FI126471B - Menetelmä kappaleen työstämiseksi ja lastuamistyökalu - Google Patents

Description

MENETELMÄ KAPPALEEN TYÖSTÄMISEKSI JA LASTUAMISTYÖKALU

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä kappaleen työstämiseksi moniteräisellä työkalulla. Keksinnön kohteena on myös ensimmäisen laitevaatimuksen mukainen lastuamistyökalu.

Viime vuosina pientulisijojen savukaasupäästöihin on alettu kiinnittämään yhä enemmän huomiota ja tiukentamaan niiden päästömääräyksiä. Hallitsemattomat ja korkeat savukaasupäästöt ovat haitallisia ympäristön kannalta huonontaen hengitysilman laatua. Ne aiheuttavat myös taloudellisia menetyksiä tulisijojen käyttäjille alentuneen energiatehokkuuden myötä. Savukaasupäästöjen kannalta kriittisin hetki on yleensä pientulisijan sytytysvaihe.

Tehtyjen tutkimusten mukaan pientulisijassa poltettavat puut tulisi latoa tulipesään mielellään vaakatasoon ja asettaa riittävän suuri määrä tarvittavia sopivia sytykkeitä puuasetelman päälle. Sytykkeiden tulisi olla riittävän laadukkaita, kuivia ja puhtaita. Yleisesti käytettyjä sytykkeitä ovat puulastut ja -tikut, tuohi, paperi, pahvi sekä erityiset sytytyspalat ja -nesteet. Useat tulisijavalmistajat eivät suosittele pinnoitettujen paperi- ja pahvipakkauksien eikä joidenkin muovilaatujen polttamista tulisijoissaan eikä varsinkaan niiden käyttämistä sytykkeenä. Useissa tapauksissa varminta olisi käyttää sekä tulisijan sytykkeenä että polttoaineena vain puhdasta puuta tai sen kuorta. Puusytykkeiden tulisi olla riittävän ohuita tikkuja tai lastuja ja ne pitäisi asetella sopivan tiheästi keskenään. Puukappaleeseen toisesta päästään kiinni jätetyt vuollut puulastut eli perinteiset ”kiehiset” edustavat tällaista sytyketyyppiä.

Poltettava puupanos tulisi sytyttää mielellään yläosastaan, jolloin sytykkeiden lämmöstä kaasuuntuva puuaines saadaan poltettua tarkemmin. Jos poltettava puupanos sytytetään alaosastaan, sytykkeiden liekit kuumentavat usein liian suuren määrän yläpuolista puupanosta, jolloin suuri osa kaasuuntuneesta puuaineksesta ei ehdi palaa tulipesässä. Palamaton kaasuseos poistuu tulipesästä sellaisenaan savupiippuun ja näkyy yleensä tummana savuna, joka myös haisee voimakkaasti. Tästä epätäydellisestä savukaasuseoksen palamisesta aiheutuu mm. kohonneita häkä- (CO), hiilivety- (HC) ja pienhiukkaspäästöjä ja syntyy myös muita terveydelle haitallisia yhdisteitä.

Epäkohtana nykyisin tunnetuissa ”kiehis-tyyppisten” sytykelastujen vuolemismene-telmissä puukolla, kirveellä tms. käsityökalulla on manuaalisen työn vaivalloisuus ja hitaus varsinkin valmistettaessa suurempia sytyke-eriä. Yleensä kiehis-sytykkeitä vuollaan tai veistellään käsin vain sen hetkiseen yhteen tulisijan sytytystarpeeseen vaadittu määrä. Käsin vuoleminen ei ole taloudellinen tapa valmistaa sytykkeitä suurempia eriä sarjatuotannollisessa mittakaavassa. Puukolla vuoleminen vaatii tarkkuutta ja hyviä puukon käsittelytaitoja tekijältään. Puukko on oltava vuolemiseen soveltuva ja riittävän terävä. Vuoltaessa käsin sytykelastuja työstettävän puu-kappaleen on oltava sopivan muotoinen ja kokoinen. Liian paksusta puusta on vaikea saada vuolemalla ohuita ja pitkiä sytykelastuja. Liian ohut puukappale taas katkeaa helposti puukolla vuoltaessa. Puun syyrakenteen tulee olla riittävän suoraa ja oksatonta, jotta puukolla pystyy työstämään pitkiä ja ohuita lastuja. Käsityönä suoritettavassa vuolemistyössä on olemassa tapaturmariski puukon luiskahtamisen mahdollisesti aiheuttamasta vammasta tekijälleen. Puukon terä voi myös helposti vaurioitua, jos puukko luiskahtaa irti puukappaleesta, jota tuetaan esim. kovaa lattiaa tai tulisijan tasoa vasten. Puukon hallitsemattoman luiskahtamisen voi usein aiheuttaa puukappaleen halkeaminen varsinkin viimeisimpiä lastuja käsin vuoltaessa. Kirveellä pilkkeestä sytykkeitä veistettäessä työstettävät lastut ovat usein liian paksuja toimiakseen sellaisenaan sytykelastuina. Tällainen veistotyö vaatii myös tekijältään hyvää kirveen käsittelytaitoa ja varovaisutta tapaturmariskin vuoksi.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä kappaleen työstämiseksi ja las-tuamistyökalu, joilla poistetaan edellä esitettyjä epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä kappaleen työstämiseksi ja lastuamistyöka-lu, joka mahdollistaa työstettävän kappaleen lastuamisen tehokkaasti ja polttopuun sytykepinnan tuotannollisen valmistamisen. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä ja lastuamistyökalu, joilla voidaan muokata polttopuun pinta sellaiseksi, että se tehostaa polttopuun syttymisominaisuuksia. Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä ja lastuamistyökalu, joilla voidaan yhdistää polttoaineena käytettävä puupilke ja sytykelastut samaan kappaleeseen taloudellisesti ja laadukkaasti sarjatuotanto mittakaavassa.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja lastuamistyökalulle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja lastuamistyökalun keksinnöllisenä ajatuksena on, että työstetään kappaletta työkalulla, jossa on useampia lastuamisteriä peräkkäin työstöliikkeen suunnassa. Lisäksi keksinnöllisenä ajatuksena on, että työstettävää kappaletta ja lastuamisteriä painetaan toisiaan vasten riittävällä puristusvoimalla ja joko kappaletta tai työkalua tai molempia liikutetaan toistensa suhteen keskinäisen syöttöliikkeen aikaansaamiseksi. Tämä syöttöliike voi olla tyypiltään lineaarinen, pyörivä tai näiden yhdistelmä. Lastuamisterien lukumäärä on tyypillisesti 2 ... 20 kpl.

Keksinnön edullisessa sovelluksessa työstettävän kappaleen ja lastuamistyökalun keskinäisen syöttöliikkeen pituutta säädetään siten, että työstetyt lastut jäävät toisesta päästään kiinnittyneeksi työstettävään kappaleeseen. Kappaleen ja työkalun välinen syöttöliike on ohjattavissa halutun pituiseksi. Tyypillisesti lastujen paksuus on valittavissa 0.01 ... 10 mm välillä terien lastuamiskorkeutta säätämällä. Lastujen leveys voi vaihdella 1 ... 100 mm välillä. Lastujen keskinäinen etäisyys toisistaan on valittavissa 1 ... 50 mm alueelta työkalun terien keskinäistä paikkaa säätämällä. Lastujen poikkipinnan muoto on valittavissa esim. tasaisen suorakaiteen, kiilamaisen monikulmion, uritetun profiilin jne. välillä terien muotoa muokkaamalla ja niiden asemaa säätämällä.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja lastuamistyökalulla saavutetaan nykyisin tunnettuihin (perinteisiin) polttopuiden (sytykkeiden) valmistusmenetelmiin ja las-tuamistyökaluihin nähden merkittäviä etuja. Keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista valmistaa sarjatuotannossa tehokkaasti ohutta materiaalilastua esimerkiksi parantamaan polttopuun syttymisominaisuuksia. Keksinnön mukaisella työkalulla on mahdollista työstää kappaleesta yhdellä syöttöliikkeellä useita (2 ... 20 kpl) lastuja, joiden yhteispituus on tyypillisesti 0,1... 10 m.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja työkalulla työstetyn polttopuun sytty-misominaisuudet ovat kehittyneemmät kuin perinteisesti valmistetulla polttopuulla. Keksitty menetelmä mahdollistaa sytykelastujen ja polttoaineena toimivan puuaineksen yhdistämisen samaan kappaleeseen sarjatuotannollisessa mittakaavassa. Näin työstettyä polttopuuta käytettäessä riittävän suuri tarvittava määrä sytykkeitä on aina saatavilla yhdistettynä poltettaviin pilkkeisiin. Tulipesään aseteltujen polttopuiden sytyttäminen esim. päältäpäin on helpompaa, koska nämä työstetyt sytyke-lastulliset pilkkeet voidaan latoa keskenään vaivattomasti sopivaan asetelmaan. Työstetyillä sytykelastuilla voidaan korvata epäpuhtaammin palavia perinteisiä sytykkeitä kuten esim. koivun tuohta. Erityisen puhtaasti syttyviä polttopuita saadaan työstämällä sytykelastut esim. kuorettomaan, rungon sisäosasta halkaistuun pilkkeeseen. Haluttaessa tehostaa polttopuun kuivumista sytykelastut voidaan työstää keksityllä menetelmällä myös puun kuorelliseen ulkopintaan. Tällöin puun kuoren avaaminen ja työstettyjen lastujen pinnat lisäävät puun sisällä olevan veden haihdu-tuspinta-alaa oleellisesti.

Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää lastuamismenetelmän toimintaperiaatteen, kuvassa 2 on esitetty erään keksinnön mukaisen moniteräisen lastuamistyökalun ra-kenneperiaate, ja kuvassa 3 on esitetty erään keksinnön mukaisen moniteräisen lastuamistyökalun ra-kenneperiaate, jossa lastuamistyökalu on yhdistetty halkaisuterään.

Kuvan 1 mukaisesti keksinnön mukaisessa menetelmässä työstettävä kappale 1 ja lastuamisterät 3 painetaan ensimmäisessä työvaiheessa toisiaan vasten riittävällä puristusvoimalla V1. Puristusvoima V1 saadaan välitettyä kappaleeseen 1 esimerkiksi rullan 4, painimen, telan tms. elimen välityksellä. Seuraavassa vaiheessa joko työstettävää kappaletta 1, lastuamisteriä 3 tai molempia liikutetaan toistensa suhteen keskinäisen syöttöliikkeen LI aikaansaamiseksi. Syöttöliike voi olla yksisuuntainen tai edestakainen. Syöttöliikkeen muoto voi olla myös lineaarinen tai pyörivä tai näiden yhdistelmässä vapaamuotoisen kaareva. Tarvittaessa syöttöliikkeen pituutta säätämällä työstetyt lastut saadaan jäämään toisesta päästään kiinni työstettävään kappaleeseen.

Kuvan 2 mukaiseen lastuamistyökaluun kuuluu runko 2, johon on kiinnitetty useita runkoon nähden vinossa kulmassa olevia lastuamisteriä 3 peräkkäin, välimatkan päässä toisistaan syöttöliikkeen LI suunnassa. Lastuamisterien 3 lukumäärä voi olla tyypillisesti 2 ...20 kpl tai enemmän. Terien välinen keskinäinen etäisyys on tyypillisesti 1 ... 50 mm. Välimatkaa voidaan muuttaa ja se voi myös vaihdella eri terien 3 välillä. Terien lastuamissyvyys on säädettävissä siirtämällä L2 tai kiertämällä L3 terien 3 asemaa suhteessa työstettävään kappaleeseen. Syntyvien lastujen muotoa voidaan muokkailla teriä 3 kiertämällä L3.

Kuvan 1 mukaisesti työvaiheessa runko 2 asetetaan vinoon asentoon työstettävään kappaleeseen 1 nähden, jolloin terät 3 ulottuvat eri kohdille työstettävään kappaleeseen nähden. Työstössä ensimmäinen terä leikkaa ensimmäisen lastun, toinen terä sen alapuolella olevan toisen lastun jne. On myös mahdollista käyttää työvälinettä, jossa terät on kiinnitetty työvälineen runkoon siten, että ne ulottuvat eri matkan rungon pinnasta vinosti alaspäin.

Kuvan 3 mukaisessa työkalussa lastuamisterät 3 on kiinnitetty halkaisuterän 5 yhteyteen. Lastuamisterät 3 sijaitsevat peräkkäin halkaisuterän 5 kärjen jälkeen syöttö-liikkeen suunnassa. Lastuamisterien runko 2 ja halkaisuterä 5 voivat olla yhdistettynä samaan kappaleeseen. Lastuamisteriä voi olla yksi sarja halkaisuterän toisella puolella tai useampia sarjoja halkaisuterän 5 molemmilla puolilla.

Keksinnön mukaista lastuamismenetelmää voidaan hyödyntää myös muissa käyttösovelluksissa kuin polttopuun valmistusprosesseissa. Tällä työstömenetelmällä voidaan lisätä minkä tahansa lastuttavasta materiaalista valmistetun kiinteähkön kappaleen pinta-alaa jättämällä työstetyt lastut kiinni toisesta päästään työstettävään kappaleeseen. Sovelluksia, joissa tällaista pinta-alan lisäämistä voidaan hyödyntää, ovat esimerkiksi erityyppiset lämmönsiirtoelimet lämmönvaihtimissa, jäähdyttimissä tai lämmittimissä. Myös erityyppisissä reaktoreissa, katalysaattoreissa ja sekoittimissa voidaan hyödyntää kappaleen reaktiopinta-alan kasvattamista ohessa kuvatulla las-tuamismenetelmällä. Lastuttavan kappaleen materiaali voi olla eri puulajien lisäksi puu-, muovi- tai keraamikomposiittia, muovia, kumia, eri metalleja, kasvi- ja elin-tarvikemassaa tai muita lastuttavia materiaaleja. Työstettävä kappale voi olla poikkipinnan muodoltaan suorakaide, neliö, levy, putki, pyöreä, monikulmio tai vapaamuotoinen. Kappale voi olla rakenteeltaan umpinainen, ontto tai kennomainen. Kappaleen pituus voi olla tyypillisesti lyhimmillään n. 10 mm ja pisimmillään useita satoja metrejä pitkä saumaton lanka, nauha tai muu profiili.

Keksinnön mukaista lastuamismenetelmää ja lastuamistyökalua voidaan käyttää hyväksi niille varta vasten suunnitelluissa ja rakennetuissa lastuamislaitteissa tai -koneissa. Mutta niitä voidaan myös esimerkiksi käyttää jo olemassa olevissa polttopuiden halkaisu- ja valmistuskoneissa pilkkeiden jatkojalostusmenetelmänä ja halkaisuterien lisälaitteina.

Keksintöä ei rajata edellä esitettyihin edullisiin sovelluksiin, vaan se voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (5)

1. Menetelmä kappaleen työstämiseksi moniteräisellä työkalulla, jossa menetelmässä työstettävää kappaletta (1) ja moniteräistä työkalua (2) painetaan toisiaan vasten, työstettävää kappaletta tai työkalua tai niitä molempia liikutetaan toistensa suhteen siten, että ne tekevät lineaarisen, pyörivän tai kaarevan keskinäisen syöttöliikkeen ja kappaleesta (1) työstetään useampia lastuja samanaikaisesti, tunnettu siitä, että työstettävän kappaleen (1) ja työkalun (2) keskinäisen syöttöliikkeen pituutta säädetään siten, että työstetyt lastut jäävät toisesta päästään kiinnittyneeksi työstettävään kappaleeseen (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että työkalun (2) terien (3) keskinäistä paikkaa säädetään lastujen keskinäisen etäisyyden säätämiseksi.

3. Lastuamistyökalu, johon kuuluu runko (2) ja siihen kiinnitetyt lastuavat terät (3), joita lastuavia teriä (3) on useita sijoitettuina peräkkäin syöttöliikkeen LI suunnassa, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu ohjauselimet työstettävän kappaleen (1) ja työkalun (2) keskinäisen liikkeen pituuden ohjaamiseksi työstettyjen lastujen jäämiseksi toisesta päästään kiinnittyneiksi työstettävään kappaleeseen (1).

4.

Patenttivaatimuksen 3 mukainen lastuamistyökalu, joka on liitetty halkaisuterän (5) yhteyteen, tunnettu siitä, että useat lastuavat terät (3) ovat kiinnitetty peräkkäin syöttöliikkeen suunnassa halkaisuterään (5) sen halkaisukärjen jälkeen. PATENTKRAV