ES2891498T3

ES2891498T3 - Aparato de corte

Info

Publication number: ES2891498T3
Application number: ES14781514T
Authority: ES
Inventors: Erich Brandl; Bernhard Ebner
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2034-10-06
Also published as: CN107109933A; PL3204612T3; CA2960064A1; WO2016055378A3; CA2960064C; WO2016055382A1; CA2962505C; CN107109933B; AU2015330129A1; EP3204610B1; EP3204609A1; AU2015330130A1; EP3204608A1; CA2962514C; ES2809451T3; EP3204611A2; US20170306759A1; CA2962508C; CA2962505A1; EP3204610A1

Abstract

Aparato de corte (100) adecuado para crear túneles o calzadas subterráneas y similares que comprende: un bastidor principal (102) que tiene regiones encaradas generalmente hacia arriba (300), hacia abajo (301) y hacia el lado (302); un primer y segundo soporte (120) montados de manera pivotante respecto al bastidor principal (102) por medio de respectivos ejes de soporte primero y segundo (400) alineados generalmente erguidos respecto a las regiones encaradas hacia arriba (300) y hacia abajo (301) de manera que cada primer y segundo soporte (120) se configuran para pivotar lateralmente en una dirección hacia los lados respecto a las regiones encaradas al lado (302); al menos un primer y segundo accionador de soporte (117) para accionar respectivamente de manera independiente el movimiento de cada uno de los soportes primero y segundo (120) respecto al bastidor principal (102); un primer y segundo brazo (121), cada uno montado de manera pivotante en el respectivo primer y segundo soporte (120) por medio de un respectivo eje de pivote de brazo (401) alineado en una dirección que se extiende transversal, incluida perpendicular, a cada eje de pivote de soporte (400) para permitir a los brazos primero y segundo (121) pivotar independientemente entre sí y pivotar respecto a cada uno de los respectivos soportes primero y segundo (120) en una dirección hacia arriba y hacia abajo respecto a las regiones encaradas hacia arriba (300) y hacia abajo (301); al menos un primer y segundo accionador de brazo (122, 130) para accionar independientemente el movimiento pivotante de los brazos primero y segundo (121) respecto a cada uno del respectivo primer y segundo soporte (120); un cabezal de corte rotatorio (128) montado en cada uno de los brazos primero y segundo (121), cada cabezal (128) rotatorio alrededor de un eje de cabezal (402) orientado para extenderse sustancialmente transversal a cada respectivo eje de pivote de brazo (401); caracterizado por que cada cabezal de corte comprende un canto de corte generalmente anular o cantos de corte por capas para proporcionar un modo de funcionamiento de socavación; y en donde cada uno de los brazos primero y segundo (121) se configura para pivotar en la dirección hacia arriba y hacia abajo hasta 180°; y cada uno de los soportes primero y segundo (120) se configura para pivotar en la dirección lateral a los lados hasta 90°.

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de corte

Campo de la invención

La presente invención está relacionada con aparatos de corte de roca adecuados para crear túneles o calzadas subterráneas y en particular, aunque no exclusivamente, con aparatos de socavación en los que múltiples cabezales rotatorios son capaces de girar lateralmente hacia fuera y subir en la dirección hacia arriba y hacia abajo durante corte hacia delante.

Antecedentes de la técnica

Se ha desarrollado una variedad de diferentes tipos de máquinas de excavación para cortar montículos, túneles, calzadas subterráneas y similares en las que un cabezal rotatorio se monta en un brazo que a su vez se monta de manera movible en un bastidor principal para crear un perfil de deseado de sección transversal de túnel. WO2012/156841, WO 2012/156842, WO 2010/050872, WO 2012/156884, WO2011/093777, DE 202111 050143 U1. Todos describen aparatos para fresar roca y minerales en los que un cabezal de corte rotatorio es forzado hasta el contacto con la cara de roca soportado por un brazo movible. En particular, el documento WO 2012/156884 describe el extremo de corte de la máquina en la que los cabezales rotatorios pueden ser subidos y bajados verticalmente y desviarse en la dirección lateral a los lados un pequeño ángulo en un intento por tratar de mejorar la acción de corte.

El documento WO 2014/090589 describe una máquina para cavar túneles de calzadas y similares en la que múltiples cabezales de corte son movibles para cavar en la cara de roca por medio de un camino de corte arqueado pivotante. El documento US 2003/0230925 describe una excavadora de roca que tiene un cabezal cortador que monta múltiples cortadores de disco anular adecuados para funcionar en un modo de socavación. El documento GB2124407A describe el preámbulo de la reivindicación 1.

Sin embargo máquinas de corte convencionales no están optimizadas para cortar roca dura que tiene una fortaleza típicamente más allá de 120 MPa mientras se crea un túnel o cavidad subterránea con seguridad y de manera fiable de configuración deseada en sección transversal. Por consiguiente, lo que se requiere es una máquina de corte que aborde estos problemas.

Compendio de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una máquina de corte adecuada para formar túneles y calzadas subterráneas que se configura específicamente para cortar roca dura más allá de 120 MPa de manera controlada y fiable. Un objetivo específico adicional es proporcionar una máquina de corte capaz de crear un túnel con un área en sección transversal variable dentro de un intervalo de corte máximo y un mínimo. Un objetivo específico adicional es proporcionar una máquina de corte (excavadora) que puede funcionar en un modo de 'socavación' según una acción de corte en dos fases.

Los objetivos se logran al proporcionar un aparato de corte que tiene múltiples cabezales de corte montados rotatoriamente que se pueden pivotar en una dirección hacia arriba y hacia abajo y una dirección lateral de lado a lado por medio de múltiples plumas independientemente pivotantes montadas en un bastidor principal. En particular, cada pluma comprende un soporte montado de manera pivotante en el bastidor principal y que lleva un brazo por medio de un montaje de pivote adicional respectivo de manera que cada cabezal de corte es capaz de pivotar alrededor de dos ejes de pivote. El intervalo de movimiento deseado de cada cabezal se proporciona ya que los dobles ejes de pivote se alinean transversales (incluido perpendiculares) entre sí y se espacian en la dirección longitudinal del aparato entre un extremo hacia delante y hacia atrás.

Ventajosamente, los cabezales de corte comprenden múltiples cortadores de rodillo semejantes a discos distribuidos circunferencialmente alrededor de un perímetro de cada cabezal para crear un surco o canal en la cara de roca conforme los cabezales son impulsados alrededor de sus respectivos ejes rotacionales. Los cabezales pueden ser elevados entonces verticalmente para vencer la resistencia a la tracción relativamente baja de la roca colgante para proporcionar rotura por medio de fuerza y energía que es apreciablemente menor que una acción de corte compresiva más común proporcionada picos de corte y similares.

Según la presente invención se proporciona un aparato de corte adecuado para crear túneles o calzadas subterráneas y similares que comprende: un bastidor principal que tiene regiones encaradas generalmente hacia arriba, hacia abajo y hacia el lado; un primer y segundo soporte montados de manera pivotante respecto al bastidor principal por medio de respectivos ejes de soporte primero y segundo alineados generalmente erguidos respecto a las regiones encaradas hacia arriba y hacia abajo de manera que cada primer y segundo soporto se configuran para pivotar lateralmente en una dirección hacia los lados respecto a las regiones encaradas al lado; al menos un primer y segundo accionador de soporte para accionar respectivamente de manera independiente el movimiento de cada uno de los soportes primero y segundo respecto al bastidor principal; un primer y segundo brazo, cada uno montado de manera pivotante en el respectivo primer y segundo soporte por medio de un respectivo eje de pivote de brazo alineado en una dirección que se extiende transversal, incluida perpendicular, a cada eje de pivote de soporte para permitir a los brazos primero y segundo pivotar independientemente entre sí y pivotar respecto a cada uno de los respectivos soportes primero y segundo en una dirección hacia arriba y hacia abajo respecto a las regiones encaradas hacia arriba y hacia abajo; al menos un primer y segundo accionador de brazo para accionar independientemente el movimiento pivotante de los brazos primero y segundo respecto a cada uno del respectivo primer y segundo soporte; un cabezal de corte rotatorio montado en cada uno de los brazos primero y segundo, cada cabezal rotatorio alrededor de un eje de cabezal orientado para extenderse sustancialmente transversal a cada respectivo eje de pivote de brazo, donde cada cabezal de corte comprende un canto de corte generalmente anular o cantos de corte por capas para proporcionar un modo de funcionamiento de socavación; y donde cada uno de los brazos primero y segundo se configura para pivotar en la dirección hacia arriba y hacia abajo hasta 180°, y cada uno de los soportes primero y segundo se configura para pivotar en la dirección lateral a los lados hasta 90°.

La configuración de cada cabezal para proporcionar la acción de socavación es ventajosa para romper la roca con menos fuerza y a su vez proporcionar una operación de corte más eficiente que consume menos potencia. Esta configuración proporciona control de la forma de perfil y evita cortes o lomas que de otro modo permanecerían en el techo y el suelo del túnel formado.

Referencia dentro de esta memoria descriptiva a cada cabezal que es rotatorio alrededor de un eje de cabezal orientado para extenderse sustancialmente transversal a cada respectivo eje de pivote de brazo incluye (o abarca) una alineación perpendicular. Este tipo de referencia también abarca los respectivos ejes de pivote que intersecan o más preferiblemente no intersecan con los ejes rotacionales de los cabezales de corte. Opcionalmente, los ejes rotacionales de los cabezales de corte se posicionan generalmente delante y/o por encima de los respectivos ejes de pivote de los brazos de pivote.

Preferiblemente, el aparato comprende múltiples cortadores de rodillo montados rotatoriamente de manera independiente en cada cabezal de corte rotatorio. Preferiblemente, los cortadores de rodillo son cortadores de rodillo generalmente anulares que tienen, cada uno, un canto de corte generalmente anular o cantos de corte por capas para proporcionar un modo de funcionamiento de socavación. Más preferiblemente, los cortadores de rodillo se montan en una región de perímetro de cada cabezal de corte de manera que los cortadores de rodillo rodean circunferencialmente cada cabezal de corte. Este tipo de configuración es ventajoso para proporcionar la acción de socavación del aparato con los cortadores de rodillo creando primero un canal o surco que se extiende de manera generalmente horizontal en la cara de roca. Los cortadores de rodillo pueden ser movidos entonces hacia arriba para romper la roca al vencer las fuerzas de tracción inmediatamente por encima del canal o surco. Se proporciona una operación de corte más eficiente que requiere menos fuerza y que consume menos potencia. Preferiblemente, los cortadores de rodillo se montan en cuerpos generalmente cilíndricos y comprenden cantos de corte generalmente anulares distribuidos alrededor del perímetro del cabezal de corte. Cada canto de corte generalmente circular se posiciona por consiguiente lado-a-lado alrededor de la circunferencia del cabezal de corte, representando cada canto de corte la parte más extrema de cada brazo pivotante. Preferiblemente una alineación de los ejes rotacionales de los cortadores de rodillo respecto al eje rotacional del respectivo cabezal de corte es la misma de modo que los respectivos cantos de corte se orientan todos en la misma posición alrededor del cabezal de corte.

Preferiblemente, cada uno del primer y segundo accionador de brazo comprende un conjunto de engranaje planetario montado en el empalme en el que cada brazo pivota respecto a cada soporte. El asunto de la invención puede comprender una disposición convencional de engranaje planetario tal como un engranaje planetario tipo Wolfram que tiene una alta relación de engranaje. El conjunto de engranaje planetario se monta internamente con cada brazo de manera que el aparato de corte se diseña para ser tan compacto como sea posible. Preferiblemente, el aparato comprende además al menos un primer motor de impulsión para impulsar el movimiento pivotante del primer y/o segundo brazo respecto al respectivo primer y segundo soporte y el bastidor principal. Preferiblemente, el aparato comprende dos motores de impulsión para impulsar cada uno de los brazos primero y segundo alrededor de su eje de pivote por medio de los respectivos engranajes planetarios. Preferiblemente, los respectivos motores de impulsión se montan a bordo de cada brazo y se acoplan a cada brazo por medio del conjunto de engranaje planetario y/o una trasmisión de impulsión intermedia.

Preferiblemente, el aparato comprende además al menos un segundo motor de impulsión para impulsar la rotación del cabezal de corte en el primer y/o el segundo brazo. Preferiblemente, cada cabezal comprende dos motores de impulsión montados en el lado de cada brazo. Este tipo de disposición es ventajosa para pivotar cada motor de impulsión con cada cabezal de corte y para proporcionar una impulsión directa con mínimo mecanismo intermedio.

Opcionalmente, el primer y segundo accionador de soporte comprenden un accionador lineal hidráulico. Preferiblemente, cada accionador de soporte comprende un cilindro hidráulico lineal posicionado en los lados laterales de la corredera y acoplado para extenderse entre la corredera y un reborde de accionamiento que se extiende lateralmente hacia fuera desde cada soporte. Este tipo de disposición es ventajosa para minimizar la anchura global del aparato mientras se proporciona un mecanismo eficiente para el giro lateral a los lados de cada soporte y por consiguiente cada brazo.

Opcionalmente, la corredera se puede posicionar para funcionar longitudinalmente entre los soportes y cada uno de los respectivos brazos. Esto es, cada brazo se puede configurar para deslizar en la dirección axialmente hacia delante respecto a cada soporte por medio de uno o múltiples accionadores. Opcionalmente, cada brazo se conecta a cada soporte por medio de un respectivo accionador de deslizamiento de manera que cada brazo se configura para deslizar de manera independiente relativamente entre sí. Opcionalmente, cada brazo se puede configurar para deslizar en una dirección hacia delante y hacia atrás respecto a cada soporte por medio de un mecanismo de deslizamiento paralelo coordinado.

Preferiblemente, el aparato comprende además una corredera alimentada montada de manera movible en el bastidor principal para estar configurada para deslizar en una dirección de corte hacia delante del aparato respecto al bastidor principal. El aparato puede comprender además múltiples 'pistas' o carriles de guía para minimizar el movimiento deslizante con fricción de la corredera sobre el bastidor principal. Preferiblemente, el aparato comprende al menos un accionador lineal alimentado para proporcionar el movimiento hacia delante y hacia atrás de la corredera respecto al bastidor principal. Como se apreciará, la corredera se puede configurar para moverse axialmente/longitudinalmente en la máquina por medio de múltiples mecanismos de accionamiento diferentes, incluidas disposiciones de cremallera y piñón, disposiciones de impulsión por correa, disposiciones de engranajes y similares. Preferiblemente los soportes y los brazos se montan en la corredera y se configuran todos para moverse en la dirección hacia delante y hacia atrás colectivamente.

Preferiblemente, el aparato comprende orugas o ruedas montadas en el bastidor principal para permitir al aparato moverse en una dirección hacia delante y hacia atrás. Las orugas o ruedas permiten al aparato ser avanzado hacia delante y hacia atrás dentro del túnel cuando se maniobra tanto entrando como saliendo de la cara de corte entre operaciones de corte y ser avanzado hacia delante durante operaciones de corte como parte del ciclo de corte de corte-y-avance que también utiliza la corredera deslizante.

Preferiblemente, el aparato comprende además miembros de acoplamiento a suelo y techo montados en el bastidor principal, siendo al menos los miembros de acoplamiento a suelo extensibles y retráctiles para subir y bajar respectivamente el aparato en la dirección hacia arriba y hacia abajo. Los miembros de acoplamiento se configuran para calzar el aparato en posición entre el techo y el suelo del túnel para proporcionar puntos de anclaje contra los que la máquina puede ser riostrada para permitir a los cortadores ser forzados contra la cara de roca.

Preferiblemente, el aparato comprende además un primer trasportador de descarga de material para trasportar material cortado hacia atrás desde el primer y el segundo cabezal de corte; y un cabezal congregación para dirigir material cortado sobre el trasportador, el cabezal de congregación posicionado hacia atrás por detrás de al menos uno de los cabezales de corte primero y segundo. El aparato por consiguiente se configura para trasportar material hacia atrás desde la cara cortada para proporcionar movimiento de corte hacia delante sin trabas en la roca.

Preferiblemente, el aparato comprende además una unidad de control conectable de manera desmontable al aparato, la unidad de control comprende componentes operacionales para alimentar al menos los accionadores de brazo y de soporte primero y segundo, la unidad de control comprende además un segundo trasportador para recibir material del primer trasportador y para descargar el material en una posición hacia atrás del aparato y la unidad de control. Preferiblemente, la unidad de control se acopla de manera desmontable al aparato para ser capaz de ser avanzada y retraída en las direcciones hacia delante y hacia atrás con el aparato de corte. Preferiblemente, la unidad de control se suspende por encima del suelo de túnel mediante acoplamientos adecuados en el aparato. La unidad de control puede comprender miembros de soporte de acoplamiento a suelo proporcionados en regiones hacia atrás y/o hacia delante. Opcionalmente, la unidad de control puede ser conectable en su extremo atrasado a un vehículo de recogida y descarga de material y ser conectable en su extremo adelantado al aparato de corte.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirá una implementación específica de la presente invención, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista delantera en perspectiva de un aparato de corte móvil adecuado para crear túneles o calzadas subterráneas que tiene una unidad de corte montada hacia delante y una unidad de control hacia atrás según una forma específica de poner en práctica la presente invención;

la figura 2 es una vista trasera en perspectiva del aparato de corte de la figura 1;

la figura 3 es una vista en alzado lateral del aparato de la figura 2;

la figura 4 es una vista en perspectiva delantera ampliada de la unidad de corte del aparato de la figura 3; la figura 5 es una vista en planta del aparato de corte de la figura 4;

la figura 6 es una vista en alzado lateral del aparato de corte de la figura 5;

la figura 7 es una vista de extremo delantero del aparato de corte de la figura 6.

Descripción detallada de la realización preferida de la invención

Haciendo referencia a la figura 1, el aparato de corte 100 comprende un bastidor principal 102 que monta múltiples componentes de corte configurados para cortar en una cara de roca o de mineral para crear túneles o calzadas subterráneas. El aparato 100 se configura específicamente para funcionar en un modo de socavación en el que múltiples cortadores de rodillo rotatorios 127 pueden ser forzados en la roca para crear un surco o canal y luego ser pivotados verticalmente hacia arriba para vencer la reducida fuerza de tracción inmediatamente por encima del surco o canal y romper la roca. Por consiguiente, el presente aparato de corte está optimizado para avance hacia delante en la roca o mineral utilizando menos fuerza y energía típicamente requeridas para cortadores convencionales de tipo compresión que utilizan picos o trépanos cortantes montados en cabezales rotatorios. Sin embargo, el presente aparato se puede configurar con diferentes tipos de cabezal de corte de los descritos en esta memoria, incluidos en particular cabezales de corte tipo pico o trépano en los que cada pico se orienta angularmente en el cabezal de corte para proporcionar un ángulo de ataque de corte predeterminado.

Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el bastidor principal 102 comprende lados laterales 302 a orientar hacia la pared del túnel; una región encarada hacia arriba 300 a orientar hacia un techo del túnel; una región encarada hacia abajo 301 orientada para ser encarada al suelo del túnel; un extremo encarado hacia delante 303 pensado para ser posicionado encarado a la cara de corte y un extremo encarado hacia atrás 304 pensado para ser posicionado encarado lejos de la cara de corte.

Un carro inferior 109 se monta generalmente por debajo del bastidor principal 102 y a su vez monta una pareja de orugas 103 impulsadas por un motor hidráulico (o eléctrico) para proporcionar movimiento hacia delante y hacia atrás del aparato 100 sobre el suelo cuando está en un modo no cortante. Una pareja de patas de elevación traseras 106 de acoplamiento al suelo se montan en lados de bastidor 302 hacia el extremo atrasado 304 y se configuran para extenderse y retraerse linealmente respecto al bastidor 102. El bastidor 102 comprende además una pareja adelantada de patas de elevación 115 también montadas en cada lado de bastidor 302 y hacia el extremo adelantado 303 y se configuran para extenderse y retraerse para acoplarse al suelo del túnel. Por accionamiento de las patas 106, 115, el bastidor principal 102 y en particular las orugas 103 se pueden subir y bajar en la dirección hacia arriba y hacia abajo para suspender las orugas 103 fuera el suelo para posicionar el aparato 100 en un modo de corte. Una pareja de agarradores de acoplamiento a techo 105 sobresalen hacia arriba desde el bastidor principal 102 en el extremo atrasado de bastidor 304 y son extensibles y retráctiles linealmente en la dirección hacia arriba y hacia abajo por medio de cilindros de control 116. Los agarradores 105 por lo tanto se configuran para ser subidos hasta el contacto con el techo de túnel y en combinación extensible con las patas de elevación 106, 115 se configuran para calzar el aparato 100 en una posición estacionaria entre el suelo y el techo del túnel en el modo de corte.

La corredera 104 se monta de manera deslizante encima del bastidor principal 102 por medio de un mecanismo de deslizamiento 203. La corredera 104 se acopla a un cilindro hidráulico lineal 201 de manera que por extensión y retracción en vaivén del cilindro 201, la corredera 104 se configura para deslizar linealmente entre extremos adelantado y atrasado de bastidor 303, 304.

Una pareja de unidades de empernado accionadas hidráulicamente 107 se monta en el bastidor principal 102 entre la corredera 104 y la unidad de agarre a techo 105, 116 respecto a una dirección longitudinal del aparato. Las unidades de empernado 107 se configuran para asegurar una estructura de malla (no se muestra) al techo del túnel conforme el aparato 100 es avanzado en una dirección de corte hacia delante. El aparato 100 también comprende una estructura de soporte de malla (no se muestra) montada generalmente por encima de la corredera 104 para soportar posicionalmente la malla directamente por debajo del techo antes de empernarla en posición.

Una pareja de soportes 120 se montan de manera pivotante y sobresalen hacia delante desde la corredera 104 inmediatamente por encima del extremo adelantado de bastidor 303. Los soportes 120 generalmente se espacian en una dirección de anchura lateral del aparato 100 y se configuran para pivotar lateralmente de manera independiente hacia fuera uno de otro respecto a la corredera 104 y el bastidor principal 102. Cada soporte 120 comprende un extremo adelantado 503 y un extremo atrasado 504 haciendo referencia a la figura 5. En el extremo atrasado de soporte 504 se proporciona un primer reborde de montura 118 generalmente encarado hacia atrás. Un correspondiente segundo reborde de montura 119 sobresale lateralmente hacia fuera desde un lado de la corredera 104 inmediatamente por detrás del primer reborde 118. Una pareja de cilindros hidráulicos lineales 117 se monta para extenderse entre los rebordes 118, 119 de manera que, por extensión y retracción lineal, cada soporte 120 se configura para pivotar en el plano generalmente horizontal y en la dirección lateral a los lados respecto a los lados de bastidor 302. Haciendo referencia a la figura 4, cada soporte 120 se monta en la corredera 104 por medio de una varilla de pivote 404 que se extiende generalmente vertical (cuando el aparato 100 se posiciona en suelo horizontal) a través de la corredera 104 y se suspende generalmente por encima del extremo adelantado de bastidor principal 303. Cada soporte 120 por lo tanto se configura para pivotar o girar alrededor del eje de pivote 400. Haciendo referencia a la figura 5, cada soporte 120 se acopla además a un respectivo cilindro hidráulico interior 500 montado en una región interior de la corredera 104 para cooperar con cilindros montados al lado 117 para girar lateralmente cada soporte 120 alrededor del eje de pivote 400.

Haciendo referencia a las figuras 4 y 5, como los respectivos ejes de pivote 400 están espaciados en la dirección en anchura del aparato 100, los soportes 120 pueden ser girados hacia dentro a una posición máxima hacia dentro 501 y ser girados lateralmente hacia fuera a una posición máxima hacia fuera 502. Según la implementación específica, un ángulo entre las posiciones de giro interior y exterior 501, 502 es de 20°.

Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, un brazo 121 se monta de manera pivotante generalmente en el extremo adelantado 503 de cada soporte 120. Cada brazo 121 comprende un cabezal de corte 128 montado rotatoriamente en un extremo distal. Cada cabezal de corte 128 comprende una configuración semejante a un disco (generalmente cilíndrica). Los múltiples cortadores de rodillo generalmente anulares o en forma de disco 127 se montan en el perímetro circunferencial de cada cabezal 128 y comprenden un canto de corte anular afilado configurado específicamente para socavar la roca. Los cortadores 127 se montan rotatoriamente de manera independiente relativamente entre sí y el cabezal 128 y generalmente son libres para rotar alrededor de su propio eje. Cada cortador de rodillo 127 sobresale axialmente más allá del canto anular más adelantado del cabezal 128 de manera que cuando los brazos 121 se orientan para extenderse generalmente hacia abajo, los cortadores de rodillo 127 representan la parte más inferior del conjunto entero de cabezal 128 y el brazo 121. Se puede considerar que cada brazo 121 comprende una longitud de manera que el brazo 121 se monta en cada respectivo soporte 120 en o hacia un extremo de brazo proximal y para montar cada cabezal 128 en un extremo de brazo distal. En particular, cada brazo 121 comprende un engranaje planetario montado internamente indicado generalmente por la referencia 122. Cada engranaje 122 es preferiblemente de tipo Wolfram y se acopla a un motor de impulsión 130 por medio de un tren de impulsión indicado generalmente por la referencia 123. En los lados laterales de cada brazo 121 se monta una pareja de motores de impulsión 125 y se orientan para estar aproximadamente paralelos con el eje rotacional de cada respectivo cabezal de corte 128 como se muestra en la figura 7. Cada brazo 121 comprende además un conjunto interno de impulsión y engranaje 124 acoplado a una caja de engranajes 126 montada en un extremo de cada uno de los motores de impulsión 125. Cada cabezal de corte 128 se acopla para impulsión a los motores de impulsión 125 por medio del respectivo conjunto de engranaje 124 para proporcionar rotación del cabezal de corte 128 alrededor del eje 402.

Según la implementación específica, y como se muestra en la figura 7, cada brazo 121 se acopla a un respectivo motor 130 montado en un extremo adelantado de la corredera 104. Cada engranaje planetario 122 se centra en una varilla de pivote 405 que tiene un eje de pivote 401 haciendo referencia a la figura 4. Cada eje 401 se alinea para estar generalmente horizontal cuando el aparato 100 se posiciona sobre suelo horizontal. Por consiguiente, cada brazo 121 se configura para pivotar (respecto a cada soporte 120, la corredera 104 y el bastidor principal 102) en la dirección hacia arriba y hacia abajo (plano vertical) por el accionamiento de cada el motor 130. Como tal, cada cabezal de corte 128 y en particular los cortadores de rodillo 127 pueden ser subidos y bajados a lo largo del camino arqueado 602 haciendo referencia a la figura 6. En particular, cada brazo 121, el cabezal 128 y los cortadores de rodillo 127 pueden ser pivotados entre la posición más baja 601 y la posición elevada más alta 600 siendo el ángulo entre las posiciones 600, 601 de aproximadamente 150°. En la posición más baja 601, cada cortador de rodillo 127 y en particular el cabezal 128 se suspende en una orientación de declinación de manera que el cortador de rodillo más adelantado 127 se posiciona más bajo que el cortador de rodillo más atrasado 127. Según la implementación específica, este ángulo de declinación es de 10°. Esto es ventajoso para acoplar los cortadores 127 en la cara de roca en el ángulo de ataque deseado para crear el surco o canal inicial durante una primera fase de la operación de socavación. Adicionalmente, el intervalo extensivo del movimiento de los cabezales de corte 128 sobre la cara de roca es posible debido, en parte, a que el eje 401 está separado y posicionado hacia delante respecto al eje 400 una distancia correspondiente a una longitud de cada soporte 120.

Haciendo referencia a la figura 4, cada eje de pivote de soporte 400 se alinea generalmente perpendicular a cada eje de pivote de brazo 401. Adicionalmente, un eje rotacional 402 de cada cabezal de corte 128 se orienta generalmente perpendicular a cada eje de pivote de brazo 401. Un correspondiente eje rotacional 403 de cada cortador de rodillo 127 se dispone angularmente respecto al eje de cabezal de corte 402 para estrecharse hacia fuera en la dirección hacia abajo. En particular, cada eje de cortador de rodillo 403 se orienta para alinearse más cerca de la orientación de cada eje de cabezal de corte rotacional 402 y eje de pivote de soporte 400 respecto al eje rotacional de brazo generalmente perpendicular 401.

Por consiguiente, cada soporte 120 se configura para girar lateralmente hacia fuera en un plano horizontal alrededor de cada eje de soporte 400 entre las posiciones extremas interior 501, 502. Adicionalmente y haciendo referencia a la figura 6, cada respectivo brazo 121 se configura para pivotar en la dirección hacia arriba y hacia abajo alrededor del eje de pivote de brazo 401 para subir y bajar los cortadores de rodillo 127 entre las posiciones extremas 600, 601.

Un cabezal de congregación 129 se monta en el extremo adelantado de bastidor principal 303 inmediatamente hacia atrás por detrás de cada cabezal de corte 128. El cabezal de congregación 129 comprende una forma y una configuración convencionales que tienen faldones de carga lateral y una cara de contacto de material encarada hacia arriba generalmente inclinada para recibir y guiar material cortado hacia atrás desde la cara de corte (y los cabezales de corte 128). El aparato 100 comprende además un primer trasportador 202 que se extiende longitudinalmente desde el cabezal de congregación 129 para sobresalir hacia atrás desde el extremo atrasado de bastidor 304. Por consiguiente, material cortado de la cara es congregado por el cabezal 129 y trasportado hacia atrás a lo largo del aparato 100.

Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, en el extremo atrasado de bastidor 403 se monta una unidad de control desconectable 101 por medio de un acoplamiento de pivote 200. La unidad de control 111 comprende una cabina de personal 110 (para ser ocupada por un operario). La unidad 111 comprende además un bloque de energía eléctrica e hidráulica 114 para controlar los diversos componentes hidráulicos y eléctricos del aparato 100 asociados con el movimiento pivotante de los soportes 120 y los brazos 121 además del movimiento deslizante de la corredera 104 y la impulsión rotacional de los cabezales de corte 128.

La unidad de control 101 comprende además un segundo trasportador 112 que se extiende generalmente longitudinal a lo largo de la unidad 101 y se acopla en su extremo más adelantado al extremo más atrasado del primer trasportador 202. La unidad 101 comprende además un trasportador de descarga 113 que sobresale hacia atrás desde el extremo atrasado del segundo trasportador 112 en un ángulo de declinación hacia arriba. Por consiguiente, es posible trasportar el material cortado hacia atrás desde los cabezales de corte 128 a lo largo de trasportadores 202, 112 y 113 para ser recibido por un camión u otro vehículo de trasporte.

En uso, el aparato 100 se calza entre el suelo y el techo del túnel por medio de las patas de elevación 106, 115 y agarradores de techo 105. La corredera 104 puede entonces ser desplazada en una dirección hacia delante respecto al bastidor principal 102 para acoplar los cortadores de rodillo 127 sobre la cara de roca. Los cabezales de corte 128 se rotan por medio de motores 125 que crean el surco o canal inicial en la cara de roca en una posición más baja. Un primer brazo 121 se pivota entonces alrededor del eje 401 por medio del motor 130 para subir los cortadores de rodillo 127 a lo largo del camino 602 para lograr la segunda fase de operación de socavación. El primer soporte 120 puede entonces ser girado en la dirección lateral a los lados por medio de pivotar alrededor del eje 400 y combinado con la rotación de subida y bajada de los cortadores de rodillo 127 crea una depresión o bolsillo dentro de la roca inmediatamente hacia delante del primer el brazo 121 y el soporte 120. El segundo brazo 121 y el cabezal 128 y los cortadores 127 asociados son accionados entonces según el funcionamiento del primer el brazo 121 que implica pivotar en ambos planos vertical y horizontal. Este movimiento pivotante doble secuencial del segundo brazo 121 es independiente del movimiento pivotante doble inicial del primer brazo 121. La realización por fases y en secuencia el pivote de los brazos 121 alrededor de los ejes 401 y los soportes 120 alrededor de los ejes 400 es controlada por medio de la unidad de control 111.

Cuando se logra la máxima traslación hacia delante de la corredera 104, las patas de elevación 106, 115 se retraen para acoplar las orugas 103 sobre el suelo. Las orugas 103 se orientan para estar generalmente en declinación (en un ángulo de aproximadamente 10° respecto al suelo) de manera que cuando se hace contacto en el suelo, los cortadores de rodillo 127 son subidos verticalmente para despejar el suelo de túnel. El aparato 100 puede entonces ser avanzado hacia delante por medio de las orugas 103. Las patas de elevación 106, 115 pueden entonces ser accionadas de nuevo para subir las orugas 103 fuera del producto molido y los agarradores 105 movidos hasta el contacto con el techo de túnel para repetir el ciclo de corte. El dispositivo de agarre a techo más adelantado 108 se monta por encima de la corredera 104 para estabilizar el aparato 100 cuando la corredera 104 es avanzada en la dirección hacia delante por medio del accionamiento lineal del cilindro 201.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato de corte (100) adecuado para crear túneles o calzadas subterráneas y similares que comprende:

un bastidor principal (102) que tiene regiones encaradas generalmente hacia arriba (300), hacia abajo (301) y hacia el lado (302);

un primer y segundo soporte (120) montados de manera pivotante respecto al bastidor principal (102) por medio de respectivos ejes de soporte primero y segundo (400) alineados generalmente erguidos respecto a las regiones encaradas hacia arriba (300) y hacia abajo (301) de manera que cada primer y segundo soporte (120) se configuran para pivotar lateralmente en una dirección hacia los lados respecto a las regiones encaradas al lado (302);

al menos un primer y segundo accionador de soporte (117) para accionar respectivamente de manera independiente el movimiento de cada uno de los soportes primero y segundo (120) respecto al bastidor principal (102);

un primer y segundo brazo (121), cada uno montado de manera pivotante en el respectivo primer y segundo soporte (120) por medio de un respectivo eje de pivote de brazo (401) alineado en una dirección que se extiende transversal, incluida perpendicular, a cada eje de pivote de soporte (400) para permitir a los brazos primero y segundo (121) pivotar independientemente entre sí y pivotar respecto a cada uno de los respectivos soportes primero y segundo (120) en una dirección hacia arriba y hacia abajo respecto a las regiones encaradas hacia arriba (300) y hacia abajo (301);

al menos un primer y segundo accionador de brazo (122, 130) para accionar independientemente el movimiento pivotante de los brazos primero y segundo (121) respecto a cada uno del respectivo primer y segundo soporte (120);

un cabezal de corte rotatorio (128) montado en cada uno de los brazos primero y segundo (121), cada cabezal (128) rotatorio alrededor de un eje de cabezal (402) orientado para extenderse sustancialmente transversal a cada respectivo eje de pivote de brazo (401);

caracterizado por que cada cabezal de corte comprende un canto de corte generalmente anular o cantos de corte por capas para proporcionar un modo de funcionamiento de socavación; y

en donde cada uno de los brazos primero y segundo (121) se configura para pivotar en la dirección hacia arriba y hacia abajo hasta 180°; y

cada uno de los soportes primero y segundo (120) se configura para pivotar en la dirección lateral a los lados hasta 90°.

2. El aparato según la reivindicación 1 que comprende además múltiples cortadores de rodillo (127) montados rotatoriamente de manera independiente en cada cabezal de corte rotatorio (128).

3. El aparato según la reivindicación 2 en donde los múltiples cortadores de rodillo (127) son cortadores de rodillo generalmente anulares que tienen, cada uno, un canto de corte generalmente anular o cantos de corte por capas para proporcionar un modo de funcionamiento de socavación.

4. El aparato según cualquier reivindicación anterior en donde cada uno del primer y segundo accionador de brazo (122, 130) comprende un conjunto de engranajes planetarios montado en el empalme en el que cada brazo (121) pivota respecto a cada soporte (120).

5. El aparato según cualquier reivindicación anterior en donde al menos uno del primer y segundo accionador de brazo (122, 130) comprende al menos un primer motor de impulsión para impulsar el movimiento pivotante del primer y/o segundo brazo (121) respecto al respectivo primer y segundo soporte (120).

6. El aparato según cualquier reivindicación anterior que comprende además al menos un segundo motor de impulsión (125) para impulsar la rotación del cabezal de corte (128) en el primer y/o el segundo brazo (121).

7. El aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el primer y segundo accionador de soporte (117) comprende un accionador lineal hidráulico.

8. El aparato según cualquier reivindicación anterior que comprende además una corredera alimentada (104) montada de manera movible en el bastidor principal (102) para ser configurada para deslizar en una dirección de corte hacia delante del aparato (100) respecto al bastidor principal (102).

9. El aparato según la reivindicación 8 en donde cada uno del primer y segundo cabezal de corte (128) se monta en la corredera (104) por medio de los respectivos brazos primero y segundo (121) y soportes (120) para ser configurados para avanzar en la dirección de corte hacia delante.

10. El aparato según cualquier reivindicación anterior que comprende además orugas (103) o ruedas montadas en el bastidor principal (102) para permitir al aparato (100) moverse en una dirección hacia delante y hacia atrás.

11. El aparato según cualquier reivindicación anterior que comprende además miembros de acoplamiento a suelo y techo (106, 115, 105, 108) montados en el bastidor principal (102), siendo al menos los miembros de acoplamiento a suelo (106, 115) extensibles y retráctiles para subir y bajar respectivamente el aparato (100) en la dirección hacia arriba y hacia abajo.

12. El aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende además:

un primer trasportador de descarga de material (202) para transportar material cortado hacia atrás desde el primer y segundo cabezal de corte (128); y

un cabezal de recogida (129) para dirigir material cortado sobre el trasportador (202), el cabezal de recogida (129) posicionado hacia atrás detrás de al menos uno de los cabezales de corte primero y segundo (128).

13. El aparato según la reivindicación 12 que comprende además una unidad de control (101) conectable de manera desmontable al aparato (100), la unidad de control (101) comprende componentes operacionales (114) para alimentar al menos el primer y segundo soporte (120) y los accionadores de brazo (122, 130), la unidad de control (101) comprende además un segundo trasportador (112) para recibir material del primer trasportador (202) y para descargar el material en una posición hacia atrás del aparato (100) y la unidad de control (101).