BR112018074512B1

BR112018074512B1 - CUTTING DEVICE AND CUTTING HEAD

Info

Publication number: BR112018074512B1
Application number: BR112018074512-0A
Authority: BR
Inventors: Joaquim Antonio Soares De Sousa; Michael Laing
Original assignee: Joy Global Underground Mining Llc
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2023-07-18

Abstract

"DISPOSITIVO DE CORTE, CABEÇA DE CORTE COMPREENDENDO ELEMENTO AFUNILADO" Um dispositivo de corte para cortar rocha que inclui um disco e uma pluralidade de elementos de corte fixados ao disco. O disco é suportado para rotação em torno de um eixo geométrico de rotação, e o disco inclui uma aresta periférica que se estende em torno do eixo geométrico de rotação. A pluralidade de elementos de corte é espaçada ao longo da aresta periférica do disco e posicionada em um plano de corte. Cada um dos elementos de corte inclui uma porção de base e uma porção de corte incluindo uma aresta de corte, e a porção de corte tem uma largura que é maior do que a largura da porção de base."CUTTING DEVICE, CUTTING HEAD COMPRISING TAPERED ELEMENT" A cutting device for cutting rock that includes a disc and a plurality of cutting elements attached to the disc. The disk is supported for rotation about an axis of rotation, and the disk includes a peripheral edge extending about the axis of rotation. The plurality of cutting elements are spaced along the peripheral edge of the disc and positioned in a cutting plane. Each of the cutting elements includes a base portion and a cutting portion including a cutting edge, and the cutting portion has a width that is greater than the width of the base portion.

Description

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido patente provisório, co- pendente, norte americano n° 62/342.438, depositado previamente em 27 de maio de 2016, pedido patente provisório norte americano n° 62/342.254, depositado em 27 de maio de 2016, e pedido patente provisório norte americano n° 62/446,799, depositado em 16 de janeiro de 2017. Todo o conteúdo destes documentos é aqui incorporado como referência.[0001] This application claims the benefit of provisional, co-pending, North American patent application No. 62/342,438, previously filed on May 27, 2016, North American provisional patent application No. 62/342,254, filed on May 27 2016, and North American provisional patent application No. 62/446,799, filed on January 16, 2017. The entire content of these documents is incorporated herein by reference.

EARLIER ART

[0002] A presente invenção se refere a máquinas para mineração ou escavação e, mais particularmente, a dispositivos de corte para uma máquina para mineração ou escavação.[0002] The present invention relates to mining or excavation machines and, more particularly, to cutting devices for a mining or excavation machine.

[0003] As máquinas de mineração podem incluir discos de corte rotativos para engajar com formações rochosas e cortes de paredes ou desalojar rochas e/ou minerais. O disco de corte pode ser rotacionado e acionado para cortar a face de rocha em um ângulo estreito em relação ao plano da face, gerando forças de cisalhamento para causar a fratura da rocha. Cada disco de corte tem uma pluralidade de brocas ou botões.[0003] Mining machines may include rotating cutting discs for engaging with rock formations and cutting walls or dislodging rocks and/or minerals. The cutting disc can be rotated and driven to cut the rock face at a narrow angle to the plane of the face, generating shear forces to cause the rock to fracture. Each cutting disc has a plurality of bits or buttons.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0004] Em um aspecto, um dispositivo de corte para cortar rocha inclui um disco e uma pluralidade de elementos de corte fixados ao disco. O disco é suportado para rotação em torno de um eixo geométrico de rotação, e o disco inclui uma aresta periférica que se estende em torno do eixo geométrico de rotação. A pluralidade de elementos de corte é espaçada ao longo da aresta periférica do disco e posicionada em um plano de corte. Cada um dos elementos de corte inclui uma porção de base e uma porção de corte incluindo uma aresta de corte, e a porção de corte tem uma largura que é maior do que a largura da porção de base.[0004] In one aspect, a cutting device for cutting rock includes a disc and a plurality of cutting elements attached to the disc. The disk is supported for rotation about an axis of rotation, and the disk includes a peripheral edge extending about the axis of rotation. The plurality of cutting elements are spaced along the peripheral edge of the disc and positioned in a cutting plane. Each of the cutting elements includes a base portion and a cutting portion including a cutting edge, and the cutting portion has a width that is greater than the width of the base portion.

[0005] Em outro aspecto, uma cabeça de corte para uma máquina de mineração inclui uma lança configurada para ser apoiada em uma estrutura, um mecanismo de acionamento e um dispositivo de corte suportado na lança e acionado pelo mecanismo de acionamento. O dispositivo de corte inclui um disco e uma pluralidade de elementos de corte fixados ao disco. O disco é suportado para rotação em torno de um eixo geométrico de rotação, e o disco inclui uma aresta periférica que se estende em torno do eixo geométrico de rotação. A pluralidade de elementos de corte está espaçada ao longo da aresta periférica do disco e posicionada em um plano de corte. Cada um dos elementos de corte inclui uma porção de base e uma porção de corte incluindo uma aresta de corte. A porção de corte tem uma largura que é maior que a largura da porção de base.[0005] In another aspect, a cutting head for a mining machine includes a boom configured to be supported on a frame, a drive mechanism, and a cutting device supported on the boom and driven by the drive mechanism. The cutting device includes a disc and a plurality of cutting elements attached to the disc. The disk is supported for rotation about an axis of rotation, and the disk includes a peripheral edge extending about the axis of rotation. The plurality of cutting elements are spaced along the peripheral edge of the disc and positioned in a cutting plane. Each of the cutting elements includes a base portion and a cutting portion including a cutting edge. The cutting portion has a width that is greater than the width of the base portion.

[0006] Outras características e aspectos tornar-se-ão evidentes considerando a descrição detalhada seguinte as figuras.[0006] Other characteristics and aspects will become evident considering the detailed description following the figures.

BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

[0007] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma máquina de mineração.[0007] Figure 1 is a perspective view of a mining machine.

[0008] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de corte.[0008] Figure 2 is a perspective view of a cutting head.

[0009] A Figura 2A é uma vista da seção transversal da cabeça de corte da Figura 2, visto ao longo da seção 2A - 2A.[0009] Figure 2A is a cross-sectional view of the cutting head of Figure 2, viewed along section 2A - 2A.

[0010] A Figura 3 é uma vista em plano de um disco de corte.[0010] Figure 3 is a plan view of a cutting disc.

[0011] A Figura 4 é uma vista em plano ampliada de uma porção do disco de corte da Figura 3.[0011] Figure 4 is an enlarged plan view of a portion of the cutting disc of Figure 3.

[0012] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma broca de corte.[0012] Figure 5 is a perspective view of a cutting drill.

[0013] A Figura 6 é uma primeira vista lateral da broca de corte da Figura 5.[0013] Figure 6 is a first side view of the cutting bit of Figure 5.

[0014] A Figura 7 é a primeira vista lateral da broca de corte da Figura 5.[0014] Figure 7 is the first side view of the cutting bit of Figure 5.

[0015] A Figura 8 é uma segunda vista lateral da broca de corte da Figura 5.[0015] Figure 8 is a second side view of the cutting bit of Figure 5.

[0016] A Figura 9 é uma vista em planta da broca de corte da Figura 5.[0016] Figure 9 is a plan view of the cutting bit of Figure 5.

[0017] A Figura 10 é uma vista da seção transversal do disco de corte da Figura 3 vista ao longo da seção 10—10.[0017] Figure 10 is a cross-sectional view of the cutting disc of Figure 3 viewed along section 10—10.

[0018] A Figura 11 é uma vista da seção transversal da porção do disco de corte da Figura 4, vista ao longo da seção 11—11.[0018] Figure 11 is a cross-sectional view of the cutting disc portion of Figure 4, viewed along section 11—11.

[0019] A Figura 12 é uma vista em corte transversal de um disco de corte de acordo com outra concretização.[0019] Figure 12 is a cross-sectional view of a cutting disc according to another embodiment.

[0020] A Figura 13 é uma vista em perspectiva de uma ferramenta de remoção de broca.[0020] Figure 13 is a perspective view of a drill removal tool.

[0021] Antes de quaisquer concretizações da invenção serem explicadas em detalhe, deve ser apreciado que a invenção não está limitada na sua aplicação aos detalhes construtivos e à disposição dos componentes apresentados na descrição a seguir ou ilustrados nas figuras. A divulgação é capaz de outras concretizações e de ser praticada ou de ser realizada de várias maneiras. Além disso, deve ser apreciado que a fraseologia e terminologia usadas aqui são para o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. O uso de “incluindo”, “compreendendo” ou “tendo” e variações, pretende abranger os itens listados a seguir e seus equivalentes, bem como itens adicionais. Os termos “montado”, “conectado” e “acoplado” são usados de forma ampla e abrangem montagem direta, indireta, conexão e acoplamento. Além disso, “conectados” e “acoplados” não estão restritos a conexões ou acoplamentos físicos ou mecânicos, e podem incluir conexões ou acoplamentos elétricos ou hidráulicos, sejam diretos ou indiretos. Além disso, comunicações eletrônicas e notificações podem ser realizadas usando qualquer meio conhecido, incluindo conexões diretas, conexões sem fio, etc.[0021] Before any embodiments of the invention are explained in detail, it must be appreciated that the invention is not limited in its application to the constructive details and arrangement of the components presented in the following description or illustrated in the figures. Disclosure is capable of other embodiments and of being practiced or carried out in various ways. Furthermore, it should be appreciated that the phraseology and terminology used herein are for the purpose of description and should not be construed as limiting. The use of “including”, “comprising” or “having” and variations is intended to cover the items listed below and their equivalents, as well as additional items. The terms “mounted”, “connected” and “coupled” are used broadly and encompass direct, indirect, connection and coupling assembly. Furthermore, “connected” and “coupled” are not restricted to physical or mechanical connections or couplings, and may include electrical or hydraulic connections or couplings, whether direct or indirect. Furthermore, electronic communications and notifications may be carried out using any known means, including direct connections, wireless connections, etc.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0022] A Figura 1 ilustra uma máquina de mineração exemplificativa 10 incluindo uma estrutura 14, uma lança 18 e uma cabeça de corte 22 suportada na lança 18 para engajar em uma parede de mina. A estrutura 14 inclui um sistema de acionamento incluindo dispositivos de tração, tais como trilhos 30, para mover a estrutura 14 sobre uma superfície de suporte ou piso de mina. Na concretização ilustrada, a estrutura 14 inclui ainda uma cabeça de coleta 32 posicionada adjacente ao chão da mina próxima da cabeça de corte 22. A cabeça de recolha 32 inclui uma plataforma 34 e elementos rotativos 38 que direcionam o material de corte da plataforma 34 para um transportador 42. Em algumas concretizações, a estrutura 14 pode também incluir braços para direcionar o material de corte para a plataforma 34. Na concretização ilustrada, a máquina de mineração 10 inclui uma única cabeça de corte; em outras concretizações, a máquina 10 pode incluir múltiplas cabeças de corte.[0022] Figure 1 illustrates an exemplary mining machine 10 including a frame 14, a boom 18 and a cutting head 22 supported on the boom 18 for engaging a mine wall. Frame 14 includes a drive system including traction devices, such as rails 30, for moving frame 14 over a support surface or mine floor. In the illustrated embodiment, the structure 14 further includes a collection head 32 positioned adjacent to the mine floor proximate the cutting head 22. The collection head 32 includes a platform 34 and rotating elements 38 that direct the cut material from the platform 34 to a conveyor 42. In some embodiments, the frame 14 may also include arms for directing cutting material to the platform 34. In the illustrated embodiment, the mining machine 10 includes a single cutting head; In other embodiments, the machine 10 may include multiple cutting heads.

[0023] Como mostrado na Figura 2, a cabeça de corte 22 inclui um disco de corte 50 que tem uma aresta externa ou aresta periférica 54, e o disco de corte 50 engaja em uma parede de mina (não mostrada) para remover a rocha da parede. Na concretização ilustrada, a cabeça de corte 22 inclui ainda um suporte 58 e um braço 62. O disco 50 é acoplado ao suporte 58, que é suportado para rotação (por exemplo, pelos rolamentos 64 - Figura 2A) em relação ao braço 62 sobre um eixo geométrico de rotação 66. Na concretização ilustrada, o disco de corte 50 e/ou o suporte 58 podem rotacionar livremente em relação ao braço 62. Como mostrado na Figura 2A, na concretização ilustrada, o braço 62 inclui um eixo mecânico 70 suportando o suporte 58, e a cabeça de corte 22 inclui ainda uma montagem de excitador para induzir oscilação da cabeça de corte 22. A montagem de excitador inclui uma massa excêntrica excitadora 80 acoplada a um eixo mecânico 82 e suportada para rotação no braço 62, e um motor 84 para acionar mecanicamente a massa excitadora 80 para rotacionar. A rotação da massa excitadora 80 faz com que a cabeça de corte 22 (incluindo o disco de corte 50) oscile.[0023] As shown in Figure 2, the cutting head 22 includes a cutting disc 50 that has an outer edge or peripheral edge 54, and the cutting disc 50 engages a mine wall (not shown) to remove rock. from the wall. In the illustrated embodiment, the cutting head 22 further includes a support 58 and an arm 62. The disc 50 is coupled to the support 58, which is supported for rotation (e.g., by bearings 64 - Figure 2A) relative to the arm 62 about a geometric axis of rotation 66. In the illustrated embodiment, the cutting disc 50 and/or the support 58 can rotate freely relative to the arm 62. As shown in Figure 2A, in the illustrated embodiment, the arm 62 includes a mechanical axis 70 supporting the bracket 58, and the cutting head 22 further includes an exciter assembly for inducing oscillation of the cutting head 22. The exciter assembly includes an eccentric exciter mass 80 coupled to a mechanical shaft 82 and supported for rotation on the arm 62, and a motor 84 for mechanically driving the exciting mass 80 to rotate. Rotation of the exciting mass 80 causes the cutting head 22 (including the cutting disc 50) to oscillate.

[0024] Em algumas concretizações, a cabeça de corte e disco podem operar de maneira semelhante à da máquina de mineração divulgada na publicação do pedido de patente US2014/0077578, depositado em 16 de setembro de 2013, cujo conteúdo total é aqui incorporado como referência. Em outras formas de concretização, a cabe de corte e o disco funcionam de um modo semelhante ao mecanismo de corte divulgado na Patente US7,934,776, publicada em 3 de maio de 2011, cujo conteúdo integral é aqui incorporado como referência. Em outras concretizações, o disco de corte pode ser acionado para rodar de outro diverso.[0024] In some embodiments, the cutting head and disc may operate in a manner similar to that of the mining machine disclosed in patent application publication US2014/0077578, filed on September 16, 2013, the entire contents of which are incorporated herein by reference . In other embodiments, the cutting head and disc function in a manner similar to the cutting mechanism disclosed in Patent US7,934,776, published May 3, 2011, the entire contents of which are incorporated herein by reference. In other embodiments, the cutting disc may be driven to rotate in a different manner.

[0025] Como mostrado nas Figuras 2 e 3, o disco de corte 50 inclui um suporte principal 74 fixado no suporte 58 e um anel de corte 78 que se estende em torno do suporte principal 74. O anel de corte 78 forma a aresta periférica 54 posicionada dentro de um plano 86 (Figura 2A). Na concretização ilustrada, a aresta periférica 54 é formada em uma junção entre uma superfície de extremidade 90 (Figura 3) do anel de corte 78 (por exemplo, uma extremidade distal do disco 50) e uma superfície lateral externa ou superfície periférica 94 do anel de corte 78. Em algumas concretizações, o plano 86 é coplanar com a superfície de extremidade 90 do anel de corte 78 e é perpendicular ao eixo geométrico de rotação 66 (Figura 2) do disco de corte 50. A superfície periférica 94 pode ter uma forma substancialmente cilíndrica ou frusto-cônica e pode estender-se em torno do eixo geométrico de rotação 66.[0025] As shown in Figures 2 and 3, the cutting disc 50 includes a main support 74 secured to the support 58 and a cutting ring 78 extending around the main support 74. The cutting ring 78 forms the peripheral edge 54 positioned within a plane 86 (Figure 2A). In the illustrated embodiment, the peripheral edge 54 is formed at a junction between an end surface 90 (Figure 3) of the cutting ring 78 (e.g., a distal end of the disc 50) and an outer side surface or peripheral surface 94 of the ring. cutting wheel 78. In some embodiments, the plane 86 is coplanar with the end surface 90 of the cutting ring 78 and is perpendicular to the axis of rotation 66 (Figure 2) of the cutting wheel 50. The peripheral surface 94 may have a substantially cylindrical or frusto-conical in shape and may extend around the geometric axis of rotation 66.

[0026] Como mostrado nas Figuras 3 e 4, uma pluralidade de elementos de corte ou botões de corte ou brocas de corte 102 está posicionada ao longo da aresta periférica 54 e estão espaçadas uma da outra (por exemplo, a intervalos regulares). Na concretização ilustrada, a aresta periférica 54 inclui uma pluralidade de poços 106 (Figura 10), e cada uma das brocas de corte 102 está posicionada dentro de um poço associado 106. O suporte principal 74 e/ou o anel de corte 78 pode ser formado de materiais rígidos (por exemplo, aço e/ou outros metais), e a brocas de corte 102 pode ser construída a partir de um material com alta dureza (por exemplo, carboneto).[0026] As shown in Figures 3 and 4, a plurality of cutting elements or cutting buttons or cutting bits 102 are positioned along the peripheral edge 54 and are spaced apart (e.g., at regular intervals). In the illustrated embodiment, the peripheral edge 54 includes a plurality of wells 106 (Figure 10), and each of the cutting bits 102 is positioned within an associated well 106. The main support 74 and/or the cutting ring 78 may be formed of rigid materials (e.g., steel and/or other metals), and the cutting bit 102 may be constructed from a material with high hardness (e.g., carbide).

[0027] Com referência à Figura 3, na concretização ilustrada, o anel de corte 78 pode ser formado como uma pluralidade de seções de corte radiais 110 independentemente e acopladas de maneira removível de modo ao suporte principal 74 (por exemplo, por elementos de fixação, conexões de liberação rápida, etc.). Cada uma das seções de corte 110 suporta algumas das brocas de corte 102. Na concretização ilustrada, as seções de corte 110 são acopladas ao suporte principal 74 e posicionadas em torno do eixo geométrico de rotação 66 (Figura 2), definindo assim um perfil circular ou arredondado. Em outras concretizações, as seções de corte 110 podem ser posicionadas de uma maneira diferente. O aspecto destacável das seções de corte 110 proporciona um disco de corte modular 50, permitindo que as seções de corte desgastadas ou degradadas 110 sejam substituídas individualmente sem a necessidade de substituir o disco inteiro, reduzindo o tempo de inatividade devido à manutenção. Em outras concretizações, no entanto, o anel de corte 78 pode ser formado como um único elemento unitário que suporta a brocas de corte 102.[0027] Referring to Figure 3, in the illustrated embodiment, the cutting ring 78 may be formed as a plurality of radial cutting sections 110 independently and removably coupled to the main support 74 (e.g., by fastening elements , quick release connections, etc.). Each of the cutting sections 110 supports some of the cutting bits 102. In the illustrated embodiment, the cutting sections 110 are coupled to the main support 74 and positioned around the geometric axis of rotation 66 (Figure 2), thus defining a circular profile or rounded. In other embodiments, the cutting sections 110 may be positioned in a different manner. The detachable aspect of the cutting sections 110 provides a modular cutting disc 50, allowing worn or degraded cutting sections 110 to be replaced individually without the need to replace the entire disc, reducing downtime due to maintenance. In other embodiments, however, the cutting ring 78 may be formed as a single unitary element that supports the cutting bits 102.

[0028] Como mostrado nas Figuras 5 e 6, cada broca de corte 102 inclui uma primeira porção ou porção de base 124, uma segunda porção ou porção de transição 128, e uma terceira porção ou porção de corte 132. A porção de base 124 inclui uma extremidade de base 136 que define uma primeira extremidade da broca de corte 102, e a porção de corte 132 inclui uma ponta de corte ou aresta de corte 138 definindo uma segunda extremidade da broca de corte 102. Um eixo geométrico longitudinal 140 se estende entre a extremidade de base 136 e a aresta de corte 138. Na concretização ilustrada, a porção de base 124 tem uma forma cilíndrica. A altura cumulativa da porção de base 124, a porção de transição 128 e a porção de corte 132 definem uma altura H (Figura 6). Em algumas concretizações, a altura é entre aproximadamente 20 mm e aproximadamente 40 mm. Em algumas concretizações, a altura é entre aproximadamente 25 mm e aproximadamente 35 mm. Em algumas concretizações, a altura é de aproximadamente 31 mm.[0028] As shown in Figures 5 and 6, each cutting bit 102 includes a first portion or base portion 124, a second portion or transition portion 128, and a third portion or cutting portion 132. The base portion 124 includes a base end 136 defining a first end of the cutting bit 102, and the cutting portion 132 includes a cutting tip or cutting edge 138 defining a second end of the cutting bit 102. A longitudinal axis 140 extends between the base end 136 and the cutting edge 138. In the illustrated embodiment, the base portion 124 has a cylindrical shape. The cumulative height of the base portion 124, the transition portion 128 and the cutting portion 132 define a height H (Figure 6). In some embodiments, the height is between approximately 20 mm and approximately 40 mm. In some embodiments, the height is between approximately 25 mm and approximately 35 mm. In some embodiments, the height is approximately 31 mm.

[0029] A porção de base 124 é posicionada dentro de um poço associado 106 (Fig. 10) do anel de corte 78. A porção de base 124 inclui uma superfície externa 142 tendo uma largura D2. A superfície externa 142 é contígua com uma extremidade de base afunilada 136 e a porção de transição 128. A porção de transição 128 inclui uma superfície afunilada ou inclinada 150 que se estende para fora a partir da superfície externa 142 da porção de base 124. A superfície inclinada 150 é contígua à porção de base 124 e um ressalto 154. O ressalto 154 tem uma largura D1 que é mais larga que a largura D2 da superfície externa 142.[0029] The base portion 124 is positioned within an associated well 106 (Fig. 10) of the cutting ring 78. The base portion 124 includes an outer surface 142 having a width D2. The outer surface 142 is contiguous with a tapered base end 136 and the transition portion 128. The transition portion 128 includes a tapered or inclined surface 150 extending outwardly from the outer surface 142 of the base portion 124. inclined surface 150 is contiguous with the base portion 124 and a boss 154. The boss 154 has a width D1 that is wider than the width D2 of the outer surface 142.

[0030] Na modalidade ilustrada, a superfície externa 142 e o ressalto 154 ambos têm um perfil circular, e as larguras D1 e D2 representam diâmetros das respectivas porções. Em algumas concretizações, o ressalto 154 tem um diâmetro D1 entre aproximadamente 12 mm e aproximadamente 20 mm. Em algumas concretizações, o ressalto 154 tem um diâmetro D1 de aproximadamente 16 mm. Em algumas concretizações, a superfície externa 142 tem um diâmetro D2 entre aproximadamente 7 mm e aproximadamente 13 mm. Em algumas concretizações, a superfície externa 142 tem um diâmetro D2 de aproximadamente 10 mm. Em outras concretizações, uma ou mais dessas larguras podem ter dimensões diferentes.[0030] In the illustrated embodiment, the outer surface 142 and the shoulder 154 both have a circular profile, and the widths D1 and D2 represent diameters of the respective portions. In some embodiments, the shoulder 154 has a diameter D1 between approximately 12 mm and approximately 20 mm. In some embodiments, the shoulder 154 has a diameter D1 of approximately 16 mm. In some embodiments, the outer surface 142 has a diameter D2 between approximately 7 mm and approximately 13 mm. In some embodiments, the outer surface 142 has a diameter D2 of approximately 10 mm. In other embodiments, one or more of these widths may have different dimensions.

[0031] Fazendo referência às Figuras 7-9, na concretização ilustrada, a porção de corte 132 inclui uma forma de cinzel. Ou seja, a porção de corte 132 inclui um par de superfícies cinzel principais 166 que se prolongam desde o ressalto 154 até a aresta de corte 138. As superfícies cinzel principais 166 estão inclinadas uma em relação à outra e cada superfície principal 166 forma um ângulo A em relação ao eixo geométrico longitudinal 140. Em algumas concretizações, o ângulo A está entre aproximadamente 37 graus e aproximadamente 48 graus. Em algumas concretizações, o ângulo A é de aproximadamente 42 graus. Como mostrado na Figura 8, a porção de corte 132 também inclui um par de superfícies menores 170 que se estendem do ressalto 154 para a aresta de corte 138 em ambos os lados das principais superfícies de cinzel 166. As superfícies menores 170 estão inclinadas uma em relação outra, e cada superfície menor 170 forma um ângulo B em relação ao eixo geométrico longitudinal 140. Em algumas concretizações, o ângulo B está entre aproximadamente 27 graus e aproximadamente 38 graus. Em algumas concretizações, o ângulo B é de aproximadamente 33 graus. Uma transição entre as superfícies cinzel principais 154 e as superfícies menores 170 pode incluir uma superfície arredondada ou chanfrada 178 (Figura 9). Em outras concretizações, a porção de corte pode ter uma geometria diferente (por exemplo, cônica, parabólica, balística, etc.).[0031] Referring to Figures 7-9, in the illustrated embodiment, the cutting portion 132 includes a chisel shape. That is, the cutting portion 132 includes a pair of main chisel surfaces 166 that extend from the shoulder 154 to the cutting edge 138. The main chisel surfaces 166 are inclined with respect to each other and each main surface 166 forms an angle A with respect to the longitudinal geometric axis 140. In some embodiments, the angle A is between approximately 37 degrees and approximately 48 degrees. In some embodiments, angle A is approximately 42 degrees. As shown in Figure 8, the cutting portion 132 also includes a pair of smaller surfaces 170 that extend from the shoulder 154 to the cutting edge 138 on both sides of the main chisel surfaces 166. The smaller surfaces 170 are inclined towards each other. relationship to another, and each minor surface 170 forms an angle B with respect to the longitudinal geometric axis 140. In some embodiments, the angle B is between approximately 27 degrees and approximately 38 degrees. In some embodiments, angle B is approximately 33 degrees. A transition between the main chisel surfaces 154 and the minor surfaces 170 may include a rounded or beveled surface 178 (Figure 9). In other embodiments, the cutting portion may have a different geometry (e.g., conical, parabolic, ballistic, etc.).

[0032] Como mostrado na Figura 10, cada broca de corte 102 é recebida dentro de um poço associado 106 da aresta periférica 54. Na concretização ilustrada, a porção de base 124 e a porção de transição 128 são recebidas dentro do poço afunilado 106. O eixo geométrico longitudinal 140 da broca 102 pode ser orientado em um ângulo agudo relativamente ao eixo geométrico de rotação 66 (Figura 2) e/ou relativamente à superfície de extremidade 90 do anel de corte 78. As arestas de corte 138 das brocas de corte 102 podem ser posicionadas dentro de um plano de corte.[0032] As shown in Figure 10, each cutting bit 102 is received within an associated well 106 of the peripheral edge 54. In the illustrated embodiment, the base portion 124 and the transition portion 128 are received within the tapered well 106. The longitudinal axis 140 of the drill 102 may be oriented at an acute angle relative to the geometric axis of rotation 66 (Figure 2) and/or relative to the end surface 90 of the cutting ring 78. The cutting edges 138 of the cutting bits 102 can be positioned within a cutting plane.

[0033] Como mostrado na Figura 11, na concretização ilustrada, a superfície inclinada 150 da porção de transição 128 engaja em uma porção afunilada correspondente ou escareador 182 no poço afunilado 106, enquanto o ressalto 154 e a porção de corte 132 se projetam do poço 106 acima da superfície do disco 50. As porções de corte 132 das brocas 102 engajam em uma face de rocha (não mostrada) durante a operação da cabeça de corte 22. O engajamento da porção de transição 128 e do escareador 182 proporciona uma grande área de superfície para distribuir as cargas de reação exercidas nas brocas 102 e reduzir as tensões de flexão experimentadas pelas brocas 162.[0033] As shown in Figure 11, in the illustrated embodiment, the inclined surface 150 of the transition portion 128 engages a corresponding tapered portion or reamer 182 in the tapered well 106, while the shoulder 154 and the cutting portion 132 project from the well 106 above the surface of the disc 50. The cutting portions 132 of the bits 102 engage a rock face (not shown) during operation of the cutting head 22. Engagement of the transition portion 128 and the reamer 182 provides a large area of surface to distribute the reaction loads exerted on the drills 102 and reduce the bending stresses experienced by the drills 162.

[0034] Como mostrado na Figura 11, as brocas de corte 102 são recebidas dentro dos poços 106 do disco de corte 50. A geometria afilada da brocas de corte 102 e os poços 106 reduzem o espaço necessário que é preciso entre as porções de corte 132 das brocas adjacentes 102, permitindo que as brocas adjacentes 102 sejam posicionadas próximas uma da outra e proporcionando uma elevada densidade de brocas de corte 102 por unidade de área superficial ao longo da aresta periférica 54 do disco de corte 50. A geometria também diminui as tensões de flexão na brocas de corte 102 para aumentar a durabilidade. Adicionalmente, a geometria das brocas 102 aumenta a área de superfície das porções de corte 132 que engaja na face de rocha durante a operação.[0034] As shown in Figure 11, the cutting bits 102 are received within the wells 106 of the cutting disc 50. The tapered geometry of the cutting bits 102 and the wells 106 reduce the amount of space required between the cutting portions. 132 of adjacent bits 102, allowing adjacent bits 102 to be positioned close to each other and providing a high density of cutting bits 102 per unit surface area along the peripheral edge 54 of the cutting disc 50. The geometry also decreases the bending stresses on cutting bits 102 to increase durability. Additionally, the geometry of the bits 102 increases the surface area of the cutting portions 132 that engage the rock face during operation.

[0035] Referindo agora à Figura 12, em algumas concretizações os poços 106 se estendem através do anel de corte 78 e uma abertura de remoção 190 está posicionada adjacente à superfície traseira do anel de corte 78. A abertura de remoção 190 est em comunicação com o poço 106. Uma força F pode ser aplicada na extremidade de base 136 da broca 102 através da abertura de remoção 190 para impelir a broca de corte 102 para fora do poço 106. Esta força F pode ser uma força hidráulica, uma for mecânica, uma for pneumática ou qualquer outra for adequada para remover a broca de corte 102. Por exemplo, uma ferramenta 198 (Figura 13) pode incluir uma extremidade 202 que é inserida através da abertura de remoção 190 para contatar a extremidade de base 136 da broca de corte 102. A ferramenta 198 pode ser atuada por uma prensa hidráulica para remover a broca de corte 102. A brocas 102 pode ser removido do anel de corte 78, permitindo ao utilizador substituir brocas individuais 102 que estejam danificadas ou gastas.[0035] Referring now to Figure 12, in some embodiments the wells 106 extend through the cutting ring 78 and a removal opening 190 is positioned adjacent to the rear surface of the cutting ring 78. The removal opening 190 is in communication with the well 106. A force F may be applied to the base end 136 of the drill 102 through the removal opening 190 to drive the cutting bit 102 out of the well 106. This force F may be a hydraulic force, a mechanical force, a pneumatic or other tool is suitable for removing the cutting bit 102. For example, a tool 198 (Figure 13) may include an end 202 that is inserted through the removal opening 190 to contact the base end 136 of the cutting bit. cutting bit 102. The tool 198 can be actuated by a hydraulic press to remove the cutting bit 102. The bit 102 can be removed from the cutting ring 78, allowing the user to replace individual bits 102 that are damaged or worn.

[0036] Embora certos aspectos tenham sido descritos em detalhe com referência a certas concretizações, variações e modificações existem dentro do escopo e espírito de um ou mais aspectos independentes, como descrito. Várias características e vantagens são estabelecidas nas reivindicações.[0036] Although certain aspects have been described in detail with reference to certain embodiments, variations and modifications exist within the scope and spirit of one or more independent aspects, as described. Various features and advantages are set forth in the claims.

Claims

1. CUTTING DEVICE for engaging a rock, comprising: a disc (50) supported for rotation about a geometric axis of rotation (66), the disc (50) including a peripheral edge (54) extending around the geometric axis of rotation (66); and a plurality of cutting elements (102) fixed to the disc (50), characterized in that the plurality of cutting elements (102) are spaced along the peripheral edge of the disc (50) and positioned in a cutting plane (86 ) spaced from the disc (50), each of the cutting elements (102) including a base portion (124) and a cutting portion (132) including a cutting edge (138); the cutting portion (132) having a width that is greater than a width of the base portion (124).

2. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that the peripheral edge (54) is formed at a junction between an end surface (90) of disc (50) and a peripheral surface (94) of disc (50) which extends around the geometric axis of rotation (66), with the peripheral edge (54) having a circular profile.

3. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that each cutting element (102) further includes a transition portion (128) extending between the base portion (124) and the cutting portion ( 132), the transition portion (128) including a tapered surface (150), a width of the transition portion (128) close to the width of the cutting portion (132) being wider than the width of the transition portion (128) close to the base portion (124).

4. CUTTING DEVICE according to claim 3, characterized in that the base portion (124) of each cutting element (132) is received within one of the plurality of wells (106) positioned on the peripheral edge (54 ), the cutoff portion (132) projecting from the wellbore (106), the transition portion (128) extending around an opening of the wellbore (102).

5. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that the disc includes a main support (74) and a ring (78) fixed to the main support (74), the ring (78) including the peripheral edge ( 54), the ring (78) including a plurality of sections (110) removably coupled to the main support (74), each section (110) supporting at least one of the cutting elements (102).

6. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that the cutting disc (50) includes a plurality of wells (106), each well (106) receiving the base portion (124) associated with one of the cutting elements (102), each well (106) being in communication with a removal opening (190) for receiving a tool (198) for applying a force to the base portion (124) and removing the associated element from one of the elements (102) of the cutting disc (50).

7. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that the base portion (124) has a circular cross-section defining a first diameter (D2) and the cutting portion (132) includes a shoulder (154) which has a circular profile that defines a second diameter (D1) larger than the first diameter (D2).

8. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that each cutting element (102) further includes a tapered transition portion (128) extending between the base portion (124) and the cutting portion (132), and the cutting portion (132) includes a cylindrical shoulder (154) including a constant diameter positioned between the tapered transition portion (128) and the cutting edge (138), wherein the transition portion (128) ) tapered engages a tapered surface (182) of a well (106) of the disc (50) the shoulder (154) projects from the disc (50).

9. CUTTING DEVICE according to claim 1, characterized in that each cutting portion (132) includes a first surface (166), a second surface (170), a third surface (166), and a fourth surface (170), each of the first, second, third and fourth surfaces (166, 170) extending between a shoulder (154) and the cutting edge (138), each of the first, and third surfaces (166) oriented in a first angle (A) with respect to a longitudinal geometric axis (140) of the cutting element (102), each of the second and fourth surfaces (170) oriented at a second angle (B) different from the first angle (A) in relative to the longitudinal geometric axis (140) of the cutting element (102), the first surface (166) coupled to the second surface (170) through a first rounded surface (178), the second surface (70) coupled to the third surface ( 166) through a second rounded surface (178), the third surface (166) coupled to the fourth surface (170) through a third rounded surface (178), and the fourth surface (170) coupled to the first surface (166) through of a fourth rounded surface (178).

10. CUTTING HEAD (22) for mining machine (10), the cutting head (22) comprising: a boom (18) configured to be supported on a structure (14); a drive mechanism (84); and characterized by the fact that it comprises a cutting device as defined in any one of claims 1 to 9 supported on the lance (18) and driven by the drive mechanism (84).

11. CUTTING HEAD, according to claim 10, characterized in that the peripheral edge (54) is formed at a junction between an end surface (90) of the disc (50) and a peripheral surface (94) of the disc ( 50) extending around the geometric axis of rotation (66), the peripheral edge (54) having a circular profile.

12. CUTTING HEAD according to claim 10, characterized in that each cutting element (102) further includes a transition portion (128) extending between the base portion (124) and the cutting portion ( 102), the transition portion (128) including a tapered surface (150), a width of the transition portion (128) proximate the cutting portion (132) being greater than the width of the transition portion (128) proximate the base (124).

13. CUTTING HEAD according to claim 12, characterized in that the base portion (124) of each cutting element (102) is received within a plurality of wells (106) positioned on the peripheral edge (54) , the cut portion (132) projecting from the well (106), the transition portion (128) engaging a tapered surface extending around an opening of the well.

14. CUTTING HEAD, according to claim 10, characterized in that the disc (50) includes a main support (74) and a ring (78) fixed to the main support (74), the ring (78) including the peripheral edge (54), the ring (78) including a plurality of sections (110) removably coupled to the main support (74), each section (110) supporting at least one of the cutting elements (102).

15. CUTTING HEAD, according to claim 10, characterized in that the cutting disc (50) includes a plurality of wells (106), each well (106) receiving the base portion (124) associated with one of the cutting elements (102), each well (106) being in communication with a removal opening (190) for receiving a tool (198) for applying a force to the base portion (124) and removing the cutting element (102) associated cutting disc (50).

16. CUTTING HEAD according to claim 10, characterized in that the base portion (124) has a circular cross-section defining a first diameter (D2) and the cutting portion (132) includes a shoulder (154) having a circular profile defining a second diameter (D1) greater than the first diameter (D2).

17. CUTTING HEAD according to claim 10, characterized in that each cutting element (102) further includes a tapered transition portion (128) extending between the base portion (124) and the cutting portion (132), and the cutting portion (132) includes a cylindrical shoulder (154) including a constant diameter positioned between the tapered transition portion (128) and the cutting edge (138), where the transition portion (128) tapered engages a tapered surface (182) of a well (106) of the disc (50) the shoulder (154) projects from the disc (50).

18. CUTTING HEAD according to claim 10, characterized in that each cutting portion (132) includes a first surface (166), a second surface (170), a third surface (166), and a fourth surface (170), each of the first, second, third and fourth surfaces (166, 170) extending between a shoulder (154) and the cutting edge (138), each of the first and third surfaces (166) oriented in a first angle (A) with respect to a longitudinal geometric axis (140) of the cutting element (102), each of the second and fourth surfaces (170) oriented at a second angle (B) different from the first angle (A) with respect to the longitudinal geometric axis (140) of the cutting element (102), the first surface (166) coupled to the second surface (170) through a first rounded surface (178), the second surface (70) coupled to the third surface (166 ) through a second rounded surface (178), the third surface (166) coupled to the fourth surface (170) through a third rounded surface (178), and the fourth surface (170) coupled to the first surface (166) through a fourth rounded surface (178).