HERRAMIENTA PERFORADORA DE RODILLOS O BARRENA DE RODILLOS.

Herramienta perforadora de rodillos para arrancar material, tal como especialmente roca,

minerales o similares, según el principio del destalonado, que comprende una superficie de corte (12) formada concéntricamente alrededor de un eje central (M) y ensanchada cónicamente hacia el lado frontal (11) de la herramienta perforadora de rodillos, y un cuerpo de apoyo (15) que está dispuesto en el lado interior de la superficie de corte (12) y se extiende hasta el lado frontal (11) de la herramienta, caracterizada porque la superficie de corte (12) está hecha de un material más duro que el del cuerpo de apoyo (15) y porque el cuerpo de apoyo (15) forma un alma anular (22) cónica al menos en una pared periférica exterior (20), cuya alma limita con su pared periférica interior (23) un espacio libre (21) en el lado frontal (11) de la herramienta

La invención concierne a una herramienta perforadora de rodillos o una barrena de rodillos para arranque de material, tal como especialmente roca, minerales o similares según el principio del destalonado, la cual comprende una superficie de corte formada concéntricamente alrededor de un eje central y ensanchada cónicamente hacia el lado frontal de la herramienta perforadora de rodillos y un cuerpo de apoyo que está dispuesto en el lado interior de la superficie de corte y se extiende hasta el lado frontal de la herramienta.

En el estado de la técnica se conocen diferentes clases de sistemas de corte, con los que se puede trabajar en el ámbito de la minería y de la construcción de carreteras por medio de herramientas perforadoras de rodillos o barrenas de rodillos según el principio del destalonado. Las herramientas perforadoras de rodillos o las barrenas de rodillos que trabajan según el principio del destalonado se caracterizan por cuerpos de herramienta o discos cónicos en un lado que están montados en cabezales perforadores o brazos de herramienta de, por ejemplo, máquinas de apertura de galerías de tal manera que las herramientas perforadoras de rodillos puedan giran libremente alrededor de su eje central. El arranque del material, tal como especialmente roca, roca dura o roca mineral, según el principio del destalonado se efectúa en capas delgadas. El material es desprendido en trozos generalmente del tamaño de la palma de la mano con las superficies de corte que se ensanchan cónicamente desde el cabezal perforador y que sueltan la roca en capas delgadas mediante un corte de destalonado. Para lograr una alta capacidad de arranque se montan generalmente varias barrenas de rodillos o varias herramientas perforadoras de rodillos en un cabezal perforador rotativo y/o accionado con rotación rápida mediante una superposición de impactos (véanse, por ejemplo, los documentos DE 862 584, DE 198 38 195 B1 o WO 92/10647).

Dado que las herramientas perforadoras de rodillos o las barrenas de rodillos que trabajan según el principio del destalonado se aplican oblicuamente al frente de roca a desmontar con superficies de corte formadas solamente en un lado y cónicamente ensanchadas, las superficies de corte de la barrena de rodillos y especialmente el filo están expuestos, en la zona de transición de la superficie de corte al lado frontal, a altas fuerzas axiales condicionadas por el sistema,. Las fuerzas axiales a su vez provocan, especialmente en el filo junto al borde libre de la superficie de corte, un desgaste rápido, condicionado por el sistema, de las distintas barrenas de rodillo.

El problema de la invención consiste en crear una herramienta perforadora de rodillos o una barrena de rodillos cuya vida útil

o duración de uso esté mejorada en comparación con el estado de la técnica.

Este problema se resuelve según la invención por el hecho de que la superficie de corte está hecha de un material más duro que el del cuerpo de apoyo y este cuerpo de apoyo forma un alma anular que discurre cónicamente al menos en su pared periférica exterior y que limita con su pared periférica interior un espacio libre en el lado frontal de la herramienta. Debido a la cooperación del emparejamiento de materiales diferentes de la superficie de corte endurecida o más dura y del cuerpo de apoyo más blando, por un lado, así como al espacio libre del cuerpo de apoyo, es decir, considerado en sentido radial detrás siempre de la superficie de corte, por otro lado, se consigue que en un espacio de tiempo relativamente largo se pueda reafilar de forma autónoma el filo en la transición de la superficie de corte al lado frontal. El efecto de autorreafilado se consigue especialmente debido a que, en caso de desgaste de la superficie de corte endurecida, se desgasta y elimina también el material más blando del cuerpo de apoyo situado detrás de la misma por efecto de la roca que se pretende arrancar, con lo que solamente la superficie de corte endurecida está en acoplamiento de contacto sustancialmente permanente con el material que se debe arrancar.

Para conseguir el efecto según la invención del reafilado autónomo de la herramienta no es absolutamente necesario que el espacio libre esté configurado como una cavidad o similar; el espacio libre situado detrás del cuerpo de apoyo en dirección radial podría estar lleno también de material aún más blando que el material del cuerpo de apoyo. No obstante, en la configuración especialmente preferida el espacio libre está formado en el dorso del cuerpo de apoyo como una depresión hueca. Es especialmente ventajoso que el espacio libre se extienda desde el lado frontal de la herramienta al menos parcialmente hasta más allá de la extensión axial de la superficie de corte de la herramienta. Cuanto más profundamente esté formado el espacio libre en dirección axial, tanto mayor será la longitud axial efectiva de la superficie de corte en la que puede conseguirse un reafilado autónomo del filo de la barrena de rodillos. En la cavidad situada detrás del cuerpo de apoyo se puede acumular además transitoriamente el material eliminado por desgaste del cuerpo de apoyo.

En la ejecución especialmente preferida el alma anular presenta entre su pared periférica interior y su pared periférica exterior un espesor constante o sustancialmente constante. Esta ejecución tiene la ventaja de que, durante toda su duración de uso, la herramienta perforadora de rodillos introduce al ser reafilada unas fuerzas de reposición iguales en la máquina en la que se utiliza la herramienta perforadora de rodillo, ya que, independientemente del grado de desgaste y, por tanto, del acortamiento axial de la superficie de corte de material más duro, se tiene que desgastar y eliminar la misma sección transversal de material más blando del cuerpo de apoyo para conseguir que exclusivamente el filo de material más duro esté en acoplamiento operativo con la roca que se debe arrancar. Convenientemente, la pared periférica interior discurre para ello en forma cónica, con lo que el espacio libre o la depresión se estrecha cónicamente hacia el fondo del espacio libre. Según una ejecución ventajosa, el ángulo del cono de la pared periférica interior y el ángulo del cono de la superficie de corte pueden ser exactamente iguales. Según el emparejamiento de materiales empleado, puede ser suficiente que el espesor del alma anular sea tan solo aproximadamente constante. En este caso, el ángulo del cono de la pared periférica interior y el ángulo del cono de la superficie de corte se pueden desviar ventajosamente uno de otro en menos de 8º, especialmente menos de 5º y preferiblemente menos de 2º. Según el emparejamiento de materiales empleado, puede variar también el espesor del alma, realizándose en general más grande el espesor del alma, casi siempre de dos a diez veces mayor que el espesor radial de la superficie de corte. En conjunto, el espesor del alma puede realizarse tan pequeño como sea posible para poder desgastar y eliminar rápidamente el material simultáneamente más blando.

Las barrenas de rodillos o las herramientas perforadoras de rodillos según la invención, con superficies de corte endurecidas soportadas radialmente por medio de cuerpos de apoyo de forma anular, pueden ser de constituciones diferentes. Según una ejecución ventajosa, el cuerpo de apoyo presenta un tramo de cuerpo cilíndrico y un tramo de collar cónico que forma el alma anular. La superficie de corte puede consistir entonces, en una forma de realización, en un endurecimiento superficial o una capa dura aplicado a la pared periférica exterior cónica del alma anular. Como alternativa, la superficie de corte puede consistir en segmentos de corte o segmentos de metal duro fijados a la pared periférica exterior cónica del alma anular. Los segmentos de corte o los segmentos de metal duro pueden estar fijados, especialmente soldados en forma yuxtapuesta o sobrepuesta, en la pared periférica exterior del alma anular del cuerpo de apoyo. El empleo de segmentos de corte tiene la ventaja de que la superficie de corte concéntricamente periférica puede fabricarse de una manera relativamente sencilla. Para proteger, incluso con cargas axiales muy altas, los segmentos de corte o los segmentos de metal duro correspondientes contra daños por efecto de carga de choque o rotura, los segmentos de corte o los segmentos de metal duro pueden estar cubiertos por medio de al menos un anillo o una capa de cubierta que sea de un material más blando que el de la superficie de corte. Por tanto, un anillo correspondiente o una capa de cubierta correspondiente proporcionan una inmovilización adicional de los segmentos de corte y con... [Seguir leyendo]

1. Herramienta perforadora de rodillos para arrancar material, tal como especialmente roca, minerales o similares, según el principio del destalonado, que comprende una superficie de corte (12) formada concéntricamente alrededor de un eje central

(M) y ensanchada cónicamente hacia el lado frontal (11) de la herramienta perforadora de rodillos, y un cuerpo de apoyo (15) que está dispuesto en el lado interior de la superficie de corte (12) y se extiende hasta el lado frontal (11) de la herramienta, caracterizada porque la superficie de corte (12) está hecha de un material más duro que el del cuerpo de apoyo (15) y porque el cuerpo de apoyo (15) forma un alma anular (22) cónica al menos en una pared periférica exterior (20), cuya alma limita con su pared periférica interior (23) un espacio libre (21) en el lado frontal (11) de la herramienta.

2. Herramienta perforadora de rodillos según la reivindicación 1, caracterizada porque el espacio libre (21) está configurado como una depresión.

3. Herramienta perforadora de rodillos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el espacio libre hueco (21) se extiende desde el lado frontal (11) al menos parcialmente sobre la extensión axial de la superficie de corte (12) de la herramienta.

4. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el alma anular

(22) presenta un espesor constante o un espesor sustancialmente constante entre su pared periférica interior (23) y su pared periférica exterior (20).

5. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la superficie periférica interior (23) discurre cónicamente, siendo preferiblemente iguales el ángulo del cono de la superficie periférica interior (23) y el ángulo del cono de la superficie de corte (12) o desviándose estos ángulos uno de otro en menos de 8º, especialmente menos de 5º y preferiblemente menos de 2º.

6. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el cuerpo de apoyo (15; 115; 215) presenta un tramo de cuello cilíndrico (18; 118; 218) y un tramo de collar cónico (19; 119; 219) que forma el alma anular (22; 122; 222).

7. Herramienta perforadora de rodillos según la reivindicación 6, caracterizada porque la superficie de corte (12; 212) consiste en un endurecimiento superficial o una capa dura aplicados en la pared periférica exterior cónica (220) del alma anular (22; 222).

8. Herramienta perforadora de rodillos según la reivindicación 6, caracterizada porque la superficie de corte (62; 112) consiste en segmentos de corte (90; 140) o segmentos de metal duro fijados a la pared periférica exterior cónica (120) del alma anular (122).

9. Herramienta perforadora de rodillos según la reivindicación 8, caracterizada porque los segmentos de corte (140) están cubiertos por medio de al menos un anillo o una capa de cubierta (145) que consiste en un material más blando que el de la superficie de corte (112).

10. Herramienta perforadora de rodillos según la reivindicación 8, caracterizada porque el material del anillo o de la capa de cubierta (145) es más blando que el material del alma anular (122).

11. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la superficie de corte (312; 412) es parte integrante de un anillo de corte (346; 446) de metal duro o similar que presenta un tramo de cuello cilíndrico (347; 447) y un tramo de collar cónico (348; 448) en cuyo lado interior se aplica o está formado el cuerpo de apoyo (315; 415).

12. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizada porque el anillo de corte (346) o el cuerpo de apoyo (215; 415) presentan en un taladro interior (225; 325; 425) del tramo de cuello (218; 347; 447) un chaflán de aprisionamiento (226; 326; 426) para un disco de aprisionamiento (235; 315; 435) que coopera con este chaflán y puede unirse de manera soltable con un árbol portaherramientas, presentando preferiblemente el disco de aprisionamiento (235; 435) un chaflán de aprisionamiento (236; 436) con bisel y pudiendo unirse con un extremo de un árbol porta-herramientas por medio de un tornillo.

13. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el tramo de cuello (118) presenta un alojamiento de cabeza de árbol (116) para recibir preferiblemente de manera solidaria en rotación un extremo de un árbol portaherramientas.

14. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el cuerpo de apoyo (315) se aplica preferiblemente de manera soltable con su alma anular (322) al lado interior (348') del anillo de corte

(346) y presenta un fondo (375) que está unido integralmente con el alma anular y que puede aprisionarse axialmente contra el tramo de cuello (347) del anillo de corte (346) con ayuda de un medio de atornillamiento (309) que puede atornillarse en el extremo de un árbol portaherramientas.

15. Herramienta perforadora de rodillos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el cuerpo de apoyo o el anillo de corte está unido con el extremo de un árbol portaherramientas que está soportado en un alojamiento de árbol (5) de un cabezal de máquina (2) por medio de dos cojinetes (30) dispuestos en el perímetro del vástago del árbol y por medio de un cojinete axial (31) que soporta axialmente al otro extremo (7') del árbol.