CZ307031B6

CZ307031B6 - Řezací ústrojí kotoučového štěpkovače

Info

Publication number: CZ307031B6
Application number: CZ2016-664A
Authority: CZ
Inventors: Filip Kandus
Original assignee: Laski, S.R.O.
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-11-22
Also published as: CZ2016664A3

Abstract

Řezací ústrojí (2) štěpkovače je tvořeno rotujícím řezacím kotoučem (6) o poloměru (r), nesoucím alespoň jeden radiálně uspořádaný nůž (8) s otvorem (9) pro odvod nařezaného materiálu, a čelní deskou (7) s vkládacím otvorem (12), na jehož okrajích se nacházejí dvě protiostří (13, 14) - hlavní a vedlejší -spolupracující s nožem (8) kotouče (6). V osovém průmětu řezacího kotouče (6) do roviny čelní desky (7) činí délka (b) kolmice spuštěné z osy kotouče (6) na vedlejší protiostří (14) nejméně 80 % poloměru (r) kotouče (6). Vzdálenost (c) hlavního protiostří (13) od této kolmice činí 17 až 22 % poloměru (r) kotouče (6) a vzdálenost (a) ostří nože (8) od s ním rovnoběžné radiály vedené osou kotouče (6) činí 28 až 32 % poloměru (r) kotouče (6), přičemž protiostří jsou na sebe kolmá.

Description

Vynález se týká řezacího ústrojí kotoučového štěpkovače tvořeného rotujícím řezacím kotoučem nesoucím alespoň jeden radiálně uspořádaný nůž, a čelní deskou s vkládacím otvorem, na jehož okrajích se nacházejí dvě na sebe kolmá protiostří spolupracující s nožem kotouče.

Dosavadní stav techniky

Štěpkovače jsou zařízení poháněná spalovacím nebo elektrickým motorem určená k rozřezávání zahradního nebo lesního odpadu, zejména čerstvě uřezaných větví. Materiál, který se má rozřezat se podává do zužujícího se vkládacího žlabu, jenž ústí do vkládacího otvoru na čelní desce řezacího ústrojí. Za čelní deskou rotuje řezací kotouč, jehož zpravidla dva radiálně situované nože spolupracují se dvěma protiostřími, která jsou umístěna na okrajích vkládacího otvoru a navzájem svírají pravý úhel. Řezací kotouč je zpravidla tvořen dvěma rovnoběžnými kruhovými deskami o shodném průměru propojenými žebry. Štěpky odříznuté z podávaného materiálu procházejí podélnými otvory v kotouči umístěnými pod noži do prostoru mezi oběma deskami a odtud jsou metány do strany žebry propojujícími obě kruhové desky a působícími jako lopatky oběžného kola ventilátoru.

Ukazuje se, že kvalitu řezání a životnost řezacích orgánů může výrazně ovlivnit vzájemná konfigurace nože na kotouči a obou protiostří na čelní desce. Geometrické vztahy nože a obou protiostří budou dále popisovány s tím, že nůž a protiostří jsou promítnuty do jedné roviny ve směru osy řezacího kotouče.

U běžných štěpkovacích zařízení - viz obr. 2 a 3 - jsou nože na řezacím kotouči umístěny v radiále řezacího kotouče nebo jen s malou odchylkou od radiály. Vkládací otvor na čelní desce je v dráze rotujícího nože umístěn v podstatě symetricky podle vodorovné přímky procházející osou řezacího kotouče. Jedno protiostří je umístěno při vodorovném okraji vkládacího otvoru, druhé protiostří na svislém okraji, který leží v podstatě v radiále kotouče.

Platí, že pokud se dvě protiostří, která svírají pravý úhel, položí libovolně pootočená do dráhy rotujícího nože, pak u jednoho protiostří se úhel mezi míjejícím nožem a tímto protiostřím zmenšuje a u druhého protiostří tento úhel naopak narůstá. První uvedené protiostří, které se na řezném procesu podílí převážnou měrou, lze nazvat hlavní, druhé pak vedlejší.

U běžného štěpkovače podle obr. 2 a 3 lze změřit, že úhel mezi nožem a hlavním protiostřím při průchodu nože kolem něj nabývá hodnot 56° -> 25°, zatímco úhel mezi nožem a vedlejším protiostřím nabývá hodnot 35° —> 67°. Styk obou protiostří, tedy místo na kterém probíhá dělení podstatné části materiálu, se nachází přibližně na polovině průměru kotouče. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že po poměrně krátké době provozu se poněkud otupí nože. To má za následek, že materiál není řezacím ústrojím vtahován a práce se pro uživatele stane namáhavou. V řezacím ústrojí dochází k rázům, které se projevují na plynulosti chodu. Brity nožů se výrazně více opotřebovávají uprostřed své délky než na okrajích. Nůž je nutno brousit celý, i když je tupá jen jeho část.

Ze spisu MD 571 Y je znám štěpkovač, jehož řezací ústrojí tvoří řezací kotouč se třemi radiálně umístěnými noži a čelní deska s vkládacím otvorem opatřeným hlavním a vedlejším protiostřím. Geometrické poměry nožů a protiostří v podstatě odpovídají poměrům u popsaného běžného provedení. Úhel mezi nožem a hlavním protiostřím při průchodu nože kolem něj zde nabývá hodnot 90° -> 26°, zatímco úhel mezi nožem a vedlejším protiostřím nabývá hodnot 31° -> 64°. Styk obou protiostří, tedy místo na kterém probíhá dělení podstatné části materiálu, se nachází přibliž- 1 CZ 307031 B6 ně ve dvou třetinách průměru kotouče. I když je styk protiostří posunut více k obvodu kotouče a tím do oblasti vyšší rychlosti nože, lze u tohoto provedení řezacího ústrojí očekávat obdobné nedostatky.

CZ 1229 U se týká konstrukce drtiče dřevního odpadu poháněného od vývodového hřídele traktoru a určeného zejména k drcení materiálu z probírek lesních porostů. Jeden ze zde uvedených obrázků představuje průmět vkládacího otvoru se dvěma protiostřími na plochu řezacího kotouče opatřeného čtveřicí řezacích nožů. Pokud lze z obrázku odečíst geometrii této sestavy, činí vzdálenost vedlejšího protiostří od osy kotouče cca 80 % průměru kotouče, hlavní protiostří, které svírá s vedlejším protiostřím ostrý úhel, má radiální směr a řezací hrany nožů jsou poněkud předsazena před radiály.

V tomto uspořádání se sice dostaví do určité míry střižný efekt mezi hlavním protiostřím a řezacím nožem. Nicméně řezání proběhne tak, že řezací nůž bude posouvat zpracovávaný materiál podél celého vedlejšího protiostří bez jakéhokoli efektu a teprve na konci dráhy nůž materiál pod ostrým úhlem ve velmi krátkém okamžiku přerazí. Navíc dojde k pěchování materiálu v ostrém úhlu mezi oběma protiostřími. Tento průběh se projeví silnými vibracemi, jak na samotném zařízení, tak především u obsluhy podávající materiál do stroje, a dále nároky na dodávanou energii. Toto uspořádání navíc nezajistí rovnoměrné opotřebení nožů po celé délce s následkem častější výměny nožů. Popsané ústrojí drtiče odpadů nelze použít u malých kompaktních štěpkovacích zařízení určených pro komunální využití.

Vynález si klade za úkol navrhnout řezací ústrojí kotoučového štěpkovače, které podstatně omezí uvedené nevýhody známých štěpkovacích zařízení tohoto typu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje řezací ústrojí štěpkovače tvořené rotujícím řezacím kotoučem, nesoucím alespoň jeden radiálně uspořádaný nůž s otvorem pro odvod materiálu, a čelní deskou s vkládacím otvorem, na jehož okrajích se nacházejí dvě protiostří - hlavní a vedlejší - spolupracující s nožem kotouče, přičemž v osovém průmětu řezacího kotouče do roviny čelní desky činí délka kolmice spuštěné z osy kotouče na vedlejší protiostří nejméně 80 % poloměru kotouče. Podstata vynálezu spočívá v tom, že protiostří jsou na sebe kolmá, přičemž vzdálenost hlavního protiostří od kolmice spuštěné z osy kotouče na vedlejší protiostří činí 17 až 22 % poloměru kotouče a vzdálenost ostří nože od s ním rovnoběžné radiály vedené osou kotouče činí 28 až 32 % poloměru kotouče.

V obzvláště výhodném provedení řezacího ústrojí činí délka kolmice spuštěné na vedlejší protiostří 87 % poloměru kotouče, vzdálenost hlavního protiostří od této kolmice činí 20 % poloměru kotouče a vzdálenost ostří nože od s ním rovnoběžné radiály činí 30 % poloměru kotouče.

Pro lepší odvádění rozřezaného materiálu se otvor pro odvod materiálu v distálním směru rozšiřuje pod úhlem 1 až 2°.

K usnadnění vkládání materiálu činí výška vkládacího otvoru nad hlavním protiostřím nejméně 90 % poloměru kotouče.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresů, na nichž obr. 1 představuje bokorys běžného štěpkovače, případně bokorys štěpkovače s řezacím ústrojím podle vynálezu, obr. 2 a 3 se týkají běžného štěpkovače představujícího známý stav techniky, přičemž obr. 2 je čelní pohled na řezací kotouč s naznačenou polohou protiostří a obr. 3 je pohled na čelní desku s průhledem na

-2CZ 307031 B6 řezací kotouč s nožem, obr. 4 je axonometrický pohled na kompletní řezací kotouč a obr. 5 je průmět řezacího kotouče a čelní desky do jedné roviny, kde jsou naznačeny významné úhlové polohy jednoho z nožů.

Příklady uskutečnění vynálezu

Štěpkovač podle obr. 1 má na podvozku i upevněno řezací ústrojí 2 s vymetacím potrubím 3 poháněné motorem 4. Materiál, především uřezané větve, se do řezacího ústrojí 2 přivádí zužujícím se vkládacím žlabem 5. Samotné řezací ústrojí 2 je tvořeno řezacím kotoučem 6 a čelní deskou 7. Na řezacím kotouči 6 je upevněn pár nožů 8, které jsou proti radiále vysunuty dopředu ve směru otáčení o vzdálenost a. Distální okraje nožů 8 dosahují 96 % průměru r kotouče 6. Pod noži jsou v kotouči 6 provedeny podlouhlé odváděči otvory 9, které se ve výhodném provedení v distálním směru rozšiřují pod úhlem δ =1,4°. Z obr. 4 je zřejmé, že řezací kotouč 6 sestává ze dvou kruhových desek propojených čtyřmi žebry 10 a dvěma čepy, na kterých jsou otočně uložena kladívka 11 sloužící k rozdružování nařezaného materiálu.

V čelní desce 7 je vytvořen vkládací otvor 12, na straně čelní desky 7 přivrácené k řezacímu kotouči 6 jsou upevněna podél okrajů vkládacího otvoru 12 dvě na sebe kolmá protiostří 13, 14, a to hlavní protiostří 13 a vedlejší protiostří 14. Hlavní protiostří je situováno několik milimetrů pod okraj vkládacího otvoru 12, aby netvořilo překážku vkládanému materiálu. Geometrické uspořádání řezných prvků promítnutých do roviny čelní desky 7 je následující: Délka b kolmice spuštěné z osy kotouče 6 na vedlejší protiostří 14 činí 87 % poloměru r kotouče, vzdálenost c hlavního protiostří |3 od této kolmice činí 20 % poloměru r kotouče 6 a vzdálenost a ostří nože 8 od s ním rovnoběžné radiály činí 30 % poloměru r kotouče 6. Přitom výška d vkládacího otvoru 12 nad hlavním protiostřím 13 činí 97 % poloměru r kotouče 6.

Při tomto uspořádání se ve srovnání s řezacím ústrojím známých štěpkovačů zásadně mění úhlové poměry na protiostřích 13,14 při průchodu nožů 8. Nůž 8 při průchodu podél hlavního protiostří 13 svírá s tímto protiostřím 33 úhel a 38° -> β 7°. při průchodu podél vedlejšího protiostří 14 pak úhel 52° -» 81°. Je zřejmé, že hlavní protiostří 13 funguje spolu s nožem 8 jako nůžky. Prodloužení nožů 8 v distálním směru a posunutí protiostří 13, ]4 v témže směru posouvá řezací místo do oblasti vyšších řezných rychlostí. Prodloužení nožů 8 a pod nimi se nacházejících odváděčích otvorů 9, což vede k zeslabení řezacího kotouče 6 na obvodu, je umožněno připojením žeber 10 ke kotouči 6 pod noži resp. ukotvením nožů 8 ve vyhnutích žeber 10.

Popsané provedení je výsledkem rozsáhlých pokusů, při kterých se testovala různá uspořádání řezných prvků. Ze srovnávacích testů štěpkovače s konvenčním řezacím ústrojím a štěpkovače s ústrojím podle vynálezu vyplynuly následující poznatky:

U konvenčního systému je z počátku chod plynulý, vtahování větví - 2 až 3 m³/h - je přiměřeně rychlé a stroj pracuje bez problému, práce se jeví jako příjemná. Po 5 až 6 hodinách začíná povolovat rychlost vtahování, práce postupuje pomaleji, nicméně stroj pracuje. Po 7 až 8 hodinách stroj přestává vtahovat materiál, práce s ním se stává namáhavou a nepříjemnou. Nože je vhodné nabrousit. Po testování jsou nože nejvíce otupeny cca v 1/3 ostří.

U systému podle vynálezu se řezací ústrojí z počátku jeví jako velmi dravé, což se projevuje vyšší rychlostí vtahování, chod je plynulý a větve v násypce velmi rychle mizí, stroj pracuje bez problému, práce se jeví jako příjemná, stroj si bez problémů vtahuje i rozvětvené kusy, velikost a vzhled štěpky je velmi dobrý. Po prvních hodinách se vtahování stává plynulým, práce probíhá bez problémů v objemu 2 až 3 m³/h, a to i při vkládání různých druhů materiálu se zcela odlišnými vlastnostmi. Teprve po 25 až 30 hodinách se začíná projevovat úbytek vtahování, větve se k noži musí přisunovat, práce není tak plynulá a příjemná, ale lze stále pokračovat. Tím je stanovena hranice, kdy je vhodné nože brousit. I po 30 hodinách je však komfort obsluhy výrazně

-3 CZ 307031 B6 vyšší než u konvenčního systému. Po testování jsou nože otupené po celém ostří téměř rovnoměrně.

Claims

1. Řezací ústrojí (2) štěpkovače tvořené rotujícím řezacím kotoučem (6) o poloměru (r), nesoucím alespoň jeden radiálně uspořádaný nůž (8) s otvorem (9) pro odvod nařezaného materiálu, a čelní deskou (7) s vkládacím otvorem (12), na jehož okrajích se nacházejí dvě protiostří (13, 14) - hlavní a vedlejší - spolupracující s nožem (8) kotouče (6), přičemž v osovém průmětu řezacího kotouče (6) do roviny čelní desky (7) činí délka (b) kolmice spuštěné z osy kotouče (6) na vedlejší protiostří (14) nejméně 80 % poloměru (r) kotouče (6), vyznačující se tím, že vzdálenost (c) hlavního protiostří (13) od této kolmice činí 17 až 22 % poloměru (r) kotouče (6) a vzdálenost (a) ostří nože (8) od s ním rovnoběžné radiály vedené osou kotouče (6) činí 28 až 32 % poloměru (r) kotouče (6), přičemž protiostří (13, 14) jsou na sebe kolmá.

2. Řezací ústrojí podle nároku 1, vyznačující se tím, že délka (b) kolmice spuštěné na vedlejší protiostří (14) činí 87 % poloměru (r) kotouče (6), vzdálenost (c) hlavního protiostří (13) od této kolmice činí 20 % poloměru (r) kotouče (6) a vzdálenost (a) ostří nože (8) od s ním rovnoběžné radiály činí 30 % poloměru (r) kotouče (6).

3. Řezací ústrojí podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se otvor (9) pro odvod materiálu v distálním směru rozšiřuje pod úhlem (δ) = 1 až 2°.

4. Řezací ústrojí podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že výška (d) vkládacího otvoru (12) nad hlavním protiostřím (13) činí nejméně 90 % poloměru (r) kotouče (6).

2 výkresy