МУСОРОПОДБОРЩИК
GARBAGE COLLECTOR

Изобретение относится к устройствам и приспособлениям для уборки мусора, в частности к таким устройствам, в которых используется создаваемый турбиной или воздушным насосом воздушный поток. Такие устройства установлены преимущественно на колесах с возможностью их перемещения по убираемой территории, или проезжей части дороги, или по тротуару, или по полу здания. При этом данное устройство не относится к пылесосам, так как предназначено для уборки таких фракций мусора, которые значительно превышают по своим размерам фракции пыли.
Устройство может быть использовано в конструкциях вакуумных подметально-уборочных машин, ручных машинах для уборки мусора, а также в конструкциях других средств удаления мусора, в частности, предназначенных для удаления мусора и ненужных предметов с участков территорий, например газонов, или для удаления мелких камней со строительных площадок, или мелких корней с почвы.
Из отечественной патентной документации известны мусороподборщики, каждый из которых характеризуется тем, что он содержит бункер, установленный на опорах его перемещения по обрабатываемой поверхности, жестко соединенное с бункером входное сопло, сообщенное с полостью бункера, которая сообщена с рабочей камерой воздушного насоса или вентилятора, закрепленного на бункере, бункер и входное сопло имеют днища, причем рабочая камера воздушного насоса сообщена с полостью бункера (RU32787, опубл. 17.09.2003; RU 32115, опубл. 10.09.2003; RU 37110, опубл. 10.04.2004; RU 2029816, опубл.27.02.1995; RU 98104015, опубл. 10.12.1999; RU 2090691, опубл.20.09.1997).
Известны конструкции бункеров мусороподборщиков, каждый из которых содержит днище, воздуховод, входное сопло и выходное отверстие (RU 21787, опубл. 20.02.2002; RU 46508, опубл. 10.07.2005).
В RU 2090691 представлен пылеподборщик, смонтированный в кузове автошасси, при этом входное сопло сообщено воздуховодами последовательно с бункером для тяжелых фракций мусора и пыли и с бункером для легких фракций пыли и мусора, а воздушный насос расположен между бункерами. В RU 32115 представлен пылеподборщик, смонтированный в кузове автошасси, при этом входное сопло сообщено воздуховодами последовательно с бункером для тяжелых фракций мусора и пыли и с бункером для легких фракций пыли и мусора, а воздушный насос расположен за крайним задним бункером.
В RU 32787 представлена машина для очистки дорожных покрытий от мусора, содержащая бункер для мусора, раму, выполненную с возможностью перемещения по дорожному покрытию, и установленные на раме вихревую камеру с продольным щелевым отверстием со стороны дорожного покрытия, нагнетательное и всасывающее сопла, установленные с противоположных сторон щелевого отверстия и сопряженные с образующей вихревой камеры, нагнетающее устройство, сообщенное с нагнетательным соплом, причем в бункере установлено устройство для отделения мусора от воздушного потока, а всасывающее сопло сообщено с бункером воздуховодом.
Из зарубежной патентной документации известны мусороподборщики, каждый из которых характеризуется тем, что он содержит бункер, установленный на опорах его перемещения по обрабатываемой поверхности, сообщенное с бункером входное сопло, сообщенное с полостью бункера, которая сообщена с рабочей камерой воздушного насоса или вентилятора, закрепленного на бункере, бункер и входное сопло имеют днища, причем рабочая камера воздушного насоса сообщена с полостью бункера (CN 101613999, 30.12.2009; CN 201420249, 10.03.2010; CN 201424638, 17.03.2010; CN 201406671, 17.02.2010; CN 201372419, 30.12.2009; CN 201390941, 27.01.2010; CN 201390942, 27.01.2010 и другие; JP CN 2672106, 24.01.2010; WO 2010034095, 04.01.2010; SE 532655, 09.03.2010; WO 2010014214, 02.04.2010 и другие). В CN 101613999, CN 201420249, CN 201406671 и CN 201390942 каждый мусороподборщик представлен в совокупности с автомобильными шасси и содержит сообщенные с воздушным насосом входное сопло и воздуховод, сообщенный с полостью бункера, выполненного в виде крытого кузова шасси. В CN 201390941, CN 201372419 и CN 201424638 представлены рабочие органы мусороподборщиков, каждый из которых имеет воздушный насос и воздуховод для перемещения мусора в заданном направлении.
Из известных технических решений наиболее близким к заявленному является мусороподборщик, содержащий бункер, установленный на опорах его перемещения по обрабатываемой поверхности, сообщенное с полостью бункера входное сопло, закрепленный на бункере воздушный насос, рабочая полость которого сообщена с полостью бункера (RU 2090691).
Данный мусороподборщик не в достаточной мере отвечает условиям компактности, что отрицательно влияет на его маневренность, производительность и способность работать в труднодоступных местах. При этом его оборудование имеет сравнительно большую энергоемкость, поскольку работа воздушного насоса будет эффективной лишь при сравнительно большом расходе воздуха и большой производительности насоса. Большая производительность насоса необходима для создания соответствующего давления как в воздуховодах, так и в емкостях, образующих путь следования воздушного потока с большим числом резко сужающихся и резко расширяющихся воздушных каналов, что приводит к большому перерасходу воздуха и потерям давления.
Техническим результатом изобретения является повышение компактности, маневренности и производительности мусороподборщика. Другим техническим результатом является снижение потребления энергии.
Технический результат получен мусороподборщиком, содержащим бункер, установленный на опорах его перемещения по обрабатываемой поверхности, сообщенные с полостью бункера входное сопло и воздушный насос в корпусе с выходным патрубком, отличающийся тем, что между бункером и рабочей камерой насоса выполнены воздуховоды, сообщающие полость насоса с полостью бункера, в опорах воздуховодов расположен приводной вал, на котором в корпусе насоса закреплен диск и на его противоположных сторонах закреплены лопатки, образующие турбины воздушного насоса, между диском и воздуховодами образованы рабочие камеры насоса, сообщенные через воздуховоды с полостью бункера и выходным патрубком, бункер и входное сопло имеют расположенные в разных плоскостях днища и днище бункера расположено ниже днища входного сопла таким образом, что между ними образован порог, а корпус воздушного насоса расположен на бункере между воздуховодами.
Конец входного сопла выполнен расширяющимся в наружную сторону от бункера.
Сопло, бункер, корпус насоса и воздуховоды выполнены из отдельных частей, соединенных между собой разъемными соединениями или они выполнены как одна цельная деталь, образующая корпус мусороподборщика.
Сопло, бункер, корпус насоса и воздуховоды выполнены из звукопоглощающей пластмассы или их внутренние поверхности обработаны звукопоглощающим покрытием.
На фиг.1 схематично показан мусороподборщик, вид сбоку.
На фиг.2 - вид А на фиг.1.
На фиг.3 - вид Б на фиг.1.
На фиг.4 - сечение В-В на фиг.2.
На фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1.
На фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.1.
На фиг.7 - сечение Е-Е на фиг.3.
Мусороподборщик содержит бункер 1 (фиг.1), установленный на опорах 2 его перемещения по обрабатываемой поверхности 3, жестко соединенное с бункером или выполненное за одно с ним входное сопло 4, сообщенное с полостью 5 бункера, которая сообщена с рабочей камерой воздушного насоса в корпусе 6, закрепленного на бункере. Бункер имеет днище 7, входное сопло имеет днище 8. Днище бункера расположено ниже днища воздухозаборного сопла таким образом, что между упомянутыми днищами образован порог 9. Опоры 2 в данном устройстве представляют собой опоры качения, в частности колеса, в том числе приводные мотор-колеса, при этом в качестве опор могут быть использованы любые другие известные опоры, например приводные гусеничные опоры для перемещения мусороподборщика при его движении по обрабатываемой поверхности.
Воздушный насос (фиг.2) выполнен из двух параллельно расположенных в корпусе 6 воздушных турбин 10 и 11, расположенных в полости насоса, которая образована корпусом 6 насоса. Турбина 10 расположена в рабочей камере 12. Турбина 11 расположена в рабочей камере 13, отделенной от камеры 12. Турбины жестко закреплены на приводном валу 14, на конце которого жестко закреплен приводной шкив 15, соединенный посредством передачи с двигателем. (Передача и двигатель на чертежах не показаны.)
Рабочая камера 12 турбины 10 сообщена с полостью 5 бункера вертикально расположенным воздуховодом 16. Рабочая камера 13 турбины 11 сообщена с полостью 5 бункера вертикально расположенным воздуховодом 17. Воздуховоды 16 и 17 расположены над бункером и жестко связаны с ним. Приводной вал 14 установлен с возможностью его вращения в опорах 18, которые выполнены в стенках воздуховодов 16 и 17, между которыми расположены турбины 10 и 11. Каждая рабочая камера турбины сообщена соответствующим воздуховодом с полостью 5 бункера. В днище 7 бункера выполнено, по крайней мере, одно окно 19 (фиг.1, 6), закрытое подвижной заслонкой 20, установленной в направляющих днища 7 бункера. Воздуховоды 16 и 17 и турбины 10 и 11 расположены над бункером 1. Рабочие камеры 12 и 13 воздушного насоса сообщены с выходным патрубком 21, выполненным на корпусе насоса или являющимся продолжением этого корпуса.
Конец входного сопла 4 (фиг.3) выполнен расширяющимся в наружную сторону от бункера 1, он имеет на виде сверху расширяющийся в указанном направлении участок 22 в виде трапеции.
Сопло, бункер, корпус насоса и воздуховоды выполнены из отдельных частей, соединенных между собой разъемными соединениями (не показаны), или они выполнены как одна цельная деталь, образующая корпус мусороподборщика, при этом сопло, бункер, корпус насоса и воздуховоды выполнены из звукопоглощающей пластмассы, например из ячеистой пластмассы, или их внутренние поверхности обработаны звукопоглощающим покрытием 23, фрагмент которого (условно) показан на фиг.1.
Рабочие камеры 12 и 13 частично или полностью отделены друг от друга диском 24, на котором с противоположных сторон симметрично закреплены лопатки 25, каждая из которых имеет сложную форму в ее трехмерном измерении, причем каждая лопатка в поперечном сечении расположена наклонно по отношению к плоскости диска, как это схематично показано на фиг.5. Таким образом, существенно, что между бункером и рабочей камерой воздушного насоса выполнены вертикально расположенные воздуховоды, сообщающие образованную корпусом 6 полость насоса с полостью бункера. Также существенно, что в опорах воздуховодов расположен приводной вал, на котором закреплен диск, расположенный в полости насоса. С целью уравновешивания сил, действующих на диск, на его противоположных сторонах симметрично закреплены лопатки, образующие турбины воздушного насоса. Причем между диском и воздуховодами образованы рабочие камеры насоса, сообщенные через воздуховоды с полостью бункера и выходным патрубком. Днище бункера расположено ниже днища входного сопла, а корпус воздушного насоса расположен на бункере между воздуховодами.
Сущность технического решения не изменится, если мусороподборщик вместо двух воздуховодов будет иметь один воздуховод, а вместо двух турбин - одну турбину. Однако при этом на боковую стенку воздуховода будет действовать боковая составляющая силы от ударов частиц мусора о боковую наклонную поверхность лопатки 25 турбины. В случае если эта составляющая силы не будет уравновешена, то элементы турбины и вала при восприятии указанных сил подвергаются осевым нежелательным нагрузкам и осевому износу.
В другом исполнении мусороподборщика по данному техническому решению предусмотрено, что с целью уменьшения габаритов мусороподборщика по высоте высота бункера и воздуховодов принята минимальной, а корпус 6 воздушного насоса, выходной патрубок 21, диск 24 и турбины 10 и 11 расположены горизонтально.
На корпусе 1 закреплена быстросъемная рукоятка 26 (фиг.1), предназначенная для ручного перемещения мусороподборщика, что не исключает использование связанных с опорами качения 2 механического или электрического приводов (не показаны) перемещения мусороподборщика.
Работает мусороподборщик следующим образом. Перемещают рукояткой 26 (фиг.1) мусороподборщик известным образом по обрабатываемой поверхности 3 (фиг.1) при включенном в работу приводе вращения приводного шкива 15 (фиг.2). В результате создается вращение приводного вала 14, которое передается на воздушные турбины 10 и 11. Турбины вращаются против часовой стрелки (фиг.4, 5), закручивают воздух в рабочих камерах 12 и 13 воздушного насоса и выбрасывают воздух в выходной патрубок 21.
Благодаря текучести воздух засасывается турбинами из воздуховодов 16 и 17, полости 5 бункера 1 и из полости входного сопла 4. В результате на входе сопла 4 создается разреженная воздушная зона. Наружный воздух засасывается от обрабатываемой поверхности 3 и через входное сопло 4 поступает сначала в полость 5 бункера 1, а затем из полости 5 бункера воздух разделяется на два воздушных потока воздуховодами 16 и 17 и поступает через эти воздуховоды в рабочие камеры 12 и 13 воздушного насоса 6. Далее воздушный поток, поступивший снаружи, аналогичным образом закручивается турбинами 10 и 11 в рабочих камерах в направлении против часовой стрелки и выбрасывается в выходной патрубок 21.
При движении воздушного потока по указанному направлению легкие и тяжелые фракции мусора, например бумага, гранитная крошка, песок, мелкие камни и корни, листва, поднимаются воздушным потоком с очищаемой поверхности 3, засасываются входным соплом 4 и перемещаются в полости этого сопла. Тяжелые фракции мусора перемещаются по днищу 8 (фиг.1, 6) входного сопла, а легкие фракции перемещаются в пространстве входного сопла во взвешенном состоянии над днищем 8 входного сопла. Тяжелые и легкие фракции мусора попадают в полость 5 бункера 1, где они разделяются по весовым параметрам. Тяжелые фракции мусора опускаются вниз и падают на днище 7 бункера 1, а легкие фракции мусора поднимаются вверх двумя восходящими в воздуховодах 16 и 17 потоками воздуха. При этом благодаря наклонному расположению лопаток 25 каждой турбины и расположению рабочих поверхностей лопаток наклонно в сторону смежной с турбиной боковой стенки 27 воздуховода частицы мусора при попадании в рабочие камеры 12 и 13 постоянно отталкиваются лопатками турбин 10 и 11 в сторону боковых стенок 27 воздуховодов 16 и 17. Это исключает забивание лопаток турбин мусором. Мусор свободно перемещается в рабочих камерах 12 и 13 без залипания на лопатках турбин и выходит с воздушным потоком в выходной патрубок 21 и после него попадает в мусоросборник, например в мешок одноразового использования (не показан), закрепленный на выходном патрубке 21. Во время работы мусороподборщика периодически открывают заслонку 20 (фиг.1, 6), и тяжелые фракции мусора, оставшиеся на днище 7 бункера 1, через открывшееся отверстие 19 в днище бункера выгружаются наружу и остаются на обработанной поверхности 3 в виде подлежащего удалению тяжелого мусорного вороха, при удалении которого используют снятый с патрубка 21 мусоросборник, в котором находятся легкие фракции мусора.
Преимуществом данного изобретения является, во-первых, минимальный расход энергии и воздуха благодаря оптимальной компоновке частей мусороподборщика, обеспечивающей существенное снижение сопротивления перемещения воздушного потока и мусора на пути их движения от обрабатываемой поверхности до выходного патрубка 21. При этом благодаря компактности устройства существенно повышена маневренность мусороподборщика, что положительно влияет на его производительность.