DE102006029259A1

DE102006029259A1 - Stumpfschleifscheibe und Schleifleisten für diese

Info

Publication number: DE102006029259A1
Application number: DE102006029259A
Authority: DE
Inventors: Kenneth S. Monyak; James Canton Paumier
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-02-15
Also published as: ITTO20060533A1; GB0608488D0; CA2544675C; US7600543B2; GB2428956A; US7100651B1; GB2428956B; FR2889645A1; US20070034288A1; CA2792142A1; CA2544675A1

Abstract

Stumpfschleifscheibe (10) mit einem metallischen Rad (12), welches eine Drehachse (A) bestimmt und ein Paar von Seitenflächen (14) und eine äußere Umfangskantenfläche (16) aufweist. Die Außenkantenfläche (16) weist eine Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Ausnehmungen (32) auf. Jede Ausnehmung (32) erstreckt sich axial ganz durch die Scheibe (10) hindurch. Eine Vielzahl von Seitenschneidelementen (20) ist auf jeder Seitenfläche (14) angebracht. Eine Vielzahl von äußeren Umfangsschneidgeräten (22) ist am Umfang im Abstand um die äußere Kantenfläche (16) angeordnet. Schleifleisten (30) sind in entsprechenden Ausnehmungen (32) angebracht. Jede Schleifleiste (30) weist eine Metallmatrix auf, in welcher harte Teilchen angeordnet sind. Jede Schleifleiste (30) bestimmt eine radial innere Oberfläche, die an dem Rad (12) angebracht ist, sowie eine radial äußere Oberfläche, die im wesentlichen bündig mit benachbarten Abschnitten der äußeren Kantenfläche (16) angeordnet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Stumpfschneidscheiben, die ein Rad aufweisen, auf welchem Schneidelemente angebracht sind, die Stümpfe zermahlen, sobald das Rad gedreht wird, und betrifft insbesondere Schleifleisten, die auf dem Rad angebracht sind, um den abrasiven Verschleiß minimal zu machen.

Eine Stumpfschleifscheibe 100, die in der US-Patentschrift 6,382,277 offenbart und dort in 1 gezeigt ist, weist ein metallisches Rad 112 auf, welches eine Drehachse definiert. Das Rad hat ein Paar von parallelen Seitenflächen 114, die von der Achse A geschnitten werden, sowie eine äußere Umfangskantenfläche 116, welche den größten Durchmesser der Scheibe bestimmt. Die Seitenflächen 114 sind axial in einem Abstand angeordnet, der viel kürzer ist als ein maximaler Durchmesser der Scheibe. Eine Vielzahl von Seitenschneidelementen 120 ist auf jeder Seitenfläche angebracht, und eine Vielzahl von Umfangsschneidelementen 122 ist in Ausnehmungen 124 befestigt, die in der Umfangskantenfläche 116 gebildet sind.

Stumpfschneidscheiben erfahren Abrieb auf der äußeren Umfangskantenfläche 116 der Scheibe, insbesondere im Falle großer, sich mit hoher Drehzahl drehender Scheiben. Sobald die Scheibe in das Erdreich abgesenkt wird, um einen Wurzelballen zu schneiden, schaffen die Wurzeln und das umgebende Erdreich und Gestein Abrieb auf die Kantenfläche. Das Scheibenmaterial ist schnell abgetragen und der Durchmesser der Scheibe reduziert mit dem Erfordernis, daß die Scheibe repariert oder ersetzt wird. Beide Optionen sind teuer und zeitaufwendig. Um die Scheibe zu reparieren, wird ein Aufschweißwerkstoff in der Form eines Schweißdrahtes oder -stabes unter Verwendung einer Schweißmaschine auf der Umfangskante angeordnet. Das erfordert viele Arbeitsstunden, und der Aufschweißwerkstoff ist teuer. Die Reparatur ist vorübergehend und muß wiederholt werden, sobald die Scheibe wieder abgenutzt ist.

Um die Scheibe zu ersetzen, muß sie von der Maschine abgenommen werden, und alle Schneidgeräte müssen entfernt und auf einer neuen Scheibe wieder angeordnet werden. Einige Ausführungsformen der Maschine erfordern, daß die Schneidwelle entfernt werden muß, um die Scheibe zu wechseln. Das bedingt oft, daß die Wellenlager ersetzt werden müssen, was teuer ist.

Ein Lösungsversuch, die Lebensdauer von Stumpfschneidgeräten zu verlängern, zog die Herstellung der Scheibe aus einem gegen Abrieb widerstandsfähigem Material oder verformungsgehärteten Stahl nach sich. Diese Materialien sind teuer und schwierig zu bearbeiten, und es ist schwierig, diese zu durchdringen, um Löcher für die Schneidelemente zu bilden. Außerdem ist der von solchen Scheiben angebotene Abriebwiderstand minimal und nicht sehr kosteneffektiv. Es wäre deshalb wünschenswert, eine wirksameren und wirtschaftlicheren Weg zur Verfügung zu stellen, die Abriebgeschwindigkeit einer äußeren Scheibenfläche minimal zu machen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stumpfschleifscheibe, die ein metallisches Rad aufweist, welches eine Drehachse bestimmt und welches ein Paar von Seitenflächen einschließt, welche durch die Achse verbunden sind. Eine äußere Umfangskantenfläche bestimmt einen größten Durchmesser der Scheibe. Die Seitenflächen befinden sich axial in einem Abstand, der wesentlich kürzer ist als der maximale Durchmesser. Die äußere Kantenfläche weist eine Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Ausnehmungen auf. Jede Ausnehmung erstreckt sich ganz durch die Scheibe von einer Seitenfläche zur anderen. Eine Vielzahl von äußeren Umfangsschneidgeräten ist am Umfang im Abstand um die äußere Kantenfläche angeordnet. Schleifleisten sind in entsprechenden Ausnehmungen zwischen am Umfang benachbarten äußeren Umfangsschneidelementen angebracht. Jede Schleifleiste weist eine Metallmatrix auf, in welcher harte Teilchen angeordnet sind. Jede Schleifleiste bestimmt eine radial innere Fläche, die an dem Rad angebracht ist, sowie eine radial äußere Fläche, die im wesentlichen bündig mit benachbarten Abschnitten der äußeren Kantenfläche angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen.
1 ist eine abgebrochene Seitenansicht einer bekannten Stumpfschleifscheibe.
2 ist eine abgebrochene Seitenansicht einer Stumpfschleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Seitenansicht einer Schleifleiste gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in 3.
5 ist eine Ansicht ähnlich der 4, aber einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Eine Stumpfschleifscheibe 10 gemäß der Erfindung ist in 2 gezeigt. Die Scheibe weist ein metallisches Rad 12 auf, welches eine Drehachse definiert. Das Rad hat ein Paar von Seitenflächen 14, die von der Achse A geschnitten werden, und eine äußere Umfangskantenfläche 15, welche einen größten Durchmesser der Scheibe bestimmt. Die Seitenflächen 14 befinden sich axial in einem Abstand, der viel kürzer ist als der maximale Durchmesser der Scheibe.
Eine Vielzahl von Seitenschneidelementen 20 ist auf jeder Seitenfläche angebracht, und eine Vielzahl von Umfangsschneidelementen 22 ist in Ausnehmungen 24 angebracht, die in der Umfangskantenfläche 16 gebildet sind. Es kann auf die US-Patentschriften 6,546,977 und 6,848,485 für eine Beschreibung von Beispielen geeigneter Seitenschneidelemente und Umfangsschneidelemente Bezug genommen werden, obwohl auch andere Arten von Seiten- und Umfangsschneidelementen benutzt werden könnten, wenn es erwünscht wäre. Die Offenbarung dieser Patentschriften wird durch die Bezugnahme auf diese hier eingeschlossen.
Abwechselnd mit den Umfangsschneidelementen 22 befinden sich Schleifleisten 30 gemäß der Erfindung, die in entsprechenden Ausnehmungen 32 befestigt sind, welche in der Umfangskantenfläche 16 gebildet sind. Die Ausnehmung erstreckt sich axial ganz durch die Scheibe von einer Seitenfläche 14 zu der anderen. Die Ausnehmung 32 weist Vorder- und Hinterflächen 34, 36 auf (unter Bezugnahme auf die Drehrichtung R der Scheibe betrachtet), welche durch einen Grund 38 verbunden sind. Jede Schleifleiste weist eine innere Oberfläche 40 (siehe 3) auf, die an dem Rad 12 an gebracht ist, sowie eine äußere Verschleißfläche 42.
Wie zum Beispiel in den 3 und 4 gezeigt ist, könnte die Schleifleiste 30 ein metallisches Befestigungssubstrat 45 aufweisen, welches zum Beispiel aus Stahl gebildet ist, sowie eine Verschleißschicht 46, die aus einem Gemisch einer gepulverten Stahlmatrix gebildet ist, in welcher gebrochenes Karbid bzw. Hartmetall, zum Beispiel gebrochene Sinterkarbidteilchen 44 bzw. Hartmetallteilchen 44, dispergiert oder verteilt sind. Das Stahl-Hartmetallgemisch würde auf dem metallischen Substrat 45 angeordnet, und dann würde das ganze Element geschmiedet und sofort danach abgeschreckt.
Alternativ könnte eine Schleifleiste 30a durch Formen von gebrochenen Sinterkarbidteilchen 44 direkt in eine äußere Verschleißoberfläche 42a aus Stahl oder einer Eisenmatrix 48 gebildet werden, wie in 5 gezeigt ist.
Die äußere Abriebfläche 42 oder 42a ist vorzugsweise längs einer Länge L der Schleifleiste konvex gekrümmt, d.h. zwischen dem vorderen und hinteren Ende 50, 52 der Schleifleiste, wobei der Krümmungsradius der Verschleißfläche im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der Umfangskantenfläche 16 ist. Die innere Oberfläche 40 könnte entsprechend der Gestalt des Grundes 38 der Ausnehmung 32 geformt werden. Somit könnte die innere Oberfläche 40 zum Beispiel flach oder konkav gekrümmt sein. Die Länge L ist größer als die Breite W der Schleifleiste, und die Breite W ist größer als die Dicke T der Schleifleiste.
Die Schleifleisten sind in den Ausnehmungen in einer beliebigen geeigneten Weise angebracht, vorzugsweise aber durch Schweißen des metallischen Befestigungssubstrates an das Rad, d.h. Schweißen der Schleifleiste an den Grund 38 der entsprechenden Ausnehmung 32, wobei die Verschleißoberfläche im wesentlichen bündig mit den benachbarten Abschnitten der Umfangskantenfläche 16 angeordnet ist, wie in 2 gezeigt ist. Die gesamte Umfangslänge aller Verschleißflächen der Schleifleisten (d.h. L × Nr. der Schleifleisten) übersteigt die gesamte Umfangslänge der nicht mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte 60 der Umfangskantenfläche, die vor oder hinter den Schleifleisten so angeordnet sind, daß ein größerer Teil der äußeren Kantenfläche durch die Schleifleisten bestimmt wird.
Während einer Stumpfschneidtätigkeit kommt das gebrochene Hartmetall 44 in Kontakt mit dem Erdreich und Gestein, wobei dem Verschleiß und Abrieb Widerstand entgegengesetzt wird und dadurch die Lebensdauer der Scheibe verlängert wird. Nachdem die Schleifleisten übermäßig abgenutzt sind, können sie entfernt und durch neue Schleifleisten ersetzt werden. Dementsprechend wird durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit geschaffen, die Lebensdauer einer Stumpfschneidscheibe beachtlich zu verlängern.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform derselben beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, daß Hinzufügungen, Weglassungen, Modifikationen und Ersatzvornahmen, die nicht speziell beschrieben sind, vorgenommen werden können, ohne daß man aus dem Bereich und Schutzumfang der Erfindung, wie er in den anliegenden Ansprüchen definiert ist, herausgelangt.

Claims

Stumpfschleifscheibe mit: einem eine Drehachse definierenden metallischen Rad, welches ein Paar von Seitenflächen aufweist, die von der Achse geschnitten sind, sowie eine äußere Umfangskantenfläche aufweist, welche einen größten Durchmesser der Scheibe bestimmt, wobei die Seitenflächen axial in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der im wesentlichen kürzer ist als der maximale Durchmesser, die äußere Kantenfläche eine Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Ausnehmungen aufweist und jede Ausnehmung sich axial ganz von einer Seitenfläche der Scheibe zu der anderen Seitenfläche hindurch erstreckt; dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Seitenschneidelementen auf jeder Seitenfläche angebracht ist; eine Vielzahl von äußeren Umfangsschneideinrichtungen am Umfang im Abstand um die äußere Kantenfläche herum angeordnet ist; und Schleifleisten in entsprechenden Ausnehmungen zwischen am Umfang benachbarten äußeren Umfangsschneidgeräten angebracht sind, wobei jede Schleifleiste eine Metallmatrix einschließt, in welcher harte Teilchen angeordnet sind, jede Schleifleiste eine an dem Rad angebrachte radial innere Fläche bestimmt und eine radial äußere Fläche im wesentlichen bündig mit benachbarten Abschnitten der äußeren Kantenfläche angeordnet ist.
Stumpfschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix Stahl ist und die harten Teilchen gebrochenes Hartmetall aufweisen.
Stumpfschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix Eisen ist und die harten Teilchen gebrochenes Sinterkarbid aufweisen.
Stumpfschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix gepulverter Stahl ist und die harten Teilchen gebrochenes Sinterkarbid aufweisen.
Stumpfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schleifleiste ein Stahlsubstrat aufweist, auf welchem eine Schicht der Metallmatrix und der harten Teilchen angeordnet ist, wobei das Stahlsubstrat an dem Rad angeschweißt ist.
Stumpfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesamte Umfangslänge aller Verschleißflächen eine gesamte Umfangslänge der benachbarten Abschnitte der äußeren Kantenfläche des Rades übersteigt.
Stumpfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die äußere Verschleißfläche jeder Schleifleiste konvex gekrümmt ist mit einem Radius, der im wesentlichen gleich ist einem Krümmungsradius der äußeren Kantenfläche.
Schleifleiste für die Verwendung bei einem Stumpfschleifrad, gekennzeichnet durch eine Metallmatrix, in welcher harte, gebrochene Teilchen eingebettet sind; eine Verschleißfläche der Schleifleiste längs einer Länge der Schleifleiste konvex gekrümmt ist, die Länge größer ist als die Breite der Schleifleiste; und die Breite größer ist als die Dicke der Schleifleiste.
Schleifleiste nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein metallisches Befestigungssubstrat, auf welchem eine Verschleißschicht festgehalten ist, welche die Verschleißfläche bildet und eine metallische Matrix aufweist, in welcher die harten Teilchen eingebettet sind.
Schleifleiste nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Metallschicht, in welcher die harten Teilchen eingebettet sind.