ПИЛЬНЫЙ КАНАТ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В КАНАТНОЙ ПИЛЕ
SAW ROPE TO BE USED IN CABLE SAW

Изобретение относится к пильному канату для применения в канатной пиле, содержащему проволочный канат и расположенные на нем режущие бусины, при этом концы пильного каната соединены друг с другом с помощью гильзообразного прессового замка, и при этом гильзообразный прессовый замок по меньшей мере на одном конце имеет зону уменьшенной жесткости.
Пильные канаты, которые имеют значение в связи с данным изобретением, используются, в частности, в канатных пилах для обработки природного камня. Пильные канаты состоят по существу из проволочного каната, который выполнен из множества сплетенных друг с другом отдельных проволок и на котором на определенном расстоянии друг от друга расположены режущие бусины. Режущее покрытие этих режущих бусин содержит, как правило, высокопроизводительный режущий материал, такой как, например, алмаз.
Предпочтительно, пильные канаты применяются в канатных пилах в виде бесконечно вращающихся петель каната, т.е. концы проволочного каната должны быть соединен друг с другом. Для этого имеется в распоряжении ряд различных технологий соединения, из которых особенно экономичной оказалось применение гильзообразных прессовых замков.
Такие прессовые замки относятся к уровню техники и известны, например, из европейской патентной заявки ЕР 0450506 А2. При этом речь идет, как правило, о цилиндрической трубке из стали или меди, которая запрессовывается с обоими концами каната. Обычно эти прессовые замки используются в пильных канатах с диаметром бусин между 8 мм и 11 мм. Срок службы прессового замка составляет примерно 100 часов. После этого его заменяют. Цикл замены составляет небольшую часть общего срока службы пильного каната. Причиной ранней замены является появление разрывов проволоки непосредственно перед или после прессового замка. При увеличивающемся количестве этих разрывов отдельных проволок происходит затем статический излом при воздействии разовой нагрузки всего пильного каната в одном из двух указанных мест. Этот статический излом при воздействии разовой нагрузки объясняется, в частности, возникновением местных напряжений в переходе между замком и пильным канатом.
В настоящее время усилия направлены на разработку пильных канатов с небольшим диаметром бусин (например, 7,3 мм). Эти пильные канаты предусмотрены, в частности, для использования в так называемых многопроволочных пилах. Многопроволочные пилы обеспечивают, например, возможность одновременного разделения гранитного блока с помощью до 60 пильных канатов. Они отличаются большой производительностью и предпочтительной гибкостью при изготовлении плит различной толщины. Уменьшение диаметра режущих бусин предпочтительно, поскольку за счет этого можно уменьшать требуемую для резания мощность и одновременно потери при резании.
Однако уменьшение режущих бусин требует уменьшения также диаметра проволочного каната, на котором расположены режущие бусины. При попытке соединения друг с другом концов проволочного каната уменьшенного диаметра с помощью известных из уровня техники гильзообразных прессовых замков было установлено, что в большей мере проявляются указанные выше проблемы. Поэтому срок службы замков составлял лишь примерно 80 часов.
Задачей данного изобретения является создание улучшенного по сравнению с уровнем техники гильзообразного прессового замка для пильных канатов, с помощью которого предотвращаются указанные выше недостатки. В частности, должен достигаться увеличенный срок службы замка, что приводит к значительной экономии времени и средств.
Эта задача решена, согласно изобретению, тем, что один из концов гильзообразного прессового замка имеет по меньшей мере одно щелевое прерывание, предпочтительно шесть щелевых прерываний.
Под понятием жесткости следует понимать в целом сопротивление тела деформации с помощью силы или крутящего момента. Жесткость тела зависит от его материала, а также от геометрии. В зависимости от вида нагрузки различают различные жесткости, такие как, например, жесткость на изгиб, растяжение или скручивание, при этом относительно данного изобретения значение имеет, в частности, жесткость на изгиб. Если гильзообразный прессовый замок имеет по меньшей мере на одном конце зону уменьшенной жесткости, то это приводит к тому, что переход между замком и проволочным канатом происходит более однородно или, соответственно, более непрерывно с точки зрения возникающих при этом напряжений.
2
В одном предпочтительном варианте выполнения гильзообразный прессовый замок состоит из стали, предпочтительно из легированной никелем цементируемой стали. К цементируемым сталям относятся нелегированные и низколегированные стали с максимальным содержанием углерода до 0,2%. Конструктивные элементы, которые изготовлены из цементируемых сталей, имеют внутри высокую вязкость, а на поверхности очень большую твердость и тем самым высокую сопротивляемость износу. В качестве примера легированной никелем цементируемой стали можно назвать материал 15CrNi13. Он отличается высокой прочностью на растяжение от 1000 до 1100 Н/мм. Таким образом, обеспечивается минимальная сила растяжения 5000 Н. Для запрессовки изготовленного из этого материала прессового замка необходимы давления 400 кН.
Зона уменьшенной жесткости может быть обеспечена, например, тем, что гильзообразный прессовый замок на соответствующем конце имеет сужение материала. В качестве альтернативного решения или дополнительно, как предусмотрено в данном изобретении, жесткость на концах гильзообразного прессового замка может быть уменьшена с помощью щелевых прерываний, например, шести щелевых прерываний.
Кроме того, предпочтительно, когда гильзообразный прессовый замок по меньшей мере на одном конце имеет по меньшей мере одну кольцеобразную выемку, при этом по меньшей мере одна кольцеобразная выемка предпочтительно расположена между внутренней поверхностью гильзообразного прессового замка и проволочным канатом. Это означает, что внутренняя поверхность гильзообразного прессового замка прилегает к проволочному канату лишь в зоне середины гильзообразного прессового замка. Возможно, что по меньшей мере одна кольцеобразная выемка остается пустой или что в ней расположен по меньшей мере один гильзообразный конструктивный элемент, например, из пластмассы (предпочтительно из тефлона), и/или что по меньшей мере одна кольцеобразная выемка по меньшей мере в некоторых зонах заполнена пластмассой, предпочтительно термопластичным эластомером на основе уретана. Все эти меры или, соответственно, комбинации этих мер служат созданию более однородного или, соответственно, более плавного перехода между замком и проволочным канатом.
Указанная в последнем абзаце пластмасса, которой может быть заполнена по меньшей мере в некоторых зонах по меньшей мере одна кольцеобразная выемка, предпочтительно применяется также для заключения по меньшей мере в некоторых зонах в отлитую под давлением оболочку гильзообразного прессового замка и/или проволочного каната (в местах между режущими бусинами). В целом такая отлитая под давлением оболочка служит для защиты проволочного каната от внешних воздействий. За счет этого можно предотвращать коррозию и повышать надежность в использовании. Кроме того, отлитая под давлением оболочка служит для стабилизации и фиксации режущих бусин.
При изготовлении пильного каната, согласно изобретению, предпочтительно следить за тем, чтобы расстояние между обеими соседними с гильзообразным прессовым замком режущими бусинами было возможно лучше согласовано с расстоянием между остальными режущими бусинами, поскольку иначе, например, при периодическом круговом движении бесконечного пильного каната в многопроволочной пиле могут происходить не желательные колебания. Однако это удается лишь частично из-за необходимой минимальной ширины гильзообразного прессового замка. Поэтому обе соседние с гильзообразным прессовым замком режущие бусины обычно подвергаются повышенной нагрузке. По этой причине в некоторых случаях целесообразно, когда по меньшей мере одна из двух соседних с гильзообразным прессовым замком режущих бусин имеет по сравнению с остальными режущими бусинами более стойкое к износу режущее покрытие. Этого можно достигать, например, за счет более твердого соединения и/или более высокой концентрации алмазов.
В качестве другой меры с учетом повышенной нагрузки может быть предусмотрено, что по меньшей мере одна из двух соседних с гильзообразным прессовым замком режущих бусин имеет приваренную к опорному телу режущего покрытия удлинительную часть, при этом приваренная удлинительная часть расположена на стороне режущей бусины, которая противоположна гильзообразному прессовому замку. Эта приваренная удлинительная часть служит для усиления опорного тела режущего покрытия. Однако при этом необходимо следить за тем, чтобы в зоне перехода приваренной удлинительной части к проволочному канату не возникали проблемы как в гильзообразном прессовом замке. Этого можно достигать тем, что свободный конец приваренной удлинительной части имеет по меньшей мере одно щелевидное прерывание, предпочтительно шесть щелевидных прерываний.
Как указывалось выше, целесообразно согласовывать как можно лучше расстояние между обоими соседними с гильзообразным прессовым замком режущими бусинами с расстоянием между остальными режущими бусинами. Это означает, что необходимо также обеспечивать возможно меньшее расстояние между этими двумя бусинами и прессовым замком. Однако при этом не должна слишком сильно ограничиваться изгибная эластичность частичных участков между этими двумя бусинами и прессовым замком. Предпочтительный компромисс между небольшим расстоянием и относительно большой эластичностью может быть достигнут за счет того, что по меньшей мере в одной из обеих соседних с гильзообразным прессовым замком режущих бусин отсутствует одна из двух частей опорного тела, которая в остальных режущих бусинах выступает за режущее покрытие, при этом отсутствует часть опорного тела на обращенной к гильзообразному прессовому замку стороне режущей бусины. При этом снова следует обращать внимание на то, чтобы не возникал резкий переход между проволочным канатом и режущей бусиной. Поэтому может быть предусмотрено, что опорное тело по меньшей мере одной из двух соседних с гильзообразным прессовым замком режущих бусин имеет кольцеобразную выемку, при этом по меньшей мере одна кольцеобразная выемка расположена на конце опорного тела, который обращен к гильзообразному прессовому замку. Аналогично гильзообразному прессовому замку, по меньшей мере одна кольцеобразная выемка предпочтительно расположена между внутренней поверхностью опорного тела и проволочным канатом. Она может также либо оставаться пустой, либо иметь по меньшей мере один расположенный в ней гильзообразный конструктивный элемент из пластмассы (предпочтительно из тефлона), и/или по меньшей мере в некоторых зонах заполнена пластмассой, предпочтительно термопластичной пластмассой на основе уретана.
Другие подробности и преимущества данного изобретения поясняются ниже на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг. 1 - разрез части пильного каната, согласно изобретению;
фиг. 2 - одна из двух соседних с гильзообразным прессовым замком режущих бусин, на виде сбоку;
фиг. 3 - пример выполнения гильзообразного прессового замка, на виде сбоку; и
фиг. 4 - разрез другого примера выполнения гильзообразного прессового замка.
На фиг. 1 схематично показан для пояснения изобретения участок пильного каната 1. Этот участок может быть, например, частью соединенного в бесконечную петлю пильного каната 1. За счет того, что длина такой петли каната обычно составляет много метров (например, 50 м), а изображенный участок имеет в действительности длину в несколько сантиметров, кривизна пильного каната 1 в этом изображении не различима. Участок содержит (при рассматривании от середины к краю чертежа): гильзообразный прессовый замок 5, с помощью которого соединены друг с другом концы 4 проволочного каната 2, две соседние с гильзообразным прессовым замком 5 режущие бусины 3′ и 3′′, которые по своей конструкции отличаются от остальных режущих бусин 3, из которых видны две по краям чертежа. Все режущие бусины 3, 3′ и 3′′ расположены на проволочном канате 2. Описание гильзообразного прессового замка 5, который в показанном здесь примере выполнения изготовлен из легируемой никелем цементируемой стали, будет приведено ниже со ссылками на фиг. 3. Здесь следует отметить, что гильзообразный прессовый замок 5 на обоих концах 6 имеет соответствующую зону уменьшенной жесткости, которая вызвана увеличивающимся наружу сужением 7 материала. Одновременно наружный диаметр D5 гильзообразного прессового замка 5, который имеет по существу форму цилиндрической трубки, является постоянным по всей ширине. Это означает, что гильзообразный прессовый замок 5 в зоне А4 своей середины внутренней поверхностью прилегает непосредственно к проволочному канату 2, в то время как на концах 6 с сужением 7 материала имеет расстояние D2 до проволочного каната 2. Другими словами, гильзообразный прессовый замок 5 имеет на обоих концах 6 соответствующую кольцеобразную выемку 9, которая расположена между его внутренней поверхностью и проволочным канатом 2. В обеих кольцеобразных выемках 9 расположен соответствующий гильзообразный конструктивный элемент 10 из тефлона, при этом этот гильзообразный конструктивный элемент 10 заполняет не всю выемку 9. Остальная часть выемки 9 заполнена термопластичным эластомером 11 на основе уретана. Эта пластмасса 11 окружает также весь гильзообразный прессовый замок 5 и доходит до обеих соседних режущих бусин 3′ и 3′′. Эта отлитая под давлением оболочка 11 предотвращает, в частности, повреждения от коррозии прессового замка 5. Режущие бусины 3, 3′ и 3′′ состоят по существу из опорного тела 13, на котором расположено соответствующее кольцеобразное режущее покрытие 12. Обе соседние с гильзообразным прессовым замком 5 режущие бусины 3′ и 3′′ отличаются по своей конструкции, как указывалось выше, от остальных режущих бусин 3, которые расположены на проволочном канате 2. Ниже подробно поясняется их конструкция со ссылками на фиг. 2. Здесь следует отметить кольцеобразную выемку 18 на конце опорного тела 13, которая обращена к гильзообразному прессовому замку 5. Эта выемка 18 также заполнена термопластичным эластомером 11 на основе уретана, из которого состоит отлитая под давлением оболочка. Частичные элементы проволочного каната 2 между режущими бусинами 3, 3′ и 3′′ также окружены этой пластмассой 11. Следует еще отметить, что здесь (так же как и на остальных фигурах) не соблюдается масштаб. В действительности:
наружный диаметр D1 проволочного каната 2 находится обычно между 2,5 и 4,4 мм и составляет предпочтительно 3,5 мм,
расстояние А1 гильзообразного прессового замка 5 до обеих соседних режущих бусин 3′ и 3′′ составляет примерно 5 мм,
обе переходные зоны А2 и А3 имеют на концах 6 гильзообразного прессового замка 5, которые отличаются заостренной зоной А2 и зоной А3, в которой расположена тефлоновая гильза 10, длину от 1 до 2 мм,
длина А4 зоны в середине гильзообразного прессового замка 5 составляет обычно между 6 и 7 мм,
расстояние D2 внутренней поверхности гильзообразного прессового замка 5 до проволочного каната 2 на обоих концах 6 имеет значение примерно 0,5 мм и
расстояние А2 между двумя режущими бусинами 3 составляет примерно 2,5 см, при этом расстояние обеих соседних с гильзообразным прессовым замком 5 режущих бусин 3′ и 3′′ немного больше по сравнению с ним.
В целом на проволочном канате 2 расположено между 30 и 40, предпочтительно 36 режущих бусин 3, 3′ и 3′′ на каждом метре. В пильном канате 1, который имеет длину 50 м и 36 режущих бусин 3, 3′ и 3′′ на каждом метре, имеется в целом 1800 режущих бусин 3, 3′ и 3′′. На основании того, что расстояние между обеими соседними с гильзообразным прессовым замком 5 режущими бусинами 3′ и 3′′ несколько больше расстояния между остальными режущими бусинами 3, эти обе соседние режущие бусины 3′ и 3′′ подвергаются повышенной нагрузке. Это относится, прежде всего, к режущей бусине 3′, которая, при рассмотрении в направлении L прохождения пильного каната 1, расположена позади замка 5. Эта повышенная нагрузка учитывается, среди прочего, тем, что режущее покрытие 12 этой режущей бусины 3′ выполнено по сравнению с остальными режущими бусинами 3′ и 3′′ в более стойком к износу виде.
Ниже приводится более подробное пояснение точной конструкции двух соседних с гильзообразным прессовым замком 5 режущих бусин 3′ и 3′′ со ссылками на фиг. 2, где показана расположенная, при рассмотрении в направлении L прохождения позади гильзообразного прессового замка 5 режущая бусина 3′. Расположенная при рассмотрении в направлении L прохождения перед гильзообразным прессовым замком 5 режущая бусина 3′′ выполнена зеркально симметрично (за исключением различного режущего покрытия). Режущая бусина 3′ показана на виде сбоку, при этом режущее покрытие 12 и основное тело 13 прерваны, чтобы были видны лежащие за ними зоны. Следует указать следующие признаки:
на обращенной к гильзообразному прессовому замку 5 стороне режущей бусины 3′ отсутствует часть 17 опорного тела 13, которая в остальных режущих бусинах 3 выступает за режущее покрытие 12;
на противоположной стороне имеется эта часть 17 опорного тела 13;
на стороне режущей бусины 3′, которая лежит противоположно гильзообразному прессовому замку 5, находится приваренная к опорному телу 13 режущего покрытия 12 удлинительная часть 14, при этом сварочный шов обозначен позицией 20;
свободный конец 15 приваренной удлинительной части 14 имеет шесть щелевых прерываний 16 (из которых на чертеже видны лишь три).
Наружный диаметр D4 находится (в действительности) между 6,5 мм и 8,5 мм и составляет предпочтительно 7,3 мм. Наружный диаметр D3 опорного тела 13 или, соответственно, приваренной удлинительной части 14 имеет в этом случае значение примерно 5,2 мм.
На фиг. 3 показан в увеличенном масштабе гильзообразный прессовый замок 5 снова на виде сбоку. В данном случае стенка прессового замка 5 показана прерванной, чтобы можно было видеть расположенные внутри замка 5 зоны. При этом показаны (при рассмотрении от середины к краю чертежа) оба конца 4 проволочного каната, которые находятся в непосредственном контакте с внутренней поверхностью прессового замка 5, два гильзообразных конструктивных элемента 10 из тефлона, которые расположены внутри кольцеобразной выемки 9 между внутренней поверхностью прессового замка 5 и проволочным канатом 2, и несколько щелевых прерываний 8, которые имеет прессовый замок 5 на своих обоих концах 6. В этом изображении также очень хорошо видно увеличивающееся наружу сужение 7 материала прессового замка 5. Наружный диаметр D5 прессового замка составляет (в действительности) примерно 5,5 мм.
На фиг. 4 схематично показан в разрезе другой пример выполнения гильзообразного прессового замка 5. В отличие от показанного на фиг. 1 и 3 варианта выполнения, прессовый замок 5 всей своей внутренней поверхностью прилегает непосредственно к проволочному канату и не имеет на концах кольцеобразные выемки. Кроме того, сужение 7 материала выполнено не ступенчатым. Вместо этого наружный диаметр D5 прессового замка 5 приближается по существу асимптотически к диаметру D1 проволочного каната 2.