WO2019200495A1 - Sistema lineal de penetración y excavación para un balde de pala eléctrica - Google Patents

Sistema lineal de penetración y excavación para un balde de pala eléctrica Download PDF

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WO2019200495A1
WO2019200495A1 PCT/CL2019/000015 CL2019000015W WO2019200495A1 WO 2019200495 A1 WO2019200495 A1 WO 2019200495A1 CL 2019000015 W CL2019000015 W CL 2019000015W WO 2019200495 A1 WO2019200495 A1 WO 2019200495A1
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WO
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adapter
excavation
penetration
tooth
lip
Prior art date
Application number
PCT/CL2019/000015
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juan Mercelo SUÁREZ BOLAÑOS
Original Assignee
Sociedad Comercial e Industrial Foresta Limitada
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits

Definitions

  • the present invention is inserted within the technical field of earthmoving and excavation equipment in opencast mining.
  • the mining electric shovels whose collection buckets are protected by a mount or lip located on the front of the attack:
  • said lips are adapted to engage with a series of teeth excavation and protective elements that protect the lip of the bucket.
  • the present invention aims to have a series of components, such as teeth and lip guard systems, whose specific characteristics represent an advance in the state of the art.
  • the present invention tries to protect a linear system of penetration and excavation, consisting of an integral series of devices, which is connected to the lip of a bucket of a mining electric shovel, so that said linear system allows to increase the penetration coefficient of the bucket to take the material.
  • the mining electric shovels are structured, in general, by four clearly identified sections:
  • Bottom it provides the base of stability for the whole machine and is constituted, mainly, by a system of caterpillars for its propulsion and a crown for the system of rotation;
  • Upper part corresponds to the central operating frame of the blade, from which the lifting and turning of the machine are controlled, there are also the electronic control cabinets, the operator's cabin and the equipment supports;
  • Front the boom, boom tip pulley, bucket arm and thrust block support are included; Y
  • Bucket consisting of the receiving bucket, front lip and wear set.
  • Lineal1 linear penetration and excavation system is, in broad strokes, an adapter element attachable to the lip, a fixing mechanism, an excavation tooth and a clamping device between the tooth and the adapter.
  • the lip protection assembly is made up of entredients, means for fixing the entredients to the lip, and lateral protection devices:
  • Tooth Assembly which describes a tooth and adapter assembly for use in earthmoving machinery, which consists of an adapter that receives a tooth, a pin to fix the tooth to the adapter, and a cover cap , all these components are arranged so that they are fixed to the lip of the excavation system bucket and its main function is to protect the lip edge of the bucket from wear, so that when the parts that protect the lip wear out, but, in said document is not taught that the adapter has an area for attaching a means for fixing the lip.
  • the invention patent US 4587751 (Wear cap style excavating tooth) describes an excavation tooth and a particular cover cap (wear cap) consisting of two sections, which, at the time of assembly, can cover sensitive areas of the adapter. You can see, in this case, the tooth -not-has-possibility- to change position with respect to the adapter, in addition, the cover cap, being constituted by two sections, can suffer premature wear of one of them which forces the replacement of the two sections.
  • Invention patent application US 2016/0362875 (Li an shroud0 assembly) describes a lip for an excavation bucket and a plurality of mountable sections to protect the lip from premature wear, but, said movable movable sections, do not show a differentiation in its geometry that allows to have a greater resistance to the wear in its inferior zone.
  • 5- International application PCT / EP2015 / 054089 (A locking-device ⁇ for a 'wear- member of an earth moving machine) describes a "C" fixing means, which is used to fix an adapter and / or Entredient to the lip of a bucket.
  • Said fixing means is composed of a wedge, a clamp lock ("C" lock), an adjustment bolt and a front structure with upper and lower projections for the internal coupling of a screw.
  • said international application does not include an adjustment bolt having its lower end with a projection forming a "J" and an upper end adapted to be adjusted by means of an impact wrench.
  • ⁇ ⁇ I document MX 20T20T2224 (Coupling assemblies with enhanced compensation) refers to a wear assembly for excavation equipment, used as a protective element of the lip edge of a bucket, which can be replaced by wear problems.
  • Said wear member does not include in its lower zone a reinforcement of material that distinguishes it from the upper zone.
  • the linear penetration and excavation system of the present invention is within the group of GET's adapted for the protection of the bucket lip of a mining electric shovel and for the penetration of the bucket into the material.
  • the linear system of penetration and excavation is configured and designed so that, the sums of its components, improve the coefficient of penetration of the bucket to take the material, likewise, it is possible to prolong the useful life of the system, because, they present a greater resistance to wear by impact, in turn, the same configuration, as a whole, allows that once the moment of replacement of the pieces, the time involved involves less than what is currently taken with the systems known in the state of the art.
  • a linear system of penetration and excavation is protected, consisting of an integral series of devices, which is connected to the lip of the bucket of an electric mining machine, wherein, said linear system of penetration and excavation is comprised by:
  • an adapter configured to be mounted on the front lip of the lip, the adapter having a nose formed at the front end, the axis of the nose being angularly offset with respect to the axis of a recess of the adapter and includes an opening for fixing to an excavation tooth; a concave face located on the upper front of the adapter; a recess formed on the rear side of the adapter, causing two support arms; and a connection and securing opening, which crosses the two support arms, configured to be coupled to the leading edge of the bucket lip;
  • an excavation tooth adapted to be fitted and secured on the nose of the adapter, said excavation tooth having an upper wall, a lower wall, a first and second side wall, an angular front end, a rear end where a geometrically symmetrical internal cavity is formed, responsible for receiving the adapter nose, where the digging tooth comprises a lateral opening in each side wall, of so that when it is fitted by the adapter nose, it aligns with the adapter opening to form a connection and securing channel, where the angular front end of the digging tooth is symmetrical with respect to a Z axis, so that it can be rotated vertically 180 ° without losing its fit to the nose of the adapter;
  • the coupling pin shaped and sized to be received in the connection and securing channel formed by the adapter and the digging tooth, the coupling pin comprising a pin body, a pivot, which is located within the pin body , a captive device, which grants fixation to the assembly that forms the pin body with the pivot when it is introduced into the connection and securing channel, and an O ' wigque ring seals the pivot to the pin body when it is introduced;
  • cover cover comprising an upper face inclined at a certain angle to match the upper edges of the excavation tooth and the adapter, two lateral lower arms for coupling to the adapter, and a front extrusion protrusion to the excavation tooth;
  • a fixing means comprising a wedge, a staple lock (C-lock), an adjustment bolt, a recessed nut and a cap, said fixing means fixes the adapter to the bucket lip, by means of the opening of the adapter and an opening arranged in the lip of the bucket lip of the mining electric shovel.
  • Figure 1 represents a side view of a mining electric shovel.
  • Figure 2 represents an isometric view of the bucket of a mining electric shovel and its protective lip.
  • Figure 3 represents an isometric view of the bucket of a mining electric shovel and its protective lip with the GET’s attached to the lip.
  • Figure 4 represents an isometric view of the GET’s coupled to the lip.
  • Figure 5 represents an isometric view of the linear system of penetration and excavation for the protection of the blank of a mining electric leg.
  • Figure 6 represents a side view of the cut in the central axis of the linear penetration and excavation system for the protection of the bucket lip of a mining electric shovel.
  • Figure 7 represents an isometric view of the exploded view of elements of the linear penetration and excavation system.
  • Figure 8 represents an isometric view of the adapter.
  • Figure 9 represents a rear view of the digging tooth.
  • Figure 10 represents a side view of the cut in the central axis of the digging tooth.
  • Figure 11 corresponds to an Isometric representation of the cover lid.
  • Figure 12 corresponds to a side view of the cut in the central axis of the cover lid.
  • Figure 13 corresponds to an isometric representation of the fixing means comprising the "C" lock for fixing between the adapter and the lip.
  • Figure 14 corresponds to an isometric representation of the exploded view of the fixing means comprising the "C" lock for fixing between the adapter and the lip.
  • Figure 15 corresponds to an isometric representation of the wedge bar of the fixing means between the adapter and the lip.
  • Figure 16 corresponds to an isometric representation of the adjusting nut of the fixing means between the adapter and the lip.
  • Figure 17 represents an isometric view of the exploded view of the coupling pin.
  • Figure 18 represents an isometric view of a section of the lip and the entredient device next to the fixing means of the protective assembly that protects the lip of a bucket of mining electric shovel.
  • Figure 19 represents a side view of the cut in the central axis of the entredient device with the fixing means already coupled to the lip of a mining electric shovel.
  • Figure 20 represents an isometric view of the entredient device and the fixing means without engaging the lip.
  • Figure 21 depicts an isometric view of a side part of the bucket and the lateral protective device " of the protection assembly to protect the housing of a mining electric shovel bucket.
  • Figure 22 represents an isometric view of the side protection device of the protection assembly for protecting the lip of a mining electric shovel bucket.
  • Figure 23 represents an isometric view, through the internal profile, of the upper side guard of the side protection device of the protection assembly to protect the lip of a mining shovel bucket.
  • Figure 24 depicts a cross-sectional view of the upper side guard of the side protection device of the protection assembly for protecting the lip of a mining electric shovel bucket.
  • Figure 26 represents an isometric view, by the upper profile, of the angled lower side guard of the side protection device of the protection assembly for protecting the lip of a mining electric shovel bucket.
  • Figure 27 represents a cross-sectional view, at the height of the connection and securing grooves, of the angled lower side guard of the lateral protection device of the protection assembly to protect the lip of a mining electric shovel bucket.
  • Figure 28 corresponds to an isometric view of the exploded view of the adjustment bolt and the "C" shaped securing element, of the means for fixing between the lip and the entredients.
  • Figure 30 corresponds to a view of a longitudinal section of the middle wedge for fixing between the lip and the entredients.
  • Figure 31 corresponds to an isometric view of the middle adjustment nut - for fixing between «1 entredients and the lip.
  • Bucket structure that receives the material from an operating front and takes it to the discharge area.
  • Front lip Refers to the reinforced front area of the bucket of a mining shovel.
  • Trowel smooth surface, without highs or lows.
  • the electric blades are made up of a large number of components, each fulfilling a specific function that, as a whole, manages to give operability to the electric shovel.
  • the wear elements known as GET's for their initials in English, which fulfill the function of digging and protecting the lip of the bucket of the electric shovel.
  • the digging tooth, the adapter, interlocking and side guards all of them assisted by respective fixing and adjustment elements.
  • each bucket of an electric shovel can have nine digging teeth and each set of these lasts between 800,000 and 1,400,000 tons removed, which implies that the approximate consumption of teeth per electric shovel per month varies between 18 to 27 teeth per month, estimating an average consumption of 22 teeth per month for each electric shovel.
  • an electric shovel can consume, on average, 264 teeth per year. If it is considered that currently in the Chilean mining industry there are approximately 126 electric panes operating, then, the total consumption of digging teeth exceeds 33,200 units per year.
  • FIG 1 a side view of a mining electric shovel (1000) is shown, which is made up of four clearly identified sections: lower part (1001), upper part (1002), front part 1003) and bucket (1010 ).
  • part of the bucket (1010) can be seen in greater detail, which includes the lip (1020) in its frontal area.
  • the bucket (1010) which includes the lip (1020) and its respective coupled GET's can be seen.
  • the GET’s linear penetration and excavation system and the Protection Assembly coupled to the lip (1020) of the bucket (1010) are shown in detail.
  • the lip (1020) is protected by the linear system of penetration and excavation (1) and by the protective assembly formed by the entredient device (200) and the upper and lower side guards (230 and 240).
  • FIG. 5 the linear penetration and excavation system (1) for the protection of the lip (1020) of the bucket of a mining electric shovel is represented.
  • Said linear penetration and excavation system (1) is constituted by an adapter element (2) attachable to the lip (1020), an excavation tooth (8), a coupling pin (9), a cover cover (6) and a fixing means (30) for 2 the coupling between the adapter (2) and the lip (1020).
  • each of said components is shaped as follows:
  • an adapter (2) configured to be mounted on the leading edge of the lip (1020); the adapter (2) having, as seen in figure (8), a unanarray (1 1) formed at the front end, the axis of the nose (11) being displaced with respect to the axis of a recess (13) of the adapter (2) and of the lip (1020) and includes an opening (14) for fixing to an excavation tooth (8); a convex front-upper face (16) located in the upper front part of the adapter (2); a recess (13) formed on the rear end of the adapter, causing two support arms (20); a connection and securing opening (15), which crosses the two support arms (20), configured to be coupled to the leading edge of the lip (1020) of the bucket (1010); and, optionally, a grip hook (19) located at the boundary between the end of the upper support arm (20) and the convex face (16) located in the upper front part of the addapOr (2); said grip hook (19) being adapted to hold, lift and move the adapter (2).
  • an excavation tooth (8) adapted to be fitted and secured on the nose (11) of the adapter (2), said excavation tooth (8) having an upper wall and a lower wall in inclined planes of identical angles that meet at the front end (21), a first and second parallel side wall, a rear end (22) where a geometrically symmetrical internal cavity (23) is formed, responsible for receiving the nose (11) of the adapter (2), where the tooth Excavation (8) comprises a side opening (24a, 24b) in each side wall, so that when it is fitted by the nose (1 1) of the adapter (2), it is aligned with the opening (14) of the ' adOrder ' ( 2) to thereby form "a connecting channel and assurance, wherein the front end (21) of the excavating tooth (8) is symmetrical about an axis Z, so that the entire tooth can be rotated vertically 180 degrees without lose its nose fitting (11) of the adapter (2);
  • a cover cover (6) as seen in figures 11 and 12, comprising an inclined upper face (26) at a certain angle to match the upper edges of the digging tooth (8) and the adapter (2 ), two lateral lower arms (18) for coupling to the adapter (2), and a lower extremity (27) for anchoring and stagnation by means of the digging tooth (8); and a fixing means (30) comprising a wedge (4), a staple lock (C lock) (3.1), an adjustment bolt (3.2), a recessed nut (5) and a plug (7) , said fixing means (30) fixes the adapter (2) to the lip (1020) of the bucket, by means of the opening (15) of the adapter (2) and a housing or opening arranged in the lip (1020) of the bucket of The mining electric shovel.
  • a fixing means (30) comprising a wedge (4), a staple lock (C lock) (3.1), an adjustment bolt (3.2), a recessed nut (5) and a plug (7) , said fixing means (30) fixes the adapter (2) to the lip (1020) of the
  • the nose (11), the adapter (2) has an inclined upper surface (30 ) of positive slope, an inclined lower surface (31) of negative slope, a front end (12), first and second lateral surfaces, a fixing opening (14) extending through the nose (11), from the first lateral surface to the second lateral surface, in addition, the nose (11) is offset with respect to the axis of the lip (1020) and the axis of the recess (13), that is, the axis of the nose (1 1) , it can have a positive or negative parallel displacement with respect to the axis of the recess (13) of the adapter (2), as can be seen in Figure 6, being able to be aligned closer to one of the upper or lower support arms.
  • the nose (11) is negatively displaced with respect to the axis of the recess (13), being aligned downwards with respect to said axis of the recess (13) of the adapter (2).
  • the convex face (16) of the adapter (2) there are two conduits (17) that form, under them, channels to receive the lateral arms (18) of the cover cover (6), so that both components are perfectly coupled.
  • the adapter (2) comprises the second opening (15) located in each upper and lower arm (20) of the recess (13), which passes through the rear side of the adapter vertically and through which it is fixed to the lip (1020) of the bucket of the mining electric shovel by the fixing means (30).
  • the particular geometry of the nose (11) allows the internal cavity (23) of the tooth (8) to be coupled to it, independent of the reversibility of the tooth ⁇ tel tooth (8).
  • ⁇ q- ⁇ uha ⁇ h pit ⁇ QG ⁇ bI of the adapter (2) -es- act as a connector between the tooth (8) and the lip (1020).
  • the digging tooth (8) has a first and second parallel side walls, each defining an opening (24a, 24b) which, together with the opening ⁇ (14) of the nose ⁇ 11) of the adapter (2), they form the connection channel ⁇ and securing where the coupling pin (9) is inserted.
  • each of said parallel side walls may independently have a logo engraved on its surface.
  • the linear penetration and excavation system (1) includes a coupling pin (9), whose function is to ensure the connection between the digging tooth (8) and the adapter (2), said coupling pin (9) comprises a body of the pin (9.1) of cylinder-elliptical shape, which has two ends, where one end of ⁇ pin body has a projection (9.5), and the other end (9.6) of the pin body has a trapezoidal shape, which they are shaped and sized so that the coupling pin (9) is received in the connection and securing channel defined by the openings (24a, 24b) of the digging tooth (8) and the opening (4) of the nose (T1) give adapter (2).
  • said coupling pin (9) includes the pin body (9.1) which extends longitudinally along an axis and which is assembled non-rotatably in the adapter opening (14), a pivot (9.2) having a cylindrical body part is coaxially received in the pin body (9.1), which allows the tooth (8) to be locked or unlocked by means of the presence of the lever or lock flange (9.7), a ring O 'ring (9.4) that is provided to seal the ends of the pivot (9.2) to the pin body (9.1) and a locking apparatus type static stud (9.3) that functions to prevent selectively and Removable rotation of said pivot (9.2) in relation to the pin body (9.1).
  • the linear penetration and excavation system (1) also comprises a cover cover (6), which comprises lateral lower arms (18) adapted to fit in the channels under the conduits (17) of the adapter (2); and the inclined upper face (26) of the cover cover (6) contains ribs (31) to dissipate the impact in the center and orient the force outwards when the linear system penetrates the material, in addition, it comprises a concave flange (28 ) on each side of the cover cover (6) and an upper groove (29) for fitting a fastening hook.
  • a cover cover (6) which comprises lateral lower arms (18) adapted to fit in the channels under the conduits (17) of the adapter (2); and the inclined upper face (26) of the cover cover (6) contains ribs (31) to dissipate the impact in the center and orient the force outwards when the linear system penetrates the material, in addition, it comprises a concave flange (28 ) on each side of the cover cover (6) and an upper groove (29) for fitting a fastening hook.
  • Said cover cover (6) is positionally aligned with the tooth (8), upper area holder and sidewall portals, so that when viewed from the profile it can be seen that its height does not exceed the height of the upper support arm (20) ) of the adapter (2) (see figure 6), whereby the attack front of the entire linear penetration and excavation system (1) is reduced, in addition, it gives the system an aerodynamic geometry that allows to increase its penetration capacity on the solid material: the cover cover- (6) fulfills the function of avoiding e! wear-of the adapter (2) and is locked by the tooth (8) thanks to the lower extremity (27).
  • the fixing means (30), of the linear penetration and excavation system (1) comprise a wedge bar (4) formed by an internal helical thread (4.1) and a semi-cylindrical recess (4.2) containing said thread; a "C" lock (3.1), comprising a material free zone (3.5) in its rear section and a material free zone (3.3) in the lower front; the wedge (4) and the "C” lock (3.1) are coupled with a threaded bolt in the "J" shape (3.2) that has a threaded section at the top and at the bottom presents a protuberance (3.4) that it is inserted in the material-free zone (3.3) of the bottom of the insurance in "C” (3.1) and is adjusted by means of the recessed nut (5), where the bolt (3.2) is adapted to receive the recessed nut (5) that grants fixation; and a plug (7) that fits under pressure in the recess (4.2) on the recessed nut (5), to avoid loosening and the ingress of foreign material with the fixing means (30).
  • the recess nut ⁇ 5) has a lower section (5.1) of cylindrical shape with an intermediate flange and an upper flange, the upper section (5.2) is hexagonal prismatic and in its central area there is a circular threaded space internal helical (5.3).
  • the protective cap (7) is made of a polymeric material having the quality of being highly resistant to wear, preferably said polymeric material is 65 shore hardness rubber.
  • the second group of wear parts is represented, corresponding to the Protection Assembly to protect the lip (1020) of a bucket of a mining electric shovel.
  • Said protection assembly is comprised of:
  • an entredient device (200) comprised of:
  • said fixing means (220) fixes the entredients (200) to the lip (1020) of the bucket, by means of the groove (208) of the entredients (200) and an opening in the lip (1020) of the bucket of the electric shovel;
  • a side protection device located on each side of the bucket comprising:
  • connection and securing slots (231a, 231b) that are located in each of the side walls (233, 234);
  • connection and securing slot (241a, 241 b), wherein said lower side guard angled (240) forms an obtuse angle of inclination between its upper end (246) and its lower end (247);
  • connection and securing slot (208), which is located in the upper support arm (209a) that defines the rod-shaped recess (207) of the entredients (200), has an adapted form to receive the element of assurance in “C” form (222).
  • the entredients (200) may comprise a grip hook (203) that is located at the boundary between the end of the upper support arm (209a) and the upper frontal area (210a), being adapted to hold, lift and move the entredients (200).
  • a vertical front wall (210c) can be formed, or the upper frontal zone (210a) and the lower frontal zone (210b) are joined without forming a vertical wall, that is, they can form an apex.
  • Said entredients (200) is formed by a material selected from the group comprised of medium carbon steels, alloys and high wear resistance, among whose main components are: 0.25% to 0.35% Chrome, 0.20 % to 0.71% Silicon, 0.5% to 1.5% Manganese, 0.5% to 1.3% Chrome and 0.20% to 1.35% Nickel.
  • the alloy of elements indicated above grants all the GET's of the present invention, improved properties that make them more resistant to wear, without implying a higher production cost.
  • a wedge bar (221) formed by two adjacent sections, the first front section (221a) and the second rear section (221b), the front section (221a) having a semi-cylinder configuration whose cross section decreases from its end upper towards its lower end and its height is greater than the rear section (221b), said rear section (221b) is- configured- as- a- parallelepiped-body with two side walls (221c) and its rear wall (221g) being curved-convex, in the central area of said rear section (221b) there is a circular recess (221 d) and a flange section (221 e) that overlaps and partially surrounds the upper area of the circular milling space (221 d);
  • a "C” shaped securing element comprising a concave front wall (222a) and which in its lower base includes a platform (222b) with a hole (222c) adapted to receive the base of the adjusting bolt (223), a rear wall (222d) with a material-free zone (222e) that gives it the “C” shape, at its upper end a hook (222f) can be placed to hold and move the securing element in shape "C" (222);
  • an adjustment bolt (223) which at its lower end has an external helical section (223a) that fits in the hole (222c) of the "C" shaped securing element (222), on the external helical section (223a) a stopper assembly (223b) formed by a ring nut is located, on said stopper assembly (223b) there is an area of Usa shaft (223c) and at the upper end there is an external helical section (223d);
  • a recessed nut (224) whose lower section (224b) is cylindrical with lower flange and an upper flange, the upper section (224a) is hexagonal prismatic and in its central area there is an internal helical threaded circular space (224c); Y
  • the wedge (221), the "C” shaped securing element (222), the adjusting bolt (223) and the recessed nut (224), are formed by a material selected from the group comprised of medium carbon steels, alloys and high wear resistance, within its main components are 0.25% to 0.35% Chrome, 0.20% to 0.71% Silicon, 0 , 5% to 1.5% Manganese, 0.5% to 1.3% Chrome and 0.20% to 1.35% Nickel, in addition, the protective cap (225), is made of a polymeric material having the quality of being highly resistant to wear, preferably said polymeric material is 65 shore hardness rubber.
  • the upper side guard (230) which comprises the outer side wall (233) and the inner side wall (234), the inner side wall (234) being of equal or shorter length than the outer wall (233), and the connection and securing grooves (231a, 231 b) that are located in each of the side walls (233, 234), have a particular shape that allows it to be assembled with each end of the pin coupling (9).
  • connection and securing grooves (231b) that are located in the inner side wall (234), have a trapezoidal shape that conforms to the trapezoidal end of the coupling pin (9); and the connection and securing slots (231a) that are located on the outer side wall (233), have a cylinder-elliptical shape that fits the cylinder-elliptical end of the coupling pin (9).
  • the prismatic front wall (235) of the upper side guard (230) has a convex front section (235a) whose width is smaller than the rear section (235b), its outer face being smooth and its inner face concave, in where the outer side wall (233) joins the prismatic front wall (235) in an internal section separated from its smooth outer face and the inner side wall (234) joins the prismatic front wall (235) in a defined section by an arch that rests on the plane of the inner wall (234).
  • the free corners of each inner side wall (234) and outer side wall (233), can be straight or curved, preferably being curved.
  • the angled lower side guard (240) comprises the inner side wall (244) and the outer side wall (243), wherein the inner side wall (244) includes a concave bottom section (245) that adapts to the lip edge (1020) of the bucket and, where, the connection and securing grooves (241a, 241 b) that are located in each of the side walls (243, 244), have a particular shape that allows coupling with each end of the coupling pin (9).
  • connection and securing grooves (241b) that are located in the inner side wall (244), have a trapezoidal shape that fits the trapezoidal end of the coupling pin (9) and the connection and securing grooves (24Ta) that they are located in the outer side wall (243), they have an elliptical cylinder shape that fits the elliptical cylinder end of the coupling pin (9).
  • the prismatic front wall (245) of the angled lower side guard (240) has a convex front section (245a) whose width is smaller than the rear section (245b), its outer face being smooth and its inner face concave, where the outer side wall
  • Both the upper side guard (230) and the angled lower side guard (240) are made of a material selected from the group comprised of medium carbon steels, alloys and high wear resistance and within its main components are 0 , 25% to 0.35% Chrome, 0.20% to 0.71% Silicon, 0.5% to 1.5% Manganese, 0.5% to 1.3% Chrome and 0.20 % to 1, 35% Nickel, All-of the above, together with -the-configuration of upper-side guard- (2-30) and of angled lower side guard (240), grant greater wear resistance than the components currently available in the market.
  • the coupling pin (9) comprises a pin-elliptical body (9.1) of a cylinder-elliptical shape, which extends longitudinally to the axis of a shaft, having two ends, where one end of the body of the pin has a projection (9.5), and the other end of the pin body has a trapezoidal shape (9.6), which are shaped and sized so that the coupling pin (9) is received in the connection and securing slots ( 231a, 231 b, 241 a, 241 b) which are located on the side walls of the upper side (230) and angled lower side (240).
  • the coupling pin (9) comprises a pin body (9.1) that extends longitudinally along an axis and that is assembled non-rotatably and alignedly in those in the connection and securing grooves (231a, 231 b, 241 a, 241 b), a pivot (9.2) having a cylindrical body part coaxially received in the pin body (9.1), which it allows locking or unlocking the fenders (230, 240) by means of the presence of the lever or lock flange (9.7); an O'ring ring (9.4) provided to seal the ends of the pivot (9.2) to the pin body (9.1); and a static locking device of the "prisoner-type (9: 3) - which functions to selectively and removably prevent the rotation of said pivot (9.2) in relation to the pin body (9.1).
  • the presence of the lever or lock flange (9.7) allows to have an opening and closed (on-off) system, then, by fitting said lock lever (9.7) into the corresponding lateral opening (231 a, 231 b, 241 a, 241 b), this turn and by gravity action will be adjusted in the lower internal groove adjacent to the lateral opening (231a 10 or 241a), so that it will prevent accidentally opening the connection between the guard (230 or 240) and the lip (1020) of the bucket, that is, the lock lever (9.7) fulfills an additional safety function that is not present in the other pins known in the state of the art.
  • the configuration of the fixing means (30), comprising the wedge (4), the staple lock (C-lock) (3.1), the threaded adjustment bolt in the form of “J” (3.2) and the recessed nut (5) It allows the assembly of components, at the time of replacement, to be carried out by means of an impact wrench, thereby accelerating the replacement process and reducing the stop times of the mining electric shovel.
  • the replacement time corresponds to the average time.
  • the number of items changed is ertota ⁇ during the 90 days of operation:
  • the average replacement time of the GET’s components according to the present invention is significantly less than the average time of the current components used in the mining sector.
  • the average time decreased to 50% of the usual, while for the nurseries it decreased to 40% and, notably, it decreased in the case of the replacement of the adapter and the tooth, where the average times were reduced to 34.33% and 33.3%, respectively, in relation to the replacement time of the adapters and teeth currently used.
  • each component presents, such as: the new structural design that provides greater reinforcement in the most compromised areas of each component; the internal geometry of the tooth that allows its positional rotation in 130 ° allowing wear two sides faces of the nose of the tooth; the displacement of the nose of the adapter with respect to the axis of the lip; the design of the cover lid that dissipates energy better at the time of penetration of the linear system of penetration and excavation; the geometry of the entredients that reinforces its lower front face and distributes the resistance in the support arms; and the new composition - of the material that makes up each component.
  • the new structure of the coupling pin must be highlighted, which, thanks to the presence of the lever or lock flange, allows for a complementary opening and closing system (on-off), since , due to the painee-a-line or lock tab in the corresponding side opening, said lever or tab rotates and by gravity action is adjusted in the lower internal groove adjacent to the side opening, of this In this way, the connection between the digging tooth and the adapter or between the fenders and the lip is accidentally opened, thus preventing the disengagement of said parts during the operation.
  • linear system of penetration and excavation should not be limited only to the components mentioned in the text itself, but that it covers all that product or system intended for earthworks, where it is included or use the system already described.

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Abstract

Sistema lineal de penetración y excavación, conformado por una serie integral de dispositivos, que se conecta al labio del balde de una pala eléctrica minera, en donde dicho sistema está comprendido por: un adaptador, un diente de excavación, pasadores de acoplamiento y un medio de fijación

Description

SISTEMA LINEAL DE PENETRACIÓN Y EXCAVACIÓN PARA UN BALDE DE
PALA ELÉCTRICA
DESCRIPCIÓN
Campo de la lnvención
La presente invención se inserta dentro del campo técnico de los equipos de movimiento de tierra y excavación en faenas mineras a cielo abierto. Dentro de este contexto se encuentran las palas eléctricas mineras, cuyos baldes de recolección se hallan resguardados por un montaje o labio ubicado en el frente de-ataque: A-su vez, dichos labios, se encuentran adaptados para acoplarse con una serie de dientes de excavación y elementos de protección que resguardan el labio del balde. Así entonces, en forma particular, la presente invención apunta a disponer de una serie de componentes, tales como dientes y sistemas de resguardo para el labio, cuyas características específicas representa un avance en el estado de la técnica-. Particularmente, la presente invención, intenta proteger un sistema lineal de penetración y excavación, conformado por una serie integral de dispositivos, que se conecta al labio de un balde de una pala eléctrica minera, de forma que dicho sistema lineal permite aumentar el coeficiente de penetración del balde para tomar el material. Antecedentes dé la Invención
En el sector industrial minero, a nivel mundial, existen, principalmente, dos tipos de extracción minera, que se pueden catalogar como las más comunes, ellas son: (i) extracción en minas subterráneas, en donde la extracción del mineral se lleva a efecto bajo la superficie terrestre; y (ii) extracción en minas a nielo abierto, en donde la- extracción del mineral se lleva a efecto en la superficie del terreno. En el caso de la extracción en minas a cielo abierto, se necesitan grandes equipos que sean capaces de operar bajo las exigentes condiciones de productividad requeridas por el mismo proceso continuo, además, dichos equipos deben ser capaces de operar bajo las duras condiciones ambientales en las que se encuentran los yacimientos mineros, en la mayoría de las ocasiones a grandes distancias de centros urbanos, lo cual, hace que todos los equipos, y sus componentes, deban tener una alta confiabilidad y una baja tasa de fallas, de manera que sus detenciones, por necesidades de manutención, sean lo más reducidas posibles.
-Dentro de- esos- grandes equipos utilizados en las faenas- de- extracción-minera- a cielo abierto, se encuentran las palas eléctricas mineras, que corresponden a equipos de gran envergadura y, dada sus dimensiones, son muy productivas en las operaciones de carga, pues, mueven una mayor cantidad de material. Además de su alta productividad, dichas palas eléctricas mineras, tienen una alta disponibilidad mecánica y una alta fiabilidad; debido a su diseño largamente comprobado. Es importante destacar que estas palas eléctricas no pueden estar detenidas más allá de lo estrictamente necesario, ya que de ellas depende el suministro de materia prima para los procesos posteriores. Dado los elevados costos involucrados en las palas eléctricas y la necesidad de contar en forma continua de materia prima, es que cualquier detención más allá de lo estrictamente necesario, lleva asociado elevados costos.
Las palas eléctricas mineras, están estructuradas, de manera general, por cuatro secciones claramente identificadas:
Parte inferior: provee la base de estabilidad para toda la máquina y está constituida, principalmente, por un sistema de orugas para su propulsión y una corona para el sistema de giro;
Parte superior: corresponde al armazón central de operación de la pala, desde la cual se controla el izamiento y el giro de la máquina, también se encuentran los gabinetes del control electrónico, la cabina del operador y los soportes de los equipamientos;
Parte frontal: se incluye la pluma, polea de la punta de la pluma, brazo del balde y soporte del bloque de empuje; y
Balde: constituido por el cucharón de recepción, labio frontal y conjunto de desgaste.
Uno de los componentes más sensibles al rigor de la operación misma de la pala eléctrica, es el balde, quien se encuentra en contacto y fricción directa con el material a cargar. Pero, dentro de este conjunto del balde, sin duda, los elementos que soportan el mayor rigor del trabajo, son los elementos de desgaste, conocidos como GET’s por sus iniciales en idioma inglés, los que se encuentran acoplados al labio frontal y su función es evitar el desgaste prematuro del labio frontal y mejorar la penetración del balde durante el proceso de carguío. Para el recambio de dichos GET’s, se necesita detener la operación de la pala eléctrica completa y, junto con esto, desplazar él personal al área dé operación para que realice él trabajo dé recambió. Dentro de este conjunto de desgaste se encuentran distintos componentes que, para el presente caso, se clasifican en dos grupos:
- Sistema lineal de penetración y excavación; y
- Montaje de protección. Έ1 sistema lineal de penetración y excavación está constituido, a grandes rasgos, por un elemento adaptador acoplable al labio, un mecanismo de fijación, un diente de excavación y un dispositivo de sujeción entre el diente y el adaptador.
El montaje de protección del labio está conformado por entredientes, medio de fijación del entredientes al labio, y dispositivos de protección laterales:
Por ser estos conjuntos de GET's los de mayor desgaste, son los más proclives a necesitar un rápido recambio para no retrasar el tiempo de operación de la pala eléctrica, por tal razón se han desarrollado componentes que apuntan a necesitar un menor tiempo de ejecución del recambio mismo, del mismo modo, en el estado de la técnica, se han desarrollado diversos elementos y/o componentes destinados a mejorar su ciclo de operación (vida útil), de manera que se evite el recambio continuo de los GET’s. - Así, por-ejemplo, se-tiene-la patente-de in vención AU 2015 100447 (Adaptor and
Tooth Assembly), la cual describe un ensamble de diente y adaptador para ser usado en una maquinaria de movimiento de tierras, el que se compone por un adaptador que recibe un diente, un pasador para fijar el diente al adaptador, y una tapa de cubierta, todos estos componentes son dispuestos de manera que se fijan al labio del balde del sistema de excavación y su principal función es proteger el borde del labio del balde del desgaste, de manera tal que al desgastarse las piezas que protegen el labio, pero, en dicho documento no se enseña que el adaptador cuente con una zona para acoplar un medio de fijación al labio. La patente de invención US 4587751 (Wear cap style excavating tooth) describe un diente de excavación y una particular tapa de cubierta (wear cap) constituida por dos secciones, las cuales, al momento del montaje pueden cubrir zonas sensibles del adaptador- Como se- podrá- apreciar, en este caso, el diente -no-tiene posibilidad -de- 5 cambiar posición respecto al adaptador, además, la tapa de cubierta, al estar constituida por dos secciones, puede sufrir el desgaste prematuro de una de ellas lo que obliga al recambio de las dos secciones.
La solicitud de patente de invenció US 2016/0362875 (Li an shroud0 assembly) describe un labio para un balde de excavación y una pluralidad de secciones montadles para proteger el labio del desgaste prematuro, pero, dichas secciones montables entredientes, no presentan una diferenciación en su geometría que permite tener una mayor resistencia al desgaste en su zona inferior. 5- ta solicitud- internacional PCT/EP2015/054089 (A locking- device~ for a' wear- member of an earth moving machine) describe un medio de fijación en“C”, el cual es utilizado para fijar un adaptador y/o entrediente al labio de un balde. Dicho medio de fijación está compuesto por una cuña, un seguro en grapa (seguro en“C”), un perno de ajuste y una estructura frontal con proyecciones superior e inferior para el0 acoplamiento interno de un tornillo. Sin embargo, dicha solicitud internacional, no incluye un perno de ajuste que tenga su extremo inferior con una saliente que forma una“J” y un extremo superior adaptados para ajustarse por medio de una llave de impacto. Ύ ΈI documento MX 20T20T2224 (Montajes de acoplamiento con compensación mejorada) se refiere a un montaje de desgaste para un equipo de excavación, utilizado como elemento de protección del borde del labio de un balde, el cual, puede ser reemplazado por problemas de desgaste. Dicho miembro de desgaste no incluye en su zona inferior un refuerzo de material que lo distinga de la zona superior.
0
Como se puede apreciar, no existe en el estado de la técnica, un sistema lineal de penetración y excavación que se conecte al labio de un balde de una pala eléctrica minera, cuya configuración de componentes permita una conexión integral de fácil manejo y rápida ejecución al momento de su recambio y que, además, permita el recambio separado de componentes, sin que incurra en prolongados tiempos de detención de la pala eléctrica minera. Además, dada la configuración particular de sus componentes, permita una mayor vida útil de todo el sistema lineal de penetración y excavación.
Resumen de la Invención
El sistema lineal de penetración y excavación de la presente invención se encuentra dentro del grupo de GET’s adaptados para la protección del labio del balde de una pala eléctrica minera y para la penetración del balde en el material. En donde, a través de dicho sistema lineal de penetración y excavación, se logra disminuir el desgaste prematuro del labio, además, el sistema lineal de penetración y excavación se encuentra configurado y diseñado de forma que, las sumas de sus componentes, logran mejorar el coeficiente de penetración del balde para tomar el material, asimismo, se logra prolongar la vida útil del sistema, pues, presentan una mayor resistencia al desgaste por impacto, a su vez, la misma configuración, en su conjunto, permite que una vez llegado el momento de recambio de las piezas, el tiempo que ello involucra sea menor al que actualmente se toma con los sistemas conocidos en el estado de la técnica.
Particularmente, en la presente invención, se protege un sistema lineal de penetración y excavación, conformado por una serie integral de dispositivos, que se conecta al labio del balde de una máquina eléctrica minera, en donde, dicho sistema lineal de penetración y excavación está comprendido por:
- un adaptador configurado para ser montado en el óorde delantera del - labio, teniendo el adaptador una nariz formada en el extremo delantero, estando el eje de la nariz angularmente desplazado con respecto al eje de un rebaje del adaptador e incluye una abertura para la fijación a un diente de excavación; una cara cóncava ubicada en la parte delantera superior del adaptador; un rebaje formado en el lado posterior del adaptador, originando dos brazos de apoyo; y una abertura de conexión y aseguramiento, que traspasa los dos brazos de apoyo, configurado para ser acoplado al borde delantero del labio del balde;
un diente de excavación adaptado para ser encajado y asegurado sobre la nariz del adaptador, teniendo dicho diente de excavación una pared superior, una pared inferior, una primera y segunda pared lateral, un extremo frontal angular, un extremo trasero donde se forma una cavidad interna geométricamente simétrica, encargada de recibir la nariz del adaptador, donde el diente de excavación comprende una abertura lateral en cada pared lateral , de manera que cuando es encajado porHa- nariz del adaptador, se alinea con la abertura del adaptador para formar así un canal de conexión y aseguramiento, en donde el extremo frontal angular del diente de excavación es simétrico respecto a un eje Z, de forma que puede ser girado verticalmente en 180° sin perder su forma de encaje a la nariz del adaptador;
un pasador de acoplamiento, conformado y dimensionado para· ser recibido en el canal de conexión y aseguramiento que forman el adaptador y el diente de excavación, comprendiendo el pasador de acoplamiento un cuerpo del pasador, un pivote, que se ubica dentro del cuerpo del pasador, un dispositivo prisionero, que otorga fijación al conjunto que forma el cuerpo del pasador con el pivote cuando es introducido en el canal de conexión y aseguramiento, y un anillo O'wigque sella el pivote al cuerpo del pasador cuando es introducido;
una tapa de cubierta que comprende una cara superior inclinada en un ángulo determinado para hacer coincidir las aristas superiores del diente de excavación y del adaptador, dos brazos inferiores laterales de acoplamiento al adaptador, y una protuberancia delantera de anclaje al diente de excavación;
un medio de fijación que comprende una cuña, un seguro en grapa (seguro en C), un perno de ajuste, una tuerca de empotrado y un tapón, dicho medio de fijación fija el adaptador al labio del balde, por medio de la abertura del adaptador y una abertura dispuesta en el reborde del labio del balde de la pala eléctrica minera.
Breve Descripción de las Figuras
Una descripción detallada de la invención se llevará a cabo en conjunto con las figuras que forman parte de esta solicitud.
Es importante indicar que las figuras solo actúan como elementos de apoyo para una mejor comprensión de la invención, sin que ellas representen los componentes a una escala real y/o proporcional, así también, en las figuras se representan las vistas del sistema lineal de penetración y excavación relativas a las partes esenciales de la invención, sin que se incluya detalles del sistema en su estado real, tal como: elementos de unión, circuitos electrónicos, conectores, etc. La invención tampoco puede verse limitada sólo a lo que aparece en las figuras, pues, ellas representan elementos genéricos relevantes para el sistema lineal de penetración y excavación y pueden no incluirse elementos que son de -conocimiento general en el estado tle- la- técnica. Así entonces, se tienen las siguientes figuras:
La figura 1 representa una vista lateral de una pala eléctrica minera.
La figura 2 representa una vista isométrica del balde de una pala eléctrica minera y su labio de protección.
La figura 3 representa una vista isométrica del balde de una pala eléctrica minera y su labio de protección con los GET’s acoplados al labio.
La figura 4 representa una vista isométrica de los GET’s acoplados al labio.
La figura 5 representa una vista isométrica del sistema lineal de penetración y excavación para la protección déNábio deT bálde de una pata eléctrica minera.
La figura 6 representa una vista lateral del corte en el eje central del sistema lineal de penetración y excavación para la protección del labio del balde de una pala eléctrica minera.
La figura 7 representa una vista isométrica del despiece de elementos del sistema lineal de penetración y excavación.
La figura 8 representa una vista isométrica del adaptador.
La figura 9 representa una vista posterior del diente de excavación.
La figura 10 representa vista lateral del corte en el eje central del diente de excavación.
la figura 11 corresponde a una representación Isométrica déla tapa dé cubierta. La figura 12 corresponde a una vista lateral del corte en el eje central de la tapa de cubierta.
La figura 13 corresponde a una representación isométrica del medio de fijación que comprende el seguro en“C” para la fijación entre el adaptador y el labio.
La figura 14 corresponde a una representación isométrica del despiece del medio de fijación que comprende el seguro en“C” para la fijación entre el adaptador y el labio.
La figura 15 corresponde a una representación isométrica de la barra de cuña del medio de fijación entre el adaptador y el labio. La figura 16 corresponde a una representación isométrica de la tuerca de ajuste del medio de fijación entre el adaptador y el labio.
La figura 17 representa una vista isométrica del despiece del pasador de acoplamiento.
La figura 18 representa una vista isométrica de una sección del labio y el dispositivo entredientes junto al medio de fijación del montaje de protección que resguarda el labio de un balde de pala eléctrica minera.
La figura 19 representa una vista lateral del corte en el eje central del dispositivo entredientes con el medio de fijación ya acoplado ai labio de un bálde de pala eléctrica minera.
La figura 20 representa una vista isométrica del dispositivo entredientes y el medio de fijación sin acoplarse al labio.
La figura 21 representa una vista isométrica de una parte lateral del balde y del tlispositivo”de protección lateral del montaje de protección para resguardar eHabio~de- un balde de pala eléctrica minera.
La figura 22 representa una vista isométrica del dispositivo de protección lateral del montaje de protección para resguardar el labio de un balde de pala eléctrica minera.
La figura 23 representa una vista isométrica, por el perfil interno, de la guardera lateral superior del dispositivo de protecció lateral del montaje de protección para resguardar el labio de un balde de pala eléctrica minera.
La figura 24 representa una vista en corte transversal de la guardera lateral superior del dispositivo de protección lateral del montaje de protección para resguardar el labio de un balde de pala eléctrica minera.
-La-figura- 25 -representa una vista isométrica, por el perfil interno, de-la-guardera- lateral inferior angulada del dispositivo de protección lateral del montaje de protección para resguardar el labio de un balde de pala eléctrica minera.
La figura 26 representa una vista isométrica, por el perfil superior, de la guardera lateral inferior angulada del dispositivo de protección lateral del montaje de protección para resguardar el labio de un balde de pala eléctrica minera.
La figura 27 representa una vista en corte transversal, a la altura de las ranuras de conexión y aseguramiento, de la guardera lateral inferior angulada del dispositivo de protección lateral del montaje de protección para resguardar el labio de un balde de pala eléctrica minera. La figura 28 corresponde a una vista isométrica del despiece del perno de ajuste y el elemento de aseguramiento en forma“C”, del medio para la fijación entre el labio y el entredientes.
-La- figura 29-eorresponde a una vista isométriea de- la-cuña del medio para la- fijación entre el entredientes y el labio.
La figura 30 corresponde a una vista de un corte longitudinal de la cuña del medio para la fijación entre el labio y el entredientes.
La figura 31 corresponde a una vista isométrica de la tuerca de ajuste del medio -para la fijación entre «1 entredientes y el labio.
Todas las referencias numéricas que se realizan a lo largo de toda la descripción deben considerarse en el todo el conjunto de las figuras, pues, se da el caso que en un mismo párrafo se hacen referencias numéricas a elementos que se pueden encontrar en dos o más figuras distintas:
Descripción Detallada de la Invención
Para una mejor comprensión de la presente invención, es necesario entregar las siguientes definiciones:
Balde: estructura que recibe el material desde un frente de explotación y lo lleva a la zona de descarga.
Labio frontal: Se refiere a la zona delantera reforzada del balde de una pala minera.
Guardera lateral: dispositivo de protección de la zona lateral del labio y balde.
Llana: superficie lisa, sin altos ni bajos.
En párrafos anteriores ya se ha mencionado, a rasgos generales, la importancia de las palas eléctricas mineras dentro de todo el proceso de producción minera. Dada dicha relevancia, resulta fundamental que todos sus componentes operen de una manera adecuada, de forma que la productividad de las palas eléctricas sea la más alta posible. Como bien se puede deducir, las palas eléctricas, están conformadas por un gran número de componentes, cada uno cumpliendo una función específica que, en su conjunto, logran dar operatividad a la pala eléctrica. Dentro de todo ese gran número de componentes, se encuentran los elementos de desgaste, conocidos como GET’s por sus iniciales en idioma inglés, los cuales cumplen la función de excavación y protección del labio del balde de la pala eléctrica. Dentro de estos elementos de desgaste, se pueden mencionar: el diente dé excavación, él adaptador, entrediéntés y guarderas laterales, todos ellos asistidos por respectivos elementos de fijación y ajuste. Todos estos elementos, por ser el primer elemento de ataque de la pala eléctrica, es decir, son los primeros elementos que entran en contacto con el material sólido a cargar en la pala, sufren un temprano desgaste, por lo que se requiere un constante recambio de ellos. Así entonces, el reemplazo de estas piezas debe efectuarse en forma rápida, segura y lo más económica posible.
Según estudios del sector industrial minero, cada balde de una pala eléctrica, puede tener nueve dientes de excavación y cada conjunto de éstos duran entre 800.000 y 1.400.000 toneladas removidas, lo que Implica que el consumo aproximado de dientes por pala eléctrica al mes varía entre 18 a 27 dientes al mes, estimando un promedio de consumo de 22 dientes al mes por cada pala eléctrica. Así entonces, una pala eléctrica puede llegar a consumir, en promedio, 264 dientes al año. Si se considera que actualmente en la industria minera chilena operan aproximadamente 126 pa1as eléctricas, entonces, el consumo total de dientes de excavación, supera 1as 33.200 unidades anuales. Por tal razón, existe una amplía necesidad de disponer de dientes de excavación, junto a todos los elementos complementarios y que son parte de los GET’s, que puedan cubrir la gran demanda de componentes y que tengan un desempeño superior a lo actualmente disponible en el sector industrial minero. £n sus orígenes, los dientes de excavación estaban configurados como una- pieza continua que se acoplaba al labio del balde, por lo tanto, si se desgastaba el diente, se debía remover la pieza completa. Al pasar el tiempo, se fueron desarrollando nuevos tipos de dientes, los cuales se formaban de piezas diferentes, como por ejemplo, el diente mismo y un adaptador para acoplar al labio del balde. Así se han ido desarrollando los elementos de desgaste hasta llegar a los componentes actuales.
Después de distintos análisis y desarrollos, los inventores, han llegado en forma sorprendente e inesperada, a establecer un nuevo sistema de GET’s que permite lograr ventajas técnicas inadvertidas hasta este momento en el campo técnico. Dichas ventajas nacen, en primer lugar, al considerar este conjunto de piezas de desgaste como dos grupos separados, que apuntan a funcionalidades distintas, pero, que se complementan en su operación, así se tiene los dos grupos: (i) Sistema lineal de penetración y excavación; y (ii) Montaje de protección. En segundo lugar; el diseñoy- la geometría de sus componentes, permite, por un lado, aumentar el coeficiente de penetración del balde para tomar el material y, por otro lado, otorga una mayor vida útil de todo el sistema, pues, por una parte, se dispone de una combinación de elementos que conforman un material más resistente al impacto y con un menor desgaste en un tiempo determinado y, por otro lado, su geometría específica, permite el refuerzo físico de las zonas que se ven mayormente expuestas al contacto con el material. En tercer lugar, se ha desarrollado un medio de fijación del adaptador y del entredientes, al labio del balde, que permite un rápido reemplazo de dientes o adaptadores, pues, se encuentran adaptados para trabajar con una llave de impacto a baterías, con lo cual se -logra- una- mayor maniobrabilidad y movilidad al momento del- reemplazo de los- componentes.
En la figura 1 , se muestra una vista lateral de una pala eléctrica minera (1000), la cual, está conformada por cuatro secciones claramente identificadas: parte inferior (1001), parte superior (1002), parte frontal 1003) y balde (1010). Luego, en la figura 2, se puede observar con mayor detalle parte del balde (1010) que en su zona frontal incluye el labio (1020). En la figura 3, se aprecia el balde (1010) que incluye el labio (1020) y sus respectivos GET’s acoplados. Finalmente, en la figura 4, se muestra en detalle los GET’s (sistema lineal de penetración y excavación y el Montaje de Protección) acoplados al labio (1020) del balde (1010). Como bien se puede apreciar en dicha figura 4, el labio (1020) se encuentra resguardado por el sistema lineal de penetración y excavación (1) y por el montaje de protección que forman el dispositivo entredientes (200) y las guarderas laterales superior e inferior (230 y 240).
Luego, en las figuras 5, 6 y 7 se representa el sistema lineal de penetración y excavación (1) para la protección del labio (1020) del balde de una pala eléctrica minera. Dicho sistema lineal de penetración y excavación (1), está constituido por un elemento adaptador (2) acoplable al labio (1020), un diente de excavación (8), un pasador de acoplamiento (9), una tapa de cubierta (6) y un medio de fijación (30) para 2 el acoplamiento entre el adaptador (2) y el labio (1020). Particularmente, cada uno de dichos componentes está conformado de la siguiente manera:
un adaptador (2) configurado para ser montado en el borde delantero del labio (1020); teniendo el adaptador (2), tal como se aprecia en la figura (8), unanariz- (1 1) formada en el extremo delantero, estando el eje de la nariz (11) desplazado con respecto al eje de un rebaje (13) del adaptador (2) y del labio (1020) e incluye una abertura (14) para la fijación a un diente de excavación (8); una cara frontal-superior convexa (16) ubicada en la parte delantera superior del adaptador (2); un rebaje (13) formado en el ado posterior del adaptador, originando dos brazos de apoyo (20); una abertura (15) de conexión y aseguramiento, que traspasa los dos brazos de apoyo (20), configurada para ser acoplada al borde delantero del labio (1020) del balde (1010); y, opcionalmente, un gancho de agarre (19) ubicado en el límite entre el extremo del brazo de apoyo superior (20) y la cara convexa (16) ubicada en la parte delantera superior dél adáptadOr (2); estando adaptado dicho gancho dé agarre (19) para sujetar, levantar y desplazar el adaptador (2).
un diente de excavación (8) adaptado para ser encajado y asegurado sobre la nariz (11) del adaptador (2), teniendo dicho diente de excavación (8) una pared superior y una pared inferior en planos inclinados de idénticos ángulos que se juntan en el extremo frontal (21), una primera y segunda pared lateral paralelas, un extremo trasero (22) donde se forma una cavidad interna (23) geométricamente simétrica, encargada de recibir la nariz (11) del adaptador (2), donde el diente de excavación (8) comprende una abertura lateral (24a, 24b) en cada pared lateral, de manera que cuando es encajado por la nariz (1 1) del adaptador (2), se alinea con la abertura (14) dél'adáptadOr (2) para formar así' un canal dé conexión y aseguramiento, en donde el extremo frontal (21) del diente de excavación (8) es simétrico respecto a un eje Z, de forma que todo el diente puede ser girado verticalmente en 180° sin perder su forma de encaje a la nariz (11) del adaptador (2);
un pasador de acoplamiento (9), tal como se aprecia en la figura 17, conformado y dimensionado para ser recibido en el canal de conexión y aseguramiento que forman el adaptador (2) y el diente de excavación (8), comprendiendo el pasador de acoplamiento (9) un cuerpo del pasador (9.1), un pivote (9.2), que se ubica dentro del cuerpo del pasador (9.1) cuando se encuentra montado en el canal de conexión, un dispositivo prisionero (9.3), que otorga fijación al conjunto que forma el cuerpo del pasador con el pivote cuando es introducido en el canal de conexión y aseguramiento, y un anillo O' ring (9.4) que sella el pivote (9.2) al cuerpo del pasador (9.1) cuando es introducido;
una tapa de cubierta (6), tal como se aprecia en las figuras 11 y 12, que comprende una cara superior inclinada (26) en un ángulo determinado para Hacer coincidir las aristas superiores del diente de excavación (8) y del adaptador (2), dos brazos inferiores laterales (18) de acoplamiento al adaptador (2), y una extremidad inferior (27) para el anclaje y estancamiento por medio del diente de excavación (8); y un medio de fijación (30) que comprende una cuña (4), un seguro en grapa (seguro en C) (3.1), un perno de ajuste (3.2), una tuerca de empotrado (5) y un tapón (7), dicho medio de fijación (30) fija el adaptador (2) al labio (1020) del balde, por medio de la abertura (15) del adaptador (2) y un alojamiento o abertura dispuesta en el labio (1020) del balde de la pala eléctrica minera.
En e! sistema lineal de penetración y excavación (1 ) antes descrito, tal como de¬ muestra con mayor detalle en las figuras 5 a 17, se puede apreciar que la nariz (11), del adaptador (2), tiene una superficie superior inclinada (30) de pendiente positiva, una superficie inferior inclinada (31) de pendiente negativa, un extremo frontal (12), unas superficies laterales primera y segunda, una abertura de fijación (14) que se extiende, a través de la nariz (11), desde la primera superficie lateral hasta la segunda superficie lateral, además, la nariz (11) se encuentra desplazada respecto al eje del labio (1020) y del eje del rebaje (13), es decir, el eje de la nariz (1 1), puede tener un desplazamiento paralelo positivo o negativo respecto al eje del rebaje (13) del adaptador (2), tal como se puede apreciar en la figura 6, pudiendo quedar alineada más cerca de uno de- loe brazos de- apoyo superior o inferior (20), aunque, preferentemente, la nariz (11) se encuentra desplazada negativamente respecto al eje del rebaje (13), quedando alineada hacia abajo respecto a dicho eje del rebaje (13) del adaptador (2). Por otra parte, la abertura (14) de la nariz (11), junto a las aberturas (24a, 24b) del diente de excavación (8), conforman un subsistema de bloqueo, en forma de un canal de conexión y aseguramiento, que recibe el pasador de acoplamiento (9). Por los costados de la cara convexa (16) del adaptador (2), se encuentran dos conducciones (17) que forman, bajo ellos, canales para recibir los brazos laterales (18) de la tapa de cubierta (6), de manera que ambos componentes queden perfectamente acoplados. El adaptador (2) comprende la segunda abertura (15) ubicada en cada brazo superior e inferior (20), del rebaje (13), la que traspasa el lado posterior del adaptador en forma vertical y a través de la cual se fija al labio (1020) del balde de la pala eléctrica minera por el medio de fijación (30). La geometría particular de la nariz (11) permite que la cavidad interna (23) del diente (8) se acople a ella, independiente -de-la reversibilidad posic¡onat<tel diente (8). ίq-ίuhaόh pitΐQG ΐbI del adaptador (2) -es- actuar como conector entre el diente (8) y el labio (1020).
El diente de excavación (8) posee una primera y segunda paredes laterales paralelas, definiendo cada una de ellas una abertura (24a, 24b) que, junto con la abertura· (14) de la nariz {11) del adaptador (2), forman el canal de conexión· y aseguramiento por donde se introduce el pasador de acoplamiento (9). Además, cada una de dichas paredes laterales paralelas, puede tener, en forma independiente, un logotipo grabado en su superficie. El diente de excavación (8), aparte de cumplir su primera función de excavación, también cumple una función de primera protección del brazo-de apoyo- inferior (20) deí adaptador (2), evitando así su rápido deterioro:
El sistema lineal de penetración y excavación (1) incluye un pasador de acoplamiento (9), cuya función es asegurar la conexión entre el diente de excavación (8) y el adaptador (2), dicho pasador de acoplamiento (9) comprende un cuerpo del pasador (9.1) de forma cilindro-elíptica, que tiene dos extremos, donde un extremo de† cuerpo del pasador presenta una saliente (9.5), y el otro extremo (9.6) del cuerpo del pasador tiene una forma trapezoidal, los que se encuentran conformados y dimensionados para que el pasador de acoplamiento (9) sea recibido en el canal de conexión y aseguramiento definido por las aberturas (24a, 24b) del diente de excavación (8) y la abertura ( 4) dé la nariz (T1)déí adaptador (2). Particularmente, él extremo (9.6) del cuerpo del pasador (9.1) encaja en la abertura lateral (24b) del diente de excavación (8) y el extremo de la saliente (9.5) se ajusta a la abertura lateral (24a) del diente de excavación (8). Así entonces, dicho pasador de acoplamiento (9), incluye el cuerpo de pasador (9.1) que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje y que se ensambla en forma no giratoria en la abertura (14) de adaptador (2), un pivote (9.2) que tiene una parte de cuerpo cilindrico es recibido coaxialmente en el cuerpo del pasador (9.1), el que permite trabar o destrabar el diente (8) por medio de la presencia de la palanca o pestaña de cerradura (9.7), un anillo O'ring (9.4) que se provee para sellar los extremos del pivote (9.2) al cuerpo del pasador (9.1) y un aparato de traba estático del tipo prisionero (9.3) que funciona para impedir en forma selectiva y desprendible la rotación de dicho pivote (9.2) en relación con el cuerpo del pasador (9.1). La presencia de la palanca o pestaña de cerradura (9.7), permite disponer de un sistema de abertura y cerrado (on-off), pues, al encajar dicha palanca de cerradura (977) en 1á correspondiente abertura lateral (24a), ésta gira y por acción dé gravedad se ajustará en la ranura interna inferior adyacente a la abertura lateral (24a), de forma que impedirá que se abra accidentalmente la conexión entre el diente de excavación (8) y el adaptador (2), es decir, la palanca de cerradura (9.7) cumple una función de seguridad adicional que no se encuentra presente en los otros pasadores conocidos en el estado de la técnica.
El sistema lineal de penetración y excavación (1), comprende también una tapa de cubierta (6), la que comprende brazos inferiores laterales (18) adaptados para encajarse en los canales bajo las conducciones (17) del adaptador (2); y la cara superior inclinada (26) dé la tapa dé cubierta (6) contiene nervaduras (31) para disipar el impacto en el centro y orientar la fuerza hacia afuera cuando el sistema lineal penetra el material, además, comprende un reborde cóncavo (28) en cada lado de la tapa de cubierta (6) y una hendidura superior (29) para el encaje de un gancho de sujeción. Dicha tapa de cubierta (6), se encuentra posicionalmente alineada con el diente (8), porta zona superior y portas paredes laterales, de forma que a1 observarse desde perfil se aprecia que su altura no supera la altura del brazo de apoyo superior (20) del adaptador (2) (ver figura 6), con lo cual, se logra que se disminuya el frente de ataque de todo el sistema lineal de penetración y excavación (1), además, le da al sistema una geometría aerodinámica que permite aumentar su capacidad de penetración sobre el material sólido: ta tapa de cubierta- (6) cumple la función de evitar e! desgaste-del· adaptador (2) y es trabada por del diente (8) gracias a extremidad inferior (27).
El medio de fijación (30), del sistema lineal de penetración y excavación (1), comprende una barra de cuña (4) formada por un roscado helicoidal interno (4.1) y un rebaje semicilíndrico (4.2) que contiene dicho roscado; un seguro en“C” (3.1), que comprende una zona libre de material (3.5) en su sección posterior y una zona libre de material (3.3) en la parte inferior delantera; la cuña (4) y el seguro en“C” (3.1) se acoplan con un perno roscado en forma“J” (3.2) que tiene una sección roscada en la parte superior y en la parte inferior presenta una protuberancia (3.4) que se inserta en la zona libre de material (3.3) de la parte inferior del seguro en "C” (3.1) y se ajusta por medio de la tuerca de empotrado (5), en donde, el perno (3.2) está adaptado para recibir la tuerca de empotrado (5) que otorga fijación; y un tapón (7) que se ajusta a presión en ei rebaje (4.2) sobre la tuerca de empotrado (5), para evitar el afloje y la entrada de material extraño cü medio de-fijación (30). La tuerca de empotrado {5)iiene- una sección inferior (5.1) de forma cilindrica con un reborde intermedio y un reborde superior, la sección superior (5.2) es de forma prismática hexagonal y en su zona central se ubica un espacio circular de roscado helicoidal interno (5.3). La configuración de la tuerca de empotrado (5) y el perno roscado en forma“J” (3.2), -permite-que-todo-el medio de-fijae¡ón-(-30) se ajuste por medio de una- Have-de-impaetor energizada por una batería, logrando una gran rapidez en todo el proceso de recambio de los componentes del sistema lineal de penetración y excavación (1), abandonando, de esta manera, el uso de sistemas hidráulicos, neumáticos y humanos para el ajuste de medios de fijación. Todos los componentes del sistema lineal de penetración y excavación
Figure imgf000018_0001
excepto el tapón (7), están conformados por un material seleccionado del grupo comprendido por aceros de medio carbono, aleados y de alta resistencia al desgaste, entre cuyos principales componentes se encuentran: 0,25% a 0,35% de Cromo, 0,20% a 0,71 % de Silicio, 0,5% a 1 ,5% de Manganeso, 0,5% a 1 ,3% de Cromo y 0,20% a 1 35% de Níquel: Todo- lo cual, le otorga al sistema un- mayor grado de resistencia al- desgaste sin incurrir en un incremento de sus costos de producción. El tapón protector (7), está confeccionado de un material polimérico que tenga la cualidad de ser altamente resistente al desgaste, preferentemente, dicho material polimérico es caucho de dureza 65 shore.
-
En las figuras 18 a 31 se representa el segundo grupo de piezas de desgaste, que corresponden al Montaje de Protección para resguardar el labio (1020) de un balde de una pala eléctrica minera. Dicho montaje de protección se encuentra comprendido por:
- un dispositivo entredientes (200) comprendido por:
(i) una zona frontal superior (210a) definida por una cara llana de pendiente positiva y una zona frontal inferior (210b) definida por una cara llana de pendiente negativa, bajo la cara llana de pendiente negativa sobresale una protuberancia trapezoidal (211) del mismo material del entredientes (200), de manera que se forma una zona frontal inferior (210b) que aumenta la resistencia del entredientes al desgaste,
(ii) un rebaje en forma de bastón (207),
(iii) tina -ranura de conexión y aseguramiento (208) , y
(iv) dos brazos de apoyo, uno inferior (209b) y uno superior (209a) que definen el rebaje en forma de bastón (207) para ser ajustado sobre el labio (1020) del balde, en donde el brazo de apoyo superior (209a) aumenta su espesor a medida que se aproxima a la zona frontal superior (210a) y su extensión es de mayor longitud que el trazo de apoyo inferior (209b);
un medio de fijación (220) para el entredientes (200), comprendido por:
(i) una cuña (221),
(ii) un elemento de aseguramiento en forma“C” (222),
(iii) un perno de ajuste (223),
(iv) una tuerca de empotrado (224), y
(v) un tapón protector (225),
dicho medio de fijación (220) fija el entredientes (200) al labio (1020) del balde, por medio de la ranura (208) del entredientes (200) y una abertura en el labio (1020) del balde de la pala eléctrica;
un dispositivo de protección lateral ubicado en cada costado del balde, comprendido por:
(i) una guardera lateral superior (230), acoplable a cada borde lateral, izquierdo y derecho, del balde, comprendida por:
(a) un rebaje de forma trapezoidal (232) formado por dos paredes laterales (233, 234) y una pared frontal prismática (235) de espesor superior ál espesor délas paredes laterales (233, 234), y
(b) dos ranuras de conexión y aseguramiento (231a, 231b) que se ubican en cada una de las paredes laterales (233, 234);
(ii) una guardera lateral inferior angulada (240) acoplable a cada borde lateral de esquina del labio (1020), comprendida por:
(a) un rebaje de forma trapezoidal (242) formado por dos paredes laterales (243, 244) y una pared frontal prismática (245) de espesor superior al espesor de las paredes laterales (243, 244), y
(b) en cada una de las paredes laterales (243, 244), se encuentra una ranura de conexión y aseguramiento (241a, 241 b), en donde, dicha guardera lateral inferior angulada (240) forma un ángulo de inclinación obtuso entre su extremo superior (246) y su extremo inferior (247);
(iii) un pasador de acoplamiento (9), conformado y dimensionado para ser recibido en cada una de Tas ranuras de conexión y aseguramiento que se ubican en las guarderas laterales superior e inferior (230 y 240), comprendiendo el pasador de acoplamiento (9) un cuerpo del pasador (9.1), un pivote (9.2), que se ubica dentro del cuerpo del pasador (9.1), un dispositivo prisionero (9.3), que otorga fijación al conjunto que forma el cuerpo del pasador con el pivote cuando es introducido en la ranura de conexión y aseguramiento, y un anillo O'ring (9.4) que sella el pivote (9.2) at cuerpo del' pasador (9.1) cuando es introducido.
El Montaje de Protección para resguardar el labio (1020), antes descrito, posee una configuración y conformación, que permite tener una importante ventaja técnica respecto a lo conocido, cual es que, por medio de una simple llave de impacto energizada a través de una batería, se acelera el proceso de recambio de los componentes, además, su configuración geométrica, permite que los componentes tengan una mayor vida útil al resistir de mejor manera el desgaste. articularmente, en- el montaje de protección; ia- ranura- de conexión y aseguramiento (208), que se encuentra ubicada en el brazo de apoyo superior (209a) que define el rebaje en forma de bastón (207) del entredientes (200), tiene una forma adaptada para recibir el elemento de aseguramiento en forma“C” (222). Por otra parte, el entredientes (200) puede comprender un gancho de agarre (203) que se ubica en el límite entre al extremo del brazo de apoyo superior (209a) y ia zona frontal superior (210a), estando adaptado para sujetar, levantar y desplazar el entredientes (200). En la zona frontal del entredientes (200), donde se unen la zona frontal superior (210a) y la zona frontal inferior (210b), se puede formar una pared frontal vertical (210c), o bien, la zona frontal superior (210a) y la zona frontal inferior (210b) se unen sin formar una pared vertical, es decir, pueden formar un ápice. Dicho entredientes (200) está conformado por un material seleccionado del grupo comprendido por aceros de medio carbono, aleados y de alta resistencia al desgaste, entre cuyos principales componentes se encuentran: 0,25% a 0,35% de Cromo, 0,20% a 0,71 % de Silicio, 0,5% a 1 ,5% de Manganeso, 0,5% a 1 ,3% de Cromo y 0,20% a 1 ,35% de Níquel. La aleación de elementos antes indicada, le otorga a todos los GET’s de la presente invención, propiedades mejoradas que los hacen más resistentes al desgaste, sin que ello signifique un mayor costo de producción.
En el montaje de protección, el medio de fijación (22Q) «emprende;
una barra de cuña (221) formada por dos secciones adyacentes, siendo la primera sección frontal (221a) y la segunda sección posterior (221 b), la sección frontal (221a) posee una configuración de un semicilindro cuya sección transversal disminuye desde su extremo superior hacia su extremo inferior y su altura es mayor que la sección posterior (221b), dicha sección posterior (221b) está- configurada- como- un- cuerpo- paralelepípedo con dos paredes laterales (221c) y siendo su pared posterior (221g) curvo-convexa, en la zona central de dicha sección posterior (221b) se ubica un vaciado circular (221 d) y una sección de reborde (221 e) que se sobrepone y que rodea parcialmente la zona superior del espacio circular de fresado (221 d);
un elemento de aseguramiento en forma“C” (222), que comprende una pared- frontal cóncava (222a) y que en su base inferior incluye una plataforma (222b) con un orificio (222c) adaptado para recibir la base del perno de ajuste (223), una pared posterior (222d) con una zona libre de material (222e) que le otorga la forma“C”, en su extremo superior se puede ubicar un gancho (222f) para sujetar y mover el elemento de aseguramiento en forma "C” (222);
un perno de ajuste (223) que en su extremo inferior posee una sección helicoidal externa (223a) que se ajusta en el orificio (222c) del elemento de aseguramiento en forma“C” (222), sobre la sección helicoidal externa (223a) se ubica un conjunto de tope (223b) formado por una tuerca con anillo, sobre dicho conjunto de tope (223b) se encuentra una zona dé vástago Usa (223c) y en el extremo superior se encuentra una sección helicoidal externa (223d);
una tuerca de empotrado (224) cuya sección inferior (224b) es de forma cilindrica con reborde inferior y un reborde superior, la sección superior (224a) es de forma prismática hexagonal y en su zona central se ubica un espacio circular de roscado helicoidal interno (224c); y
un tapón protector (225) de forma cilindrica y con un espacio interior adaptado para cubrir y proteger la tuerca de empotrado (224).
La cuña (221), el elemento de aseguramiento en forma“C” (222), el perno de ajuste (223) y la tuerca de empotrado (224), están conformados por un material seleccionado del grupo comprendido por aceros de medio carbono, aleados y de alta resistencia al desgaste, dentro de sus principales componentes se encuentran 0,25% a 0,35% de Cromo, 0,20% a 0,71% de Silicio, 0,5% a 1 ,5% de Manganeso, 0,5% a 1 ,3% de Cromo y 0,20% a 1 ,35% de Níquel, además, el tapón protector (225), está confeccionado de un material polimérico que tenga la cualidad de ser altamente resistente al desgaste, preferentemente, dicho material polimérico es caucho de dureza 65 shore.
Otro de los componentes del montaje de protección es la guardera lateral superior (230), la que comprende la pared lateral exterior (233) y la pared lateral interior (234), siendo la pared lateral interior (234) de igual o menor longitud que la pared exterior (233), y las ranuras de conexión y aseguramiento (231a, 231 b) que se ubican en cada una de las paredes laterales (233, 234), tienen una forma particular que permite él ensamble con cada extremo del pasador dé acoplamiento (9). Fn forma específica, las ranuras de conexión y aseguramiento (231b) que se ubican la pared lateral interior (234), tienen una forma trapezoidal que se ajusta al extremo trapezoidal del pasador de acoplamiento (9); y las ranuras de conexión y aseguramiento (231a) que se ubican la pared lateral exterior (233), tienen una forma cilindro-elíptica que se ajusta atextremo cilindro-elíptico del pasador de acoplamiento (9). Además, la pared frontal prismática (235) de la guardera lateral superior (230), posee una sección frontal convexa (235a) cuyo ancho es menor que la sección posterior (235b), siendo su cara externa lisa y su cara interna cóncava, en donde la pared lateral exterior (233) se une a la pared frontal prismática (235) en una sección interna separada de su cara externa lisa y la pared lateral interior (234) se une a la pared frontal prismática (235) en una sección definida por un arco que se apoya en el plano de la pared interior (234). Las esquinas libres de cada pared lateral interior (234) y pared lateral exterior (233), pueden ser rectas o curvadas, siendo preferiblemente curvadas.
Por otra parte, la guardera lateral inferior angulada (240) comprende la pared lateral interior (244) y la pared lateral exterior (243), en donde la pared lateral interior (244) incluye una sección inferior cóncava (245) que se adapta al borde del labio (1020) del balde y, en donde, las ranuras de conexión y aseguramiento (241a, 241 b) que se ubican en cada una de las paredes laterales (243, 244), tienen una forma particular que permite el acoplamiento con cada extremo del pasador de acoplamiento (9). Particularmente, las ranuras de conexión y aseguramiento (241b) que se ubican la pared lateral interior (244), tienen una forma trapezoidal que se ajusta al extremo trapezoidal del pasador de acoplamiento (9) y las ranuras de conexión y aseguramiento (24Ta) que se ubican en la pared lateral exterior (243) , tienen una-forma cilindro-elíptica- que se ajusta al extremo cilindro-elíptico del pasador de acoplamiento (9). A su vez, la pared frontal prismática (245) de la guardera lateral inferior angulada (240), posee una sección frontal convexa (245a) cuyo ancho es menor que la sección posterior (245b), siendo su cara externa lisa y su cara interna cóncava, en donde la pared lateral exterior
(243) se une a lá pared' frontal' prismática (245) en una sección interna espaciada dé su cara externa lisa y la pared lateral interior (244) se une a la pared frontal prismática (245) en una sección definida por un arco que se apoya en el plano de la pared interior
(244).
Tanto la guardera lateral superior (230) y la guardera lateral inferior angulada- (240), están conformadas por un material seleccionado del grupo comprendido por aceros de medio carbono, aleados y de alta resistencia al desgaste y dentro de sus principales componentes se encuentran 0,25% a 0,35% de Cromo, 0,20% a 0,71 % de Silicio, 0,5% a 1 ,5% de Manganeso, 0,5% a 1 ,3% de Cromo y 0,20% a 1 ,35% de Níquel, Todo -lo anterior, junto a-la-configuración de ía- guardera- lateral superior- (2-30) y deHa guardera lateral inferior angulada (240), otorgan una resistencia al desgaste mayor que los componentes actualmente disponibles en el mercado.
Finalmente, se tiene que, el pasador de acoplamiento (9) comprende un cuerpo del-pasador (9.1) de forma cilindro-elíptica, que se extiende longitudinalmente á-lo laigo de un eje, teniendo dos extremos, donde un extremo del cuerpo del pasador presenta una saliente (9.5), y el otro extremo del cuerpo del pasador tiene una forma trapezoidal (9.6), los que se encuentran conformados y dimensionados para que el pasador de acoplamiento (9) sea recibido en las ranuras de conexión y aseguramiento (231a, 231 b, 241 a, 241 b) que se ubican en las paredes laterales de las guarderas lateral superior (230) y lateral inferior angulada (240). Además, el pasador de acoplamiento (9) comprende un cuerpo de pasador (9.1) que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje y que se ensambla en forma no giratoria y alineadamente en las en las ranuras de conexión y aseguramiento (231a, 231 b, 241 a, 241 b), un pivote (9.2) que tiene una parte de cuerpo cilindrico recibida coaxialmente en el cuerpo del pasador (9.1), el que permite trabar o destrabar las guarderas (230, 240) por medio de la presencia de la palanca o pestaña de cerradura (9.7); un anillo O’ring (9.4) provisto para sellar los extremos del pivote (9.2) al cuerpo del pasador (9.1); y un aparato de traba estático del "tipo- prisionero- (9:3)- que funciona para impedir- en forma selectiva y desprendible la 5 rotación de dicho pivote (9.2) en relación con el cuerpo del pasador (9.1). La presencia de la palanca o pestaña de cerradura (9.7), permite disponer de un sistema de abertura y cerrado (on-off), pues, al encajar dicha palanca de cerradura (9.7) en la correspondiente abertura lateral (231 a, 231 b, 241 a, 241 b), ésta gira y por acción de gravedad se ajustará en 1a ranura interna inferior adyacente a ta abertura lateraí (231a 10 o 241a), de forma que impedirá que se abra accidentalmente la conexión entre la guardera (230 o 240) y el labio (1020) del balde, es decir, la palanca de cerradura (9.7) cumple una función de seguridad adicional que no se encuentra presente en los otros pasadores conocidos en el estado de la técnica.
15 Aflora, centrándose en el sistema lineal de penetración y excavación (1), 1á ventaja que representa todo este sistema, está dada por elementos claves que lo componen y que pueden operar con funciones complementarias, es así que el diente (8) posee una geometría particular que permite su reversibilidad posicional cuando se acopla a la nariz (11 ) del adaptador (2), es decir, la cara inferior, pasa a ser la cara 20 superior cuando se invierte su posición, de esta manera, una vez que avanza el desgaste de la cara inferior, se modifica su posición y la cara opuesta, que ahora será la nueva cara inferior, será la que sufra el mayor desgaste, de esta forma el diente será reemplazado cuando sus dos caras se hayan degastado, evitando lo que actualmente ocurre que al desgastarse sólo la cara inferior, se debe cambiar el diente sin que el25' desgasté dé la cara superior se encuentre tan avanzado, además, eltiecho dé podér modificar su posición, permite que se proteja de mejor manera el brazo de apoyo inferior (20) del adaptador (2), evitando, de esta manera el desgaste de dicha zona crítica del adaptador. Por otra parte, al estar desplazada hacia abajo la nariz (1 1) del adaptador (2), se logra una mejor protección de la zona inferior del adaptador (2), 30 prolongando su vida útil desde los aproximadamente tres meses actuales a los aproximadamente cinco meses del adaptador (2) que forma parte del sistema lineal de penetración y excavación (1) de la presente invención. Por último, la configuración del medio de fijación (30), que comprende la cuña (4), el seguro en grapa (seguro en C) (3.1 ), el perno de ajuste roscado en forma de“J” (3.2) y la tuerca de empotrado (5), permite que el ensamblado de componentes, al momento del reemplazo, se realice por medio de una llave de impacto, con lo cual, se acelera el proceso de recambio y se reducen los tiempos de detención de la pala eléctrica minera. Ejemplo
El conjunto de GET’s que se describen en la presente solicitud, fue sometido a pruebas en terreno bajo la supervisión de los inventores y de representantes de una compañía minera que, de forma confidencial y no pública, pudieron corroborar el desempeño durante tres meses de pruebas tas condiciones bajo las cuales se efectuaron las pruebas fueron las siguientes:
- Dos palas eléctricas Bucyrus HR, que si bien no operaban una al lado de otra, sí lo hacían en la misma faena minera, el balde de cada pala eléctrica tenía acoplado un labio del tipo Whisler 12.
- El labio Whisler 12 de la pala eléctrica N° 1 tenía acoplado un sistema de
GET’s de una reconocida marca en el sector industrial; el labio Whisler 12 de la pala eléctrica N° 2 tenía acoplado un sistema de GET’s de acuerdo a lo descrito en la presente invención.
- Los resultados se tomaron en forma continua a través de 90 días de operación.
En la siguiente Tabla N° 1 se entregan los resultados de las pruebas realizadas en terreno, bajo las condiciones antes señaladas.
Figure imgf000026_0001
. El tiempo de recambio corresponde al tiempo promedio.
€l número de elementos cambiados es ertotaí durante los 90 días de operación:
Como bien se puede apreciar, el tiempo promedio de recambio de los componentes GET’s de acuerdo a la presente invención, es significativamente menor que el tiempo promedio de los componentes actuales utilizados en el sector minero. Así se tiene que para e1 caso de† recambio de entredientes el tiempo promedio disminuyó a un 50% de lo habitual, mientras que para las guarderas disminuyó a un 40% y, notoriamente, disminuyó en el caso del recambio del adaptador y el diente, en donde los tiempos promedios se redujeron a un 34,33% y un 33,3%, respectivamente, en relación al tiempo de recambio de los adaptadores y dientes utilizados actualmente. Esta notoria reducción dé Tos tiempos promedios dé recambio, sin duda, se debe a la facilidad y agilidad que otorgan los elementos de fijación y aseguramiento, junto al diseño estructural propio de cada componente que se describe en la presente invención, los cuales, permiten un rápido desmontaje y fijación por medio de una llave de impacto y una mejorada manipulación que se logra con las características estructurales de los componentes.
Por otra parte, en la misma Tabla 1 , se puede apreciar la drástica reducción que se produjo en el consumo de componentes utilizados en la Pala N° 2, en donde, el consumo de entredientes se redujo en un 50%, el consumo de dientes se redujo en 32% y el consumo de adaptadores se redujo en casi un 70%. Todo este mejoramiento en los consumos de GET’s con los componentes de acuerdo a la presente invención, se logran gracias a las nuevas características que presenta cada componente, como son: el nuevo diseño estructural que otorga un mayor refuerzo en las zonas más comprometidas de cada componente; la geometría interna del diente que permite su giro posicional en 130° permitiendo un desgaste portas dos caras de 1a nariz del diente; el desplazamiento de la nariz del adaptador respecto al eje del labio; el diseño de la tapa de cubierta que disipa mejor la energía al momento de la penetración del sistema lineal de penetración y excavación; la geometría del entredientes que refuerza su cara frontal inferior y distribuye la resistencia en los brazos de apoyo; y la nueva composición -del material que conforma cada componente .
Además, de todo lo anterior, se debe destacar la nueva estructura del pasador de acoplamiento, el que gracias a la presencia de la palanca o pestaña de cerradura, permite disponer de un sistema complementario de abertura y cerrado (on-off), ya que, -debido aí-eneaje-de-la-paíanea o pestaña de-cerradura en ía-correspondiente abertura lateral, dicha palanca o pestaña gira y por acción de la gravedad se ajusta en la ranura interna inferior adyacente a la abertura lateral, de esta forma se impide que se abra accidentalmente la conexión entre el diente de excavación y el adaptador o entre las guarderas y el labio, lo que evita el desacople de dichas piezas durante la operación iwis a
El alcance del sistema lineal de penetración y excavación, descrito en la presente invención, no debe limitarse sólo a los componentes mencionados en el texto mismo, sino que ella abarca todo aquel producto o sistema destinado a labores de movimientos de tierra, en donde se incluya o se utilice el sistema ya descrito.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un sistema lineal de penetración y excavación (1), conformado por una serie integral de dispositivos, que se conecta al labio (1020) del balde de una pala eléctricaminera, CARACTERIZADO porque comprende: un adaptador (2) configurado para ser montado en el borde delantero del labio (1020), teniendo el adaptador una nariz (1 1) formada en el extremo delantero, estando el eje de la nariz (11) desplazado con respecto al eje de un rebaje (13) del adaptador (2) e incluye una abertura (14) para la fijación a un diente de excavación (8); una cara frontal-superior convexa (16) ubicada en la parte delantera superior del adaptador (2); un rebaje (13) formado en el lado posterior del adaptador, originando dos brazos de apoyo (20); una abertura (15) de conexión y aseguramiento, que traspasa los dos brazos de apoyo (20), configurado para ser acoplado al borde delantero del labio (1020) del balde; un diente de excavación (8) adaptado para ser encajado y asegurado sobre la nariz (11) del adaptador (2), teniendo dicho diente de excavación (8) una pared superior y una pared inferior en planos inclinados de idénticos ángulos que se juntan en el extremo frontal (2T), una primera y segunda pared lateral paralelas, un extremo trasero (22) donde se forma una cavidad interna geométricamente simétrica (23), encargada de recibir la nariz (1 1) del adaptador (2), donde el diente de excavación (8) comprende una abertura lateral (24a, 24b) en cada pared lateral, de manera que cuando es encajado por la nariz (11) del adaptador (2), se alinea con la abertura (14) del adaptador (2) para formar así un canal de conexión y aseguramiento, en donde el extremo frontal (21) del diente de excavación (8) es simétrico respecto a un eje Z, de forma que todo el diente puede ser girado verticalmente en 180° sin perder su forma de encaje a la nariz (11 ) del adaptador (2); un pasador de acoplamiento (9), conformado y dimensionado para ser recibido en el canal de conexión y aseguramiento que forman el adaptador (2) y el diente de excavación (8), comprendiendo el pasador de acoplamiento (9) un cuerpo del pasador (9.1), un pivote (9.2), que se ubica dentro del cuerpo del pasador (9.1), un dispositivo prisionero (9.3), que otorga fijación al conjunto que forma el cuerpo del pasador con el pivote cuando es introducido en el canal de conexión y aseguramiento, y un anillo O' ring (9.4) que sella el pivote (9.2) al cuerpo del pasador (9.1) cuando es introducido; una tapa de cubierta (6) que comprende una cara superior inclinada (26) en un ángulo determinado para hacer coincidir las aristas superiores del diente de excavación (8) y del adaptador (2), dos brazos inferiores laterales (18) de acoplamiento al adaptador (2), y una extremidad inferior (27) para el anclaje y estancamiento por medio del diente de excavación (8); y un medio de fijación (30) que comprende una cuña (4), un seguro en grapa (seguro en "C”) (3.1), un perno de ajuste (3.2), una tuerca de empotrado (5) y un tapón (7), dicho medio de fijación (30) fija el adaptador (2) al labio (1020) del balde, por medio de la abertura (15) del adaptador (2) y un alojamiento o abertura dispuesta en el labio (1020) del balde de la pala eléctrica minera.
2. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 ,CARACTERIZADO orque la nariz (T†)', del adaptador (2), tiene una superficie superior inclinada (30) de pendiente positiva, una superficie inferior inclinada (31) de pendiente negativa, un extremo frontal (12), unas superficies laterales primera y segunda, una abertura de fijación (14) que se extiende, a través de la nariz (11), desde la primera superficie lateral hasta la segunda superficie lateral.
3. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque la abertura (14) de la nariz (11), junto a las aberturas (24a, 24b) del diente de excavación (8) conforman un subsistema de bloqueo, en forma de un canal de conexión y aseguramiento, que recibe el pasador de acoplamiento (9).
4? €1- sistema lineal de- penetració y excavación; según la reivindicación- 2;
CARACTERIZADO porque la nariz (11) se encuentra desplazada respecto al eje del rebaje (13) del adaptador (2).
5. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 4, CARACTERIZADO porque el eje de la nariz (11), del adaptador (2), tiene un desplazamiento paralelo positivo respecto al eje del rebaje (13) del adaptador (2).
6. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 4, CARACTERIZADO porque el eje de la nariz (11), del adaptador (2), tiene un desplazamiento paralelo negativo respecto al eje del rebaje (13) del adaptador (2)
7. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque a los costados de la cara cóncava (16) del adaptador (2), se encuentran dos conducciones (17) que, bajo ellos, forman canales para recibir los brazos laterales (IB) de la tapa dé cubierta (6) .
5 8. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 ,
CARACTERIZADO porque el adaptador (2) comprende la segunda abertura (15) ubicada en cada brazo superior e inferior (20), la que traspasa el lado posterior del adaptador en forma vertical y a través de la cual se fija al labio (1020) del balde déla- pala eléctrica minera por el medio de fijación (30).
10 9. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 ,
CARACTERIZADO porque el diente de excavación (8) tiene en sus paredes laterales un-logotipo graba o:
10. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las paredes laterales primera y segunda del diente de
15 excavación (8) definen cada una, una abertura (24a, 24b) las que, junto con la abertura (14) de la nariz (11 ) del adaptador(2) forman el canal de conexión y aseguramiento por donde se introduce el pasador de acoplamiento (9).
11. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el pasador de acoplamiento (9) comprende un cuerpo del
20 - pasador (9.1) deforma cilindro-elíptica, que tiene dos extremos, donde un extremo del- cuerpo del pasador presenta una saliente (9.5), y el otro extremo (9.6) del cuerpo del pasador tiene una forma trapezoidal, que se encuentran conformadas y dimensionadas para que el pasador de acoplamiento (9) sea recibido en el canal de conexión y aseguramiento definido por las aberturas (24a, 24b) del diente de 25 excavación (8) y la abertura (14) de la nariz (11) del adaptador (2).
12. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el pasador de acoplamiento (9) comprende: un cuerpo de pasador (9.1) que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje y que se ensambla en forma no giratoria en la abertura (14) de adaptador (2); un pivote (9.2) que tiene una
30 parte de cuerpo cilindrico recibida coaxialmente en el cuerpo del pasador (9.1 ), el que permite trabar o destrabar el diente (8) por medio de la presencia de una palanca o pestaña de cerradura (9.7); un anillo O'ring (9.4) que se provee para sellar los extremos del pivote (9.2) al cuerpo del pasador (9.1); y un aparato de traba estático del tipo prisionero (9.3) que funciona para impedir en forma selectiva y desprendible la rotación dé dicho pivote (9.2) en relación con el cuerpo del pasador (9L 1).
13. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 ,
CARACTERIZADO porque la tapa de cubierta (6) comprende brazos inferiores laterales (28) adaptados para encajarse en los canales bajo las conducciones (17) del adaptador (2); y la cara superior inclinada (26) de la tapa de cubierta (6) contiene nervaduras (31) para disipar el impacto en el centro y orientar la fuerza hacia afuera.
14. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 ,
CARACTERIZADO porque la tapa de cubierta (6) comprende un reborde cóncavo (28) en cada lado de la tapa de cubierta (6).
15. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la tapa de cubierta (6) comprende una hendidura superior (29) para el encaje de un gancho de sujeción.
16. El sistema lineal de penetración y excavación, según las reivindicaciones 1 y 13, CARACTERIZADO porque la tapa de cubierta (6) se encuentra posicionalmente alineada con el diente (8), por la zona superior y por las paredes laterales.
17. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque él medio de fijación (30) comprende una Barra dé cuña (4) formada por un roscado helicoidal interno (4.1 ) y un rebaje semicilíndrico (4.2) que contiene dicho roscado; un seguro en“C” (3.1), que comprende una zona libre de material (3.5) en su sección posterior y una zona libre de material (3.3) en la parte inferior delantera; la cuña (4) y el seguro en“C” (3.1 ) se acoplan con un perno roscado en forma“J” (3.2) que tiene una sección roscada en la parte superior y en la parte inferior presenta una protuberancia (3.4) que se inserta en la zona libre de material (3.3) de la parte inferior del seguro en“C” (3.1) y se ajusta por medio de la tuerca (5).
18. El sistema lineal de penetración y excavación, según la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque el perno (3.2) está adaptado para recibir la tuerca (5) que otorga fijación; y un tapón (7) que se ajusta a presión en el rebaje (4.2) sobre la tuerca (5), para evitar el afloje y la entrada del material extraño al medio de fijación (30).
5 0 -5 0
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