, а в середине между обоими ножами верхнего режущего устройства выше обоих ножей верхнего режущего устройства расположен третий нож. Три ножа верхнего режущего устройства образуют вместе дугу окружности, которая охватывает вторую часть обхвата ствола дерева, так что ножами верхнего режущего устройства охвачен весь обхват ствола дерева в любом месте вдоль подвергаемой удалению сучьев области.
Это известное устройство не содержит, однако, прилегающего в его рабочей позиции к стволу дерева опорного колеса. Помимо этого, ножи верхнего режущего устройства простираются не в одной и той же плоскости, а нижнее фиксирующее устройство выполнено не как режущее устройство.
В основе изобретения лежит задача создания устройства для удаления сучьев с живых деревьев, которым можно предотвратить вредное воздействие на кору дерева. Наряду с этим устройство должно быть легким в обращении и должно позволять работать с большими скоростями, с которыми устройство движется по стволу дерева вверх и вниз, чтобы так можно было достичь лучшей эффективности, связанной с более высокой экономичностью. Помимо этого, устройство должно предоставлять возможность круглогодичного применения для удаления сучьев, не оказывая влияние на течение сока через кору дерева.
Решение данной задачи осуществляется в указанном в ограничительной части формулы изобретения изобретении посредством названных в отличительной части п. 1 формулы изобретения признаков.
В устройстве согласно изобретению содержатся первое нижнее режущее устройство и второе, расположенное над ним, верхнее режущее устройство. Нижнее режущее устройство содержит два расположенных напротив друг друга, проходящих кольцеобразно ножа, которые расположены со смещением в вертикальном направлении.
Оба ножа нижнего режущего устройства образуют вместе дугу окружности, которая охватывает первую часть обхвата ствола дерева, причем вследствие смещенного расположения обоих ножей концевые области обоих ножей в их рабочем и режущем положении могут перехлестываться, причем тогда концевые области обоих ножей, при рассмотрении в вертикальном направлении, расположены друг над другом.
Верхнее режущее устройство содержит два расположенных напротив друг друга, проходящих тоже кольцеобразно ножа, которые, однако, не смещены в вертикальном направлении, а простираются в одной и той же плоскости. В середине между обоими ножами верхнего режущего устройства выше обоих ножей верхнего режущего устройства дополнительно расположен третий нож.
Три ножа верхнего режущего устройства образуют вместе дугу окружности, которая охватывает вторую часть обхвата ствола дерева, так что ножами нижнего и верхнего режущего устройства охвачен весь обхват ствола дерева в любом месте вдоль подвергаемой удалению сучьев области.
В изобретении исходят из того, что сучья растут, как правило, в горизонтальной плоскости кольцеобразно вокруг ствола дерева. Поэтому, когда устройство согласно изобретению движется по дереву вверх, благодаря двум предусмотренным режущим устройствам сучья обрезаются отдельными ножами в четыре этапа и удаляются.
Сначала вступает в действие самый верхний, при рассмотрении в вертикальном направлении, третий нож верхнего режущего устройства. Затем следуют оба других, расположенных на такой же высоте ножа верхнего режущего устройства, которое покрывает часть обхвата дерева и таким образом удаляет находящиеся на этой части сучья.
После этого вступает в действие нижнее режущее устройство, которое покрывает еще недостающую часть обхвата ствола дерева и которое сначала действует своим верхним в вертикальном направлении ножом. Затем в последнюю очередь следует другой, расположенный со смещением вниз нож нижнего режущего устройства.
Является очевидным, что при этом устройстве растущие кольцеобразно в горизонтальной плоскости сучья удаляются не все одновременно, а поэтапно один за другим. Это требует меньшей силы, чем она необходима, если бы все сучья в одной плоскости обрезались одновременно. Поэтому привод устройства согласно изобретению может быть выполнен менее мощным, и, тем не менее, он дает возможность перемещать устройство по стволу дерева вверх и вниз со сравнительно высокой скоростью, благодаря чему повышается эффективность.
В изобретении оба ножа нижнего режущего устройства расположены со смещением относительно друг друга в вертикальном направлении. Это является преимуществом, потому что благодаря этому учитывается, что диаметр дерева сужается по направлению снизу вверх. Внизу деревья толще, чем вверху. При этом разница в диаметре может составлять до 10 см.
Поэтому, если при движении вверх концы обеих половин ножей вследствие становящегося меньше диаметра движутся друг к другу, то благодаря смещенному расположению обеспечивается возможность беспроблемного перехлеста концов ножей без их касания друг с другом, что было бы в случае, если бы оба ножа были бы расположены в одной и той же плоскости.
Оказалось, что вес устройства согласно изобретению относительно мал, так что давление прижатия привода к коре дерева тоже может поддерживаться малым. Благодаря этому можно избежать повреждения коры дерева, так что устройство может применяться, не прерывая течения сока, даже круглогодично.
Целесообразная форма выполнения изобретения предусматривает, что оба расположенных напротив друг друга ножа нижнего и верхнего режущего устройства выполнены с возможностью поворота в направленное в сторону от ствола дерева исходное положение и с возможностью стопорения в нем и с возможностью поворота в рабочее положение, в котором они посредством силы прижимаются к стволу дерева.
Когда оба режущих устройства находятся в их исходном положении, устройство может быть установлено на ствол дерева. Вслед за тем ножи поворачиваются в рабочее положение, в котором они посредством силы прижимаются к стволу дерева, и после этого с помощью привода устройство может перемещаться по стволу дерева вверх для удаления сучьев. Когда удаление сучьев со ствола дерева завершено, и устройство снова съехало вниз, ножи могут быть снова повернуты и застопорены в их исходном положении и устройство может быть снято с соответствующего дерева и доставлено к следующему дереву.
Другая предпочтительная форма выполнения изобретения предусматривает, что третий нож верхнего режущего устройства расположен неподвижно между обоими выполненными с возможностью поворота ножами верхнего режущего устройства, и что три ножа верхнего режущего устройства выполнены с возможностью поворота в виде единого блока как целое в горизонтальном направлении.
На практике можно наблюдать, что деревья не всегда растут вверх точно в вертикальном направлении, а имеют незначительные отклонения или же искривления. Если при движении устройства вверх имеется такое искривление, то верхнее режущее устройство может приспособиться к этому искривлению и переместиться горизонтально в сторону от ствола дерева в направлении искривления, благодаря чему предотвращается повреждение коры дерева. Горизонтальное перемещение режущего устройства происходит против действия упругой силы предназначенных для ножей пружин и, когда устройство прошло через искривление, ножи снова прижимаются в противоположном направлении к стволу дерева. Таким образом, горизонтальная подвижность верхнего режущего устройства является весомым преимуществом изобретения.
Другое целесообразное усовершенствование изобретения состоит в том, что ножи нижнего и верхнего режущего устройства с их обращенной к стволу дерева внутренней стороны имеют по меньшей мере одну распорку, с помощью которой ножи удерживаются на малом расстоянии от ствола дерева. Благодаря распоркам обеспечивается отсутствие повреждений коры дерева во время удаления сучьев.
В другой целесообразной форме выполнения изобретения распорки закреплены на ножах с возможностью съема и замены. Благодаря этому можно в зависимости от необходимости устанавливать разное расстояние между корой дерева и ножами. Является целесообразным, если расстояние от ножей до ствола дерева составляет примерно 3-5 мм.
Ножи нижнего или верхнего режущего устройства, преимущественным образом, расположены на основной части устройства с возможностью замены. Таким образом, если после длительного применения ножи стали тупыми, они могут быть заменены острыми ножами, и, наряду с этим, тупые ножи могут быть вновь заточены.
В целесообразной форме выполнения изобретения приводные средства образованы двумя закрепленными параллельно на расстоянии на основной части ременными приводами, которые приводятся в движение от общего, расположенного на основной части гидромотора и с давлением прижимаются к стволу дерева.
То есть, для обоих ременных приводов предусмотрен только один общий гидромотор, вследствие чего вес устройства согласно изобретению, преимущественным образом, может быть снижен. Ременные приводы могут быть оснащены большой поверхностью прилегания, благодаря чему давление прижатия к коре дерева снижается.
В изобретении является целесообразным, чтобы гидромотор снабжался необходимым гидравлическим маслом и давлением через гибкий гидравлический трубопровод от трактора.
В другом усовершенствовании изобретения предусмотрено, что ремни обоих ременных приводов выполнены профилированными и снабжены проходящими горизонтально углублениями. Благодаря профилированию достигается уверенное движение устройства вверх и вниз вдоль ствола дерева.
Другое предпочтительное усовершенствование изобретения состоит в том, что на основной части с возможностью поворота закреплено опорное колесо, и оно выполнено с возможностью поворота в исходное положение и в рабочее положение, причем в своем рабочем положении опорное колесо с давлением прилегает к стволу дерева посредине между обоими ременными приводами, а в своем исходном положении - повернуто в сторону от ствола дерева и застопорено.
В своем рабочем положении опорное колесо обеспечивает прилегание расположенных напротив друг друга ременных приводов с давлением к стволу дерева и, таким образом, возможность уверенного движения устройства вдоль ствола дерева. В исходном положении опорного колеса устройство после выполненного удаления сучьев можно снять с дерева и транспортировать к следующему дереву.
В последующем изобретение разъясняется и описывается подробнее с помощью изображенного в чертеже примера выполнения. Показано:
Фиг. 1 изображение устройства согласно изобретению в его исходном положении в перспективе,
Фиг. 2 вид на часть профиля ременных приводов,
Фиг. 3 схематическое изображение обхвата ствола дерева, покрытого ножами устройства,
Фиг. 4 устройство согласно изобретению в его рабочем положении на стволе дерева, и
Фиг. 5 схематическое изображение горизонтальной подвижности верхнего режущего устройства.
На фиг. 1 изображено устройство 10 в его исходном положении. В устройстве 10 содержится двухсекционная основная часть 12 с ременным приводом 14 и 16 для каждой секции. Оба ременных привода 14 и 16 содержат приводной ремень 18, который в рабочем положении устройства 10 с давлением прилегает к стволу дерева, так что, если приводной ремень 18 приводится в движение от общего гидромотора 20, устройство 10 может перемещаться по дереву вверх и вниз.
Помимо этого, в устройстве 10 содержится опорное колесо 22, которое держится на основной части 12 с помощью штанг 24. С помощью толкающей штанги 28 опорное колесо 22 может быть повернуто посредством шарнира 26 в направлении стрелки А в его рабочее положение, в котором оно с давлением прилегает к стволу дерева.
Обе основные части 12 неподвижно соединены друг с другом с помощью верхней пластины 30 и средней пластины 32. При этом оба ременных привода 14 и 16 находятся примерно под прямым углом друг к другу.
На пластине 32 с помощью шарнира 42 закреплена штанга 40 ножа. Штанга 40 ножа через другой шарнир соединена с верхней штангой 38 ножа, которая вместе с другой штангой 36 ножа (сравни с фиг. 5) держит верхнее режущее устройство.
Это верхнее режущее устройство содержит два боковых ножа 48, которые выполнены с возможностью поворота в их рабочее положение в направлении стрелок D и Е. Выше обоих ножей 48 и между ними находится неподвижно зафиксированный третий нож 50.
Нижнее режущее устройство содержит два расположенных со смещением в вертикальном направлении ножа 46, которые расположены соответственно на основной части 12. Оба ножа 46 являются поворачиваемыми с помощью шарниров 54 в направлении стрелок В и С в их рабочее положение, в котором они под действием не изображенной здесь пружины с давлением прилегают к стволу дерева. На своей внутренней, обращенной к стволу дерева стороне ножи верхнего и нижнего режущих устройств содержат заменяемые распорки 52, с помощью которых прилегающие в своем рабочем положении с давлением к стволу дерева ножи удерживаются на малом расстоянии, например 3 мм, от ствола дерева, чтобы предотвратить повреждение ножами коры дерева. Распорки 52 на их верхнем и нижнем концах несколько закруглены, чтобы при движении устройства 10 вверх и вниз не повредить распорками 52 кору дерева.
Гидромотор 20 питается от не изображенного трактора через гибкий гидравлический трубопровод 56. Гидромотор 20 приводит в движение оба ременных привода 14 и 16, причем основная часть 12, на которой расположен гидромотор 20, может приводиться в движение непосредственно, в то время как другая, левая основная часть 12 приводится в движение с помощью содержащей коническое колесо передаточной структуры, которая находится в корпусе 34. Если для приведения в движение обоих ременных приводов 14 и 16 предусмотрен лишь единственный гидромотор 20, то, преимущественным образом, требуется тоже лишь единственный гидравлический трубопровод 56. Помимо этого, применение только одного гидромотора 20 означает экономию веса.
На фиг. 2 показан фрагмент части поверхности ременных приводов 14 и 16. Приводной ремень 18 ременных приводов 14 и 16 имеет проходящие горизонтально углубления 58, посредством чего приводной ремень 18 в целом выполнен профилированным, и благодаря чему устройство 10 может перемещаться по стволу дерева без опасности соскальзывания. В качестве материала для приводного ремня 18 применяется, преимущественным образом, резина разной твердости. В зависимости от состояния деревьев при гладкой коре применяется мягкая резина, а при шершавой коре - более твердая резина.
На фиг. 3 схематически изображено, как ножи 46, 48 и 50 нижнего и верхнего режущего устройства полностью охватывают обхват 60 дерева. Концевые области обоих расположенных со смещением в горизонтальном направлении (ошибка: должно быть «в вертикальном направлении» - прим. пер.) ножей 46 перехлестываются в изображенной толстой линией области 62 перехлеста. В данной области 62 перехлеста концы ножей 46 вследствие их смещенного расположения расположены, не соприкасаясь, на вертикальном удалении друг от друга. На фиг. 3 оба ножа 46 покрывают в совокупности первую нижнюю часть обхвата 60.
Еще остающаяся верхняя часть обхвата 60 охватывается ножами 48 и 50, причем концевые области обоих ножей 48 незначительно перехлестывают в областях 64 и 66 перехлеста находящиеся под ними ножи 46. Таким образом, всеми ножами 46, 48 и 50 охватывается весь обхват 60 ствола дерева.
На фиг. 4 показано режущее устройство 10 в его рабочем положении, причем режущее устройство 10 движется вверх по стволу 70 дерева 68 в направлении стрелки F, чтобы удалить сучья 72, которые выросли кольцеобразно в одной плоскости вокруг дерева 68. При этом первым вступает в действие верхнее режущее устройство, которое на фиг. 4 находится на задней, невидимой стороне дерева 68, и удаляет сучья 72 с первой части обхвата дерева.
Затем, при дальнейшем движении вверх в направлении стрелки F в действие вступают оба расположенных со смещением ножа 46 нижнего режущего устройства, которые удаляют сучья 72 на остальной части обхвата дерева, причем сначала в действие вступает левый верхний нож 46 и после этого - правый нижний нож 46. Когда удалены все сучья 72 до желаемой высоты, устройство 10 снова движется по дереву 68 вниз в направлении стрелки G до исходной точки.
Ходовое колесо 22 находится в своем рабочем положении, в котором оно с давлением прилегает к стволу 70 дерева, и это давление обеспечивает прижатие к дереву также ременных приводов 14 и 16. Для того чтобы дать возможность равномерного давления прижатия для обоих ременных приводов 14 и 16, ходовое колесо 22 расположено посредине между обоими ременными приводами 14, 16, которые находятся под прямым углом друг к другу.
Ременные приводы 14, 16 обладают большой поверхностью, вследствие чего давление прижатия ременных приводов 14, 16 к коре дерева можно поддерживать малым. Благодаря этому может быть предотвращено повреждение коры дерева.
На схематическом чертеже согласно фиг. 5 изображено, что верхнее режущее устройство со своими ножами 48 и 50 расположено на основной части не неподвижно, а, рассматривая как целое, с возможностью поворота в горизонтальном направлении согласно двойной стрелке Н. Если при движении устройства 10 вверх самый верхний нож 50 верхнего режущего устройства попадает на отклоняющийся от вертикального ход ствола 70 дерева в виде утолщения или легкого искривления, то верхний нож 50 пружинит и подгоняется к ходу ствола дерева, отклоняясь в направлении от ствола дерева. Посредством этого предотвращается повреждение коры дерева 68 верхним режущим устройством в месте утолщения или искривления.
Горизонтальная подвижность верхнего режущего устройства становится возможной вследствие того, что оно через штангу 36 ножа с помощью шарнира 42 связано с пластиной 30. Помимо этого, штанга 38 ножа с помощью шарнира 42 связана со штангой 40 ножа, которая, со своей стороны, через шарнир 44 закреплена на пластине 32. Благодаря этому становится возможной горизонтальная подвижность верхнего режущего устройства наподобие параллелограмма.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
(является частью описания)
10 устройство
12 основная часть
14 ременный привод
16 ременный привод
18 приводной ремень
20 гидромотор
22 опорное колесо
24 штанги
26 шарнир
28 толкающая штанга
30 пластина
32 пластина
34 корпус
36 штанга ножа
38 штанга ножа
40 штанга ножа
42 шарнир
44 шарнир
46 нож
48 нож
50 нож
52 распорка
54 шарнир
56 гидравлический трубопровод
58 углубление
60 обхват (дерева)
62 область перехлеста
64 область перехлеста
66 область перехлеста
68 дерево
70 ствол дерева
72 сучья
А стрелка
В стрелка
С стрелка
D стрелка
Е стрелка
F стрелка
G стрелка
Н двойная стрелка