ЛЕЗВИЕ СКРЕБКА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
SCRAPER BLADE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к лезвию скребка для использования, в частности в качестве скребка для ленточного транспортера.
Предшествующий уровень техники
В патенте SE-B-468390 и его эквиваленте US-А-5197587 раскрыто лезвие скребка, которое адаптировано для использования в устройстве соскабливания ленты транспортера. Этот скребок изготовлен из однородного высокоэластичного или пластмассового материала и обеспечен внутренним упрочнением в форме элемента из листового металла, которое вставлено в канавку в скребке. Однако для некоторых применений этот тип однородного скребка, как обнаружили, имеет недостаточное сопротивление абразивному износу. Кроме того, упрочняющий элемент из листового металла вызывает затруднения при утилизации скребка, поскольку материалы должны быть разделены.
Подобный скребок раскрыт в патенте EP-A-0893376. Этот скребок имеет внутреннее упрочнение, соответствующее отделяемому упрочнению в скребке в соответствии с вышеупомянутым документом. Во всем остальном он является аналогичным, то есть активная кромка скребка изготовлена из однородного материала. Поэтому этот скребок также не совсем оптимален для упомянутых применений.
В патенте EP-A-0573688 также раскрыт скребок для ленты транспортера с кромкой, которая изготовлена из однородного материала и которая при использовании подвергается сильному абразивному износу, и поэтому монтируется так, чтобы ее можно было заменять.
Были сделаны различные предложения с целью увеличения сопротивления абразивному износу. Несколько предложений представлены в патентах US-А-6082524, EP-A-0566486 и US-А-5692595, в которых кромка скребка образована со вставной режущей пластиной из твердого сплава. Однако это решение вызывает ненужный износ на поверхности, которая соскабливается посредством скребка. Это решение также может вызывать искрение и загрязнение материала, транспортируемого на ленточном транспортере.
В патенте GB-A-1454763 раскрывается лезвие скребка, которое изготовлено из двухслойного слоистого материала, в котором один слой изготовлен из высокоэластичного материала более мягкого сорта, чтобы обеспечивать эффективное соскабливание, а другой слой изготовлен из более твердого сорта, чтобы составлять опору для более мягкого слоя. При использовании лезвие скребка может быть установлено либо таким образом, что более твердый слой будет загнут вперед, либо таким образом, что более мягкий слой будет загнут вперед. Последняя установка является предпочтительной, если скребок используется для соскабливания влажного материала. В показанном варианте осуществления лезвие скребка выполнено перпендикулярно поверхности, которая подлежит соскабливанию. Если скребок используется как скребок для предварительной очистки, который предназначен для соскабливания кривой поверхности, и поэтому лезвие скребка ориентировано наклонно к этой поверхности, имеется большой риск, что слой из мягкого материала образует тонкую режущую кромку, которая не ослабляется, и это ухудшает результат соскабливания.
Последняя проблема наблюдалась в патенте US-А-4658949, который раскрывает другой технический прием поддерживания по существу постоянной кромки скребка, которая предотвращает изгибание наружного конца заостренного скребка наружу от соскабливаемой поверхности, и из-за чего его способность соскабливания теряется полностью или частично. Этот технический прием предшествующего уровня техники основан на концепции обеспечения внешней стороны скребка линиями излома в форме линий резания или узких зарубок, которые продолжаются на некоторое расстояние в скребок от его внешней стороны так, чтобы кромка, когда она изнашивается до определенной степени, просто отламывалась, открывая новый эффективный участок лезвия скребка. Недостаток этой структуры предшествующего уровня техники заключается в том, что линии излома вызывают ослабление скребка, и в том, что новая кромка будет тупой.
В патенте SE-A-519267 раскрывается лезвие скребка, состоящее из двух высокоэластичных или пластмассовых материалов с отличающимися твердостями и сопротивлениями абразивному износу, из материала с более высокой твердостью и более низким сопротивлением абразивному износу, обращенного к монтажному основанию, подлежащего соскабливанию, и другого материала, составляющего кромку скребка.
Таким образом, часто встречающейся проблемой в предшествующем уровне техники является проблема как лучше изготавливать лезвие скребка, которое имеет большую эксплуатационная долговечность и в то же самое время оптимальные свойства соскабливания.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение нового лезвия скребка, которое имеет и более длительную эксплуатационную долговечность, и лучший эффект соскабливания, чем вышеупомянутые известные лезвия скребков. Дополнительной целью изобретения является обеспечение лезвия скребка, которое благодаря его структуре лучше сохраняет свой эффект соскабливания и лучше сохраняет форму эффективной кромки скребка. Кроме того, изобретение предназначено для обеспечения многослойного лезвия скребка с комбинацией материалов, которая гарантирует изготовление лезвий скребков, являющихся надежными в работе, а также в отношении качества и рентабельности, и помимо этого гарантирует рентабельную утилизацию.
Эти и другие преимущества достигнуты с помощью лезвия скребка в соответствии с п.1 формулы изобретения, которое во всех основных элементах содержит лезвие скребка, изготовленное из полиуретана (ПУ), содержащего продольное усиление из поликарбоната (ПК).
Изобретение относится к лезвию скребка с кромкой скребка на одном конце и монтажным основанием на его другом конце. Кромка скребка сужается по направлению наружу.
Поликарбонат в качестве усиления/упрочнения делает возможным использование в скребке большего количества износостойкого (мягкого ПУ) материала, чем прежде допускалось с пластмассовыми и/или высокоэластичными материалами. Эффективность соскабливания определяется поверхностью контакта относительно ленты транспортера, и с большей поверхностью контакта эффективность увеличивается. Помимо этого, продляется срок службы благодаря тому, что доступным является увеличенное количество износостойкого материала и на поверхности износа, и в скребке в целом. Это представляет собой большое преимущество, которое не упоминалось в предшествующем уровне техники.
Поскольку материал ПК функционирует не только как усиление/упрочнение, но также и как материал скребка, он может использоваться по всей длине скребка, в противоположность, например, металлическому усилению, которое по различным причинам не должно входить в контакт с лентой транспортера. Например, такой контакт может вызывать искрение, повреждение полотна из материала, загрязнение материала, транспортируемого на ленте транспортера, и т.д. Неровная поверхность соскабливания, вызываемая коррозией материала, также наблюдается в случае металлического усиления.
Комбинация ПУ и ПК также, в оценках заявителя, представляет превосходные свойства в отношении адгезии между материалами. В то время как комбинация ПУ/ПУ при изготовлении является полностью зависящей от времени, и это означает, что введение второго количества ПУ в ошибочном случае может приводить к неудачной адгезии, связь между ПК и ПУ происходит при добавлении горячего ПУ, что гарантирует адгезию, которая является надежной в отношении технологии производства, а также повторяемой. Эти свойства обеспечивают возможность того, что изготовление компонентов может происходить без связи во времени и пространстве.
Усиление/упрочнение ПК имеет дополнительные преимущества при использовании, по сравнению с другим пластмассовыми усилениями предшествующего уровня техники, поскольку оно составляет "агрессивно" гибкий материал. При соскабливании материала с ленты транспортера лезвие скребка подвергается сильным воздействиям материала на ленте транспортера. Пластмассовые и полиуретановые усиления в соответствии с предшествующим уровнем техники являются медленными в реакции, и это означает, что после воздействия им требуется некоторое время, прежде чем они зацепляют ленту транспортера снова. Это время значительно короче для лезвия скребка, содержащего усиление из ПК.
Вариант осуществления, в котором сердцевина ПУ проложена между двумя слоями ПК, предотвращает образование режущей кромки, которое иначе может происходить при использовании износостойкого мягкого материала, когда для сердцевины может использоваться еще более мягкий и более износостойкий материал. На скребке образуется режущая кромка, или "треугольное зубило", поскольку мягкий материал является настолько мягким, что он не отводится. Устройство из двух жестких внешних материалов исключает эту проблему.
В предпочтительном варианте осуществления слой ПК предварительно изогнут, что делает возможным обеспечивать смещение относительно основания, которое подлежит соскабливанию. Это смещение делает возможным исключать средство смещения, выполняемое на системе скребка, что дает преимущества в отношении стоимости и использования.
В настоящем изобретении более твердый материал должен иметь, однако, более низкое сопротивление абразивному износу, чтобы срабатываться более быстро, таким образом непрерывно поддерживая гибкую режущую кромку скребка из более мягкого материала в контакте с соскабливаемой поверхностью.
Типичные твердости более мягкого полиуретана находятся в диапазоне 50-95° по Шору шкалы A, и в общем более предпочтительно составляют приблизительно 70° по Шору шкалы A. Для вариантов осуществления, в которых поликарбонат составляет несущую структуру, может использоваться более мягкий и более износоустойчивый полиуретан, находящийся в диапазоне приблизительно 50° по Шору шкалы A. Более твердый материал поликарбоната предпочтительно имеет твердость 120-124 по Роквеллу шкалы R, соответствующую приблизительно 75-85° по Шору шкалы D. В экспериментах эти диапазоны твердости, как нашли, давали большие преимущества в отношении использования.
Обладающий признаками изобретения способ изготовления лезвия скребка содержит этапы:
- выполнения усиления/упрочнения из пластмассы на основе поликарбоната в литейной форме,
- в дополнительный момент времени после выполнения пластмассы на основе поликарбоната подачи полиуретана в упомянутую литейную форму, сцепления полиуретана с усилением из пластмассы на основе поликарбоната,
для обеспечения когерентной структуры.
Упрочнение фиксируют в литейной форме соответствующим способом, и перед подачей ПУ форму предпочтительно подогревают.
Обладающий признаками изобретения способ предпочтительно используется для изготовления обладающего признаками изобретения скребка.
Краткое описание чертежей
Несколько примеров лезвия скребка в соответствии с настоящим изобретением будут описаны более подробно в отношении прилагаемых чертежей, на которых
фиг.1 представляет вид в разрезе через устройство соскабливания ленты транспортера с первым примером лезвия скребка в соответствии с изобретением,
фиг.2 представляет вид в перспективе такого устройства,
фиг.3a представляет вид с торца второго примера лезвия скребка в соответствии с изобретением,
фиг.3b представляет вид сбоку лезвия скребка, показанного на фиг.3a,
фиг.4 показывает третий пример лезвия скребка в соответствии с изобретением,
фиг.5 показывает четвертый пример лезвия скребка в соответствии с изобретением,
фиг.6 показывает пятый пример лезвия скребка в соответствии с изобретением, и
фиг.7 показывает шестой пример лезвия скребка в соответствии с изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Устройство соскабливания ленты транспортера на фиг.1 и 2 во всех основных элементах сконструировано, как заявлено в патенте SE-B-468390 и его эквиваленте US-А-517587, которые включены сюда путем ссылки. Поэтому для простоты для эквивалентных компонентов используются одни и те же ссылочные позиции. Однако вместо лезвия скребка или лезвий скребков, показанных в этих документах, используется лезвие скребка в соответствии с настоящим изобретением.
Как очевидно из фиг.1, устройство соскабливания для ленты установлено так, что кромка 15 скребка прижимается к ленте 24 транспортера, когда она проходит вокруг ленточного барабана 25, который относительно фиг.1 вращается против часовой стрелки. Прижимание скребка для ленты к ленте транспортера можно производить обычным способом посредством устройств, которые на фиг.1 более подробно не показаны, и которые упруго прижимают скребок для ленты к ленте транспортера и стремятся перемещать кромку 15 скребка вправо на фиг.1. Эти устройства, подробно не показанные, могут состоять из пневматических или гидравлических устройств, пружинных устройств или других механических устройств. В варианте осуществления в соответствии с фиг.2 для поворачивания и прижимания скребка для ленты относительно ленты транспортера показаны механические устройства 34.
На фиг.2 несущий элемент конструкции изготовлен из двух частей, с одной стороны, из вращающегося вала 26 и квадратной трубы 27, жестко прикрепленной к нему, а с другой стороны, из удерживающего элемента 28, который является легким для монтирования и демонтирования квадратной трубы, и в котором образована подрезная монтажная канавка 11. Удерживающий элемент 28 с лезвиями скребка, установленными на нем, таким образом можно легко и быстро монтировать и демонтировать как единый узел. В данном примере это сделано возможным благодаря удерживающему элементу 28, имеющему на одном конце отверстия 29, которые с установленным удерживающим элементом размещены как раз напротив соответствующих отверстий в квадратной трубе 27, и с помощью удерживающего элемента на его другом конце, имеющего направленные по оси канавки 30, которые образованы во фланцах удерживающего элемента, и которые с установленным удерживающим элементом захватывают выступающие шпильки 31 на квадратной трубе 27. Чтобы поддерживать удерживающий элемент, также используется шплинт 32, который вставлен через отверстия 29 и соответствующие отверстия в квадратной трубе.
В варианте осуществления в соответствии с фиг.2 также имеются стопорные винты 33, которые закреплены в удерживающем элементе 28 и которые предотвращают непреднамеренное перемещение лезвий 14 скребка в продольном направлении удерживающего элемента 28.
Лезвие скребка в соответствии с модификацией первого варианта осуществления показано на фиг.3. Помимо структуры лезвия скребка относительно структуры материалов и слоев, оно собрано в соответствии со способом предшествующего уровня техники. Монтажное основание 16 с его захватывающими канавками 17 образовано согласно способу предшествующего уровня техники в участке монтажного основания скребка, в соответствии с вышеупомянутым техническим приемом предшествующего уровня техники того же самого заявителя, таким образом, что оно поддерживается опорной балкой 10, сконструированной в соответствии со способом предшествующего уровня техники, с ее подрезной монтажной канавкой 11, которая имеет направленные внутрь фланцы 13.
Функционирование этого закрепляющего устройства и связанное управление описаны в вышеупомянутой патентной заявке и, таким образом, более подробно описываться не будут.
В первом варианте осуществления лезвие 14 скребка имеет наружное покрытие 40 из мягкого износостойкого ПУ материала с пластиной 41 из ПК, зафиксированной с помощью литья, продолжающейся по существу по всему поперечному направлению скребка относительно ленты транспортера в положении использования. Как можно заметить, монтажное основание в этом случае изготовлено из ПУ материала.
То, что монтажное основание 16 изготовлено из того же самого ПУ материала, что и наружное покрытие 40, представляет собой упрощающее решение в отношении изготовления, поскольку это означает, что никакой дополнительный компонент не требуется добавлять к лезвию 14 скребка. Однако это не должно интерпретироваться как ограничение для обладающего признаками изобретения лезвия скребка, что подчеркивается вариантом осуществления, описываемым ниже.
Кроме того, ПК пластина 41 продолжается по существу от монтажного основания скребка до кромки скребка и выполнена таким образом, что после начального износа она в течение времени использования скребка составляет часть поверхности 42, примыкающей к ленте транспортера. Пластина 41 по существу упирается торцом в расположенную внизу опорную балку 10, чтобы обеспечивать опору при использовании в продольном направлении скребка.
Кроме того, скребок 14 содержит индикатор 49 износа, который, показывая пользователю, насколько стерт скребок, также указывает, правильно ли установлен скребок в его держателе или нет. В иллюстрируемом варианте осуществления индикатор 49 износа содержит в общем семь канавок 43-46, выполненных на стороне 14 скребка, которая в положении использования обращена от ленты транспортера, чтобы обеспечивать возможность легкого считывания показаний индикатора 49 в положении использования. Канавки 43-46 продолжаются в направлении от монтажного основания скребка к его кромке 15. Средняя канавка 43 продолжается на всю длину до кромки, а другие канавки 44-46 выполнены симметрично и попарно вокруг этой средней канавки и имеют протяженность, которая уменьшается с увеличением расстояния от средней канавки 43. Если скребок установлен правильно, сначала при использовании будет видна одна канавка, если смотреть со стороны кромки скребка. После использования в течение некоторого времени износ достигает первой соседней пары канавок, 44, и это означает, что будут видны три канавки, затем пять, семь и т.д. Если скребок 14 установлен правильно, на кромке скребка всегда будет видно нечетное количество канавок. Однако, если скребок установлен наклонно, износ также будет неровным, что приведет к четному количеству канавок, становящихся видимыми. Таким образом, этот индикатор 49 износа будет полезен для пользователя и при использовании и для того, чтобы эффективно сообщать о том, насколько далеко зашел износ. Заявитель ожидает, что индикатор износа, который функционирует в соответствии с этими принципами, окажется полезным в нескольких областях вообще и для нескольких типов скребков в частности.
В обладающем признаками изобретения лезвии скребка более твердый и более жесткий ПК слой 41 используется как слой усиления и упрочнения для поддерживания контактного давления, когда лезвие скребка, находящееся в положении использования, поворачивается относительно ленты транспортера. До некоторой степени, ПК слой 41 также служит в качестве слоя скребка, поскольку он является более износоустойчивым, чем, например, ПУ слой с соответствующей твердостью.
Слой 40 фактически представляет собой главный слой скребка, и он составляет большую часть поверхности 42 контакта с лентой транспортера, и таким образом образует эффективную кромку скребка для лезвия 14 скребка. Этот слой благоприятно имеет твердость от, приблизительно, 50° по Шору шкалы A до, приблизительно, 95° по Шору шкалы A, или более предпочтительно от, приблизительно, 65° по Шору шкалы А до, приблизительно, 95° по Шору шкалы A.
При выполнении кромки скребка из материала, который имеет более высокую мягкость и более высокое сопротивление абразивному износу, чем материал слоя 41 упрочнения, слой 41 упрочнения будет подвергаться преднамеренному "чрезмерному износу", то есть будет срабатываться быстрее, чем слой 40. Это, как нашли, приводит к значительно лучшему эффекту соскабливания и более длительному сроку службы лезвия скребка.
Фиг.4 показывает второй вариант осуществления изобретения. Здесь сердцевина 40 лезвия скребка и монтажное основание состоят из непрерывного ПУ материала, в то время как ПУ усиление/упрочнение 41 выполнено на верхней стороне и обратной стороне лезвия скребка и продолжается от кромки скребка вниз до монтажного основания. Эта трехслойная конструкция, объединенная с хорошими свойствами материалов, делает возможным изготовление лезвия 14 скребка с хорошими свойствами соскабливания при использовании относительно небольших количеств материалов.
Фиг.5 показывает третий вариант осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления монтажное основание 16 и длинная сторона, которая при использовании обращена к ленте транспортера, изготовлены из одного и того же ПК компонента 41. Главный слой 40 скребка из ПУ выполнен на противоположной длинной стороне лезвия 14 скребка. В конструкции ПК компонент 41 является самонесущим, и поэтому для слоя скребка 40 все еще может использоваться более мягкий и более износоустойчивый ПУ материал. Также ожидается использование слоев, которые являются более мягкими, чем вышеупомянутая величина 50° по Шору шкалы А.
Фиг.6 иллюстрирует лезвие скребка в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления представляет собой результат хороших свойств пластмассы на основе поликарбоната в отношении гибкости. Этот вариант осуществления напоминает до некоторой степени комбинацию первого и второго вариантов осуществления. Вставная режущая пластина 41 из предварительно изогнутого ПК материала продолжается по существу от кромки 15 лезвия 14 скребка по длинной стороне лезвия скребка, которая при использовании обращена к ленте 24 транспортера. В основании лезвия скребка пластина 41 продолжается вниз в монтажное основание 16 и оканчивается по существу в самой нижней части монтажного основания, чтобы извлекать выгоду при использовании, благодаря стабилизирующему эффекту опорной балки 10 и ее подрезной монтажной канавки 11 с направленными внутрь фланцами 13. Главный слой 40 скребка, а также монтажное основание 16, как и прежде, изготовлены из полиуретана. При использовании лезвие 14 скребка располагается смещенным относительно ленты 24 транспортера. Благодаря конструкции ПК пластины 41, чтобы прижимать лезвие скребка к ленте транспортера, никакое дополнительное зажимное устройство (см. позицию 24 на фиг.2) не требуется. В результате система скребка, содержащая скребок в соответствии с этим вариантом осуществления, имеет сниженный вес, является более легкой для устанавливания и экономит место по сравнению с системами предшествующего уровня техники.
Фиг.7 иллюстрирует лезвие скребка в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом случае скребок, известный как тонкий скребок традиционного внешнего вида, получил упрочняющую вставную режущую пластину 41 из пластмассы на основе поликарбоната. Назначением тонкого скребка является удаление остатков мелко измельченного материала, остающегося на ленте транспортера. Этот скребок имеет тело скребка, по существу изготовленное из полиуретана 40, содержащее монтажное основание 16, подобное описанному выше, и, в поперечном сечении, в продольном направлении ленты транспортера симметрично сужающееся вверх к кромке 15, которая составляет поверхность 42 контакта относительно основания, подлежащего соскабливанию. От кромки 15 скребка и вниз к монтажному основанию 16 продолжается пластина 41 жесткости из пластмассы на основе поликарбоната. По сравнению со скребками типа предшествующего уровня техники, которые, в общем, имеют вставные режущие пластины из твердого сплава, обладающий признаками изобретения скребок является более гибким и более мягким по отношению к ленте транспортера. При соскабливании влажных продуктов скребок, таким образом, функционирует подобно шпателю и эффективно и плавно удаляет продукты с ленты транспортера.
Как описано в предыдущих патентных заявках, направленная наружу сторона слоя может быть сконструирована по-другому, чтобы получать желательные преимущества в отношении использования. Например, можно использовать ступенчатую форму, как показано на фиг.3a и 6. Само собой разумеется, что описанный индикатор износа можно образовывать с большим количеством канавок, чем несколько канавок, не отступая при этом от обладающей признаками изобретения идеи, и канавки не обязательно должны быть прямолинейными, подобно показанным на чертеже.
Также следует отметить, что в контексте настоящего изобретения пластмасса на основе поликарбоната относится, в общем, к поликарбонату (ПК) и сплавам ПК, таким как комбинации ПК и ABS (сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола), ПК и PBT (полибензтиазола), ПБ (полибутилена) и ASA (термопластичного сополимера акрилонитрила, стирола и акриловых эфиров), ПК и SMA (сополимера стирола и малеинового ангидрида), также как ПК и PMMA (полиметилметакрилата), а также к производным пластмассам на основе поликарбоната. Заявитель также предвидит использование других пластмассовых материалов с высокой молярной массой, которое приведет к оптимальной прочности, объединенной с оптимальными термическими свойствами, которые являются подходящими для слоя усиления/упрочнения, например, COC.