BR112020019097A2 - CUTTING SET FOR A ROCK EXCAVATING MACHINE AND LONG WALL MINING SYSTEM. - Google Patents
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Abstract
conjunto de corte para uma máquina de escavação de rochas, e, sistema de mineração de parede longa. esta descrição se refere a um conjunto de corte (10) para mineração compreendendo um cortador de disco (18), que é móvel entre orientações de corte horizontal e vertical.cutting set for a rock digging machine, and long wall mining system. this description refers to a cutting set (10) for mining comprising a disc cutter (18), which is movable between horizontal and vertical cutting orientations.
Description
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CONJUNTO DE CORTE PARA UMA MÁQUINA DE ESCAVAÇÃO DE ROCHAS, E, SISTEMA DE MINERAÇÃO DE PAREDE LONGA Campo da InvençãoCUTTING ASSEMBLY FOR A ROCK EXCAVATION MACHINE AND LONG WALL MINING SYSTEM Campo da Invenção
[001] A presente exposição se refere a máquinas de mineração e escavação. Em particular, ela se refere a um conjunto de corte para uma máquina de escavação de rochas. Fundamentos[001] The present exhibition refers to mining and excavation machines. In particular, it refers to a cutting set for a rock-digging machine. Foundations
[002] Muitos tipos de formações rochosas são disponíveis no mundo como grandes depósitos, comumente conhecidos como placas. Vários tipos de equipamentos de mineração são implementados em pedreiras acima do solo a fim de extrair as placas do solo. As placas são recuperadas usando equipamento especializado, normalmente arrastadas a partir de seu local de assentamento por veículos grandes e muito potentes. As placas de rochas podem pesar até 40 t (40.000 kg). Processamento, tal como polimento, pode ter lugar no sítio ou alternativamente as placas podem ser transportadas para fora do sítio para corte em peças apropriadamente dimensionadas para uso doméstico e industrial.[002] Many types of rock formations are available in the world as large deposits, commonly known as plates. Various types of mining equipment are implemented in above-ground quarries in order to extract slabs from the ground. The plates are recovered using specialized equipment, usually dragged from their place of settlement by large and very powerful vehicles. The rock plates can weigh up to 40 t (40,000 kg). Processing, such as polishing, can take place on site or alternatively the plates can be transported off site to cut into pieces appropriately sized for domestic and industrial use.
[003] O mesmo equipamento usado acima do solo pode nem sempre ser diretamente utilizável dentro do espaço confinado de uma mina subterrânea.[003] The same equipment used above ground may not always be directly usable within the confined space of an underground mine.
[004] É um objeto da invenção prover um conjunto de corte compacto e versátil para facilitar a mineração e extração de blocos de formato geométrico ou não geométrico de formações rochosas específicas e um que pode ser usado acima ou abaixo do solo. Sumário da Invenção[004] It is an object of the invention to provide a compact and versatile cutting set to facilitate the mining and extraction of blocks of geometric or non-geometric shape of specific rock formations and one that can be used above or below the ground. Summary of the Invention
[005] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um conjunto de corte para uma máquina de escavação de rochas, o conjunto de corte compreendendo: uma unidade de base, um ou mais braços de suporte móveis estendendo-se a partir da unidade de base, um fuso de acionamento[005] According to a first aspect of the invention, a cutting set is provided for a rock excavating machine, the cutting set comprising: a base unit, one or more movable support arms extending from the base unit, a drive spindle
2 / 18 rotativamente montado no ou em cada braço de suporte móvel, um cortador de disco fixado em torno do fuso de acionamento de maneira tal que rotação do fuso de acionamento causa uma rotação correspondente o cortador de disco, o cortador de disco compreendendo um corpo de cortador e um ou mais elementos de corte dispostos perifericamente em torno do corpo de cortador, em que o ou cada braço de suporte é configurado para ser móvel para primeira e segunda orientações de corte, em que na primeira orientação de corte, o fuso de acionamento é horizontal e em que na segunda orientação de corte, o fuso de acionamento é vertical.2/18 rotatably mounted on or on each movable support arm, a disk cutter fixed around the drive spindle in such a way that rotation of the drive spindle causes a rotation corresponding to the disk cutter, the disk cutter comprising a body cutter and one or more cutting elements peripherally arranged around the cutter body, where the or each support arm is configured to be movable for first and second cutting orientations, where in the first cutting orientation, the cutting spindle drive is horizontal and in the second cutting orientation, the drive spindle is vertical.
[006] O conjunto de corte é particularmente útil sob o solo para se repartir em formações rochosas, tais as quimberlito, granito ou dolerito. A intenção é que as rochas cortadas se fragmente sob seu próprio peso ou por força de acunhamento secundária, deste modo possibilitando a mineração de material rochoso a granel, em blocos sólidos de formato geométrico.[006] The cutting set is particularly useful under the ground to be divided into rock formations, such as chimberlite, granite or dolerite. The intention is that the cut rocks will fragment under their own weight or by force of secondary wedge, thus enabling the mining of rock material in bulk, in solid blocks of geometric shape.
[007] Alternativamente, o conjunto de corte pode ser usado no pré- condicionamento de superfícies rochosas criando microtrincas sobre a superfície das rochas, facilitando deste modo uma extração subsequente com menor consumo de energia. Nesta aplicação, rochas pulverizadas podem ser extraídas em uma pasta semifluida.[007] Alternatively, the cutting set can be used to precondition rock surfaces by creating microcracks on the rock surface, thereby facilitating subsequent extraction with less energy consumption. In this application, pulverized rocks can be extracted in a semi-fluid paste.
[008] Em uma modalidade, um par de braços de suporte espaçados é provido.[008] In one embodiment, a pair of spaced support arms is provided.
[009] Preferivelmente, o ou cada braço de suporte é móvel entre uma primeira posição operativa e uma segunda posição operativa, em cada dentre primeira e segunda orientações de corte, de acordo com a profundidade de corte requerida.[009] Preferably, the or each support arm is movable between a first operating position and a second operating position, in each of the first and second cutting directions, according to the required cutting depth.
[0010] Opcionalmente, o ou cada braço de suporte compreende uma primeira porção de braço conectada a uma segunda porção de braço por uma junta, cada primeira e segunda porção de braço sendo independentemente móvel em relação à outra.[0010] Optionally, the or each support arm comprises a first arm portion connected to a second arm portion by a joint, each first and second arm portion being independently movable in relation to the other.
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[0011] Em algumas modalidades, uma pluralidade de cortadores de disco é disposta no fuso de acionamento. Em tais modalidades, a pluralidade de cortadores de disco é preferivelmente regularmente espaçada ao longo do comprimento do fuso de acionamento.[0011] In some embodiments, a plurality of disc cutters are arranged on the drive spindle. In such embodiments, the plurality of disc cutters is preferably evenly spaced along the length of the drive spindle.
[0012] A pluralidade de cortadores de disco pode ser espaçada por um intervalo medindo entre 10 cm e 50 cm.[0012] The plurality of disc cutters can be spaced by an interval measuring between 10 cm and 50 cm.
[0013] Opcionalmente, o intervalo entre cortadores de disco adjacentes é ajustável.[0013] Optionally, the gap between adjacent disc cutters is adjustable.
[0014] Em algumas modalidades, pelo menos um cortador de disco é montado perpendicularmente em torno do fuso de acionamento. Em outras modalidades, pelo menos um cortador de disco é montado não perpendicularmente em torno do fuso de acionamento.[0014] In some embodiments, at least one disc cutter is mounted perpendicularly around the drive spindle. In other embodiments, at least one disc cutter is mounted non-perpendicularly around the drive spindle.
[0015] Opcionalmente, o cortador de disco compreende adicionalmente um ou mais porta-ferramentas estendendo-se radialmente para fora a partir do corpo circular, preferivelmente um porta-ferramenta para cada elemento de corte. Preferivelmente, uma pluralidade de porta-ferramentas pode ser usada.[0015] Optionally, the disc cutter additionally comprises one or more tool holders extending radially outwardly from the circular body, preferably a tool holder for each cutting element. Preferably, a plurality of tool holders can be used.
[0016] Em algumas modalidades, os porta-ferramentas são equiangularmente espaçados em torno do corpo de cortador. Em outras modalidades, os porta-ferramentas são irregularmente espaçados em torno do o corpo de cortador.[0016] In some embodiments, tool holders are evenly spaced around the cutter body. In other embodiments, tool holders are irregularly spaced around the cutter body.
[0017] Em algumas modalidades, o elemento de corte compreende um material duro selecionado a partir do grupo consistindo em carboneto cementado (e.g. carboneto de tungstênio), nitreto de boro cúbico, diamante, material tipo diamante ou combinações dos mesmos.[0017] In some embodiments, the cutting element comprises a hard material selected from the group consisting of cemented carbide (e.g. tungsten carbide), cubic boron nitride, diamond, diamond-like material or combinations thereof.
[0018] O ou cada elemento de corte é opcionalmente um compacto de diamante policristalino (PDC).[0018] The or each cutting element is optionally a compact polycrystalline diamond (PDC).
[0019] Em algumas modalidades, cada porta-ferramenta tem uma face dianteira e uma face traseira, cada elemento de corte sendo assentado na face[0019] In some embodiments, each tool holder has a front face and a rear face, each cutting element being seated on the face
4 / 18 dianteira do porta-ferramenta, voltado ou apontando para a direção de rotação do cortador de disco.4/18 front of the tool holder, facing or pointing in the direction of rotation of the disc cutter.
[0020] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um sistema de mineração de parede longa compreendendo um conjunto de corte de acordo com o primeiro aspecto da invenção, um sistema de transporte para transportar rochas mineradas para fora a partir de uma face de corte e um braço coletor para coletar rochas mineradas a partir da face de corte e transferi-la para o sistema de transporte. O sistema de mineração de parede longa pode compreende uma ferramenta de cunha secundária. Breve Descrição dos Desenhos[0020] According to a second aspect of the invention, a long wall mining system is provided comprising a cutting assembly according to the first aspect of the invention, a conveyor system for transporting mined rocks out from a face cutting edge and a collecting arm to collect mined rocks from the cutting face and transfer it to the transport system. The long-wall mining system may comprise a secondary wedge tool. Brief Description of Drawings
[0021] A invenção vai ser agora mais particularmente descrita, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, em que a Figura 1 é uma vista em planta esquemática de uma mina subterrânea incorporando uma primeira modalidade de um conjunto de corte como parte de um sistema de mineração de parede longa e mostra em particular o conjunto de corte em uma orientação horizontal; a Figura 2 é uma vista de extremidade esquemática do sistema de mineração de parede longa da Figura 1; a Figura 3 é uma vista em planta esquemática de uma mina subterrânea incorporando uma segunda modalidade de um conjunto de corte como parte de um sistema de mineração de parede longa e mostra em particular o conjunto de corte em uma orientação vertical; a Figura 4 é uma vista de extremidade esquemática do sistema de mineração de parede longa da Figura 3; a Figura 5 mostra uma vista em elevação frontal de uma primeira modalidade de um cortador de disco; a Figura 6 mostra uma vista em elevação frontal de um elemento de corte para uso com o cortador de disco da Figura 5; a Figura 7 mostra uma vista em elevação lateral do elemento de corte da[0021] The invention will now be more particularly described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a schematic plan view of an underground mine incorporating a first modality of a cutting assembly as part of a long-walled mining system and shows in particular the cutting set in a horizontal orientation; Figure 2 is a schematic end view of the long wall mining system of Figure 1; Figure 3 is a schematic plan view of an underground mine incorporating a second embodiment of a cutting set as part of a long-wall mining system and shows in particular the cutting set in a vertical orientation; Figure 4 is a schematic end view of the long wall mining system of Figure 3; Figure 5 shows a front elevation view of a first mode of a disc cutter; Figure 6 shows a front elevation view of a cutting element for use with the disk cutter of Figure 5; Figure 7 shows a side elevation view of the cutting element of the
5 / 18 Figura 6; a Figura 8 mostra uma vista em perspectiva frontal de uma segunda modalidade do cortador de disco; a Figura 9 mostra uma vista em elevação lateral de uma pluralidade de elementos de corte para uso com o cortador de disco da Figura 8; a Figura 10a é uma vista em elevação lateral um primeiro elemento de corte individual a partir da Figura 9; a Figura 10b é uma vista em elevação lateral de um segundo elemento de corte individual a partir da Figura 9; nos desenhos, a partes similares foram atribuídos números de referência similares. Descrição Detalhada5/18 Figure 6; Figure 8 shows a front perspective view of a second mode of the disc cutter; Figure 9 shows a side elevation view of a plurality of cutting elements for use with the disk cutter of Figure 8; Figure 10a is a side elevation view of a first individual sectioning element from Figure 9; Figure 10b is a side elevation view of a second individual cutting element from Figure 9; in the drawings, similar parts have been assigned similar reference numbers. Detailed Description
[0022] Com referência inicialmente às Figuras 1 a 2, um conjunto de corte para repartir em formações naturais 2 sob o solo indicado geralmente em 10.[0022] With reference initially to Figures 1 to 2, a cutting set to divide into natural formations 2 under the soil, usually indicated at 10.
[0023] O conjunto de corte faz parte de um sistema de mineração de parede longa 1, comumente encontrado em minas subterrâneas. O conjunto de corte é um substituto para a conhecida tecnologia de tosquiador, que opera sobre o piso de uma mina 4, no meio uma série de suportes de teto ajustáveis[0023] The cutting set is part of a long wall mining system 1, commonly found in underground mines. The cutting set is a substitute for the well-known clipper technology, which operates on the floor of a mine 4, in the middle a series of adjustable ceiling brackets
6. À medida que o tosquiador avança na direção de mineração, os suportes de teto 6 são posicionados para sustentar o teto da mina 8 diretamente atrás do tosquiador. Atrás dos suportes de teto 6, o teto da mina 6 desaba de uma maneira relativamente controlada. Normalmente, um braço coletor coleta rochas mineradas na face de corte e transfere a mesma para sobre um sistema de transporte para remoção subsequente da mina.6. As the shearer advances in the direction of mining, the ceiling brackets 6 are positioned to support the roof of mine 8 directly behind the shearer. Behind the roof supports 6, the roof of mine 6 collapses in a relatively controlled manner. Normally, a collecting arm collects mined rocks on the cutting face and transfers it to a transport system for subsequent removal from the mine.
[0024] Em uma primeira modalidade, indicada nas Figuras 1 e 2, o conjunto de corte 10 compreende uma unidade de base 12, um par de braços de suporte espaçados 14 estendendo-se a partir da unidade de base 12, um fuso de acionamento 16 estendendo-se entre o e rotativamente montado no[0024] In a first embodiment, indicated in Figures 1 and 2, the cutting set 10 comprises a base unit 12, a pair of spaced support arms 14 extending from the base unit 12, a drive spindle 16 extending between and rotatingly mounted on the
6 / 18 par de braços de suporte móveis 14 e uma pluralidade de cortadores de disco 18 fixados em torno do fuso de acionamento 16.6/18 pair of movable support arms 14 and a plurality of disc cutters 18 fixed around the drive spindle 16.
[0025] Em uma segunda modalidade, indicada nas Figuras 3 e 4, um único braço de suporte 14 se estende a partir da unidade de base 12. O fuso de acionamento 16 é suportado centralmente pelo único braço de suporte 14 e a pluralidade de cortadores de disco 18 é montada no fuso de acionamento 16, distribuída em cada lado do único braço de suporte 14.[0025] In a second embodiment, indicated in Figures 3 and 4, a single support arm 14 extends from the base unit 12. The drive spindle 16 is supported centrally by the single support arm 14 and the plurality of cutters disc 18 is mounted on the drive spindle 16, distributed on each side of the single support arm 14.
[0026] Em uma modalidade alternativa, não mostrada, apenas um único cortador de disco 18 é usado.[0026] In an alternative mode, not shown, only a single disc cutter 18 is used.
[0027] Preferivelmente, o ou cada cortador de disco 18 é montado no seu centro (i.e., centralmente) em torno do fuso de acionamento 16. Porém, isto não é essencial e o ou cada cortador de disco 18 pode alternativamente ser montado deslocado de seu centro em torno do fuso de acionamento 16. Opcionalmente, e vez disso, uma combinação das duas disposições poderia ser usada. Por exemplo, quando múltiplos e cortadores de disco 18 são usados em uma série, i.e., em paralelo próximos um do outro ao longo de um fuso de acionamento 16, cortadores de disco alternados 18 podem ser montados centralmente em torno do fuso de acionamento 16. Cada centro dos cortadores de disco restantes 18 pode estar radialmente deslocado do ponto em que o cortador de disco 18 é montado em torno do fuso de acionamento 16. Outras combinações são consideradas.[0027] Preferably, the or each disc cutter 18 is mounted in its center (ie, centrally) around the drive spindle 16. However, this is not essential and the or each disc cutter 18 can alternatively be mounted displaced from its center around the drive spindle 16. Optionally, and instead, a combination of the two arrangements could be used. For example, when multiples and disc cutters 18 are used in a series, ie, in parallel next to each other along a drive spindle 16, alternating disc cutters 18 can be mounted centrally around the drive spindle 16. Each center of the remaining disc cutters 18 can be radially offset from the point where the disc cutter 18 is mounted around the drive spindle 16. Other combinations are considered.
[0028] A unidade de base 12 funciona como um sistema de transporte para o cortador de disco 18. A unidade de base 12 é móvel para avançar e retrair o cortador de disco 18 para dentro e para fora de uma posição operacional, em estreita proximidade com a formação rochosa 2 a ser cartada. A velocidade em que a unidade de base 12 se move para mais perto da formação rochosa 2 é uma das diversas variáveis determinando a taxa de alimentação do conjunto de corte 10 dentro da formação rochosa 2. A unidade de base 12 (em harmonia com os suportes de teto 6) é também móvel[0028] The base unit 12 acts as a transport system for the disc cutter 18. The base unit 12 is movable to advance and retract the disc cutter 18 in and out of an operational position, in close proximity with rock formation 2 to be mapped. The speed at which the base unit 12 moves closer to the rock formation 2 is one of several variables determining the feed rate of the cutting set 10 within the rock formation 2. The base unit 12 (in harmony with the supports 6) is also mobile
7 / 18 lateralmente, da esquerda para a direita e vice-versa, ao longo da parede longa da formação rochosa 2 a ser minerada.7/18 laterally, from left to right and vice versa, along the long wall of rock formation 2 to be mined.
[0029] Cada braço de suporte 14 é configurado para ser móvel para uma primeira e uma segunda orientação de corte. Na primeira orientação de corte, vista melhor nas Figuras 1 e 2, o fuso de acionamento 16 é horizontal. Como resultado, cortes na formação rochosa 2 feitos pelo cortador de disco 18 são correspondentemente verticais. Na segunda orientação de corte, vista melhor nas Figuras 3 e 4, o fuso de acionamento 16 é vertical. Consequentemente, cortes na formação rochosa 2 feitos pelo cortador de disco 18 são correspondentemente horizontais. A primeira e a segunda orientações de corte são possíveis com ou a primeira ou a segunda modalidades mencionadas acima.[0029] Each support arm 14 is configured to be movable for a first and a second cutting orientation. In the first cutting orientation, best seen in Figures 1 and 2, the drive spindle 16 is horizontal. As a result, cuts in the rock formation 2 made by the disc cutter 18 are correspondingly vertical. In the second cutting orientation, best seen in Figures 3 and 4, the drive spindle 16 is vertical. Consequently, cuts in the rock formation 2 made by the disc cutter 18 are correspondingly horizontal. The first and second cutting directions are possible with either the first or second modes mentioned above.
[0030] Opcionalmente, o(s) braço(s) de suporte 14 pode(m) também ser móvel(is) de maneira tal que o fuso de acionamento 16 é operável em qualquer orientação de corte entre as supramencionadas vertical e horizontal, embora isto não seja essencial. O(s) braço(s) de suporte 14 pode(m) alternativamente ser configurado(s) de maneira tal que ele(s) é(são) móvel(is) entre a primeira e a segunda orientações de corte, mas apenas plenamente operacional(is) (i.e. o(s) cortador(es) de disco a girar a fim de facilitar corte ou pulverização das rochas) na primeira e na segunda orientações de corte.[0030] Optionally, the support arm (s) 14 can also be movable in such a way that the drive spindle 16 is operable in any cutting orientation between the above-mentioned vertical and horizontal, although this is not essential. The support arm (s) 14 can alternatively be configured in such a way that it (s) is movable between the first and second cutting orientations, but only fully operational (s) (ie the rotary cutter (s) to rotate in order to facilitate cutting or spraying of rocks) in the first and second cutting orientations.
[0031] Cada braço de suporte 14 é móvel entre uma primeira posição operativa e uma segunda posição operativa, em opcionalmente cada uma dentre a primeira e a segunda orientações de corte, de acordo com a profundidade de corte requerida. Isto é indicado pela seta de ponta dupla A na Figura 2. Por exemplo, na primeira posição operativa, o fuso de acionamento 16 é abaixado de modo a estar em estreita proximidade com o piso da mina 4 e na segunda posição operativa, o fuso de acionamento 16 é elevado de modo a estar em estreita proximidade com o teto da mina 8.[0031] Each support arm 14 is movable between a first operating position and a second operating position, and optionally each between the first and second cutting orientations, according to the required cutting depth. This is indicated by the double-headed arrow A in Figure 2. For example, in the first operating position, the drive spindle 16 is lowered so as to be in close proximity to the mine floor 4 and in the second operating position, the drive spindle. drive 16 is elevated so as to be in close proximity to the mine roof 8.
[0032] Opcionalmente, cada braço de suporte 14 pode ter uma[0032] Optionally, each support arm 14 can have a
8 / 18 primeira porção de braço conectada a uma segunda porção de braço por uma junta pivô (ou alternativamente, uma junta universal), cada primeira e segunda porção de braço sendo independentemente móvel uma em relação a outra. Esta disposição aumenta os graus de liberdade com que o conjunto de corte 10 pode operar e melhora vantajosamente sua capacidade de manobra.8/18 first arm portion connected to a second arm portion by a pivot joint (or alternatively, a universal joint), each first and second arm portion being independently movable in relation to each other. This arrangement increases the degrees of freedom with which the cutting set 10 can operate and advantageously improves its maneuverability.
[0033] O fuso de acionamento 16 é acionado por um motor para girar a uma velocidade particular. A potência do motor fica normalmente entre 20 e 50 kW por cortador de disco 18, dependendo do tipo de cortador de disco 18 selecionado e da força de corte requerida.[0033] The drive spindle 16 is driven by a motor to rotate at a particular speed. The motor power is normally between 20 and 50 kW per disc cutter 18, depending on the type of disc cutter 18 selected and the required cutting force.
[0034] Como visto melhor na Figura 5, em uma modalidade, o cortador de disco 18 compreende um corpo circular 20 e uma pluralidade de elementos de corte 22 dispostos perifericamente em torno do corpo circular[0034] As best seen in Figure 5, in one embodiment, the disc cutter 18 comprises a circular body 20 and a plurality of cutting elements 22 arranged peripherally around the circular body
20. A rotação do fuso de acionamento 16 causa uma rotação correspondente do cortador de disco 18. Porém, o cortador de disco 18 não precisa ser circular e pode ser apenas geralmente circular, por exemplo, dependendo de seu tamanho, um cortador de formato octogonal poderia se aproximar de um cortador de disco geralmente circular. Consequentemente, o cortador de disco 18 pode ser hexagonal, octogonal, decagonal etc., ou ter na verdade qualquer número de lados circunferencialmente estendidos.20. The rotation of the drive spindle 16 causes a corresponding rotation of the disc cutter 18. However, the disc cutter 18 does not need to be circular and can only be generally circular, for example, depending on its size, an octagonal cutter could approach a generally circular disc cutter. Consequently, the disc cutter 18 can be hexagonal, octagonal, decagonal etc., or actually have any number of circumferentially extended sides.
[0035] O ou cada cortador de disco 18 pode compreender adicionalmente um ou mais sensores. Estes sensores podem estar incrustados ou integrados no corpo de cortador 20. O sensor pode ser qualquer dos seguintes: um sensor de temperatura, um sensor de pressão, um sensor de raio X, um sensor de raio gama, um acelerômetro, um sensor configurado para monitorar a química das condições de corte ou um sensor para identificar a formação rochosa ou materiais para extração. Em uma tal modalidade, os sensores podem ser acoplados a um sistema de coleta de dados e potencialmente também acoplados com um pacote de análise de dados em linha ou remoto a partir da operação de mineração/extração.[0035] The or each disc cutter 18 may additionally comprise one or more sensors. These sensors can be embedded or integrated in the cutter body 20. The sensor can be any of the following: a temperature sensor, a pressure sensor, an X-ray sensor, a gamma ray sensor, an accelerometer, a sensor configured for monitor the chemistry of cutting conditions or a sensor to identify rock formation or materials for extraction. In such a modality, the sensors can be coupled to a data collection system and potentially also coupled with an online or remote data analysis package from the mining / extraction operation.
9 / 189/18
[0036] Em uma modalidade preferida, uma pluralidade de cortadores de disco 18 é disposta sobre o fuso de acionamento 16. Normalmente, seis ou mais cortadores de disco 18 podem ser providos. Os cortadores de disco 18 são preferivelmente espaçados regularmente ao longo do comprimento do fuso de acionamento 16, entre o par de braços de suporte espaçados 14a, 14b ou qualquer lado do braço de suporte 14, dependendo da modalidade.[0036] In a preferred embodiment, a plurality of disc cutters 18 are arranged on the drive spindle 16. Typically, six or more disc cutters 18 can be provided. The disk cutters 18 are preferably evenly spaced along the length of the drive spindle 16, between the pair of spaced support arms 14a, 14b or either side of the support arm 14, depending on the embodiment.
[0037] O espaçamento dos cortadores de disco 18 é selecionado de acordo com a profundidade de corte requerida e as propriedades mecânicas, e.g. resistência à tração final (UTS), da formação rochosa 2 sendo cortada a fim de otimizar a energia de corte específica, que vai ditar o consumo de potência requerido. A meta é obter condições sob que o material cortado vai se fragmentar sob seu próprio peso. Por exemplo, para uma profundidade de corte de 0,4 m em quimberlito, o espaçamento ideal entre cortadores de disco adjacentes fica em torno de 0,3 m. Porém, este pode ser aumentado ou diminuído dependendo da força requerida para fragmentação. Preferivelmente, o espaçamento é ajustável in situ e pode ser um processo automatizado ou um processo manual. O espaçamento pode ser remotamente ajustável, por exemplo a partir de um escritório de operações acima do solo. Uma ferramenta em forma de cunho pode ser usada para aplicar uma tal força de fragmentação, para auxiliar na fragmentação das rochas.[0037] The spacing of the disc cutters 18 is selected according to the required depth of cut and the mechanical properties, eg final tensile strength (UTS), of the rock formation 2 being cut in order to optimize the specific cutting energy, which will dictate the required power consumption. The goal is to obtain conditions under which the cut material will fragment under its own weight. For example, for a cutting depth of 0.4 m in chimberlite, the ideal spacing between adjacent disc cutters is around 0.3 m. However, this can be increased or decreased depending on the force required for fragmentation. Preferably, the spacing is adjustable in situ and can be an automated process or a manual process. Spacing can be remotely adjustable, for example from an above ground operations office. A die-shaped tool can be used to apply such a fragmentation force, to assist in the fragmentation of rocks.
[0038] Os cortadores de disco 18 são espaçados apart por um intervalo medindo entre preferivelmente 0,01 m e 2 m, mais preferivelmente entre 0,01 m e 0,5 m. Ainda mais preferivelmente, os cortadores de disco são 18 espaçados por um intervalo medindo entre 10 cm e 40 cm.[0038] Disc cutters 18 are spaced apart by an interval measuring between preferably 0.01 m and 2 m, more preferably between 0.01 m and 0.5 m. Even more preferably, the disc cutters are spaced 18 by 10 cm to 40 cm apart.
[0039] O corpo circular 20 do cortador de disco 18 é normalmente feito a partir de aço e tem um diâmetro de aproximadamente 100 mm e uma espessura (medida axialmente, também considerada ser uma extensão lateral para descrições subsequentes) de aproximadamente 11 mm. Realisticamente, um tal diâmetro possibilita uma profundidade de corte de até 400 mm. O[0039] The circular body 20 of the disc cutter 18 is normally made from steel and has a diameter of approximately 100 mm and a thickness (measured axially, also considered to be a lateral extension for subsequent descriptions) of approximately 11 mm. Realistically, such a diameter allows a cutting depth of up to 400 mm. O
10 / 18 corpo circular 20 tem um diâmetro de eixo 23 de entre 60 mm e 100 mm e é dimensionado e conformado para receber o fuso de acionamento 16.10/18 circular body 20 has a shaft diameter 23 of between 60 mm and 100 mm and is dimensioned and shaped to receive the drive spindle 16.
[0040] O diâmetro (ou diâmetro efetivo no caso de cortadores de disco não circulares) e a espessura do cortador de disco 18 são selecionados apropriadamente de acordo com a aplicação pretendida do conjunto de corte. Por exemplo, aplicações de assentamento de cabo requerem um cortador de disco 18 com um diâmetro menor. Retificadores de ângulo de braço robótico iriam requerer um diâmetro ainda menor. No entanto aplicações de abertura de túneis iria exigir um cortador de disco 18 com um diâmetro significativamente maior e iriam ser adaptadas consequentemente.[0040] The diameter (or effective diameter in the case of non-circular disc cutters) and the thickness of the disc cutter 18 are selected appropriately according to the intended application of the cutting set. For example, cable laying applications require a disc cutter 18 with a smaller diameter. Robotic arm angle rectifiers would require an even smaller diameter. However tunneling applications would require a disc cutter 18 with a significantly larger diameter and would be adapted accordingly.
[0041] Nesta modalidade, o cortador de disco 18 também compreende uma pluralidade de porta-ferramentas 24 para receber uma quantidade correspondente de elementos de corte 22. Em uma modalidade alternativa, o cortador de disco compreende um ou mais porta-ferramentas.[0041] In this embodiment, the disc cutter 18 also comprises a plurality of tool holders 24 for receiving a corresponding amount of cutting elements 22. In an alternative embodiment, the disc cutter comprises one or more tool holders.
[0042] Preferivelmente embora não essencialmente, cada porta- ferramenta 24 provê uma sede para um elemento de corte 22. Preferivelmente, cada porta-ferramenta 24 é feito a partir de aço, mas pode alternativamente compreende quaisquer metais ou carbonetos ou materiais à base de cerâmica com uma dureza acima de 70 HV (Dureza Vickers). Cada porta-ferramenta 24 pode ser ou permanentemente conectado ao corpo de cortador 20 (e.g. usando brasagem ou soldagem), como na modalidade mostrada nas Figuras 5, 6 e 7 ou ele é montado destacavelmente no corpo de cortador 20 usando um mecanismo de retenção, como na modalidade mostrada nas Figuras 8, 9 e 10a e 10b. Uma mistura de brasagem, soldagem e/ou conexões mecânicas poderia ser usada. Alternativamente, o(s) porta-ferramenta(s) 24 pode(m) ser formado(s) solidariamente com o corpo 20 do cortador de disco 18, por exemplo, por forjamento, metalurgia do pó etc.[0042] Preferably although not essentially, each tool holder 24 provides a seat for a cutting element 22. Preferably, each tool holder 24 is made from steel, but may alternatively comprise any metals or carbides or materials based on ceramic with a hardness above 70 HV (Vickers hardness). Each tool holder 24 can either be permanently connected to the cutter body 20 (eg using brazing or welding), as in the embodiment shown in Figures 5, 6 and 7 or it is detachably mounted on the cutter body 20 using a retention mechanism, as in the embodiment shown in Figures 8, 9 and 10a and 10b. A mixture of brazing, welding and / or mechanical connections could be used. Alternatively, the tool holder (s) 24 can be formed in solidarity with the body 20 of the disc cutter 18, for example, by forging, powder metallurgy, etc.
[0043] O mecanismo de retenção pode compreender uma disposição de pino de travamento 25 que é usada para prender o porta-ferramenta 24 no[0043] The retention mechanism may comprise a locking pin arrangement 25 which is used to secure the tool holder 24 to the
11 / 18 corpo de cortador 20. Preensão, encaixe por contração etc. pode alternativamente ser usados.11/18 cutter body 20. Grip, shrink fit etc. can alternatively be used.
[0044] Em uma modalidade, cada elemento de corte 22 é rigidamente ou fixamente suportado por um dos porta-ferramentas 24. Cada porta- ferramenta 24 é preferivelmente equiangularmente espaçado em torno de uma superfície circunferencial do corpo de cortador 20. Cada elemento de corte 22 pode ser preso no lugar em ou sobre o porta-ferramenta 24 usando brasagem. Alternativamente, o ou cada porta-ferramenta 24 pode ser configurado para receber rotativamente um elemento de corte 22. Em uma tal modalidade, o elemento de corte 22 e porta-ferramenta 24 pode ser configurado de maneira tal que o elemento de corte 22 pode girar livremente dentro do porta- ferramenta 24, e.g. com um encaixe de folga ou alternativamente ser capas d girar dentro do porta-ferramenta 24 apenas quando o elemento de corte 22 entra em contato com a formação rochosa sendo minerada/escavada, e.g. com um encaixe de transição.[0044] In one embodiment, each cutting element 22 is rigidly or fixedly supported by one of the tool holders 24. Each tool holder 24 is preferably evenly spaced around a circumferential surface of the cutter body 20. Each cutting element 22 can be held in place on or over the tool holder 24 using brazing. Alternatively, the or each tool holder 24 can be configured to rotatively receive a cutting element 22. In such an embodiment, the cutting element 22 and tool holder 24 can be configured in such a way that the cutting element 22 can rotate freely inside the tool holder 24, eg with a clearance fit or alternatively be caps d rotate inside the tool holder 24 only when the cutting element 22 comes into contact with the rock formation being mined / excavated, eg with a fitting transition.
[0045] Cada um dos elementos de corte 22 compreende um material duro, resistente ao desgaste com um valor de dureza de 130 HV e acima. O elemento de corte 22 compreende preferivelmente um material superduro selecionado a partir do grupo consistindo em nitreto de boro cúbico, diamante, material tipo diamante ou combinações dos mesmos, mas pode ser em vez disso um material duro tal como carboneto de tungstênio. O elemento de corte 22 pode compreender um substrato de carboneto cementado a que o material superduro é unido.[0045] Each of the cutting elements 22 comprises a hard, wear-resistant material with a hardness value of 130 HV and above. The cutting element 22 preferably comprises a super hard material selected from the group consisting of cubic boron nitride, diamond, diamond-like material or combinations thereof, but may instead be a hard material such as tungsten carbide. The cutting element 22 may comprise a cemented carbide substrate to which the super hard material is joined.
[0046] Em uma modalidade, os elementos de corte 22 são compactos de diamante policristalinos (PCDs), mais comumente encontrados no campo de perfuração de petróleo e gás. Tais PCDs são frequentemente cilíndricos e compreendem usualmente um sínter de camada de diamante unido a um substrato de aço ou carboneto.[0046] In one embodiment, the cutting elements 22 are compact polycrystalline diamonds (PCDs), most commonly found in the oil and gas drilling field. Such PCDs are often cylindrical and usually comprise a diamond layer sinter bonded to a steel or carbide substrate.
[0047] O PCD tem um diâmetro de entre 6 mm e 30 mm,[0047] The PCD has a diameter of between 6 mm and 30 mm,
12 / 18 preferivelmente entre 8 mm e 25 mm. Por exemplo, o PCD pode ter um diâmetro de 13 mm ou 16 mm ou 19 mm. Preferivelmente, o PCD tem um diâmetro de 16 mm. Uma combinação de diâmetros pode ser usada em um cortador de disco.12/18 preferably between 8 mm and 25 mm. For example, the PCD can have a diameter of 13 mm or 16 mm or 19 mm. Preferably, the PCD has a diameter of 16 mm. A combination of diameters can be used on a disc cutter.
[0048] Cada PCD pode ser chanfrado, chanfrado duplamente chanfrado multiplamente.[0048] Each PCD can be chamfered, double chamfered, multiple chamfered.
[0049] Cada PCD pode compreender uma superfície de cortador polida ou ser pelo menos parcialmente polida.[0049] Each PCD may comprise a polished cutter surface or be at least partially polished.
[0050] Alternativamente, em vez de ser um PCD tradicional, o elemento de corte 22 pode ser um cortador de formato 3-D. Uma ponta de incidência do elemento de corte 22 pode ser cônica, piramidal, balística, em formato de cinzel ou hemisférico. A ponta de incidência pode ser truncada com um ápice plano ou não truncado. A ponta de incidência pode ser axissimétrica ou assimétrica. Qualquer formato de elemento de corte 22 poderia ser usado, em combinação com qualquer aspecto desta invenção. Exemplos de tais cortadores conformados podem ser encontrados em WO2014/049162 e WO2013/092346.[0050] Alternatively, instead of being a traditional PCD, the cutting element 22 can be a 3-D cutter. A cutting edge 22 of the cutting element 22 can be conical, pyramidal, ballistic, chisel-shaped or hemispherical. The tip of incidence can be truncated with a flat apex or not truncated. The tip of incidence can be axisymmetric or asymmetric. Any shape of cutting element 22 could be used, in combination with any aspect of this invention. Examples of such shaped cutters can be found in WO2014 / 049162 and WO2013 / 092346.
[0051] Em uma primeira modalidade de um porta-ferramenta 24, nas Figuras 5, 6 e 7, cada porta-ferramenta 24 é geralmente troncônico quando visto axialmente (ver Figura 6). Cada porta-ferramenta 24 tem uma face dianteira 26 e uma face traseira 28, cada elemento de corte 22 sendo recebido em uma sede 30 na face dianteira 26 do porta-ferramenta 24. Cada sede 30 é angulada de maneira tal que o elemento de corte 22 fica voltado tangencialmente (ou geralmente aponta para) a direção de rotação pretendia. Isto é particularmente útil para PCDs que têm uma superfície de corte primária plana 32. Graças à sede, uma borda de corte 33 do elemento de corte 22 pode ser orientada em uma faixa de ângulos com respeito ao corpo de cortador 20, que contrasta com a abordagem convencional de ter elementos de corte 22 apontando exclusivamente radialmente ou axialmente para fora na[0051] In a first modality of a tool holder 24, in Figures 5, 6 and 7, each tool holder 24 is generally tapered when viewed axially (see Figure 6). Each tool holder 24 has a front face 26 and a rear face 28, each cutting element 22 being received at a seat 30 on the front face 26 of the tool holder 24. Each seat 30 is angled in such a way that the cutting element 22 faces tangentially (or usually points towards) the intended direction of rotation. This is particularly useful for PCDs that have a flat primary cutting surface 32. Thanks to the seat, a cutting edge 33 of the cutting element 22 can be oriented at a range of angles with respect to the cutter body 20, which contrasts with the conventional approach of having cutting elements 22 pointing exclusively radially or axially outward at
13 / 18 direção de avanço da face de rochas. Isto permite grande flexibilidade para obter um ângulo de corte desejado sem ter de modificar a configuração da ponta de incidência do elemento de corte.13/18 direction of advance of the face of rocks. This allows great flexibility to obtain a desired cutting angle without having to change the configuration of the cutting element's tip.
[0052] Além do mais, ter uma sede para receber um elemento de corte separado 22 significa que vantajosamente, qualquer estoque de PDC em excesso pode ser usado e encontrar utilidade em uma nova aplicação, reduzindo deste modo o capital de trabalho de uma empresa.[0052] Furthermore, having a seat to receive a separate cutting element 22 means that advantageously, any excess PDC stock can be used and find utility in a new application, thereby reducing a company's working capital.
[0053] Opcionalmente, o ângulo de inclinação do elemento de corte fica entre 25 graus e 30 graus. Opcionalmente, o ângulo de inclinação é em torno de 25 graus. Opcionalmente, o ângulo de inclinação pode ser positivo ou negativo.[0053] Optionally, the angle of inclination of the cutting element is between 25 degrees and 30 degrees. Optionally, the tilt angle is around 25 degrees. Optionally, the angle of inclination can be positive or negative.
[0054] A face dianteira 26 do porta-ferramenta 24 é geralmente mais curta do que a face traseira 28, provendo deste modo significante suporte estrutural de apoio para o elemento de corte 22 durante o uso. O porta- ferramenta 24, particularmente a traseira do porta-ferramenta 24 na direção de rotação, absorve uma proporção significante das forças de impacto durante o uso e reduz o risco do elemento de corte 22 de outro modo pular para fora do corpo de cortador 20 e ser perdido.[0054] The front face 26 of the tool holder 24 is generally shorter than the rear face 28, thereby providing significant structural support for the cutting element 22 during use. The tool holder 24, particularly the rear of the tool holder 24 in the direction of rotation, absorbs a significant proportion of the impact forces during use and reduces the risk of the cutting element 22 otherwise jumping out of the cutter body 20 and be lost.
[0055] Preferivelmente, a sede suporta plenamente a traseira (i.e., a superfície que é geralmente oposta à superfície de corte 32) do elemento de corte 22.[0055] Preferably, the seat fully supports the rear (i.e., the surface which is generally opposite the cutting surface 32) of the cutting element 22.
[0056] Em vista lateral (ver Figura 7), cada porta-ferramenta 24 tem uma seção transversal lateral variável, indicada pela seta B. Cada porta- ferramenta 24 se afila lateralmente para dentro a partir da cabeça 34 do porta- ferramenta 24 perto do elemento de corte 22 até um pé 36, perto do corpo circular 20.[0056] In side view (see Figure 7), each tool holder 24 has a variable lateral cross section, indicated by arrow B. Each tool holder 24 tapers laterally inward from the head 34 of the tool holder 24 near from the cutting element 22 to a foot 36, close to the circular body 20.
[0057] Uma extensão lateral (melhor vista na Figura 7) de cada elemento de corte 22 é maior do que uma extensão lateral do porta-ferramenta[0057] A lateral extension (best seen in Figure 7) of each cutting element 22 is greater than a lateral extension of the tool holder
24. Esta saliência protege o porta-ferramenta 24 de desgaste significante24. This projection protects the tool holder 24 from significant wear
14 / 18 durante o uso. Preferivelmente, uma espessura (i.e., extensão lateral) do porta- ferramenta 24 é em torno de 14 mm. Nesta modalidade, o elemento de corte 22 se projeta além do porta-ferramenta 24 de aproximadamente 1mm em cada lado. Isto assegura que é o elemento de corte 22 e não o porta-ferramenta 24 ou o corpo de cortador 20, que está sujeito a desgaste primário durante o uso. A saliência impede que o porta-ferramenta 24 se esfregue contra a formação rochosa 2. Na eventualidade de esfregamento, um revestimento duro ou uma abordagem em múltiplas camadas podem ser usados.14/18 during use. Preferably, a thickness (i.e., lateral extension) of the tool holder 24 is around 14 mm. In this embodiment, the cutting element 22 projects beyond the tool holder 24 of approximately 1mm on each side. This ensures that it is the cutting element 22 and not the tool holder 24 or the cutter body 20, which is subject to primary wear during use. The protrusion prevents the tool holder 24 from rubbing against the rock formation 2. In the event of rubbing, a hard coating or a multilayer approach can be used.
[0058] Em uma segunda modalidade de um porta-ferramenta 24, como mostrada nas Figuras 8 e 9, porta-ferramentas sucessivos 24 são lateralmente deslocados com respeito ao corpo de cortador 20. Como indicado nas Figuras 10a e 10b, cada porta-ferramenta 24 inclui uma ligeira torção para um lado. Em outras palavras, uma porção distal 24a do porta-ferramenta 24 é lateralmente deslocada com respeito ao corpo circular 20 e a uma porção proximal 24b do porta-ferramenta 24. Ambas as porções, distal e proximal, 24a, 24b são lateralmente alongadas. As porções distal e proximal 24a, 24b do porta-ferramenta 24 se encontram em uma interseção, indicada geralmente em[0058] In a second embodiment of a tool holder 24, as shown in Figures 8 and 9, successive tool holders 24 are laterally displaced with respect to the cutter body 20. As indicated in Figures 10a and 10b, each tool holder 24 includes a slight twist to one side. In other words, a distal portion 24a of the tool holder 24 is laterally displaced with respect to the circular body 20 and a proximal portion 24b of the tool holder 24. Both the distal and proximal portions 24a, 24b are laterally elongated. The distal and proximal portions 24a, 24b of the tool holder 24 are at an intersection, usually indicated in
38. A direção do deslocamento lateral é em ou uma primeira direção, axialmente afastada de um lado do corpo de cortador 20 ou em uma segunda direção oposta, afastada do outro lado do corpo de cortador 20. Na Figura 10a, o porta-ferramenta 24 é torcido para a direita e na Figura 10b, o porta- ferramenta 24 é torcido para a esquerda. A interseção 38 pode ser uma brusca mudança de direção, tal como uma perna de cão ou uma mudança de direção prolongada, tal como uma curva. A interseção 38 pode compreender uma porção mediana unindo a porção distal 24a com a porção proximal 24b.38. The direction of the lateral displacement is in either a first direction, axially away from one side of the cutter body 20 or in a second opposite direction, away from the other side of the cutter body 20. In Figure 10a, tool holder 24 is twisted to the right and in Figure 10b, toolholder 24 is twisted to the left. Intersection 38 can be a sudden change of direction, such as a dog's leg or a prolonged change of direction, such as a curve. The intersection 38 can comprise a median portion joining the distal portion 24a with the proximal portion 24b.
[0059] Como uma alternativa, é considerado a porção proximal 24b poderia ser lateralmente deslocada com respeito ao corpo de cortador 20 ao passo que a porção distal 24a está em alinhamento com o corpo circular 20. Porém, uma vez que o elemento de corte 22 é usualmente localizado sobre a[0059] As an alternative, it is considered that the proximal portion 24b could be laterally displaced with respect to the cutter body 20 while the distal portion 24a is in alignment with the circular body 20. However, since the cutting element 22 is usually located on the
15 / 18 porção distal 24a do porta-ferramenta 24, a primeira disposição mencionada é preferível.15/18 distal portion 24a of tool holder 24, the first arrangement mentioned is preferable.
[0060] Ao longo da superfície circunferencial 40 do corpo de cortador 20, a direção do deslocamento lateral se alterna para sucessivos porta- ferramentas 24. O benefício desta disposição é que ela aumenta a área de corte efetiva oferecida pelos elementos de corte 22 durante rotação do corpo circular 20, independentemente do tamanho do elemento de corte 22. Isto também facilita uma mudança rápida e fácil de um porta-ferramenta individual 24 durante manutenção e reparo, sem ter de remover o corpo de cortador 20 inteiro. Além do mais, a disposição ajuda a reduzir erosão do corpo de cortador 20 (às vezes conhecida como ‘lavagem de corpo) causada pelo fluxo de rochas cortadas além do conjunto de corte 10.[0060] Along the circumferential surface 40 of the cutter body 20, the direction of lateral displacement alternates for successive tool holders 24. The benefit of this arrangement is that it increases the effective cutting area offered by the cutting elements 22 during rotation circular body 20, regardless of the size of the cutting element 22. This also facilitates a quick and easy change of an individual tool holder 24 during maintenance and repair, without having to remove the entire cutter body 20. Furthermore, the arrangement helps to reduce erosion of the cutter body 20 (sometimes known as ‘body wash) caused by the flow of cut rocks beyond the cutter set 10.
[0061] O conjunto de corte 10 pode compreender adicionalmente um material de contato duro (não mostrado). O material de contato duro pode compreender um material de carboneto de baixo ponto de fusão (LMC), distinguido por sua base de ferro. Materiais exemplificativos são descritos em US 8.968.834, US 8.846.207 e US 8.753.755, embora, em vez disso, outros materiais resistentes ao desgaste poderiam ser usados. A finalidade do material de contato duro é limitar lavagem de corpo do corpo circular 20. O material de contato duro pode ser localizado rotativamente atrás do porta- ferramenta 24, próximo da face traseira 28. Se os porta-ferramentas 24 são espaçados, então o material de contato duro pode ser provido em ou sobre o corpo de cortador 20, entre porta-ferramentas 24 sucessivos. Adicionalmente ou alternativamente, o material de contato duro pode ser provido sobre a face traseira 28. Adicionalmente ou alternativamente, o material de contato duro pode ser provido sobre a face dianteira 26. O material de contato duro pode ser provido sobre a face dianteira 26, a face traseira 28 e sobre a Adicionalmente circunferencial 40. A localização do material de contato duro sobre o corpo de cortador 20 e/ou porta-ferramenta 24 é específica do sítio e é[0061] The cutting set 10 may additionally comprise a hard contact material (not shown). The hard contact material may comprise a low melting carbide (LMC) material, distinguished by its iron base. Exemplary materials are described in US 8,968,834, US 8,846,207 and US 8,753,755, although other wear-resistant materials could be used instead. The purpose of the hard contact material is to limit body wash of the circular body 20. The hard contact material can be located rotatably behind the tool holder 24, close to the rear face 28. If the tool holders 24 are spaced, then the hard contact material can be provided on or on the cutter body 20, between successive tool holders 24. Additionally or alternatively, the hard contact material can be provided on the rear face 28. Additionally or alternatively, the hard contact material can be provided on the front face 26. The hard contact material can be provided on the front face 26, the rear face 28 and on the additionally circumferential 40. The location of the hard contact material on the cutter body 20 and / or tool holder 24 is site specific and is
16 / 18 selecionada de acordo com a natureza da formação rochosa que está sendo minerada nesse sítio.16/18 selected according to the nature of the rock formation being mined at that site.
[0062] Em uso, o cortador de disco 18 é posto em contato com a formação rochosa 2 e rotação do fuso de acionamento 16 e, portanto, de seu(s) cortador(es) de disco 18, causa divisão da formação rochosa 2. O conjunto de corte 10 se reparte na formação rochosa 2, por exemplo, para criar cortes ortogonais limpos de em torno de 16 mm, dependendo do tamanho dos elementos de corte 22 selecionados. As rocha cortadas se fragmentam ou sob seu próprio peso ou com força de acunhamento secundária, e.g. usando uma ferramenta em formato de cunha.[0062] In use, the disc cutter 18 is put in contact with the rock formation 2 and rotation of the drive spindle 16 and, therefore, of its disc cutter (s) 18, causes division of the rock formation 2 The cutting set 10 splits into the rock formation 2, for example, to create clean orthogonal cuts of around 16 mm, depending on the size of the cutting elements 22 selected. The cut rocks break up either under their own weight or with secondary wedge force, e.g. using a wedge-shaped tool.
[0063] Embora diversas aplicações do conjunto de corte tenham sido mencionadas acima, a abertura de túneis é uma aplicação particularmente atrativa. Convencionalmente, a fim de criar um novo túnel subterrâneo, é usada uma máquina de perfuração de túnel (TBM). As TBMs criam um túnel de formato cilíndrico de uma maneira em conhecida. Se a finalidade do túnel é veicular ou tráfego de pedestres e apenas uma seção transversal lateral circular é possível, um novo piso horizontal deve ser incluído dentro da porção inferior do túnel. Efetivamente, o diâmetro do túnel é superdimensionado. Material de rochas em excesso deve ser extraído a fim de criar o espaço utilizável real requerido dentro da porção superior do túnel e isto aumenta os custos de abertura de túnel, não apenas porque uma TBM maior demanda mais pontas de corte consumíveis do que uma TBM menor, mas também que a operação de abertura de túnel leva significantemente mais tempo. Além do mais, material adicional é requerido para construção do novo piso. Graças ao conjunto de corte descrito aqui, um túnel com uma menor seção transversal lateral pode ser criado, deste modo produzindo o formato requerido do túnel superior. O conjunto de corte então segue a TBM menor para conformar a metade inferior do túnel, criando um piso perpendicular às paredes e removendo significantemente menos material do que com uma[0063] Although several applications of the cutting set have been mentioned above, tunneling is a particularly attractive application. Conventionally, in order to create a new underground tunnel, a tunnel drilling machine (TBM) is used. TBMs create a cylindrical shaped tunnel in a known way. If the purpose of the tunnel is vehicular or pedestrian traffic and only a circular lateral cross section is possible, a new horizontal floor must be included within the lower portion of the tunnel. Effectively, the tunnel diameter is oversized. Excessive rock material must be extracted in order to create the actual usable space required within the upper portion of the tunnel and this increases tunnel opening costs, not only because a larger TBM demands more consumable cutting tips than a smaller TBM , but also that the tunnel opening operation takes significantly longer. In addition, additional material is required to build the new floor. Thanks to the cutting set described here, a tunnel with a smaller lateral cross section can be created, thus producing the required shape of the upper tunnel. The cutting set then follows the smaller TBM to form the lower half of the tunnel, creating a floor perpendicular to the walls and removing significantly less material than with a
17 / 18 TBM maior.17/18 TBM higher.
[0064] Embora esta invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referência a modalidades, vai ficar entendido por aqueles especializados na técnica que várias mudanças de forma e detalhe podem ser feitas sem sair do escopo da invenção como definida pelas reivindicações anexas.[0064] Although this invention has been particularly shown and described with reference to modalities, it will be understood by those skilled in the art that various changes in shape and detail can be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.
[0065] Por exemplo, na segunda modalidade do conjunto de corte, embora apenas um único braço de suporte 14 tenha sido descrito, em vez disto dois ou mais braços de o suporte espaçados 14 podem ser providos.[0065] For example, in the second embodiment of the cutting set, although only a single support arm 14 has been described, instead two or more spaced support arms 14 can be provided.
[0066] Por exemplo, as duas modalidades descritas aqui incluem ambas uma pluralidade de cortadores de disco 18 montados sobre o fuso de acionamento 16. Este não precisa ser o caso e em vez disso um único cortador de disco 18 poderia ser usado.[0066] For example, the two modalities described here both include a plurality of disc cutters 18 mounted on the drive spindle 16. This need not be the case and instead a single disc cutter 18 could be used.
[0067] Por exemplo, em vez de usar uma combinação de elementos de corte 22 e porta-ferramentas 24 emparelhados, os elementos de corte podem ser integrados diretamente no corpo do cortador de disco 18 em uma borda periférica do mesmo, deste modo eliminando a necessidade de um porta- ferramenta 24 intermediário.[0067] For example, instead of using a combination of cutting elements 22 and paired tool holders 24, the cutting elements can be integrated directly into the body of the cutter 18 at a peripheral edge thereof, thereby eliminating the need for an intermediate tool holder 24.
[0068] Por exemplo, o ou cada elemento de corte pode compreender diamante monocristalino em vez de material de diamante policristalino.[0068] For example, the or each cutting element may comprise monocrystalline diamond instead of polycrystalline diamond material.
[0069] Por exemplo, o elemento de corte 22 pode compreender metal impregnado com diamante ou grão abrasivo ou ser à base de cerâmica[0069] For example, cutting element 22 may comprise metal impregnated with diamond or abrasive grain or be ceramic based
[0070] Embora, o conjunto de corte 10 tenha sido descrito como sendo de utilização subterrânea, ele pode igualmente ser usado acima do solo, por exemplo em uma pedreira aberta.[0070] Although cutting set 10 has been described as being for use underground, it can also be used above ground, for example in an open quarry.
[0071] Além do mais, uma versão em menor escala poderia ser usada para cavar micro trincheiras em rodovias e pavimentos, por exemplo, para lançamento de cabos de fibra óptica de pequeno diâmetro. Neste caso, o conjunto de corte 10 iria estar cortando asfalto e concreto, e não rochas. Em[0071] Furthermore, a smaller scale version could be used to dig micro trenches on highways and pavements, for example, for launching small diameter fiber optic cables. In this case, cutting set 10 would be cutting asphalt and concrete, not rocks. In
18 / 18 uma tal modalidade, o diâmetro do corpo de cortador 20 iria ser da ordem de 300 mm, a espessura lateral do corpo de cortador até 20 mm e os elementos de corte dimensionados correspondentemente. A intenção é obter uma profundidade de corte de em torno de 50 mm a 100 mm.18/18 in such an embodiment, the diameter of the cutter body 20 would be in the order of 300 mm, the lateral thickness of the cutter body up to 20 mm and the cutting elements correspondingly sized. The intention is to obtain a cutting depth of around 50 mm to 100 mm.
[0072] Certos termos e conceitos padrões como usados aqui são brevemente explicados abaixo.[0072] Certain standard terms and concepts as used here are briefly explained below.
[0073] Como usado aqui, material de diamante policristalino (PCD) compreende uma pluralidade de grãos de diamante, de que um número substancial é diretamente interligado uns com os outros e em que o teor do diamante é pelo menos cerca de 80 por cento em volume do material. Interstícios entre os grãos de diamante podem estar substancialmente vazios ou eles podem ser pelo menos parcialmente preenchidos com um material de carga a granel ou eles podem estar substancialmente vazios. O material de carga a granel pode compreender material de promoção de sínter.[0073] As used here, polycrystalline diamond material (PCD) comprises a plurality of diamond grains, a substantial number of which are directly interconnected with each other and where the diamond content is at least about 80 percent in volume of the material. Intersections between the diamond grains can be substantially empty or they can be at least partially filled with bulk fill material or they can be substantially empty. The bulk cargo material may comprise sinter promotion material.
[0074] Material PCBN compreende grãos de nitreto de boro cúbico (cBN) dispersos dentro de uma matriz compreendendo metal, semimetal e ou material cerâmico. Por exemplo, material PCBN pode compreender pelo menos cerca de 30 por cento em volume de grãos cBN dispersos em um material de matriz de aglutinante compreendendo um composto contendo Ti, tal como carbonitreto de titânio e/ ou um composto contendo Al, tal como as nitreto de alumínio e/ou compostos contendo metal tal como Co e ou W. Algumas versões (ou “tipos”) de material PCBN pode compreender pelo menos cerca de 80 por cento em volume ou mesmo pelo menos cerca de 85 por cento em volume de grãos cBN.[0074] PCBN material comprises grains of cubic boron nitride (cBN) dispersed within a matrix comprising metal, semimetal and or ceramic material. For example, PCBN material can comprise at least about 30 volume percent of cBN grains dispersed in a binder matrix material comprising a Ti-containing compound, such as titanium carbonitride and / or an Al-containing compound, such as nitride aluminum and / or metal-containing compounds such as Co and or W. Some versions (or "types") of PCBN material can comprise at least about 80 percent by volume or even at least about 85 percent by volume of grains cBN.
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Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2715 DE 17-01-2023 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |