Устройство для раскалывания материала

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для раскалывания материалов и может быть использована для разделения древесины или других твердых материалов на мелкие части.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом полезной модели является устройство для раскалывания материала, раскрытое в публикации международной заявки WO 2014098622, 26.06.2014. Известное устройство имеет нижнее основание, верхний ограничительный элемент в виде кольца, соединенный с основанием посредством стоек, и закрепленный на стойках режущий инструмент. Режущий инструмент содержит вертикально ориентированное лезвие, обращенное к ограничительному элементу, а также средство разделения материала, которое может иметь различную конфигурацию и, в частности, выполнено в виде выступающих за габариты лезвия ребер. При работе данного устройства раскалываемый материал, например деревянное полено, устанавливают вертикально на лезвие и посредством кувалды или другого средства наносят удары сверху, обеспечивая внедрение лезвия в материал и его последующее расщепление за счет выступающих ребер. Недостатком аналога является относительная сложность эксплуатации, связанная с необходимостью приложения значительных усилий.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей полезной модели является устранение недостатков аналогов.
Техническим результатом полезной модели является снижение величины прилагаемого усилия, необходимого для разделения материала.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для раскалывания материала включает нижнее основание, верхний ограничительный элемент для удержания раскалываемого материала, соединенный с основанием посредством стоек, и режущий инструмент, соединенный со стойками и содержащий вертикально ориентированное лезвие, обращенное к ограничительному элементу, а также соединенные с лезвием ребра, выступающие за габариты лезвия (5) с обеих сторон, указанные ребра ориентированы вертикально и размещены на расстоянии друг от друга, при этом ребра имеют верхние грани, наклоненные к плоскости лезвия под углом 5-50°, причем ребра, расположенные в центральной части режущего инструмента, имеют большую высоту, чем ребра, расположенные в периферийных частях режущего инструмента.
Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
- ребра имеют форму равностороннего треугольника со скругленными нижними углами,
- плоскости ребер перпендикулярны плоскости лезвия,
- соотношение общей толщины ребер к длине лезвия составляет 1:3-1:8,
- лезвие режущего инструмента имеет дугообразную кромку,
- соотношение длины лезвия к расстоянию между ограничительным элементом и кромкой лезвия составляет 1:1-1:2,
- основание выполнено в виде плоского кольцевого элемента,
- ограничительный элемент выполнен в виде замкнутого или незамкнутого кольцевого элемента.
- устройство выполнено из металлического сплава.
Конструкция заявленного устройства, образованная основанием, стойками, ограничительным элементом и лезвием, обеспечивает удержание материала таким образом, что сила для его раскалывания прикладывается вертикально сверху (путем нанесения удара), что позволяет облегчить процесс разделения. При этом описанная конфигурация ребер (угол наклона верхних граней, разница в высоте ребер) режущего инструмента обеспечивает наиболее эффективное расщепление материала при нанесении ударов с минимальным трением. Таким образом, вся приведенная совокупность признаков полезной модели направлена на достижение единого технического результата, заключающегося в снижении величины усилия, необходимого для разделения материала.
Краткое описание чертежей
Конструкция заявленного устройства поясняется фигурами, где:
на фиг. 1 показан вид устройства спереди,
на фиг. 2 показан вид устройства сбоку,
на фиг. 3 показан вид устройства сверху,
на фиг. 4 показан режущий инструмент,
на фиг. 5 показано ребро режущего инструмента.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство включает нижнее основание (1), по меньшей мере две стойки (2), нижние концы которых связаны с основанием, верхний ограничительный элемент (3), соединенный с верхними концами стоек (2), а также режущий инструмент (4), соединенный со стойками в их средней части.
Основание (1) ориентировано по существу горизонтально и выполнено, предпочтительно, в виде плоского кольца.
Стойки (2) ориентированы по существу вертикально и выполнены, предпочтительно, в виде стержневых элементов круглого или другого сечения.
Верхний ограничительный элемент (3) предназначен для удержания материала при нанесении удара, а также после его разделения на фрагменты. В предпочтительном варианте данный элемент представляет собой горизонтально ориентированное замкнутое или незамкнутое кольцо (полукольцо), внутри которого размещают раскалываемый материал.
Режущий инструмент (4) предназначен непосредственно для раскалывания материала, и содержит вертикально ориентированное лезвие (5) для внедрения в материал, обращенное к ограничительному элементу (3) (вертикально вверх), а также средство разделения (расщепления) материала на части, выполненное в виде вертикальных ребер (6), соединенных с лезвием (5) и выступающих за его габариты с обеих сторон. При этом ребра размещены на расстоянии друг от друга (с интервалом). Предпочтительно, плоскости указанных ребер (6) перпендикулярны плоскости лезвия (5). Указанные ребра (6) имеют различную высоту, причем ребра, находящиеся в центральной части лезвия (инструмента) имеют большую высоту, чем ребра, находящиеся на периферийных частях. Предпочтительно, ребра имеют форму равностороннего треугольника со скругленными нижними углами (см. фиг. 5).
Для обеспечения эффективного разделения материала верхние грани (кромки) (6а) ребер, наклонены к плоскости лезвия (вертикальной плоскости) под углом (α), лежащим в диапазоне 5-50° (см. фиг. 5), образуя клин для расщепления материала на фрагменты. Предпочтительно, угол а находится в диапазоне 10-35°.
Кроме того, предпочтительно, чтобы соотношение суммы толщин (∑А) всех ребер к длине лезвия (L), удовлетворяло условию
∑A/L=1:3-1:8.
Это позволяет обеспечить оптимальное распределение нагрузок на ребра.
Кромка лезвия (5а), предпочтительно, выполнена дугообразной (выпуклой в направлении ограничительного элемента 3). При этом соотношение длины (L) лезвия к расстоянию (В) между кольцевым ограничительным элементом и кромкой (6а) лезвия, предпочтительно, должно удовлетворять следующему условию:
L/B=1:1-1:2.
Это условие обеспечивает оптимальное удержание материала при раскалывании и безопасность эксплуатации.
Все элементы (1, 2, 3, 4, 5, 6) устройства могут быть выполнены из металлического сплава, в частности стали. Элементы могут быть связаны посредством неразъемных (сварки и т.д.) или разъемных соединений.
Заявленное устройство используют следующим образом.
Устройство устанавливают основанием (1) на ровную горизонтальную поверхность. Раскалываемый материал, который может представлять собой удлиненную заготовку, например деревянное полено, устанавливают вертикально внутрь ограничительного элемента (3) на кромку (5а) лезвия. Посредством кувалды или другого ударного инструмента наносят предварительный удар для внедрения лезвия (5) в заготовку. Затем наносят один или несколько сильных ударов для разделения заготовки на две части. Ребра (6) описанной выше конфигурации обеспечивают расщепление материала, за счет скольжения фрагментов по верхним граням (6а). При этом ограничительный элемент препятствует разлету ее фрагментов, обеспечивая безопасность использования устройства.
Для разделения полученных частей на более мелкие фрагменты операцию повторяют.
Таким образом, заявленное устройство обеспечивает эффективное и безопасное раскалывание материала при приложении минимальных усилий. Несмотря на то, что работа устройства описана на примере древесины, оно также может эффективно использоваться для разделения других твердых материалов, способных к раскалыванию, например льда, камня и т.д.