WO2014086896A2 - Zahn für eine schaufel, insbesondere für einen schaufelradbagger - Google Patents

Zahn für eine schaufel, insbesondere für einen schaufelradbagger Download PDF

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WO2014086896A2 PCT/EP2013/075598 EP2013075598W WO2014086896A2 WO 2014086896 A2 WO2014086896 A2 WO 2014086896A2 EP 2013075598 W EP2013075598 W EP 2013075598W WO 2014086896 A2 WO2014086896 A2 WO 2014086896A2
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Viktor Raaz
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Thyssenkrupp Resource Technologies Gmbh
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    • E02F9/2883—Wear elements for buckets or implements in general

Definitions

  • the present invention relates to a tooth for a blade, in particular for a bucket wheel excavator, comprising a tooth body, which is receivable with a receiving side on a blade of the blade, so that the tooth tip of the tooth performs a path movement on a cutting circle by rotation of the blade wheel.
  • DE 34 44 563 A1 shows a tooth for a blade, which is arranged on a blade wheel of a bucket wheel excavator.
  • the paddle wheel When the paddle wheel is rotated, the paddles revolve about the paddle wheel axis of the paddle wheel and the teeth on the paddle make a path motion on a respective cutting circle.
  • the shape of the teeth has partly a pyramidal shape, which are referred to as pointed teeth.
  • Such teeth run from their receiving side to their tooth tip to taper, and the back of the tooth is limited by a plane surface, which includes a clearance angle in the range of 20 ° to 28 ° to the tangent of the cutting circle.
  • flat teeth are shown with a tooth body having starting from the receiving side to their tooth tips an increasing width, wherein the height of the tooth body decreases in the direction of the tooth tip.
  • Tip teeth are typically used to break down tough scraping materials, and flat teeth with broad tooth tips are beneficial for removing soft and plastic materials.
  • Hard space materials such as hard rock, for example, have a compressive strength of about 3 to 5 MPa, are unsuitable for the flat teeth and mainly teeth are used,
  • Bucket wheel excavators are commonly used for the recovery of soft to medium rough space materials such as lignite, chalk, limestone and the like, for which the blades are often occupied with pointed teeth.
  • the rotating paddle wheel In the bucket wheel excavator while the waste material to be obtained is solved by the rotating paddle wheel about an approximately horizontally rotating Schaufelradwelle from mountain association, raised vertically in blades and placed on a conveyor belt for further transport.
  • the paddle wheel is pivoted in the recovery mostly laterally, approximately parallel to the Schaufelradachse about the vertical axis of the superstructure of the bucket wheel excavator or guided linearly by a crawler undercarriage of the bucket wheel excavator.
  • the boom lengths and pivot radii of the paddle wheel are usually many times that of the paddle wheel diameter, and the entire paddle wheel suspension, in particular the superstructure of the paddle wheel excavator with the paddle head and the counterweight, is often prone to vibration for pitch and torsion loads.
  • the periodic digging force pulses lead to low pitch or torsional vibration of Schaufelradauslegers and thus the entire superstructure of the bucket wheel excavator.
  • a vertical amplitude at the paddle wheel of 100 mm and more can be set.
  • the invention has for its object to provide teeth for a blade, in particular a bucket wheel excavator, with which occurring vibrations in the bucket wheel excavator can be significantly reduced.
  • occurring grabbing forces should not increase unnecessarily, if possible, and the toothed bodies of the teeth must continue to be able to withstand high mechanical loads.
  • the invention includes the technical teaching that the toothed body has a supporting surface which adjoins its tooth tip and which is formed with respect to the direction of the path movement of the tooth tip on a tooth back side.
  • a support surface is understood to mean a surface which delimits the tooth body on the rear side and which is suitable for supporting the tooth against the newly formed material embankment when the blade penetrates the teeth the mountain band is moved. Consequently, the support surface is such that a supporting force can be exerted by the material embankment against the tooth.
  • the support force forms a normal force relative to the direction of movement of the tooth on the cutting circle, so that not only the tooth tip is in contact with the surface of the new material embankment, but also at least a part of the support surface of the tooth body, which is connected to the tooth tip of the tooth body directly or with a small intermediate area connects, so that the tooth tip merges into the support surface.
  • the Einzug bin of the teeth can be significantly reduced in the mountain association, since the support surface, the penetration of the teeth is prevented with a vertical movement component relative to the cutting circle, as the surface of the new material embossment presses against the support surface and the Intrusion essentially prevented.
  • the result is a significantly reduced vibration reduction of waste material, so that the effective material flow rate can be increased and also the material load of the components of the bucket wheel excavator is reduced.
  • the support surface essentially forms a plane.
  • the plane can deviate from a plane surface and, for example, have a slight curvature or curvature, in particular in the transition to the tooth tip.
  • the support surface does not necessarily form a mathematically plane plane, and under the Support surface is understood as any surface which is suitable for achieving a supporting effect against the new material embankment.
  • the support surface closes a support surface angle to a tangent of the cutting circle created at the point of the tooth tip! from 0 ° to 7 ° and preferably from 2 ° to 5 °. If a very small support surface angle is selected, for example 0 °, then increased wear of the support surface may result, if a very large support surface angle is selected, for example 7 ° or more, then the support surface can no longer develop its supporting effect. In particular, the support surface on further enlargement of the support surface angle can pass into a clearance angle, so that the support effect of the tooth against the material embankment no longer fulfills the desired effect of vibration damping.
  • the support surface has a surface which corresponds to 2% to 50%, preferably 5% to 30% and particularly preferably 10% to 20% of the cross-sectional area of the receiving side of the tooth.
  • the receiving side forms the tooth tip opposite side of the tooth body, and the cross-sectional area of the receiving side is determined by the cross-sectional area in which, for example, the blade blade extends into the tooth body and which is enclosed by the outer periphery of the receiving side.
  • the blade blade refers to the body on which the tooth can be received, and in the same way, a receiving shaft can be formed on the tooth body, which extends into a receiving pocket of the blade diameter over which the tooth can be arranged on the blade of the blade wheel , Often, the surface of the receiving side forms the largest cross-sectional area of the tooth along its central axis.
  • the profile of the tooth body formed laterally to the direction of the path movement has an S-shape, so that the tooth tip is set back against its direction of movement on the cutting circle relative to the receiving side of the tooth body.
  • the S-profile can be formed by the cross-sectional area through the tooth, in which the tooth center axis rests, so that the cross-sectional area of the Tooth tip extends into the receiving area.
  • the straight connection between the tooth tip and a reference point of the blade gauge to the tangent of the cutting circle may have a positional angle of 35 ° to 60 °, preferably 40 ° to 55 ° and most preferably 45 ° to 50 °.
  • the reference point of the blade blade describes a point on the front edge of the blade blade in the direction of the tooth tip, which has the smallest distance to the tooth tip.
  • the blade blade often consists of an elongated member having a main direction of extension and, more preferably, the blade blade may have a blade pitch to the tangent of the cutting circle of 10 ° to 40 °, preferably 20 ° to 35 ° and most preferably 25 ° to 30 °.
  • the knife angle is measured between the tangent and the main extension direction of the blade diameter.
  • the toothed body may have a substantially planar tooth trailing surface, which adjoins in particular to the support surface and the circle to the tangent of the cutting a clearance angle of 10 ° to 60 °, preferably from 20 ° to 50 ° and more preferably from 30 ° to 40 ° having.
  • the tooth trailing surface can thus be delimited over an edge from the support surface, and the angle of the tooth trailing surface to the tangent of the cutting circle can be about 10 times greater than the support surface angle.
  • the angle of intersection of the tooth tip to the tangent of the cutting circle has a value of 25 ° to 60 °, preferably from 30 ° to 50 ° and particularly preferably from 35 ° to 45 °.
  • the cutting angle is slightly larger than the knife angle, and with the smallest possible cutting angle is better penetration of the material and a better material management of Abraummaterials on the tooth front side, especially as the tooth front side forms a Materialleitcut with their S-shape.
  • the support surface according to the invention on the tooth's back can be used advantageously both with pointed teeth and with flat teeth with a broad tooth tip.
  • Toothed teeth are formed by teeth whose toothed bodies taper from their receiving side to the tooth tip and, in particular, have a trapezoidal shape with trapezoidal side surfaces present laterally on the tooth front side.
  • Flat teeth having a width increasing from the receiving side to the tooth tip in conjunction with a decreasing height of the tooth body are used to promote particularly very soft, plastic materials.
  • Figure 1 is a schematic view of a tooth on a blade of a
  • FIG. 2 is an enlarged view of a tooth attached to a
  • Figure 3 is a side view of a pointed tooth with a on the
  • Tooth surface shown support surface
  • FIG. 4 shows a front view of the pointed tooth according to FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a plan view of the pointed tooth according to FIG. 3,
  • Figure 6 is a side view of a flat tooth with a support surface on the
  • Figure 7 is a front view of the flat tooth according to Figure 6 and 8 shows a plan view of the flat tooth according to FIG. 6.
  • Figure 1 shows a schematic view of a tooth 1 in arrangement on a blade 10 of a paddle wheel 15, as it comes to Einsvone on a bucket wheel excavator. Simplified, only one blade 10 is shown on the blade wheel 15, and only one tooth 1 is likewise shown in simplified arrangement on the blade 10.
  • the tooth 1 has a tooth body 11, and the tooth body 11 extends from a receiving side 12 to a tooth tip 14. On the blade 10, a blade blade 13 is mounted, and on the blade knife 13, the tooth body 11 is received via its receiving side 12.
  • the tooth tip 14 makes a path movement on a cutting circle 16, a tangent 19 on the cutting circle 16 being shown at the point of the tooth tip 14.
  • the tooth movement of the tooth 1 defines a tooth front side 22 and a tooth back side 18 , wherein the tooth front side 22 points in the direction of movement, while the tooth back side 18 limits the tooth body 11 against the direction of movement of the tooth on the cutting circle 16.
  • the tooth body 11 has a support surface 17, which is formed with respect to the direction of the path movement of the tooth tip 14 on the tooth rear side 18.
  • the support surface 17 adjoins the tooth tip 14.
  • the tooth 1 is shown in the side view, and the tooth body 11, in particular the tooth center axis, has an S-shape laterally to the direction of the path movement, so that the tooth tip 14 is set back counter to its direction of movement on the cutting circle 16 relative to the receiving side 12 of the tooth body 11.
  • the recessed position of the tooth tip 14 and the resulting S-shape of the tooth body 11 is illustrated by the deviating angle between the blade pitch angle ⁇ and the position angle ß, the blade pitch angle ⁇ forms the angle between the tangent 19 and the The main extension direction of the blade blade 13, and the position angle ß results from an angle between the connection between the tooth tip 14 and a reference point 20 of the blade blade 13.
  • the reference point 20 forms a point 20 on the leading edge of the blade blade 13, a minimum distance to the tooth tip 14 forms when the toothed body 11 is received on the blade blade 13.
  • the stronger the S-shape of the tooth body the larger the position angle ⁇ becomes, and the larger the deviation between the blade pitch angle ⁇ and the position angle ⁇ becomes.
  • Figure 2 shows a detailed view of the tooth 1 in arrangement on the blade blade 13, which is mounted in a manner not shown in detail on the blade 10 of the impeller 15.
  • the tooth body 11 of the tooth 1 extends from its receiving side 12 to its tooth tip 14, and when the tooth 1 is moved along the slope, an offset between the old material embankment 25 and the new material embankment 26 is created.
  • the tooth body is defined by the direction of movement defined thereby Furthermore, a cutting circle 16 is shown with an attached at the point of the tooth tip 14 tangent 19, and the tooth 1 moves upon rotation of the paddle wheel 15 on the cutting circle sixteenth
  • the enlarged view of the tooth 1 illustrates the support surface 17, which is located on the tooth rear side 18, and the support surface 17 adjoins the tooth tip 14 at.
  • the tooth back side 18 is bounded by the tooth trailing surface 21, over which the toothed body 11 merges into the receiving side 12.
  • the support surface 17 includes with the tangent 19 a support surface angle ⁇ , and the support surface angle ⁇ is shown by way of example with a value of 4 °.
  • the tooth trailing surface 21 adjoining the support surface 17 includes a clearance angle ⁇ to the tangent 19, and the clearance angle ⁇ is shown by way of example with a value of 25 °.
  • the tooth tip 14 merges into the Zarin front side 22 with a cutting angle ⁇ , and the intersection angle ⁇ between the tangent 19 and the surface tangent, which results from the tooth root 14 in the transition to the surface of the tooth front 22, is for example 35 °.
  • FIG. 3 shows a tooth 1 with a toothed body 11, the tooth 1 being embodied by way of example as a pointed tooth.
  • the tooth body 11 is bounded on the front by the tooth front side 22 and the rear bounded by the tooth rear side 18.
  • the tooth tip 14 is followed by the back support surface 17, further, the tangent 19 of the cutting circle 16 is shown extending through the tooth tip 14.
  • the tooth center axis 24 of the tooth body 11 extends in an S-shape in the direction of the receiving side 12, wherein the cross section of the tooth body 11 increases continuously starting from the tooth tip 14 into the receiving side 12.
  • Figures 4 and 5 show a front view and a top view of the tooth 1 with the tooth body 11, wherein the tooth front side 22 is bounded laterally by Trapezforcein 23 by the formation of the tooth 1 as a pointed tooth, so that the main cross-section of the tooth 1 is approximately trapezoidal.
  • the front view in FIG. 4 shows the support surface 17 adjacent to the tooth tip 14.
  • the plan view in FIG. 5 likewise shows the course of the trapezoid side surfaces 23 on the tooth front side 22.
  • Figure 6 shows another embodiment of the tooth 1 with an S-shaped tooth center axis 24 of the tooth tip 14 to the receiving side 12, wherein the tooth 1 forms a flat tooth.
  • the reference point 20 is shown in the region of the receiving side 12, wherein a main extension direction of the blade blade 13 is shown, which extends approximately horizontally.
  • the S-shape of the tooth 1 can be seen that the tooth tip 14 is arranged below the main extension direction, wherein the tooth front side 22 has an S-shape and thus forms a guide stage for the space material.
  • Figures 7 and 8 show a front view and a plan view of the Flat tooth 1, wherein the width B of the tooth 1 in the region of the tooth tip 14 is greatest and in the direction of the receiving side 12 of the tooth 1 is continuously smaller.
  • Such flat teeth are used to promote soft, in particular plastic materials, with flat teeth of the type shown can have a support surface 17 according to the invention. Starting from the tooth tip 14, the height H of the tooth body 11 between the tooth front side 22 and the tooth back side 18 increases continuously. However, the tooth front 22 substantially forms a transversely planar shape to achieve a beneficial material flow across the front.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahn (1) für eine Schaufel (10), insbesondere für einen Schaufelradbagger, aufweisend einen Zahnkörper (11), der mit einer Aufnahmeseite (12) an einem Schaufelmesser (13) der Schaufel (10) aufnehmbar ist, sodass die Zahnspitze (14) des Zahnes (1) durch Drehung des Schaufelrades (15) eine Bahnbewegung auf einem Schneidkreis (16) ausführt. Erfindungsgemäß weist der Zahnkörper (11) eine sich an seine Zahnspitze (14) anschließende Stützfläche (17) auf, die in Bezug auf die Richtung der Bahnbewegung der Zahnspitze (14) an einer Zahnhinterseite (18) ausgebildet ist.

Description

Zahn für eine Schaufel, insbesondere für einen
Schaufelradbagger
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahn für eine Schaufel, insbesondere für einen Schaufelradbagger, aufweisend einen Zahnkörper, der mit einer Aufnahmeseite an einem Schaufelmesser der Schaufel aufnehmbar ist, sodass die Zahnspitze des Zahnes durch Drehung des Schaufelrades eine Bahnbewegung auf einem Schneidkreis ausführt.
STAND DER TECHNIK
Die DE 34 44 563 A1 zeigt einen Zahn für eine Schaufel, die an einem Schaufelrad eines Schaufelradbaggers angeordnet ist. Wird das Schaufelrad in Drehbewegung versetzt, so laufen die Schaufeln um die Schaufelradachse des Schaufelrades um, und die Zähne an der Schaufel führen eine Bahnbewegung auf einem jeweiligen Schneidkreis aus. Die Gestalt der Zähne weist teilweise eine Pyramidenform auf, die als Spitzzähne bezeichnet werden. Derartige Zähne laufen von ihrer Aufnahmeseite bis zu ihrer Zahnspitze sich verjüngend zu, und die Zahnhinterseite ist durch eine Planfläche begrenzt, die einen Freiwinkel im Bereich von 20° bis 28° zur Tangente des Schneid kreises einschließt. Weiterhin sind Flachzähne mit einem Zahnkörper gezeigt, die beginnend von der Aufnahmeseite bis zu ihren Zahnspitzen eine zunehmende Breite aufweisen, wobei die Höhe des Zahnkörpers in Richtung zur Zahnspitze abnimmt. Spitzzähne dienen in der Regel zum Abbau von harten Abraummaterialien, und für den Abbau weicher und plastischer Materialien sind Flachzähne mit breiten Zahnspitzen von Vorteil. Harte Abraummaterialien, beispielsweise Hartgestein, weisen beispielsweise eine Druckfestigkeit von ca. 3 bis 5 MPa auf, für die Flachzähne ungeeignet sind und vornehmlich Spitzzähne eingesetzt werden,
Schaufelradbagger sind üblicherweise für die Gewinnung von weichen bis mittelharten Abraummaterialien wie Braunkohle, Kreide, Kalkstein und dergleichen im Einsatz, wofür die Schaufeln häufig mit Spitzzähnen besetzt sind. Beim Schaufelradbagger wird dabei das zu gewinnende Abraummaterial mittels des rotierenden Schaufelrades um eine ca. horizontal rotierende Schaufelradwelle vom Gebirgsverband gelöst, in Schaufeln vertikal angehoben und auf ein Transportband zum Weitertransport gebracht. Das Schaufelrad wird dabei bei der Gewinnung meistens seitlich, ca. parallel zur Schaufelradachse um die vertikale Achse des Oberbaus des Schaufelradbaggers geschwenkt oder linear durch ein Raupenfahrwerk des Schaufelradbaggers geführt.
Die Auslegerlängen und Schwenkradien des Schaufelrades betragen meist ein Vielfaches der des Schaufelraddurchmessers, und die gesamte Schaufelradaufhängung, insbesondere der Oberbau des Schaufelradbaggers mit dem Schaufelradkopf und dem Kontergewicht ist häufig schwingungsanfällig für Nick- und Torsionsbelastungen. Besonders beim Abbau von horizontalen Hartschichten, eingebettet in weiche Grundmaterialien, führen die periodischen Grabkraftimpulse zur niederfrequenten Nick- beziehungsweise Torsionsschwingung des Schaufelradauslegers und damit des gesamten Oberbaus des Schaufelradbaggers. Dabei kann sich eine vertikale Amplitude am Schaufelrad von 100 mm und mehr einstellen. Diese vertikalen, jedoch auch horizontal auftretenden Schwingungen des Schaufelrades führen zur deutlichen Verstärkung der Grabkraftbelastung an den Zähnen und an der Schaufel, und es entsteht eine erhöhte Torsionsbelastung der Antriebe, insbesondere zur Rotation des Schaufelrades. Als Folge dieser erhöhten Grabkräfte und Schwingungen ergibt sich eine Reduzierung der Förderleistung und der Lebensdauer von wichtigen Grab-, Antriebs- und Stahlbaukomponenten des Schaufelradbaggers, Bedingt durch die Schwingungen ist zum Beispiel bekannt, dass große vertikale Schwingungsamplituden zu starken Kraftbelastungen der Zähne und der Schaufeln ca. senkrecht zur Grabrichtung führen, sodass sich in Bezug auf den Schneidkreis hohe Normalkräfte auf die Zähne einstellen können. Die Folge können Zahnbeschädigungen oder Beschädigungen an den Schaufeimessem sein, über die die Zähne an der Schaufel angebracht sind.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zähne für eine Schaufel insbesondere eines Schaufelradbaggers zu schaffen, mit denen auftretende Schwingungen im Schaufelradbagger deutlich reduziert werden können. Dabei sollen auftretende Grabkräfte möglichst nicht unnötig ansteigen, und die Zahnkörper der Zähne müssen weiterhin hohen mechanischen Belastungen standhalten können.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Zahn für eine Schaufel, insbesondere für einen Schaufelradbagger, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Zahnkörper eine sich an seine Zahnspitze anschießende Stützfläche aufweist, die in Bezug auf die Richtung der Bahnbewegung der Zahnspitze an einer Zahnhinterseite ausgebildet ist.
Unter einer Stützfläche wird vorliegend eine den Zahnkörper hinterseitig begrenzende Fläche verstanden, die geeignet ist, den Zahn gegen die neu gebildete Materialböschung abzustützen, wenn die Schaufel mit den Zähnen durch den Gebirgsverband bewegt wird. Folglich ist die Stützfläche derart beschaffen, dass eine Stützkraft von der Materialböschung gegen den Zahn ausgeübt werden kann. Die Stützkraft bildet dabei eine Normalkraft relativ zur Bewegungsrichtung des Zahnes auf dem Schneidkreis, sodass nicht nur die Zahnspitze mit der Oberfläche der neuen Materialböschung in Kontakt steht, sondern auch wenigstens ein Teil der Stützfläche des Zahnkörpers, die sich an die Zahnspitze des Zahnkörpers direkt oder mit einem nur kleinen Zwischenbereich anschließt, sodass die Zahnspitze in die Stützfläche übergeht.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Zähne an den Schaufeln eines Schaufelradbaggers mit einer Stützfläche können Schwingungen im Oberbau des Schaufelradbaggers reduziert werden, insbesondere dadurch, dass Haftgleiteffekte der Zähne, die durch das Abraummaterial bewegt werden, reduziert werden können. So genannte Stick-Slip-Effekte entstehen insbesondere dadurch, dass sich die Zähne an der Schaufel des Schaufelrades bei der Bahnbewegung auf dem Schneidkreis in den Gebirgsverband einziehen können, wobei die Einzugrichtung aus dem Schneidkreis herauslaufen kann. Die Einziehbewegung kann durch periodisches Ausreißen aus dem Gebirgsverband wieder gestoppt werden, wodurch sich im gesamten Oberbau des Schaufelradbaggers Schwingungen aufbauen können. Werden die Zahnkörper jedoch mit Stützflächen ausgeführt, kann der Einzugeffekt der Zähne in den Gebirgsverband deutlich reduziert werden, da durch die Stützfläche das Eindringen der Zähne mit einer senkrechten Bewegungskomponente relativ zum Schneidkreis verhindert wird, da die Oberfläche der neuen Materialböschung gegen die Stützfläche drückt und das Eindringen im Wesentlichen verhindert. Im Ergebnis ergibt sich ein deutlich schwingungsreduzierter Abbau von Abraummaterial, sodass die effektive Materialfördermenge gesteigert werden kann und zudem die Materialbelastung der Komponenten des Schaufelradbaggers reduziert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zahnes bildet die Stützfläche im Wesentlichen eine Ebene. Die Ebene kann jedoch von einer planen Fläche abweichen und beispielsweise eine geringe Krümmung oder Wölbung insbesondere im Übergang in die Zahnspitze aufweisen. Damit bildet die Stützfläche nicht zwingend eine mathematisch plane Ebene, und unter der Stützfläche wird jede Fläche verstanden, die geeignet ist, einen Abstützeffekt gegen die neue Materialböschung zu erreichen.
Die Stützfläche schließt zu einer im Punkt der Zahnspitze angelegten Tangente des Schneidkreises einen Stützflächenwinke! von 0° bis 7° und bevorzugt von 2° bis 5° ein. Wird ein sehr kleiner Stützflächenwinkel gewählt, beispielsweise 0°, so kann sich ein erhöhter Verschleiß der Stützfläche ergeben, wird ein sehr großer Stützflächenwinkel gewählt, beispielsweise 7° oder mehr, so kann die Stützfläche nicht mehr ihre abstützende Wirkung entfalten. Insbesondere kann die Stützfläche bei weiterer Vergrößerung des Stützflächenwinkels in einen Freiwinkel übergehen, sodass der Stützeffekt des Zahnes gegen die Materialböschung den gewünschten Effekt der Schwingungsdämpfung nicht mehr erfüllt.
Mit weiterem Vorteil weist die Stützfläche eine Fläche auf, die 2% bis 50%, bevorzugt 5% bis 30% und besonders bevorzugt 10% bis 20% der Querschnittsfläche der Aufnahmeseite des Zahnes entspricht. Die Aufnahmeseite bildet die der Zahnspitze gegenüberliegende Seite des Zahnkörpers, und die Querschnittsfläche der Aufnahmeseite wird durch die Querschnittsfläche bestimmt, in die sich beispielsweise das Schaufelmesser in den Zahnkörper hinein erstreckt und die vom äußeren Umfang der Aufnahmeseite umschlossen ist. Das Schaufelmesser bezeichnet dabei den Körper, an dem der Zahn aufgenommen werden kann, und auf gleiche Weise kann auch am Zahnkörper ein Aufnahmeschaft angeformt sein, der sich in eine Aufnahmetasche des Schaufelmessers hinein erstreckt, über die der Zahn an der Schaufel des Schaufelrades angeordnet werden kann. Häufig bildet dabei die Fläche der Aufnahmeseite die größte Querschnittsfläche des Zahnes entlang seiner Mittelachse.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zahnes weist das seitlich zur Richtung der Bahnbewegung gebildete Profil des Zahnkörpers eine S-Form auf, sodass die Zahnspitze entgegen ihrer Bewegungsrichtung auf dem Schneidkreis relativ zur Aufnahmeseite des Zahnkörpers zurückgesetzt ist. Das S- Profil kann durch diejenige Querschnittsfläche durch den Zahn gebildet werden, in der die Zahnmittenachse einliegt, sodass die Querschnittsfläche sich von der Zahnspitze bis in den Aufnahmebereich hinein erstreckt. Durch die in Richtung zur Materlaiböschung zurückgesetzte Zahnspitze wird die Möglichkeit erreicht, den
Hebelarm zwischen dem Verlauf der auf die Stützfläche wirkenden Stützkraft und dem Referenzpunkt des Schaufelmessers zu minimieren, um auf den Zahn wirkende Biegemomente zu reduzieren.
Mit weiterem Vorteil kann die gerade Verbindung zwischen der Zahnspitze und einem Referenzpunkt des Schaufeimessers zur Tangente des Schneidkreises einen Positionswinkel von 35º bis 60°, bevorzugt von 40° bis 55° und besonders bevorzugt von 45º bis 50° aufweisen. Der Referenzpunkt des Schaufelmessers beschreibt dabei einen Punkt auf der vorderen Kante des Schaufelmessers in Richtung zur Zahnspitze, der den geringsten Abstand zur Zahnspitze aufweist. Das Schaufelmesser besteht häufig aus einem länglichen Bauteil mit einer Haupterstreckungsrichtung, und mit weiterem Vorteil kann das Schaufelmesser einen Messeranstellwinkel zur Tangente des Schneidkreises von 10° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35° und besonders bevorzugt von 25° bis 30° aufweisen. Der Messeransteilwinkel wird dabei zwischen der Tangente und der Haupterstreckungsrichtung des Schaufelmessers gemessen.
Weiterhin kann der Zahnkörper eine im Wesentlichen ebene Zahnhinterfläche aufweisen, die sich insbesondere an die Stützfläche anschließt und die zur Tangente des Schneid kreises einen Freischnittwinkel von 10° bis 60°, bevorzugt von 20° bis 50° und besonders bevorzugt von 30° bis 40° aufweist. Die Zahnhinterfläche kann sich damit über eine Kante von der Stützfläche abgrenzen, und der Winkel der Zahnhinterfläche zur Tangente des Schneidkreises kann dabei etwa 10 mal größer sein als der Stützflächenwinkel.
Weiterhin weist der Schnittwinkel der Zahnspitze zur Tangente des Schneidkreises einen Wert von 25° bis 60º, bevorzugt von 30° bis 50° und besonders bevorzugt von 35° bis 45° auf. Damit ist der Schnittwinkel geringfügig größer als der Messeranstellwinkel, und mit einem möglichst kleinen Schnittwinkel erfolgt eine bessere Durchdringung des Materials und eine bessere Materialführung des Abraummaterials über die Zahnvorderseite, insbesondere da die Zahnvorderseite mit ihrer S- Form eine Materialleitstufe bildet. Die erfindungsgemäße Stützfläche auf der Zahnhinterseite kann sowohl bei Spitzzähnen als auch bei Flachzähnen mit einer breiten Zahnspitze vorteilhaft angewendet werden. Spitzzähne werden durch Zähne gebildet, deren Zahnkörper von ihrer Aufnahmeseite bis zur Zahnspitze sich verjüngend zulaufen und insbesondere eine Trapezform mit seitlich an der Zahnvorderseite vorhandenen Trapezseitenflächen aufweisen. Flachzähne mit einer von der Aufnahmeseite bis zur Zahnspitze zunehmenden Breite in Verbindung mit einer abnehmenden Höhe des Zahnkörpers werden verwendet, um insbesondere sehr weiche, plastische Materialien zu fördern.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Zahnes an einer Schaufel eines
Schaufelrades,
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht eines Zahnes, der an einem
Schaufeimesser aufgenommen ist,
Figur 3 eine Seitenansicht eines Spitzzahnes mit einer auf der
Zahnhinterseite dargestellten Stützfläche,
Figur 4 eine Frontansicht des Spitzzahnes gemäß Figur 3,
Figur 5 eine Draufsicht auf den Spitzzahn gemäß Figur 3,
Figur 6 eine Seitenansicht eines Flachzahnes mit einer Stützfläche auf der
Zahnhinterseite,
Figur 7 eine Frontansicht des Flachzahnes gemäß Figur 6 und Figur 8 eine Draufsicht auf den Flachzahn gemäß Figur 6.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Zahnes 1 in Anordnung an einer Schaufel 10 eines Schaufelrades 15, wie dieses an einem Schaufelradbagger zum Einsäte kommt. Am Schaufelrad 15 ist vereinfacht nur eine Schaufel 10 dargestellt, und an der Schaufel 10 ist ebenfalls vereinfacht nur ein Zahn 1 angeordnet dargestellt.
Der Zahn 1 weist einen Zahnkörper 11 auf, und der Zahnkörper 11 erstreckt sich von einer Aufnahmeseite 12 bis zu einer Zahnspitze 14. An der Schaufel 10 ist ein Schaufelmesser 13 angebracht, und auf dem Schaufeimesser 13 ist der Zahnkörper 11 über seine Aufnahmeseite 12 aufgenommen.
Rotiert das Schaufeirad 15 in gezeigter Pfeilrichtung, so führt die Zahnspitze 14 eine Bahnbewegung auf einem Schneidkreis 16 aus, wobei im Punkt der Zahnspitze 14 eine Tangente 19 am Schneidkreis 16 gezeigt ist Durch die Bahnbewegung des Zahnes 1 wird eine Zahnvorderseite 22 und eine Zahnhinterseite 18 definiert, wobei die Zahnvorderseite 22 in Bewegungsrichtung weist, während die Zahnhinterseite 18 den Zahnkörper 11 entgegen der Bewegungsrichtung des Zahnes auf den Schneidkreis 16 begrenzt.
Der Zahnkörper 11 weist eine Stützfläche 17 auf, die in Bezug auf die Richtung der Bahnbewegung der Zahnspitze 14 an der Zahnhinterseite 18 ausgebildet ist. Die Stützfläche 17 grenzt dabei an die Zahnspitze 14 an.
Der Zahn 1 ist in der Seitenansicht gezeigt, und der Zahnkörper 11 , insbesondere die Zahnmittenachse, besitzt seitlich zur Richtung der Bahnbewegung eine S- Form, sodass die Zahnspitze 14 entgegen ihrer Bewegungsrichtung auf dem Schneidkreis 16 relativ zur Aufnahmeseite 12 des Zahnkörpers 11 zurückgesetzt ist. Die zurückgesetzte Position der Zahnspitze 14 und die sich daraus ergebende S-Form des Zahnkörpers 11 ist verdeutlicht durch die abweichenden der Winkel zwischen dem Messeransteilwinkel γ und dem Positionswinkel ß, wobei der Messeranstellwinkel γ den Winkel bildet zwischen der Tangente 19 und der Haupterstreckungsrichtung des Schaufelmessers 13, und der Positionswinkel ß ergibt sich durch einen Winkel zwischen der Verbindung zwischen der Zahnspitze 14 und einem Referenzpunkt 20 des Schaufelmessers 13. Der Referenzpunkt 20 bildet dabei einen Punkt 20 auf der Vorderkante des Schaufelmessers 13, der einen minimalen Abstand zur Zahnspitze 14 bildet, wenn der Zahnkörper 11 auf dem Schaufelmesser 13 aufgenommen ist. Je stärker die S-Form des Zahnkörpers ist, desto größer wird der Positionswinkel ß, und desto größer wird die Abweichung zwischen dem Messeranstellwinkel γ und dem Positionswinkel ß.
Figur 2 zeigt eine Detailansicht des Zahnes 1 in Anordnung am Schaufelmesser 13, das in nicht näher gezeigter Weise an der Schaufel 10 des Schaufelrades 15 angebracht ist.
Der Zahnkörper 11 des Zahnes 1 erstreckt sich von seiner Aufnahmeseite 12 bis zu seiner Zahnspitze 14, und wird der Zahn 1 entlang der Böschung bewegt, entsteht ein Versatz zwischen der alten Materialböschung 25 und der neuen Materialböschung 26. Durch die damit definierte Bewegungsrichtung ist der Zahnkörper 11 vorderseitig begrenzt durch die Zahnvorderseite 22 und rückseitig begrenzt durch die Zahnhinterseite 18. Weiterhin ist ein Schneidkreis 16 mit einer im Punkt der Zahnspitze 14 angesetzten Tangente 19 gezeigt, und der Zahn 1 bewegt sich bei Rotation des Schaufelrades 15 auf dem Schneidkreis 16.
Die vergrößerte Darstellung des Zahnes 1 verdeutlicht die Stützfläche 17, die sich auf der Zahnhinterseite 18 befindet, und die Stützfläche 17 grenzt an die Zahnspitze 14 an. im weiteren Verlauf ist die Zahnhinterseite 18 begrenzt durch die Zahnhinterfläche 21 , über die der Zahnkörper 11 bis in die Aufnahmeseite 12 übergeht.
Die Stützfläche 17 schließt mit der Tangente 19 einen Stützflächenwinkel α ein, und der Stützflächenwinkel α ist beispielhaft mit einem Wert von 4° gezeigt. Die sich an die Stützfläche 17 anschließende Zahnhinterfläche 21 schließt einen Freischnittwinkel δ zur Tangente 19 ein, und der Freischnittwinkel δ ist beispielhaft mit einem Wert von 25° gezeigt. Die Zahnspitze 14 geht in die Zarinvorderseite 22 mit einem Schnittwinkel ε über, und der Schnittwinkel ε zwischen der Tangente 19 und der Flächentangente, die sich von der Zahnspttze 14 im Übergang in die Fläche der Zahnvorderseite 22 ergibt, beträgt beispielhaft 35°.
Figur 3 zeigt einen Zahn 1 mit einem Zahnkörper 11 , wobei der Zahn 1 beispielhaft als Spitzzahn ausgeführt ist. Der Zahnkörper 11 ist vorderseitig begrenzt durch die Zahnvorderseite 22 und rückseitig begrenzt durch die Zahnhinterseite 18. An die Zahnspitze 14 schließt sich rückseitig die Stützfläche 17 an, ferner ist die Tangente 19 des Schneid kreises 16 gezeigt, die durch die Zahnspitze 14 verläuft.
Beginnend von der Zahnspitze 14 verläuft die Zahnmittenachse 24 des Zahnkörpers 11 in einer S-Form in Richtung zur Aufnahmeseite 12, wobei der Querschnitt des Zahnkörpers 11 beginnend von der Zahnspitze 14 bis in die Aufnahmeseite 12 kontinuierlich anwächst.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Vorderansicht und eine Draufsicht auf den Zahn 1 mit dem Zahnkörper 11 , wobei durch die Ausbildung des Zahnes 1 als Spitzzahn die Zahnvorderseite 22 seitlich begrenzt ist durch Trapezseitenflächen 23, sodass der Hauptquerschnitt des Zahnes 1 etwa trapezförmig ausgebildet ist. Die Vorderansicht in Figur 4 zeigt die Stützfläche 17 angrenzend an die Zahnspitze 14, weiterhin zeigt die Draufsicht in Figur 5 ebenfalls den Verlauf der Trapezseitenflächen 23 auf der Zahnvorderseite 22.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Zahnes 1 mit einer S-förmigen Zahnmittenachse 24 von der Zahnspitze 14 bis zur Aufnahmeseite 12, wobei der Zahn 1 einen Flachzahn bildet. Lediglich beispielhaft ist der Referenzpunkt 20 im Bereich der Aufnahmeseite 12 gezeigt, wobei eine Haupters treckung srichtung des Schaufelmessers 13 gezeigt ist, die etwa horizontal verläuft. Durch die S-Form des Zahnes 1 ist erkennbar, dass die Zahnspitze 14 unterhalb der Haupterstreckungsrichtung angeordnet ist, wobei auch die Zahnvorderseite 22 eine S-Form aufweist und somit eine Leitstufe für das Abraummaterial bildet.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Vorderansicht und eine Draufsicht auf den Flachzahn 1 , wobei die Breite B des Zahnes 1 im Bereich der Zahnspitze 14 am größten ist und in Richtung zur Aufnahmeseite 12 des Zahnes 1 kontinuierlich kleiner wird. Derartige Flachzähne dienen zur Förderung weicher, insbesondere plastischer Materialien, wobei auch Flachzähne der gezeigten Bauart eine erfindungsgemäße Stützfläche 17 aufweisen können. Beginnend von der Zahnspitze 14 nimmt die Höhe H des Zahnkörpers 11 zwischen der Zahnvorderseite 22 und der Zahnhinterseite 18 kontinuierlich zu. Jedoch bildet die Zahnvorderseite 22 im Wesentlichen eine in Querrichtung plane Form, um einen vorteilhaften Materiatfluss über der Vorderseite zu erreichen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
B ez ugs ze i ch e n l i ste
1 Zahn
10 Schaufel
11 Zahnkörper
12 Aufnahmeseite
13 Schaufelmesser
14 Zahnspitze
15 Schaufelrad
16 Schneidkreis
17 Stützfläche
18 Zahnhinterseite
19 Tangente
20 Referenzpunkt
21 Zahnhinterfläche
22 Zahnvorderseite
23 Trapezseitenfläche
24 Zahnmittenachse
25 alte Materialböschung
26 neue Materialböschung α Stützflächenwinkel
ß Positionswinkel
γ Messeranstellwinkel
δ Freischnittwinkel
ε Schnittwinket
B Breite des Zahns
H Höhe des Zahns

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Zahn (1 ) für eine Schaufel (10), insbesondere für einen Schaufelradbagger, aufweisend einen Zahnkörper (11), der mit einer Aufnahmeseite (12) an einem Schaufelmesser (13) der Schaufel (10) aufnehmbar ist, sodass die Zahnspitze (14) des Zahnes (1 ) durch Drehung des Schaufelrades (15) eine Bahnbewegung auf einem Schneidkreis (16) ausführt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkörper (11 ) eine sich an seine Zahnspitze (14) anschließende Stützfläche (17) aufweist, die in Bezug auf die Richtung der Bahnbewegung der Zahnspitze (14) an einer Zahnhinterseite (18) ausgebildet ist.
2. Zahn (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (17) im Wesentlichen eine Ebene bildet, insbesondere welche zu einer im Punkt der Zahnspitze (14) angelegten Tangente (19) des Schneidkreises (16) einen Stützflächenwinkel (α) von 0° bis 7° und bevorzugt von 2° bis 5° einschließt.
3. Zahn (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (17) eine Fläche bildet, die 2% bis 50%, bevorzugt 5% bis 30% und besonders bevorzugt 10% bis 20% der Querschnittsfläche der Aufnahmeseite (12) des Zahnes (1) entspricht.
4. Zahn (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das seitlich zur Richtung der Bahnbewegung gebildete Profil des Zahnkörpers (11 ) eine S- Form aufweist, sodass die Zahnspitze (14) entgegen ihrer Bewegungsrichtung auf dem Schneidkreis (16) relativ zur Aufnahmeseite (12) des Zahnkörpers (11 ) zurückgesetzt ist.
5. Zahn (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gerade Verbindung zwischen der Zahnspitze (14) und einem Referenzpunkt (20) des Schaufelmessers (13) zur Tangente (19) des Schneidkreises (16) einen Positionswinkel (ß) von 35° bis 60°, bevorzugt von 40° bis 55° und besonders bevorzugt von 45° bis 50° aufweist.
6. Zahn (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelmesser (13) einen Messeransteilwinkel (γ) zur Tangente (19) des Schneidkreises (16) von 10° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35° und besonders bevorzugt von 25° bis 30° aufweist.
7. Zahn (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkörper (11 ) eine im Wesentlichen ebene Zahnhinterfläche (21 ) aufweist, die sich insbesondere an die Stützfläche (17) anschließt und die zur Tangente (19) des Schneidkreises (16) einen Freischnittwinkel (δ) von 10° bis 60°, bevorzugt von 20° bis 50° und besonders bevorzugt von etwa 30° bis 40° aufweist.
8. Zahn (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel (ε) der Zahnspitze (14) zur Tangente (19) des Schneidkreises (16) einen Wert von 25° bis 60°, bevorzugt von 30" bis 50° und besonders bevorzugt von etwa 35° bis 45° aufweist.
9. Zahn (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkörper (11 ) von seiner Aufnahmeseite (12) bis zu seiner Zahnspitze (14) sich verjüngend zuläuft und insbesondere eine Trapezform mit seitlich auf der Zahnvorderseite (22) vorhandenen Trapezseitenflächen (23) aufweist.
10. Zahn (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkörper (11 ) von der Aufnahmeseite (12) bis zu seiner Zahnspitze (14) eine zunehmende Breite (B) aufweist, insbesondere bei einer abnehmenden Höhe (H) des Zahnkörpers (11 ).
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