Устройство для разделения материала и способ его использования

1 Перекрестные ссылки на заявки, имеющие отношение к данной заявке Настоящая заявка обладает всеми преимуществами предварительной заявки на патент США 60/189641 "Устройство для разделения материала и способ его использования", которая подана 14 марта 2000 г. и материалы которой включены в данную заявку посредством ссылок. Предпосылки изобретения Область применения изобретения (область техники) Настоящее изобретение относится к устройству для разделения материала. Уровень техники Следует отметить, что следующее обсуждение относится к ряду публикаций с указанием их авторов и года публикации и что из-за недавних дат публикации некоторые из них не следует рассматривать как предшествующий уровень техники по отношению к настоящему изобретению. Рассмотрение таких публикаций здесь дается для более полного освещения уровня техники и не должно истолковываться как признание того, что такие публикации отражают существующий уровень техники для определения патентоспособности настоящего изобретения. В патенте США 5493796, выданномBallew и Barnes и озаглавленном "Устройство для присыпки трубопроводов", описано устройство для разделения материала. Соответствующий патент Австралии 719948 выдан 31 августа 2000 г. Указанный патент США и соответствующий патент Австралии включены в данную заявку посредством ссылок. В этих двух патентах описано устройство для присыпки трубопровода, прикрепляемое к стреле землеройной машины и содержащее опорную раму, включающую торцевые и боковые стенки, образующие ковш, сито, прикрепленное к опорной раме,вибрационный узел, установленный на выходной стороне сита, для создания вибрации последнего, и, по меньшей мере, одно упругое крепление для крепления сита к опорной раме. Однако в этих патентах не описаны устройство или способы для направления материала, выходящего из сита. Существует потребность в устройстве и способах для направления такого материала, в особенности когда он используется в качестве материала для присыпки трубопровода в узких траншеях для трубопроводов. Сущность изобретения (описание изобретения) Настоящее изобретение включает устройство и способы для разделения материала, особенно материала для операций по присыпке трубопровода. В одном варианте выполнения изобретения устройство может крепиться к стреле землеройной машины для укладки материала для присыпки траншеи и содержит опорную раму, имеющую, по меньшей мере, одну наклонную стенку для направления материала для присыпки, виброгрохот, прикрепленный к 2 опорной раме и содержащий сито и вибрационный узел, установленный на выходной стороне виброгрохота, для создания вибрации последнего, причем вибрационный узел может содержать вибрационный механизм, который может содержать гидравлический двигатель для вращения эксцентрикового вала; и по меньшей мере одно упругое крепление для крепления виброгрохота к указанной опорной раме. Согласно этому варианту выполнения, указанная, по меньшей мере, одна наклонная стенка помогает направлять материал для присыпки трубопровода, например в траншею. Кроме того, опорная рама может содержать, по меньшей мере, две наклонные стенки для направления материала для присыпки трубопровода через отверстие,ограниченное, например опорной рамой. В этом варианте выполнения виброгрохот может содержать щиток для защиты вибрационного механизма, который может иметь вогнутое поперечное сечение. Согласно этому варианту выполнения, опорная рама предпочтительно расположена под рамой виброгрохота и может крепиться к ковшу, имеющему по существу открытое или открываемое дно. В другом варианте выполнения устройство может крепиться к стреле землеройной машины для укладки материала для присыпки траншеи. В этом варианте выполнения устройство содержит опорную раму, по меньшей мере, одну наклонную стенку для направления материала для присыпки, прикрепленную к опорной раме,виброгрохот, прикрепленный к опорной раме и содержащий сито и вибрационный узел, установленный на выходной стороне виброгрохота,для создания вибрации последнего, причем вибрационный узел может содержать вибрационный механизм, который может содержать гидравлический двигатель для вращения эксцентрикового вала; и, по меньшей мере, одно упругое крепление для крепления виброгрохота к опорной раме. Согласно этому варианту выполнения изобретения и вышеупомянутому варианту, выходная сторона виброгрохота является стороной, с которой материал для присыпки трубопровода выходит из устройства, например,благодаря силе тяжести. Согласно этому варианту выполнения изобретения, виброгрохот может содержать щиток для защиты вибрационного механизма, который может иметь вогнутое поперечное сечение. Кроме того, опорная рама может быть расположена под рамой виброгрохота, а указанная по меньшей мере одна наклонная стенка предпочтительно проходит под виброгрохотом, в частности под его ситом. В другом варианте выполнения изобретения указанная по меньшей мере одна наклонная стенка прикреплена к ковшу и/или опорной раме и/или раме виброгрохота. Согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения указанная по меньшей мере одна наклонная стенка прикреплена к со 3 ставляющей части конструкции, изолированной(например, с помощью резиновых креплений и т.п.) от вибраций виброгрохота. В еще одном варианте выполнения изобретения опорная рама прикреплена к ковшу, имеющему по существу открытое или открываемое дно. Настоящее изобретение также включает различные способы. Такие способы включают способ присыпки траншеи, включающий следующие этапы: прикрепление к трактору ковша, имеющего по существу открытое дно и содержащего устройство для присыпки трубопровода, которое содержит опорную раму, прикрепленную к ковшу и имеющую по меньшей мере две наклонные стенки для направления материала, виброгрохот, прикрепленный к опорной раме и содержащий сито и вибрационный узел, установленный на выходной стороне виброгрохота, для создания вибрации последнего, и по меньшей мере одно упругое крепление для крепления виброгрохота к опорной раме; загрузка материала в ковш; расположение ковша над траншеей; приведение в действие вибрационного узла для облегчения разделения материала и тем самым обеспечения выхода материала для присыпки из ковша и попадания в траншею, и возможное наклонение устройства вперед или назад для лучшего направления указанного материала в траншею. Конечно, наклонение устройства может происходить при расположении ковша при приведении в действие вибрационного узла и/или перед этим приведением. Основная цель настоящего изобретения состоит в разделении материала. Основным преимуществом настоящего изобретения является возможность направлять разделенный материал. Другие цели, преимущества, новые свойства и дальнейшая сфера приложений настоящего изобретения будут представлены отчасти в последующем подробном описании в совокупности с приложенными чертежами, а отчасти будут очевидны специалистам при исследовании описания или могут быть обнаружены из практики применения изобретения. Цели и преимущества изобретения могут быть достигнуты и реализованы с помощью средств и комбинаций, в частности, указанных в приложенной формуле изобретения. Краткое описание чертежей Приложенные чертежи, включенные в материалы заявки и составляющие их часть, иллюстрируют несколько вариантов выполнения настоящего изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения. Чертежи предназначены только для иллюстрирования предпочтительного варианта выполнения изобретения и не должны рассматриваться как ограничение изобретения. На чертежах фиг. 1 изображает вид сбоку ковша в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; 4 фиг. 2 - поперечный разрез виброгрохота в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 3 - поперечный разрез нижней рамы в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 4 - вид сбоку нижней рамы и виброгрохота в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 5 - вид снизу ковша, содержащего виброгрохот в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 6 А - вид сбоку вибрационного механизма в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 6 В - вид в аксонометрии рамы виброгрохота в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 7 - поперечный разрез ковша в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения и фиг. 8 - поперечный разрез ковша в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения. Описание предпочтительных вариантов выполнения (лучшие способы выполнения изобретения) Предлагаемое устройство предназначено для создание берм. Бермы, созданные с использованием предлагаемого устройства, подходят для присыпки трубопровода и множества других конструктивных применений. В целом предлагаемое устройство имеет практическое применение для разделения мелкозернистого и крупнозернистого материалов и направления мелкозернистого материала в нужное место. При прокладке трубопроводов на дне траншеи перед опусканием в нее трубы создают берму. Это обеспечивает временное наличие свободного пространства вокруг трубы до того, как дополнительный материал, содержащий, например засыпной материал или ранее вынутый грунт,будет помещен вокруг трубы. Промышленные стандарты ранее ориентировали подрядчиков на необходимость размещения труб на расстоянии примерно от 4 дюймов (10 см) до 12 дюймов (30 см) над дном законченной траншеи. Это традиционно выполняют либо путем наполнения мешков, например мешков для песка, подходящими материалами, либо направлением рабочих с лопатами в траншею для создания берм вручную. Согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения, предлагаемое устройство имеет практическое применение для направления материала для присыпки в узкие траншеи, в особенности когда трактор расположен над траншеей, то есть она проходит между его гусениц или колес. При таком рабочем расположении устройство может иметь прямоугольное отверстие, ширина которого по существу согласована с шириной траншеи и которое 5 по длине расположено параллельно стенкам траншеи по существу между ними. Эффективная работа происходит благодаря возможности направлять по существу весь материал для присыпки в траншею. В случае, когда трактор расположен перпендикулярно траншее согласно различным вариантам выполнения изобретения,устройство наклоняют вперед и назад, чтобы направлять материал для присыпки либо, главным образом, перед щитком двигателя, либо позади него. В альтернативном случае, когда щиток двигателя имеет приблизительно такую же ширину, что и траншея или больше, материал для присыпки можно направлять к любой стороне траншеи, например, как перед щитком двигателя, так и позади него. Такая рабочая процедура или способ практически применимы,когда, например, материал для присыпки трубопровода и материал для засыпки поверхностного слоя траншеи помещают соответственно в траншее и рядом с траншеей за один проход. В этом примере траншея подготовлена для укладки трубы, и материал для засыпки поверхностного слоя находится на месте так, чтобы его можно было просто сдвинуть в траншею и покрыть им трубу сразу после ее укладки в траншее. Согласно различным вариантам выполнения изобретения, предлагаемое устройство позволяет уменьшить расходы на строительство трубопровода путем разделения мелкозернистого и крупнозернистого материала и использования мелкозернистого материала для создания берм на дне траншей. Обычно такие устройства применяются на практике для разделения существующих фунтов и/или камней на месте работ и для уменьшения риска для рабочих путем уменьшения или исключения необходимости их нахождения в траншее. Таким образом, использование такого устройства, очевидно, уменьшит количество несчастных случаев при работе. Такие устройства также позволяют уменьшить величину наклона, требуемого подрядчиками,прежде чем рабочие спустятся в земляную выработку. Согласно различным вариантам выполнения изобретения, предлагаемое устройство может крепиться к стреле экскаватора, при этом оно содержит гидравлический двигатель, приводимый в действие, например, гидравлической системой, имеющейся на экскаваторе. Гидравлический двигатель вращает, например, вал,который вызывает вибрацию сита. Вибрирующее сито обеспечивает прохождение через него мелкозернистого материала и создание бермы любого требуемого размера. Сита, пригодные для использования с настоящим изобретением,обычно взаимозаменяемы для обеспечения наличия у устройства отверстий различных размеров и получения частиц мелкозернистого материала с нужными размерами. 6 На фиг. 1-7 показан один вариант выполнения предлагаемого устройства. В этом варианте основными частями устройства являются ковш 20, нижняя рама 30 и виброгрохот 41. Устройство, кроме того, включает средство крепления к трактору или подобному транспортному средству. Вариант выполнения, показанный на фиг. 1, имеет по меньшей мере одну пластину 25, которая имеет по меньшей мере одно отверстие 26, 26' для крепления к трактору. Как показано на фиг. 1, ковш 20 имеет верхний конец 22 и нижний конец 24. Нижняя рама 30 крепится к нижнему концу 24 ковша 20 посредством, например, болтов 23. Нижняя рама 30 здесь также называется опорной рамой и служит для поддержки виброгрохота 41. На фиг. 2 показан поперечный разрез части виброгрохота 41, который содержит раму 40 виброгрохота, содержащую множество полос 42 для просеивания и растирания материала и щиток 44. Как показано на фиг. 2, щиток 44 имеет полукруглое поперечное сечение с вогнутой 45 и выпуклой 46 сторонами. К вогнутой стороне 45 щитка прикреплено крепление 47 двигателя. К раме 40 виброгрохота посредством двух зажимных полос 49, 49' прикреплено сито 48, а посредством затяжных болтов 52, 52' - зажимные полосы. Показаны также резиновые крепления 50, 50', которые расположены между нижней рамой 30 и рамой 40 виброгрохота и которые прикреплены к раме 40 посредством,например болтов 54, 54'. На фиг. 3 показан поперечный разрез нижней рамы 30, которая имеет две наклонные поверхности 32, 32' для направления материала,проходящего через сито 48 виброгрохота. Показаны также резиновые крепления 50, 50', которые расположены между нижней рамой 30 и рамой 40 виброгрохота и которые прикреплены к раме 30 посредством, например болтов 54, 54'. На фиг. 4 показан вид сбоку нижней рамы 30, прикрепленной к части виброгрохота. Рама 40 виброгрохота и нижняя рама 30 соединены посредством резиновых креплений 50, 50' и болтов 54, 54'. Резиновые крепления могут быть выполнены из пружин и/или других упругих материалов, не ограничиваясь, например, резиной. Нижняя рама 30 крепится к нижнему концу 24 ковша 20 посредством, например болтов 23. На фиг. 5 показан вид снизу варианта выполнения ковша 20. От задней стороны ковша проходят две пластины 25, 25' для крепления к трактору или другой подобной машине. На фиг. 5 показаны различные компоненты виброгрохота 41, включая вибрационный узел 43, содержащий двигатель 66, эксцентриковый вал 60,подшипники 64, 64' и крепления 62, 62' подшипников, которые все установлены по существу внутри полукруглого щитка 44. Конечно,возможны также в рамках настоящего изобретения иные формы поперечного сечения щитка,чем полукруглая, например, треугольная, пря 7 моугольная и т.д., что не является ограничением. Щиток 44 помогает предотвратить контакт материала с двигателем 66, валом 60, подшипниками 64, 64' и креплениями 62, 62'. На фиг. 5 также показано отверстие 34, через которое видны части сита 68 и рамы 40 виброгрохота и полоса 42 для растирания материала. В этом варианте выполнения материал проходит либо спереди, либо позади щитка 44. Таким образом,регулировка угла нижнего конца 24 ковша относительно, например, силы тяжести, позволяет управлять потоком материала спереди или позади щитка 44. На фиг. 5 также показаны точки крепления для четырех резиновых креплений (группы болтов 54, 54', 54", 54'"), присоединяющие нижнюю раму 30 к резиновым креплениям. На фиг. 6 показаны дополнительные виды варианта выполнения, представленного на фиг. 1-5. В частности, на фиг. 6 А показан вибрационный механизм 70 вибрационного узла 43 для создания вибраций рамы 40 и виброгрохота 41. Согласно этому варианту выполнения, вибрационный узел 43 является частью виброгрохота 41. Вибрационный механизм 70 содержит эксцентриковый вал 60, установленный между двумя подшипниками 64, 64', которые установлены на опорах 62, 62'. Эксцентриковый вал соединен с двигателем 66 через муфту 68. Двигатель может приводиться в действие через гидравлическую связь с трактором. Как показано на фиг. 6 В,вибрационный механизм 70 установлен под щитком 44 рамы 40 виброгрохота, которая прикреплена к нижней раме 30 через резиновые крепления 50, 50'. Также показаны три полосы 42, 42', 42" для просеивания и растирания материала. Другие средства создания вибрации виброгрохота, известные специалистам в данной области техники, также входят в объем настоящего изобретения. Упругие крепления, пригодные для использования в предлагаемом устройстве, включают резиновые крепления, но не ограничиваются ими. На фиг. 7 показан вид с торца в разрезе варианта выполнения, показанного на фиг. 1-6. Как показано на чертеже, этот вариант выполнения содержит ковш 20, частично наполненный материалом. Полосы 72, 72' помогают предотвращать прохождение материала в обход сита, установленного в раме 40 виброгрохота. Показаны также резиновые крепления 50, 50',группы болтов 54, 54', щиток 44, полоса 42 и нижняя рама 30. Материал, проходящий через сито виброгрохота, отклоняют от вибрационного механизма щитком 44 и направляют к отверстию 34 наклонными стенками 32, 32'. На фиг. 8 показан вид с торца в разрезе варианта, альтернативного варианту, показанному на фиг. 1-7. Как показано на чертеже, этот вариант содержит нижнюю раму 30 и наклонные стенки 32, 32', прикрепленные к нижней раме,для направления материала через отверстие 34. 8 Как и в варианте выполнения, показанном на фиг. 7, материал, проходящий через сито виброгрохота, отклоняют от вибрационного механизма щитком 44 и направляют к отверстию 34 наклонными стенками 32, 32'. В еще одном варианте выполнения по меньшей мере одна наклонная стенка прикреплена к ковшу и/или опорной раме для направления материала, по меньшей мере, через одно отверстие. В варианте выполнения изобретения, например показанном на фиг. 1-7 (а так же в целом в варианте, показанном на фиг. 8), материал загружают в ковш 20, двигатель 66 приводят в действие, и мелкие частицы отделяют от материала и затем направляют через сито 48 и через отверстие 34 в нижней раме 30. В альтернативных вариантах выполнения ориентация щитка и отверстия может быть повернута приблизительно на 90 по отношению к ковшу. Это позволяет выравнивать, например,прямоугольное отверстие с траншеей, когда устройство прикреплено к обычному трактору,и трактор расположен на одной стороне траншеи, в противоположность его расположению над траншеей. В показанных вариантах выполнения изобретения ковш 20 может перемещаться путем крепления, например к трактору. В частности,ковш 20, присоединенный к стреле трактора,может перемещаться по отношению к горизонту. Например, можно регулировать расстояние между поверхностью укладки мелкозернистого материала и нижней частью предлагаемого устройства. Кроме того, в одном варианте выполнения можно регулировать угол нижней части ковша 20 по отношению к поверхности укладки мелкозернистого материала (и/или к силе тяжести). Такое регулирование ковша 20 позволяет загружать его, устанавливая в определенное положение, и управлять потоком материала из ковша 20 к выбранной поверхности укладки мелкозернистого материала и/или для создания бермы. Например, после загрузки ковша 20 его переднюю сторону располагают по существу горизонтально. Горизонтальное положение помогает удерживать мелкозернистый материал в ковше 20. Как только ковш 20 подводят к выбранной поверхности для укладки мелкозернистого материала, его переднюю сторону приводят в положение, в котором она расположена под большим, более вертикальным углом. Это обеспечивает возможность перемещения загруженного материала так, что он остается главным образом на сите 48. В зависимости от угла с вертикалью мелкие частицы будут выходить главным образом либо с передней стороны отверстия 34, например, спереди щитка двигателя(например, для углов менее приблизительно 90 к горизонтали), либо с задней стороны отверстия 34, например, позади щитка двигателя (например, для углов более примерно 90 к горизонтали), либо как с передней, так и с задней 9 стороны отверстия 34 (например, для углов приблизительно 0 к горизонтали). Создание бермы и/или укладку мелкозернистого материала можно контролировать с помощью такой установки углового положения устройства. Кроме того, в объем настоящего изобретения входят также повороты из стороны в сторону. Такие повороты возможны при помощи известных соединительных устройств для ковша. Создание берм и/или укладку мелкозернистого материала также можно контролировать путем регулирования расстояния между ковшом 20 и поверхностью укладки мелкозернистого материала или создания бермы. Как упомянуто выше, устройство практически применимо для присыпки узких траншей,в особенности когда оно прикреплено к трактору, который может располагаться над траншеей,и когда нижнее отверстие устройства по существу такое, как показано на фиг. 1-8. Согласно настоящему изобретению, способ присыпки включает (i) установку трактора с расположением над траншеей; (ii) заполнение ковша материалом (например, путем поворота корпуса трактора на 90 по отношению к его гусеницам и зачерпывания материала ковшом); (iii) расположение ковша так, что отверстие находится параллельно линии траншеи и по существу между ее стенками; и (iv) приведение в действие вибратора для облегчения разделения материала и тем самым обеспечение выхода материала для присыпки из ковша и попадания в траншею. Согласно этому способу, чтобы добиться эффективности, трактор просто могут перемещать назад или вперед, следуя линии траншеи. Кроме того, нижнюю часть ковша можно наклонять вперед или назад для способствования направлению материала из устройства в траншею. Конечно, способ можно модифицировать,например, в случаях, когда трактор располагают рядом с траншеей, а отверстие устройства расположено перпендикулярно траншее. В таких случаях в зависимости от ширины траншеи и/или площади внутри траншеи, которую нужно присыпать, полезно наклонять устройство для направления материала из него в траншею. Предыдущие примеры могут быть воспроизведены с равным успехом при использовании описанных общих или специфических составных частей и/или рабочих условий вместо тех,которые используются в описанных выше примерах. Хотя изобретение подробно описано со ссылкой на эти предпочтительные варианты выполнения, те же результаты могут быть достигнуты с другими вариантами. Для специалистов очевидны изменения и модификации настоящего изобретения, и все такие модификации и эквивалентные решения охватываются прилагаемой формулой изобретения. Полные описания всех ссылок, применений, патентов и пуб 003844 10 ликаций, упоминающихся выше, включены в настоящую заявку посредством ссылок. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для укладки материала для присыпки траншеи, прикрепляемое к стреле землеройной машины, содержащее опорную раму, имеющую по меньшей мере одну наклонную стенку для направления материала для присыпки; виброгрохот, прикрепленный к опорной раме и содержащий сито и вибрационный узел,установленный на выходной стороне виброгрохота для создания вибрации последнего, причем вибрационный узел может содержать вибрационный механизм, который может содержать гидравлический двигатель для вращения эксцентрикового вала; и по меньшей мере одно упругое крепление для крепления виброгрохота к опорной раме. 2. Устройство по п.1, в котором опорная рама дополнительно содержит по меньшей мере две наклонные стенки для направления материала для засыпки через отверстие. 3. Устройство по п.1, в котором виброгрохот дополнительно содержит щиток для защиты вибрационного механизма, имеющий вогнутое поперечное сечение. 4. Устройство по п.1, в котором опорная рама расположена под указанной рамой виброгрохота. 5. Устройство по п.1, в котором опорная рама прикреплена к ковшу, который имеет по существу открытое дно. 6. Устройство для укладки материала для присыпки траншеи, прикрепляемое к стреле землеройной машины, содержащее опорную раму; по меньшей мере одну наклонную стенку для направления материала для присыпки, прикрепленную к опорной раме; виброгрохот, прикрепленный к опорной раме и содержащий сито и вибрационный узел,установленный на выходной стороне виброгрохота, для создания вибрации последнего, причем вибрационный узел может содержать вибрационный механизм, который может содержать гидравлический двигатель для вращения эксцентрикового вала и по меньшей мере одно упругое крепление для крепления виброгрохота к опорной раме. 7. Устройство по п.6, в котором виброгрохот дополнительно содержит щиток для защиты вибрационного механизма, имеющий вогнутое поперечное сечение. 8. Устройство по п.6, в котором опорная рама расположена под указанной рамой виброгрохота. 9. Устройство по п.6, в котором опорная рама прикреплена к ковшу, имеющему по существу открытое дно. 10. Способ присыпки траншеи, включающий прикрепление к трактору ковша, имеющего по существу открытое дно и содержащего устройство для присыпки траншеи, содержащее опорную раму, прикрепленную к ковшу и имеющую по меньшей мере две наклонные стенки для направления материала; виброгрохот, прикрепленный к опорной раме и имеющий сито и вибрационный узел, установленный на выходной стороне виброгрохота для создания вибрации последнего; и по меньшей мере одно 12 упругое крепление для крепления виброгрохота к опорной раме; загрузку материала в ковш; расположение ковша над траншеей; приведение в действие вибрационного узла для облегчения разделения материала и тем самым обеспечения выхода материала для присыпки из ковша и попадания в траншею и возможное наклонение устройства вперед или назад для лучшего направления материала для присыпки в траншею.