CZ2019223A3

CZ2019223A3 - Způsob optimalizace bruslařského nože v závislosti na kluzných a mechanických vlastnostech

Info

Publication number: CZ2019223A3
Application number: CZ2019-223A
Authority: CZ
Inventors: Alexandr Filippov
Original assignee: Alexandr Filippov
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2020-10-21
Also published as: CZ308786B6

Abstract

Vynález se týká způsobu úpravy povrchu bruslařského nože, který zahrnuje postupné broušení/leštění ve čtyřech krocích s různými kotouči do finální hodnoty drsnosti drážky a hrany brusle Ra 0,1 až 0,5 µm a rádiusu drážky r = 17 až 22 mm a následné potažení pomocí vakuové plazmy povrchu drážky a ostří tenkou vrstvou o tloušťce mezi 100 nm a 10 µm na bázi keramiky či oxidů kovů s tvrdostí povrchu Hv 1500 a více a drsností povrchu Ra 0,1 µm a méně.

Description

Způsob optimalizace bruslařského nože v závislosti na kluzných a mechanických vlastnostech

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu úpravy povrchu nože brusle pro bruslení na ledě, která spočívá ve snížení drsnosti (vyhlazení) povrchu nože na hodnoty řádově nižší, než je obvyklé pro současně používané brusle.

Následně může být povrch drážky a boků nože brusle po vyhlazení povrstven nanopovlakem na bázi keramiky nebo oxidu kovů, která zvyšuje jeho tvrdost a snižuje drsnost povrchu.

Dosavadní stav techniky

Brusle vznikly v dávnověku, nej starší dochované kovové brusle byly nalezeny v Maďarsku a pocházejí z přelomu letopočtu. K postupnému rozšiřování bruslí s kovovými noži docházelo postupně od 14 století. Technologie jejich připevnění k noze se postupem času měnila a vyvíjela, ale co mají všechny brusle společné je úzká kovová kluzná plocha - kovový nůž.

Za současného stavu techniky se vychází z toho, že jízdní vlastnosti brusle ovlivňuje ostrost a profil nože. Jízdní vlastnosti jsou dále ovlivňovány přítomností drážky, případně jejím tvarem. Tyto vlastnosti má nůž buď už z výroby neboje lze ovlivňovat díky dodatečnému broušení.

Současná komerční zařízení určená k broušení bruslí mají jeden brusný kotouč o parametrech 6080 Grit (drsnost Ra 1-2 pm). Zařízení samotné pak zajišťuje upevnění brusle, orientaci nože vůči brusnému kotouči, dále je možno ovlivnit ostrost nože a nastavit jeho profil a tvar drážky. Někteří brusiči nanášejí na brusný kotouč jemnější brusnou pastu za účelem vyhlazení drážky, ale vyhlazení touto cestou je víceméně bez efektu, poněvadž výslednájemnost se pohybuje okolo 100120 Grit (drsnost Ra 0,8 - 1 pm) a na této úrovni zjemnění je výsledný efekt na jízdní vlastnosti brusle takřka nulový. Kromě toho se následně kotouč musí obraňovat za účelem odstranění zbytků brusné pasty, což významně přispívá k opotřebovávání brusného kotouče a tudíž tento postup brusiči většinou odmítají.

V současnosti jsou tedy sledovanými parametry při výrobě nebo údržbě bruslí ostrost nože, profil nože, hloubka a tvar drážky nože.

Je nám znám patent, který upravuje kluzné vlastnosti nože tím, že je dutý nůž brusle vyplněn materiálem s nízkou drsností, např. polytetrafluoroetylenem, tj. teflonem. Je znám dále patent spočívající v tlakové povrchové úpravě nožů bruslí pro snížení tření a patent spočívá v úpravě kluzných sekvenčně abrazivním materiálem s progresivně menší velikostí částic, přičemž při broušení se aplikuje kmitavý pohyb. Ohledně způsobu broušení pak je ve stavu techniky odkazováno na konvenční způsoby broušení.

Podstata vynálezu

Existuje prokazatelná spojitost, která je stavem techniky mezi mechanickou úpravou povrchu nože a rychlostí, kdy se rychlost brusle zlepšuje se snížením drsnosti povrchu materiálu nože (drážky i boků). Při vytvoření ideální plochy povrchu nože brusle snížením drsnosti povrchu drážky a boků nože na hodnotu Ra 0,05 pm dochází k zrychlení bruslaře o cca 10% a více, což představuje značnou výhodu v každém bruslařském sportu. Při zostření vlastností hran nože, čímž nůž lépe drží při zatáčení bruslaře (při tzv. bogně).

- 1 CZ 2019 - 223 A3

Nej dostupnějším postupem, jak dosáhnout snížení drsnosti povrchu nože brusle na hodnotu drsnosti Ra 0,1 pm až Ra 0,05 pm (1200 Grit), je broušení s použitím několika brusných a leštících kotoučů s postupně se snižující drsností.

Přihlašovaný způsob uvedeného broušení pak překonává dosavadní stav techniky, když není znám případ úpravy nožů brusle způsobem popsaným níže, který překonává konvenční způsoby broušení. Ze stavu techniky nevyplývá uvedený jedinečný způsob úpravy, když k dosažení optimálního výsledku v optimálním čase je potřeba speciálního nástroje umožňující provádění broušení/leštění popsaným způsobem. Při znalosti dosavadního stavu techniky by pak tohoto nemohlo být odborníkem dosaženo, když přihlašovatel musel, při aplikaci principu „problém a jeho řešení aplikovat dovednosti překračující rámec pouhé odborné dovednosti. Pouhá znalost spojitosti mezi mechanickou úpravou povrchu nože a rychlostí ani aplikace konvenčních metod broušení by k uvedenému nevedla, když běžně používané nástroje na broušení nedosáhnou optimálního výsledku co do hladkosti drážky, ostrosti stran (neboli hran) a konstantní kvality, to vše v rozumném čase umožňující následnou ekonomickou využitelnost. Důkazem uvedené novosti je i to, že přestože k broušení bruslí dochází již stovky let, tato metoda nebyla nikdy použita.

Přihlašovaná metoda spočívá v úpravě nože brusle speciálním nástrojem (nikoliv konvenční technikou broušení - speciální bruska) a dále jinými brusnými kotouči a jinou metodou (přítlak, čas a směr broušení) než jsou součástí stavu techniky. Konkrétně pak je broušení prováděno postupným broušením v následujících krocích:

1. stupeň dle potřeby (běžné broušení),

2. stupeň 3-10 cyklůs přítlakem 50-500g s posuvnou rychlostí 15-50mm/s

3. stupeň 3-10 cyklůs přítlakem 50-500g s posuvnou rychlostí 15-50mm/s

4. stupeň 3-10 cyklůs přítlakem 50-500g s posuvnou rychlostí 15-50mm/s

Použité brusné/leštičí kotouče:

1. stupeň - 60-70 grit (kotouč s pevným pojivém),

2. stupeň - 120-180 grit (kotouč s pevným pojivém),

3. stupeň - 200-300 grit (kotouč s pružným, například gumovým pojivém mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení)

4. stupeň - 600-1200) (kotouč s pružným, například gumovým pojivém mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení), a to vždy proti směru otáčení brusného kotouče ve všech čtyřech stupních.

K broušení/leštění je pak používán speciální nástroj - bruska vyvinutá přihlašovatelem, které používá pouze konstantní rychlost, přítlak a směr proti pohybu otáčení brusného kotouče, opatřená ochranou proti vibracím. Tento požadavek není u jednostupňového konvenčního broušení nutný, poněvadž na něj nenavazují další typy kotoučů, které musí navazovat ve stejném místě osy broušení. Vychýlením osy broušení jinak dochází k degradaci hran nože a nestejnoměrnému opracování broušených ploch (drážky).

Zkušenosti přihlašovatele ukazují, že broušení ploch do hladkosti nad 1200 Grit je enormně náročné na čas a provedení a výsledný rozdíl v jízdních vlastnostech je minimální, naopak v některých případech i nežádoucí, například v příčném skluzu. Proto se způsob úpravy bruslařského nože přihlašovaný přihlašovatelem omezuje na hladkost do 1200 Grit.

- 2 CZ 2019 - 223 A3

Použitá speciální bruska oproti jiným bruskám automaticky přizpůsobuje rychlost otáček s ohledem na typ kotouče (každý kotouč vyžaduje jiné otáčky) a průměr kotouče (udržuje konstantní obvodovou rychlost) a je velmi rychlá (vyžaduje 4 kroky broušení). Tato bruska navíc obsahuje měření přítlaku broušeného materiálu vůči brusnému kotouči k zamezení nevhodného tlaku, který by ovlivnil konečnou kvalitu broušení a také z důvodu zamezení deformace měkkých kotoučů, které by takto degradovaly konečnou kvalitu ostří hran bruslařských nožů. Broušení je prováděno za stálé kontroly teploty materiálu broušeného/leštěného nože tak, aby nedošlo k dosažení či překročení popouštěcí teploty broušeného materiálu.

Metoda dále spočívá v tom, že byl zjištěn překvapivý závěr o jednotném rádiusu (r=17-22mm), který je za daných podmínek broušení ideální a nevyžaduje rozdílné rádiusy pro různé typy bruslařů, jak je tomu při konvenčním broušení (r= 12-26mm). Díky tomuto se dají prodávat již nože nabroušené, které se jinak ve světě v současné době nikde neprodávají. Uvedený universální rádius dále poskytuje např. hokejistům značnou výhodu z hlediska obratnosti jejich pohybu na ledě.

Vyhlazení povrchu uvedeným postupem lze provádět u všech typů a tvarů drážek bruslařských nožů.

Přihlašovaná metoda dále spočívá v potahování j iž nabroušeného nože a tedy i drážky, a to depozicí vrstev za pomocí vakuové plazmy, kdy se ve vakuové komoře na povrch materiálů naprašuje, či napařuje keramická vrstva na bázi nanotechnologie o vysoké tvrdosti až 2.900 HV.

Příklad uskutečnění vynálezu

Přihlašovatel provedl řadu praktických testů bruslí s noži s optimalizovanou úpravou povrchu. Například ve spolupráci se sportovním klubem HC Sparta Praha a.s. provedl v měsících únor až červen 2018 test optimalizovaných bruslí s využitím hráčů tohoto klubu. Přihlašovatel použil pro úpravu povrchu nožů bruslí postup uvedený v popise vynálezu, tzn. využití brusných kotoučů s postupně snižuj ící se hrubostí, a upravil povrchy drážek a boků nožů bruslí hráčů na úroveň drsnosti Ra 0,05 pm. Testující skupina hokejistů kladně vyhodnotila změnu jízdní vlastnosti (zvýšení rychlosti, zlepšení ovladatelnosti) takto upravených nožů. Hokejový klub projevil o optimalizované nože zájem.

Průmyslová využitelnost

Použitím bruslařských nožů s upraveným povrchem podle tohoto vynálezu dochází ke znatelnému zvýšení rychlosti brusle, které se projevuje u bruslařů všech úrovní. Uvedený způsob broušení/leštění pak v reálném čase umožňuje úpravu povrchů nožů v optimální a konstantní kvalitě a při rozumné ekonomické náročnosti na čas obsluhy a použité materiály. Nože s optimalizovaným povrchem lze také sériově vyrábět.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Metoda leštění/broušení brusle postupným broušením/leštěním v následujících krocích:

1. stupeň dle potřeby (běžné broušení),
2. stupeň 3-10 cyklů s přítlakem 50-500g s posuvnou rychlostí 15-50mm/s
3. stupeň 3-10 cyklů s přítlakem 50-500g s posuvnou rychlostí 15-50mm/s
4. stupeň 3-10 cyklů s přítlakem 50-500g s posuvnou rychlostí 15-50mm/s

Použité brusné/leštičí kotouče:

1. stupeň - 60-70 grit (kotouč s pevným pojivém),

2. stupeň - 120-180 grit (kotouč s pevným pojivém),

3. stupeň - 200-300 grit (kotouč s pružným, například gumovým pojivém mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení)

4. stupeň - 600-1200) (kotouč s pružným, například gumovým pojivém mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení), a to vždy proti směru otáčení brusného kotouče ve všech čtyřech stupních, a při konstantní obvodové rychlosti brusného kotrče, rychlosti, přítlaku a směru proti pohybu otáčení brusného kotouče, s minimalizací vibrací, do finální hodnoty drsnosti drážky a hrany brusle Ra 0,1 pm až Ra 0,05 pm (1200 Grit) a v rádiusu drážky (r=17-22mm).

2. Úprava povrchu nože brusle určené pro bruslení na ledu vybroušeného/vyleštěného podle postupem podle nároku 1 vyznačující se povrchem drážky a ostří potaženou za pomocí vakuové plazmy tenkou vrstvou o tloušťce mezi 100 nm a 10 pm na bázi keramiky či oxidů kovů s tvrdostí povrchu Hv 1500 a více a drsností povrchu Ra 0,1 pm a méně.