ES2293338T3 - Punta de corte giratoria con borde deflector de material. - Google Patents

Punta de corte giratoria con borde deflector de material. Download PDF

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Abstract

Una punta de corte (21) para montarla en un portador en un soporte accionado, e incluyendo un cuerpo de la punta (23), una punta de corte (31) más dura que el cuerpo fijada al mencionado cuerpo, estando montado el mencionado cuerpo en el portador, con el fin de permitir la rotación alrededor de un eje central de la punta de corte (21), y limitando la descolocación axial en el portador, un anillo (33) que es más duro que el cuerpo (23) que está fijado al cuerpo (23), estando caracterizada la punta de corte (21) porque: el cuerpo (23) tiene una superficie frontal (25) a la cual está fijada la punta de corte (31), y una superficie lateral (27) incluyendo un primer resalta (29) por debajo de la superficie frontal (25), en donde el primer resalte (29) se extiende hacia fuera substancialmente perpendicular al eje central, de forma tal que el cuerpo (23) no sea más grande en el diámetro por encima del primer resalte (29) que en el primer resalte (29); y porque el anillo (33) está fijadoal cuerpo (23) en una superficie frontal (35) del primer resalte (29), de forma tal que el anillo (33) está dispuesto totalmente por debajo de la superficie frontal (25) a la que está fijada la punta de corte, de forma que el material que esté siendo cortado se acumulará sobre el anillo (33) y evitando la erosión del cuerpo entre el anillo y la punta de corte (31).

Description

Punta de corte giratoria con borde deflector de material.
Antecedentes y sumario
La presente invención está relacionada con las herramientas de corte utilizadas para cortar a través de un terreno blando o a través de un material relativamente blando que se haya dispuesto sobre el suelo, tal como en las carreteras de asfalto.
Las operaciones de minería, excavación y de renovación de la superficie de las carreteras se ejecutan típicamente mediante el forzamiento de puntas de corte giratorias a través del material que se esté cortando. Las puntas de corte se montan sobre un soporte accionado, tal como un tambor giratorio, una vigueta fija, o similar, para su forzamiento a través del material. La punta de corte típica comprende una punta de carburo con cementado duro, que está soldada a la superficie frontal de una espiga de acero. La espiga tiene que estar montada en un soporte de un manguito de retención, el cual permita poder girar en forma relativamente libre alrededor del eje central de la punta, mientras que queda restringida contra el desplazamiento axial del soporte. Debido a que puede girar libremente, básicamente la punta se auto-afila.
Se comprenderá que los mecanismos de corte del tipo descrito anteriormente se han utilizado para cortar a través de materiales duros, tales como las rocas o el hielo, además de cortar a través de materiales blandos tales como el asfalto. Durante el corte de la roca tiene lugar la mayor tasa de desgaste en la punta de carburo metálico, de forma que la vida útil de desgaste de la punta se determina por la punta de carburo. No obstante, durante el corte de un material relativamente más blando, tal como el asfalto, carbón, y sal, la tasa más alta de desgaste tiene lugar en la vigueta, es decir, la erosión provocada por el asfalta exterior que fricciona e impacta contra la espiga. Así pues, cuando se corta asfalto durante una operación de renovación de la superficie de la carretera, la vida útil de desgaste de la punta de corte se determina por la espiga.
Sería deseable el proporcionar una punta de corte que tuviera una vida contra el desgaste incrementada al utilizarse para cortar los materiales blandos tales como el asfalto.
Se expone en la patente de los EE.UU. número 4725098, que se incorpora por referencia, una punta de corte en la cual se ha mecanizado una ranura en una superficie del lado cónico de la cabeza de la punta por detrás de una punta de carburo montada en el cabezal de la punta. Se deposita una capa dura dentro de la ranura para formar un anillo anular resistente a la erosión, que puede estar enrasada o sobresalir radialmente más allá de la superficie lateral. A pesar de estar formado por un material duro, el anillo estará sometido a una erosión considerable por los cortes y por tanto tendrá una vida útil algo limitada.
La solicitud de la patente de los EE.UU. número 200301441753, registrada el 30 de Enero de 2002 (actualmente la patente de los EE.UU. número 6709065) titulada como "Punta de corte giratoria con borde deflector de material", a nombre de los inventores Kent Peay y Timothy J. Shean, la cual se incorpora aquí como referencia, expone una punta de corte que tiene una superficie lateral cónica con un borde que se proyecta desde la superficie cónica. El borde puede ser integral con el resto del cuerpo de la punta, o bien formado como un anillo independiente retenido sobre el cuerpo. El borde es de un diámetro suficiente con respecto a la parte del cuerpo por encima del mismo en que el corte del material tiende a acumularse sobre el borde y que blinda al material del cuerpo por debajo de la erosión. No obstante, se ha encontrado que el borde en dicha punta de corte tiene una alta tendencia al desgaste.
Otros ejemplos de soluciones dentro de esta área técnica son los mostrados en las patentes de los EE.UU. números 6378952, 6196636, 3932952, y 20030122414, en las patentes alemanas números 101637, 3818213, 3500261, y 3431495, y en la solicitud de patente del Reino Unido numero 2004315. Todas las puntas de corte del mencionado arte previo tienen cuerpos de herramientas sujetos a una erosión considerable por los cortes.
Sería deseable el proporcionar una punta de corte con una estructura resistente a la erosión, que tenga una vida útil mejorada. Seria deseable también el proporcionar una punta de corte que fuera simple para su fabricación y que pudiera incluir unas relativamente pocas operaciones de fabricación.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la punta de corte para montarla en un soporte sobre un soporte accionado incluye un cuerpo de la punta, una punta de corte más dura que el cuerpo fijado al mencionado cuerpo, estando montado el mencionado cuerpo en el soporte, de forma tal que permita la rotación alrededor de un eje central de la punta de corte y para limitar la descolocación axial desde el soporte, y un anillo que sea más duro que el cuerpo que está fijado al cuerpo, estando caracterizada la punta de corte porque: el cuerpo tiene una superficie frontal a la cual está fijada la punta de corte, y una superficie lateral que incluye un primer resalte por debajo de la superficie frontal, extendiéndose el primer resalte hacia fuera substancialmente perpendicular al eje central, tal que el cuerpo no se más grande en su diámetro por encima del primer resalte que en el primer resalte, y porque el anillo está fijado al cuerpo en una superficie frontal del primer resalte, de forma tal que el anillo esté dispuesto en su totalidad por debajo de la superficie frontal a la que está fijada la punta de corte, de forma tal que el material que esté cortándose se acumulará sobre el anillo, y que impedirá la erosión del cuerpo entre el anillo y la punta de corte.
Breve descripción de los dibujos
Los objetos y ventajas de la invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas de la misma, en relación con los dibujos adjuntos, en los que los numerales iguales designan los elementos iguales y en los cuales:
la figura 1 es una vista en alzado lateral de la punta de corte giratoria de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista en lazado lateral de una punta de corte giratoria de acuerdo con una realización de la presente invención, mostrando una acumulación del material de corte en la punta; y
la figura 3 es una vista en alzado lateral de la punta de corte giratoria de acuerdo con otra realización de la presente invención.
Descripción detallada
La punta de corte 21 de acuerdo con una realización de la invención es la mostrada en las figuras 1 y 2. La punta de corte 21 incluye un cuerpo 23 que tiene una superficie frontal 25 y una superficie lateral 27. La superficie lateral 27 incluye un eje central del cuerpo. La punta de corte 31 está fijada en la superficie frontal 25, usualmente por soldadura, siendo la punta de corte más dura que el cuerpo 23.
El anillo 33, el cual es más duro que el cuerpo 23, está fijado al cuerpo en una superficie frontal 35 del resalte 29, mediante una soldadura. El cuerpo 23 no es más grande en el diámetro por encima del resalte 29 que en el propio resalte, y preferiblemente al menos una parte 37 de la superficie lateral 27 del cuerpo 23 es cilíndrica, más preferiblemente cilíndrica circularmente, por encima del resalte 29, de forma que un anillo que tenga un diámetro circular interno pueda deslizarse sobre el cuerpo en el resalte. Debido a que el cuerpo 23 no es mayor en el diámetro por encima del resalte 29 que en el resalte, no es necesario incurrir en costos de mecanización para mecanizar una ranura en el cuerpo. Así mismo, el cuerpo 23 puede conformarse en frío. El anillo 33 está posicionado preferiblemente por encima del resalte 29 y soldándose al cuerpo 23 en la misma operación, que puede minimizar los costos de fabricación, particularmente en comparación con las puntas en las que tiene que formarse una ranura. Si se desea o fuera necesario, no obstante, el resalte 29 puede ser parte de una ranura en la superficie lateral, y el anillo puede ser por ejemplo un anillo dividido que se retenga en posición por las superficies superior e inferior de la ranura. El anillo 33 se ilustra como que tiene una forma substancialmente circular, no obstante, se observará que el anillo puede tener cualquier forma deseada, tal como la forma hexagonal, octagonal, etc.
En la punta de corte 21' mostrada en la figura 3, el cuerpo 23' incluye un segundo resalte 39 por debajo del primer resalte 29. De nuevo, el cuerpo 23' no es mayor en el diámetro por encima del segundo resalte 39 que en segundo resalte para facilitar el deslizamiento de un segundo anillo 41 sobre el cuerpo hacia el segundo resalte, en donde se fija al cuerpo en una superficie frontal del segundo resalte. De nuevo, si se desea o fuera necesario, no obstante, el resalte 39 puede ser parte de una ranura en la superficie lateral, y el anillo 41 puede ser, por ejemplo, un anillo dividido que se retenga en posición por las superficies superior e inferior de la ranura.
La distancia A entre la superficie frontal 25 y la parte superior 43 del anillo 33 dividida por la distancia B entre la superficie frontal y una superficie inferior 45 del cuerpo es preferiblemente de 0,15 a 0,5. Se pretende que el material que esté siendo cortado pueda acumularse sobre el anillo 33 y el material impedirá la erosión del cuerpo 23 entre el anillo y la punta de corte 31 mediante el material adicional deflector. La brida 47, la cual es preferiblemente integral con el cuerpo, está provista preferiblemente en el fondo del cuerpo 23. El material de corte tiende a acumularse sobre la brida 47 de una forma similar a la manera en que el material se acumula sobre el anillo 33.
En el pasado, el patrón de desgaste entre una punta de corte y una brida inferior sobre el cuerpo tendería a aproximarse a la forma de una "T de golf", que se muestra mediante la línea de puntos X en la figura 2. Se ha encontrado que proporcionando el anillo 33 en una zona que estuviera sometida ordinariamente a una erosión significativa, daría lugar a una pérdida de volumen substancialmente reducida de material con respecto al cuerpo 23, y tendiendo a aproximarse a la forma de una "T de golf" doble, tal como el área sombreada Y en la figura 2. Aunque es deseable prevenir el desgaste del cuerpo, es también deseable asegurar que el anillo 33 se encuentre a una distancia suficiente desde la punta de corte 31, para evitar la atenuación de la acción de corte, lo cual puede conseguirse manteniendo la relación entre la distancia A y la distancia B en el rango de 0,15 a 0,5. Si se proporcionan un segundo resalte 39 y un anillo 41 tal como en la figura 3, se preferirá que la distancia A entre la superficie frontal 25 y la parte superior 49 del segundo anillo 41, dividido por la distancia B entre la superficie frontal y la superficie inferior 45 del cuerpo, tal como en el primer anillo 33, esté en el rango de 0,15 a 0,5. Esto tenderá a colocar tanto el primer anillo 33 como el segundo anillo 41 en lo que sería por otra parte una zona de máxima erosión en el cuerpo 23.
El diámetro C de la punta de corte 31 dividido por el diámetro D del cuerpo 23 en el fondo de la punta de corte es preferiblemente 0,72 a 0,95. La superficie frontal 25 está hendida preferiblemente para definir una pared de dique 51 en donde la punta de corte 31 está fijada mediante soldadura. Los fines de la pared de dique 49 incluyen el prevenir que el líquido de soldadura pueda fluir de entre la punta de corte 31 y la superficie frontal 25, actuando como un liberador de esfuerzos cuando el cuerpo 23 llegue a enfriarse. Conforme C/D llega a acercarse al valor 1, el grosor de la pared de dique 49 se reduce, y se precisa menos material para formar el cuerpo 23. Conforme C/D se desplaza de 1 hacia 0, el cuerpo 23 tiene más material y su vida útil se amplia tendiendo a aproximarse a la punta de corte 31 hecha de un material más duro.
El diámetro C de la punta de corte 31 dividido por un diámetro exterior E del anillo es preferiblemente de 0,60 a 0,80. Tal como se observa en las figuras 1-3, la punta de corte 31 tiene preferiblemente una superficie inferior 52 que está soldada a la superficie frontal 25, dentro de la pared de dique 49, en donde la parte 53 de la superficie cóncava se extiende hacia arriba hasta un punto de rotura 55, y una parte de la punta 57 que es generalmente convexa. Tal como se observa en las figuras 2 y 3, el cono imaginario 59 se extiende a través de un punto 61 en el borde exterior de la brida 47, y el punto de rotura 55 hasta un punto 63 por encima de la parte de la punta 57, a lo largo del eje central del cuerpo 23. Se ha encontrado deseable el mantener todos los puntos en la punta de corte 21, incluyendo los puntos situados sobre el anillo 33, dentro o al menos substancialmente dentro de este cono 59. Los puntos que se extienden hacia fuera más allá del cono tienden a ser demasiado vulnerables a la erosión. Manteniendo el valor de C/E en el rango de 0,60 a 0,80, particularmente cuando A/B es de 0,15 a 0,50, y C/D siendo de 0,72 a 0,95, el punto más externo en el anillo 33 tiende a caer dentro del cono 59 y estando menos sujeto al desgaste. Las relaciones descritas anteriormente en relación con la punta de corte teniendo solo el anillo 33, son preferiblemente ciertas para las puntas que tengan dos o más anillos, por ejemplo, la punta 21' que incluye el anillo 41 mostrado en la figura 3.
Aunque la presente invención se ha descrito en relación con las realizaciones preferidas de la misma, se observará por los técnicos especializados en el arte que pueden realizarse adiciones, supresiones, modificaciones, y sustituciones no descritas específicamente, sin desviarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. Una punta de corte (21) para montarla en un portador en un soporte accionado, e incluyendo un cuerpo de la punta (23), una punta de corte (31) más dura que el cuerpo fijada al mencionado cuerpo, estando montado el mencionado cuerpo en el portador, con el fin de permitir la rotación alrededor de un eje central de la punta de corte (21), y limitando la descolocación axial en el portador, un anillo (33) que es más duro que el cuerpo (23) que está fijado al cuerpo (23), estando caracterizada la punta de corte (21) porque:
el cuerpo (23) tiene una superficie frontal (25) a la cual está fijada la punta de corte (31), y una superficie lateral (27) incluyendo un primer resalta (29) por debajo de la superficie frontal (25), en donde el primer resalte (29) se extiende hacia fuera substancialmente perpendicular al eje central, de forma tal que el cuerpo (23) no sea más grande en el diámetro por encima del primer resalte (29) que en el primer resalte (29); y porque el anillo (33) está fijado al cuerpo (23) en una superficie frontal (35) del primer resalte (29), de forma tal que el anillo (33) está dispuesto totalmente por debajo de la superficie frontal (25) a la que está fijada la punta de corte, de forma que el material que esté siendo cortado se acumulará sobre el anillo (33) y evitando la erosión del cuerpo entre el anillo y la punta de corte (31).
2. La punta de corte (21) tal como se ha expuesto en la reivindicación 1, en la que al menos una parte de la superficie lateral (27) dispuesta por encima del primer resalte (29) es cilíndrica.
3. La punta de corte (21) tal como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde el anillo (33) está fijado a la superficie frontal (35) del primer resalte (29) mediante soldadura.
4. La punta de corte (21) tal como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el diámetro (C) de una superficie inferior (52) de la punta de corte (31) dividido por el diámetro (D) del cuerpo (23) en la superficie inferior (52) de la punta de corte (31) es de 0,72 a 0,95.
5. La punta de corte (21) tal como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la distancia (A) entre la superficie frontal (25) y una parte superior (43) del anillo (33) dividido por la distancia (B) entre la superficie frontal (25) y una superficie inferior (43) del cuerpo (23) es de 0,15 a 0,5.
6. La punta de corte (21) tal como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el diámetro (C) de una superficie inferior (52) de la punta de corte (31) dividido por un diámetro exterior (E) del anillo (33) es de 0,60 a 0,80.
7. La punta de corte (21') tal como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el cuerpo (23') incluye un segundo resalte (39) por debajo del primer resalte (29), en donde el cuerpo (23') no es mayor en el diámetro por encima del segundo resalte (39) que el segundo resalte (39), y en donde la punta de corte (21') comprende un segundo anillo (41) que es más duro que el cuerpo (23') que está fijado al cuerpo (23') en una superficie frontal del segundo resalte (39).
8. La punta de corte (21') tal como se ha expuesto en la reivindicación 7, en la que la distancia (A') entre la superficie frontal (25) y la parte superior (49) del segundo anillo (41) dividido por una distancia (B') entre la superficie frontal (25) y una superficie inferior (45) del cuerpo (23') es de 0,15 a 0,5.
9. La punta de corte (21, 21') tal como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la punta de corte (31) tiene una parte de brida (47), una parte de punta (57), y una parte lateral (53), siendo la parte de la punta (57) generalmente convexa en la forma, en donde la parte lateral (53) se extiende entre las partes de la brida y la punta, y en donde la parte lateral (53) es generalmente cóncava en su forma, y realizando una intersección con la parte de la punta (57) en el punto de rotura (55).
10. La punta de corte (21, 21') tal como se ha expuesto en la reivindicación 9, en donde el cuerpo (23, 23') tiene una parte de brida (47), definiendo un cono imaginario (59) por el punto de rotura (55) y la parte de la brida (47), y el anillo (33) que está dispuesto dentro del cono imaginario (59).
11. La punta de corte (21, 21') tal como se ha expuesto en la reivindicación 10, en donde todas las partes de la punta de corte (21, 21') entre la parte de la punta (57) y la parte de la brida (47) están dispuestas substancialmente dentro del cono imaginario (59).
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