УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСАСЫВАНИЯ МУСОРА И ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ГРУНТА
DEVICE TO SUCK GARBAGE AND CONTAMINANTS FROM SOIL

Изобретение относится к устройству для всасывания мусора и загрязняющих веществ с грунта, причем к устройству такого типа, которое используют в машинах для подметания дорог и подобных машинах, содержащих всасывающую трубу и трубу, служащую для рециркуляции.
Подметальные и всасывающие машины, служащие для очистки дорог и тому подобного, известны на протяжении многих лет.
В таких машинах используют сложную систему всасывания, которая отличается входным отверстием для всасывания, расположенным вблизи от грунта.
Входное отверстие для всасывания главным образом ответственно за эффективность всасывания, выполняемого машиной, и поэтому играет важную роль. На протяжении ряда лет фактически были разработаны многие различные модификации концевой зоны всасывающей трубы.
Из различных усовершенствований, выполненных в отношении входного отверстия для всасывания, на первый план следует выдвинуть введение ламинарного воздушного потока, который касается поверхности грунта. Этот воздушный поток, если он направлен надлежащим образом, создает на поверхности грунта падение давления вследствие известного эффекта Вентури.
Падение давления на поверхности приводит к отделению пыли и загрязняющих веществ, которые прилипли к грунту, и, следовательно, позволяет улучшить очистку дорог и чего-либо подобного.
Также установлено, что использование устройства такого типа позволяет значительно уменьшить потребление энергии, расходуемой на всасывание, поскольку энергия (или скорость), получаемая воздухом при всасывании, вместо рассеивания, когда воздух выпускают во внешнюю среду, будет сохранена, так как его подают к входному отверстию по трубе, служащей для рециркуляции.
Известный способ, относящийся к тому, что указано выше, обладает некоторыми недостатками.
Весьма часто входные отверстия для всасывания в машинах для очистки дорог не обеспечивают регенерацию энергии, поскольку происходят значительные потери давления по пути прохождения и во входном отверстии.
Упомянутые потери, в частности те из них, которые происходят во входном отверстии, нежелательны не только с точки зрения энергии, но и прежде всего потому, что они приводят к оттоку воздуха наружу, вследствие чего происходит введение загрязняющих веществ в окружающую среду.
Фактически воздух, который создает рециркулирующий поток, содержит пыль и загрязняющие вещества, всасываемые с грунта, и только частично будет отфильтрован на своем пути. Несомненно, он содержит загрязнения типа РМ10, которые представляют собой наибольшую опасность для здоровья, поскольку люди легко могут ими дышать.
Следовательно, эта пыль распространяется в окружающей среде ввиду того, что поток, который касается грунта, не будет полностью захвачен всасывающей трубой. Кроме того, для обеспечения эффекта Вентури поверхность, предназначенная для прохождения воздуха по грунту, должна быть ограничена для увеличения скорости и снижения давления.
Такое ограничение приводит к потере давления и, следовательно, к уменьшению потока воздуха.
Очевидно, что это уменьшение в равной степени касается и всасывающей трубы, приводя к снижению скорости и, следовательно, к ухудшению сбора мусора как в отношении объема, так и, прежде всего, веса.
Уже были сделаны попытки устранения указанных выше недостатков с помощью различных решений, все из которых, коротко говоря, являются результатом одного единственного приема.
Систему создают таким образом, чтобы ограничить количество рециркулирующего воздуха, рассеивая остающееся повышенное количество в окружающую среду и вызывая этим загрязнение, поскольку воздух обогащен пылью типа РМ10, либо так, чтобы перемещать этот дополнительный воздух совместно с основным воздухом к фильтрам, которые неизбежно будут больше и, следовательно, будут занимать большее пространство внутри контейнера для мусора (снижая автономность работы машины), а также будут более дорогостоящими.
В этой ситуации техническая задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в разработке устройства, предназначенного для всасывания мусора и загрязняющих веществ, фактически способного устранить указанные недостатки.
В контексте этой технической задачи важной задачей изобретения является создание устройства для всасывания мусора и загрязняющих веществ с грунта, в котором должен быть использован воздушный поток, обеспечивающий оптимальное отделение мусора, пыли и загрязняющих веществ от грунта с уменьшением при этом потребляемой энергии.
Вторая важная задача изобретения заключается в создании устройства для всасывания мусора и загрязняющих веществ с грунта, в котором будет обеспечено значительное уменьшение выхода воздуха и загрязняющих веществ в окружающую среду, когда дорога неровная.
Еще одна важная задача изобретения заключается в разработке устройства, которое сохраняет всасывающий поток воздуха таким, чтобы собирать мусор, вес которого доходит до 500 г. Указанные цели достигнуты посредством такого типа устройства для всасывания мусора и загрязняющих веществ с грунта, которое используют в машинах для подметания дорог и тому подобных машинах, содержащих всасывающую трубу и трубу, служащую для рециркуляции, при этом устройство включает в себя входное отверстие всасывающей трубы и выходное отверстие рециркуляционной трубы, причем выходное отверстие фактически состоит из щели, которая по существу окружает впускное отверстие вблизи от грунта и содержит переднюю часть и заднюю часть, предназначенные для создания противоположных воздушных потоков; передняя часть и задняя часть расположены на расстояниях от грунта, которые отличаются друг от друга на величину между 4 и 12 см.
Устройство обеспечивает отделение пыли из загрязняющих веществ или относительно громоздких предметов без рассеивания при этом загрязняющих веществ в окружающую среду.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут лучше разъяснены ниже посредством подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 представлено боковое сечение всасывающего устройства согласно изобретению;
на фиг.2а схематически представлена первая часть устройства согласно изобретению;
на фиг.2b схематически представлена вторая часть устройства согласно изобретению;
на фиг.2с схематически представлено соединение частей, показанных на фиг.2а и 2b;
на фиг.3 представлен вид снизу устройства согласно изобретению;
на фиг.4 представлен вид в аксонометрии устройства согласно изобретению;
на фиг.5 представлена машина для подметания и очистки, на которую установлено устройство согласно изобретению.
Если обратиться к упоминаемым здесь фигурам, то всасывающее устройство согласно изобретению, в целом, обозначено на них позицией 1.
Устройство 1 используют при перемещении чистящих машин 20 по дорогам и тому подобному, при этом оно снабжено всасывающей трубой 2, которая всасывает воздух, мусор и загрязняющие вещества, например пыль и тому подобное, и трубой 3, служащей для рециркуляции, которая по существу обеспечивает рециркуляцию воздуха, содержащего загрязняющие вещества.
Устройство 1 содержит входное отверстие 2а всасывающей трубы 2 и выходное отверстие 3а рециркуляционной трубы 3, схематически показанное на фиг.3 и 4 пунктирной линией.
Всасывающая труба 2 и рециркуляционная труба 3 ведут к камере для хранения мусора и тому подобного.
Машина 20, выполняющая очистку, всасывает находящийся снаружи мусор и воздух в направлении движения вперед, при этом входное отверстие 2а всасывает наружный воздух и мусор главным образом с его передней стороны 1а.
Входное отверстие 2а и выходное отверстие 3а соответствующим образом ограничены всасывающей конструкцией 4.
Всасывающая конструкция 4 предпочтительно состоит из центрального элемента 5 (фиг.2а), который образует входное отверстие 2а и часть всасывающей трубы 2, и периферийного элемента 8. Центральный элемент 5 и периферийный элемент 8 представлены на фиг.2а и 2b по отдельности и в сечении.
Центральный элемент 5 по существу состоит из круглой трубы, которая расширяется по диаметру вблизи от основания элемента 5 или вблизи от входного отверстия 2а.
Такое расширение образует входное отверстие 2а с большой поверхностью, которая улучшает всасывание мусора и уменьшает потери давления. При этом центральный элемент 5 предпочтительно имеет переднюю часть 5а, которая расширяется в большей степени, чем задняя часть 5b центрального элемента, где главным образом происходит всасывание воздуха и мусора.
Кроме того, передняя часть 5а находится на высоте от грунта, приблизительно составляющей 8 см, чтобы всасывать относительно громоздкий мусор.
Предпочтительно, чтобы центральный элемент 5 дополнительно имел транспортировочную поверхность 6, выполненную за одно целое с основанием центрального элемента и содержащую предпочтительно, по меньшей мере, один крыловидный элемент 7, предназначенный для создания охарактеризованного ниже соответствующего потока воздуха и предпочтительно расположенный по трем сторонам. Крыловидный элемент 7 имеет значительную длину для распределения энергии по большой поверхности.
Крыловидный элемент 7 предпочтительно проходит вблизи от задней части 5b, как показано на фигурах 3 и 4.
Транспортировочная поверхность 6 (фиг.2а) предпочтительно состоит из горизонтальной плоской части 6b на уровне задней части 5b и наклонной плоской части 6а с противоположным наклоном по отношению к передней части 5а, к которой она подсоединена.
Периферийный элемент 8 по существу представляет собой расширение рециркуляционной трубы 3 и придает ей форму, при этом он включает в себя выходное отверстие 3а и соединяется с рециркуляционной трубой 3.
Периферийный элемент 8 почти полностью охватывает центральный элемент 5. При этом центральный элемент 5 проходит через верхнюю поверхность периферийного элемента 8.
Периферийный элемент 8 имеет нижнее отверстие 8а, расположенное вблизи от входного отверстия 2а (фиг.2с). Он по существу окружает входное отверстие 2а, образуемое центральным элементом 5.
Выходное отверстие 3а состоит из частей нижнего отверстия 8а, которые не заняты центральным элементом 5 (фиг.1). Следовательно, созданное таким образом выходное отверстие 3а по существу полностью окружает входное отверстие 2а.
Отверстие 3а имеет весьма удлиненную форму и поэтому снижает потери давления, оптимизируя при этом потоки и рециркуляцию энергии.
Кроме того, если отверстие 8а находится весьма близко к центральному элементу 5, то выходное отверстие 3а выполняют в виде щелей или мелких отверстий, которые согласно известным принципам динамики текучих сред обеспечивают высокоскоростные воздушные потоки.
Наконец, отверстие 8а соответствующим образом расположено вблизи от грунта, так что воздушные потоки создают падение давления вблизи от грунта, где находится мусор, который должен быть собран.
Кроме того, предпочтительно, чтобы периферийный элемент 8 главным образом состоял из передней части 9 и задней части 10.
Передняя часть 9 по существу окружает переднюю часть 5а центрального элемента 5 и находится приблизительно в 8 см от грунта для вмещения в нее наиболее громоздкого мусора.
Следовательно, передняя часть 9 образует переднюю часть выходного отверстия 3а. Задняя часть 10 содержит концевую часть рециркуляционной трубы 3 и поэтому охватывает и определяет заднюю часть выходного отверстия 3а, расположенную соответствующим образом вблизи от крыловидного элемента 7 и сформированную по трем сторонам подобно крыловидному элементу 7.
Задняя часть 10 обычно находится на весьма ограниченном расстоянии от грунта, составляющем порядка нескольких миллиметров.
Следовательно, передняя часть выходного отверстия 3а и задняя часть выходного отверстия 3а расположены на расстояниях от грунта, которые отличаются друг от друга на величину между 4 и 12 см.
Наконец, периферийный элемент 8 содержит две боковые части 11, которые, кроме того, охватывают боковые стороны центрального элемента 5.
Устройство 1 содержит систему 12, предназначенную для регулирования расстояния от грунта. При этом конструкция 4 подвижна в вертикальном направлении по отношению к всасывающей трубе 2 и рециркуляционной трубе 3, которые объединены с опорной конструкцией 21, составляющей часть машины 20 для очистки.
Для обеспечения подвижности в вертикальном направлении конструкции 4 конечные части труб 2 и 3, объединенные с конструкцией 4, имеют несколько меньший или несколько больший диаметр по отношению к части труб 2 и 3, объединенной с опорной конструкцией 21 и соединенной с последней.
Система регулирования 12 предпочтительно обеспечивает возможность автоматического регулирования.
В предпочтительном варианте осуществления конструкции создана система 12, состоящая из шарнирного четырехугольника 13 или механизма, состоящего из четырех элементов, два из которых параллельны двум другим, при этом элементы взаимосвязаны посредством шарниров.
Шарнирный четырехугольник 13 имеет два непротивоположных шарнира, соединенных с конструкцией 4, в то время как остальные два шарнира соединены с опорной конструкцией 21. Это позволяет сохранять конструкцию 4 в положении, параллельном грунту, и задавать расстояние конструкции 4 от грунта.
Шарнирный четырехугольник 13 соответствующим образом регулируют посредством динамического цилиндра 14 с текучей средой, предпочтительно гидравлического цилиндра, который предпочтительно действует вблизи от конца шарнирного четырехугольника 13, объединенного с конструкцией 4, так чтобы обеспечить более высокую чувствительность к перемещениям конструкции 4.
Кроме того, предпочтительно, чтобы система 12 содержала одно или более поворотные колеса 15, объединенные с конструкцией 4, которые входят в контакт с грунтом и по существу определяют надлежащее расстояние конструкции 4 от грунта.
Предпочтительно, чтобы были обеспечены два поворотных колеса 15, которые были бы расположены с двух сторон задней части 10.
Динамический цилиндр 14 с текучей средой по существу определяет давление, которое поворотные колеса 15 оказывают на грунт. Должна быть обеспечена возможность изменения этого давления в соответствии с типом грунта (ровным или неровным, асфальтом или бетоном), на котором используют машину 20.
Для выбора давления, которое поворотные колеса 15 оказывают на грунт, созданы средства 16, предпочтительно находящиеся на уровне кабины 22 машины 20, при этом они состоят из рычага, кнопки или чего-то подобного.
Средства 16 действуют на динамическую цепь 17 с текучей средой или что-то подобное, позволяющее регулировать давление, оказываемое цилиндром 14.
Кроме того, предпочтительно, чтобы цепь 17 могла сохранять постоянным давление, оказываемое на грунт. Подобные динамические цепи с текучей средой могут представлять собой цепи различных типов, известных в этой области.
Машина 20 соответствующим образом содержит две боковых вращательных щетки 23 типа чашки либо по существу круглых, которые расширяются по направлению к основанию. Боковые щетки 23 предназначены для перемещения мусора, находящегося на большой поверхности, к зоне накапливания между двумя щетками 23. Эта зона может быть очищена посредством устройства 1.
При этом устройство 1 имеет переднюю часть 9, по существу тангенциальную к щеткам 23. В частности, если передняя часть имеет три стороны, как в случае описанного примера, две боковые стороны передней части 9 фактически будут тангенциальными к щеткам 23. Кроме того, щетки 23 выступают из машины 20 для сбора мусора вдоль бордюрных камней тротуаров и дорог.
В указанном случае зона, очищаемая устройством 1, содержит зону накапливания между боковыми щетками 23 также и тогда, когда машина перемещается вокруг изгибов и чего-либо подобного.
Работа всасывающего устройства 1, конструкция которого описана выше, происходит следующим образом.
При пуске очистной машины 20 автоматически или вручную будет выполнена настройка устройства 1 на надлежащее расстояние от грунта, при этом с помощью средства 16 выбора давления будет выбрано давление, оказываемое динамическим цилиндром 14 с текучей средой.
Следовательно, будет приведена в действие динамическая цепь 17 с текучей средой, и она будет воздействовать на цилиндр 14, который перемещает шарнирный четырехугольник 13.
Затем поворотные колеса 15 будут расположены так, чтобы они вошли в контакт с грунтом при определенном давлении, выбираемом оператором машины 20 с помощью средств 16 в соответствии с требованиями, предъявляемыми к грунту, подлежащему очистке, либо с другими требованиями. Как вариант, цилиндр 14 может стабилизировать устройство 1 на высоте, выше той, которая определена поворотными колесами 15.
Давление устройства 1 на грунт, передаваемое посредством поворотных колес 15 и воспринимаемое динамическим цилиндром 14 с текучей средой, можно непрерывно контролировать и сохранять постоянным, так что какие-либо неровности грунта будут компенсированы вертикальным перемещением устройства 1.
Когда очистная машина 20 перемещается вперед, устройство 1 всасывает снаружи мусор, загрязняющие вещества и воздух через входное отверстие 2а.
Мусор будет перемещен к устройству 1 также посредством щеток 23.
Следовательно, устройство 1 обеспечивает очистку широкой зоны поверхности грунта.
В частности, втекание мусора, загрязняющих веществ и воздуха обеспечивают на уровне передней части 5а, которая приподнята приблизительно на 8 см от грунта, в то время как задняя часть 5b находится на весьма ограниченном расстоянии от грунта, составляющем порядка нескольких миллиметров.
Указанный поток будет проходить внутрь очистной машины 20 посредством всасывающей трубы 2, где первая часть потока будет соответствующим образом отфильтрована и частично выпущена в окружающую среду. Вторая часть будет рециркулирована через рециркуляционную трубу 3 и создает рециркуляционный поток.
Рециркуляционный поток подходит к задней части 10 периферийного элемента 8 и здесь будет разделен на передний поток и на задний поток.
Передний поток пересекает внутреннюю часть периферийного элемента 8 и будет выведен через переднюю часть выходного отверстия 3а. При этом будет создан высокоскоростной поток низкого давления, который окружает переднюю часть 5а центрального элемента 5.
Задний поток пропускают через верхнюю часть выходного отверстия 3а, где происходит формирование потока, окружающего заднюю часть 5b центрального элемента 5 и имеющего высокую скорость и низкое давление, особенно приемлемые для отделения пыли и загрязняющих веществ от грунта или удаления довольно громоздкого мусора.
Изобретение обеспечивает важные преимущества.
Как описано, устройство 1 создает выходящие высокоскоростные воздушные потоки вблизи от грунта. Такие потоки приводят к созданию вблизи от поверхности разряжения, которое обеспечивает отделение пыли и загрязняющих веществ либо относительно громоздкого мусора.
В частности, поток воздуха, проходящий из задней части выходного отверстия 3а, главным образом предназначен для создания разряжения вблизи от грунта и особенно эффективен благодаря наличию крыловидного элемента 7.
Кроме того, выходящий поток воздуха полностью окружает входное отверстие 2а всасывающей трубы 2.
Это решение обеспечивает весьма низкие потери давления и, следовательно, высокие скорости потока, поэтому не будет происходить рассеивание загрязняющих веществ в окружающую среду и может быть подобран громоздкий и тяжелый мусор.
Дополнительное преимущество обеспечено вследствие того, что устройство 1 можно автоматически и непрерывно регулировать по высоте. Кроме того, может быть выбрано давление, которое устройство 1 оказывает на грунт через поворотные колеса 15.
Это обеспечивает возможность постоянного нахождения устройства 1 вблизи от грунта, причем и тогда, когда он неровный, и т.д.
С помощью средств 16 выбора давления давление, оказываемое на грунт устройством 1, можно легко и быстро регулировать.
Кроме того, расстояние устройства 1 до грунта значительно сокращено и составляет порядка нескольких миллиметров. В частности, боковые стенки 11 и задняя часть 10 весьма близки к грунту для предотвращения других возможных потерь давления. Это сокращенное расстояние будет сохранено постоянным в случае неровной дороги или чего-то подобного посредством регулировочной системы 12.
Хотя и последнее, но не менее важное преимущество заключается в том, что устройство 1 расположено вблизи от боковых щеток 23 и по существу тангенциально к ним.
По существу, такая компоновка обеспечивает возможность полного поглощения устройством 1 мусора, подбираемого боковыми щетками 23 также и тогда, когда происходит перемещение по изгибам и тому подобному. Кроме того, посредством определенной формы отверстий 2а и 3а щетки могут быть расположены симметрично по отношению к продольной оси машины 20. Поэтому машина 20 может одним и тем же способом очищать широкую часть дороги как справа, так и слева от устройства 1.