CN100425800C - 切割煤炭和岩石的切割齿组件及包括该组件的旋转滚筒 - Google Patents

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Abstract

一种切割齿组件及包括该组件的旋转滚筒，切割齿组件包括切割齿固定器和切割齿，切割齿包括切割头，切割头具有前表面和尾随表面，前表面和尾随表面相交成切割刀刃，一固定端和一杆柄，以防止在切割齿和滚筒之间发生相对移动。切割齿组件定向以使尾随表面相对切割平面倾斜5至20度的后部间隙锐角，切割平面是在切割刀刃处由与圆形路径的切线所确定，前表面相对垂直于切割平面的轴线倾斜10至45度的前部倾斜角，从而前表面和尾随表面在切割刀刃处形成锐角，切割刀刃相对滚筒维持在固定的朝向，并大致平行于纵向轴，和前表面和尾随表面相对于滚筒从外面朝向延伸的纵向轴集中，并且切割齿和切割齿固定器配合，从而纵向轴相对于切割平面向后延伸倾斜一锐角。

Description

切割煤炭和岩石的切割齿组件及包括该组件的旋转滚筒
技术领域
本发明涉及采煤，更具体地说是涉及用于对煤炭和岩石进行开采的切割齿。
背景技术
通常，在具有旋转切割滚筒的采矿机或截割机上，间隔地设置一些成排的齿，并利用这些齿来对煤炭和岩石进行开采。在滚筒进行转动期间，当这些齿与煤壁表面相接触时，这些齿就对煤壁表面进行切割。
目前可获得的齿呈锥形工具形状，并且具有一尖的工具尖端。锥形齿实际上并不进行切割，而是对煤壁表面进行破碎，从而会导致开采出低水平的粗糙产品，并且还会产生大量的悬浮在空气中的粉尘颗粒。实际上，这些操作动作会产生粉尘和小块(微粒)，这就需要连续地喷水，以便符合“职业安全卫生”条件。这些微小的粉尘颗粒会对地下矿工造成健康方面的威胁。由于有些颗粒的大小会落入致癌和/或对呼吸造成威胁的颗粒范围内，因此，当矿工长期地处于具有这种粉尘颗粒的环境中时，会导致肺癌、慢性支气管炎和尘肺病。所产生的大量的粉尘对设备的可靠性也会产生不良的影响，从而增大设备的维护费用。
锥形齿只是被松松地固定在它们对应的固定器内，从而使得这些锥形齿可以绕它们的纵轴线自由地转动。研究表明，由于所产生的微小粉尘的缘故，使得这些齿在被锁定到它们的固定器内之后，这些齿确实会发生故障，从而会妨碍转动。这些操作动作对煤炭和岩石进行破碎，因此会产生一些微粒，并且会产生磨擦火花。
1997年9月4日公开了澳大利亚专利申请NO.12672/97，在此引用这篇专利申请文件作为参考。该专利申请文件公开一种凿子型的煤炭和岩石的切割齿，包括直的切割刀刃，其大致限定切割齿平的前表面和底部表面，该平的底部表面相对于切割平面倾斜一后部间隙锐角，而前表面相对于垂直于所述切割表面的轴线倾斜一前部倾斜锐角，从而前表面和底部表面在切割刀刃限定一锐角。然而该专利申请文件所公开的切割齿以从滚筒径向延伸的切割齿的杆柄固定于滚筒，使得当切割齿与切割表面接触时受到大的剪切力。该切割齿还包括旋转的切割头。
上面的针对现有技术所作的描述不应被认为是采煤领域中已知的技术。
发明内容
本发明一个发明目的是提供一种最佳的切割刀刃定向，以便在切割操作中减少悬浮在空气中的颗粒产生。
本发明首先公开了一种切割齿组件，被安装在旋转滚筒上，所述滚筒具有旋转的纵向轴，所述的切割齿组件包括：切割齿固定器和具有纵向轴的切割齿，所述切割齿具有：一非转动的切割头，其包括一直的切割刀刃，该切割刀刃把所述切割头确定为大致平的前表面和尾随表面；一固定端，其结合于所述切割齿固定器内，用于把所述的切割齿相对于所述的滚筒而固定，从而在使用过程中，所述的滚筒的旋转，以沿着大致呈圆形的路径驱动所述的切割刀刃向前，从而防止所述切割齿相对于所述滚筒发生移动；一杆柄，在所述切割头和所述固定端之间沿所述纵向轴延伸；其中，所述切割齿组件的定向以致于所述的尾随表面相对于切割平面倾斜5至20度的后部间隙锐角，所述切割平面是在所述切割刀刃处，由与所述的圆形路径的切线所确定，所述的前表面相对于垂直于所述切割平面的轴线倾斜10至45度的前部倾斜角，从而所述的前表面和尾随表面在所述的切割刀刃处形成锐角，所述的切割刀刃相对于所述的滚筒维持在固定的朝向，并且大致平行于所述的纵向轴，和所述前表面和尾随表面相对于所述的滚筒从外面朝向延伸的纵向轴集中，并且其中所述的切割齿和切割齿固定器配合，从而所述的纵向轴相对于所述的切割平面向后地延伸倾斜一锐角。
另一方面，本发明还公开了一种旋转的滚筒，具有至少一个切割齿固定器和至少一个切割齿，所述切割齿安装于所述切割齿固定器内，所述切割齿具有纵向轴，并包括：一非转动的切割头，其包括一直的切割刀刃，该切割刀刃把所述切割头确定为大致平的前表面和尾随表面；一固定端，其结合于所述切割齿固定器内，用于把所述的切割齿相对于所述的滚筒而固定，从而在使用过程中，所述的滚筒的旋转，以沿着大致呈圆形的路径驱动所述的切割刀刃向前，从而防止所述切割齿相对于所述滚筒发生移动；一杆柄，在所述切割头和所述固定端之间沿所述纵向轴延伸；其中，所述切割齿定位于所述切割齿固定器内，从而所述的尾随表面相对于切割平面倾斜5至20度的后部间隙锐角，所述切割平面是在所述切割刀刃处，由与所述的圆形路径的切线所确定，所述的前表面相对于垂直于所述切割平面的轴线倾斜10至45度的前部倾斜角，从而所述的前表面和尾随表面在所述的切割刀刃处形成锐角，所述的切割刀刃相对于所述的滚筒维持在固定的朝向，并且大致平行于所述的纵向轴，和所述前表面和尾随表面相对于所述的滚筒从外面朝向延伸的纵向轴集中，并且其中所述的切割齿和切割齿固定器配合，从而所述的纵向轴相对于所述的切割平面向后地延伸倾斜一锐角。
其中，所述的切割齿相对于所述滚筒的半径以一个锐角安装于切割齿固定器内，并倾斜地朝向滚筒的旋转方向。
优选地是，所述的切割齿是由气硬低合金钢4340制成的。
优选地是，所述的前部倾斜角在10度和30度之间。
优选地是，所述的切割刀刃的宽度在5毫米和60毫米之间。
优选地是，所述的固定端呈T形，可滑动地接合于凹槽内并固紧于固定器。
附图说明
下面将只通过举例的方式，并参照附图来描述本发明的优选实施方式，在这些附图中：
图1是现有技术一个煤炭和岩石切割齿的侧视图；
图2是现有技术另一个煤炭和岩石切割齿的侧视图；
图3是现有技术一个煤炭和岩石切割齿的前视图；
图4是现有技术另一个煤炭和岩石切割齿的后视图；
图5是现有技术另外一个煤炭和岩石切割齿的后视图；
图6是现有技术位于一个切割齿固定器内的一个煤炭和切割齿固定端的剖面图；
图7是现有技术配置有一些煤炭和岩石切割齿的旋转滚筒的立体示意图；
图8是现有技术配置有一些煤炭和岩石切割齿的旋转滚筒的一部分的端面图；
图9是现有技术带有一旋转滚筒的截割机的端面图；
图10是现有技术一旋转滚筒的端面图，图中表示出了切割深度；
图11A，11B是本发明实施例中的煤炭和岩石切割齿的前视图和侧视图；
图11C至11F是图11A和11B所示煤炭和岩石切割齿沿着线a-a，b-b，c-c，d-d的剖面图；
图12A和12B是另外的煤炭和岩石切割齿的前视图和侧视图；
图12C至12E是图12A，12B所示的煤炭和岩石切割齿沿着线a-a，b-b，c-c的剖面图；
图13A和13B是另外的煤炭和岩石切割齿的前视图和侧视图；
图13C和13D是图13A，13B所示的煤炭和岩石切割齿沿着线a-a，b-b的剖面图；
图14A和14B是另外的煤炭和岩石切割齿的前视图和侧视图；
图15A和15B是另外的煤炭和岩石切割齿的前视图和侧视图；
图15C至15E是图15A，15B所示的煤炭和岩石切割齿沿着线a-a，b-b，c-c的剖面图；
图16A和16B是另外的煤炭和岩石切割齿的前视图和侧视图；
图16C至16E是图16A，16B所示的煤炭和岩石切割齿沿着线a-a，b-b，c-c的剖面图；
图17是一个切割齿的尖端视图，图中该切割齿的一部分被切去了；
图18是固定在一个切割齿固定器内的另外的煤炭和岩石切割齿的侧视图。
其中，附图标记说明如下：
1是切割齿；
2是切割头；
3是杆柄；
4是固定端(内端)；
5是一平的前表面(导引表面)；
6是一平的底部表面(尾随表面)；
7是后表面；
8是一直的切割刀刃；
9是一螺旋导流片，用于更换切割齿；
10是一旋转滚筒；
11是切割齿固定器；
12是间隙环(表面环)；
13是煤壁表面；
14是剪切开采机；
R是前部倾斜角；
B是后部间隙角；
W是切割刀刃(切割头)的宽度；
S是相邻两个切割齿之间的间距；
P是切割滚筒半径；
D是切割深度；
X是纵向轴；
Z是锐角；和
CP是切割平面。
具体实施方式
参照附图，图中公开了一种切割齿1，该切割齿1具有一切割头2、杆柄3以及用于把切割齿1固定到一切割齿固定器11上的固定(内侧)端4。在图1至图10中，切割齿固定器11被焊接到螺旋形导流片9上，该螺旋形导流片9又被焊接到一滚筒10上。在这些附图中，固定端4呈T形，并适于被可滑转动地配合并固定在滚筒10的螺旋形导流片9上的切割齿固定器11的凹槽内。滚筒能可用于截割机或连续开矿机。
优选地是，切割齿1的整体都是由一种均质的非连接的合金钢条制成，这种合金钢条是由低合金钢4340构成，并被进行气硬且被回火至约60HR’C’洛氏表面硬度。优选地是，在图11A，B，12A，B，15A，B和16A，B中所示的切割齿被用于切割煤炭，而图13A，B及14A，B中所示的切割齿被用于切割坚硬岩石。
切割齿1包括被固定到滚筒10上的一径向内端4和一杆柄3，以便基本上防止在切割齿1和滚筒10之间发生相对移动。切割齿1还包括一切割头2，该切割头2具有前表面5和尾随表面6，所说的前表面5和尾随表面6相交从而形成一切割刀刃8，并大致平行于轴延伸。在使用过程中，前表面5相对于所说轴的半径倾斜一个锐角R，尾随表面6相对于通过刀刃8并垂直于所说半径的一平面倾斜一个后部间隙锐角B。前表面5和尾随表面6相对于滚筒10从外面朝向延伸的纵向轴X集中，和其中切割齿1和切割齿固定器11适配，从而所述的纵向轴X相对于所述的切割平面CP向后地延伸倾斜一锐角Z，正如图18所示。
从图17中可以看得最清楚，前表面5相对于垂直于切割平面CP的一轴线成一个前部倾斜角R。例如，图11A表示出了30度的前部倾斜角R，而图12A表示出了10度的前部倾斜角R。
与切割刀刃8的长度相对应的切割头2的宽度W是根据要被切割的材料以及切割齿1在滚筒10上的位置来选择的。较窄的切割齿2(例如图13B)被用于切割较硬的岩石表面，例如用于切割花岗岩。图11B，12B，13B，14B，15B，16B所表示出的切割齿1和切割头2，切割头2所具有的宽度W分别为30，30，10，10，50，50毫米。
如图18所示，切割齿具有纵向轴X和内端4和沿所述纵向轴X延伸的杆柄3适于与一固定器11接合。这种接合使得通过滚筒10的转动来沿一条圆形路径向前驱动切割齿1，并在切割刀刃8处，由所说路径的切线确定出所说的切割平面CP。这种固定端结构使得对磨损的切割齿1的更换简单。在固定端4处也可以采用其它类似的连接方式来把切割齿1牢固地固定到滚筒10上，并且还允许对切割齿1进行更换。
如图7所示，在使用过程中，在一截割机14的滚筒10上的螺旋形导流片9上配置众多的切割齿1。优选的配置的方式是这样子的，即，使得一系列切割齿1与相邻的切割沿着相同的路径，并使这些切割齿被相互间隔开，以便在切割操作过程中这些切割齿相互作用，使得每个切割齿1象已知的“减轻切割(relieved cutting)”中那样被前面的切割齿1减轻。为了改进切割性能，这些连续的切割齿1相对于S/D切割深度以一个在1和3之间的比率被间隔开，如图7所示，这就确定出了间距S，并且如图10所示，确定出切割深度D为滚筒10向前转动一圈时所前进的距离。
此外，切割齿1还可以用类似穿孔的方式被配置在滚筒10上的清除(表面)环12上。
使用这里所描述的切割齿，就可以具有良好的切割性能，例如：减少了所产生的灰尘，这是由于倾斜角保持不变(保持正的倾斜角)，并且能保持尖端的锋锐性(自削尖)；使切割动力降低，并且使切割动力更具有一致性；减少了煤炭碎块(产生粗煤)；减少了用水量；减少了磨损和撕裂，从而减少了切割设备的停机时间；减小了切割齿表面与切割材料之间的磨擦，从而减少了磨擦火花；提高了矿井环境的健康安全性。
使用所描述的切割齿1，就可以改进对岩石和煤壁表面13的切割操作，产生更粗糙的产品，减少了含在气体中的粉尘颗粒，从而降低了地下矿工们的健康危险性。与现有技术中的切割齿相比，这种结构的切割齿1具有更有效的切割性能，所需的切割力更小，挖掘煤壁表面所需的单位能量更少。
尽管已经参照一些特定的例子描述了本发明，但是，本领域普通技术人员会知道，本发明还可以按照许多其它方式来实施。

Claims (5)

1.一种切割齿组件，被安装在旋转滚筒(10)上，所述滚筒(10)具有旋转的纵向轴，所述的切割齿组件包括：切割齿固定器(11)和具有纵向轴(X)的切割齿(1)，所述切割齿(1)具有：
一非转动的切割头(2)，其包括一直的切割刀刃(8)，该切割刀刃把所述切割头(2)确定为大致平的前表面(5)和尾随表面(6)；
一固定端(4)，其结合于所述切割齿固定器(11)内，用于把所述的切割齿(1)相对于所述的滚筒而固定，从而在使用过程中，所述的滚筒(10)的旋转，以沿着大致呈圆形的路径驱动所述的切割刀刃(8)向前，从而防止所述切割齿(1)相对于所述滚筒(10)发生移动；
一杆柄(3)，在所述切割头(2)和所述固定端(4)之间沿所述纵向轴(X)延伸；
其特征在于，所述切割齿组件的定向以致于所述的尾随表面(6)相对于切割平面(CP)倾斜5至20度的后部间隙锐角(B)，所述切割平面是在所述切割刀刃(8)处，由与所述的圆形路径的切线所确定，所述的前表面(5)相对于垂直于所述切割平面(CP)的轴线倾斜约10至45度的前部倾斜角(R)，从而所述的前表面(5)和尾随表面(6)在所述的切割刀刃(8)处形成锐角(Z)，所述的切割刀刃(8)相对于所述的滚筒(10)维持在固定的朝向，并且大致平行于所述的纵向轴(X)，和
所述前表面(5)和尾随表面(6)相对于所述的滚筒(10)从外面朝向延伸的纵向轴(X)集中，并且其中所述的切割齿(1)和切割齿固定器(11)配合，从而所述的纵向轴相对于所述的切割平面向后地延伸倾斜一锐角。
2.根据权利要求1所述的切割齿组件，其中，所述的切割齿(1)是由气硬的低合金钢4340制成的。
3.根据权利要求1所述的切割齿组件，其中，所述的前部倾斜角(R)在10度和30度之间。
4.根据权利要求1所述的切割齿组件，其中，所述的切割刀刃(8)的宽度在5毫米和60毫米之间。
5.一种旋转的滚筒(10)，具有至少一个切割齿固定器(11)和至少一个切割齿(1)，所述切割齿安装于所述切割齿固定器(11)内，所述切割齿(1)具有纵向轴(X)，并包括：
一非转动的切割头(2)，其包括一直的切割刀刃(8)，该切割刀刃把所述切割头(2)确定为大致平的前表面(5)和尾随表面(6)；
一固定端(4)，其结合于所述切割齿固定器(11)内，用于把所述的切割齿(1)相对于所述的滚筒而固定，从而在使用过程中，所述的滚筒(10)的旋转，以沿着大致呈圆形的路径驱动所述的切割刀刃(8)向前，从而防止所述切割齿(1)相对于所述滚筒(10)发生移动；
一杆柄(3)，在所述切割头(2)和所述固定端(4)之间沿所述纵向轴(X)延伸；
其特征在于，所述切割齿(1)定位于所述切割齿固定器(11)内，从而所述的尾随表面(6)相对于切割平面(CP)倾斜5至20度的后部间隙锐角(B)，所述切割平面是在所述切割刀刃(8)处，由与所述的圆形路径的切线所确定，所述的前表面(5)相对于垂直于所述切割平面(CP)的轴线倾斜10至45度的前部倾斜角(R)，从而所述的前表面(5)和尾随表面(6)在所述的切割刀刃(8)处形成锐角(Z)，所述的切割刀刃(8)相对于所述的滚筒(10)维持在固定的朝向，并且大致平行于所述的纵向轴(X)，和
所述前表面(5)和尾随表面(6)相对于所述的滚筒(10)从外面朝向延伸的纵向轴(X)集中，并且其中所述的切割齿(1)和切割齿固定器(11)配合，从而所述的纵向轴相对于所述的切割平面向后地延伸倾斜一锐角。
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