СТАНОК ДЛЯ РАЗДЕЛКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к средствам для отделения изоляции с электрических проводов и кабелей путем разрезания и раскрытия их оболочки для последующего извлечения чистой меди, алюминия и других металлов. Решение может быть использовано при создании, например, устройств для извлечения из отработанной, вышедшей из строя или устаревшей кабельной продукции любого типа ее металлических компонентов - металлического лома, с целью его последующей утилизации в качестве полезного вторичного сырья.
Уровень техники
Известно устройство - машина разделки кабеля МКР 03 производства ООО «ИРИСМАШ», г.Воронеж (http://www.nppiris.vrn.ru/ru/reference.html). предназначенная для разделки отходов бронированного, маслонаполненного со свинцовым или алюминиевым экраном, нефтепогружного кабеля типа КПБП. Машина, оборудованная тремя дисковыми ножами, расположенными по окружности через 120° и приводимыми в движение мотор-редукторами, продольно разделывает кабель на три равные части. Броня, изоляция или экран расходятся в виде «цветка», оставляя освобожденными центральные жилы. Минимальный размер отрезков кабеля 1-1,2 м. Существует возможность непрерывной разделки кабеля с барабана.
Недостатками известного технического решения являются необходимость проведения отдельной регулировки положения каждого ножа, а также постоянная скорость подачи заготовки в зону резания независимо от диаметра кабеля.
Целью предлагаемой полезной модели является как обеспечение автоматической одновременной регулировки (центровки) положения ножей устройства, так и обеспечение регулировки в широком диапазоне скорости подачи кабеля под разделку.
Поставленная цель достигается за счет того, что в станке для разделки электрических кабелей, содержащем станину, трехкулачковый самоцентрирующий патрон с тремя кулачками и с центральным отверстием, соосным оси вращения трехкулачкового самоцентрирующего патрона, три привода, три крепления, три дисковых ножа, три вала, причем трехкулачковый самоцентрирующий патрон установлен на станине, на каждом кулачке закреплено посредством одного крепления по одному приводу, каждый привод соединен посредством соответствующего вала с соответствующим дисковым ножом, при этом дисковый нож установлен таким образом, что при движении соответствующего кулачка он пересекает воображаемое продолжение центрального отверстия, дисковые ножи расположены симметрично относительно оси центрального отверстия с равным угловым расстоянием друг относительно друга; по второму варианту в станке для разделки электрических кабелей, содержащем станину, трехкулачковый самоцентрирующий патрон с тремя кулачками и с центральным отверстием, соосным оси вращения трехкулачкового самоцентрирующего патрона, три привода, три крепления, три дисковых ножа, три вала, причем трехкулачковый самоцентрирующий патрон установлен на станине, на каждом кулачке закреплено посредством одного крепления по одному приводу, каждый привод соединен посредством соответствующего вала с соответствующим дисковым ножом, при этом дисковый нож установлен таким образом, что при движении соответствующего кулачка он пересекает воображаемое продолжение центрального отверстия и ось центрального отверстия расположена в плоскости дискового ножа, а дисковые ножи расположены симметрично относительно оси центрального отверстия с равным угловым расстоянием друг относительно друга; по третьему варианту в станке для разделки электрических кабелей, содержащем станину, трехкулачковый самоцентрирующий патрон с тремя кулачками и с центральным отверстием, соосным оси вращения трехкулачкового самоцентрирующего патрона, три привода, три крепления, три дисковых ножа, три вала, причем трехкулачковый самоцентрирующий патрон установлен на станине, на каждом кулачке закреплено посредством одного крепления по одному приводу, каждый привод соединен посредством соответствующего вала с соответствующим дисковым ножом, при этом дисковый нож установлен таким образом, что при движении соответствующего кулачка он пересекает воображаемое продолжение центрального отверстия, линия, проведенная через центр дискового ножа, его внешнюю кромку и ось центрального отверстия перпендикулярна оси центрального отверстия, а дисковые ножи расположены под углом к оси вращения и симметрично относительно оси центрального отверстия с равным угловым расстоянием друг относительно друга.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1-3 изображены конструктивно-компоновочная схема устройства, общий вид и устройство трехкулачкового самоцентрирующего патрона. На фиг.1 показана конструктивно-компоновочная схема устройства, на фиг 2 показан общий вид трехкулачкового самоцентрирующего патрона, на фиг.3 показано внутреннее устройство трехкулачкового самоцентрирующего патрона, поясняющее принцип его работы.
На фигурах изображены: трехкулачковый самоцентрирующий патрон 1, дисковый нож 2, вал 3, редуктор 4, мотор 5, крепление 6, кулачок 7, станина 8, опора 9, проходное отверстие 10, корпус 11, передняя сторона 12, боковая поверхность 13, паз 14, внутренняя полость 15, выступ 16, спиральная канавка 17, коническая шестерня 18, коническое зубчатое колесо 19.
Раскрытие полезной модели
Основным конструктивным элементом устройства, обеспечивающим автоматическую одновременную центровку положения дисковых ножей 2 устройства, является установленный на станине 8 трехкулачковый самоцентрирующий патрон 1 (согласно его определению, приведенному на сайтах: http://tehno-line.ru/files/theory/Turning/1-3-2.htm и http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00057/88000.htm?text=%D1%82%D1%D0%D0%B5%D1%85%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B0%D1%87%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%20%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D0%B0&stpar1=1.1.1), на кулачках 7 которого с помощью креплений 6 закреплены другие элементы устройства, приводящие в действие дисковые ножи 2 и обеспечивающие, тем самым, непосредственное выполнение основной целевой функции устройства - разделку кабельной продукции. При этом каждый кулачок 7 может быть выполнен (изготовлен) в виде единой детали с креплением 6, предназначенной для крепления редуктора 4.
Трехкулачковый самоцентрирующий патрон 1 (далее по тексту именуемый - патрон) предназначен для соответствующего выставления дисковых ножей 2 (механически связанных, в конечном итоге, с кулачками 7 патрона 1) под разделку кабеля (электрического провода) определенного диаметра с одновременной автоматической их центровкой относительно оси кабеля. Патрон 1 представляет собой, например, токарный самоцетрирующий трехкулачковый патрон, относящийся к классу спирально-реечных самоцентрирующих трехкулачковых патронов с цилиндрическим пояском и закреплением на токарном станке через промежуточный фланец. Токарный самоцетрирующий трехкулачковый патрон имеет сквозное центральное отверстие для обработки пропущенных через него заготовок из длинномерных прутков.
Корпус 11 (патрона 1) представляет собой деталь цилиндрической формы с центральным отверстием, выполненным сквозным, и внутренней полостью 15, выполненной в виде кольцевой выемки (проточки) прямоугольного сечения и соосной с центральным отверстием (которое является частью проходного отверстия 10 устройства, при этом ось проходного отверстия 10 совпадает с осью вращения патрона 1 (корпуса 11)). Внутренняя полость 15 предназначена для размещения в ней конической шестерни 18. На одной торцевой стороне корпуса 11 - передней стороне 12, сделаны три сквозных радиально идущих от центрального отверстия к боковой поверхности 13 корпуса 11 паза 14, в которых установлены кулачки 7. Угловое расстояние между пазами 14 составляет 120°. С другой (по отношению к передней стороне 12) торцевой стороны корпуса 11 выполнена кольцевая выемка. Кольцевая выемка закрыта промежуточным фланцем, предназначенным для закрепления патрона 1, в том числе и на станине 8 заявленного устройства. Во внутренней полости 15 (кольцевой выемке) корпуса 11 расположена коническая шестерня 18 (ось вращения конической шестерни 18 совпадает с осью вращения корпуса 11), на обратной стороне конической шестерни 18 (по отношению к ее зубьям) выполнена спиральная канавка 17, имеющая форму архимедовой спирали.
Кулачок 7 является конструктивным элементом патрона 1 и может быть двух типов: кулачок прямой и кулачок обратный. Кулачки 7 установлены в пазах 14, идущих радиально по передней стороне 12 корпуса 11, таким образом, что снаружи патрона 1 находится их внешняя часть, а внутри корпуса 11 (во внутренней полости 15) находится их внутренняя часть. На внутренней части каждого кулачка 7 сделано несколько выступов 16, которые введены в зацепление со спиральной канавкой 17 на обратной стороне конической шестерни 18. Коническая шестерня 18 находится в зубчатом зацеплении с тремя коническими зубчатыми колесами 19, также установленными так, что ось каждого из них расположена радиально внутри корпуса 11 (во внутренней полости 15) с угловым расстоянием между ними в 120° и имеющими выходы под ключ на боковой поверхности 13 корпуса 11.
Дисковый нож 2 представляет собой режущий инструмент в виде круглой плоской пластины с остро заточенной внешней кромкой - лезвием, обеспечивающим разрезание оболочки кабеля. Дисковые ножи 2 установлены с равным угловым расстоянием друг относительно друга и закреплены на валах 3, являющихся ведомыми валами редукторов 4.
Вал 3 является ведомым валом редуктора 4 и представляет собой металлический стержень цилиндрической формы, предназначенный для передачи вращательного движения от редуктора 4 к установленному и закрепленному на нем дисковому ножу 2.
Редуктор 4 представляет собой передаточный механизм - элемент устройства, предназначенный для передачи механической энергии мотора 5 рабочему органу - дисковому ножу 2, и служащий для снижения угловой скорости ведомого вала до заданного значения с целью повышения крутящего момента до необходимой величины, исходя из эксплуатационных требований к устройству. Редуктор 4 может быть выполнен, например, с применением зубчатой или червячной передачи.
Мотор 5 представляет собой элемент конструкции устройства, являющийся источником механической энергии, приводящим во вращательное движение дисковый нож 2 устройства. В качестве моторов 5 в устройстве могут быть использованы, например, электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую энергию, крутящий момент, для приведения, в конечном итоге, во вращательное движение дисковых ножей 2 устройства, или гидромоторы, преобразующие энергию потока жидкости в механическую энергию, крутящий момент, при этом обладающие высокой мощностью и высоким коэффициентом полезного действия.
Механически соединенные между собой и состыкованные валами - валом мотора 5 и ведущим валом редуктора 4, соответственно, мотор 5 и редуктор 4, входящие в состав устройства, образуют привод устройства - электропривод, если в качестве мотора 5 использован электродвигатель, либо гидропривод, если в качестве мотора 5 использован гидромотор. В составе электропривода может быть применен, например, инвертор - векторный преобразователь частоты, позволяющий изменять скорость вращения мотора 5, обеспечивая, тем самым, изменение скорости подачи кабеля под разделку в соответствии с технологическими требованиями. Соединение моторов 5 выполнено таким образом, что останов одного из них приводит к автоматическому выключению остальных моторов 5, т.е. к остановке работы устройства.
Крепление 6 представляет собой приспособление (деталь), предназначенное для установки на кулачок 7 и крепежа к нему с помощью винтового (болтового) соединения закрепленного на его другом конце сборочного узла в составе: мотора 5, редуктора 4, вала 3 и дискового ножа 2. Крепление 6 может быть выполнено, например, в виде выполненной фрезерованием пространственной стальной конструкции с отверстиями, в т.ч. и резьбовыми, для установки на нем вышеуказанного сборочного узла и последующего закрепления на кулачке 7. При этом крепление 6 обеспечивает такую пространственную ориентацию плоскости дискового ножа 2, при которой при любом перемещении кулачка 7 ось проходного отверстия 10 (т.е. ось разделываемого кабеля) постоянно находится в плоскости дискового ножа 2.
Станина 8 представляет собой основной силовой конструктивный элемент устройства, в нижней части соединенный с опорой 9, а в верхней - содержащий посадочную площадку, выполненную, например, в виде фланца с центральным отверстием в виде входной опорной втулки, через которую происходит подача кабеля в устройство. К другой стороне фланца прикреплен патрон 1. Станина 8 может быть выполнена, например, в виде трубчатой или коробчатой сварной конструкции из низкоуглеродистой стали, возможно с перегородками, ребрами и окнами для придания ей необходимой прочности, жесткости и виброустойчивости.
Опора 9 представляет собой основание устройства, предназначенное для передачи веса устройства на распределенную поверхность пола и устойчивого поддержания устройства в вертикальном положении в процессе его эксплуатации. Опора 9 может быть выполнена, например, в виде соединенной со станиной 8 достаточно толстой металлической пластины круглой, прямоугольной или какой-либо другой формы, а также в виде сварной конструкции из низкоуглеродистой стали, имеющей несколько, не менее трех, опорных лап.
Проходное отверстие 10 в заявленном устройстве предназначено для подачи через него кабеля к вращающимся дисковым ножам 2 и образовано, соответственно, соосными центральным сквозным отверстием корпуса патрона (центральное отверстие) и отверстием фланца станины. В отверстии фланца станины могут быть установлены, например, с помощью промежуточного центрирующего кольца, направляющие втулки различного диаметра, при этом внутренний диаметр устанавливаемой направляющей втулки выбирается в зависимости от диаметра разделываемого кабеля. Направляющая втулка представляет собой отрезок трубы (длиной от отверстия фланца станины до точки соприкосновения разрезаемого кабеля с дисковыми ножами 2) с фланцем на одном его конце и тремя продольными прорезями (длиной около 1/3-1/4 длины отрезка трубы) на втором, имеющими ширину, достаточную для прохода дискового ножа 2, и расположенными с угловым расстоянием между ними в 120°. Направляющая втулка может быть установлена в промежуточное центрирующее кольцо только в трех строго определенных положениях, обеспечиваемых, например, совмещением выступов на промежуточном центрирующем кольце с соответствующими выемками на фланце направляющей втулки.
Для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования в устройстве может быть предусмотрена защита от затягивания руки работающего в зону вращения дисковых ножей 2, представляющая собой, например, металлическое кольцо (через которое пропускается разделываемый кабель), установленное на поворотном рычаге на станине 8 перед направляющей втулкой таким образом, что при незначительном перемещении кольца по направлению подачи кабеля, происходит поворот рычага, вызывающий через концевой выключатель размыкание цепи электропитания моторов 5, и, соответственно, дисковые ножи 2 останавливаются. Для проведения смены направляющей втулки кольцо на рычаге также отодвигается в сторону, при этом концевой выключатель также блокирует возможность случайного или преднамеренного включения моторов 5.
Устройство также может изготавливаться с дополнительной защитной дверцей на выходе (т.е. после дисковых ножей 2), с установленным на ней своим концевым выключателем, что позволяет обеспечивать работу устройства в реверсном направлении подачи разделываемого кабеля, осуществляемого за счет электрического реверсирования моторов 5 с помощью инвертора.
Осуществление полезной модели
Полезная модель реализуется следующим образом.
На начальном этапе производится выставление дисковых ножей 2 на заданную (требуемую) глубину разрезания оболочки разделываемого кабеля. Данная операция обеспечивается радиальным перемещением кулачков 7 в патроне 1 посредством соответствующего поворота ключа в ту или иную сторону. При повороте с помощью ключа одного из трех конических зубчатых колес 19 коническая шестерня 18 (благодаря зубчатому зацеплению) также поворачивается и посредством спиральной канавки 17 перемещает одновременно и равномерно все три кулачка 7 по пазам 14 на передней стороне 12 корпуса 11 патрона 1. В зависимости от направления вращения конической шестерни 18 кулачки 7 либо приближаются к центру (оси) патрона 1, либо удаляются от центра, тем самым, приближая соединенные, в конечном итоге, с ними дисковые ножи 2 устройства к центру кабеля или удаляя от него. При этом происходит одновременная автоматическая центровка дисковых ножей 2 относительно оси проходного отверстия 10, т.е. оси разделываемого кабеля.
Далее производится приведение во вращение дисковых ножей 2 с помощью моторов 5 и один конец кабеля вручную вставляется в опорную втулку и через проходное отверстие 10 подается к вращающимся дисковым ножам 2. Происходит самозахват вращающимися дисковыми ножами 2 поданного через проходное отверстие 10 устройства кабеля и его оболочка равномерно прорезается на три равные полоски, что существенно облегчает последующую разборку кабеля на составляющие его компоненты.
Таким образом, данное устройство может являться концептуальной основой при создании станков и машин для разрезания и раскрытия оболочки электрических проводов и кабелей, с обеспечением их быстрой и простой переналадки, что является особенно актуальным в условиях широкой номенклатуры утилизируемой кабельной продукции.