ES2975304T3 - Conjunto de corte - Google Patents

Abstract

Esta divulgación se refiere a un conjunto de corte para minería o extracción. El conjunto de corte comprende un cortador de disco circular (18). Los elementos de corte están dispuestos alrededor de una superficie circunferencial del cortador de disco, cada uno asentado en un portaherramientas (24). La orientación del asiento es tal que el elemento de corte (22) apunta tangencialmente en o hacia la dirección de rotación prevista. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de corte

Campo de la invención

La presente divulgación se refiere al ámbito de la explotación minera y de las máquinas excavadoras. En particular, se refiere a un conjunto de corte para una máquina de excavación de rocas.

Antecedentes

Se encuentran en todas partes disponibles muchos tipos de formaciones de rocas como grandes depósitos, habitualmente conocidos como losas o lajas. Diversos tipos de equipamiento de explotación minera se despliegan en las canteras de superficie referidas con el fin de extraer las losas del suelo. Las losas son recuperados utilizando un equipamiento especializado, son generalmente arrastradas desde su punto de origen mediante vehículos de gran tamaño y potencia. Las losas de rocas pueden pesar hasta 40 toneladas (40,000 kg). Su tratamiento, como por ejemplo, el pulido, puede realizarse sobre el terreno o, como alternativa, las losas pueden ser transportadas fuera de la zona para ser cortadas en piezas de tamaño apropiado para usos domésticos e industriales.

El mismo equipamiento utilizado en superficie puede no siempre ser directamente utilizable dentro del espacio confinado de una mina subterránea.

Constituye un objetivo de la invención proporcionar un conjunto de corte compacto y versátil para facilitar la explotación minera y la excavación de bloques geométrica o no geométricamente conformados de formaciones de rocas específicas, y a un conjunto que pueda ser utilizado sobre o por debajo del suelo.

Una cortadora de disco de la técnica anterior se conoce a partir de, por ejemplo, el documento WO 2013/140198.

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, se proporciona un conjunto de corte para una máquina de excavación de rocas que comprende una unidad de base, uno o más brazos de soporte móviles que se extienden desde la unidad de base, un husillo de accionamiento montado de forma rotativa sobre el o cada brazo de soporte móvil, una pluralidad de cortadoras de disco fijadas alrededor del husillo de accionamiento de manera que la rotación del husillo de rotación provoque una correspondiente rotación de las cortadoras de disco, comprendiendo cada una de las cortadoras de disco un cuerpo de cortadora, una pluralidad de elementos de corte y una correspondiente cantidad de portaherramientas, uno para cada elemento de corte, estando los elementos de corte y los portaherramientas dispuestos alrededor de una superficie de cortadora, siendo cada elemento de corte recibido en un asiento del portaherramientas y siendo cada elemento de corte cilíndrico con una superficie de corte planar, siendo una extensión lateral de cada elemento de corte mayor que una extensión lateral del portaherramientas, en el que el asiento está orientado de manera que el elemento de corte apunte a o hacia la dirección de rotación propuesta.

En algunas formas de realización, los portaherramientas se extienden radialmente hacia fuera a partir del cuerpo de cortadora.

De modo preferente, un ángulo de inclinación del elemento de corte con respecto al portaherramientas está comprendido entre 10 y 30 grados. De modo opcional, el ángulo de inclinación es de alrededor de 25 grados.

El portaherramientas puede estar permanentemente montado sobre el cuerpo de cortadora, por ejemplo, utilizando soldadura fuerte. Como alternativa, el portaherramientas puede estar montado de manera separable sobre el cuerpo de cortadora. En una forma de realización, el portaherramientas está montado de manera separable sobre el cuerpo de cortadora utilizando una disposición de pasador de bloqueo.

Cada elemento de corte puede quedar permanentemente fijado en posición sobre el asiento, por ejemplo, utilizando soldadura fuerte. En una forma de realización, el elemento de corte puede estar montado de manera rotativa dentro del asiento.

De modo opcional, el portaherramientas es genéricamente frustocónico visto axialmente, presentando una cara delantera más corta que la cara trasera, estando el asiento situado en la cara delantera.

El o cada elemento de corte puede ser un diamante policristalino compacto (PDC).

El elemento de corte, de modo opcional, sobresale lateralmente del portaherramientas en al menos 1 mm por cada lado.

Cada portaherramientas puede estar ahusado lateralmente hacia dentro desde el elemento de corte hasta el cuerpo de cortadora.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá la invención de forma más detallada, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista en planta esquemática de una mina subterránea que incorpora una primera forma de realización de un conjunto de corte como parte de un sistema de explotación por tajo largo y, en particular, muestra el conjunto de corte en una orientación horizontal;

la Figura 2 es una vista desde un extremo esquemática del sistema de explotación por tajo largo de la Figura 1 ;

la Figura 3 es una vista en planta esquemática de una mina subterránea que incorpora una segunda forma de realización de un conjunto de corte como parte de un sistema de explotación por tajo largo y, en particular, muestra un conjunto de corte en una orientación vertical;

la Figura 4 es una vista desde un extremo esquemática del sistema de explotación por tajo largo de la Figura 3;

la Figura 5 muestra una vista en alzado frontal de una primera forma de realización de una cortadora de disco; la Figura 6 muestra una vista en alzado frontal de un elemento de corte para su uso en la cortadora de disco de la Figura 5;

la Figura 7 muestra una vista en alzado lateral del elemento de corte de la Figura 6;

la Figura 8 muestra una vista en perspectiva frontal de una segunda forma de realización de la cortadora de disco;

la Figura 9 muestra una vista en alzado lateral de una pluralidad de elementos de corte para su uso en la cortadora de disco de la Figura 8;

la Figura 10a es una vista en alzado lateral de un primer elemento de corte individual de la Figura 9;

la Figura 10b es una vista en alzado lateral de un segundo elemento de corte individual de la Figura 9;

En los dibujos, a las mismas partes se les ha asignado los mismos numerales de referencia.

Descripción detallada

Con referencia inicial a las Figuras 1 y 2, un conjunto de corte para el rebanado en formaciones naturales 2 subterráneas se indica de modo general mediante la referencia numeral 10.

El conjunto de corte forma parte de un sistema de explotación minera por tajo largo 1, generalmente situado en minas subterráneas. El conjunto de corte es un sustituto de la tecnología conocida de rozadora, que opera en un suelo de mina 4, entre una serie de soportes de techo ajustables 6. Cuando la rozadora avanza en la dirección del laboreo de la mina, los soportes de techo 6 quedan situados para sustentar el techo de mina 8 directamente por detrás de la rozadora. Detrás de los soportes de techo 6, el techo de mina 6 se hunde de una manera relativamente controlada. Típicamente, un brazo de agrupamiento recoge la roca extraída en la cara de corte y la transfiere al sistema de transporte para su posterior retirada de la mina.

En una primera forma de realización, indicada en las Figuras 1 y 2, el conjunto de corte 10 comprende una unidad de base 12, un par de brazos de soporte separados 14 que se extiende desde la unidad de base 12 , un husillo de accionamiento 16 que se extiende entre y que está montado de forma rotativa sobre el par de brazos de soporte móviles 14 y una pluralidad de cortadoras de disco 18 fijadas alrededor del husillo de accionamiento 16.

En una segunda forma de realización, indicada en las Figuras 3 y 4, un solo brazo de soporte 14 se extiende desde la unidad de base 12. El husillo de accionamiento 16 es soportado centralmente por el único brazo de soporte 14, y la pluralidad de cortadoras de disco 18 está montada sobre el husillo de accionamiento 16 distribuidas a uno y otro lado del único brazo de soporte 14.

De modo preferente, cada cortadora de disco 18 está montada en un centro (esto es, centralmente) alrededor del husillo de accionamiento 16. Sin embargo, ello no es esencial, y cada cortadora de disco 18 puede, como alternativa, estar montada descentrada respecto de su centro alrededor del husillo de accionamiento 16. De modo opcional, se podría utilizar una combinación de las dos disposiciones. Por ejemplo, cuando se utilicen múltiples cortadoras de disco 18 en una serie, esto es, en paralelo una a continuación de otra a lo largo de un husillo de accionamiento 16 pueden estar montadas de forma alternada las cortadoras de disco 18 en posición central alrededor del husillo de accionamiento 16. Cada centro de las cortadoras de disco restantes 18 puede estar radialmente descentrado respecto del punto en el que la cortadora de disco 18 está montada alrededor del husillo de accionamiento 16. Se contemplan otras combinaciones.

La unidad de base 12 funciona como un sistema de transporte de la cortadora de disco 18. La unidad de base 12 puede ser desplazada para hacer avanzar y retraer la cortadora de disco 18 dentro y fuera de la posición operativa, en íntima proximidad con la formación de rocas 2 que hay que cortar. La velocidad a la que se desplaza la unidad de base 12 más próxima a la formación de rocas 2 es una entre diversas variables determinadas por la velocidad de alimentación del conjunto de corte 10 en el interior de la formación de rocas 2. La unidad de base 12 (en consonancia con los soportes de techo 6) también puede desplazarse lateralmente, de izquierda a derecha y viceversa, a lo largo del tajo largo de la formación de rocas 2 que hay que excavar.

Cada brazo de soporte 14 está configurado para ser desplazado hasta unas primera y segunda orientaciones de corte. En la primera orientación de corte, mostrada de forma óptima en las Figuras 1 y 2, el husillo de accionamiento 16 es horizontal. Como resultado de ello, los cortes en la formación de rocas 2 efectuados por la cortadora de disco 18 son correspondientemente verticales. En la segunda orientación de corte, apreciada de forma óptima en las Figuras 3 y 4, el husillo de accionamiento 16 es vertical. En consecuencia, los cortes en la formación de rocas 2 efectuados por la cortadora de disco 18 son correspondientemente horizontales. Las primera y segunda orientaciones de corte son posibles con la primera o la segunda formas de realización mencionadas anteriormente.

De modo opcional, el (los) brazo(s) de soporte 14 puede(n) también poder ser desplazado(s) de manera que el husillo de accionamiento 16 pueda operar en cualquier orientación de corte entre las orientaciones vertical y horizontal anteriormente mencionadas, aunque ello no es esencial. El (los) brazo(s) de soporte puede(n), como alternativa, estar configurado(s) de manera que pueda(n) ser desplazados entre las primera y segunda orientaciones de corte, pero solo son completamente operativos (esto es, la(s) cortadora(s) de disco deben rotar con el fin de facilitar el corte o pulverización de la roca) en las primera y segunda orientaciones de corte.

Cada brazo de soporte 14 puede ser desplazado entre una primera posición operativa y una segunda posición operativa, de manera opcional en cada una de las primera y segunda orientaciones de corte, de acuerdo con la profundidad de corte requerida. Ello se indica mediante una flecha con dos extremos en punta A en la Figura 2. Por ejemplo, en la primera posición operativa, el husillo de accionamiento 16 es bajado para situarse en íntima proximidad con el suelo de mina 4 y en la segunda posición operativa, el husillo de accionamiento 16 es elevado para situarse en íntima proximidad con el techo de mina 8.

De modo opcional, cada brazo de soporte 14 puede presentar una primera porción de brazo conectada a una segunda porción de brazo mediante una junta de pivote (o, como alternativa, una junta universal), pudiendo cada primero y segundo brazos ser desplazados de manera independiente uno con respecto al otro. Esta disposición aumenta los grados de libertad con los que puede operar el conjunto de corte 10 y mejora de modo ventajoso su maniobrabilidad.

El husillo de accionamiento 16 es accionado por un motor de forma que rote a una velocidad específica. La potencia del motor oscila típicamente entre 20 y 50 kW por cortadora de disco 18, dependiendo del tipo de cortadora de disco 18 seleccionado y de la fuerza de corte requerida.

Como se muestra de forma óptima en la Figura 5, en una forma de realización, la cortadora de disco 18 comprende un cuerpo circular 20 y una pluralidad de elementos de corte 22 dispuestos periféricamente alrededor del cuerpo circular 20. La rotación del husillo de accionamiento 16 provoca una correspondiente rotación de la cortadora de disco 18. Sin embargo, la cortadora de disco 18 no se requiere que sea circular y puede precisamente ser circular de forma genérica, por ejemplo, dependiendo de su tamaño, una cortadora de forma octogonal podría ser parecida, de manera genérica, a la cortadora de disco circular. Por consiguiente, la cortadora de disco 18 puede ser hexagonal, octogonal, decagonal, etc., o en efecto, presentar un número indeterminado de lados que se extiendan circunferencialmente.

La o cada cortadora de disco 18 puede comprender además uno o más sensores. Estos sensores pueden estar incrustados o integrados en el cuerpo de cortadora 20. El sensor puede ser uno cualquiera entre los siguientes: un sensor de la temperatura; un sensor de la presión, un sensor de rayos X, un sensor de rayos gamma, un acelerómetro, un sensor configurado para supervisar la química de las condiciones de corte, o un sensor para identificar la formación de roca o los materiales de extracción. En dicha forma de realización, los sensores pueden estar acoplados a un sistema de recogida de datos y potencialmente también acoplados con un paquete en línea de análisis de datos o por control remoto desde el centro de maniobra de la explotación / extracción.

De acuerdo con la invención, una pluralidad de cortadoras de disco 18 está dispuesta sobre el husillo de accionamiento 16. Típicamente, se disponen seis o más cortadoras de disco 18. Las cortadoras de disco 18 están, de modo preferente, separadas a intervalos regulares, a lo largo de la extensión del husillo de accionamiento 16 entre el par de brazos de soporte separados regularmente 14a, 14b, o a uno u otro lado del brazo de soporte 14 dependiendo de la forma de realización.

La separación de las cortadoras de disco 18 se selecciona de acuerdo con la profundidad de corte requerida y con las propiedades mecánicas, por ejemplo, la Resistencia Máxima a la Tracción (UTS), de la formación de rocas 2 que se esté cortando con el fin de optimizar la energía de corte específica, la cual indicará el consumo de energía requerido. El objetivo es conseguir unas condiciones bajo las cuales el material cortado se rompa bajo su propio peso. Por ejemplo, para una profundidad de 0,4 m de corte de Kimberlite, la separación ideal entre las cortadoras de disco adyacentes es de alrededor de 0,3 cm. Sin embargo, esta profundidad se puede incrementar o reducir dependiendo de la fuerza requerida de ruptura. De modo preferente, la separación se puede ajustarin situy puede constituirse en un procedimiento automatizado o en un procedimiento manual. La separación puede ser ajustada a distancia, por ejemplo, desde una oficina de operaciones en superficie. Se puede utilizar una herramienta con forma de cuña para aplicar dicha fuerza de ruptura, para contribuir a la ruptura de las rocas.

Las cortadoras de disco 18 están separadas por un espacio que mide entre, de modo preferente, entre 0,01 m y 2 m, de modo más preferente entre 0,01 m y 0,5 m. de modo más preferente, las cortadoras de disco 18 están separadas por un espacio que mide entre 10 cm y 40 cm.

El cuerpo circular 20 de la cortadora de disco 18 está típicamente hecho de acero y presenta un diámetro de aproximadamente 1000 mm y un grosor (medido axialmente), también considerado como una extensión lateral en las descripciones subsecuentes, de aproximadamente 11 mm. Siendo realistas, dicho diámetro permite una profundidad de corte de hasta 400 mm. El cuerpo circular 20 presenta un diámetro de eje 23 de entre 60 mm y 100 mm, y está dimensionado y conformado para recibir el husillo de accionamiento 16.

El diámetro (o diámetro efectivo en el caso de cortadoras de disco no circulares) y el grosor de la cortadora de disco 18 se seleccionan adecuadamente de acuerdo con la aplicación propuesta del conjunto de corte, por ejemplo, aplicaciones de tendido de cables requerirían una cortadora 18 con un diámetro más pequeño. Las amoladoras angulares de brazo robótico requerirían un diámetro aún más pequeño. Aplicaciones de tunelización, sin embargo, requerirían una cortadora de disco 18 con un diámetro considerablemente mayor y una adaptación en consonancia.

De acuerdo con la invención, la cortadora de disco 18 también comprende una pluralidad de portaherramientas 24 para recibir una correspondiente cantidad de elementos de corte 22.

De modo preferente, aunque no esencial, cada portaherramientas 24 facilita un asiento de un elemento de corte 22. De modo preferente, cada portaherramientas 24 está fabricado en acero pero, como alternativa, puede comprender cual(es) quiera metal(es) o carburos o materiales a base de cerámica con una dureza por encima de 70 HV (Dureza Vickers). Cada portaherramientas 24 puede o bien estar conectada permanentemente al cuerpo de cortadora 20 (por ejemplo, utilizando soldadura fuerte o soldadura por fusión), como en la forma de realización mostrada en las Figuras 5, 6 y 7, o puede estar montada de manera separable sobre el cuerpo de cortadora 20 utilizando un mecanismo de retención, como en la forma de realización mostrada en las Figuras 8, 9 y 10a y 10b. Se podría utilizar una mezcla de soldadura fuerte, soldadura por fusión o conexiones mecánicas. Como alternativa, el (los) portaherramientas 24 puede(n) estar conformado(s) de manera integral con el cuerpo 20 de la cortadora de disco 18, por ejemplo, mediante forjado, metalurgia en polvo, etc.

El mecanismo de retención puede comprender una disposición de pasador de bloqueo 25 que se utilice para asegurar el portaherramientas 24 sobre el cuerpo de cortadora 20. Como alternativa, pueden utilizarse compresión, ajuste por contracción, etc.

En una forma de realización, cada elemento de corte 22 es rígida o de manera fija soportado por uno de los portaherramientas 24. Cada portaherramientas 24 está, de modo preferente, equiangularmente separado alrededor de una superficie circunferencial alrededor del cuerpo de corte 20. Cada elemento de corte 22 puede quedar sujeto en posición dentro o sobre el portaherramientas 24 utilizando soldadura fuerte. Como alternativa, el o cada portaherramientas 24 puede estar configurado para recibir de forma rotativa un elemento de corte 22. En dicha forma de realización, el elemento de corte 22 y el portaherramientas 24 pueden estar configurados de manera que el elemento de corte 22 pueda rotar libremente por dentro del portaherramientas 24, por ejemplo, con un ajuste con juego o, como alternativa, poder rotar dentro del portaherramientas 24 únicamente cuando el elemento de corte 22 entre en contacto con la formación de rocas que está siendo explotada / excavada, por ejemplo, con un ajuste de transición.

Cada uno de los elementos de corte 22 comprende un material duro, resistente al desgaste con un valor de dureza de 130 HV o más. El elemento de corte 22, de modo preferente, comprende un material superduro seleccionado entre el grupo compuesto por nitruro de boro cúbico, diamante, material tipo diamante o una combinación de estos, pero puede ser un material duro, por ejemplo, el carburo de tungsteno. El elemento de corte 22 puede comprender un sustrato de carburo cementado al que se una el material superduro.

En una forma de realización, los elementos de corte 22 son diamantes policristalinos compactos (PDCs), que se encuentran de manera más habitual en el campo de las perforaciones de Petróleo y Gas. Dichos PDCs son a menudo cilíndricos y generalmente comprenden una sinterización de capa de diamante unida a un sustrato de acero o carburo.

El PDC presenta un diámetro de entre 6 mm y 30 mm, de modo preferente entre 8 mm y 25 mm. Por ejemplo, el PDC puede tener un diámetro de 13 mm, o de 16 mm o de 19 mm. De modo preferente, el PDC presenta un diámetro de 16 mm. Se puede utilizar una combinación de diámetros en una cortadora de disco.

Cada PDC puede estar achaflanado, con achaflanado doble o con achaflanado múltiple.

Cada PDC puede comprender una superficie de cortadora pulimentada, o puede estar parcialmente pulimentada.

En una primera forma de realización de un portaherramientas 24, en las Figuras 5, 6 y 7, cada portaherramientas 24 es genéricamente frustocónico visto axialmente (véase la Figura 6). Cada portaherramientas 24 presenta una cara delantera 26 y una cara trasera 28, siendo recibido cada elemento de corte 22 dentro de un asiento 30 en la cara delantera 26 del portaherramientas 24. Cada asiento 30 está angulado de manera que el elemento de corte 22 encare tangencialmente (o genéricamente apunte hacia) la dirección propuesta de rotación. Esto resulta de particular utilidad para PDCs que presenten una superficie de corte primaria planar 32. Gracias al asiento, el borde de corte 33 del elemento de corte 22 puede estar orientado en una diversidad de ángulos con respecto al cuerpo de cortadora 20, lo que contrasta con el sistema convencional de presentar los elementos de corte 22 apuntando exclusivamente radial o axialmente hacia el exterior en la dirección de avance de la cara de las rocas. Ello hace posible una gran flexibilidad en la obtención de un ángulo de corte deseado sin que haya que modificar la configuración de la punta de golpeo del elemento de corte.

Así mismo, el que se incluya un asiento para recibir un elemento de corte separado 22 significa que, de modo ventajoso, se puede utilizar cualquier excedente de existencias de PDCs y encontrar utilidad en una nueva aplicación, reduciendo de este modo el capital de trabajo de una empresa.

De modo opcional, el ángulo de inclinación del elemento de corte oscila entre 25 grados y 30 grados. De modo opcional, el ángulo de inclinación oscila alrededor de 25 grados. De modo opcional, el ángulo de inclinación puede ser positivo o negativo.

La cara delantera 26 del portaherramientas 24 es generalmente más corto que la cara trasera 26 proporcionando con ello un soporte de respaldo estructural considerable al elemento de corte 22 durante el uso. El portaherramientas 24, en particular la parte trasera del portaherramientas 24 en la dirección de rotación absorbe una proporción considerable de las fuerzas de impacto durante el uso, y reduce el riesgo de que el elemento de corte 22 en otro caso salte hacia fuera del cuerpo de cortadora 22 y se eche a perder.

De modo preferente, el asiento soporta completamente la parte trasera (esto es, la superficie genéricamente opuesta a la superficie de corte 32) del elemento de corte 22.

En una vista lateral (véase la Figura 7), cada portaherramientas 24 presenta una sección transversal lateral variable, indicada mediante la fecha B. Cada portaherramientas 24 se ahúsa lateralmente hacia dentro desde la cabeza 34 del portaherramientas 24 cerca del elemento de corte 22 hasta un pie 36, cerca del cuerpo circular 20.

Una extensión lateral (apreciada de forma óptima en la Figura 7) de cada elemento de corte 22 es mayor que una extensión lateral del portaherramientas 24. Este voladizo protege el portaherramientas 24 del desgaste considerable durante el uso. De modo preferente, un grosor (esto es, la extensión lateral) del portaherramientas 24 es de alrededor de 14 mm. En esta forma de realización, el elemento de corte 22 sobresale más allá del portaherramientas 24 por aproximadamente 1 mm a uno u otro lado. Esto asegura que sea el elemento de corte 22 y no el portaherramientas 24 o el cuerpo de cortadora 20 el que esté sometido al desgaste primario durante el uso. El voladizo impide que el portaherramientas 24 se frote contra la formación de rocas 22. En el supuesto del frotamiento, se puede utilizar un revestimiento duro o un sistema multicapa.

En una segunda forma de realización de un portaherramientas 24, como se muestra en las Figuras 8 y 9, sucesivos portaherramientas 24 están lateralmente descentrados con respecto al cuerpo de cortadora 20. Como se indica en las Figuras 10a y 10b cada portaherramientas 24 incluye un ligero retorcimiento hacia un lado. En otras palabras, una porción distal 24a del portaherramientas 24 está lateralmente descentrado con respecto al cuerpo circular 20 y a la porción proximal 24b del portaherramientas 24. Tanto las porciones distal como proximal 24a, 24b son lateralmente alargadas. Las porciones distal y proximal 24a, 24b del portaherramientas 24 confluyen en una intersección, indicada globalmente en la referencia numeral 38. La dirección de la desviación lateral se produce ya sea en la primera dirección, axialmente opuesta a un lado del cuerpo de cortadora 20, o bien en una segunda dirección opuesta, respecto del otro lado del cuerpo de cortadora 20. En la Figura 10a, el portaherramientas 24 está torcido hacia la derecha y en la Figura 10b el portaherramientas 24 está torcido hacia la izquierda. La intersección 38 puede ser u n cambio abrupto de dirección, como por ejemplo, a modo de pata de perro, o un cambio de dirección prolongado, por ejemplo una curva. La intersección 38 puede comprender una porción media que una la porción distal 24a con la porción proximal 24b.

Como alternativa, se prevé que la porción proximal 24b pueda estar lateralmente descentrada con respecto al cuerpo de cortadora 20 mientras que la porción distal 24a esté en alineación con el cuerpo circular 20. Sin embargo, dado que el elemento de corte 22 está generalmente situado sobre la porción distal 24a del portaherramientas 24 es preferente la primera disposición mencionada.

A lo largo de la superficie circunferencial 40 del cuerpo de cortadora 20, la dirección de la desviación lateral alterna en los portaherramientas sucesivos 24. La ventaja de esta disposición es que ello incrementa el área de corte efectiva ofrecida por los elementos de corte 22 durante la rotación del cuerpo circular 20, con independencia del tamaño del elemento de corte 22. Ello también facilita un cambio rápido y fácil de un portaherramientas individual 24 durante su mantenimiento y reparación sin tener que retirar el entero cuerpo de cortadora 20. Además, la disposición contribuye a reducir la erosión del cuerpo de cortadora 20 (algunas veces conocida como “lavado de cuerpo”) provocada por el flujo de la roca cortada más allá del conjunto de corte 10.

El conjunto de corte 10 puede adicionalmente comprender un material de revestimiento duro (no mostrado). El material de revestimiento duro puede comprender un material de carburo de punto de fusión bajo (LMC), caracterizado por su base de hierro. Materiales ejemplares se describen en los documentos US 8,968,834, US 8,846,207 y US 8,753,755, aunque, como alternativa, podrían utilizarse otros materiales resistentes al desgaste. La finalidad del material de revestimiento duro es limitar la limpieza del cuerpo circular 20. El material de revestimiento duro puede estar situado de forma rotativa por detrás del portaherramientas 24 próximo a la cara trasera 28. Si los portaherramientas 24 están separados, entonces el material de revestimiento duro puede estar dispuesto en o sobre el cuerpo de cortadora 20, entre portaherramientas sucesivos 24. Adicionalmente, o como alternativa, el material de revestimiento duro puede estar dispuesto sobre la cara trasera 28. Adicionalmente, o como alternativa, el material de revestimiento duro puede estar dispuesto sobre la cara delantera 26. El material de revestimiento duro puede estar dispuesto sobre la cara delantera 26, la cara trasera 28 y sobre la superficie circunferencial 40. El emplazamiento del material de revestimiento duro sobre el cuerpo de cortadora 20 y / o el portaherramientas 24 es especifico de la zona, y se selecciona de acuerdo con la naturaleza de la formación de rocas que se está explotando en ese terreno.

En uso, la cortadora de disco 18 es situada en contacto con la formación de rocas 2 y con la rotación del husillo de accionamiento 16 y, por tanto, con la(s) cortadora(s) de disco 18, lo que provoca el rebanado de la formación de rocas 2. El conjunto de corte 10 produce cortes dentro de la formación de rocas 2, por ejemplo, para crear cortes ortogonales limpios de alrededor de 16 mm, dependiendo del tamaño de los elementos de corte 22 seleccionados. La roca cortada se rompe o bien bajo su propio peso o bien por una fuerza de cuña secundaria, por ejemplo, utilizando una herramienta con forma de cuña.

Aunque se han indicado diversas aplicaciones del conjunto de corte en las líneas anteriores, la tunelización es una aplicación particularmente atractiva. Tradicionalmente, con el fin de crear un nuevo túnel subterráneo se utiliza una máquina de taladrado de túneles (TBM). Las TBMs crean un túnel de forma cilíndrica de la manera sobradamente conocida. Si la finalidad del túnel es la del tráfico vehicular o peatonal, y únicamente es posible una sección transversal circular, se tiene que incluir un nuevo suelo horizontal dentro de la porción inferior del túnel. Efectivamente, el diámetro del túnel está sobredimensionado. El material de rocas sobrante puede ser extraído con el fin de crear el espacio utilizable requerido efectivo dentro de la porción superior del túnel y de esta manera se aumentan los costes de tunelización, no solo porque una TBM mayor demanda más puntas susceptibles de desgaste que una TBM más pequeño, sino porque también la operación de tunelización requiere bastante más tiempo. Así mismo, se requiere un material adicional para la construcción del nuevo suelo. Gracias al conjunto de corte descrito en la presente memoria, se puede crear un túnel con una sección transversal lateral más pequeña, obteniendo de esta manera la forma requerida del túnel superior. El conjunto de corte sigue entonces la t Bm más pequeña para conformar la mitad inferior del túnel, creando un suelo perpendicular a las paredes y eliminando de manera considerable menos material que con una TBM mayor.

Aunque la presente invención ha sido especialmente mostrada y descrita con referencia a determinadas formas de realización, se debe entender por parte de los expertos en la materia que pueden efectuarse diversos cambios de forma y detalle sin apartarse del alcance de la invención según queda definido por las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, en la segunda forma de realización del conjunto de corte, aunque únicamente se ha descrito un único brazo de soporte 14, pueden, como alternativa, disponerse dos o más brazos de soporte separados 14.

Por ejemplo, el o cada elemento de corte puede comprender un único diamante de cristal en lugar del material de diamante policristalino.

Por ejemplo, el elemento de corte 22 puede comprender diamante o un metal impregnado con grano abrasivo o a base de material cerámico.

Aunque se ha descrito el conjunto de corte 10 para su utilización subterránea, puede igualmente ser utilizado en superficie, por ejemplo, en una cantera abierta.

Así mismo, podría ser utilizada una versión a escala reducida para excavar microtrincheras en carreteras y pavimentos, por ejemplo, para el tendido de cables de fibra óptica de pequeño diámetro. En este caso, el conjunto de corte 10 cortaría asfalto y hormigón, no roca. En dicha forma de realización, el diámetro del cuerpo de cortadora 20 podría ser de 300 mm, el grosor lateral del cuerpo de cortadora podría ser de hasta 20 mm y los elementos de corte podrían estar dimensionados en la medida correspondiente. La intención es obtener una profundidad de corte de alrededor de 50 mm a 100 mm.

Determinados términos y conceptos estándar, según se utilizan en la presente memoria, son brevemente expuestos a continuación.

Según se utiliza en la presente memoria, el material de diamante policristalino (PCD) comprende una pluralidad de granos de diamante, un número sustancial de los cuales están directamente entrelazados entre sí y en los que el contenido del diamante es de al menos aproximadamente un 80 por ciento del material. Los intersticios entre los granos de diamante pueden estar sustancialmente vacíos o pueden estar al menos parcialmente llenos de un material de relleno a granel o pueden estar sustancialmente vacíos. El material de relleno a granel puede comprender un material de promoción de la sinterización.

El material PCBN comprende granos de nitruro de boro cúbicos (cBN) dispersos dentro de una matriz que comprende metal, semimetal y / o un material cerámico. Por ejemplo, el material PCBN puede comprender al menos aproximadamente un 30 por ciento de granos de cBN dispersos en un material de matriz de aglutinante que comprenda un compuesto que contenga Ti, como por ejemplo, carbonitruro de titanio y / o un compuesto que contenga Al, por ejemplo, nitruro de aluminio y / o compuestos que contengan metal como por ejemplo, Co y / o W. Algunas versiones (o “calidades”) del material PCBN pueden comprender al menos aproximadamente un 80 por ciento o incluso al menos aproximadamente un 85 por ciento de granos de cBN.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de corte para una máquina de excavación de rocas que comprende:

- una unidad de base,

- uno o más brazos de soporte móviles que se extienden desde la unidad de base;

- un husillo de accionamiento montado de manera rotativa sobre el o cada brazo de soporte móvil, - una pluralidad de cortadoras de disco fijadas alrededor del husillo de accionamiento, de manera que la rotación del husillo de accionamiento provoque una correspondiente rotación de las cortadoras de disco, - comprendiendo cada una de las cortadoras de disco un cuerpo de cortadora, una pluralidad de elementos de corte y una correspondiente cantidad de portaherramientas, uno para cada elemento de corte, estando los elementos de corte y los portaherramientas dispuestos alrededor de una superficie circunferencial del cuerpo de cortadora,

- siendo el elemento de corte recibido en un asiento del portaherramientas y siendo cada elemento de corte cilíndrico con una superficie de corte plana, siendo una extensión lateral de cada elemento de corte mayor que una extensión lateral del portaherramientas,

- en el que el asiento está orientado de manera que el elemento de corte apunte a o hacia la dirección de rotación propuesta.

2. Un conjunto de corte de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los portaherramientas se extienden radialmente hacia fuera desde el cuerpo de cortadora.

3. Un conjunto de corte de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que un ángulo de inclinación del elemento de corte con respecto al portaherramientas está comprendido entre 10 y 30 grados.

4. Un conjunto de corte de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el ángulo de inclinación es de alrededor de 25 grados.

5. Un conjunto de corte de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el portaherramientas está preferentemente montado sobre el cuerpo de cortadora, por ejemplo, utilizando soldadura fuerte.

6. Un conjunto de corte de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el portaherramientas está montado de manera separable sobre el cuerpo de cortadora.

7. Un conjunto de corte de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el portaherramientas está montado de manera separable sobre el cuerpo de cortadora utilizando una disposición de pasador de bloqueo.

8. Un conjunto de corte de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que cada elemento de corte está permanentemente fijado en posición sobre el asiento, por ejemplo, utilizando soldadura fuerte.

9. Un conjunto de corte de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el portaherramientas es genéricamente frustocónico visto axialmente, y presenta una cara delantera más corta que la cara trasera, estando el asiento situado en la cara delantera.

10. Un conjunto de corte de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que cada elemento de corte es un diamante cristalino compacto (PDC).

11. Un conjunto de corte de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el elemento de corte lateralmente se superpone al portaherramientas en al menos 1 mm por cada lado.

12. Un conjunto de corte de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada portaherramientas se ahúsa lateralmente hacia dentro desde el elemento de corte hasta el cuerpo de cortadora.