Устройство для раскалывания материала

Область техники
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 WO2014098622, 26.06.2014. Известное устройство имеет нижнее основание, верхний поддерживающий (ограничительный) элемент в виде кольца, соединенный с основанием посредством стоек, и закрепленный на стойках режущий инструмент. Режущий инструмент содержит вертикально ориентированное лезвие, обращенное к поддерживающему 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 устройства является невозможность его использования для раскалывания заготовок с большими поперечными размерами.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей полезной модели является устранение недостатков аналогов.
Техническим результатом полезной модели является увеличение размера раскалываемых заготовок.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для раскалывания материала содержит нижнее основание, верхний поддерживающий элемент для удержания раскалываемого материала и режущий инструмент, размещенный между нижним основанием и верхним поддерживающим элементом, причем указанные нижнее основание, верхний поддерживающий элемент и режущий инструмент соединены посредством стоек, а режущий инструмент содержит вертикально ориентированное лезвие с режущей кромкой, обращенной к верхнему поддерживающему элементу, верхний поддерживающий элемент выполнен в виде вогнутого по направлению к режущему инструменту элемента, при этом устройство включает первую стойку, соединяющую нижнее основание, режущий инструмент и верхний поддерживающий элемент, и вторую стойку, соединяющую нижнее основание и режущий инструмент, а соотношение длины лезвия режущего инструмента к расстоянию между кромкой лезвия и нижним основанием составляет от 1:1,2 до 1:3.
Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
- режущая кромка лезвия режущего инструмента выполнена прямолинейной и ориентирована параллельно плоскости нижнего основания;
- режущая кромка лезвия режущего инструмента выполнена прямолинейной и наклонена по отношению к плоскости нижнего основания в направлении к первой стойке;
- режущая кромка лезвия режущего инструмента наклонена по отношению к плоскости нижнего основания под углом 5-20°;
- поддерживающий элемент выполнен в виде дугообразного элемента, или П-образного элемента, или углообразного элемента;
- лезвие режущего инструмента в плане по крайней мере частично перекрывает торцевую поверхность второй стойки;
- режущий инструмент содержит соединенные с лезвием наклонные ребра для разделения раскалываемого материала, выступающие относительно боковых поверхностей лезвия с обеих сторон;
- ребра режущего инструмента ориентированы вертикально и размещены на расстоянии друг от друга, при этом ребра имеют верхние грани (7а), наклоненные к плоскости лезвия под углом 5-50°;
- ребра режущего инструмента имеют форму равностороннего треугольника со скругленными нижними углами;
- линия, соединяющая вершины ребер, параллельна кромке лезвия режущего инструмента;
- плоскости ребер перпендикулярны плоскости лезвия режущего инструмента;
- соотношение суммарной толщины ребер к длине лезвия (6а) составляет 1:3-1:8;
- нижнее основание выполнено в виде плоского кольцевого элемента;
- устройство выполнено из металлического сплава.
Конструкция заявленного устройства, образованная основанием, стойками, поддерживающим элементом и лезвием, обеспечивает ориентирование материала в процессе работы таким образом, что сила раскалывания прикладывается вертикально сверху (путем нанесения удара), что позволяет раскалывать заготовки большого размера. Вогнутая форма поддерживающего элемента в сочетании с геометрией стоек позволяет увеличить диаметр раскалываемых заготовок, по отношению к ближайшему аналогу, имеющему кольцевой поддерживающий элемент. При этом соотношение длины лезвия режущего инструмента к расстоянию между режущей кромкой и основанием оптимально подобрано с точки зрения использования устройства раскалывания заготовок большой высоты.
Таким образом, вся приведенная совокупность признаков полезной модели направлена на достижение единого технического результата, заключающегося в увеличении размеров раскалываемых заготовок.
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 показано ребро режущего инструмента.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство включает нижнее плоское основание (1), верхний поддерживающий (ограничительный) элемент (2) и размещенный между ними режущий инструмент (3). Указанные элементы (1, 2, 3) соединены посредством вертикальных стоек. Причем устройство имеет первую длинную стойку (4), нижний конец которой соединен с основанием (1), верхний конец - с верхним поддерживающим элементом (2), а средняя часть связана с первым краем режущего инструмента (3), а также вторую короткую стойку (5), нижний конец которой соединен с основанием (1), верхний конец со вторым краем режущего инструмента (3).
Основание (1) ориентировано по существу горизонтально и выполнено, предпочтительно, в виде плоского кольцевого элемента.
Стойки (4) и (5) ориентированы по существу вертикально и выполнены, предпочтительно, в виде стержневых элементов круглого или другого сечения.
Верхний поддерживающий элемент (2) предназначен для удержания материала при нанесении удара и выполнен вогнутым в направлении к режущему инструменту (3). Вогнутая (незамкнутая) конфигурация элемента (2) позволяет раскалывать заготовки большого размера при сохранении достаточной надежности удержания материала. Верхний поддерживающий элемент (2) предпочтительно выполнен дугообразным в виде ленты, изогнутой в горизонтальной плоскости (см. фиг. 2, 3). Однако возможны и другие варианты конфигурации, в частности верхний поддерживающий элемент (2) может быть П-образным (прямоугольным), углообразным (треугольным) и т.д.
Режущий инструмент (3) предназначен непосредственно для раскалывания материала. Режущий инструмент (3) имеет вертикально ориентированное лезвие (6) для внедрения в материал, обращенное к поддерживающему элементу (2) (вверх). Лезвие содержит прямолинейную режущую кромку (6а). Кромка (6а) может быть ориентирована параллельно или наклонно по отношению к плоскости основания (1) (горизонтальной плоскости). При наклонной ориентации (см. фиг. 1) уклон режущей кромки выполнен по направлению к первой длинной стойке (4) с верхним поддерживающим элементом (2). Такая конструкция позволяет лучше удерживать раскалываемый материал, а также предотвращает его соскальзывание при нанесении удара. Предпочтительно, угол наклона (α) режущей кромки (6а) составляет от 5 до 20°.
В предпочтительном варианте реализации конструкции лезвие (6) в плане (на вертикальной проекции) по крайней мере частично перекрывает торцевую поверхность второй стойки (5), т.е. заходит на указанную торцевую поверхность (см. фиг. 3), что упрощает раскалывание.
Соотношение длины (L) лезвия (6) режущего инструмента (3) (горизонтальный размер) к расстоянию (В) между кромкой (6а) лезвия (6) и нижним основанием (1) (вертикальный размер) составляет от 1:1,2 до 1:3. (см. фиг. 1), что является оптимальным с точки зрения работы с заготовками большой высоты.
Режущий инструмент (3) может иметь средство разделения (расщепления) материала на части, выполненное в виде наклонных ребер (7), соединенных с лезвием (6) по боковым поверхностям и выступающих за его габариты с обеих сторон. При этом ребра (7) размещены на расстоянии друг от друга (с интервалом). Плоскости указанных ребер (7), предпочтительно, ориентированы вертикально и перпендикулярны плоскости лезвия (6).
Предпочтительно, ребра (7) имеют форму равностороннего треугольника со скругленными нижними углами (см. фиг. 4). Указанные ребра (7) имеют различную высоту, причем линия, соединяющая вершины ребер, параллельна наклонной кромке (6а) лезвия (6) режущего инструмента (3) (см. фиг. 1)
Для обеспечения эффективного разделения материала верхние грани (кромки) (7а) ребер, предпочтительно, наклонены к плоскости лезвия (вертикальной плоскости) под углом (β), лежащим в диапазоне 5-50° (см. фиг. 4), образуя клин для расщепления материала на фрагменты. Предпочтительно, угол β находится в диапазоне 10-35°.
Кроме того, предпочтительно, чтобы соотношение суммы толщин (∑А) всех ребер (7) к длине лезвия (L), удовлетворяло условию
∑A/L=1:3-1:8.
Это позволяет обеспечить оптимальное распределение нагрузок на ребра.
Все элементы (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 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. При необходимости основание (1) может фиксироваться на указанной поверхности крепежными элементами. Раскалываемый материал, который может представлять собой заготовку, например деревянное полено, устанавливают на режущую кромку (6а) таким образом, чтобы боковая поверхность заготовки контактировала с поддерживающим элементом (2). Посредством кувалды или любого другого ударного инструмента наносят предварительный удар для внедрения лезвия (6) в заготовку. Затем наносят один или несколько сильных ударов для разделения заготовки на две части.
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, имеющих возможность раскалывания, например льда, камня и т.д.