Аналіз патентних досліджень за способами, процесами та обладнанням по транспортним системам галузі

Було проаналізовано патентні дослідження у сфері транспортування зерна. Основним критерієм пошуку було знайти такі конструкції та механізми які б дозволяли транспортувати зерновий матеріал у вертикальному напрямку на великі відстані та при цьому мали мінімальний коефіцієнт травмування сировини. Було знайдено наступні патенти:

Винахід відноситься до підйомно-транспортного машинобудування, а саме до елеваторних транспортерів (норія), призначеним для транспортування у вертикальному напрямку зерна та інших сипких сільськогосподарських матеріалів Відома норія, що містить закріплені на рамі верхню і нижню головки відповідно з ведучим і натяжною барабанами, охопленими нескінченною стрічкою зі змонтованими на ній ковшами без дна.

Недолік такої конструкції полягає у виконанні стінок ковшів суцільними з жорсткою передньою кромкою, що зумовлює велику металоємність і пошкодження зерна при заборі його ковшами в процесі роботи.

Відома також норія, що містить верхній і нижній барабани, охоплені нескінченним елементом, на якому змонтовані вантажонесучі спіралі, забезпечені додатковими спіралями, один з кінців яких виконаний конічним і розміщений всередині нижче розташованої основний спіралями, а витки іншого кінця додаткової встановлені спіралі між витками вище розташованої основний спіралями .

Недоліком відомої конструкції є розтягнення (подовження) в процесі роботи нескінченного елемента і, внаслідок цього, збільшення спирали, оскільки додаткова спіраль може вислизати з витків вище розташованої основний спіралі.

Найбільш близьким технічним рішенням (прототип) є норія, що складається з верхньої і нижньої головки з ведучим і веденим барабанами, охопленими нескінченною стрічкою зі змонтованими на ній вантаж несучими елементами, виконаними у вигляді окремих спіралей, що мають форму усіченого конуса або піраміди .

Недоліком відомої конструкції є неповна вивантаження матеріалу з ємності нижньої головки норії, що веде до змішування сортів при зміні матеріалу, що транспортується. Завданням винаходу є забезпечення повної вивантаження транспортованого матеріалу з ємності нижньої головки норії.

Суть винаходу полягає в тому, що норія, що містить закріплені на рамі верхню і нижню головки відповідно з ведучим і натяжною барабанами, охопленими нескінченною стрічкою зі змонтованими на ній вантаж несучими елементами[8], виконаними у вигляді спіралі, що має форму піраміди, згідно винаходу, забезпечена ковшем, виконаним у вигляді спіралі у формі циліндра або прямокутної піраміди, з дном, закріпленим на нижніх його витках, при цьому ківш розміщений між цих частинок.

Порівняння заявляється пристрою з прототипом показує, що новим є наявність ковша, виконаного у вигляді спіралі у формі циліндра або прямокутної піраміди, з дном, закріпленим на нижніх його витках, при цьому ківш розміщений між вантаж несучими елементами з зазором між її витками, що не перевищує мінімального розміру транспортуючих частинок.

Таким чином, заявлений пристрій відповідає винаходу критерію «новизна».

Заявлене технічне рішення відповідає критерію «винахідницький рівень», так як досягнутий результат, що задовольняє відповідні потреби, а саме: забезпечення повної вивантаження транспортованого матеріалу з ємності нижньої головки норії.

Заявлене пристрій відповідає критерію «промислова застосовність», тому що може знайти застосування в сільському господарстві.

На Рис. 1.8 — зображена норія, вид збоку; на Рис. 1.9 — зображений ківш у вигляді циліндра в поєднанні з вантаж несущими елементами; на Рис. 1.10 — кріплення дна ковша до його спіралі.

Норія складається з верхньої головки 1 з встановленим на ній ведучим барабаном 2, розвантажувальним лотком 3 і відвідним барабаном 4. Через привідний барабан 2 пером, закріпленим на нижніх його витках, при цьому ківш 6 розміщений між вантажонесучими елементами 8, з зазором між її витками, що не перевищує мінімального розміру частинок, що транспортуються. Верхня головка 1 кріпиться до середніх секцій 9 норії, які в свою чергу закріплені на нижній головці 10, що має завантажувальну воронку 11. У голівці 10 змонтований натяжний барабан 12.

Суміжні кінці витків спіралей ковша 6 і грузонесущих елементів 8 притиснуті один до одного і закріплені на нескінченній стрічці 5 за допомогою скоб 13. транспортування сировина ковш зерно Технологічний процес протікає наступним чином. Транспортований матеріал (наприклад, зерно), через завантажувальну воронку 11 заповнює ємність нижньої головки 10. При обертанні барабана 2 одна гілка стрічки 5 піднімається, інша опускається. Перебуваючи в нижній головці 10, вантаж несучі елементи 8 і ківш 6 заповнюються зерном і піднімаються. При зміні напрямку руху зерно з вантаж несучих елементів 8 і ковша 6 висипається на лоток 3. Відвідний барабан 4 відхиляє стрічку 5 до центру, забезпечуючи вивантаження зерна з вантаж несучих елементів 8 і ковша 6. За допомогою ковша 6 забезпечується повне вивантаження зерна з ємності нижньої головки норії.

Норія, містить закріплені на рамі верхню і нижню головки відповідно з ведучим і натяжною барабанами, охопленими нескінченною стрічкою зі змонтованими на ній грузонесущими елементами, виконаними у вигляді спіралі, що має форму піраміди, відрізняється тим, що вона забезпечена ковшем, виконаним у вигляді спіралі у формі циліндра або прямокутної піраміди, з дном, встановленим на нижніх його витках, при цьому ківш розміщений між грузонесущими елементами, з зазором між її витками, що не перевищує мінімального розміру частинок, що транспортуються.

Також було знайдено патент на ковшовий елеватор ковші якого закріплені на двох канатах. Ковшовий елеватор має дво канатний тяговий рис. 1.11 орган, який містить замкнуті на верхньому приводному шківі і нижньому натяжній шківі два сталевих дротових каната (1, 2) з закріпленими на них ковшами (3). Кріплення кожного ковша до канатів забезпечується за рахунок огинання кожним канатом на повний кут обхвату приварених до бічних стінок (4) ковша дво струменевих шпилів (5). Кожен огинає шпиль канат додатково притиснутий до його опорної поверхні упором (6) з можливістю його зміщення допомогою гвинтової пари (7, 8), яка з допомогою кронштейна (9) закріплена на бічній стінці ковша. Підвищуються надійність і продуктивність елеватора. 4 іл.

Винахід відноситься до транспортних машин безперервної дії, а саме до ковшовим елеваторам з тяговим органом у вигляді двох сталевих дротяних канатів, і може бути використане для підйому сипучих вантажів на збільшену висоту і при збільшеній продуктивності.

Відомий прийнятий за прототип ковшовий елеватор з канатним тяговим органом, що містить замкнутий на верхньому приводному і нижньому натяжній шківах тяговий орган з сталевих дротяних канатів з закріпленими з певним кроком на них ковшами (Д. Ю. Тарасов. Транспортні машини безперервної дії. СПб, 2009 р., с. 95).

Однак у відомих ковшових елеваторів з канатним тяговим органом за рахунок необхідності закріплення ковшів на сталевому дротовому канаті утруднено взаємодія тягового каната з приводним шківом тертя за рахунок бічних виступів на канаті вузлів кріплення до нього ковшів, а також зменшення міцнісних властивостей тягових канатів, що обмежує місткість ковшів і продуктивність елеватора, а також допустиму його висоту і надійність експлуатації.

Завданням винаходу є підвищення надійності експлуатації ковшового елеватора з канатним тяговим органом. Вирішення поставленої задачі, досягається за рахунок того, що в ковшовім елеваторі з двоканатним тяговим органом, що містить замкнутий на верхньому приводному шківі тертя і нижньому натяжній шківі тяговий орган з двох сталевих дротяних канатів з закріпленими на них з певним кроком ковшами, кріплення кожного ковша до сталевих дротових канатів забезпечується за рахунок огинання кожним канатом на повний кут обхвату приварених до бічних стінок ковша двоструменевих шпилів, при цьому кожен огинає шпиль канат додатково притиснутий до опорної поверхні шпиля з допомогою упору з можливістю його зміщення у бік каната за допомогою гвинтової пари, яка з допомогою кронштейна закріплена на бічній стінці ковша.

Ковшовий елеватор з двухканатним тяговим органом містить замкнутий на верхньому приводному шківі тертя і нижньому натяжній шківі тяговий орган з двох сталевих дротяних канатів 1 і 2 з закріпленими на них з певним кроком ковшами 3. Кріплення кожного кбхвата приварених до бічних стінок 4 ковша 3 двоструменевих шпилів 5. При цьому кожен огинає шпиль 5 канат 1 і 2 додатково притиснутий до опорної поверхні шпиля 5 з допомогою упору 6 з можливістю його зміщення у бік каната 1 і 2 за допомогою гвинтової пари 7 і 8, яка з допомогою кронштейна 9 закріплена на бічній стінці 4 ковша 3. 10 — напрямок руху грузонесущей гілки ковшового елеватора.

Ковшовий елеватор діє наступним чином.

При русі грузонесущей гілки ковшового елеватора в напрямку 10, а холостої гілки в зворотному напрямку, ковші 3 фіксуються на тягових канатах 1 і 2 за рахунок сил тертя приварених до бічних стінок 4 ковшів 3 шпилів щодо огинаючих їх на 360 градусів сталевих дротяних канатів 1 і 2 двоканатних тягового органу. За рахунок використання двоструменевих шпилів 5 сталеві дротяні канати 1 і 2 вільно розміщуються в зоні їх набігання і сбегания зі шпилів 5 в місцях кріплення ковшів 3 до тягових канатів 1 і 2. Величина утримуючого кожен ківш 3 зусиль за рахунок тертя канатів 1 і 2 про шпиль 5 дорівнює P=2T (eрf-1), де T — натяг кожного каната 1 і 2, f — коефіцієнт тертя канатів 1 і 2 про опорну поверхню шпиля 5. При цьому величина зусилля Р додатково збільшена за допомогою притискного пристрою 6.

узоподъемность ковшів 3, а також продуктивність елеватора, істотною перевагою пропонованого технічного рішення перед відомими є відсутність виступів на канатах 1 і 2 в зонах кріплення до них ковшів 3, що спрощує процес огинання тяговими канатами 1 і 2 приводного шківа тертя і підвищує реалізоване їм тягове зусилля, а також підвищує надійність огинання канатами 1 і 2 натяжного шківа елеватора. Завдяки цьому підвищуються тягові можливості приводного шківа і істотно зменшується його знос, а також знос натяжного шківа і зношення тягових канатів 1 і 2 за рахунок відсутності порушень їх поперечного перерізу в зонах кріплення до них ковшів 3, особливо при їх збільшеної місткості, яка можлива для пропонованого технічного рішення.

Таким чином, відмітні ознаки винаходу забезпечують підвищення надійності експлуатації ковшового елеватора з канатним тяговим органом при збільшеній висоті підйому транспортованого вантажу і при значно збільшену продуктивність ковшового елеватора.

Ковшовий елеватор з двухканатним тяговим органом, що містить замкнутий на верхньому приводному шківі тертя і нижньому натяжній шківі тяговий орган з двох сталевих проволочник сталевих дротових канатів забезпечується за рахунок огинання кожним канатом на повний кут обхвату приварених до бічних стінок ковша двухручьевих шпилів, при цьому кожен огинає шпиль канат додатково притиснутий до опорної поверхні шпиля з допомогою упору з можливістю його зміщення у бік каната за допомогою гвинтової пари, яка з допомогою кронштейна закріплена на бічній стінці ковша.

За даними досліджень (В.М. Дринча 2006) приріст мікроушкоджень зерна (ячмінь, овес) за один прохід через норію НПЗ-50 зріс на 4% М.М. Тухватулін називає цифру від 2 до 5%. Ще гірші справи з культурами схильними до травмування (кукурудза, рис, горох, соняшник, соя). Так за даними І.Г. Строна кількість зовнішніх пошкоджень, завданих норією при транспортуванні кукурудзи, становить близько 10%.

Норії традиційного виконання не травмувати зерно не можуть. Високі швидкості руху ковша не дозволяють за 1/15 частку секунди заповнити його, і залишається тільки один варіант — черпати зерно з черевика норії зі швидкістю 3 м / с, а то й більшою.

Вихід у зменшенні швидкості руху ковша до 0,7 м / с, але при цьому необхідно вирішити питання з вивантаженням, тобто не допускати осипи зерна.

Фадєєвим, розроблені та виготовлені норії, які: не травмують зерно, що не обрушують соняшник, не викликають трещиноватість на зернах кукурудзи, рису, гороху та інших культур, схильних до травмування, і тим самим не зменшують потенціал насіння по врожайності і покращують збереження зерна при зберіганні. Коротше, все норії черпающе-кидають ми пропонуємо замінити на висипають. Авторство рішень захищено патентами України (№ 48 250 Ковшова нория; № 36 534 Нория Фадєєва) і Росії (№ 91 060 Ковшова нория; № 79 281 Нория Фадєєва).

Ці норії призначені як для розміщення поза приміщеннями (на прийомі зерна після розвантаження транспорту), так і для транспортних зв’язків між машинами, що встановлюються в приміщеннях.

Принципова відмінність їх у тому, що зовнішні норії ланцюгові, мають вертикальний і похилий ділянку, що дозволяє з малою швидкістю (в діапазоні від 0 до 0,7 м/с) переміщати ковші і висипати зерно з них у приймальний пристрій без будь-якого удару. Продуктивність зовнішніх норій (ланцюгових) 50 т/год (по пшениці).

Внутрішньоцехові норії виконані у вертикальному варіанті. У них щадне взаємодія норії і зерна досягається за рахунок тихохідність і поетапної вивантаження зерна з ковша спеціальної форми. Продуктивність внутріцехових норій (стрічкових) 10 т / год і 30 т / год (по пшениці).