УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСКАПЫВАНИЯ И РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ
DEVICE FOR SOIL DIGGING AND LOOSENING

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к садово-огородному инструменту и предназначено для вскапывания и рыхления почвы.
Известна полезная модель «Ручное устройство для обработки почвы», патент RU № 115145, МПК А01В 1/20, дата публикации 27.04.2012 г. Устройство содержит вилы с поперечиной, на которой жестко закреплена державка, шарнирно соединенная с опорой, жестко связанной с рамкой. Передняя часть рамки связана с рыхлителями и отогнута вверх, а остальная часть расположена в одной плоскости с опорой. Рыхлители закреплены на перемычке, которая установлена на передней части рамки и выполнена съемной.
Недостатком аналога является неудобство в работе с устройством, так как периодически рабочему приходится наклоняться, а также вес устройства составляет около 5 кг, что тяжело приподнимать на протяжении всей работы.
Известны лопаты по изобретениям RU 2462850, МПК А01В1/00, дата публикации 10.10.2012 г. и FR 2639789, МПК А01В1/00, дата публикации 08.06.1990 г., облегчающие вскапывание почвы за счет наличия закрепленной на рукоятке лопаты металлической возвратной пружины.
Недостатком указанных аналогов является наличие рядом с рабочим небезопасной упругой металлической пружины, которая может оторваться, поранить рабочего, а также то, что при работе указанными инструментами рабочему приходится использовать помимо силы ног, еще и силу рук, а также наклоняться.
В качестве прототипа выбрана полезная модель «Ручное орудие для вскапывания и рыхления почвы», патент RU № 146221, МПК А01В 1/00, дата публикации 10.10.2014 г.
Ручное орудие для вскапывания и рыхления почвы содержит опорную рамку с образованием полозьев с загнутыми концами, жестко соединенную со стойкой опорного элемента, поперечину с вилами, которая посредством державки, по горизонтальной оси шарнирно соединена с опорным элементом через кронштейн, перемычку с гребенкой-рыхлителем, горизонтально установленную в нижней части опорной рамки. При этом, зубья вил при рабочем движении проходят между рабочими элементами гребенки-рыхлителя. Державка жестко прикреплена по центру поперечины с вилами, рабочие элементы гребенки - рыхлителя выполнены в виде 4-х параллельно расположенных прутков с тупыми концами, а вилы поперечины, по центру, загнуты под углом 120 градусов к вертикали.
При работе с ручным орудием вилы входят в почву путем нажатия ногой на них. После того, как вилы полностью вошли в почву, нажатием руками на черенок, через ось вилы становятся в горизонтальное положение. Благодаря этому рыхлится почва. Недостатком прототипа является то, что рабочему приходится нагибаться, чтобы вилы повернулись на 90° от вертикали. Также нужно прилагать значительные усилия при перестановке на новую позицию, т.к. конструкция весит около 5 кг. Всё это связано с нагрузками на позвоночник рабочего. Конструкция неудобна в работе, если у человека есть проблемы с позвоночником или руками.
Технической задачей, решаемой данным изобретением, является создание конструкции устройства, обеспечивающей безопасность для здоровья при работе людям с ограниченными физическими возможностями, в особенности с проблемами позвоночника, а также повысить удобство при работе.
Для решения поставленной задачи, в заявляемом техническом решении устройства, вес которого составляет 3,3 кг, содержится вертикальная, опорная стойка, на которой перпендикулярно к ней расположены две параллельные ручки для рук: опорная и удерживающая. Стойка жестко установлена на несущей планке с размельчителями, с уклоном в 10° от вертикали в сторону рабочего. Несущая планка своими концами размещена на двух опорных планках. К одной из опорных планок жестко и перпендикулярно к ней прикреплена одним своим концом фиксирующая пластина, на втором конце которой жестко закреплены основания передней и задней направляющих, выполненных в виде вертикально ориентированных фигурных пластин, имеющих прямолинейное направление, переходящее в изгиб. На верхних частях направляющих выполнены отверстия под крепеж. Направляющие размещены на определенном расстоянии друг от друга в одной вертикальной плоскости, образуя щелевидный промежуток. Щелевидный промежуток между направляющими предназначен для свободного скольжения по нему соединителя вил. Боковая грань передней направляющей жестко прикреплена к стойке. Верхние концы фигурных направляющих размещены между двумя соединительными пластинами, содержащими отверстия для крепежных элементов, соосные с отверстиями на направляющих, причем, на соединителе вил, по обе стороны от щелевидного промежутка, закреплены удерживающие шайбы, предохраняющие вилы, при работе, от наклонов в боковые стороны, Диаметр удерживающей шайбы больше расстояния между направляющими. Между соединительными пластинами и соединителем вил установлен резиновый буфер.
На двух крайних зубьях вил жестко установлены упоры. Зубья имеют прямое направление, переходящее в загнутое направление, радиус кривизны которого составляет 290 мм. Соединитель вил содержит ножной упор, жестко соединенный с соединителем вил своей нижней гранью, на одной из торцевых поверхностей ножного упора, с помощью крепежных элементов, закреплен нижний конец эластичного трубчатого резинового жгута, верхний конец которого закреплен в фиксаторе, жестко установленном на стойке.
На заднем нижнем горизонтальном ребре (со стороны вил) несущей планки, симметрично относительно вертикальной и нижней горизонтальной плоскостей несущей планки, жестко закреплены упор-направляющие скобы, количество которых соответствует количеству зубьев вил, причем, внутренний диаметр скобы больше диаметра зуба вил для удобного скольжения зубьев по скобам, и меньше размера суммы диаметра зуба вил и выступающей длины упора на зубе.
Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна - следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенной техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость». Автором изготовлен опытный образец, который показал отличные результаты.
Сущность технического решения поясняется чертежами и фотографиями.
На фиг. 1 - общий вид устройства, ¾ спереди;
На фиг. 2 - общий вид устройства, ¾ сзади;
На фиг. 3 - вид сзади устройства;
На фиг. 4 - вид сбоку устройства;
На фиг. 5 - вид сзади вил;
На фиг. 6 - вид сбоку вил;
На фиг. 7 - вид сверху станины;
На фиг. 8 - разрез А-А на фиг. 7;
На фиг. 9 - вид сбоку станины;
На фиг. 10 - передняя направляющая;
На фиг. 11 - задняя направляющая;
На фиг. 12 - вид спереди соединительной пластины;
На фиг. 13 - вид спереди резинового буфера;
На фиг. 14 - вид сбоку резинового буфера;
На фиг. 15 - схема работы устройства (пять позиций).
На фото 1 - общий вид, ¾ спереди (слева) нижней части устройства;
На фото 2 - общий вид, ¾ спереди (справа) нижней части устройства;
На фото 3 - общий вид, ¾ сзади (справа) нижней части устройства;
На фото 4 - общий вид, ¾ сзади (слева) нижней части устройства;
На фото 5 - общий вид устройства, ¾ спереди.
Устройство содержит вилы 1, состоящие из соединителя 2, к которому приварены зубья 3 (фиг. 1-6). В нашем случае их четыре. На двух крайних зубьях 3, перпендикулярно к ним, на расстоянии около 85 мм от соединителя 2, с внутренней стороны, приварены металлические упоры 4 (фото 1-3). На соединителе 2 жестко установлен (приварен) своей нижней стороной ножной упор 5, с небольшим уклоном, угол наклона которого β, равен, например, 25° от вертикали назад, в сторону рабочего (фиг. 6). Ножной упор 5 выполнен в виде металлической пластины. Боковые грани металлической пластины согнуты, образуя торцевые поверхности. Сверху пластина ножного упора 5 также имеет сгиб.
На одной из торцевых поверхностей ножного упора 5 (фиг. 2, 3) крепится штифт 6 для крючка 7, на котором закреплен один из концов эластичного трубчатого резинового жгута 8 (эспандерного). Второй конец эластичного трубчатого резинового жгута 8 крепится на фиксаторе 9, который приварен к вертикальной стойке 10.
Устройство содержит станину 11 (фиг. 1-4, 7-9), состоящую из несущей планки 12, с закрепленными на ней, с помощью сварки, размельчителями 13, которых в данном случае 5 штук. На несущей планке 12, имеющей квадратное сечение (фиг. 8), на заднем, нижнем горизонтальном ребре 14, (со стороны рабочего), симметрично, под углом 45° относительно плоскостей: вертикальной 15 и горизонтальной 16, которые разграничивает друг от друга ребро 14, жестко закреплены, с помощью сварки, упор-направляющие скобы 17 (фиг. 2, 3, 7, 8, фото 4). Скобы 17 предназначены для скольжения в них зубьев 3 вил 1, для этого зубья 3 вил 1 сверху имеют прямое направление (около 100 мм), а затем выполнены с кривизной, радиус которой равен 290 мм (фиг. 6). Количество упор-направляющих скоб 17 соответствует количеству зубьев 3 вил 1 (фиг. 7). В данном случае их количество равно четырем. Внутренний диаметр скобы 17 больше диаметра зуба 3, для обеспечения удобного скольжения зуба 3 через скобу 17, и меньше размера суммы диаметра зуба 3 вил 1 и выступающей длины упора 4 на зубе 3, для обеспечения остановки движения вил 1 в нужный момент и поворота вил 1.
Несущая планка 12 (фиг. 1-9), закреплена (также с помощью сварки) на верхней поверхности концов двух опорных планок 18. Таким образом, получается, что размельчители 13 находятся немного выше поверхности земли (фиг. 4, 9). К одной из опорных планок 18 приварена перпендикулярно к ней и в одной горизонтальной плоскости с нижней поверхностью опорной планки 18 фиксирующая пластина 19 (фиг. 1,2).
Вертикальная стойка 10 (фото 5) установлена жестко (с помощью сварки) на несущей планке 12 с небольшим уклоном назад, в сторону рабочего (фиг. 1, 2, 4). Угол наклона γ составляет 10° от вертикальной оси (фиг. 4). На верхнем конце стойки 10, (фиг. 1-3) перпендикулярно к ней, жестко закреплена с помощью сварки, опорная ручка 20. С другой стороны стойки 10, немного ниже, параллельно опорной ручке 20 закреплена, также с помощью сварки, удерживающая ручка 21.
Устройство содержит (фиг. 1,2,4) переднюю направляющую 22 и заднюю направляющую 23, выполненные в виде вертикально ориентированных фигурных пластин (фиг. 10, 11), имеющих прямолинейное направление, переходящее в изгиб. На верхних частях направляющих 22 и 23 выполнены отверстия 24 и 25 под крепеж. Направляющие 22 и 23 размещены на определенном расстоянии друг от друга в одной вертикальной плоскости, образуя щелевидный промежуток 26, в большей части, начиная сверху, имеющий прямолинейное направление, а в нижней части выполненный с изгибом, за счет конструктивной особенности направляющих 22 и 23. В щелевидном промежутке 26 размещен соединитель 2 вил 1 с возможностью свободного скольжения по нему (во время работы). То есть, расстояние между направляющими 22 и 23 выбрано таким, чтобы была возможность перемещения соединителя 2 вил 1, по щелевидному промежутку 26, при работе, не касаясь соединителем 2 направляющих 22 и 23.
На соединителе 2 по обе стороны от щелевидного промежутка 26 закреплены удерживающие шайбы 27 (фиг. 1-3, 5), предохраняющие вилы 1, при работе, от наклонов в боковые стороны. Диаметр удерживающих шайб 27 больше расстояния между направляющими 22 и 23.
Основания направляющих 22 и 23 приварены к фиксирующей пластине 19 (фиг. 1, 2). Передняя направляющая 22 одной боковой гранью приварена к стойке 10 (фиг. 1, 2, 4). Для придания жесткости направляющим 22 и 23 используются две соединительные пластины 28, имеющие по два отверстия (фиг. 1, 2, 4, 12). Между соединительными пластинами 28 размещены верхние концы направляющих 22 и 23 таким образом, чтобы отверстия соединительных пластин 28 стали соосными с отверстиями 24 и 25 на верхних концах направляющих 22 и 23. В отверстия соединительных пластин 28 вставляются крепежные элементы, зажимающие направляющие 22 и 23 между пластинами 28. В зазор между пластинами 28 снизу вставляется ⊥ - образный резиновый буфер 29, предназначенный для закрытия зазора и для смягчения удара соединителя 2 при возврате вил 1 в исходное положение (фиг. 2,13,14).
Работает устройство для вскапывания и рыхления почвы следующим образом (фиг. 15).
1. Исходное положение.
В исходном положении вилы 1 находятся в своём верхнем положении (фиг. 2, 4), притягиваясь в это положение эластичным трубчатым резиновым жгутом 8, при этом, упираясь соединителем 2 в резиновый буфер 29. Концы зубьев 3 вил 1 находятся в скобах 17.
2. Ход вил 1 по прямой вниз.
Рабочий держится одной рукой за опорную ручку 20, а другой - за удерживающую ручку 21. Не напрягая мускулы рук, рабочий нажимает ногой на ножной упор 5 вил 1. Соединитель 2 вил 1 скользит по щелевидному промежутку 26 между передней направляющей 22 и задней направляющей 23, по прямолинейному их участку. Эластичный трубчатый резиновый жгут 8 растягивается. При этом, от боковых наклонов вилы 1 удерживаются двумя удерживающими шайбами 27. Зубья 3 вил 1, скользя по скобам 17, входят в почву.
3. Малый поворот.
Пройдя прямую часть направляющих 22 и 23 по щелевидному промежутку 26, соединитель 2 вил 1 входит в зону малого поворота. Вилы 1 углубляются в землю и начинают поворачиваться. На этом этапе скобы 17 на несущей планке 12 начинают выполнять роль опор для поворота вил 1. Вилы 1 вошли в почву на максимальную глубину, упоры 4 на крайних зубьях 3 вил 1 коснулись скоб 17.
4. Поворот вил 1 до 90°.
Упоры 4 зубьев 3 вил 1, упираясь в скобы 17, начинают играть роль оси. Соединитель 2 вил 1 не касается направляющих 22 и 23. Это позволяет избежать трения между ними. Вилы 1 поворачиваются до 90°, зубья 3 проходят между размельчителями 13, рыхля почву. Рыхление почвы до определенных фракций происходит за счет ограниченного расстояния между размельчителями 13 и зубьями 3 вил 1 при их повороте до 90°. Рабочий всё время находится в вертикальном положении.
5. Перенос устройства на новую позицию.
Нога рабочего снимается с ножного упора 5 вил 1, тем самым освобождая вилы 1 от нагрузки. В это время срабатывает эластичный трубчатый резиновый жгут 8 , возвращаясь к первоначальной своей длине, подтягивая за собой вилы 1. Вилы 1 возвращаются в исходное свое верхнее положение, и устройство переносится на новую позицию.
По сравнению с известными устройствами, заявляемая конструкция очень удобна для работы людям пожилого возраста и молодым с проблемами позвоночника. При работе заявляемого устройства, используется вес рабочего, т.е. усилие ноги. Вилы входят в почву путем нажатия ногой на ножной упор вил, совершая поступательное движение по направляющим и в конце хода поворачиваются на 90°, становясь в горизонтальное положение. Благодаря этому рыхлится почва. Рабочему не нужно нагибаться. При переустановке на новую позицию, вилы автоматически становятся в исходное положение, за счет возвратного сокращения эластичного трубчатого резинового жгута. Благодаря небольшому весу (3,3 кг) и удобного расположения ручек на стойке, не нужно прилагать больших усилий и нагибаться при работе и переносе его на новую позицию. Устройство не режет корни сорняков и не переворачивает почву.