DE20221725U1

DE20221725U1 - Verschleisseinrichtung

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Publication number: DE20221725U1
Application number: DE20221725U
Authority: DE
Original assignee: Esco Corp
Current assignee: Esco Corp
Priority date: 1977-11-05
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2012-07-04
Also published as: WO2003004783A2; AU2007202035B2; AU2002320131B2; MY143623A; JP2009007931A; KR20040030793A; AR055828A2; CA2451309A1; ATE462047T1; MY133535A; PE20030264A1; CA2451309C; JP4295085B2; ATE365249T1; NZ530359A; DE60220795T2; NO336703B1; EP1637660A2; EP1404926A4; CN1274917C

Abstract

Verschleißeinrichtung (10) für einen Bagger, wobei die Verschleißeinrichtung (10) aufweist:
eine Nase (18), welche an dem Bagger befestigt ist und obere und untere zusammengehende Wände (24, 26), Seitenwände (28, 30), die sich zwischen den zusammengehenden Wänden (24, 26) erstrecken, und eine Schiene, die sich von jeder Seitenwand erstreckt, umfasst;
ein Verschleißelement (12), umfassend eine Hülse (53) zum Aufnehmen der Nase (18), wobei die Hülse (53) obere und untere zusammengehende Oberflächen (55, 57), Seitenoberflächen (59, 61), die sich zwischen den zusammengehenden Oberflächen (55, 57) erstrecken, und Nuten (65) zum Aufnehmen der Schienen (35) aufweist, und
einen Verschluss (16) zum Befestigen des Verschleißelements (12) an der Nase (18),
dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (18) eine erste Schiene (35) umfasst, die sich von einer Seitenwand (30) erstreckt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in einer axialen Richtung wie die obere zusammengehende Wand (24) ausgerichtet ist, und eine zweite Schiene...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschleißeinrichtung und noch genauer eine Verschleißeinrichtung zur Verwendung bei Bergbau-, Förder- und Erdbewegungsausrüstungen. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist besonders gut für einen Baggerzahn geeignet, sie kann jedoch auch für die Stütze von anderen Verschleißelementen verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Im Bergbau und auf dem Bau werden Verschleißelemente üblicherweise entlang der Grabkante der Ausrüstung vorgesehen, um die Schaufel oder ähnliches zu schützen und/oder um mit dem zu ergreifenden Boden in Eingriff zu gelangen und ihn aufzubrechen. Dementsprechend sind die Verschleißteile hohen Abreibungsbedingungen ausgesetzt und erfahren einen beträchtlichen Verschleiß. Die Verschleißteile müssen dann in periodischen Abständen ersetzt werden.
Um den Materialverlust aufgrund des Ersatzes von abgenutzten Teilen zu minimieren, sind die Verschleißeinrichtungen üblicherweise als zwei oder mehr trennbare Komponenten hergestellt, einschließlich eines Adapters und eines Verschleißelements. Der Adapter wird an der Grabkante durch Schweißen, durch mechanische Befestigung oder durch Angießen an einer Kante der Fördervorrichtung befestigt, um eine nach vorne vorragende Nase zum Tragen des Verschleißelements aufzuweisen. Das Verschleißelement weist eine Hülse auf, welche über die Nase aufgenommen wird, und ein nach vorne gerichtetes Arbeitsende. An einer Spitze ist das Arbeitsende üblicherweise eine verengte Grabkante. Das Verschleißelement umhüllt im Wesentlichen die Adapternase und tendiert hierdurch dazu, die Nase vor einem Verschleiß zu schützen. Es können z.B., abhängig von einer Vielzahl von Faktoren, im Allgemeinen fünf bis zwanzig Spitzen nacheinander auf einen einzigen Adapter montiert werden, bevor der Adapter abgetragen sein wird und ein Ersatz erforderlich sein wird. Um dem Ersatz des Verschleißelements auf dem Feld bzw. im Gelände entgegenzukommen, wird das Verschleißelement an der Adapternase üblicherweise durch einen entfernbaren Verschluss (z.B. einen Verschlussstift) befestigt.
Die Verschleißeinrichtungen, welche beim Bergbau, in der Fördertechnik und auf Baustellen verwendet werden, und insbesondere die Baggerzahnsysteme werden großen und sehr unterschiedlichen Kräften ausgesetzt, welche in allen Richtungen angelegt werden. Die Spitzen und andere Verschleißelemente müssen daher fest an dem Adapter befestigt sein, um den axialen, vertikalen, rückwärtigen und seitlichen Lasten sowie Aufstößen, Vibrationen und anderen Arten von Kräften zu widerstehen. Vertikale Lasten sind deswegen besonders störend, da große Momentenkräfte erzeugt werden, welche dazu tendieren, die Verschleißelemente nach vorne auf dem Adapter zu „drehen", und welche manchmal zu dem Herausstoßen des Elements führen. Während die Wände der Adapternase eine Stütze für das Verschleißelement bieten, spielt der Verschluss in den meisten Fällen auch eine große Rolle beim Halten der Spitze und beim Widerstehen gegenüber Lasten, insbesondere Momenten- und rückwärtigen bzw. Rückstellkräften.
Bei einem konventionellen Zahnsystem 1 (22) sind die Adapternase 2 und die komplementäre Hülse 3 in der Spitze 4 keilförmig und umfassen zusammengehende obere und untere Oberflächen 2a, 2b, 3a, 3b. Eine mittige, nach unten gerichtete Last P, welche an dem freien Ende 4a der Spitze 4 angelegt wird, wird eine Momentenkraft anlegen, die dazu tendiert, die Spitze 4 auf der Nase 2 zu drehen. Die Last P wird im Allgemeinen auf die obere Seite der Nasenspitze 2c, welche das vordere Ende 3c der Hülse 3 kontaktiert, übertragen und von dieser widerstanden (Reaktionskraft A) sowie von der unteren Seite eines Basisabschnitts 2d der Nase, welche die Basis oder das rückwärtige Ende 4d der Spitze 4 kontaktiert (Reaktionskraft B). Diese Reaktionskräfte bilden ein entgegenwirkendes Moment, um dem Moment zu widerstehen, welches durch die Kraft P gebildet wird. Wie es festgestellt werden kann, können große vertikale Kräfte wesentliche Ausstoßkräfte erzeugen. Des Weiteren vergrößern die Aufstöße, die Vibration, der Verschleiß und das Vorhandensein von Abrieben etc. die Schwierigkeit, hohen Ausstoßkräften zu widerstehen.
Bei dem vorliegenden Beispiel einer mittigen, nach unten gerichteten Last P ist die vertikale Komponente der Reaktionskraft A im Allgemeinen gleich der nach unten gerichteten Last P plus der vertikalen Komponente der Reaktionskraft B. Aufgrund der zusammengehenden Wände der Nase ist die horizontale Komponente von jeder der Reaktionskräfte A und B jedoch in einer nach vorne gerichteten Richtung, die dazu tendiert, die Spitze von der Nase wegzudrängen. In der Maßgabe, dass diesen Kräften nicht direkt durch die Geometrie und die Reibung der Nase und der Hülse widerstanden wird, wird ihnen als Scherlasten durch den Verschlussstift widerstanden. Die wiederholte Anlegung von hohen Scherlasten kann unakzeptierbar hohe Beanspruchungen auf den Verschlussstift bzw. Riegelstift anlegen und zu seinem Zerbersten führen.
Des Weiteren ist der Verschlussstift bei solchen herkömmlichen Zähnen üblicherweise an seinen Platz gehämmert und wird fest durch Reibungskräfte gehalten, welche hauptsächlich durch die Anordnung der Löcher an der Spitze relativ zu dem Loch in der Adapternase angelegt werden. Der Verschleiß der Spitze und des Adapters werden jedoch dazu tendieren, die Verbindung zu lösen und das Risiko eines Verlierens des Verschlussstiftes zu erhöhen. Der Verschlussstift wird dementsprechend häufig anfänglich sehr fest in die definierte Öffnung gesetzt, um den Zeitpunkt herauszuzögern, an dem sich eine übermäßige Lockerung entwickelt. Der Verschlussstift muss dann durch wiederholte Schläge eines großen Hammers in die Öffnung hinein und aus der Öffnung heraus getrieben werden.
Dies kann eine mühsame und zeitaufwendige Aufgabe sein, insbesondere bei Zähnen von größerer Abmessung.
Häufig wurde ein Aufnahme-Elastomer an der Vorderseite des Verschlussstiftes in einem Bemühen gesetzt, um eine feste Passung zwischen der Spitze und dem Adapter aufrechtzuerhalten, wenn der Verschleiß sich zu entwickeln beginnt. Während das Elastomer funktioniert, um die Spitze auf den Adapter zu ziehen, reduziert es auch die Fähigkeit des Verschlusses, dem angelegten Moment und den Umkehrkräften zu widerstehen. Diese Lasten tendieren dazu, mehr Spannungen auf das Elastomer zu setzen, als es widerstehen kann. Als ein Ergebnis kann während der Verwendung das Überarbeiten des Elastomers zu seinem vorzeitigen Versagen und zu einem Verlust des Verschlussstiftes führen, was dann zu einem Verlust der Spitze führt.
Der Verlust einer Spitze aufgrund eines Stiftversagens, aufgrund einer Lockerung oder aufgrund von Elastomerproblemen resultiert nicht nur in dem vorzeitigen Verlust der Spitze und dem Verschleiß der Adapternase, sondern auch in einer möglichen Beschädigung der Gerätschaft, die das geförderte Material weiterverarbeitet, insbesondere bei einer Bergbauoperation. Da der Adapter häufig an Ort und Stelle angeschweißt wird, resultiert der Ersatz eines Adapters des Weiteren im Allgemeinen in einer beträchtlichen Ausfallzeit für die Grabausrüstung.
Eine Vielzahl von verschiedenen Spitzen- und Nasenkonstruktionen wurde entwickelt, um die Stabilität der Spitze-Adapter-Kopplung zu erhöhen, die Kräfte, welche dazu tendieren, die Spitze auszuwerfen, zu reduzieren und die Lasten auf den Verschluss zu verringern.
Bei einer Zahnkonstruktion 1' (23) sind sowohl das vordere Ende der Nase 2' als auch der Hülse 3' jeweils mit einer vierkantförmigen Konfiguration versehen, welche obere und untere Stabilisierabflachungen 5', 6' aufweist. Dank der Stabilisierabflachung 5' wird eine mittige, nach unten gerichtete Last P' auf dem freien Ende 4c' der Spitze 4' auf die Nasenspitze 2a' derart übertragen, um eine vertikale Reaktionskraft A' zu erzeugen, welche im Allgemeinen keine wesentliche horizontale Komponente aufweist, die dazu tendiert, die Spitze von der Nase auszustoßen. Nichtsdestotrotz wird die Reaktionskraft B' immer noch eine wesentliche, nach vorne gerichtete, horizontale Komponente an dem rückwärtigen Ende der Spitze erzeugen, die dazu tendiert, die Spitze von der Nase zu stoßen. Während diese Konstruktion die Stabilität der Spitze gegenüber dem konventionellen Zahnsystem verbessert, legt sie immer noch eine wesentliche Ausstoßkraft an und kann hohe Scherkräfte auf den Verschluss setzen.
Bei einer anderen Konstruktion, wie sie in dem US-Patent Nr. 5,709,043 von Jones et al. offenbart ist, sind sowohl die Nase als auch die Hülse jeweils mit einem vorderen Vierkantabschnitt und rückwärtigen Auflageoberflächen versehen, die im Wesentlichen parallel zu der longitudinalen Achse bzw. Längsachse des Zahns sind. Bei dieser Konstruktion erzeugt die kombinierte Wirkung der vorderen Stabilisierabflachungen und der parallelen Auflageoberflächen Reaktionskräfte an der Spitze und der Basis der Nase, die im Allgemeinen nur vertikal sind. Solche vertikalen Reaktionskräfte werden im Allgemeinen keine wesentlichen horizontalen Komponenten erzeugen. Diese Konstruktion reduziert dementsprechend stark die Kräfte, welche dazu tendieren, die Spitze von dem Adapter wegzustoßen. Solch eine Stabilisierung der Spitze reduziert auch das Umlegen und die Bewegung der Spitze auf der Adapternase für ein Reduzieren des Verschleißes. Nichtsdestotrotz können vielfältige andere Faktoren (wie z.B. Aufstöße etc.) sowie Rückschlagkräfte immer noch hohe Scherkräfte auf den Verschluss anlegen.
Bei einer anderen Konstruktion, wie sie in dem US-Patent Nr. 4,353,532 von Hahn offenbart ist, sind sowohl die Spitze als auch der Adapter mit einer helixförmigen Windung oder mit einem Gewinde derart versehen, dass die Spitze um ihre longitudinale Achse gedreht wird, wenn sie auf der Adapternase montiert wird. Dank der Gewinde dreht die Spitze um die longitudinale Achse des Zahns und drückt im Allgemeinen den Verschluss gegen die Adapternase, wenn Aus stoßkräfte angelegt werden. Der Verschluss ist viel weniger geneigt, zu versagen, wenn er diesen Arten von Kompressionskräften im Gegensatz zu den hohen Scherkräften, welche bei herkömmlichen Zähnen angelegt werden, ausgesetzt ist. Während diese Konstruktion eine große Festigkeit und Vorteile eines Zurückhaltens bietet, sind die Nase und die Hülse komplex und kostenintensiver herzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschleißeinrichtung, welche eine stabile Kopplung bereitstellt, die fähig ist, schweren Lasten zu widerstehen, ohne eine übermäßige Spannung auf den Verschluss zu setzen.
Erfindungsgemäß wird eine Verschleißeinrichtung für einen Bagger vorgeschlagen, wobei die Verschleißeinrichtung aufweist: eine Nase, welche an dem Bagger befestigt ist und obere und untere zusammengehende Wände, Seitenwände, die sich zwischen den zusammengehenden Wänden erstrecken, und eine Schiene, die sich von jeder Seitenwand erstreckt; umfasst; ein Verschleißelement, umfassend eine Hülse zum Aufnehmen der Nase, wobei die Hülse obere und untere zusammengehende Oberflächen, Seitenoberflächen, die sich zwischen den zusammengehenden Oberflächen erstrecken, und Nuten zum Aufnehmen der Schienen aufweist, und einen Verschluss zum Befestigen des Verschleißelements an der Nase. Die Verschleißeinrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nase eine erste Schiene umfasst, die sich von einer Seitenwand erstreckt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in einer axialen Richtung wie die obere zusammengehende Wand ausgerichtet ist, und eine zweite Schiene, die sich von der anderen Seitenwand erstreckt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in der axialen Richtung wie die untere zusammengehende Wand ausgerichtet ist, und dass jede Nut zwischen einer der zusammengehenden Oberflächen und einer seitlichen Oberfläche definiert wird, welche in einer der Seitenoberflächen gebildet ist, und wobei jede seitliche Oberfläche einer verschiedenen der zusammengehen den Oberflächen gegenüberliegt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in der axialen Richtung wie die zusammengehende Oberfläche ausgerichtet ist, welche der seitlichen Oberfläche gegenüberliegt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
Die Erfindung betrifft ebenso nach Anspruch 11 ein Verschleißelement für einen Bagger, aufweisend obere und untere zusammengehende Wände, welche zusammengehen, um ein verengtes vorderes Ende zu bilden, Seitenwände, die sich zwischen den zusammengehenden Wänden erstrecken, und eine nach hinten sich öffnende Hülse zum Aufnehmen einer Nase, die an dem Bagger befestigt ist, wobei die Hülse durch innere zusammengehende Oberflächen und innere Seitenoberflächen definiert wird und Nuten zum Aufnehmen von Schienen umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten der Nase gebildet sind. Das Verschleißelement gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut zwischen einer der zusammengehenden Oberflächen und einer seitlichen Oberfläche definiert wird, welche in einer der Seitenoberflächen gebildet wird, und wobei jede seitliche Oberfläche einer verschiedenen der zusammengehenden Oberflächen gegenüberliegt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in einer axialen Richtung wie die zusammengehende Oberfläche ausgerichtet ist, welche der seitlichen Oberfläche gegenüberliegt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verschleißelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 12 bis 19.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Verschleißeinrichtung Auflageoberflächen, die derart geformt sind, dass das Verschleißelement mit der Anlage von bestimmten Lasten auf das Verschleißelement auf den Adapter gespannt wird. Nach einer bevorzugten Konstruktion sind die Verschleißoberflächen derart ausgerichtet, dass die horizontalen Komponenten von Reaktionskräften, welche erzeugt werden, um z.B. mittig angelegten vertikalen Lasten zu widerstehen, derart nach hinten gerichtet werden, um das Verschleißelement fester auf die Adapternase zu stoßen bzw. zu drücken.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung dreht das Verschleißelement auf den Adapter und von dem Adapter weg um seine longitudinale Achse, um den Ausstoßkräften besser zu widerstehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Drehung mit im Allgemeinen linearen Schienen und Nuten erreicht, welche leicht und bei geringen Kosten herzustellen sind. Diese komplementären Schienen und Nuten ermöglichen es der Einrichtung, ein schlankeres Profil zu haben, als es ansonsten mit helixförmigen Gewinden möglich wäre, für ein besseres Eindringen bei Förderverwendungen und für eine geringere Verwendung von Metall. Solche Nuten und Schienen vermeiden ebenso die Erzeugung von hohen Spannungsanstiegen aufgrund des Verwendens von relativ scharfen Nuten, welche zum Bilden von helixförmigen Gewinden verwendet werden.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Adapternase oder die Hülse des Verschleißelements mit Schienen gebildet, welche auseinandergehen, wenn sie sich nach hinten erstrecken. Die komplementäre Nase oder Hülse umfasst dann Nuten, welche zusammenpassend bzw. ineinandergreifend die Schienen aufnehmen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform schließt das vertikale Auseinandergehen der Schienen ein axiales Ansteigen des Verschleißelements aus und erfordert, dass das Verschleißelement gedreht wird, wenn es auf der Adapternase herauf oder von der Adapternase weg bewegt wird.
Nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst der Adapter zwei Auflageoberflächen, welche an gegenüberliegenden Seiten der longitudinalen Achse positioniert sind und welche in entgegengesetzte Richtungen weisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform reduzieren diese Auflageoberflächen einen Verschleiß der extremen Fasern auf der Oberseite und der Unterseite der Nase. Des Weiteren sind die Auflageoberflächen vorzugsweise als ein Teil von Schienen auf dem Adapter derart gebildet, um einen im Allgemeinen Z-förmigen Querschnitt zu bilden.
Nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung erweitern sich die Adapternase und die Hülse des Verschleißelements, wenn sie sich nach vorne erstrecken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen der Adapter und die Hülse komplementäre Schienen und Nuten, welche auseinandergehen, um das Drehen des Verschleißelements während der Installierung zu erfordern. Diese Konstruktion bietet einen ausreichenden Abstand, um die nach vorne erweiterte Nase in der Hülse aufzunehmen, um dem Ausstoßen des Verschleißelements besser zu widerstehen.
Nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Verschluss verjüngt, um in einen komplementären Kanal zu passen, um Reibungskräfte zu reduzieren und die Einführung und das Entfernen des Verschlusses zu erleichtern. Bei dieser Konfiguration gleitet die Länge des Verschlusses nicht reibend durch ausgerichtete Öffnungen, sondern ist vielmehr mit den Seiten des Kanals an der Stelle des Eingriffs oder nahe der Stelle des Eingriffs in Eingriff. Ein Hämmern des Verschlusses, wenn er eingeführt wird oder entfernt wird, wird vermieden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verschluss ein Verschlusselement, um den Verschluss in dem Kanal zu sichern bzw. zu befestigen, um einen unerwünschten Verlust oder ein Ausstoßen zu verhindern.
Die vorangegangenen Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leichter verstanden werden unter Berücksichtigung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, welche in Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen zu nehmen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Förderzahnsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Zahnsystems.
3 ist eine Draufsicht von vorne eines Adapters für das Zahnsystem.
4 ist eine Ansicht von vorne der Adapternase nur mit der vorderen Auflageoberfläche parallel zu der Ebene der Ansicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht von hinten einer Spitze für das Zahnsystem.
6 ist eine Draufsicht von hinten der Spitze.
7 ist eine teilweise Ansicht von oben des Zahnsystems.
8 ist eine Querschnittsansicht des Zahnsystems entlang der Linie 8-8 in der 7.
9 ist eine seitliche Draufsicht der Spitze, welche zur Montage auf der Adapternase positioniert ist.
10 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Spitze, welche auf dem Adapter montiert ist.
11 ist ein Vektor-Kraft-Diagramm des Zahnsystems in Übereinstimung mit den 1 und 2.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Zahnsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein Vektor-Kraft-Diagramm des Zahnsystems in Übereinstimmung mit der 12.
14 ist eine seitliche Draufsicht eines Adapters einer anderen alternativen Ausführungsform eines Zahnsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines zweiten Zahnsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einem alternativen Verschluss.
16 ist eine teilweise Seitenansicht des zweiten Zahnsystems mit dem alternativen Verschluss in seiner Verschlussposition.
17 ist eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie 17-17 in der 16.
18 ist eine perspektivische Ansicht des alternativen Verschlusses.
19 ist eine rückwärtige Ansicht des alternativen Verschlusses, der mit einer Spitze eines alternativen Zahnsystems in Eingriff steht.
20 ist eine Seitenansicht eines anderen alternativen Verschlusses, der in ein Zahnsystem eingeführt ist.
20a ist eine perspektivische Ansicht des Verschlusses, der in der 20 gezeigt ist.
20b ist eine Seitenansicht des Verschlusses, der in der 20 gezeigt ist.
21 ist eine Seitenansicht eines anderen alternativen Verschlusses, der in ein Zahnsystem. eingeführt ist.
21a ist eine perspektivische Ansicht des Verschlusses, der in der 21 gezeigt ist.
21b ist eine perspektivische Ansicht des Verschlusses, der in der 21 gezeigt ist, mit den Basisabschnitten des Elastomers und Arretierungen, welche in gestrichelten Linien gezeigt sind.
22 ist ein Vektor-Kraft-Diagramm eines herkömmlichen Zahnsystems.
23 ist ein Vektor-Kraft-Diagramm eines anderen bekannten Zahnsystems.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschleißeinrichtung zum Schützen einer Verschleißoberfläche. Die Verschleißeinrichtung ist insbesondere besonders angepasst für die Verwendung beim Fördern, im Bergbau, auf dem Bau und ähnliches. Die Verschleißeinrichtung ist gut für die Verwendung beim Ausbilden eines Förderzahnsystems geeignet, sie könnte jedoch auch verwendet werden, um andere Verschleißelemente zu bilden.
Zu Zwecken der Darstellung beschreibt die vorliegende Anmeldung die erfindungsgemäße Konstruktion als ein Förderzahnsystem. Die Herstellung von anderen Verschleißteilen (z.B. einer Schaufel bzw. Turbinenschaufel) würde die glei che Nasen- und Hülsenkonstruktionen verwenden, jedoch könnte sie unterschiedliche Arbeits- und Montageenden aufweisen. Nur aus Gründen der Beschreibung werden Begriffe wie obere, untere, vertikale etc. in dieser Beschreibung verwendet und sind dazu gedacht, verstanden zu werden, als dass sie sich auf das Zahnsystem beziehen, wie es in der 1 ausgerichtet ist. Die Verwendung dieser Begriffe ist keine Angabe, dass diese besonderen Ausrichtungen für die Verschleißeinrichtung erforderlich sind. Die Verschleißeinrichtung könnte anders ausgerichtet sein, als es in der 1 dargestellt ist.
In einer bevorzugten Konstruktion umfasst ein Zahnsystem 10 eine Spitze 12, einen Adapter 14 und einen Verschluss 16 (1–10). Der Adapter 14 umfasst vorzugsweise eine nach vorne vorragende Nase 18 und ein Montageende 21 in der Form eines Paares von sich nach hinten erstreckenden Beinen 22 (1, 2 und 9–10). Die Beine 22 sind angepasst, die Grabkante 23 eines Förderers bzw. eines Fördergeräts zu überspannen und an Ort und Stelle angeschweißt zu werden. Das Montageende könnte jedoch unterschiedlich sein, um den Adapter auf anderem Wege zu befestigen, wie z.B. durch eine mechanische Befestigung oder integrales Angießen an der Grabkante. Zusätzlich könnte der Adapter, insbesondere bei großen Zähnen, an einem zweiten Adapter oder ähnlichem befestigt sein, welcher dann an der Grabkante befestigt wird.
Die Nase ist im Allgemeinen keilförmig und wird durch zusammengehende Wände 24, 26, Seitenwände 28, 30 und eine vordere Auflageoberfläche 32 gebildet. Die Auflageoberfläche 32 ist angepasst, um axial gerichtete Lasten aufzunehmen, welche auf das Verschleißelement 12 angelegt werden. Die zusammengehenden Wände 24, 26 sind vorzugsweise mit einer leichten Querkrümmung zum Verbessern der Festigkeit und Dauerhaftigkeit gebildet (3 und 8), obwohl sie auch flach sein könnten, mit einer größeren Krümmung versehen sein könnten oder mit einer anderen Konfiguration gebildet sein könnten. Die Seitenwände 28, 30 erstrecken sich im Allgemeinen in parallelen Ebenen, obwohl sie vorzugsweise mit einer leichten Verjüngung versehen sind. Die Seitenwände könnten jedoch mit einer deutlichen Neigung gebildet sein, wenn es gewünscht ist. Die Übergangskanten zwischen den zusammengehenden Wänden und den Seitenwänden sind im Allgemeinen abgerundet, um die Konzentration von Spannung an diesen Stellen zu minimieren.
Die Seitenwände 28, 30 der Nase 18 sind jeweils mit einer Flanke 34 und mit einer Schiene 35 ausgebildet, welche eine äußere Oberfläche 36 und eine seitliche Oberfläche 37 aufweist (2, 3, 4 und 9). Bei einer bevorzugten Konstruktion gehen sie, während sich die Schienen 35 nach hinten in im Wesentlichen parallelen Ebenen erstrecken (d.h. mit der nach hinten gerichteten Erweiterung der Seitenwände), voneinander auseinander, wenn sie sich nach hinten erstrecken. Noch genauer erstreckt sich eine Schiene 35a von der Auflageoberfläche 32 in einer rückwärtigen Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der rückwärtigen Erweiterung der zusammengehenden Wand 26 ist, und eine Schiene 35b erstreckt sich nach hinten von der Auflageoberfläche 32 in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der zusammengehenden Wand 24 ist. Auf diese Weise gehen die Schienen 35a und 35b in im Allgemeinen vertikalen Richtungen auseinander, wenn sie sich nach hinten erstrecken. Die Schienen sind vorzugsweise mit linearen Flächen und im Allgemeinen konstanten Dicken und Breiten gebildet, hauptsächlich aus Gründen einer leichteren Herstellung. Es sind jedoch andere Konfigurationen möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Schiene angrenzend und im Wesentlichen parallel zu jeder zusammengehenden Wand 24, 26. Eine äußere Kante von jeder zusammengehenden Wand 24, 26 definiert dementsprechend die Oberseite oder die Unterseite der angrenzenden Schiene, während sich eine seitliche Oberfläche 37 im Allgemeinen parallel zu der rückwärtigen Erweiterung der zusammengehenden Wand erstreckt. Nichtsdestotrotz sind Variationen möglich. Die seitlichen Oberflächen können z.B. eine nicht-lineare Form oder eine Erweiterung aufweisen, die nicht parallel zu der zusammengehenden Wand ist. Des Weiteren können die Schienen von den zusammengehenden Wänden der art beabstandet sein, dass sie außer den zusammengehenden Wänden 24, 26 eine zweite seitliche Oberfläche (nicht gezeigt) aufweisen könnten.
Die äußere Oberfläche 36 jeder Schiene 35 ist im Wesentlichen vertikal. Vorzugsweise sind die seitliche Oberfläche 37 und die Flanke 34 geneigt, um eine im Allgemeinen V-förmige Aussparung 40 zu bilden (3 und 8). Dementsprechend weisen die seitliche Oberfläche 37 und die Flanke 34 jeweils einen Oberflächenbereich auf, der quer zu der Vertikalen ist, um hauptsächliche Auflageoberflächen für vertikale und seitliche Lasten zu bilden, welche an der Spitze 12 angelegt werden. Die zusammengehenden Wände 24, 26 bilden sekundäre Auflageoberflächen, welche die Hülse unter schweren Lasten oder nach einem Verschleiß der Teile kontaktieren können. Jede seitliche Oberfläche 37 ist vorzugsweise bei einem Winkel von 75 bis 115 Grad relativ zu ihrer jeweiligen Flanke 34 gesetzt, am bevorzugtesten bei einem Winkel von 95 Grad. Es könnten nichtsdestotrotz andere Winkel verwendet werden. Die Flanken 34 sind im Allgemeinen von einer dreieckigen Form, derart, dass sie auseinandergehen, wenn sie sich nach hinten erstrecken, um einen zunehmend größeren Abschnitt jeder Seitenwand 28, 30 zu bilden.
Die Spitze 12 weist eine im Allgemeinen keilförmige Ausbildung bzw. Konfiguration auf, welche durch zusammengehende Wände 43, 45 und Seitenwände 47, 49 (1–10) definiert wird. Die zusammengehenden Wände 43, 45 verengen sich, um eine nach vorne vorragende Grabkante 51 zu bilden. Eine rückwärtige Öffnungshülse 53 ist vorgesehen, um die Adapternase 18 aufzunehmen.
Die Hülse 53 ist vorzugsweise geformt, um die Adapternase 18 ineinandergreifend aufzunehmen (5, 6 und 8). Dementsprechend wird die Hülse durch zusammengehende Oberflächen 55, 57, seitliche Oberflächen 59, 61 und eine vordere Oberfläche 63 definiert. Jede seitliche Oberfläche 59, 61 ist mit einer Nut 65 und einer nach innen vorragenden Rippe oder einem Vorsprung 67 ausgebildet. Die Nuten 65 sind geformt, um die Schienen 35 auf der Adapternase aufzuneh men. In der bevorzugten Konstruktion sind die Nuten 65 daher vorzugsweise gebildet, um sich entlang gegenüberliegender, zusammengehender Oberflächen 55, 57 zu erstrecken. Die Vorsprünge 67 definieren jeweils eine seitliche Oberfläche 69 und eine innere Oberfläche 71, welche gegenüberliegen und aufliegen gegen eine seitliche Oberfläche 37 und eine Flanke 34 jeweils. Die seitliche Oberfläche 69 und die innere Oberfläche 71 bilden somit hauptsächliche Auflageoberflächen für im Allgemeinen vertikal angelegte Lasten, wohingegen die zusammengehenden Oberflächen 55, 57 sekundäre Auflageoberflächen bilden, welche die Nase unter schweren Lasten oder nach einem Verschleiß der Teile kontaktieren können. Die vordere Oberfläche 63 ist angepasst, um während axialen Belastungen gegen die Auflageoberfläche 32 anzustoßen.
Während die Nase vorzugsweise auf dem Adapter und die Hülse in der Spitze ist, um den Betrag an in dem Verschleißelement erforderlichem Metall zu minimieren, könnte eine sich nach hinten erstreckende Nase auf der Spitze vorgesehen werden, um in einer Hülse aufgenommen zu werden, welche in dem Adapter definiert ist. Auch könnten die Hülse-und-Nase-Konstruktionen umgekehrt werden, so dass innere Schienen (nicht gezeigt) in der Hülse mit ineinandergreifenden Nuten vorgesehen sein könnten, welche auf der Nase (nicht gezeigt) vorgesehen sind.
Aufgrund der auseinandergehenden Schienen 35 und Nuten 65 muss die Spitze 12 geschwenkt oder gedreht werden, wenn sie auf die Adapternase 18 angepasst wird. Bei der bevorzugten Konstruktion dreht die Spitze in der Größenordnung eines Achtels einer Umdrehung, wenn sie installiert wird. Als ein Ergebnis passt die Spitze auf ganz ähnliche Axt und Weise auf die Adapternase, wie wenn die Spitze und der Adapter mit helixförmigen Gewinden anstatt mit geraden Schienen und Nuten ausgebildet wären. Die Spitze 12 wird auf die Nase 13 durch zunächst ein Ausrichten der Spitze 12 in Bezug auf die Nase 18 montiert, derart, dass der rückwärtige Abschnitt 73 jeder Nut 65 angrenzend zu dem vorderen Abschnitt 75 einer entsprechenden Schiene 35 angeordnet ist, um die Schiene aufzunehmen, wie es in der 9 gezeigt ist. Da die Nuten vertikal auseinandergehen, verur sacht das Ausrichten des vorderen Endes der Schienen mit dem hinteren Ende der Nuten, dass die Spitze relativ zu ihrer letztendlichen Position gedreht wird. Wenn die Spitze somit auf die Nase aufgeschoben wird, wird die Spitze um die longitudinale Achse X gedreht, um einen geräumigen Zwischenraum für die Schienen vorzusehen, welcher letztlich die Schienen 35 dazu bringt, in die jeweiligen Nuten 65 eingeführt zu werden. Die 10 zeigt die Spitze 12, welche auf der Nase 18 montiert ist, wobei die Schienen 35 vollständig in die Nuten 65 der Hülse 53 eingeführt sind.
Die vorliegende Erfindung erzielt somit gewisse Vorteile, welche durch die früheren Verschleißeinrichtungen geboten werden, die mit helixförmigen Gewinden versehen sind (z.B. US-Patent Nr. 4,353,532), jedoch mit einer einfacheren und weniger kostenintensiv herzustellenden Geometrie. Die sich gegenüberliegenden Schienen der vorliegenden Erfindung sind leichter in Guss zu formen als die helixförmigen Gewindeeinrichtungen. Zusätzlich verringert die Verwendung von größeren Schienen und Nuten anstelle von schärferen, helixförmigen Nuten die Spannungsspitzen bzw. Spannungsanstiege in der Nase für eine verbesserte Festigkeit und Dauerhaftigkeit.
Die vorliegende Erfindung erreicht auch andere Vorteile gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen mit helixförmigen Gewinden. Die vorliegende Erfindung verwendet keine konische Basis für die Nase, sondern verwendet vielmehr eine schlankere Keilprofilform. Die Höhe der Nase (zwischen der oberen und der unteren Oberfläche) ist somit nicht auf eine konische Basis beschränkt, und daher kann die Höhe der Nase entsprechend dem Bedürfnis eingestellt bzw. angepasst werden. Die Nase der vorliegenden Erfindung kann daher zum Bilden von Zahnsystemen mit schlankeren Profilen als denjenigen, welche mit helixförmigen Gewinden versehen sind, verwendet werden. Die Zahnsysteme mit schlankerem Profil bieten ein besseres Eindringen während des Grabens und erfordern weniger Metall zum Herstellen.
Zusätzlich kann der Grad einer Drehung variiert werden durch Verändern des Winkels, welcher das Auseinandergehen der Schienen definiert. Je größer der Winkel ist, desto größer ist im Allgemeinen der Betrag des Drehens, welchen die Spitze während der Installation und während der Entfernung erfährt.
Mit dieser Konstruktion ist die Spitze 12 stabil auf der Adapternase 18 positioniert. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Zahn erzeugt eine mittig angelegte, vertikale Last P1 eine geringere Ausstoßkraft auf das freie Ende 51 der Spitze 12 dank der horizontalen Komponenten der Reaktionskräfte A1 und B1 (11). Eine mittig nach unten gerichtete Last P1 auf das freie Ende 51 der Spitze 12 erzeugt z.B. Reaktionskräfte A1 und B1 an der Spitze und der Basis der Nase 18. Die vertikale Komponente der Reaktionskraft A1 ist im Allgemeinen die gleiche wie die Last P1 plus der vertikalen Komponente der Reaktionskraft B1. Da jedoch die Neigung der Schiene 35, welche sich der nach oben gehenden Bewegung des hinteren Endes oder des Basisendes der Spitze entgegensetzt, in die entgegengesetzte Richtung zu der unteren zusammengehenden Wand 45 weist, ist die horizontale Komponente der Reaktionskraft B1 nach hinten gerichtet, um die Spitze eher auf den Adapter zu drücken, als sie davon wegzustoßen. Diese Halte- oder Spannkraft versetzt dann zumindest teilweise die Ausstoßkraft aufgrund der horizontalen Komponente der Reaktionskraft A1. Während Lasten mit vertikalen Komponenten, welche auf verschiedene Teile der Spitze 12 angelegt werden, nicht immer die genannte Spannnkraft erzeugen können, wird der Effekt bei normalen Lasten für einen beträchtlichen Vorteil auftreten.
Bei einer anderen bevorzugten Konstruktion ist das vordere freie Ende 42 der Nase 18a gebildet, um eine im Allgemeinen rechteckige Ausbildung mit oberen und unteren stabilisierenden Abflachungen 44, 46 zu haben (12 und 13). Diese Abflachungen 44, 46 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der longitudinalen Achse des Zahns, um eine weitere Stütze für ein Stabilisieren der Spitze auf dem Adapter bereitzustellen, insbesondere durch ein Widerstehen gegenüber vertikal gerichteten Lasten auf dem vorderen Ende der Spitze 12a. Die im Wesentli chen parallelen Abflachungen können zu Zwecken eines Verzugs um bis zu in etwa sieben Grad zu der longitudinalen Achse geneigt sein. Während die Abflachungen in größeren Winkeln geneigt sein können, tendiert ihre Stabilisierungsfunktion dazu, mit einer Zunahme der Neigung abzunehmen. Die Hülse 53a einer Spitze 12a umfasst ein Paar vorderer Endstabilisierabflachungen 78, 79, welche mit Abflachungen 44, 46 auf der Adapternase 18a in Eingriff gelangen. Das vordere Ende der Hülse ist vorzugsweise von einer im Allgemeinen rechteckigen Ausbildung, um mit dem vorderen Ende der Nase ineinanderzugreifen, obwohl andere Formen als rechteckige für die vorderen Enden der Nase und der Hülse möglich sind.
Bei dem bevorzugten Zahnsystem 10a erzeugt eine mittig angelegte, nach unten gerichtete Last P2 auf das freie Ende der Spitze 12a eine im Wesentlichen vertikale Reaktionskraft A2 mit im Allgemeinen keiner horizontalen Komponente, welche als eine Ausstoßkraft wirkt (13). Wie es oben diskutiert wurde, erzeugt die Neigung der Schienen eine horizontale Komponente mit eher einer Haltekraft an dem Basisende der Spitze als einer Ausstoßkraft. Mit dieser Belastung ist es daher der Gesamteffekt der Auflageoberflächen (d.h. der Abflachungen und der Schienen), die Spitze eher auf dem Adapter festzuspannen, als sie auszustoßen.
Diese Konstruktion bietet eine wesentliche Verbesserung der Stabilität der Spitze. Die Erzeugung der resultierenden Spannkräfte wird die Belastungen auf den Verschlussstift verringern und das Risiko eines Spitzenverlustes reduzieren. Die sich ergebenden Spannkräfte werden auch dazu tendieren, die Bewegung der Spitze auf der Adapternase zu reduzieren, was wiederum den Verschleiß der Zahnkonstruktion reduzieren wird. Des Weiteren können, da das System gespannt wird, während es unter den meist vorherrschenden oder normalen vertikalen und axialen Lasten ist, die Herstellungstoleranzen für eine leichtere und weniger kostenintensive Herstellung gelockert werden, kann die Verwendung von Verschlussstiften von der aufnehmenden Art (mit Lastauflage-Elastomeren) vermieden werden und können die Messerfordernisse reduziert werden, ohne die nützliche Lebensdauer des Zahns zu verkürzen. Der Zahn wird stattdessen eine verbesserte Dauerhaftigkeit bzw. Haltbarkeit aufweisen.
Bei einem herkömmlichen Zahnsystem (siehe 22) tendieren die extremen Fasern der oberen und unteren zusammengehenden Wände 2a, 2b der Nase 2 (d.h. die Oberflächen, welche vertikal am weitesten von der longitudinalen Achse entfernt sind) dazu, hohe Spannungsgrade unter einer vertikalen Belastung aufzuweisen aufgrund der Tendenz solcher tasten, die Nase zu biegen. Bei herkömmlichen Zähnen bilden die äußeren zusammengehenden Oberflächen die hauptsächlichen Auflageoberflächen wie auch diejenigen, welche die höchsten Spannungsgrade erfahren. Als ein Ergebnis bewegen sich diese Oberflächen und reiben gegen die Hülsenwände und erfahren einen hohen Grad eines Verschleißes unter schweren Lasten. Bei der vorliegenden Erfindung bilden die Schienen 35 und die Flanken 34 die hauptsächlichen Auflageoberflächen. Da die Auflageoberflächen näher an der mittleren, horizontalen Ebene des Zahnsystems sind, hat der Verschleiß dieser Oberflächen weniger Beeinträchtigung auf die Fähigkeit der Nase, hohen Biegelasten zu widerstehen, als der Verschleiß der äußeren zusammengehenden Wände. Mit einem geringeren Verschleiß ist das Zahnsystem der vorliegenden Erfindung eine stärkere und länger haltbare Einrichtung. Als ein Ergebnis kann ein kleineres Zahnsystem, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, welches weniger Metall erfordert und eine bessere Eindringung aufweist, größere, herkömmliche Zahnsysteme ersetzen. Diese Reduzierung des Verschleißes in den extremen Fasern wird es außerdem dem Querschnittsmodul erlauben, annähernd das gleiche über die gesamte Lebensdauer der Nase zu bleiben, um die Nasenfestigkeit aufrechtzuerhalten.
Als eine Alternative können das vordere Ende der Nase und die entsprechende Hülse aufgrund der Drehung, welche zum Installieren und zum Entfernen des Zahnsystems verwendet wird, tatsächlich breiter sein als das rückwärtige Ende der Nase; das bedeutet, die Seitenwände können verjüngt sein, um leicht bei einem Winkel von bis zu in etwa 5 Grad auseinanderzugehen, wenn sie sich nach vorne erstrecken. Diese Ausdehnung bzw. Expansion der Nasen- und Hülsenbreiten an der Vorderseite der Nase wird dazu tendieren, die Wege für die Entfernung der Spitze von der Nase auf die gezeichnete bzw. beschriebene Drehung zu beschränken, auch wenn ein Verschleiß auftritt. Als ein Ergebnis bietet diese Konstruktion einen erhöhten Widerstand gegenüber Kräften, welche dazu tendieren, die Spitze zu entfernen, und insbesondere Rückstellkräften bzw. rückwärtig gerichteten Kräften.
Als eine andere Alternative kann die Nase mit sich longitudinal erstreckenden Schienen 80 versehen sein, welche äußere Flächen 81 und seitliche Auflageflächen 83 umfassen (14). Die seitlichen Auflageoberflächen 83 sind im Allgemeinen parallel zueinander und zu der longitudinalen Achse X des Zahnes. Bei diesen Vorkehrungen nimmt die Tiefe der Schienen vorzugsweise zu, wenn sich die Schienen in Richtung nach hinten erstrecken; das heißt, die zusammengehenden Wände der Nase bilden die oberen und unteren Oberflächen der jeweiligen Schienen 80, obwohl sich die seitlichen Oberflächen 83 in Richtung nach hinten in einer Ausrichtung erstrecken, welche im Allgemeinen parallel zu der longitudinalen Achse des Zahns ist. Nichtsdestotrotz könnten die Schienen eine konstante Tiefe aufweisen und einfach von der jeweiligen zusammengehenden Wand beabstandet sein. Ohne das Auseinandergehen der Schienen wird die Spitze nicht auf die Adapternase gedreht. Während einige der Vorteile eines Drehens der Spitze, wenn sie installiert wird und entfernt wird, nicht auf diese Ausführungsform zutreffen, bieten die Schienen immer noch eine stabilisierende Oberfläche (im Vergleich zu dem konventionellen Zahnsystem), welche die Spannungen in den extremen Fasern der zusammengehenden Wände reduziert und, wie oben diskutiert, den Verschleiß der Auflageflächen durch ein Widerstehen gegenüber den Biegekräften reduziert. Das Verwenden von nur zwei Schienen, welche einen im Allgemeinen Z-förmigen Querschnitt bilden, verbessert die angemerkten Belastungs- und Verschleißvorteile für einen reduzierten Betrag an Material. Diese Ausführungsform kann des Weiteren verwendet werden, wenn das Drehen der Spitze während der Installation nicht gewünscht ist oder nicht möglich ist. Als ein Beispiel könnten die Spitzen an einer Platte angeschweißt sein, und die Einrichtung könnte dann zusammen auf den vorragenden Adapternasen entlang der Grabkante montiert werden.
Hinsichtlich aller der Ausführungsformen sind die Nase und die Spitzen vorzugsweise gebildet, um um die longitudinale Achse X rotationssymmetrisch zu sein, so dass die Spitzen rückwärts bzw. reversierbar auf der Nase montiert werden können. Nichtsdestotrotz können eine asymmetrische Nase und/oder Spitzen in dieser Erfindung verwendet werden.
Die Spitzen- und Adaptereinrichtung der vorliegenden Erfindung kann mit einer breiten Vielzahl von verschiedenen Verschlüssen verwendet werden, um einer Entfernung der Spitze von dem Adapter zu widerstehen. Da der Verschluss 16 zumindest teilweise Druckkräften anstatt von Scherkräften widersteht (und somit reduzierte Scherbelastungen erfährt) beim Widerstehen des Ausstoßens der Spitze 12 von der Nase 18, braucht der Verschluss nicht so robust zu sein wie Verschlüsse, welche mit anderen, herkömmlichen Spitzen- und Adaptereinrichtungen verwendet werden, welche im Wesentlichen nur Scherkräfte auf die Verschlüsse anlegen. Das Setzen bzw. Platzieren des Verschlusses 16 erfolgt vorzugsweise entlang einer Seite der Nase 18, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist. Ein Verschluss könnte jedoch an anderen Stellen vorgesehen sein, einschließlich eines vertikalen oder horizontalen mittigen Durchgangs (wie z.B. bei konventionellen Zahnsystemen). Des Weiteren kann praktisch jeder herkömmliche Verschluss im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet werden, welcher benutzt wird, um Spitzen an Adaptern zu befestigen, einschließlich soliden bzw. massiven Verschlussstiften, Stiften mit Aufnahme-Elastomeren oder Verschlüssen mit steifen Gehäusen, wie z.B. diejenigen, die in dem US-Patent Nr. 5,469,648 von Jones et al. offenbart sind.
Die 2 zeigt z.B. einen Verschluss 16 in der Form eines Durchgangsverschlussstiftes, der in einem vertikalen Kanal 89 in der Seite der Nase aufgenom men ist. Wie es bekannt ist, ist die Spitze mit zumindest einem sich nach hinten erstreckenden Ohr 91 versehen, welches einen sich nach innen erstreckenden Ansatz 93 aufweist, um mit der hinteren Seite des Stiftes in Eingriff zu stehen und die Spitze an dem Adapter zurückzuhalten. Vorzugsweise sind ein Ohr und ein Ansatz an beiden Seiten der Spitze vorgesehen (nicht gezeigt), so dass die Spitze reversibel in jeder von 180-Grad-Positionen montiert werden kann. Während der Kanal und der Stift mit einer linearen Ausbildung gezeigt sind, könnten sie wie in dem US-Patent Nr. 4,965,945 von Emrich gekrümmt sein.
Bei der bevorzugten Konstruktion ist ein verjüngter Verschlussstift 16' vorgesehen, um die Spitze an dem Adapter zu befestigen. Unter noch genauer einem Bezugnehmen auf die 15–18 weist eine Nase 18' einen verjüngten, vertikalen Kanal 103 entlang einer Seite auf zum Aufnehmen eines verjüngten Verschlussstiftes 16'. Obwohl der Verschluss entlang seiner gesamten Länge verjüngt sein kann, braucht er nur entlang eines wesentlichen Abschnitts seiner Länge verjüngt sein. Bei der bevorzugten Konstruktion wölbt sich die vordere Oberfläche 104 graduell nach hinten entlang der gesamten Länge des Stiftes, so dass sich die Verjüngung entlang im Wesentlichen der gesamten Länge des Verschlusses erstreckt. Die 15 zeigt einen Blindkanal, der sich nur teilweise durch die Nase erstreckt und welcher sich zu einem verschlossenen Ende 105 an dem Boden verjüngt. Nichtsdestotrotz könnte ein offener Kanal, der sich vollständig durch den Adapter erstreckt, mit dem verjüngten Stift verwendet werden, wenn es gewünscht ist.
Der Verschlussstift 16' weist eine entsprechend verjüngte Form auf, um in den verjüngten Kanal 103 zu passen (15–18). Der Verschlussstift 16' endet vorzugsweise an einer verengten Spitze 106, Der Stift 16' weist einen Auflageabschnitt 107 auf, der eine vordere Oberfläche 104 zum Eingreifen mit der Schulter 109 der Nase (d.h. der vorderen Kante des Kanals 103) und eine hintere Oberfläche zum Eingreifen mit dem Ansatz 93' des Ohrs 91' aufweist. In der in den 15–18 gezeigten Ausführungsform weist der Verschlussstift 16' einen Steg 111 auf, der sich nach hinten erstreckt, um den Verschluss gegenüber axialen Kräften zu verstärken und um eine richtige Einführung des Verschlussstiftes sicherzustellen. Der Verschlussstift könnte jedoch eine gleichförmige, kreisförmige, rechteckige oder andere Form, wie es gewünscht ist, aufweisen.
Die Nase 18' definiert einen Schlitz 113 in Verbindung mit dem Kanal 103, um es dem Ansatz 93' und dem Ohr 91' zu erlauben, entlang der Seite der Nase zu einer Position innerhalb des Kanals zu gehen. Der Stift 16' definiert eine Aussparung 115 hinter der hinteren Oberfläche 107 und nahe dem Steg 111, um einen Abschnitt des Ansatzes 93' aufzunehmen. Der Verschlussstift 16' kann gemäß jedem herkömmlichen Verfahren geformt sein, wie z.B. durch Gießformen.
Der Verschlussstift 16' wird in dem Kanal 103 vorzugsweise durch das Verwenden eines Verschlusselements gehalten. Bei der in den 15-18 gezeigten Ausführungsform ist das Verschlusselement eine Einstellschraube 121. Der Kanal 103 umfasst vorzugsweise eine Kerbe 125 zum Aufnehmen der Einstellschraube, um den Verschlussstift besser in dem Kanal 103 zu halten, die Kerbe ist jedoch nicht erforderlich. Wenn der Verschlussstift 16' einmal in dem Kanal 103 eingebaut ist, wird die Einstellschraube 121 angespannt bzw. festgezogen. Die Einstellschraube 121 kann an dem Ende aufgestellt werden oder mit einem Haltering oder anderen Mitteln versehen sein, um die Einstellschraube daran zu hindern, von dem Verschlussstift gelöst zu werden. Der Verschlussstift umfasst vorzugsweise einen überhängenden Vorsprung 123, welcher die Einstellschraube vor einem Verschleiß schützt. Eine Feder (nicht gezeigt) kann auch zu der Einstellschraube hinzugefügt sein, um ein Lösen während der Vibration zu unterbinden.
Der Verschlussstift 16' könnte auch im Zusammenhang mit anderen Verschleißeinrichtungen verwendet werden. Der Verschlussstift könnte z.B., wie es in der 19 gezeigt ist, zum Halten einer Spitze 128 mit einer einfachen, keilförmigen Hülse, Ohren 132, Ansätzen 130 verwendet werden. Ein verjüngter Verschlussstift in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung könnte auch in Zahnsys temen verwendet werden, welche vertikale oder horizontale mittige Löcher (nicht gezeigt) aufweisen.
Alternativ können andere Verschlusselemente, wie z.B. eine elastomerunterstützte Arretierung, vorgesehen sein, um der Entfernung des Stiftes von der Nut zu widerstehen. Zusätzlich kann, während die Ausführungsform der 15–18 das Verschlusselement zeigt, welches den Verschlussstift mit dem Adapter koppelt, das Verschlusselement stattdessen operativ mit dem Verschlussstift an der Spitze in Eingriff sein. Zusätzlich muss das Verschlusselement nicht an dem Verschlussstift befestigt sein, sondern kann stattdessen ein separates Element sein oder an dem Adapter oder der Spitze angebracht sein (siehe z.B. den Stopfen in dem US-Patent Nr. 4,965,945).
Als Beispiele von Alternativen weisen die Verschlussstifte 131, 133 (20–20b und 21–21b) verjüngte Konstruktionen auf, welche anstelle des Verschlussstifts 16' verwendet werden könnten. Der Verschlussstift 131 weist eine Arretierung 134 auf, welche an einem Ende 136 durch ein Elastomer 138 nach außen vorbelastet ist, um unter eine Verstärkungsrippe 140 zu passen, welche in der Adapternase definiert ist. Die Arretierung weist vorzugsweise eine vorragende Kontaktoberfläche 136a auf, um einen sicheren Eingriff mit der Verstärkungsrippe 140 zu bilden. Die Arretierung 134 ist vorzugsweise an dem Elastomer 138 angehängt bzw. angehaftet, welches wiederum in einer Tasche des gegossenen Körpers 135 angebracht ist. Bei dem Verschlussstift 133 ist die Arretierung 141 vorgespannt, um sich entlang einer gebogenen Bahn 143 durch ein Elastomer 145 zu bewegen. Das freie Ende 147 der Arretierung 141 ist mit einer Kerbe 149 oder ähnlichem in Eingriff, die in der Adapternase definiert ist. In jedem Fall umfasst die Adapternase einen verengten bzw. engen Schlitz (nicht gezeigt), wobei ein Werkzeug eingeführt werden kann, um die Arretierungen in die Elastomere zu drücken, um die Arretierungen 134, 141 zu lösen, wenn die Entfernung des Verschlusses gewünscht wird.
Einer der Vorteile eines verjüngten Stiftes ist, dass er leichter zu installieren und zu entfernen ist als ein herkömmlicher Durchgangsstift. Die verjüngten Oberflächen erlauben es dem Verschlussstift, ohne ein Antreffen irgendeines Widerstandes von der Oberfläche der Spitze oder der Nase eingeführt zu werden, bis der Verschlussstift fast vollständig in den Kanal eingeführt ist. Der verjüngte Verschlussstift kann, anstatt gehämmert zu werden, unter Verwenden eines Brechstangenwerkzeugs entfernt werden, da sich der Stift nur entlang einer kurzen Distanz bewegen muss, bevor er von dem Kanal frei ist. Wenn er einmal frei ist, kann der Verschlussstift von Hand entfernt werden. Im Gegensatz dazu sind bei einem herkömmlichen Durchgangsverschlussstift die beiden Auflageoberflächen des Stiftes annähernd parallel, um einen guten Auflagekontakt zwischen der Spitze und der Nase sicherzustellen. Folglich trifft der Durchgangsverschlussstift auf einen beträchtlichen Widerstand entlang der gesamten Distanz des Weges, wenn er eingeführt wird oder von der Verschleißeinrichtung entfernt wird.
Ein anderer Vorteil des verjüngten Verschlussstiftes der vorliegenden Erfindung ist, dass die Kraft, welche zum Entfernen des Verschlusses mit dem Verschlusselement in Eingriff benötigt wird, größer ist als diejenige, die erforderlich ist, um einen herkömmlichen Durchgangsverschlussstift zu entfernen. Der verjüngte Verschlussstift wird daran gehindert, nach unten bewegt zu werden, weil sich die Nut verengt oder endet, und das Verschlusselement, wie z.B. die Einstellschraube, hindert den Verschlussstift daran, sich nach oben aus der Nut heraus zu bewegen. Der Verschlussstift verbindet somit basierend auf einer mechanischen Störung bzw. Eingriff anstatt einer engen Passung, um das Entfernen des Verschlussstiftes zu verhindern, wenn er einmal installiert ist.
Die obige Diskussion betrifft die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Verschiedene andere Ausführungsformen sowie vielzählige Abänderungen und Veränderungen können durchgeführt werden, ohne von dem Geist der Erfindung und von breiteren Aspekten der Erfindung, wie sie beansprucht sind, abzuweichen.

Claims

Verschleißeinrichtung (10) für einen Bagger, wobei die Verschleißeinrichtung (10) aufweist: eine Nase (18), welche an dem Bagger befestigt ist und obere und untere zusammengehende Wände (24, 26), Seitenwände (28, 30), die sich zwischen den zusammengehenden Wänden (24, 26) erstrecken, und eine Schiene, die sich von jeder Seitenwand erstreckt, umfasst; ein Verschleißelement (12), umfassend eine Hülse (53) zum Aufnehmen der Nase (18), wobei die Hülse (53) obere und untere zusammengehende Oberflächen (55, 57), Seitenoberflächen (59, 61), die sich zwischen den zusammengehenden Oberflächen (55, 57) erstrecken, und Nuten (65) zum Aufnehmen der Schienen (35) aufweist, und einen Verschluss (16) zum Befestigen des Verschleißelements (12) an der Nase (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (18) eine erste Schiene (35) umfasst, die sich von einer Seitenwand (30) erstreckt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in einer axialen Richtung wie die obere zusammengehende Wand (24) ausgerichtet ist, und eine zweite Schiene (35), die sich von der anderen Seitenwand (28) erstreckt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in der axialen Richtung wie die untere zusammengehende Wand (26) ausgerichtet ist, und dass jede Nut (65) zwischen einer der zusammengehenden Oberflächen (55, 57) und einer seitlichen Oberfläche (69) definiert wird, welche in einer der Seitenoberflächen (59, 61) gebildet ist, und wobei jede seitliche Oberfläche (69) einer verschiedenen der zusammengehenden Oberflächen (55, 57) gegenüberliegt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in der axialen Richtung wie die zusammenge hende Oberfläche (55, 57) ausgerichtet ist, welche der seitlichen Oberfläche (69) gegenüberliegt.
Verschleißeinrichtung (10) nach Anspruch 1, bei welcher jede der Seitenoberflächen (59, 61) eine Flankenauflageoberfläche (71) umfasst, um mit einer komplementären Flanke (34) der Nase (18) in Eingriff zu sein, und wobei die Flankenauflageoberfläche (71) und die seitliche Oberfläche (69) der gleichen Seitenoberfläche (59, 61) in Richtung zu verschiedenen zusammengehenden Oberflächen (55, 57) weisen.
Verschleißeinrichtung (10) nach Anspruch 2, bei welcher sich jede Flankenauflageoberfläche (71) erweitert, wenn sie sich in Richtung zu dem offenen Ende der Hülse (53) erstreckt.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede seitliche Oberfläche (69) bei einem spitzen Winkel in Querrichtung zu der zusammengehenden Oberfläche (55, 57) ist, welche ihr gegenüberliegt.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein distales Ende der Hülse (53) gegenüberliegende Abflachungen (78, 79) umfasst, die sich zwischen den Seitenoberflächen (59, 61) erstrecken, um mit komplementären Abflachungen (44, 46) auf der Nase (18) in Eingriff zu sein, und wobei sich jede der Abflachungen (44, 46, 78, 79) im Allgemeinen parallel zu der longitudinalen Achse der Hülse (53) erstreckt.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schienen (35) und die Nuten (65) linear sind.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nur eine Schiene (35) auf jeder Seitenwand (28, 30) der Nase (18) ge bildet ist und nur eine Nut (65) in jeder Seitenoberfläche (59, 61) der Hülse (53) gebildet ist.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Hülse (53) eine im Allgemeinen Z-förmige Querschnittskonfiguration über zumindest einen Abschnitt ihrer Länge aufweist.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich der Verschluss (16) graduell bzw. zunehmend über seine Länge verengt.
Verschleißeinrichtung (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher das Verschleißelement (12) eine Spitze mit einer vorderen Grabkante (51) ist.
Verschleißelement (12) für einen Bagger, aufweisend obere und untere zusammengehende Wände (43, 45), welche zusammengehen, um ein verengtes vorderes Ende (51) zu bilden, Seitenwände (47, 49), die sich zwischen den zusammengehenden Wänden (43, 45) erstrecken, und eine nach hinten sich öffnende Hülse (53) zum Aufnehmen einer Nase, die an dem Bagger befestigt ist, wobei die Hülse durch innere zusammengehende Oberflächen (55, 57) und innere Seitenoberflächen (59, 61) definiert wird und Nuten (65) zum Aufnehmen von Schienen umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten der Nase (18) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut (65) zwischen einer der zusammengehenden Oberflächen (55, 57) und einer seitlichen Oberfläche (69) definiert wird, welche in einer der Seitenoberflächen (59, 61) gebildet wird, und wobei jede seitliche Oberfläche (69) einer verschiedenen der zusammengehenden Oberflächen (55, 57) gegenüberliegt und bei der gleichen allgemeinen Neigung in einer axialen Richtung wie die zusammen gehende Oberfläche (55, 57) ausgerichtet ist, welche der seitlichen Oberfläche (69) gegenüberliegt.
Verschleißelement (12) nach Anspruch 11, bei welchem jede Seitenoberfläche (59, 61) eine Flankenauflageoberfläche (71) umfasst und wobei die Flankenauflageoberfläche (71) und die seitliche Oberfläche (69) der gleichen Seitenoberfläche (59, 61) in Richtung zu verschiedenen zusammengehenden Oberflächen (55, 57) weisen.
Verschleißelement (12) nach Anspruch 12, bei welchem sich jede Flankenauflageoberfläche (71) erweitert, wenn sie sich nach hinten erstreckt.
Verschleißelement (12) nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, wobei jede seitliche Oberfläche (69) bei einem spitzen Winkel in Querrichtung zu der zusammengehenden Oberfläche (55, 57) ist, welche ihr gegenüberliegt.
Verschleißelement (12) nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 14, bei welchem ein distales Ende der Hülse (53) gegenüberliegende Abflachungen (78, 79) umfasst, die sich zwischen den Seitenwänden (47, 49) erstrecken, wobei sich jede der Abflachungen (78, 79) im Allgemeinen parallel zu der longitudinalen Achse der Hülse (53) erstreckt.
Verschleißelement (12) nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 15, bei welchem die Hülse (53) eine im Allgemeinen Z-förmige Querschnittskonfiguration über zumindest einen Abschnitt ihrer Länge aufweist.
Verschleißelement (12) nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Hülse (53) nur eine Nut (65) auf jeder der Seitenoberflächen (59, 61) zum Aufnehmen der Schienen (35) aufweist.
Verschleißelement (12) nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Nuten linear sind.
Verschleißelement (12) nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 18, welches eine Spitze mit einer vorderen Grabkante (51) ist.