РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ УЗЕЛ (ВАРИАНТЫ)
CUTTING TOOL ASSEMBLY (VERSIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Данное изобретение относится к держателям режущего зубца, применяемым в горнодобывающей промышленности и строительстве. Более конкретно, варианты выполнения изобретения относятся к узлу держателя зубца, предназначенному для установки режущего зубца с возможностью снятия на режущем инструменте.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В горнодобывающей отрасли, а также в других отраслях, в которых требуется вырезать большие объемы твердых материалов, как правило, используют устройство, содержащее вертикально перемещаемый резальный барабан с горизонтальной осью, на котором установлены держатели зубца с прикрепленными к ним режущими зубцами. При вращении резального барабана режущие зубцы вводятся во взаимодействие с подвергаемой резанию поверхностью и обеспечивают удаление с поверхности материала для последующей обработки. Как правило, режущие зубцы используются для вырезания, разрушения и/или дробления грунта, горной породы, дорожного покрытия и т.п.
[0003] Указанные режущие инструменты подвержены воздействию значительных крутящих моментов и нагрузок. Из-за значительных усилий, возникающих в процессе операций резания, режущие зубцы должны быть надежно установлены в держателях, а также должны быть выполнены с возможностью быстрого извлечения для их замены в случае повреждения или износа. В зависимости от типа разрезаемого материала режущие зубцы могут нуждаться в ежедневной замене.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Таким образом, существует необходимость в создании режущего инструментального узла, который обеспечивает возможность простого излечения режущего зубца из держателя зубца и его замену, что представляет особую проблему, когда режущий зубец искривлен или сломан. Несмотря на то что существуют узлы для установки режущего зубца в держателе, как правило, в их состав не входит режущий инструментальный узел, который имеет заднее отверстие, расположенное в задней части держателя зубца и коаксиально совмещенное с передним отверстием держателя зубца, так что по меньшей мере часть режущего зубца может проходить через указанные отверстия в любом направлении.
[0005] Соответственно, в изобретении предложен режущий инструментальный узел. Указанный узел содержит держатель зубца, имеющий переднюю часть, заднюю часть и в целом плоскую установочную поверхность, расположенную между указанными передней и задней частями. Передняя часть держателя ограничивает переднее отверстие, ось которого наклонена относительно установочной поверхности, а задняя часть ограничивает заднее отверстие, открывающееся в указанное переднее отверстие. Кроме того, указанный узел содержит режущий зубец, установленный в переднем отверстии и имеющий задний конец, к которому имеется доступ через заднее отверстие, выполненное в задней части держателя зубца.
[0006] В другом варианте выполнения изобретения предложен режущий инструментальный узел. Указанный узел содержит держатель зубца, имеющий переднюю часть, заднюю часть и в целом плоскую установочную поверхность, расположенную между указанными передней и задней частями. Передняя часть держателя ограничивает переднее отверстие, ось которого наклонена относительно установочной поверхности. Задняя часть держателя зубца имеет скошенную поверхность, смежную с установочной частью, и ограничивает заднее отверстие, выходящее из указанной скошенной поверхности, имеющее внутренний размер и открывающееся в указанное переднее отверстие. Кроме того, указанный узел содержит режущий зубец, установленный в переднем отверстии и имеющий хвостовую часть с наружным диаметром и задним концом, к которому имеется доступ через заднее отверстие, выполненное в задней части держателя зубца, причем внутренний размер заднего отверстия превышает наружный диаметр режущего зубца для обеспечения возможности прохождения хвостовой части сломанного режущего зубца через заднее отверстие для его извлечения.
[0007] Другие аспекты изобретения станут понятны при рассмотрении подробного описания и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Фиг.1 изображает вид сбоку известного обычного держателя зубца, прикрепленного к резальному барабану.
[0009] Фиг.2 изображает вид в аксонометрии держателя зубца, показанного на фиг.1.
[0010] Фиг.3 изображает частичный разрез держателя зубца, показанного на фиг.1.
[ОО11] Фиг.4 изображает вид в аксонометрии держателя зубца согласно варианту выполнения изобретения.
[0012] Фиг.5 изображает вид в аксонометрии держателя зубца согласно другому варианту выполнения изобретения.
[0013] Фиг.6 изображает вид сзади держателя зубца, показанного на фиг.4.
[0014] Фиг.7 изображает разрез держателя зубца, показанного на фиг.4.
[0015] Фиг.8 изображает вид сверху держателя зубца, показанного на фиг.4.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] Прежде чем приступить к подробному рассмотрению одного варианта выполнения изобретения, следует уяснить, что применение изобретения не ограничено элементами конструкции и конфигурациями компонентов, которые рассмотрены в нижеприведенном описании или изображены на чертежах. Данное изобретение может быть исполнено в других вариантах выполнения и применено на практике или реализовано различными способами. Кроме того, следует понимать, что применяемые в данном документе фразеология и терминология используются в описательных целях и не должны рассматриваться как ограничивающие. Предполагается, что используемые в данном документе слова «включающий», «содержащий» или «имеющий» и их варианты охватывают как перечисленные после них элементы и их эквиваленты, так и дополнительные элементы. Используемое в данном документе выражение «состоящий из» и его варианты охватывают только перечисленные после них элементы и их эквивалентов. Кроме того, следует понимать, что такие слова, как «передний», «задний», «левый», «правый», «верхний» и «нижний» и т.д., используются для удобства описания и не должны рассматриваться как ограничивающие. При отсутствии иных указаний и ограничений выражения «установленный», «соединенный», «поддерживаемый» и «связанный», а также их варианты употребляются в широком смысле и охватывают как непосредственные, так и опосредованные крепления, соединения, опоры и связи. Кроме того, выражения «соединенный» и «связанный» не ограничены физическими или механическими соединениями или связями.
[0017] На фиг.1-3 изображены примеры обычных устройств для крепления зубца. Как правило, данные устройства содержат держатель зубца, который обычно приварен к резальному барабану, а также режущий зубец, закрепленный в указанном держателе. В процессе эксплуатации режущие зубцы данных устройств иногда отламываются, и цилиндрическая хвостовая часть зубца застревает в держателе зубца или во втулке зубца в случае ее применения. Для извлечения застрявшего и/или сломанного зубца его необходимо сдвинуть вперед, но доступ к задней части зубца очень ограничен вследствие существующей конструкции держателя зубца и величины угла между осью нижней задней части держателя и режущим зубцом (который в существующих устройствах для крепления зубца составляет, например, 50°).
[0018] На фиг.4 изображен режущий инструментальный узел 110 согласно варианту выполнения изобретения. Изображенный узел 110 выполнен с возможностью взаимодействия с вращающимся резальным барабаном 114 и автоматически приводится в действие указанным барабаном 114. В описательных целях передняя часть 144 узла 110 на фиг.4 считается частью, в которую входит режущий зубец 112, тогда как задний конец 148 указанного узла 110 противоположен переднему концу и имеет два отверстия (описанные более подробно ниже). Таким образом, используемое в данном документе выражение «переднее направление» означает направление резания кончика режущего зубца 112.
[0019] На фиг.4 и 5 изображены основные компоненты режущего инструментального узла 110. Узел 110 содержит держатель 111 зубца, имеющий переднюю часть 144, заднюю часть 148 и в целом плоскую установочную поверхность 136, расположенную между указанными передней и задними частями. В изображенном варианте выполнения держатель 111 соединен с вращающимся барабаном 114 (см., например, фиг.4) при помощи установочного блока или основания 132. В частности, держатель 111 прикреплен к основанию 132 путем приваривания установочной поверхности 136 держателя к основанию. Кроме того, основание 132 также прикреплено к резальному барабану 114 путем сварки. Также возможны другие виды прикрепления держателя 111 к основанию 132 и барабану 114. В других вариантах выполнения держатель 111 зубца прикреплен непосредственно к резальному барабану 114.
[0020] Передняя часть 144 держателя зубца ограничивает открытое в верхнем направлении переднее отверстие 128, которое имеет передний конец 129 и задний конец 130. В одном варианте выполнения режущий зубец 112 установлен во втулке 125, расположенной в переднем отверстии 128. В альтернативных вариантах выполнения режущий зубец 112 установлен непосредственно в переднем отверстии 128 держателя зубца. Ось отверстия 128 наклонена относительно установочной поверхности. Кроме того, отверстие 128 коаксиально режущему зубцу 112. Таким образом, переднее отверстие 128 выполнено с возможностью установки в него втулки 125 зубца, так что кончик 124 зубца проходит в переднем направлении. В некоторых вариантах выполнения втулка 125 закреплена в держателе 111 зубца с помощью прессовой посадки. Прессовая посадка может быть выполнена гладкой или ступенчатой. В других вариантах выполнения втулка 125 закреплена в держателе 111 с помощью удерживающих колец, штифтов или любых других соответствующих механизмов крепления.
[0021] Режущий зубец 112 узла 110 имеет кончик 124. В некоторых вариантах выполнения узел 110 дополнительно содержит втулку 125 зубца. Втулка 125 имеет кольцевую выступающую часть 126, предназначенную для установки в нее зубца 112, а также центральный канал или отверстие 127 под зубец (лучше всего показанное на фиг.7), проходящее через втулку 125. В других вариантах выполнения могут применяться узлы без втулки (не показаны на чертежах). Например, узлы без втулки применяются в том случае, когда режущий зубец имеет хвостовую часть увеличенного диаметра. В данных вариантах выполнения режущий зубец 112 установлен непосредственно в переднем отверстии 128 держателя зубца. В других вариантах выполнения режущие зубцы 112 увеличенного диаметра также могут быть прикреплены к держателю зубца при помощи втулки, при этом канал 127 втулки 125 в целом имеет более крутой наклон для обеспечения надежной установки зубца 112. Существуют различные устройства и способы для закрепления и удерживания режущего зубца 112 во втулке 125 и в держателе 111. Некоторые из указанных способов и устройств описаны в патенте США №5088787, опубликованном 18 февраля 1992 года (который включен в данный документ посредством ссылки).
[0022] Кольцевая выступающая часть 126 втулки 125 регулируется с обеспечением ее прикрепления к верхней поверхности передней части 144, так что канал 127 втулки коаксиально совмещен с передним отверстием 128 и осью 135 зубца. В канале 127 с возможностью извлечения размещена и взаимодействует с ним по меньшей мере вращающаяся часть режущего зубца 112 (например, хвостовая часть зубца). Размер хвостовой части зубца 112 немного меньше размера канала 127. Хвостовая часть вставлена в канал 127 и закреплена с помощью удерживающего кольца или других соответствующих соединений. Хвостовая часть может поворачиваться вокруг центральной оси 135 для исключения неравномерного износа кончика 124 зубца 112. В тех вариантах выполнения, в которых узел режущего зубца не содержит втулки, переднее отверстие 128 коаксиально режущему зубцу 112. Таким образом, в данных вариантах выполнения переднее отверстие 128 передней части 144 служит для прикрепления и непосредственной установки режущего зубца 112.
[0023] Держатель зубца ограничивает центральное отверстие 156, расположенное между передним отверстием 128 и задним отверстием 150, так что задний конец режущего зубца открыт со стороны боковой поверхности держателя зубца. Втулка 125 проходит от верхней поверхности передней части 144 (то есть выступающей части втулки) к заднему концу 130 переднего отверстия 128 и входит в центральное отверстие 156. Центральное отверстие 156 способствует извлечению втулки 125 и режущего зубца 112. Более конкретно, держатель 111 зубца имеет цельную конструкцию с центральным отверстием 156, проходящим от одной стороны до другой через центральную часть держателя 111, как изображено на фиг.4 и 5. Таким образом, центральное отверстие 156 образует верхнюю мостовую часть держателя 111, которая проходит от вершины задней части 148 до вершины передней части 144. В некоторых вариантах выполнения задняя часть зубца 112 входит в центральное отверстие 156. В других вариантах выполнения задняя часть зубца 112 не входит в центральное отверстие 156. В данных вариантах выполнения задняя часть зубца 112 закреплена в канале 127 или переднем отверстии 128 с помощью различных удерживающих средств.
[0024] Задняя часть 148 держателя 111 зубца имеет заднее отверстие 150, которое проходит от поверхности указанной части 148 к центральному отверстию 156. В одном варианте выполнения отверстие 150 открывается в переднее отверстие 128. Более того, ось заднего отверстия 150 совпадает с осью переднего отверстия. Кроме того, если режущий инструментальный узел 110 содержит втулку, то заднее отверстие 150 коаксиально совмещено с каналом 127 указанной втулки. Заднее отверстие 150 может иметь различные размеры и формы. В одном варианте выполнения (фиг.4) заднее отверстие имеет две U-образные половины, расположенные относительно друг друга под углом, который образован ребром 151 в задней части 148. Первая U-образная половина 152 образована верхней частью задней части 148. Вторая U-образная половина 153 образована нижней частью задней части 148. Очень часто держатели зубца расположены на резальном барабане 114 близко друг к другу, что затрудняет извлечение сломанных зубцов. Таким образом, предложенная конфигурация заднего отверстия 150 увеличивает площадь зоны доступа и извлечения держателя зубца и обеспечивает возможность простого удаления сломанного режущего зубца из держателя.
[0025] Нижняя часть задней части 148 выполнена скошенной и расположена смежно с установочной поверхностью 136. В некоторых вариантах выполнения заднее отверстие 150 проходит в держатель зубца от скошенной поверхности задней части. Такая конструкция держателя 111 обеспечивает пространство для выполнения заднего отверстия 150, превышающего по размеру хвостовую часть режущего зубца 112. Кроме того, предпочтительным является выполнение заднего отверстия 150 удлиненным в вертикальном направлении. Например, в некоторых вариантах выполнения заднее отверстие 150 может иметь круглое поперечное сечение или эллиптическое поперечное сечение (фиг.5). Это позволяет «расшатать» зубец 112 в направлении вверх или в стороны для облегчения его извлечения или обхождения препятствий, таких как другой держатель зубца, расположенный за указанным держателем. В альтернативных вариантах выполнения конструкция держателя зубца не имеет центрального отверстия 156. В данных вариантах выполнения заднее отверстие 150 проходит от задней поверхности задней части 148 к каналу 127 или переднему отверстию 128 передней части 144.
[0026] В одном варианте выполнения внутренний размер заднего отверстия 150 превышает наружный диаметр хвостовой части режущего зубца 112. Это обеспечивает возможность перемещения сломанного зубца 112 или его части через заднее отверстие 150 от передней части 144 держателя 111. Как вариант, режущий зубец 112 или его часть могут быть перемещены от задней части 148 через заднее отверстие 150 по направлению к отверстиям, выполненным в передней части 144. Таким образом, по меньшей мере часть зубца 112 может проходить через заднее отверстие 150 в любом направлении. В данном отношении конфигурация заднего отверстия 150 способствует извлечению сломанного зубца пользователем из держателя 111. Затем сломанный зубец заменяют путем установки нового режущего зубца 112 в держатель 111.
[0027] Как изображено на фиг.4 и 5, удлиненная нижняя часть задней части 148 выполнена скошенной или наклоненной в направлении вниз и коаксиальна переднему отверстию 128 и каналу 127 для зубца. В обычных узлах держателя зубца (фиг.1-3) нижняя часть задней части 148 сопряжена с основанием под углом 50° относительно оси 135 режущего зубца. Данные обычные конструкции задней части 148 не позволяют выполнить какое-либо отверстие в задней части держателя зубца, аналогичное заднему отверстию 150. Такое заднее отверстие 150 не может быть выполнено в обычных узлах держателя зубца, поскольку в этом случае оно будет проходить через сварочное соединение держателя зубца и основания и ослаблять его. В отличие от этого нижняя часть задней части 148 держателя 111 зубца сопряжена с основанием под меньшим углом относительно оси 135 зубца (например, под углом 35°). Данная усовершенствованная конструкция держателя 111 обеспечивает возможность использования заднего отверстия 150, как описано выше.
[0028] В других вариантах выполнения заднее отверстие 150 имеет меньший размер, что не позволяет режущему зубцу 112 проходить через указанное отверстие 150. В данных вариантах выполнения через отверстие 150 может быть вставлено и проведено пробивное устройство (например долото) для обеспечения продвижения режущего зубца 112 в переднем направлении. Пробивное устройство также может быть вставлено через заднее отверстие 150 и использовано для удаления зубца 112 в тех вариантах выполнения, в которых размер указанного отверстия 150 достаточен для обеспечения возможности выведения через него сломанного зубца 112 из передней части 144. В одном варианте выполнения задняя часть 148 или ее участки выполнены утолщенными для обеспечения опоры и рычага при извлечении сломанного зубца.
[0029] Держатели зубца часто содержат распыляющее текучую среду (например воду) сопло для регулирования уровня пыли и контроля воспламенения узла держателя зубца в процессе эксплуатации. Как изображено на фиг.4-7, задняя часть 148 держателя 111 дополнительно имеет гнездо 160 под сопло, предназначенное для установки в него распыляющего сопла 162. Как правило, распыляющее воду сопло 162 плотно установлено в гнездо 160, и по проходам для текучей среды, выполненным в держателе зубца, в него поступает вода. Как изображено на фиг.7-8, верхняя часть держателя зубца имеет проход 163, соединенный с распыляющим соплом 162 и, следовательно, с гнездом 160. Сопло 162 распыляет воду в направлении кончика 124 зубца (фиг.7). Гнездо 160 обеспечивает возможность легкого доступа к соплу 162 и проходу 163. В альтернативных вариантах выполнения сопло 162 может обеспечивать распыление воды в различных направлениях.
[0030] Как дополнительно изображено на фиг.6, гнездо 160 соединено с проходами для текучей среды, которые обеспечивают возможность поступления подаваемой воды в держатель 111 и/или ее выхода из него. Указанные проходы могут быть образованы в процессе литья держателя зубца (например, с помощью процесса литья по выплавляемым моделям) или могут быть выполнены позднее (например, при выполнении держателя зубца путем штамповки). В одном варианте выполнения гнездо 160 под сопло сообщается с первым внутренним проходом 165 для воды. Указанный проход 165 выполнен проходящим под небольшим углом относительно вертикальной оси задней части 148 и наклоненным во внутреннем и верхнем направлении с обеспечением пересечения гнезда 160. Когда держатель 111 прикреплен к установочному блоку 132, нижний конец или отверстие 166 первого внутреннего прохода 165 закрыт (например, заварен) и не может пропускать воду.
[0031] Держатель зубца также имеет второй внутренний проход 170 для воды. Второй внутренний проход для воды выполнен проходящим под углом от установочной поверхности 136 держателя зубца и наклоненным в наружном направлении. Указанный проход 170 пересекает первый внутренний проход 165 и сообщается с ним. В некоторых вариантах выполнения вода, подаваемая в сопло 162, поступает в держатель зубца через отверстие 171 второго прохода 170. В данных вариантах выполнения отверстие 171 совмещено с отверстием, выполненным в установочном блоке 132 (не показано). Таким образом, когда держатель 111 прикреплен к установочному блоку 132 или к вращающемуся резальному барабану, второй внутренний проход 170 обеспечивает свободное прохождение воды в первый внутренний проход 165.
[0032] В варианте выполнения, изображенном на фиг.6, первый внутренний проход 165 для воды и второй внутренний проход 170 для воды не пересекаются с задним отверстием 150 или центральным отверстием 156. В альтернативных вариантах выполнения режущий инструментальный узел может иметь внутренние проходы для воды, расположенные независимым образом. Например, режущий инструментальный узел может иметь только один проход, объединяющий второй внутренний проход 170 и верхнюю часть первого внутреннего прохода 165 (то есть исключая нижнюю часть первого внутреннего прохода 165). В других вариантах выполнения внутренние проходы для воды могут пересекать заднее отверстие 150 и сообщаться с ним. Также возможен вариант, при котором в узле 110 отсутствуют какие-либо внутренние проходы для воды.
[0033] Различные особенности и преимущества изобретения изложены в нижеследующей формуле изобретения.