EA030626B1

EA030626B1 - Ковшовое колесо для выемки грунтов из грунтового массива, в частности высокой твердости

Info

Publication number: EA030626B1
Application number: EA201591528A
Authority: EA
Inventors: Виктор Рац; Франц-Отто Гесман; Эдельтрауд Буттербах; Бастиан Хофман; Кристиан Грусцин
Original assignee: Тюссенкрупп Индастриал Солюшнс Аг
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2018-09-28
Also published as: MA38471B1; CA2904147A1; PE20151823A1; WO2014139927A2; AU2014230973A1; DE102013102407B4; CL2015002554A1; DE102013102407A1; MA38471A1; CN105008621A; CN105008621B; CA2904147C; WO2014139927A3; AU2014230973B2; EA201591528A1

Abstract

Изобретение относится к ковшовому колесу (1) для выемки грунтов из грунтового массива (25), в частности высокой твердости, имеющему опорный корпус (10), который проходит вокруг оси (11) вращения ковшового колеса и на котором размещен ряд распределенных по периферии ковшей (12) с ножами (13) ковшей, и при этом на каждом ноже (13) ковша расположены режущие зубья (14), которые могут перемещаться по соответствующим траекториям (15, 16) вокруг оси (11) вращения ковшового колеса в результате вращения опорного корпуса (10). Согласно изобретению предусмотрено, что режущие зубья (14), которые размещены на ножах (13) ковшей, расположенных рядом друг с другом, расположены, по меньшей мере, частично со смещением относительно друг друга, в результате чего указанные ножи (13) ковшей могут перемещаться по траекториям (15, 16), которые смещены в направлении оси (11) вращения ковшового колеса.

Description

Изобретение относится к ковшовому колесу (1) для выемки грунтов из грунтового массива (25), в частности высокой твердости, имеющему опорный корпус (10), который проходит вокруг оси

(11) вращения ковшового колеса и на котором размещен ряд распределенных по периферии ковшей

(12) с ножами (13) ковшей, и при этом на каждом ноже (13) ковша расположены режущие зубья (14), которые могут перемещаться по соответствующим траекториям (15, 16) вокруг оси (11) вращения ковшового колеса в результате вращения опорного корпуса (10). Согласно изобретению предусмотрено, что режущие зубья (14), которые размещены на ножах (13) ковшей, расположенных рядом друг с другом, расположены, по меньшей мере, частично со смещением относительно друг друга, в результате чего указанные ножи (13) ковшей могут перемещаться по траекториям (15, 16), которые смещены в направлении оси (11) вращения ковшового колеса.

030626

Настоящее изобретение относится к ковшовому колесу для выемки грунтов из грунтового массива, в частности высокой твердости, который имеет опорный корпус, расположенный вокруг оси вращения, и на котором размещен ряд ковшей с ножами ковшей, распределенных по периферии, и при этом на каждом ноже ковша расположен ряд режущих зубьев, которые могут перемещаться по соответствующим траекториям вокруг оси вращения ковшового колеса в результате вращения опорного корпуса. Изобретение касается также ковша для ковшового колеса и способа выемки грунтов с помощью такого ковшового колеса.

Известный уровень техники

Ковшовые колеса применяются, в частности, для роторных экскаваторов, и роторные экскаваторы обычно применяются при открытых горных работах для выемки и транспортировки от места выемки большого количества грунтов. В данном случае грунт отделяют от грунтового массива и грунтовый массив может представлять собой, например, напластование породы или же отвал грунта искусственного происхождения. В данном случае предел прочности твердых грунтов при сжатии составляет более 5,0 МПа, поэтому ковшовые колеса должны иметь такое конструктивное исполнение, которое обеспечивало бы их соответствие относительно высокой твердости грунтового массива.

Ковшовое колесо выполнено с возможностью вращения вокруг своей оси вращения ковшового колеса под действием привода роторного экскаватора, и грунт, подлежащий выемке, такой как бурый уголь, мел, известняк и т.п., отделяется от грунтового массива с помощью вращающегося ковшового колеса и поднимается вертикально в ковшах, после чего он поступает на транспортировочную ленту для последующей транспортировки. Твердыми грунтами для выемки являются, например, твердый бурый уголь, каменный уголь, мергель или подобные им осадочные породы. Ковшовое колесо, как несущая базовая конструкция, имеет опорный корпус, который вращается вокруг оси вращения ковшового колеса, который расположен приблизительно горизонтально относительно откоса вскрышного уступа напластования породы, и под действием роторного экскаватора ковшовое колесо поворачивается в поперечном направлении, чтобы вызвать продвижение вперед приблизительно в направлении оси вращения ковшового колеса. Для этого роторный экскаватор имеет верхнюю поворотную часть конструкции, и поворот может осуществляться в результате вращения на гусеничном агрегате, но имеется также возможность движения ковшового колеса относительно напластования породы в результате движения роторного экскаватора посредством агрегата.

На приблизительно цилиндрическом опорном корпусе расположен ряд ковшей, которые имеют ножи ковшей с рядом режущих зубьев. При этом каждый ковш зачастую снабжен основным ножом ковша и одним или несколькими так называемыми предножами, и грунт, отделяемый от грунтового массива режущими зубьями, проходит в ковш и далее поступает на транспортировочную ленту роторного экскаватора.

Например, в документе DE 102004033934 А1 предлагается ковшовое колесо для выемки грунтов из грунтового массива, и управление ковшовым колесом с помощью роторного экскаватора осуществляется таким образом, что он производит резание ниже уровня стояния экскаватора под его опорной поверхностью. На опорном корпусе ковшового колеса установлен ряд ковшей, и ковши имеют ножи ковша приблизительно треугольной или трапецеидальной формы, на которых расположены режущие зубья. В результате поперечного поворота стрелы роторного экскаватора боковая часть ножа ковша всегда входит в сцепление с грунтовым массивом, в результате в сцепление с грунтовым массивом входит или левая или правая боковая часть, называемая сегментом, в зависимости от направления поворота стрелы роторного экскаватора.

В опорном корпусе ковшового колеса имеются или радиально проходящие каналы или кольцевые зазоры, соответствующие количеству ковшей, прикрепленных к ковшовому колесу, при этом вынутая масса грунта может попадать в указанные каналы или кольцевые зазоры при подъеме ковша для предотвращения задерживания процесса экскаваторной выемки. Во избежание опасности нарушения опустошения каналов или кольцевых зазоров, в частности в случае липких материалов, нежелательно, чтобы количество каналов или кольцевых зазоров на опорном корпусе было слишком большим. В случае малогабаритных ковшовых колес с диаметром в пределах от 4 до 5 м количество кольцевых зазоров может быть ограничено приблизительно до 10-15, и в случае крупногабаритных ковшовых колес с диаметром от 15 до 20 м это количество может быть ограничено приблизительно до 20-25.

Кроме упомянутых треугольных или трапецеидальных ножей ковша, известные ковши снабжены U-образной ковшовой рамой, которая прикреплена к опорному корпусу слева и справа от полостей или кольцевых зазоров с помощью болтов и клиньев на опорном корпусе, при этом каждый ковш имеет по меньшей мере одну заднюю стенку ковша для удержания материала и нож ковша, на котором обычным образом закреплены режущие зубья.

Боковые части ножей ковша имеют крутой угол пространственной ориентации относительно оси вращения ковшового колеса. Этот угол пространственной ориентации относится к нижней части боковых частей, которые как раз активно участвуют в процессе экскаваторной выемки. В известных конструкциях ковшовых колес этот угол, как правило, больше 60°. В результате между наклоном боковой стенки и наклоном передней стенки выемки ковша может быть реализован относительно крутой угол.

- 1 030626

Во время экскавации относительно твердых грунтов с пределом прочности при сжатии более 5 МПа часто бывает, что количество ножей ковша должно быть больше количества ковшей или полостей или кольцевых зазоров на ковшовом колесе. В этом случае, как известно, к кольцевому несущему элементу опорного корпуса ковшового колеса крепятся один или несколько дополнительных ножей ковша без задних стенок ковшей, называемых также предножами. Оснащение зубьями, а именно расположение и позиционирование режущих зубьев, является одинаковым для всех ножей ковша, включая так называемый преднож, для обеспечения равномерного поперечного сечения выемки.

Однако установлено, что в процессе выполнения срезов относительно твердых грунтов с пределом прочности при сжатии свыше 5,0 МПа нагрузка на режущий зуб от усилия резания может быть очень высокой, в результате чего количество режущих зубьев на ноже ковша должно быть значительно увеличено для уменьшения поперечных сечений выемки для каждого отдельного режущего зуба. Однако слишком большое количество зубьев на ноже ковша ограничено из-за пространства, которое может быть использовано для расположения режущих зубьев на ноже ковша, и одновременно с этим задерживает выход из грунтового массива отделенных глыб грунта. Кроме того, задача состоит в том, чтобы во всей системе роторного экскаватора использовать меньше отдельных сильных импульсов усилия резания, но вместо этого использовать ряд более слабых импульсов усилия резания, в результате чего обеспечивается по существу равномерное распределение усилий резания, которые имеют место.

Более того, очевидно, что при экскавации многих полезных минералов, таких как уголь, мел, известняк и т.п., желательно, чтобы степень измельчения была относительно высокой с ограничением максимальных размеров глыб. Для заданного поперечного сечения выемки для каждого отдельного режущего зуба необходимо достаточно большое расстояние между двумя соседними режущими зубьями на ноже ковша. К тому же при врезании в твердые преграды, например в слои шпатового железняка, глинистого железняка или гальку и гранулы гальки целесообразно, чтобы расстояние между соседними режущими зубьями на периферии ковшового колеса было относительно большим. Однако размер ковшового колеса также должен оставаться ограниченным, и ковшовое колесо, к тому же, не может быть расширено в направлении оси вращения ковшового колеса до любой требуемой степени для обеспечения достаточных расстояний между режущими зубьями при большом количестве режущих зубьев.

Сущность изобретения

Целью изобретения является создание ковшового колеса для выемки относительно твердых грунтов, имеющего увеличенное количество режущих зубьев, для каждого из которых может быть задано определенное поперечное сечение выемки. В частности, размер глыб вынутого грунта в данном случае должен оставаться ограниченным.

Эта цель достигается на основе ковшового колеса для выемки грунтов из грунтового массива согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, на основе ковша для такого ковшового колеса согласно ограничительной части п.10 формулы изобретения и на основе способа согласно п.12 формулы изобретения, имеющих соответственные отличительные признаки. В зависимых пунктах формулы изобретения описаны предпочтительные варианты изобретения.

Изобретение включает техническую идею, которая заключается в расположении, по меньшей мере, частично со смещением относительно друг друга режущих зубьев, размешенных на ножах ковша, которые расположены рядом друг с другом, в результате чего указанные ножи ковша могут перемещаться по траекториям, которые являются смещенными в направлении оси вращения ковшового колеса.

В результате расположения режущих зубьев со смещением на ножах ковша, которые распложены рядом друг с другом, обеспечивается, что ножи ковшей, которые следуют друг за другом в окружном направлении ковшового колеса, по-разному оснащены зубьями, в результате чего может быть уменьшено количество режущих зубьев, которые расположены на ноже ковша, но количество ножей ковша, которые могут быть расположены повсюду на ковшовом колесе, может остаться тем же самым или даже может быть увеличено. Изобретение также предусматривает в данном случае возможность размещения двух или более рядов режущих зубьев всего лишь на одном ноже ковша, если это допускается геометрией ножа ковша, например, за счет соответствующего удлинения ножа ковша в направлении вращения. В результате режущие зубья, к тому же, могут быть размещены на ноже ковша в различных рядах зубьев, которые следуют друг за другом в направлении вращения.

Смещение относительно друг друга режущих зубьев может быть реализовано таким образом, что режущий зуб на следующем ноже ковша заполняет промежуток между зубьями, который образован между двумя режущими зубьями на предыдущем ноже ковша. Вследствие смещения относительно друг друга режущих зубьев образуются траектории режущих зубьев, которые смещены в направлении оси вращения ковшового колеса, при этом два режущих зуба, которые могут перемещаться по общей траектории, не расположены на ножах ковша, которые следуют друг за другом в окружном направлении ковшового колеса. Режущие зубья, которые могут перемещаться по общим траекториям, размещены в данном случае на ножах ковша, между которыми находится по меньшей мере один дополнительный нож ковша с другим оснащением зубьями.

По меньшей мере 2, 3, 4 или большее количество ножей ковша с режущими зубьями, расположенными со смещением относительно друг друга, могут быть, в частности, предпочтительно, размещены

- 2 030626

таким образом, что они распределены в периодической последовательности в окружном направлении опорного корпуса, в результате чего для каждого режущего зуба на соседних ножах ковша задано отдельное поперечное сечение выемки. Приходящееся на один ковш количество режущих зубьев, которые размещены на ноже ковша, может быть в данном случае разделено на количество ножей ковша с другим оснащением зубьями. Если, например, имеются два ножа ковша, каждый из которых имеет режущие зубья с первым расположением и вторым расположением в периодической последовательности в окружном направлении опорного корпуса, указанные ножи ковша позволяют уменьшить вдвое необходимое количество режущих зубьев на каждом из ножей ковша. Если предоставлено три ножа ковша с режущими зубьями, которые соответственно расположены со смещением в периодической последовательности в окружном направлении опорного корпуса, необходимое количество режущих зубьев в расчете на один нож ковша может ограничиваться одной третью. При этом для каждого режущего зуба может быть задано одно и то же поперечное сечение выемки. Расположение зубьев каждого ножа ковшей и порядок следования ножей ковшей с разными расположениями в период соответствующим образом устанавливаются в данном случае так, что каждый режущий зуб должен врезаться на отдельное поперечное сечение выемки и поперечные сечения выемки режущих зубьев, которые установлены на ноже ковша, в данном случае не должны перекрываться.

Согласно одной предпочтительной разработке ковшового колеса в соответствии с изобретением ножи ковшей выполнены дугообразной формы и имеют ширину ножа ковша, которая проходит в направлении оси вращения ковшового колеса, и глубину ножа ковша, которая проходит в радиальном направлении, при этом отношение глубины ножа ковша к ширине ножа ковша составляет 0,1-0,7, предпочтительно 0,15-0,5 и наиболее предпочтительно 0,2-0,4. Только вследствие относительно плоской конструкции ножей ковшей с большой шириной и большой глубиной среза образуется относительно плоская конструкция ковшей, в результате чего достигается подходящее разделение профилей поперечного сечения соседних режущих зубьев. Указанное отношение глубины ножа ковша к ширине ножа ковша образует в данном случае характеристическое число для плоской конструкции ковша, при этом глубина ножа ковша подразумевает максимальную глубину среза ковша при максимальном радиальном расстоянии между всеми режущими зубьями, установленными на ковшовом колесе или на всех ножах ковшового колеса. Ширина ножа ковша подразумевает максимальное расстояние между наружными режущими зубьями в направлении оси вращения ковшового колеса.

Ножи ковша имеют боковые части, которые сходятся к средней линии ковша, и предлагаемая согласно изобретению конструкция ковша отражена в угле пространственной ориентации между направлением протяженности боковых частей и оси вращения ковшового колеса. Например, направление протяженности боковых частей может охватывать угол пространственной ориентации величиной 60°, предпочтительно менее 55° и наиболее предпочтительно менее 50° относительно оси вращения ковшового колеса. Если ножи ковша выполнены дугообразной формы, направление протяженности боковых частей может быть образовано касательной или секущей, направление которой определяется режущими зубьями, расположенными на боковых частях ножей ковша.

Кроме того, предлагаемая согласно изобретению конструкция ножей отражена также в соотношении диаметра окружности резания ковшового колеса и ширины ножа ковша. Коэффициент диаметра окружности резания относительно ширины ножа ковша может иметь значение меньше 4, предпочтительно меньше 3,5 и наиболее предпочтительно меньше 3 в случае ковшовых колес с диаметром окружности резания менее 7 м, значение меньше 5, предпочтительно меньше 4,5 и наиболее предпочтительно меньше 4 в случае ковшовых колес с диаметром окружности резания в пределах от 7 до 13 м, значение меньше 6, предпочтительно меньше 5,5 и наиболее предпочтительно менее 5 в случае ковшовых колес с диаметром окружности резания в пределах от 13 до 18 м, и значение меньше 7, предпочтительно меньше 6,5 и наиболее предпочтительно меньше 6 в случае ковшовых колес с диаметром окружности резания более 18 м. Вследствие того, что ковшовое колесо конструктивно выполнено очень широким по сравнению с диаметром окружности резания, получают фрезерное ковшовое колесо, что позволяет получить плоский угол резания относительно скошенной кромки. Максимальные размеры профилей поперечного сечения для режущих зубьев по существу определяют в данном случае распределение размеров частиц отделяемого грунта и могут быть использованы, вместе с характеристическими числами раскалывания вынимаемого грунта, для оценивания частоты появления негабаритного грунта и сыпучести вынимаемого грунта.

Доля негабаритного грунта в перемещаемом грунте может быть дополнительно уменьшена за счет подходящей конфигурации равномерного зазора между отдельными ножами ковшей, расположенными на периферии ковшового колеса. Наиболее предпочтительное усовершенствование может быть получено при расположении ножей ковшей на таком расстоянии друг от друга в направлении вращения, которое приблизительно является в два раза больше основных размеров поперечных сечений выемки. Это обеспечивает функцию просеивания, означающую ограничение максимального размера частиц вынимаемого грунта, которые проходят в кожухи ковшей, и возможность ограничения частоты появления негабаритного грунта.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления ковшового колеса в соответствии с

- 3 030626

изобретением, ковши имеют ковшовые рамы, на которых размещены ножи ковшей и, в частности, кожухи ковшей, и при этом ковши установлены на опорном корпусе с возможностью отсоединения. Для того чтобы можно было быстро производить замену большого количества ножей ковшей при проведении технического обслуживания ковшового колеса, целесообразно располагать ковши на опорном корпусе с возможностью отсоединения.

Также предпочтительно, в ковшах ковшовая рама может иметь Н-образную конструкцию с двумя продольными балками, расположенными приблизительно параллельно, и поперечной балкой, проходящей между продольными балками, при этом ножи ковшей размещены на продольных балках и проходят между ними в виде приблизительно дугообразного профиля. Опорный корпус ковшового колеса может иметь два кольцевых несущих элемента, которые проходят как тела вращения вокруг оси вращения ковшового колеса, при этом между кольцевыми несущими элементами проходят с периодическими интервалами относительно друг друга поперечные распорки. При этом кольцевые зазоры, в которые может попадать вынутая масса грунта во время подъема ковшей, поворачиваются между кольцевыми несущими элементами и поперечными распорками. Поперечная балка, предпочтительно, соответствует в данном случае по своему положению поперечной распорке, во избежание неоправданного уменьшения кольцевого зазора под ножами ковшей. Ножи ковшей размещены в данном случае на продольных балках и проходят в виде приблизительно дугообразного профиля между двумя продольными балками. Ковшовая рама в данном случае может быть расположена на опорном корпусе с возможностью отсоединения, в результате чего сведены к минимуму затраты на монтаж и демонтаж в случае необходимости снятия ковша с ковшового колеса.

Ковш может иметь по меньшей мере два, предпочтительно три и наиболее предпочтительно четыре или больше ножей ковша, при этом один из ножей ковша образует основной нож ковша, на котором расположен кожух ковша. Другие ножи ковша в данном случае образуют так называемые предножи, при этом первый нож ковша на каждом ковше не обязательно должен представлять собой основной нож ковша, и предножи могут находиться перед основным ножом ковша, который расположен немного дальше впереди в направлении вращения ковшового колеса, на втором ковше, при этом указанные предножи расположены на первом ковше, который является предшествующим в направлении вращения. Расположение кожуха ковша может быть предусмотрено рядом с основным ножом ковша, при этом отсутствует удерживающее соединение между кожухом ковша и основным ножом ковша. В частности, кожухи ковшей предпочтительно могут быть расположены на ковшовой раме с возможностью отсоединения.

В области между поперечной связью ковша и ближайшим ножом ковша указанный по меньшей мере один кожух ковша в каждом ковше, предпочтительно, выполнен таким образом, что во внутренней области ковша не возникает сдавливание грунта и, также, исключена возможность прихватывания глыб породы между задней стенкой ковша и следующим резцом ковша. Для этого может быть достаточно, чтобы задняя стенка ковша была короткой, при этом указанная задняя стенка ковша образует плавный переход между ножом ковша и областью канала или кольцевого зазора вдоль поперечного соединения ковша.

Изобретение также ориентировано на ковш для ковшового колеса, предназначенного для выемки грунта из грунтового массива материала, в частности высокой твердости, при этом указанный ковш может быть расположен на опорном корпусе, который расположен вокруг оси вращения ковшового колеса, при этом ножи ковша размещены на ковше, и при этом на каждом ноже ковша расположен ряд режущих зубьев, которые могут перемещаться по соответствующим траекториям вокруг оси вращения ковшового колеса в результате вращения опорного корпуса, при этом предусмотрено, что режущие зубья, которые размещены на ножах ковша, находящихся рядом друг с другом, расположены так, что, по меньшей мере, частично смещены относительно друг друга, в результате чего указанные ножи ковша могут перемещаться по траекториям, которые смещены в направлении оси вращения ковшового колеса. Признаки и связанные с ними преимущества, которые описаны в отношении ковшового колеса, принимаются также во внимание для предлагаемого согласно изобретению ковша, предназначенного для такого ковшового колеса.

Изобретение также относится к способу выемки грунта из грунтового массива, в частности высокой твердости, с использованием по меньшей мере одного ковша, на котором размещены режущие зубья, в частности с помощью ножей ковша, при этом режущие зубья могут перемещаться по меньшей мере по двум траекториям в результате перемещения ковша. В данном случае предусмотрено, что режущие зубья с первым расположением перемещаются через грунтовый массив по соответствующим первым траекториям, и следовательно при этом в результате перемещения ковша по соответствующим вторым траекториям через грунтовый массив перемещаются режущие зубья со вторым расположением, при этом вторые траектории смещены относительно первых траекторий в направлении оси вращения ковшового колеса. Способ может быть осуществлен, в частности, с использованием ковшей, которые расположены на ковшовом колесе, и перемещение ковшей производится вращением ковшового колеса вокруг своей оси вращения ковшового колеса. В данном случае ковшовое колесо может иметь такое конструктивное исполнение, как описано выше.

- 4 030626

Предпочтительный иллюстративный вариант осуществления изобретения

Другие меры по улучшению изобретения более детально пояснены ниже с помощью фигур вместе с описанием предпочтительного иллюстративного варианта осуществления изобретения; на фигурах:

фиг. 1 - вид в перспективе ковша с четырьмя ножами ковша;

фиг. 2 - вид сверху детали ковшового колеса согласно изобретению;

фиг. 3 - вид в перспективе части ковшового колеса согласно настоящему изобретению;

фиг. 4 - поперечный разрез ковшового колеса; фиг. 5 - часть ковшового колеса в виде сбоку;

фиг. 6 - вид ковшовой рамы ковша, выполненного согласно изобретению, на раме которого расположен ряд ножей ковша;

фиг. 7а - схематическое представление сцепления зубьев ковша при расположении режущих зубьев согласно известному уровню техники;

фиг. 7b - схематическое представление сцепления зубьев ковша при расположении режущих зубьев на соседних резцах ковша;

фиг. 8 - схематическое представление поперечных сечений выемки тремя последовательными ножами ковша, различающихся оснащением зубьями; и

фиг. 9 - схематическое представление поперечных сечений выемки при различающемся оснащении зубьями в четырех следующих один за другим ножах ковша.

На фиг. 1 представлен вид в перспективе ковша 12, который может быть расположен на опорном корпусе 10 ковшового колеса 1, как это показано в виде в перспективе на фиг. 3. Ковш 12 имеет ковшовую раму 21, на которой расположено, например, четыре ножа 13 ковша. Ножи 13 ковша проходят по ковшовой раме 21 в виде дугообразного профиля, и на ножах 13 ковша расположены режущие зубья 14.

Два из ножей 13 ковша, которые показаны, снабжены одинаковым образом в каждом случае режущими зубьями 14, и каждый из соседних с ними ножей 13 ковша имеет отличающееся расположение режущих зубьев 14. В данном случае согласно изобретению режущие зубья 14, которые размещены на ножах 13 ковша рядом друг с другом, расположены, по меньшей мере, со смещением относительно друг друга, в результате чего последние могут перемещаться по траекториям 15 и 16, которые смещены в направлении оси вращения ковшового колеса, если ковшовое колесо 1 вращается вокруг своей оси 11 вращения ковшового колеса. Например, для ряда режущих зубьев 14 показаны две первые траектории 15 и две вторые траектории 16, каждая из которых образована линией, соединяющей между собой режущие зубья 14, которые расположены не на соседних ножах 13 ковша. В результате того факта, что имеется смещение между траекториями 15 и 16 режущих зубьев 14, режущие зубья 14, которые расположены на следующих ножах 13 ковша, проходят через соответствующие промежутки 26 между зубьями предыдущих ножей 13 ковша. Этот эффект показан на примере режущих зубьев 14' и 14", и промежуток 26 между зубьями показан между режущими зубьями 14', которые размещены вместе на предыдущем ноже 13 ковша, и следовательно на следующем ноже 13 ковша через промежуток 26 между зубьями проходит режущий зуб 14".

На фиг. 2 представлен вид сверху детали ковшового колеса 1 с последовательностью из ряда ножей 13 ковша, которая показана в направлении R вращения. Данный вид показывает дугообразную конфигурацию ножей 13 ковша, на наружной стороне которых установлены режущие зубья 14. Дугообразный профиль ножей 13 ковша определяется двумя боковыми частями 19, которые вместе сходятся к средней линии 18 ковша. Боковые части 19 имеют направление протяженности, которое охватывает угол α пространственной ориентации относительно оси 11 вращения ковшового колеса, при этом этот угол α пространственной ориентации на показанной проекции представлен не в масштабе. Направление протяженности образовано, например, соединительной линией, связывающей между собой режущие зубья 14, размещенные на ноже 13 ковша, в области боковых частей 19. Угол между направлением выступания протяженности боковых частей 19 и осью 11 вращения ковшового колеса характеризуется величиной α и имеет значение, например, 50°. При рассмотрении совместно с фиг. 4 становится ясно, что отношение глубины t ножа ковша к ширине b ножа ковша имеет малое значение, так как дугообразный основной профиль ножей 13 ковша выполнен очень плоским по сравнению с U-образным ковшом 12. Отношение глубины t ножа ковша к ширине b ножа ковша в данном случае составляет, например, всего 0,2-0,4.

Из вида сверху детали ковшового колеса 1, которая показана, видно также, что положения режущих зубьев 14 на следующих друг за другом ножах 13 ковшей в направлении оси 11 вращения ковшового колеса смещены относительно друг друга в направлении R вращения. Всего показано два разных способа оснащения зубьями и, например, режущий зуб 14 находится на каждом втором ноже 13 ковша на средней линии 18 ковша, и на каждом втором ноже 13 ковша режущие зубья 14 размещены со смещением вбок относительно средней линии 19 ковша.

На фиг. 3 показана приблизительно половина ковшового колеса 1 и видно, что на опорном корпусе 10 ковшового колеса 1 размещено большое количество ножей 13 ковшей. В данном случае ножи 13 ковшей размещены на соответствующих ковшовых рамах 21 и каждый из соседних с ними ножей 13 ковшей имеет режущие зубья 14 с различными положениями элементов.

Опорный корпус 10 ковшового колеса 1 имеет два кольцевых несущих элемента 27, которые распо- 5 030626

ложены параллельно друг другу и между которыми с равными интервалами проходят поперечные балки 28. В образованных таким образом кольцевых зазорах размещены кожухи 24 ковшей, с помощью которых отложившийся грунт перемещается во внутреннее пространство ковшового колеса 1, чтобы, в конечном счете, поступить на транспортировочную ленту роторного экскаватора.

На фиг. 4 представлен поперечный разрез ковшового колеса 1, на котором показаны с внутренней стороны опорный корпус 10, на периферии которого расположены ножи 13 ковшей, и кожухи 24 ковшей.

Ножи 13 ковшей имеют ширину b ножа ковша, которая определяется по существу максимальной шириной, с которой наружные режущие зубья 14 размещены на ноже 13 ковша. Кроме того, ножи 13 ковшей имеют глубину t ножа ковша, которая определяется радиальным расстоянием между крайним в направлении внутрь и крайним в направлении наружу режущими зубьями 14 на ножах 13 ковшей. Ковшовое колесо 1 проходит вокруг оси 11 вращения ковшового колеса и имеет диаметр 20 окружности резания, который ограничен максимальным диаметром ковшового колеса 1.

На фиг. 5 в виде сбоку показана часть ковшового колеса 1, где видно, что соответствующие ковши 12 имеют, например, четыре ножа 13 ковша. Ковши 12 имеют ковшовые рамы 21, на которых размещены ножи 13 ковшей с режущими зубьями 14. Рамы 21 ковшей расположены с помощью болтовых соединений 29 на кольцевом несущем элементе 27, и каждый ковш 12 имеет кожух 24 ковша, перед которым в направлении R вращения расположено четыре ножа 13 ковша. Нож 13 ковша образует здесь основной нож 13 ковша и соединен с кожухом 24 ковша.

На фиг. 6 представлен вид ковша 12 снизу, и поэтому видна ковшовая рама 21, при этом на указанной ковшовой раме 21 размещено четыре ножа 13 ковша. Ковшовая рама 21 имеет две продольные балки 22, которые расположены приблизительно параллельно друг другу и между которыми проходит поперечная балка 23, в результате чего ковшовая рама 21 имеет по существу Н-образную форму. Ножи 13 ковша проходят в данном случае в виде приблизительно дугообразного профиля между двумя продольными балками 22.

На фиг. 7a схематически показано сцепление зубьев ряда режущих зубьев 14, которые расположены на ковше 12 согласно известному уровню техники, при этом расположение относительно друг друга режущих зубьев 14 ряда ножей 12 на ковшовом колесе в каждом случае одно и то же. Каждый режущий зуб 14 здесь отделяет от грунтового массива 25 заданное поперечное сечение 17 выемки, при этом все поперечные сечения 17 выемки в ряду примыкают друг к другу и находятся приблизительно на одинаковой высоте относительно друг друга. Ковш 12 показан здесь смещенным вбок в направлении оси 11 вращения ковшового колеса и прилегающим к грунтовому массиву 25, как показано стрелкой, указывающей направление. В результате в сцепление с грунтовым массивом 25 входят только те режущие зубья 14, которые расположены на боковой части 19 ковша 12. Например, в каждом ковше 12 на боковой части 19 восемь режущих зубьев 14 расположены на одинаковой высоте относительно друг друга.

На фиг. 7b показан ковш 12 с двумя ножами 13 ковша, в результате чего восемь режущих зубьев 14 по фиг. 7а распределены между двумя ножами 13 ковша. Следовательно, каждый нож 13 ковша теперь имеет только четыре режущих зуба 14, которые расположены на ноже 13 ковша на соответственно большем расстоянии друг от друга по сравнению с расположением по фиг. 7a. Режущие зубья 14 на иллюстративных ножах 13 ковша расположены со смещением относительно друг друга и, вследствие этого, режущие зубья 14, которые размещены на общем для них ноже 13 ковша, производят выемку из грунтового массива 25 таких поперечных сечений 17 выемки, которые не являются примыкающими друг к другу. Просто сцепление режущих зубьев 14, находящихся на следующем по порядку ноже 13 ковша, приводит к последующим поперечным сечениям 17 выемки, которые расположены между вынутыми вначале поперечными сечениями 17 выемки, и таким образом, для каждого режущего зуба 14 задано определенное поперечное сечение 17 выемки соответствующего размера и при этом достигнуто ограничение максимального размера глыб. В частности, предотвращается возрастание до слишком большой величины сил резания, действующих на режущие зубья 14, и обеспечивается их удаление друг от друга на достаточно большое расстояние.

На фиг. 8 и 9 в качестве примера показаны такие поперечные сечения 17 выемки, которые могут быть вынуты из грунтового массива 25 при наличии трех (фиг. 8) или четырех (фиг. 9) ножей 13 ковша с соответственно различающимся оснащением режущими зубьями.

Объем изобретения не ограничивается предпочтительным иллюстративным вариантом его осуществления, описанным выше. Напротив, возможен ряд вариантов использования рассмотренного технического решения даже в случае, если варианты осуществления изобретения совершенно разного типа. Все признаки и/или преимущества, вытекающие из формулы изобретения, описания или чертежей, в том числе особенности конструктивного исполнения или пространственного расположения, сами по себе или в самых разных комбинациях, могут иметь существенное значение для предлагаемого согласно изобретению технического решения.

Перечень позиций:

I - ковшовое колесо;

10 - опорный корпус;

II - ось вращения ковшового колеса;

- 6 030626

12 - ковш;

13 - нож ковша, основной нож ковша;

14 - режущий зуб;

14' - режущий зуб;

14" - режущий зуб;

15 - первая траектория;

16 - вторая траектория;

17 - поперечное сечение выемки;

18 - средняя линия ковша;

19 - боковая часть;

20 - диаметр окружности резания;

21 - рама ковша;

22 - продольная балка;

23 - поперечная балка;

24 - кожух ковша;

25 - грунтовый массив;

26 - промежуток между зубьями;

27 - кольцевой несущий элемент;

28 - поперечная балка;

29 - болтовое соединение;

b - ширина ножа ковша;

t - глубина ножа ковша;

α - угол пространственной ориентации; R - направление вращения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Ковшовое колесо (1) для роторного экскаватора, предназначенное для выемки грунтов из грунтового массива (25), в частности высокой твердости, имеющее опорный корпус (10), который проходит вокруг оси (11) вращения ковшового колеса и на котором размещен ряд ковшей (12) с ножами (13) ковшей, распределенных по периферии, причем на каждом ноже (13) ковша расположен ряд режущих зубьев (14), которые могут перемещаться по соответствующим траекториям (15, 16) вокруг оси (11) вращения ковшового колеса в результате вращения опорного корпуса (10),

при этом режущие зубья (14), которые размещены на ножах (13) ковшей, расположенных рядом друг с другом, расположены, по меньшей мере, частично со смещением относительно друг друга, в результате чего указанные ножи (13) ковшей могут перемещаться по траекториям (15, 16), которые смещены в направлении оси (11) вращения ковшового колеса,

отличающееся тем, что ковш (12) имеет по меньшей мере два ножа (13), при этом один из ножей (13) ковша образует основной нож (13) ковша, на котором расположен кожух (24) ковша.
2. Ковшовое колесо (1) по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере два, три, четыре или более ножей (13) ковшей с режущими зубьями (14), которые расположены со смещением относительно друг друга, размещены с распределением в периодической последовательности в окружном направлении опорного корпуса (10), в результате чего для каждого режущего зуба (14) на ножах (13) ковшей, которые расположены рядом друг с другом, задано отдельное поперечное сечение (17) выемки.
3. Ковшовое колесо (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что ножи (13) ковшей выполнены дугообразной формы и имеют ширину (b) ножа ковша, которая проходит в направлении оси (11) вращения ковшового колеса, и глубину (t) ножа ковша, которая проходит в радиальном направлении, причем отношение глубины (t) ножа ковша к ширине (b) ножа ковша составляет 0,1-0,7, предпочтительно 0,15-0,5 и наиболее предпочтительно 0,2-0,4.
4. Ковшовое колесо (1) по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что ножи (13) ковшей имеют боковые части (19), которые имеют протяженность до средней линии (18) ковшей, причем направление протяженности боковых частей (19) охватывает угол (α) пространственной ориентации величиной менее 60°, предпочтительно менее 55° и наиболее предпочтительно менее 50° относительно оси (11) вращения ковшового колеса.
5. Ковшовое колесо (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ковшовое колесо (1) имеет диаметр (20) окружности резания, причем отношение диаметра (20) окружности резания к ширине (b) ножа ковша имеет значение:

менее 4, предпочтительно менее 3,5 и наиболее предпочтительно менее 3 в случае ковшовых колес (1) с диаметром (20) окружности резания менее 7 м;

менее 5, предпочтительно менее 4,5 и наиболее предпочтительно менее 4 в случае ковшовых колес (1) с диаметром (20) окружности резания от 7 до 13 м;

менее 6, предпочтительно менее 5,5 и наиболее предпочтительно менее 5 в случае ковшовых колес

- 7 030626

(1) с диаметром (20) окружности резания от 13 до 18 м и

менее 7, предпочтительно менее 6,5 и наиболее предпочтительно менее 6 в случае ковшовых колес

(1) с диаметром (20) окружности резания более 18 м.
6. Ковшовое колесо (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ковши (12) имеют ковшовые рамы (21), на которых размещены ножи (13) ковшей, при этом ковши (12) расположены на опорном корпусе (10) с возможностью отсоединения.
7. Ковшовое колесо (1) по п.6, отличающееся тем, что рамы (21) ковшей имеют Н-образную конструкцию с двумя продольными балками (22), проходящими приблизительно параллельно, и поперечной балкой (23), проходящей между продольными балками (22), при этом ножи (13) ковшей размещены на продольных балках (22) и проходят между ними в виде приблизительно дугообразного профиля.
8. Ковшовое колесо (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ковш (12) имеет три, предпочтительно четыре или более ножей (13) ковша, причем один из ножей (13) ковша образует основной нож (13) ковша, на котором расположен кожух (24) ковша.
9. Ковшовое колесо (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ножи (13) ковшей находятся на таком расстоянии друг от друга в направлении (R) вращения, которое в два раза больше основных размеров поперечных сечений (17) выемки, в результате чего расстояние между ножами (13) ковшей обеспечивает функцию просеивания.
10. Ковш (12) для ковшового колеса (1) роторного экскаватора для выемки грунтов из грунтового массива (25), в частности высокой твердости, причем указанный ковш может быть расположен на опорном корпусе (10), который проходит вокруг оси (11) вращения ковшового колеса, при этом на ковше (12) размещены ножи (13) ковша, и на каждом ноже (13) ковша расположен ряд режущих зубьев (14), которые могут перемещаться по соответствующим траекториям (15, 16) вокруг оси (11) вращения ковшового колеса в результате вращения опорного корпуса (10), при этом режущие зубья (14), которые размещены на ножах (13) ковша, расположенных рядом друг с другом, расположены, по меньшей мере, частично со смещением относительно друг друга, в результате чего указанные ножи (13) ковша могут перемещаться по траекториям (15, 16), которые смещены в направлении оси (11) вращения ковшового колеса, отличающийся тем, что ковш (12) имеет по меньшей мере два ножа (13), при этом один из ножей (13) ковша образует основной нож (13) ковша, на котором расположен кожух (24) ковша.
11. Способ выемки грунтов из грунтового массива (25), в частности высокой твердости, с использованием по меньшей мере одного ковша (12), на котором размещены режущие зубья (14), в частности с помощью ножей (13) ковша, причем режущие зубья (14) могут перемещаться по меньшей мере по двум траекториям (15, 16) путем перемещения ковша (12), отличающийся тем, что

режущие зубья (14) с первым расположением перемещают через грунтовый массив (25) по соответствующим первым траекториям (15), при этом путем перемещения ковша (12) затем

режущие зубья (14) со вторым расположением перемещают через грунтовый массив (25) по соответствующим вторым траекториям (16), причем вторые траектории (16) смещены относительно первых траекторий (15) в направлении оси (11) вращения ковшового колеса,

при этом ковш (12) имеет по меньшей мере два ножа (13), причем один из ножей (13) ковша образует основной нож (13) ковша, на котором расположены режущие зубья (14) с первым расположением, и нож (13) ковша, на котором расположены кожух (24) ковша и зубья (14) со вторым расположением.
12. Способ выемки грунтов по п.11 ковшовым колесом (1) по одному из пп.1-9.