BR112015004647B1

BR112015004647B1 - Caçamba de escavadeira de cabo

Info

Publication number: BR112015004647B1
Application number: BR112015004647-9A
Authority: BR
Inventors: Terry L. Briscoe; Charles G. Ollinger, Iv; Joshua L. Strom
Original assignee: Esco Group Llc
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2021-06-15
Also published as: AU2013313045A1; TR201905505T4; US20140165432A1; US10113293B2; EP2893090A1; ES2722751T3; AU2013313045B2; ZA201501459B; CA2883561A1; CN110397101B; CL2015000443A1; MX2020001467A; WO2014039370A1; PE20150516A1; AU2017203718A1; KR102188586B1; EP2893090B1; EP3483344A1; RS58933B1; EA202091254A1

Abstract

caçamba para escavadeira de cabo. a presente invenção refere-se a uma caçamba para utilização com uma escavadeira de cabo que inclui uma concha e uma porta coletivamente definindo uma cavidade para acumular material a ser escavado. a porta está presa articulada ao redor de um eixo geométrico de articulação sobre a concha de modo que a porta possa articular entre uma posição fechada para acumular o material e uma posição aberta para descarregar o material. o eixo geométrico de articulação está posicionado para frente de uma superfície externa de parede traseira da concha para criar uma oscilação de porta mais rasa e menos forçada durante a descarga. a porta tem uma porção dianteira que é dobrada na direção de uma borda de escavação sobre a concha de modo que a porta tenha maior resistência, aperfeiçoe o carregamento de caçamba, e mova uma porção da concha afastando da área de maior desgaste.

Description

PEDIDO RELACIONADO

[0001] Este pedido reivindica os benefícios de prioridade do Pedidode Patente Provisória U.S. Número 61/696.971 depositado em 05 de setembro de 2012 e intitulado "Caçamba Para Escavadeira de Cabo", o qual está aqui incorporado por referência na sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção refere-se a uma caçamba para umamáquina escavadeira de cabo, e especificamente à porta para a caçamba.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Como mostrado na Figura 13, as escavadeiras de cabo 1(também conhecidas como mergulhadeiras) são grandes máquinas de escavação as quais têm sido utilizadas amplamente em operações de mineração por mais 150 anos. As caçambas 3 para estas máquinas podem ter uma capacidade de 62,6 m3 (82 jardas cúbicas). As caçambas 3 incluem um topo aberto 4 para recolher o material de terra durante a escavação, e uma porta 200 que forma a parede de fundo 5 para descarregar a carga recolhida 325. Com relação às escavadeiras de cabo, a parede traseira 6 da caçamba 3 é a parede na qual a haste 300 (isto é, a extremidade da lança 301) está presa. A parede dianteira 7 é oposta à parede traseira 6 e é a parede associada com o lábio 302. Um par de paredes laterais opostas 8 está cada uma localizadas entre a parede traseira 6 e a parede dianteira 7, e também frequentemente suporta as extremidades do lábio.

[0004] As portas podem ser muito pesadas e às vezes podem pesarmais de 66,2 kg (30.000 libras). A porta tem pelo menos uma placa com uma superfície interna para conter o material que está sendo escavado. A porta 200 está articulada em suportes sobre a parede traseira de modo a ser fechada durante a escavação, e aberta durante a descarga. Um engate liberável está provido para manter a porta 200 na posição fechada. O tamanho e o peso da porta combinados com o peso da carga dentro da cavidade da caçamba faz com que a porta experimente tensões. Frequentemente, a carga dentro da caçamba não está centrada e faz com que a porta experimente uma torção, dobramento, e carregamento torsional. A carga pode tornar-se fora de centro durante o carregamento ou pode tornar-se fora de centro quando o operador contata as esteiras da escavadeira de cabo ou as bordas da carroceria de caminhão quando manobrando a caçamba. As tensões podem fazer com que a porta rache e torne-se danificada. Para reforçar a porta e minimizar a torsão, dobramento, e carregamento torsional experimentado, a placa é geralmente reforçada com suportes. Os suportes aumentam a rigidez da porta e ajudam a porta a resistir o carregamento fora de centro. Os suportes, no entanto, aumentam o peso da caçamba.

[0005] Em uso, a caçamba com a porta na posição fechada eengatada é acionada para dentro do solo para coletar uma carga. Uma vez cheia, a caçamba é levantada e a máquina girada para posicionar a caçamba sobre uma carroceria de caminhão vazia de um caminhão de descarga de mineração. O engate é liberado para descarregar a carga dentro da carroceria de caminhão. A porta é oscilante livre, de modo que quando o engate é liberado, a energia potencial do peso da porta e da carga dentro da caçamba transiciona para energia cinética e faz com que a porta oscile rapidamente e forçadamente para baixo. A porta, quando liberada, pode algumas vezes atingir a carroceria de caminhão, resultando em danos ao caminhão e/ou à porta. Para compensar, o operador frequentemente levantará a caçamba mais alto do que o necessário para evitar o contato com o caminhão ou abaixará a caçamba por sobre o fundo do caminhão ou o material já dentro do caminhão antes de liberar a porta para uma abertura mais controlada da porta. Esta prática de abaixar a caçamba também requer um levantamento adicional da caçamba para fora da carroceria de caminhão com um levantamento suficiente para que a porta aberta livre os lados da carroceria de caminhão. Este levantamento e/ou abaixamento extra em cada ciclo de escavação atrasa o processo e resulta em menos produção. Uma carga descarregada mais alta pode também causar danos ao caminhão, já que a carga largada de uma posição mais alta impacta a carroceria de caminhão com mais força. Após a carga ser descarregada, o operador oscila a caçamba afastando do caminhão e abaixa a caçamba de volta para penetrar no solo. Conforme a caçamba é abaixada para penetrar no solo, a parede dianteira se aproxima de uma posição horizontal e a porta se aproxima de uma posição vertical, o que faz com que a porta feche sob seu próprio peso. A porta às vezes baterá fechada com grande força e pode causar danos à caçamba ou à porta. O engate, então, automaticamente atua para prender a porta para outra passada de escavação.

[0006] A oscilação descontrolada da porta pode causar danos aoequipamento de mineração e pode ser perigosa para os operadores de equipamento e pessoal de manutenção. Muitos dispositivos com variáveis graus de sucesso foram utilizados para minimizar os danos da oscilação forçada da porta. Por exemplo, numerosos amortecedores, tal como o amortecedor descrito na Patente US 5.613.308, têm sido utilizados para diminuir a oscilação descontrolada da porta. Além disso, os circuitos hidráulicos como descritos na Patente US 6.219.946, e dispositivos de freio e embreagem como descritos na Patente US 6.467,202 têm sido utilizados para controlar a oscilação da porta. Amortecedores têm sido utilizados para proteger a caçamba conforme a porta fecha e proteger as esteiras da escavadeira de cabo se a porta for aberta muito próxima da escavadeira de cabo. Os dispositivos utilizados para restringir e dissipar a energia cinética da carga e da porta são dispendiosos, aumentam o peso da caçamba, e requerem uma manutenção intensa.

[0007] Um engate típico inclui diversos componentes que adicionamum peso considerável à caçamba. Cada escavadeira de cabo está projetada para levantar um peso máximo, o qual é o peso combinado da caçamba e da carga de material escavado. Consequentemente, quanto mais peso existe na caçamba, menor a carga que pode ser acumulada dentro da caçamba ou menos material de desgaste pode ser montado na caçamba. Mais ainda, por conta da colocação do engate ao longo do fundo da porta, é comum que estas peças necessitem de um reparo ou de substituição frequente devido às pesadas cargas e materiais abrasivos encontrados. O sistema de engate deve ser regularmente ajustável para assegurar que o engate acople totalmente o retentor de engate conforme o engate experimenta desgaste. O ajuste da barra de engate devido ao desgaste pode ser muito demorado (isto é, tempo parado aumentado o que se traduz em uma diminuição de produtividade).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos emcaçambas para escavadeiras de cabo que proveem uma produção aumentada, menos desgaste e danos à carroceria de caminhão e à caçamba, e maior segurança.

[0009] Em um aspecto da invenção, o eixo geométrico dearticulação da porta está localizado para frente da superfície externa da parede traseira da caçamba (isto é, a superfície na qual a haste está conectada). Este reposicionamento do eixo geométrico de articulação resulta no eixo geométrico de rotação da porta ficando mais próximo do centro de gravidade da porta, o que resulta em um menor braço de momento atuando sobre o pino de articulação e a trava ou freio. O braço de momento reduzido permite que a porta seja construída com menos reforço e robustez estrutural e pode permitir uma menor trava ou restrição, o que poderia permitir que uma porta mais leve fosse utilizada. Esta nova disposição de montagem resulta em uma diminuição na energia potencial e cria uma oscilação de porta mais rasa e menos forçada durante a descarga. Como a oscilação de porta é menos forçada, a porta pode não requerer amortecedores ou dispositivos alternativos para desacelerar a oscilação da porta, o que adicionalmente diminui o peso e a energia potencial da porta. Uma porta mais leve pode permitir que a caçamba carregue uma capacidade extra ou possa ser capaz de ter mais componentes de desgaste adicionados à caçamba. Além disso, amortecedores podem não precisar ser utilizados para minimizar os danos da oscilação forçada da porta. Como um resultado da oscilação de porta mais rasa e menos forçada, o operador pode descarregar as cargas mais próximo da carroceria de caminhão para uma maior eficiência sem os mesmos riscos de danificar o caminhão ou outros componentes sobre a escavadeira de cabo. O operador pode não precisar abaixar a caçamba por sobre o fundo de caminhão ou o material já dentro do caminhão antes de liberar a porta, o que reduzirá a probabilidade que o operador esquecerá de levantar a caçamba suficientemente para fora da carroceria de caminhão antes de oscilar a caçamba para fora do caminho. A escavadeira de cabo utilizará menos potência e terá menos motor ligando e desligando, resultando em uma menor geração de calor e desgaste. Removendo a etapa de levantar a caçamba para fora da carroceria de caminhão pode economizar 2-3 segundos do tempo de ciclo. O tempo de ciclo reduzido poderia aumentar a produtividade tanto quanto 5-10 por cento.

[00010] Em outro aspecto da invenção, os membros de articulação que conectam a porta na carapaça são geralmente lineares. Um membro de articulação geralmente linear, quando comparado com o membro de articulação, em gancho ou pescoço do gancho tradicional, reduz as concentrações de tensão dentro das articulações, reduz a quantidade de material na articulação, e reduz o peso da porta.

[00011] Em outro aspecto da invenção, aperfeiçoamentos no engate são providos movendo a localização de engate ou substituindo o engate por um freio alternativo. Em uma modalidade, a porta pode ser adequadamente presa na posição fechada sem um engate; isto é, baseando-se em um diferente tipo de restrição tal como um freio de haste ou um circuito hidráulico, o que imporia menos peso e/ou menos componentes. Em outra modalidade, a porta pode ser presa na posição fechada por um engate que não esteja na posição central frontal, de fundo, de alta tensão e alta abrasão onde o engate típico está localizado. Como um exemplo, um engate pode estar provido em ambos os lados da porta para menor manutenção de engate e uma vida útil mais longa para o engate. Em outra modalidade, a porta pode ser adequadamente presa na posição fechada com um menor engate para impor menos peso sobre a caçamba e/ou menos componentes.

[00012] Em outro aspecto da invenção, uma porta, uma aba, e uma restrição podem ser providas para seletivamente fechar o fundo da cavidade de caçamba. Em alguns casos a porta pode interferir com a haste ou os suportes de fixação de haste. Para superar a interferência potencial, a traseira da porta (isto é, o lado mais próximo dos membros de articulação) pode ser cortada para permitir uma folga. Se a porta for cortada, uma folga será deixada na traseira da caçamba (isto é, na borda da porta mais próxima da parede traseira da caçamba) que permitiria que o material fluísse para fora da caçamba. Uma aba pode ser utilizada para conter o material dentro da caçamba e permitir que o material flua para fora da caçamba quando a porta é aberta. A aba pode acomodar uma oscilação mais rasa para uma porta com um eixo geométrico de articulação reposicionado para frente da parede traseira quando a porta é reformada em certas caçambas existentes ou utilizada com novas caçambas do mesmo projeto existente. A aba pode também reduzir o peso da porta sobre qualquer caçamba, já que o membro de pesado cobre somente parte da abertura de fundo.

[00013] Em outro aspecto da invenção, a porta tem uma porção dianteira (isto é, a porção mais próxima da frente da caçamba e afastada das articulações) que é inclinada, dobrada, ou curvada para dentro na direção da borda de escavação. Esta construção reforça a porta para uma maior durabilidade e/ou economia de peso aumentada. A inclinação, dobra, ou curva cria um maior módulo de seção e momento de inércia para enrijecer a porta contra o dobramento. Esta construção também aperfeiçoa o carregamento de caçamba, permitindo que o material se mova para a traseira da caçamba mais facilmente. A porta curva também move a extremidade de fundo da parede dianteira da caçamba, afastando da área de maior desgaste com somente uma pequena mudança no volume de caçamba, o que resulta em tempos estendidos entre a necessidade de reformar a caçamba.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00014] Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma caçamba de acordo com a presente invenção sem o circuito hidráulico mostrado na Figura 2. Outros detalhes da caçamba, incluindo o lábio, concha, e orelha de concha, estão omitidos nesta figura e outras figuras para simplificar os desenhos.

[00015] Figura 2 é uma vista em perspectiva da caçamba da Figura 1 com o circuito hidráulico.

[00016] Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade de uma caçamba de acordo com a presente invenção com a restrição omitida.

[00017] Figura 4 é uma vista em perspectiva da segunda modalidade com a caçamba em uma posição de descarga com a restrição omitida.

[00018] Figura 4a é uma vista partida para mostrar a articulação na figura 4.

[00019] Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma terceira modalidade de uma caçamba de acordo com a presente invenção.

[00020] Figura 6 é uma vista em perspectiva (quase uma vista lateral) da terceira modalidade da caçamba.

[00021] Figura 7 é uma vista em perspectiva da terceira modalidade com a caçamba em uma posição de descarga.

[00022] Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma quarta modalidade de uma caçamba de acordo com a presente invenção.

[00023] Figura 9 é uma vista em perspectiva da quarta modalidade da caçamba em uma posição de descarga.

[00024] Figura 10 é uma vista em perspectiva de uma quinta modalidade de uma caçamba de acordo com a presente invenção com somente parte da haste mostrada.

[00025] Figura 11 é uma vista em perspectiva de uma quintamodalidade da caçamba em uma posição de descarga.

[00026] Figura 12 é uma vista em perspectiva de uma portaconvencional para uma caçamba para uma máquina de escavadeira de cabo.

[00027] Figura 13 é uma vista lateral de uma escavadeira de cabo e uma caçamba e porta convencionais na posição de descarga.

[00028] Figura 14 é uma vista lateral da primeira modalidade da caçamba de acordo com a presente invenção na posição de descarga com a porta convencional mostrada na Figura 12 desenhada em linhas tracejadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[00029] A presente invenção refere-se a uma caçamba 10 para uma máquina de escavadeira de cabo. Uma caçamba de escavadeira de cabo 10 inclui estrutura ou concha 11. A concha 11 inclui uma extremidade traseira com uma parede traseira 12 que tem suportes de fixação 17 para prender a caçamba no equipamento de movimentação de terra, uma extremidade dianteira com uma parede dianteira 13 oposta à parede traseira 12, e um par de paredes laterais opostas 14 cada uma localizada entre a parede traseira e a parede dianteira. A concha pode ser construída com paredes que têm uma única placa ou pode ser construída com porções da caçamba tendo placas duplas, como é bem conhecido. Se a concha for construída com placas duplas, uma parede de topo e uma parede de fundo 26 podem ser providas para conectar as placas duplas. Uma porta 16 com uma superfície interna e uma superfície externa 36 está provida para definir uma parede de fundo da caçamba (Figuras 1 e 2). A porta 16 tem uma porção dianteira com uma borda dianteira adjacente à extremidade dianteira da caçamba, uma porção traseira com uma borda traseira adjacente à extremidade traseira da caçamba (isto é, a parede traseira), e bordas laterais opostas que se estendem entre a borda dianteira e a borda traseira. Esta é a terminologia que é utilizada neste pedido. Como pode ser apreciado, a parede traseira 12 geralmente será a parede afastada para trás do bando ou material a ser escavado durante uma operação de escavação. Similarmente, a frente da caçamba (isto é, a parede dianteira) será a porção que está mais para frente com relação à máquina quando a máquina está se movendo em um movimento para frente e a caçamba está na posição de descarga.

[00030] As paredes de concha 12-14 estão interconectadas para definir uma periferia geralmente retangular. Cada uma das paredes de concha 12-14 inclui uma superfície interna 18-20, isto é, superfície traseira 18, superfície dianteira 19 e superfícies laterais 20. A porta 16 inclui uma superfície interna de fundo 21. As superfícies internas 18-21 coletivamente definem uma cavidade 24 dentro da qual o material escavado 25 é coletado durante a escavação (Figura 7). A concha 11 tem um topo aberto 22 (o qual faceia geralmente na direção do material a ser recolhido em uma operação de escavação) através do qual o material de terra passa quando este é recolhido dentro da cavidade 24. Um lábio (não mostrado), similar ao lábio 302 mostrado na Figura 13, pode estender ao longo de uma borda da parede dianteira 13, isto é, ao longo da extremidade aberta da caçamba, entre as paredes laterais 14 para definir a borda de escavação de caçamba. O lábio é também frequentemente curvo, de modo que as extremidades do lábio estendam parcialmente para cima das paredes laterais 14. A porta 16 está presa articulada na concha 11 por uma articulação 30 que é de preferência definida por um par de membros de articulação 32 e pinos 44 (Figura 1). Cada membro de articulação 32 está provido com uma extremidade mais distante provida com um furo de articulação. Os pinos 44 criam um eixo geométrico de articulação ou eixo geométrico de dobradiça 46 ao redor do qual a porta 16 articula. Os membros de articulação 32 são de preferência imagens espelhadas um com o outro incluindo uma porção de suporte 34 que está soldada ou de outro modo presa a uma porção da superfície exterior externa 36 da porta 16, e uma porção de montagem 38 que prende na concha 11.

[00031] A Figura 12 mostra um exemplo da porta convencional 200 para uma caçamba de escavadeira de cabo. A porta 200 é geralmente definida por um membro de placa primário 202 que está dimensionado e formado para fechar o fundo da caçamba quando a porta está fechada, e membros de articulação 204 espaçados que estão soldados na superfície externa da porta. Os membros de articulação 204 estão presos articulados às forquilhas soldadas na parede traseira da caçamba. O eixo geométrico de articulação ou dobradiça 210 para a porta 200 está para trás da parede traseira da caçamba ou, em outras palavras, fora da cavidade de caçamba 24. Neste exemplo, um pino está montado dentro dos furos 212 nos membros de articulação 204 e forquilhas para definir um eixo geométrico de articulação 210 ao redor do qual a porta 200 oscila. Esta colocação do eixo geométrico de articulação 210 distante do centro de gravidade da porta faz com que a porta oscile rápida e forçada durante a descarga de uma carga em um caminhão.

[00032] Na presente invenção, o furo de articulação e o eixo geométrico de articulação 46 da caçamba 10 estão para frente da superfície externa 47 da parede traseira 12 (isto é, a superfície externa da caçamba que faceia a escavadeira de cabo quando a caçamba está na posição de descarga) e mais próximo do centro de gravidade CG coletivo para a porta 16 e a carga dentro da caçamba (Figuras 1 e 2). O eixo geométrico de articulação 46 está posicionado para frente da superfície externa 47 da parede traseira 12, ao longo da distância D entre a parede traseira 12 e o centro de gravidade CG (Figura 1) de uma porta carregada, para prover a oscilação desejada da porta (isto é, com a força desejada e a pouca profundidade de oscilação). É preferível em uma faixa média entre a parede traseira 12 e o centro de gravidade CG, mas poderia ser em qualquer lugar entre a superfície externa 47 da parede traseira 12 e o centro de gravidade CG que proveu a oscilação desejada da porta. A oscilação desejada da porta pode ser otimizada (isto é, a distância D' entre a superfície externa 47 da parede traseira 12 e o eixo geométrico de articulação 46 pode ser variada) para várias geometrias de caçamba e para um número de diferentes aplicações. Por exemplo, o tamanho da caçamba, a forma da caçamba, o tipo de material que está sendo escavado, e a energia de descarga desejada (isto é, a energia cinética que o material tem conforme este é descarregado da caçamba) podem ser considerados quando determinando a localização de articulação (isto é, a distância D' entre o eixo geométrico de articulação e a superfície externa da parede traseira) para prover a oscilação ótima da porta. O eixo geométrico de articulação teria algum espaçamento do centro de gravidade coletivo para a porta e a carga para permitir a oscilação da porta por gravidade. Isto de preferência coloca o eixo geométrico de articulação através de uma porção traseira da cavidade 24.

[00033] O reposicionamento do eixo geométrico de articulação 46 para frente da superfície externa 47 da parede traseira 12 resultará em uma oscilação mais rasa e menos forçada para a porta 16 quando a carga é descarregada. Em uma oscilação mais rasa, a borda de fundo 48 da porta 16 move uma distância mais curta da concha 11 quando a porta se move de sua posição fechada para a sua posição aberta comparado com uma porta convencional 200 presa para trás da superfície externa da parede traseira da caçamba. Isto está ilustrado na Figura 14, a qual apresenta uma caçamba 10 na posição de descarga com a porta 16, de acordo com a presente invenção, com articulações 30 presas nos pinos 44 para frente da superfície externa 47 da parede traseira 12 e uma porta convencional 200 com membros de articulação 204 presos a pinos 212 para trás da superfície externa 47 da parede traseira 12. Como ilustrado, a porta 16 se move uma distância D1 afastando da concha 11 que é menor do que a distância D2 que a porta 200 move quando as portas se movem de sua posição fechada para a sua posição aberta. Também em uma oscilação mais rasa, a borda de fundo 48 da porta 16 se estende abaixo da porção mais baixa da concha 11 uma distância mais curta na posição aberta quando comparada com a distância que a porta 200 se estende abaixo da concha. Como ilustrado, a porta 16 se estende abaixo da porção mais baixa da concha 11 uma distância D3 que é menor do que a distância D4 que a porta 200 se estende na posição aberta.

[00034] Esta oscilação mais rasa da porta 16 diminui o risco da porta atingir a carroceria de caminhão durante a descarga sem restringir a descarga da carga. O eixo geométrico de articulação 46 faz com que a porta se mova com menos força e velocidade quando aberta, de modo que se a porta não intencionalmente atingir a carroceria de caminhão, existe menos risco de danos à carroceria de caminhão e à porta. Como um resultado, a oscilação mais rasa também permite que a caçamba seja posicionada mais próxima da carroceria de caminhão para descarregamento, o que resulta em maior produtividade e risco reduzido de danos à carroceria de caminhão devido a uma distância mais curta para a carga que cai (Figura 14). O reposicionamento do eixo geométrico de articulação para frente da superfície externa 47 da parede traseira 12 previne a necessidade do operador levantar a caçamba mais alto para evitar qualquer risco que a porta atingirá a carroceria de caminhão quando liberada ou abaixar a caçamba de modo que a porta se apoie sobre o fundo de carroceria de caminhão ou o material já recebido antes de liberar a porta. Mesmo se a porta 16 for posicionada sobre o fundo de carroceria de caminhão ou o material já acumulado na carroceria de caminhão antes desta ser liberada para descarregar a carga, o benefício de uma oscilação mais rasa permite que a caçamba seja oscilada afastando da carroceria de caminhão com menos levantamento de caçamba se comparado com uma caçamba convencional. A provisão de uma porta que oscila mais rasa e com menos força também aperfeiçoa a segurança do trabalhador e pode eliminar a necessidade de amortecedores e batentes.

[00035] No exemplo ilustrado (Figuras 1 e 2), a porção de suporte 34 de cada membro de articulação 32 é um corpo alongado que estende diagonalmente através da porta 16 para dar à porta uma resistência adicional. Outras disposições de reforço poderiam, é claro, ser utilizadas. Também, neste exemplo, a porção de montagem 38 é definida por uma extremidade em gancho com um furo que alinha com um par de furos na forquilha 40 ou outro meio adequado preso na concha 11. Os membros de articulação 32 são de preferência dobrados de modo que a porção de suporte 34 se estenda para dentro da extremidade em gancho 38 para se estender através da face externa da porta 16, enquanto a extremidade em gancho 38 se estende perpendicular ao eixo geométrico de articulação 46 fora das paredes laterais 14. Na modalidade ilustrada, cada forquilha 40 está formada por uma placa 42 em uma relação espaçada na respectiva parede lateral 14. Isto pode ser incorporado na estrutura da caçamba, já que um projeto de seção de caixa é comum nesta seção da construção de caçamba. Outras construções de articulação poderiam ser utilizadas. Um pino 44 está montado através dos furos na forquilha 40 e o respectivo membro de articulação 32 para formar uma conexão de articulação ao redor da qual a porta 16 se move. Os pinos 44, portanto, definem o eixo geométrico de rotação ou eixo geométrico de articulação 46 para a porta 16 se mover entre as posições aberta e fechada.

[00036] Em uma modalidade alternativa (Figuras 3, 4, e 4a), a caçamba 310 inclui uma concha 311 e a porta 316 que é similar em muitos modos à concha 11 e porta 16 com muitos dos mesmos benefícios e propósitos. A seguinte discussão focaliza sobre as diferenças e não repete todas as similaridades que se aplicam à caçamba 310. Cada parede lateral 314 contém uma fenda 339 ao longo de uma borda 331 que faceia a porta 316 (isto é, a borda oposta ao topo aberto 322). As articulações 332 estão definidas por um membro de articulação 338 geralmente linear cada um provido com um furo que alinha com um furo na respectiva parede lateral 314. Os membros de articulação 338, de preferência primeiro, contatam a porta 316 em uma localização abaixo da borda traseira da porta 316, de modo que o ponto de conexão de articulação para porta esteja mais próximo do centro de pressão da carga que atua sobre a porta. Um ponto de conexão que está mais próximo do centro de pressão reduz a força de momento que atua sobre a porta e cria uma porta mais estável. Os membros de articulação 338 estão inseridos em fendas 339 para prender a porta 316 na concha 311. Outras construções de articulação poderiam ser utilizadas como a forquilha na caçamba 10. Um pino 344 está montado através do furo na parede lateral e o respectivo membro de articulação 338 para uma formar conexão de articulação ao redor da qual a porta 316 se move. Os pinos 344 definem o eixo geométrico de rotação ou eixo geométrico de articulação 346 para porta 316 se mover entre as posições aberta e fechada. Durante a operação de escavação, a porta geralmente protege as fendas e minimiza as partículas que podem entrar nas aberturas. Quando a porta é liberada para descarregar o material que está sendo escavado, a quantidade de partículas que pode entrar nas fendas é minimizada pela gravidade, já que as fendas faceiam para baixo. A utilização de membros de articulação lineares, ao invés daqueles que são enganchados e dobrados como na caçamba 10, reduz a quantidade de tensão experimentada na articulação. Um membro de articulação linear também reduz a quantidade de material necessário para conectar a porta na concha e assim reduz o peso da caçamba.

[00037] A porta convencional 200 (Figura 12) inclui um engate 214 que avança para prender a porta na posição fechada, e recua para liberar a porta durante o descarregamento. O engate 214 inclui uma barra de engate 216, a qual está presa em uma posição vertical ao longo da linha de centro da porta 200 por uma estrutura de guia 218. A barra de engate 216 inclui uma fenda 220 próxima de sua extremidade de topo 222 para receber uma alavanca 224 que se estende transversalmente através da fenda. A alavanca 224 está constrita dentro de uma caixa de articulação 226 em um lado da barra de engate 216 para um movimento articulado. Um atuador (não mostrado) está preso na extremidade livre 228 da alavanca 224 para mover a alavanca para trás quando a porta deve ser aberta. O movimento para frente e para trás da alavanca 224 resulta em um movimento para frente e para trás da barra de engate 216 (isto é, a gravidade move a barra de engate 216 para baixo quando a alavanca é movida para frente). Na posição para frente, a extremidade 230 adjacente à parede dianteira 13 da barra de engate 216 é recebida dentro de um canal de engate preso na concha de caçamba para prender a porta na posição fechada. Esta posição para frente é referida como a posição engatada. Na posição desengatada, oposta, a extremidade de fundo 230 da barra de engate 216 é retirada do canal de engate para liberar a porta durante o descarregamento. A posição desengatada (isto é, onde a barra de engate 216 se move na direção da parede traseira de caçamba 12) é referida como a posição de liberação.

[00038] Um engate convencional 214 pode ser utilizado em conexão com a porta 16 ou a porta 316. Apesar de tudo, um engate convencional 214 tem desvantagens. Por exemplo, a barra de engate 216 e o canal de engate estão posicionados ao longo da borda dianteira 230 da porta para prover uma resistência suficiente às altas forças que são o resultado de receber uma carga pesada dentro da caçamba. A porção central da porta próxima da parede dianteira 13, no entanto, é uma área de alto desgaste e alta manutenção por conta do material abrasivo que passa pelos componentes cada vez que uma carga é descarregada. O material de terra tem tendência de se alojar dentro do canal de engate e da estrutura de guia 218, requerendo a parada da escavação para limpar o material e liberar a operação da barra de engate. Ainda, o engate 214 é um conjunto substancial com um número de componentes. A barra de engate 216 e outros componentes são membros grandes, robustos para prover uma resistência suficiente às cargas pesadas que resultam de manter a porta em uma posição fechada com o material contido dentro do corpo de mergulhadeira, e do material que atinge a porta durante a porção de escavação da operação. O peso pesado dos componentes de engate adiciona um peso considerável à caçamba, e reduz a carga que pode ser acumulada dentro da caçamba durante a escavação ou a quantidade de material de desgaste que pode ser montado na caçamba. O peso reduzido na caçamba e maiores cargas de material podem levar a uma produção mais alta se os caminhões forem de outro modo não completamente cheios; isto é, é desejável que as caçambas encham as carrocerias de caminhão em uma ou mais descargas totais da caçamba. O peso reduzido na caçamba pode também permitir a adição de material desgaste aumentado para uma vida útil mais longa.

[00039] Como o reposicionamento para frente do eixo geométrico de articulação 46 requer menos força resistiva para manter a porta fechada, um engate convencional 214 pode não ser necessário, apesar da porta inventiva poder incluir um engate convencional. Alternativamente, um freio 56 pode ser utilizado no lugar de um engate para prevenir uma abertura não pretendida da porta. Em um exemplo (Figura 2), um circuito hidráulico 64 pode ser utilizado no lugar do engate 214. Neste exemplo, o circuito 64 inclui um par de cilindros hidráulicos 66. Cada cilindro 66 está acoplado entre a porta 16 e uma forquilha 68 presa na parede traseira 12. Linhas de fluido 70 conectam os cilindros 66 a um acumulador 72. Os cilindros funcionam como uma unidade para amortecer e travar a porta na posição fechada. O circuito utiliza o acumulador 72 para armazenar energia para a pressão residual nos cilindros. Abrir a válvula 74 permite que a pressão flua dos cilindros 66 para o acumulador para abrir uma porta carregada, e de volta para dentro dos cilindros para fechar a porta após o descarregamento. O circuito 64 é uma alternativa de baixo custo, peso leve para o engate 214. A utilização do circuito 64 confiavelmente proverá uma pressão uniforme para ambos os membros de articulação 32.

[00040] Em outra alternativa (Figuras 5-7), um freio 56a inclui uma haste 58 que está presa a um membro de articulação 32 através de uma haste 60. Muitos tipos de freios são conhecidos, em um exemplo, a haste 58 pode passar através de um conjunto de freio do tipo de came 62 preso na parede traseira 12 da concha de caçamba 11. O conjunto de freio 62 pode ser desativado para permitir o livre movimento da porta 16 para a sua posição aberta ou fechada, ou ativado para firmemente prender a haste 58 e impedir o movimento da haste e da porta. Um único freio 56a montado no centro da porta pode ser utilizado, ou um freio 56a poderia ser provido para cada membro de articulação 32.

[00041] A eliminação do engate 214 resulta em uma redução no peso de caçamba, o que leva a maiores cargas ou à capacidade de prender mais material de desgaste na caçamba. A eliminação do engate 214 também reduz as altas necessidades de manutenção e reparo associadas com o engate, e resulta em um meio para manter a porta fechada (por exemplo, freio 56 ou 56a) com uma vida útil mais longa. Ainda, o freio pode ser utilizado para funcionar tanto como um amortecedor quanto uma trava. Utilizar o freio para ambos os propósitos permite a eliminação de um amortecedor separado, o qual é tipicamente provido. Um amortecedor é normalmente um aparelho que amortece a oscilação da porta por atrito sobre discos rotativos. A eliminação de um amortecedor separado leva a menos custos, peso e manutenção.

[00042] Em uma construção alternativa (Figuras 8 e 9), uma porta 75 pode ser provida com uma porção dianteira 78 que está dobrada para dentro na direção da borda de escavação. O termo "dobrada" pretende incluir uma porção que está inclinada para dentro com uma inclinação geralmente linear ou está curva para dentro. A concha tem superfícies complementares de modo que a porção dianteira 78 da porta 75 tope as bordas de fundo da concha quando a porta está fechada. A formação da porta 75 com uma curvatura, em oposição a uma porta plana, provê a porta com maior resistência. A resistência aumentada da porta curva 75 permite a utilização de uma placa de aço mais fina ou suportes reduzidos para uma economia de peso aperfeiçoada e/ou provê uma porta a qual é mais durável e/ou provida com mais material de desgaste. A porta curva 75 também aumenta a abertura para uma descarga de material aperfeiçoada, isto é, da cavidade 24' definida pela superfície de topo 18', a superfície de fundo 19' e as superfícies laterais 20' (ver Figura 9). A porta curva também permite que a caçamba fique mais baixa sobre a carroceria de caminhão para descarregamento. A utilização de uma porta curva ainda reposiciona o pé 80 da concha de caçamba 82 para fora da área de alto desgaste, no canto inferior, dianteiro da cavidade de caçamba; isto é, a concha de caçamba 82 curva para frente no pé 80 de modo que a porta 75 forme o canto dianteiro, inferior da cavidade 24'. Isto é uma vantagem, já que a porta é mais fácil e barata de reparar ou substituir do que a concha da caçamba. A porta 75 pode ser utilizada com uma articulação convencional 84 (isto é, com um eixo geométrico de articulação para trás da parede traseira da concha de caçamba) como mostrado nas Figuras 8 e 9, ou com a articulação 30 ou 332 para os benefícios providos por ter um eixo geométrico de articulação 46 para frente da parede traseira 12. O freio 56 ou 56a poderia ser utilizado para prender a porta curva 75 na posição fechada.

[00043] Na alternativa ilustrada, um engate 86 está provido com pelo menos uma barra de engate lateral 88 que se move de modo que cada extremidade, lateralmente além dos lados 90 da porta 75, é recebida dentro de canais de engate (não mostrados) presos nas paredes laterais 92 da concha 82. A barra de engate 88 pode ser movida por um mecanismo rotativo (não mostrado). Numerosos tipos de mecanismos rotativos e métodos para operar os mecanismos rotativos são amplamente conhecidos. Por exemplo, o mecanismo rotativo poderia mover duas barras de engate 88 enganchadas (não mostradas) no mesmo acionador, uma no topo do acionador e a outra no fundo do acionador, de modo que as extremidades livres de cada barra de engate 88 movam lateralmente para fora ou para dentro para engatar ou desengatar a porta. Em um exemplo alternativo, uma barra de engate 88 poderia articular no meio da porta com uma extremidade de barra de engate descendo sobre um lado e a extremidade de barra de engate subindo no outro lado. Neste exemplo, um canal de engate teria uma abertura que faceia na direção da extremidade dianteira da caçamba para aceitar a barra de engate movendo para cima e um canal de engate teria uma abertura que faceia na direção da extremidade traseira da caçamba para aceitar a barra de engate que se move para baixo. A utilização de uma barra de engate 88 assegura que ambas as extremidades da barra de engate movam pela mesma distância e minimiza a probabilidade que uma das barras de engate se tornaria pendurada e não permitiria a porta engatar totalmente.

[00044] O engate 86 pode ter um mecanismo de mola, de modo que quando a porta fecha, a barra é defletida em um modo rotacional contra a ação de tensionamento da mola, e então salta de volta para acoplar os canais de engate e mantida no lugar pela mola tensionada. O engate poderia ser desengatado por um cabo de desengate que supera a tensão da mola. Em uma alternativa, a barra de engate poderia ser assimétrica em relação à sua conexão articulada, de modo que a barra de engate por gravidade retorna para uma posição predeterminada para manter a barra de engate dentro dos canais de engate. Em ainda outra alternativa, um atuador hidráulico poderia empurrar a barra de engate para uma posição travada. Estes são apenas exemplos de mecanismos de engate e os mecanismos de engate poderiam ser utilizados individualmente ou poderiam ser utilizados em várias combinações. O reposicionamento do engate do fundo da porta para os lados 90 resultam em menos obstruções, necessidades de manutenção reduzidas, já que o engate está fora da área de alto desgaste da caçamba, e uma vida útil mais longa para o engate 86 se comparado com o engate 214.

[00045] Os engates 214 e 86 estão mostrados com as portas 200 e 75 que estão acopladas na concha de caçamba através de articulações convencionais 204 e 84. Os engates 214 e 86 poderiam ser utilizados com uma articulação inventiva 30 ou 332 com um eixo geométrico de articulação 46 que está para frente da parede traseira 12. Em uma construção com tal eixo geométrico de articulação 46 reposicionado, menos força é necessária para resistir à abertura da porta. Como um resultado, os componentes do engate podem ser menores em tamanho e ter um peso coletivo menor se comparado com os engates convencionais. O engate ou mecanismo de restrição pode também ser movido afastando da porção inferior da porta porque menos momento resistivo total é necessário para reter a porta em uma posição fechada, como no engate 56, 56a, e 86. Como acima notado, uma caçamba de peso mais baixo permite a coleta de uma carga maior dentro da cavidade 24 e/ou a adição de mais material de desgaste.

[00046] Em outro aspecto da invenção (Figuras 10 e 11), uma caçamba existente pode ser reformada com uma porta 100 e uma articulação 30 (ou uma caçamba nova com o mesmo projeto existente). No entanto, com algumas caçambas existentes, a porta, se oscilada ao redor de um eixo geométrico de articulação 46 que se estende através da cavidade 24, contataria e interferiria com a concha de caçamba 102 quando oscilada para uma posição aberta se não existisse nenhuma modificação adicional. Para acomodar uma porção interferente, a porta 100 é feita mais curta na sua borda traseira e uma aba de articulação 104 está provida ao longo da porção traseira 106 da abertura de fundo 108 da caçamba 110. A aba 104 está acoplada na concha 102 ao longo de sua borda traseira 112 por um par de articulações convencionais 114, de modo que a aba 104 oscile livremente ao redor de um eixo geométrico de articulação 116. A borda dianteira 118 da aba 104 apoia ao longo da extremidade traseira 120 da superfície interna 122 da porta 100. Quando a porta 100 está na posição fechada, a aba 104 está também na posição fechada devido ao seu contato com a superfície interna 122 da porta 100. A aba 104 impede que qualquer carga seja perdida através da folga 124 que existe entre a extremidade traseira 120 da porta 100 e a concha 102. Quando a porta 100 é liberada para descarregar a carga, a aba 104 oscila por conta da gravidade com a porta 100 para evitar qualquer obstrução da descarga de material. A porta, como esta está espaçada para frente da parede traseira 12, libera a parede traseira durante a rotação ao redor do eixo geométrico de articulação 46 reposicionado. A utilização da aba 104 é benéfica para certos projetos de caçamba para permitir a montagem de uma porta inventiva 16 sobre uma caçamba existente. A aba 104 poderia também ser utilizada (em uma caçamba nova ou existente) para permitir a utilização de uma porta menor para reduções adicionais em peso de caçamba mesmo se não existisse nenhuma porção de concha interferente.

[00047] Os vários aspectos da invenção podem ser utilizados uns com os outros ou independentemente. Como exemplos somente, uma porta com uma extremidade de fundo curva poderia ser utilizada com membros de articulação que colocam o eixo geométrico de articulação para frente da parede traseira da caçamba, e uma aba poderia ser utilizada com qualquer dos projetos de caçamba.

Claims

1. Caçamba de escavadeira de cabo (10) que compreende uma concha (11) e uma porta (16) coletivamente definindo uma cavidade (24) para acumular material durante a operação da escavadeira de cabo, a concha (11) incluindo uma parede dianteira (13), uma parede traseira (12) oposta e paredes laterais (14) que se estendem entre a parede dianteira (13) e a parede traseira (14), caracterizada pelo fato de que a parede traseira (12) tem uma superfície externa (47) à qual a escavadeira de cabo é conectada quando a caçamba (10) está em uma posição de descarga, a porta (16) sendo presa de forma articulada na concha (11), para um movimento ativado por gravidade entre uma posição aberta e uma posição fechada ao redor de um eixo geométrico de articulação (46) que se estende para frente da superfície externa (47) da parece traseira (12) da concha (11), ao longo de uma distância (D) entre a parede traseira (12) e um centro de gravidade (CG) da porta (16) carregada.

2. Caçamba de escavadeira de cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porta (16) está presa de forma articulada na concha (11) por um par de membros de articulação (32), cada um conectado na porta (16) e preso de forma articulada na concha (11).

3. Caçamba de escavadeira de cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a concha (11) inclui uma extremidade dianteira e uma extremidade traseira com suportes para fixar a caçamba (10) à escavadeira de cabo, a extremidade dianteira tendo uma borda de escavação para contatar o solo em uma operação de escavação e um pé (80), em que a porta (16) inclui uma porção dianteira (78) mais próxima da extremidade dianteira e uma porção traseira mais próxima da extremidade traseira (120), e a porção dianteira (78) da porta (16) é dobrada para frente na direção do pé (80) até uma concha (11) de formato complementar quando a porta (16) está fechada.

4. Caçamba de escavadeira de cabo de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a porção dianteira (78) da porta (16) está curvada para frente na direção do pé (80).

5. Caçamba de escavadeira de cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porta (16) é mantida contra a parede dianteira (13) com uma restrição para acumular o material a ser escavado, e uma posição aberta onde a restrição desacopla a porta (16) a partir da parede dianteira (13) para descarregar o material a ser escavado.

6. Caçamba de escavadeira de cabo de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a restrição é um engate liberável que prende a porta (16) a pelo menos um dos lados da caçamba (10).

7. Caçamba de escavadeira de cabo de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a restrição é uma haste (58) e freio (56).

8. Caçamba de escavadeira de cabo de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a restrição é um circuito hidráulico (56).

9. Caçamba de escavadeira de cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porta (16) compreende uma superfície interna (21) que faceia para dentro na direção de uma borda de escavação da caçamba e uma superfície externa (36) oposta, uma borda dianteira, uma borda traseira e bordas laterais opostas que se estendem entre a borda dianteira (48) e a borda traseira, e o par de membros de articulação (32) tendo uma extremidade mais distante provida com um furo de articulação para uma conexão de articulação com a concha (11), e cada um dos ditos membros de articulação (44) é geralmente linear.

10. Caçamba de escavadeira de cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eixo geométrico de articulação (46) se estende através da cavidade (24).