DESCRIZIONE D'INVENZIONE INDUSTRIALE,
Avente per titolo: "Lame a molteplici ali ed alette taglienti inclinate al verso, applicabili a qualsiasi supporto rotativo, idonee al taglio dell'erba o del prato".
Il presente trovato si riferisce, nell'ambito dell'industria che produce rasa erba in genere dotati di motore elettrico e/o a combustione interna, equipaggiati di lame rotanti, a lama singola e/o multi lama, per il taglio dell'erba e/o del prato. Con questo trovato, detti rasa erba sono dotabili di un supporto rotante con ali inclinate rispetto al fronte di taglio; questo trovato consente d'implementare la capacità di taglio di una singola lama anche con erba poco alta da tagliare e risolve i problemi di rifiuto del taglio da parte dell'utensile con erba notevolmente più alta. L'inclinazione delle ali taglienti riduce lo stress sull'erba, poiché il taglio avviene delicatamente, concentrando fa forza in modo inclinato sui legami molecolari dei fili d'erba, invece d'utilizzare una compressione di taglio su di un'unica fila intera; questa compressione è attualmente causata dall'attacco frontale pieno delle lame sui fili d'erba che attualmente sono parallele al fronte di taglio. Con il presente trovato è assicurato il taglio senza impoverire la punta del Alo d'erba e non è necessario attendere che l'erba sia alta. Stato attuale delia Tecnica: nel settore dei rasa erba elettrici, di quelli a motore a combustione interna, da sempre la lama è stata concepita tutta in asse e cioè parallela al fronte di taglio (Figura la e lb); a volte la lama possiede un'inclinazione di pochi gradi verso la parte frontale da tagliare, per aumentare l'aspirazione verso l'alto dell'erba tagliata (tipo elica). Da una lama si è passati a due, poi tre, poi quattro, per cercare dì incrementare la capacità di taglio (Vedi figura le); per sminuzzare ulteriormente l'erba; alcuni rasa erba, poi, sono proposti con trituratori posteriori che funzionano a patto che il prato non abbia l'erba troppo alta. Si stanno producendo quindi macchine da taglio sempre più complesse, costose e rumorose, dove l'utensìle singolo e/o multiplo, se poco affilato, genera un aumento notevole del tempo di taglio e quindi del costo relativo. Con una o più lame frontali la potenza assorbita è maggiore per l'impatto troppo grande con l'erba, così si aumentano i consumi di combustibile, le rotazioni/minuto e quindi l'inquinamento; si aumenta il rumore derivato dalle maggiori rotazioni del motore e dal vortice generato dalle inclinazioni delle lame, tipo elica. Per quanto concerne la riduzione dell'attrito sull'erba e per quanto riguarda l'incidenza della lama sul filo d'erba da tagliare, mediante configurazioni innovative dell'utensile che garantiscano maggiore capacità produttiva, questo settore non ha conosciuto un'evoluzione tanto efficace o rivoluzionaria. Nonostante le tecniche disponibili, lo stato attuale dell'arte può determinare un impoverimento dello strato esterno dell'erba causato dallo sforzo di taglio frontale che provoca lo strappo degli steli. Un semplice taglia erba a lame rotanti in asse, così come è configurato, non riesce inoltre a sminuzzare l'erba per poterla lasciare sul giardino ed impiegarla come concime naturale; quindi, con questo tipo di lama frontale, non rimane che tagliare l'erba quando è ben alta e raccoglierla. Raccogliendo l'erba si sa che purtroppo dovrà essere stoccata, insaccata e trasportata in centri di raccolta dei residui. Per evitare quest'onere gravoso e costoso, il trovato indica più soluzioni anche per ottenere una sminuzzatura dell'erba tagliata; le varie soluzioni che creano le novità sono state realizzate grazie aM'utilizzo di macchine che tagliano e profilano in modo preciso i metalli sottili a laser, alfine d'ottenere ali inclinate taglienti su di un supporto che risulti perfettamente equilibrato, tale da evitare vibrazioni agli alti giri di lavoro e quindi rendere la lama più silenziosa. Soluzione in 5 fasi - Fase I: nella prima fase, la lama è stata inclinata rispetto all'asse X, laddove la velocità periferica di taglio è più alta: quindi la lama non è più in asse, com'è l'attuale stato della tecnica, bensì possiede un supporto rotante ad ali inclinate. Le lame ad ali inclinate, sfruttando la separazione molecolare dell'erba, sull'unica parte più idonea e destinata al taglio, sezionano il filo d'erba portandolo sul lato dell'affilatura senza forzarlo a recidersi con violenza. In termini pratici, si ottiene lo stesso effetto prodotto dalla nota ghigliottina, con la sua lama dalla particolare forma. Sappiamo che il taglio sarebbe stato molto più traumatico se la lama fosse stata ortogonale al supporto di taglio. Le lame inclinate permettono così un taglio più efficace anche se meno violento. L'implementazione del sistema attuale, è quindi possibile inclinando le ali del supporto rotante in vari modi e quindi non mantenendo la lama più ortogonale rispetto al supporto. Con le ali inclinate rispetto all'asse X si permette al residuo di taglio di uscire più agevolmente dall'area interessata, mantenendo l'utensile sempre pulito; il fatto che le lame possiedano ali inclinate, permette che il residuo si auto-canalizzi più facilmente in direzione dell'uscita/aspirazione. Le inclinazioni delle ali d taglio delia lama si costruiscono sull'asse X con un angolo che varia da 5° a 60° rispetto al supporto frontale; l'inclinazione viene prodotta seguendo i senso di rotazione (al verso) e non contro lo stesso; la lama possiede altresì deviatori di flusso (figura 2C) aventi inclinazione da 0,1<®>a 40° che permettono un efficace scarico dell'erba, in quanto essi creano un vortice direzionale all'interno dello chassis del taglia erba. Soluzione fase II: s tratta di collocare una o più alette taglienti, di forma cuneiforme, sottostant le ali inclinate e nella parte più esterna possibile (Figura 2B); esse servono ad evitare la creazione di rosoni schiacciati e non tagliati in caso d'erba alta, provocati dallo schiacciamento dei mazzi d'erba da parte dello chassis e/o da! rifiuto da parte deH'utensiie al taglio della stessa, dovuto ad un impatto troppo grande (Figura 2, erba piegata vicino allo chassis); queste "alette" inferiori recidono l'erba quando la lama rotante, in caso d'eccesso d materiale da tagliare, la schiacci verso il basso, cercando di rifiutare la stessa; in questo caso l'aletta inferiore la incide e fa si che sia tagliata quando l'erba è piegata; le alette servono anche per arieggiare il prato, poiché esse s'inseriscono tra i fili d'erba; esse non affondano nel terreno, ma sono lunghe abbastanza affinché arrivino a sfiorare il terreno per portare via la maggior parte del feltro; le alette incidono il feltro e l'aspirazione della lama, grazie ai deviatori di flusso, lo solleva da terra; in gergo tecnico il feltro è lo strato d'erba morta che tende ad accumularsi sopra il terreno. Le alette possiedono una forma cuneiforme per avere la penetrazione facilitata (Figura 2B) e possiedono un angolo logico-funzionale inclinato verso l'esterno, affinché il filo d'erba venga evacuato secondo la forza centrifuga. Le alette inferiori servono anche a proteggere la lama vera e propria, poiché saranno le prime ad incontrare ostacoli anomali, quali sassi, legni, ecc.; le alette, quindi, seppur deformandosi, saranno il richiamo a non procedere, essendo la protezione sonora immediata per l'operatore, che non comprometterà l'integrità dell'utensile principale. Soluzione fase III; si tratta di applicare una o più alette taglienti, di forma cuneiformi sulla parte superiore della lama e nella parte più esterna (vedi figura 3A); esse possiedono un angolo logico-funzionale inclinato verso l'esterno, affinché il filo d'erba venga evacuato secondo la forza centrifuga. Queste ali a forma cuneiforme servono a ritagliare in più piccoli pezzetti i fili d'erba già tagliati dalle ali inclinate e dalle alette sottostanti; infatti gli studi compiuti hanno dimostrato che un filo d'erba compie svariati giri nella scocca prima di essere lanciato sul terreno dal flusso canalizzato (Figura 3). Con queste alette si riescono ad ottenere le condizioni migliori per procedere alla scelta "muiching/pacciamatura", che non è solo triturare meglio l'erba ma è lasciarla sul prato stesso come concime; l'erba sminuzzata restituisce gli elementi nutritivi al terreno e questo consente un risparmio considerevole di concime, contribuendo anche a ridurre la disidratazione del prato. Come detto, le alette superiori permettono di sminuzzare l'erba in modo che non venga raccolta ma lasciata a terra, riducendo oneri, costi e tempi.
Soluzione fase IV; Al fine di ridurre la rumorosità del congiunto macchinalame, con le configurazioni sovra esposte, si è deciso di concepire lame di spessore inferiore, e cioè di soli 3 mm. (tre), sul diametro di 480/500 mm. quando normalmente viene utilizzato uno spessore di 4 mm.; cioè si è potuto ridurre lo spessore lama di un -25%; ciò ha permesso anche d ridurre sforzi e consumi, poiché più sottile è il filo, maggiore è la pression che si riesce ad esercitare sulla parte da tagliare; poi, minore è il peso lama, minore sarà la richiesta d'energia per la rotazione dell'utensile Soluzione fase V: L'utensile di taglio, così concepito è stato realizzato a 2 3 e 4 ali taglienti; le lame vengono realizzate in un unico pezzo mentre vengono realizzate anche in 2 pezzi distinti per la sovrapposizione (Figura 4 e foto 5); le lame a 3 e 4 ali taglienti (Figure 6÷13) possiedono capacità maggiore di taglio e quindi possono essere ridotti le potenze motore ed consumi, a parità di condizioni di lavoro rispetto alle 2 lame, Caratteristiche tecniche della soluzione. Una lama affilata è fondamentale per un buon taglio; più sottile è il filo, maggiore è la pressione che si riesce ad esercitare sull'oggetto da tagliare. La pressione (P) è data dalla forza applicata perpendicolarmente ad un piano (F<J>-) diviso per la superficie del piano d'applicazione (A), quindi:
Una lama affilata permette di minimizzare l'area d'applicazione A così da massimizzare la pressione esercitata. La sola pressione non è sufficiente per un buon taglio. E' esperienza comune che facendo scivolare la lama del coltello sull'oggetto da tagliare, si ottiene un taglio che risulta più agevole e più preciso (esempio: taglio del pane e del salame). Questo perché applicare uno sforzo di taglio è più efficiente nel separare le molecole l'una dall'altra, piuttosto che applicare la sola pressione sulle stesse, dato che così facendo si concentra la forza sui singoli legami molecolari invece di comprimerne un'intera fila. Quindi:
Anche in questo caso, una lama affilata permette di minimizzare l'area d'applicazione A così da massimizzare lo sforzo di taglio esercitato. Ricapitolando, lo sforzo di taglio permette di rompere i legami molecolari in maniera più agevole, mentre la pressione consente di far avanzare nell'oggetto da tagliare la linea di rottura dei legami molecolari. Nella figura 14 si può vedere una lama a ghigliottina con la caratteristica forma trapezoidale. La ghigliottina agisce dall'alto verso il basso, mossa dalla sua stessa forza peso F = mg, dove m è la massa della lama, più un eventuale peso posto sopra di essa, e g è l'accelerazione di gravità. Grazie alla particolare forma di questo tipo di lame, tale forza F può essere scomposta in due componenti (in figura 14) rispetto al sistema dei due assi cartesiani, dati dal filo della lama e dalla componente perpendicolare ad esso, sul piano della lama. Siano allora F// = F cos a alla componente parallela al filo lama e F = F sin a la componente perpendicolare al filo di lama. In questo modo è possibile utilizzare un movimento semplice da ottenere, come quello della caduta libera, per applicare all'oggetto da tagliare sia pressione sia sforzo di taglio. Abbiamo voluto prendere in esame II taglio della ghigliottina che forse è l'esempio più vicino all'innovazione, dove al posto della caduta libera abbiamo la rotazione della lama che movimenta le appendici inclinate di taglio. Ricollegandoci a quanto sopra descritto, nelle condizioni del taglio d'erba avremo una capacità superiore di taglio; in questo caso abbiamo conseguito un'ottimizzazione di taglio dell'utensile. Proprietà dell'Innovazione: - Migliore taglio a parità di numero di lame; - durata prolungata del filo della lama; - facilità di taglio senza dover ripetere il taglio dell'erba; - taglio meno stressante sul filo d'erba, soprattutto con fili d'erba duri; - migliore evacuazione del residuo di taglio (fili d'erba tagliati), poiché lo stesso ha modo di defluire, seguendo il vortice creato dalla particolare forma della lama. §k] Economicità dell'innovazione: abbiamo una durata/ del filo della lama che è notevolmente superiore ad una lama collocata frontalmente, con una capacità di taglio nettamente superiore a parità di numero di fame. L'applicazione dell'inclinazione singola o multipla è semplice; abbiamo così riportato il costo dell'utensile (seppure d'elevata tecnologia) ad un valore accettabile. j4j Innovazione: Permettere di sfruttare le macchine rotative esistenti di taglio erba, installando le lame ad inclinazione singola o multipla con appendici inclinate, aumentando così le capacità e le qualità di taglio delie macchine rasa erba esistenti, senza dover aumentare il numero dei cavalli motore impiegati. Le lame con ali inclinate possono assumere diverse combinazioni come evidenziato nelle Figure 6÷13. Realizzazione pratica dell'inclinazione delle ali: Il conseguimento dell'inclinazione singola o doppia si ottiene in vari e semplici modi. E' possibile pre-stampare lame già inclinate oppure produrre lame con taglio a laser e successivamente, con piegature meccaniche, ottenere le inclinazioni richieste delle varie alette taglienti. L'affilatura può essere eseguita in modo manuale o meccanico, secondo il grado d'inclinazione richiesto del filo di taglio. pj Campo d'applicazione: nell'ambito dell'industria dei macchinari rasa erba in generale, nelle macchine atte al taglio d'erba mediante lame rotative, sostituendo le lame frontali con quelle specificate in questo trovato, riuscendo così a potenziare le capacità di taglio del macchinario, riducendo i costi di taglio, lasciando l'erba tagliata sul prato, migliorando l'estetica finale del prato tagliato, riducendo i consumi, riducendo l'inquinamento acustico e nelle macchine con motori a combustione interna, riducendo l'inquinamento da emissioni nocive.