EP0584101B1 - Ensemble dent/porte-dent destine a des tetes de fraisage - Google Patents

Ensemble dent/porte-dent destine a des tetes de fraisage Download PDF

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EP0584101B1
EP0584101B1 EP92909045A EP92909045A EP0584101B1 EP 0584101 B1 EP0584101 B1 EP 0584101B1 EP 92909045 A EP92909045 A EP 92909045A EP 92909045 A EP92909045 A EP 92909045A EP 0584101 B1 EP0584101 B1 EP 0584101B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
tooth
main part
holder
tooth holder
universal main
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92909045A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0584101A1 (fr
Inventor
Norbert Guerard
Nicolas Cornely
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magotteaux International SA
Original Assignee
Magotteaux International SA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from BE9100425A external-priority patent/BE1004793A3/fr
Priority claimed from BE9101075A external-priority patent/BE1005528A4/fr
Application filed by Magotteaux International SA filed Critical Magotteaux International SA
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808Teeth
    • E02F9/2816Mountings therefor
    • E02F9/2825Mountings therefor using adapters
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808Teeth
    • E02F9/2858Teeth characterised by shape

Definitions

  • the present invention relates to an assembly consisting of a tooth and the tooth holder in several parts which adapts thereto making it possible to join it to milling heads.
  • the rate of replacement of the tooth and tooth holder elements of a milling head can be extremely high. For example, it may be necessary to replace all of these teeth and tooth holders an average of ten times a year. In particular, the replacement of a tooth holder on a milling head is an operation that is both long and costly because it is necessary to weld it on the milling head.
  • the teeth to be fitted on the tooth holders are essentially of two types: male type or female type.
  • the male type teeth have a handle which is introduced into a correspondingly shaped cavity of a tooth holder, while the female type teeth fit on a tooth holder having a handle which is inserted into the tooth.
  • Patent application DE-3,731,459 describes a male tooth with a handle in the shape of a truncated cone adaptable in a cavity of corresponding shape of a tooth holder consisting of two parts.
  • This tooth holder comprises a rear part secured to a milling head and a main part capable of carrying a tooth.
  • the attachment of these two parts of the tooth holder is effected by an interlocking, in the form of a truncated cone, present on the main part of the tooth holder in a cavity of corresponding shape in the rear part of the tooth holder.
  • the attachment of the tooth and the various parts of the tooth holder is ensured by a fixing device located at the base of the tooth holder.
  • this tooth / tooth holder assembly has a free surface located between the neck of the tooth and the upper edge of the main part of the tooth holder, and on which the bending and twisting forces are very marked.
  • Patent application GB-2 143 801 describes a tooth
  • this nesting offers little resistance to the bending and twisting forces exerted on the tooth and the tooth holder during drilling or earthmoving operations.
  • Document DE-C-3,731,459 describes a male tooth with a handle in the form of a truncated cone adaptable in a cavity of corresponding shape of a tooth holder consisting of two parts.
  • This tooth holder comprises a rear part secured to a milling head and a main part capable of carrying a tooth.
  • the two parts of the tooth holder are joined together by an interlocking, in the form of a truncated cone, present on the main part of the tooth holder in a correspondingly shaped cavity in the rear part of the tooth holder.
  • the solution proposed in this document consists in preventing the rotation of the different parts of the tooth holder using a key inserted into an orifice.
  • a fixing device located at the base of the main part of the tooth holder.
  • This device also consists of the key mentioned above which is introduced into the corresponding orifice.
  • this device constituted by the key performs several functions simultaneously: securing the tooth with the tooth holder and correct positioning both of the main part of the tooth holder in the rear part and of the tooth itself in the main part of the tooth holder.
  • this tooth / tooth holder assembly has a free surface located between the neck of the tooth and the upper edge of the main part of the tooth holder and on which the torsional forces are very marked. This free surface causes significant local wear at this location of the tooth and of the main part of the tooth holder and therefore causes a relatively high rate of replacement of the various elements.
  • the tooth has a handle split over the entire length so as to have two branches. This handle is inserted into a housing of the tooth holder which essentially has a shape corresponding to that of the handle of the tooth. parallelepiped.
  • a small groove is shown in the housing of the tooth holder in the various figures of this document. This does not in any case cooperate with a corresponding rib on the handle of the tooth and can therefore never serve as a means of attachment between the tooth and the tooth holder.
  • connection between the tooth and the tooth holder is carried out using a key which, after engagement of the handle of the tooth in the housing of the tooth holder, is introduced into an orifice of the tooth holder and thus allows spread the two branches of the tooth handle to block it in the housing.
  • the present invention aims to provide, while avoiding the drawbacks of the solutions of the prior art, a tooth / tooth holder assembly having a high resistance in bending and in torsion
  • the present invention also aims to provide a solution which allows less frequent replacement of the tooth holder on a milling head or cutter, without having to increase the frequency of replacement of the tooth adapting thereto.
  • the present invention aims to provide a solution offering an appreciable economic gain by better use of the material.
  • the invention relates to a tooth / tooth holder assembly consisting of a tooth and a tooth holder in several parts comprising a rear part intended to be made integral with a milling head and at least one universal main part capable of wear the tooth, the means of attachment between the universal main part and the rear part of the tooth holder being constituted by an interlocking of the universal main part which engages in a correspondingly shaped cavity in the rear part of the tooth holder, and the fastening means between the tooth and the universal main part comprising a handle present on the tooth or on the universal main part of the tooth holder which is introduced into a central cavity of the universal main part of the tooth holder or the tooth characterized in that the interlocking between the universal main part and the rear part of the tooth holder is in the form of a pyramidal trunk, preferably e with square or rectangular section; and in that at least one rib and / or groove present on the handle of the universal part of the tooth holder or of the tooth engages in at least one groove and / or rib of
  • the attachment of the tooth to the tooth holder is also effected by the introduction of the handle of the tooth into a central cavity of the universal main part of the tooth holder and by a notch on the handle of the tooth which fits on an external key which will then be introduced into the central cavity of the universal main part of the tooth holder.
  • the characteristics of the tooth / tooth holder assembly according to the present invention can also apply to female type teeth which have an internal cavity in which fits the corresponding handle of the universal main part of the holder. -tooth.
  • the handle of the universal main part of the tooth holder has a notch on which is fitted a key which will then be introduced into the central cavity of the tooth.
  • the universal main part of the tooth holder also has chamfers at its base providing a weld section between the two contact surfaces of the two parts of the tooth holder.
  • the tooth has at its base a skirt of flared shape which preferably has an overflow which is greater than the width of the tooth holder.
  • flared means that the angle relative to the central axis presented by the outer profile of the skirt at its base is significantly greater than the angle formed at the tip of the tooth, always relative to the 'central axis.
  • This provides additional wear protection for the two parts of the tooth holder and possibly a part of the milling head serving as a support for the tooth holders.
  • Another aspect of the invention relates to the tooth of the male or female type intended for the tooth / tooth holder assembly according to the invention and comprising at its base a skirt of flared shape.
  • the tooth holder has two parts: a rear part 1 adaptable according to the type of milling head and a universal main part 2 adapted to wear tooth 6.
  • the length of the universal main part 2 is significantly greater than that of the rear part 1.
  • the means of joining together between the party main universal 2 and the rear part 1 of the tooth holder consists of a socket 3 of pyramidal shape, preferably of square or rectangular section, which engages in a cavity 3 'of corresponding shape of the rear part 1 of the door -tooth.
  • This socket 3 ensures rapid lateral and angular axial positioning of the universal main part 2 in the rear part 1 of the tooth holder and contributes to reducing the weld section necessary for their joining.
  • the latter in order to strengthen the connection between the rear part 1 and the universal main part 2 of the tooth holder, the latter also has chamfers 12 offering a relatively small weld section between the contact surfaces of the two parts of the tooth holder .
  • This particular form of attachment advantageously allows faster replacement of the universal main part which, of the parts of the tooth holder, undergoes the most significant wear.
  • the attachment means between the universal main part 2 and the tooth 6 are preferably constituted by ribs 20 of the tooth holder which engage in grooves 21 of corresponding shape of the tooth 6. These grooves end in pins 4 lateral which engage in cavities 5 of a corresponding shape of tooth 6.
  • the tooth 6 which fits on the universal main part 2 of the tooth holder is a so-called male tooth having a handle 7 which is introduced into the central cavity 8 of the universal main part 2 and the connection between the tooth and the universal main part 2 of the tooth holder is also produced by a notch 9 present on the handle 7 of the tooth 6 which is fitted onto a key 10 which will then be introduced into the central cavity 8 of the universal main part 2.
  • This forward extension due to the lateral pins 4 of the tooth holder can also transmit a torque and thus contributes to increasing the resistance to torsion of the connection between the tooth 6 and the universal main part of the tooth holder 2.
  • the means of attachment between the tooth 6 and the universal main part of the tooth holder can be constituted by the core 13 and the wings 14 of the handle 7 of the tooth 6, forming a rib which engage in cavities 15 forming a groove of corresponding shape of the universal main part 2 of the tooth holder.
  • the extension of the universal main part 2 of the tooth holder forwards in the form of lateral pins 4 has the effect of reducing the vertical reaction of the handle 7 of the tooth 6 due to bending forces and, consequently, of reducing the maximum bending moment at the connection between the handle 7 and the tip 24 of the tooth 6.
  • the tooth of the tooth / tooth holder assembly has at its base a skirt 23 of flared shape which advantageously protects the tooth holder from wear.
  • the loose materials during the rotation of the milling heads are deflected by the flared shape of the tooth and the particles are projected so as not to come into direct contact with the tooth holder.
  • the skirt 23 has an overflow with respect to the tooth holder, that is to say if the height H2 of the skirt 23 of the tooth 6 is preferably between 1.1 and 1, 2 times the height H1 of the tooth holder.
  • the width of the skirt B2 can be understood between 1.1 and 1.2 times the width B1 of the tooth holder.
  • This protection makes it possible to multiply the life of the tooth holder by at least a factor of 3.
  • the teeth having a flared skirt allow an economic gain which can be estimated at BEF 3,000,000 per year.
  • the tooth / tooth holder assembly will have improved bending and torsional strength compared to the prior art due to the forward extension of the connection between the tooth and the universal main part of the tooth holder.
  • the rear part 1 of the tooth holder is preferably made according to the current forms of the state of the art. It comes in the form of a welding nose with or without reinforcement allowing it to adapt to existing milling heads. This means, in particular, that the rear part 1 conventionally has two chamfers 15 of large code section for the tooth holders produced in one piece according to the prior art.
  • this rear part 1 which is of simple shape is not frequently replaced.
  • the universal main part 2 of the tooth holder is subject to much greater wear, in particular due to imperfect contact between the tooth and the universal main part of the tooth holder which produces deterioration. progressive contact surfaces which necessitates frequent replacement of the universal main part 2.
  • the rear part 1 of the tooth holder is extended by two lugs 16 whose spacing is equal to the thickness of the milling head 17 and which are each welded to one of the faces of the milling head 17.
  • This type of more robust tooth holder is called "double leg".
  • this “double leg” configuration takes longer to weld than the conventional nose-shaped configuration, a “double leg” tooth holder produced in two parts according to the invention does not require positioning calibration when changes the universal main part of the tine holder, which allows easy replacement on site.
  • the two-part construction of the tooth holder saves time and money. particularly important material in the case of a "double leg" configuration in two parts.
  • the replacement only of the universal main part of the tooth holder according to the invention is carried out in two or three hours instead of the ten to twelve hours necessary when it is necessary to replace the whole tooth holder on the milling head .
  • the shape of the universal main part 2 of the tooth holder described above is unique for all milling heads, only the rear part 1 varies according to the type of milling for which it is intended; whereas previously it was necessary to provide a complete tooth holder for each configuration of the milling head, depending on whether it had to have a nose to be welded without or with one or two reinforcements, or depending on whether it was 'a double leg tooth holder.
  • the tooth / tooth holder assembly according to the invention is more resistant to the forces of bending and twisting, wears less quickly than the prior art tooth / tooth holder assemblies.
  • the rear part of the tooth holder can vary between 3.3 kg for a conventional tooth holder while the universal main part weighs 6.3 kg. If we consider that a "cutter" has 48 teeth and that on average we must make 500 replacements per cutter per year of the universal main part of the tooth holder, the amount of material saved can be estimated at a minimum at 1,650 kg per year per cutter, i.e. a saving of around 200,000 BEF per year per cutter .
  • the shape of the tooth handle of the tooth / tooth holder assembly according to the present invention also allows a more rational use of the material, while making it possible to reinforce the resistance of this tooth to the bending and twisting forces. .
  • the tooth described in the preferred embodiment of the invention is a tooth of the male type.
  • Those skilled in the art can easily produce a tooth / tooth holder assembly having the essential characteristics of the tooth / tooth holder assembly according to the present invention for a female type tooth.

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble constitué d'une dent (6) et d'un porte-dent en plusieurs parties comportant une partie arrière (1) solidaire d'une tête de fraisage et au moins une partie principale universelle (2) apte à porter la dent (6) dans lequel les moyens de solidarisation entre la dent (6) et les différentes parties (1, 2) du porte-dent comprennent d'une part un emboîtement (3) en forme de tronc pyramidal, de préférence de section carrée ou rectangulaire, de la partie principale universelle (2), qui s'engage dans une cavité (3') de forme correspondante de la partie arrière (1) du porte-dent; et d'autre part au moins une nervure (20) et/ou une rainure de la partie principale universelle (2) du porte-dent qui s'engage dans au moins une rainure (21) et/ou une nervure de forme correspondante de la dent (6).

Description

  • La présente invention concerne un ensemble constitué d'une dent et du porte-dent en plusieurs parties qui s'y adapte permettant de la solidariser sur des têtes de fraisage.
  • Arrière-plan technologique
  • On utilise actuellement dans le domaine du génie civil des têtes de fraisage rotatives munies de dents métalliques fixées chacune sur un porte-dent lui-même soudé à la tête de fraisage.
  • Pour des conditions de travail difficiles, par exemple en sol abrasif, le taux de remplacement des éléments dents et porte-dent d'une tête de fraisage peut être extrêmement élevé. A titre d'exemple, il peut être nécessaire de remplacer la totalité de ces dents et porte-dent une dizaine de fois par an en moyenne. En particulier, le remplacement d'un porte-dent sur une tête de fraisage est une opération à la fois longue et coûteuse du fait qu'il est nécessaire de souder celui-ci sur la tête de fraisage.
  • D'autre part, le remplacement d'une dent sur un porte-dent doit être effectué encore plus fréquemment du fait que son usure est particulièrement importante.
  • Les dents à adapter sur les porte-dent sont essentiellement de deux types: de type mâle ou de type femelle.
  • Les dents de type mâle comportent un manche qui s'introduit dans une cavité de forme correspondante d'un porte-dent, tandis que les dents de type femelle s'adaptent sur un porte-dent présentant un manche qui est introduit dans la dent.
  • La demande de brevet DE-3 731 459 décrit une dent mâle avec un manche en forme de cône tronqué adaptable dans une cavité de forme correspondante d'un porte-dent constitué de deux parties.
  • Ce porte-dent comprend une partie arrière solidaire d'une tête de fraisage et une partie principale apte à porter une dent.
  • La solidarisation de ces deux parties du porte-dent s'effectue par un emboîtement, en forme de cône tronqué, présent sur la partie principale du porte-dent dans une cavité de forme correspondante de la partie arrière du porte-dent.
  • La solidarisation de la dent et des différentes parties du porte-dent est assurée par un dispositif de fixation situé à la base du porte-dent.
  • Cependant, ces moyens de solidarisation entre la dent et les différentes parties du porte-dent ne permettent pas d'obtenir une résistance suffisante aux efforts de flexion et de torsion qui s'exercent sur la dent et sur les différentes parties du porte-dent au cours des opérations de forage.
  • En outre, cet ensemble dent/porte-dent comporte un surface libre située entre le col de la dent et le bord supérieur de la partie principale du porte-dent, et sur laquelle les efforts de flexion et de torsion sont très marqués.
  • Cette disposition a également pour conséquence d'entraîner une usure très importante de cette surface de la dent et de la partie principale du porte-dent. La demande de brevet GB-2 143 801 décrit une dent
  • mâle ou femelle qui est fixée sur un porte-dent en une seule partie par un emboîtement de section approximativement trapézoïdale.
  • En outre, cet emboîtement offre peu de résistance aux efforts de flexion et de torsion qui s'exercent sur la dent et le porte-dent pendant les opérations de forage ou de terrassement.
  • Le document DE-C-3 731 459 décrit une dent mâle avec un manche en forme de cône tronqué adaptable dans une cavité de forme correspondante d'une porte-dent constitué de deux parties. Ce porte-dent comprend une partie arrière solidaire d'une tête de fraisage et une partie principale apte à porter une dent.
  • La solidarisation des deux parties du porte-dent s'effectue donc par un emboîtement, en forme de cône tronqué, présent sur la partie principale du porte-dent dans une cavité de forme correspondante de la partie arrière du porte-dent. Ceci signifie que la rotation de la partie universelle dans la partie arrière du porte-dent est rendue possible et par conséquent le positionnement précis et adéquat des différentes parties du porte-dent ne pourra s'effectuer directement de manière aisée et rapide.
  • La solution proposée dans ce document consiste à empêcher la rotation des différentes parties du porte-dent à l'aide d'une clavette introduite dans un orifice.
  • D'autre part, la solidarisation de la dent avec les différentes parties du porte-dent est assurée par un dispositif de fixation situé à la base de la partie principale du porte-dent. Ce dispositif est constitué également par la clavette mentionnée ci-dessus qui est introduite dans l'orifice correspondant.
  • Par conséquent, ce dispositif constitué par la clavette assure plusieurs fonctions simultanément: solidarisation de la dent avec le porte-dent et positionnement correct à la fois de la partie principale du porte-dent dans la partie arrière et de la dent elle-même dans la partie principale du porte-dent.
  • De ce fait, il est nécessaire de disposer ce dispositif à l'arrière de la partie universelle du porte-dent, c'est-à-dire à l'endroit où le moment de flexion dû à la composante verticale de l'effort sur la pointe de la dent est le plus élevé.
  • Par conséquent, ce moyen de solidarisation entre la dent et les différentes parties du porte-dent ne permet pas d'obtenir une résistance suffisante aux efforts de flexion et de torsion qui s'exercent sur la dent et sur les différentes parties du porte-dent au cours des opérations de forage.
  • En outre, cet ensemble dent/port-dent comporte une surface libre située entre le col de la dent et le bord supérieur de la partie principale du porte-dent et sur laquelle les efforts de torsion sont très marqués.En outre, la présence de cette surface libre entraîne une usure locale importante à cet endroit de la dent et de la partie principale du porte-dent et de ce fait, provoque un taux de remplacement des différents éléments relativement élevé.
  • Il convient enfin de noter que la partie arrière du porte-dent solidaire de la tête de fraisage ne peut être dissocié de celle-ci et de ce fait, l'ensemble dent/porte-dent ne pourra être adapté sur une autre tête de fraisage.
  • Le document US-A-1 951 948 décrit un ensemble dent et porte-dent constitué en une seule partie.
  • La dent présente un manche fendu sur toute la longueur de manière à présenter deux branches.Ce manche est introduit dans un logement du porte-dent qui présente essentiellement une forme correspondant à celle du manche de la dent.Ce manche se présente sous une forme essentiellement parallélépipédique.
  • Une petite rainure est représentée dans le logement du porte-dent aux différentes figures de ce document.Celle-ci ne coopère en aucun cas avec une nervure correspondante sur le manche de la dent et ne peut donc jamais servir de moyen de solidarisation entre la dent et le porte-dent.
  • La solidarisation entre la dent et le porte-dent s'effectue à l'aide d'une clavette qui, après engagement du manche de la dent dans le logement du porte-dent, est introduit dans un orifice du porte-dent et permet ainsi d'écarter les deux branches du manche de la dent afin de le bloquer dans le logement.
  • Buts visés par la présente invention
  • La présente invention vise à propoer, tout en évitant les inconvénients des solutions de l'état de la technique, un ensemble dent/porte-dent possédant une importante résistance en flexion et en torsion
  • La présente invention vise également à fournir une solution qui permet un remplacement moins fréquent du porte-dent sur une tête de fraisage ou cutter, sans pour cela devoir augmenter la fréquence de remplacement de la dent s'y adaptant.
  • Par conséquent, la présente invention vise à fournir une solution offrant un gain économique appréciable par une meilleure utilisation de la matière.
  • D'autres buts et avantages apparaîtront dans la description qui suit.
  • Principaux éléments caractéristiques de la présente invention
  • L'invention concerne un ensemble dent/porte-dent constitué d'une dent et d'un porte-dent en plusieurs parties comprenant une partie arrière destinée à être rendue solidaire d'une tête de fraisage et au moins une partie principale universelle apte à porter la dent, les moyens de solidarisation entre la partie principale universelle et la partie arrière du porte-dent étant constitués par un emboîtement de la partie principale universelle qui s'engage dans une cavité de forme correspondante de la partie arrière du porte-dent, et les moyens de solidarisation entre la dent et la partie principale universelle comprenant un manche présent sur la dent ou sur la partie principale universelle du porte-dent qui est introduit dans une cavité centrale de la partie principale universelle du porte-dent ou de la dent caractérisé en ce que l'emboîtement entre la partie principale universelle et la partie arrière du porte-dent se présente sous forme de tronc pyramidal, de préférence à section carrée ou rectangulaire; et en ce que au moins une nervure et/su rainure présente sur le manche de la partie universelle du porte-dent ou de la dent s'engage dans au moins une rainure et/ou nervure de forme correspondante présente dans la cavité de la dent ou de la partie principale universelle. De préférence, la nervure se termine par un tenon qui s'engage dans une cavité de forme correspondante.
  • En outre, si la dent est de type mâle, la solidarisation de la dent sur le porte-dent s'effectue également par l'introduction du manche de la dent dans une cavité centrale de la partie principale universelle du porte-dent et par une encoche présente sur le manche de la dent qui vient s'adapter sur une clavette externe qui sera ensuite introduite dans la cavité centrale de la partie principale universelle du porte-dent.
  • Il est bien entendu que les caractéristiques de l'ensemble dent/porte-dent selon la présente invention peuvent également s'appliquer aux dents de type femelle qui possèdent une cavité interne dans laquelle s'emboîte le manche correspondant de la partie principale universelle du porte-dent. Dans ce cas, le manche de la partie principale universelle du porte-dent possède une encoche sur laquelle vient s'adapter une clavette qui sera ensuite introduite dans la cavité centrale de la dent.
  • La partie principale universelle du porte-dent comporte également à sa base des chanfreins offrant une section de soudure entre les deux surfaces de contact des deux parties du porte-dent.
  • Selon une forme d'exécution particulièrement préférée de l'ensemble dent/porte-dent, la dent comporte à sa base une jupe de forme évasée qui présente de préférence un débordement qui est supérieur à la largeur du porte-dent.
  • De manière générale, le terme évasé signifie que l'angle par rapport à l'axe central que présente le profil extérieur de la jupe à sa base est nettement supérieur à l'angle formé à la pointe de la dent, toujours par rapport à l'axe central.
  • De cette façon, on observe que le flux de matières abrasives générées par le travail des dents est sensiblement dévié par cette forme évasée et que les particules abrasives sont de ce fait évacuées sans qu'elles n'entrent en contact direct avec les deux parties du porte-dent.
  • Ceci permet d'obtenir une protection anti-usure supplémentaire des deux parties du porte-dent et éventuellement d'une partie de la tête de fraisage servant de support aux porte-dent.
  • Un autre aspect de l'invention concerne la dent du type mâle ou femelle destinée à l'ensemble dent/porte-dent selon l'invention et comprenant à sa base une jupe de forme évasée.
  • Brève description des figures
  • La présente invention sera décrite en détail à l'aide des figures annexées pour lesquelles:
    • la figure 1 représente une vue en coupe partielle le long de l'axe longitudinal d'un ensemble dent/porte-dent en deux parties selon la présente invention;
    • la figure 2 est une vue en perspective du même ensemble dent/porte-dent en deux parties;
    • les figures 3 et 4 représentent respectivement une vue en coupe partielle et une vue en élévation d'une forme d'exécution préférée d'un ensemble dent/porte-dent en deux parties selon l'invention;
    • les figures 5 et 6 représentent une dent sur laquelle les forces de flexion ont été reprises selon l'art antérieur et selon la présente invention;
    • la figure 7 représente une autre forme d'exécution préférée d'un ensemble dent/porte-dent soudé sur une tête de fraisage selon l'invention.
    Description détaillée d'un mode d'exécution préféré de l'invention
  • Selon le mode d'exécution préféré de l'invention, représenté dans les figures 1 à 4, le porte-dent comporte deux parties: une partie arrière 1 adaptable en fonction du type de la tête de fraisage et une partie principale universelle 2 apte à porter la dent 6.
  • La longueur de la partie principale universelle 2 est nettement plus importante que celle de la partie arrière 1.
  • Le moyen de solidarisation entre la partie principale universelle 2 et la partie arrière 1 du porte-dent est constitué d'un emboîtement 3 de forme pyramidale, de préférence à section carrée ou rectangulaire, qui s'engage dans une cavité 3' de forme correspondante de la partie arrière 1 du porte-dent.
  • Cet emboîtement 3 assure un positionnement axial latéral et angulaire rapide de la partie principale universelle 2 dans la partie arrière 1 du porte-dent et contribue à réduire la section de soudure nécessaire à leur solidarisation.
  • Néanmoins, afin de renforcer la liaison entre la partie arrière 1 et la partie principale universelle 2 du porte-dent, cette dernière présente en outre des chanfreins 12 offrant une section de soudure relativement faible entre les surfaces de contact des deux parties du porte-dent.
  • Cette forme particulière de solidarisation permet de manière avantageuse un remplacement plus rapide de la partie principale universelle qui, des parties du porte-dent, subit l'usure la plus importante.
  • En effet, d'une part le repositionnement correct lors du remplacement de cette partie du porte-dent est facilité par l'emboîtement ayant la forme pyramidale décrite précédemment et d'autre part, la réduction de la section de soudure permet de désassembler puis de réassembler rapidement la partie principale universelle 2 de la partie arrière 1.
  • Les moyens de solidarisation entre la partie principale universelle 2 et la dent 6 sont constitués de préférence par des nervures 20 du porte-dent qui s'engagent dans des rainures 21 de forme correspondante de la dent 6. Ces rainures se terminent par des tenons 4 latéraux qui s'engagent dans des cavités 5 d'une forme correspondante de la dent 6.
  • Selon le mode d'exécution préféré décrit aux figures 1 à 7, la dent 6 qui s'emboîte sur la partie principale universelle 2 du porte-dent est une dent dite mâle présentant un manche 7 qui est introduit dans la cavité centrale 8 de la partie principale universelle 2 et la solidarisation entre la dent et la partie principale universelle 2 du porte-dent est également réalisée par une encoche 9 présente sur le manche 7 de la dent 6 qui vient s'adapter sur une clavette 10 qui sera ensuite introduite dans la cavité centrale 8 de la partie principale universelle 2.
  • Ces moyens de solidarisation permettent, en augmentant la surface de contact entre les différentes parties du porte-dent et de la dent, de renforcer la résistance à la torsion de l'ensemble dent/porte dent selon l'invention.
  • Cette extension vers l'avant due aux tenons latéraux 4 du porte-dent peut également transmettre un couple de torsion et contribue ainsi à augmenter la résistance à la torsion de la liaison entre la dent 6 et la partie principale universelle du porte-dent 2.
  • De la même manière, les moyens de solidarisation entre la dent 6 et la partie principale universelle du porte-dent peuvent être constitués par l'âme 13 et les ailes 14 du manche 7 de la dent 6, formant une nervure qui s'engagent dans des cavités 15 formant une rainure de forme correspondante de la partie principale universelle 2 du porte-dent.
  • L'extension de la partie principale universelle 2 du porte-dent vers l'avant sous forme de tenons latéraux 4 a pour effet de réduire la réaction verticale du manche 7 de la dent 6 due aux efforts de flexion et, par conséquent, de réduire le moment de flexion maximale à la liaison entre le manche 7 et la pointe 24 de la dent 6.
  • Selon une forme d'exécution particulière, la dent de l'ensemble dent/porte-dent possède à sa base une jupe 23 de forme évasée qui permet de protéger avantageusement le porte-dent de l'usure.
  • En effet, les matières détachées lors de la rotation des têtes de fraisage sont déviées par la forme évasée de la dent et les particules sont projetées de manière à ne pas entrer en contact direct avec le porte-dent.
  • Ce résultat est plus facilement obtenu si la jupe 23 présente un débordement par rapport au port-dent, c'est-à-dire si la hauteur H₂ de la jupe 23 de la dent 6 est de préférence comprise entre 1,1 et 1,2 fois la hauteur H₁ du porte-dent. De même la largeur de la jupe B₂ peut être comprise entre 1,1 et 1,2 fois la largeur B₁ du porte-dent.
  • Ainsi, on observe que de manière avantageuse une déviation progressive des matières abrasives de l'axe central de la dent induira peu ou pas de contact avec le porte-dent. En particulier, cette déviation progressive est obtenue si l'angle par rapport à l'axe central (α₁, β₁) de la pointe 24 de la dent est compris entre 5 et 15° tandis que l'angle que présente le profil extérieur de la jupe 23 à la base de celle-ci (α₂, β₂) est nettement supérieur à l'angle (α₁, β₁), par exemple compris entre 30 et 45°.
  • De plus, si le flux de particules abrasives use la jupe, cette usure ne porte pas à conséquence pour deux raisons:
    • 1° elle est faible du fait que la dent 6 est généralement réalisée en un acier dur c'est-à-dire présentant une dureté d'environ 50 Rc alors que le porte-dent doit être soudable à la tête de fraisage ce qui en réalité limite sa dureté à environ 30 Rc.
    • 2° d'autre part l'usure même de la jupe 23 ne réduit pas la durée de vie des dents 6, la durée étant elle-même déterminée par l'usure de la pointe 24.
  • De cette manière, l'usure apparaissant sur la jupe 23 est chaque fois éliminée lors du remplacement total de la dent dont la pointe 24 est érodée.
  • Cette protection permet de multiplier la durée de vie du porte-dent par au moins un facteur 3.
  • A titre d'exemple, il n'est pas rare de devoir remplacer entièrement tous les porte-dent une dizaine de fois par an.
  • Les frais occasionnés par un tel remplacement de tous les porte-dent, c'est-à-dire le prix des pièces elles-mêmes plus le prix du soudage sur la tête de fraisage peut être estimé à BEF 400.000 par remplacement.
  • Par conséquent, il est aisé de calculer qu'avec des ensembles dent/porte-dent selon la présente invention les dents présentant une jupe de forme évasée permettent d'obtenir un gain économique qui peut être estimé à BEF 3.000.000 par an.
  • Ainsi qu'on l'a déjà précisé précédemment, l'ensemble dent/porte-dent présentera une résistance en flexion et en torsion améliorée par rapport à l'art antérieur du fait de l'extension vers l'avant de la liaison entre la dent et la partie principale universelle du porte-dent.
  • En particulier, on a comparé les efforts de flexion apparaissant sur une dent selon l'art antérieur (figure 5) et sur une dent selon la présente invention (figure 6).
  • Dans le premier cas, il apparaît que c'est la partie tronconique qui seule peut reprendre l'effort de flexion F tandis que dans le cas de l'ensemble dent/porte-dent selon la présente invention, l'effort de flexion est repris par les tenons et l'arrière de la partie tronconique.
  • En outre, pour une même sollicitation à la pointe de la dent, les réactions aux appuis et donc les pressions de contact entre la dent et la partie principale universelle du porte-dent sont plus faibles avec l'ensemble dent/porte-dent selon la présente invention qu'avec l'ensemble dent/porte-dent de l'état de la technique.
  • Il s'en suit qu'avec l'ensemble dent/porte-dent selon la présente invention, on obtient une détérioration plus lente des surfaces de contact entre la dent et la partie principale universelle du porte-dent.
  • La partie arrière 1 du porte-dent est de préférence réalisée selon les formes actuelles de l'état de l'art. Elle se présente sous la forme d'un nez à souder avec ou sans renfort permettant de s'adapter aux têtes de fraisage existantes. Ceci signifie, en particulier, que la partie arrière 1 présente de manière classique deux chanfreins 15 de forte section code pour les porte-dent réalisés en une pièce selon l'art antérieur.
  • Il convient de noter que de manière avantageuse, selon la présente invention, cette pièce arrière 1 qui est de forme simple n'est pas fréquemment remplacée. Par contre la partie principale universelle 2 du porte-dent est soumise à une usure bien plus importante, en particulier due au contact imparfait entre la dent et la partie principale universelle du porte-dent qui produit une détérioration progressive des surfaces de contact ce qui rend nécessaire le remplacement fréquent de la partie principale universelle 2.
  • Selon une autre variante d'exécution préférée de l'ensemble dent/porte-dent de l'invention représentée à la figure 7, la partie arrière 1 du porte-dent est prolongée par deux pattes 16 dont l'écartement est égal à l'épaisseur de la tête de fraisage 17 et qui sont soudées chacune à une des faces de la tête de fraisage 17. Ce type de porte-dent plus robuste est appelé "double leg". Bien que cette configuration "double leg" soit plus longue à souder que la configuration en forme de nez classique, un porte-dent "double leg" réalisé en deux parties selon l'invention, n'exige pas de calibrage de positionnement lorsqu'on change la partie principale universelle du porte-dent, ce qui permet facilement son remplacement sur chantier.
  • En outre, vu le poids de ce type de porte-dent et le long cordon de soudure entre la partie arrière du porte-dent et sa tête de fraisage, la réalisation en deux parties du porte-dent apporte un gain de temps et un gain de matière particulièrement important dans le cas d'une configuration "double leg" en deux parties.
  • En effet, le remplacement uniquement de la partie principale universelle du porte-dent selon l'invention s'effectue en deux ou trois heures au lieu des dix à douze heures nécessaires lorsqu'il faut remplacer tout le porte-dent sur la tête de fraisage.
  • De manière avantageuse, la forme de la partie principale universelle 2 du porte-dent décrite ci-dessus est unique pour toutes les têtes de fraisage, seule la partie arrière 1 varie en fonction du type de fraisage auquel elle est destinée; alors qu'auparavant il était nécessaire de prévoir un porte-dent complet pour chaque configuration de tête de fraisage, selon que celle-ci devait présenter un nez à souder sans ou avec un ou deux renforts, ou selon qu'il s'agissait d'un porte-dent "double leg".
  • Exemple I
  • Pour une longueur totale de la dent de 290 mm, on obtient selon les exemples représentés respectivement aux figures 5 et 6:
  • L₁
    = 90 mm
    L₂
    = 200 mm
    L₃
    = 130 mm
    L₄
    = 160 mm
       Pour la dent de l'art antérieur (fig. 5),
    Figure imgb0001

       Pour la dent selon la présente invention (fig. 6):
    Figure imgb0002

       Si l'on compare les efforts de flexion, on observe que FR2 = 0,554 FR1, c'est-à-dire que la résistance à la flexion pour une dent selon la présente invention est améliorée d'un facteur 2.
  • Comme les réactions d'appuis et les pressions de contact sont inversement proportionnelles à la distance séparant les points d'appuis extrêmes du manche sur le porte-dent, l'ensemble dent/porte-dent selon l'invention en résistant mieux aux forces de flexion et de torsion, s'use moins vite que les ensembles dent/porte-dent de l'état de la technique.
  • Exemple II
  • De manière avantageuse, on observera également une meilleure utilisation de la matière du porte-dent selon la présente invention. En effet, les quantités de matière économisées varient en fonction du type de porte-dent et des conditions de travail rencontrées. A titre d'exemple, on peut citer les chiffres suivants:
  • Dans le cas d'un porte-dent classique d'une seule pièce, celui-ci pèse 9,6 kg.
  • Dans le cas d'un porte-dent en deux pièces selon l'invention, la partie arrière du porte-dent peut varier entre 3,3 kg pour un porte-dent classique tandis que la partie principale universelle pèse 6,3 kg. Si l'on considère qu'un "cutter" comporte 48 dents et qu'en moyenne on doit effectuer 500 remplacements par cutter et par an de la partie principale universelle du porte-dent, la quantité de matière économisée peut être estimée au minimum à 1.650 kg par an et par cutter, soit une économie d'environ 200.000 BEF par an et par cutter.
  • De plus, la forme du manche de la dent de l'ensemble dent/porte-dent selon la présente invention permet également une utilisation plus rationnelle de la matière, tout en permettant de renforcer la résistance de cette dent aux forces de flexion et de torsion.
  • Ainsi, pour un manche d'une dent à section rectangulaire de 112 x 80 mm de côté et possédant deux rainures ayant chacune 45 mm de largeur et 20 mm de profondeur, le moment de résistance de ce manche peut être calculé de la manière suivante:
    Figure imgb0003

    Moment de résistance W = I e
    Figure imgb0004
    = 161.829 mm³ pour une surface S = 112 x 80 - 40 x 45 = 7.160 mm².
  • Pour obtenir un moment de résistance équivalent avec un manche à section circulaire, la surface de la section du manche devrait être de:
    Figure imgb0005

    d = 118,128 mm
    Figure imgb0006
    Figure imgb0007

    c'est-à-dire, une surface nettement supérieure à la surface de la section du manche de la dent.
  • De manière générale, il convient de noter que les modes d'exécution préférés de l'invention sont décrits uniquement à titre illustratif et l'homme de l'art pourra aisément y apporter des améliorations évidentes.
  • La dent décrite dans le mode d'exécution préféré de l'invention est une dent du type mâle. L'homme de l'art pourra aisément réaliser un ensemble dent/porte-dent présentant les caractéristiques essentielles de l'ensemble dent/porte-dent selon la présente invention pour une dent de type femelle.

Claims (10)

  1. Ensemble dent/porte-dent constitué d'une dent (6) et d'un porte-dent en plusieurs parties comprenant une partie arrière (1) destinée à être rendue solidaire d'une tête de fraisage et au moins une partie principale universelle (2) apte à porter la dent (6), les moyens de solidarisation entre la partie principale universelle (2) et la partie arrière (1) du porte-dent étant constitués par un emboîtement (3) de la partie principale universelle (2) qui s'engage dans une cavité (3') de forme correspondante de la partie arrière (1) du porte-dent, et les moyens de solidarisation entre la dent (6) et la partie principale universelle (2) comprenant un manche (7) présent sur la dent (6) ou sur la partie principale universelle (2) du porte-dent qui est introduit dans une cavité centrale (8) de la partie principale universelle (2) du porte-dent ou de la dent (6); caractérisé en ce que l'emboîtement (3) se présente sous forme de tronc pyramidal, de préférence à section carrée ou rectangulaire; et en ce que au moins une nervure (20) et/ou rainure présente sur le manche (7) de la partie universelle (2) du porte-dent ou de la dent (6) s'engage dans au moins une rainure (21) et/ou nervure de forme correspondante présente dans la cavité (8) de la dent (6) ou de la partie principale universelle (2).
  2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit manche (7) de la dent (6) ou de la partie principale universelle (2) présente une encoche (9) dans laquelle est introduite une clavette externe (10) lorsque le manche (7) est disposé dans la cavité centrale (8) de la partie principale universelle (2) ou de la dent (6).
  3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la ou les rainures (21) sont présentes sur ledit manche (7) de la dent (6) ou de la partie principale universelle (2) et sont aptes à s'engager dans des nervures correspondantes (20) présentes dans ladite cavité centrale (8) de la partie principale universelle (2) ou de la dent (6).
  4. Ensemble selon la revendication 3 caractérisé en ce que la ou les nervures (20) de la cavité centrale (8) de la partie principale universelle (2) du porte-dent se termine par un tenon (4) qui s'engage dans une cavité (5) de forme correspondante de la dent (6).
  5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie principale universelle (2) comporte des chanfreins (12) offrant une section de soudure entre les deux surfaces de contact des deux parties (1, 2) du porte-dent.
  6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie arrière (1) du porte-dent est prolongée par deux pattes (16) dont l'écartement est égal à l'épaisseur de la tête de fraisage (17) et qui sont destinées à être soudées chacune à une des faces de la tête de fraisage (17).
  7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dent (6) comporte à sa base une jupe (23) de forme évasée.
  8. Ensemble selon la revendication 7 caractérisé en ce que la base de la jupe (23) de forme évasée de la dent (6) présente un débordement qui est supérieur à la largeur du porte-dent.
  9. Ensemble selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la hauteur (H₂, B₂) de la jupe (23) est entre 1,1 et 1,2 fois supérieure à la hauteur (H₁) ou à la largeur (B₁) du porte-dent.
  10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que l'angle par rapport à l'axe central de la dent (α₁, β₁) formé à la pointe (24) de la dent est compris entre 5 et 15° alors que l'angle (α₂, β₂) que forme le profil extérieur de la jupe de la dent à sa base est compris entre 30 et 45°.
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