專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)切碎機(jī)刀具的改進(jìn)或與切碎機(jī)刀具相關(guān)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)用于切碎機(jī)的刀具的改進(jìn)或與其相關(guān)的改進(jìn)，尤其涉及用于切碎機(jī) 特別是植被切碎機(jī)的刀具，為適于切碎樹(shù)枝和園林廢物的類(lèi)型。本發(fā)明涉及一種新穎的刀 具和用于制造該刀具的方法，并涉及包括該刀具的切碎機(jī)。
背景技術(shù)：
圖1示出了一種用于植被切碎機(jī)的典型的現(xiàn)有切碎機(jī)組件。該組件包括由連接到 電機(jī)12的減速齒輪箱的軸11承載從而造成旋轉(zhuǎn)的柱形切碎元件10。元件10包括齒13， 其在使用中靠在反作用板14上。該組件由外殼15圍繞，外殼15用來(lái)包括碰撞在該組件上 的任何植被并將它導(dǎo)向在切碎機(jī)元件10和反作用板14之間被壓碎和切割。在一種典型的 切碎機(jī)中，切碎機(jī)元件10具有八個(gè)刀片并以每分鐘大約40轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。這種布置的缺陷是在有利于破壞纖維的同時(shí)，與切割相比，壓碎在它的可利用動(dòng) 力的使用中效率是相對(duì)較差的。因此，已提出了替換的布置。在US 5 836 528中說(shuō)明了一 種這樣的布置。切碎機(jī)刀具通常是截頭圓錐的外形，包括鑄鋁空心可旋轉(zhuǎn)的鼓，該鼓形成有 多個(gè)軸向細(xì)長(zhǎng)的漸細(xì)孔，孔圍繞鼓的本體成角度地隔開(kāi)。鋼刀片鄰近每個(gè)孔以相對(duì)于截頭 圓錐的鼓的底座成30°到45°之間的傾斜度固定。該布置是有效的，但制造并以良好的工 作順序確保刀片保持正確的定向是復(fù)雜的。因此，需要提供一種用于植被切碎機(jī)的替換的 切碎組件。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了一種用于植被切碎機(jī)的切割元件，該切割元件是包括多個(gè) 以大致柱形結(jié)構(gòu)布置在近端支撐元件和遠(yuǎn)端支撐元件之間的細(xì)長(zhǎng)刀片的空心整體式元件。適當(dāng)?shù)?，近端支撐元件是盤(pán)的形式。適當(dāng)?shù)?，遠(yuǎn)端支撐元件是環(huán)的形式。優(yōu)選地，該柱形結(jié)構(gòu)具有大致地截頭圓錐的形式，遠(yuǎn)端支撐元件形成所述截頭圓 錐形式的底座。優(yōu)選地，每個(gè)刀片排列成從底座朝向近端支撐元件向內(nèi)逐漸變細(xì)。優(yōu)選地，切割元件形成有在相鄰刀片之間的細(xì)長(zhǎng)孔。優(yōu)選地，遠(yuǎn)端端部包括連接刀片的端面的圓周向環(huán)。優(yōu)選地，每個(gè)刀片包括具有與切割元件的半徑成20°到40°的角度的軸線(xiàn)的本 體，更優(yōu)選地是23°到37°。本發(fā)明還提供了一種制造植被切碎機(jī)切割元件的方法，該方法包括熔?；蚴炶T 造技術(shù)，其中切割元件包括以大致柱形結(jié)構(gòu)布置在近端支撐元件和遠(yuǎn)端支撐元件之間的多 個(gè)細(xì)長(zhǎng)刀片，并且其中切割元件形成為整體元件。優(yōu)選地，切割元件由鋼鑄造。更優(yōu)選地，切割元件由低碳鋼鑄造。再更優(yōu)選地，切 割元件由低碳合金鋼鑄造。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括硬化的步驟，更優(yōu)選地為氣體碳氮共滲或感應(yīng)硬化，最 優(yōu)選地為氣體碳氮共滲。適當(dāng)?shù)?，切割元件形成具?5HRC的表面硬度。本發(fā)明還提供了包括切碎機(jī)本體的植被切碎機(jī)，將切碎機(jī)刀具組件容納在切碎機(jī) 刀具室內(nèi)，其中切碎機(jī)本體包括用于在使用中接收要切碎的植被的進(jìn)料口，其中進(jìn)料口通 過(guò)大致細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)料槽與切碎機(jī)刀具室操作性地連通；其特征在于切碎機(jī)刀具組件包括如上 所述的切割元件。優(yōu)選地切割元件的遠(yuǎn)端由具有低摩擦系數(shù)的軸承支撐。更優(yōu)選地，該摩擦系數(shù)是 0. 1或更低，再更優(yōu)選地是0. 05或更低。最優(yōu)選地，軸承是低摩擦的PTFE負(fù)載聚合面金屬 襯的滑動(dòng)軸承。優(yōu)選地，植被刀具進(jìn)一步包括形成有具有兩個(gè)不同表面的前表面的反作用板，以 致它們與刀具直徑的銜接交叉大致形成V形。優(yōu)選地，交叉的V形的最低點(diǎn)與切割元件的近端端部相距15到30mm。優(yōu)選地，反作用板的第一表面具有延伸跨越從20°到35°的刀具旋轉(zhuǎn)度的輪廓 邊緣，優(yōu)選地為大約30°。優(yōu)選地，反作用板的第二表面具有延伸跨越從0°到10°的刀具旋轉(zhuǎn)度的輪廓邊緣。


現(xiàn)在將參照附圖僅僅通過(guò)例子的方法示出本發(fā)明的以上和其它方面，其中圖1是示出了一種典型的現(xiàn)有切碎機(jī)組件的拆分圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的植被切碎機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的切碎機(jī)刀具元件的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖4是沿圖7的線(xiàn)IV-IV的端部剖視圖；圖5是包括圖3的刀具元件的切碎機(jī)組件的拆分透視圖；圖6是帶反作用板的圖3的切碎機(jī)刀具的拆分圖；圖7是圖6的刀具和反作用板的平面圖；圖8是圖6和7的反作用板的詳細(xì)的主視圖和側(cè)視圖；以及
圖9是組裝的切碎機(jī)組件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖2示出了包括容納切碎機(jī)刀具組件的切碎機(jī)本體20，切碎機(jī)刀具組件在收集箱 22之上安裝在框架21上，收集箱22與切碎機(jī)本體20的出口 23操作性地連通。切碎機(jī)本 體20具有用于接收諸如樹(shù)枝或樹(shù)梢的要切碎的植被的進(jìn)料口或漏斗24。進(jìn)料口 24通過(guò)進(jìn) 料槽25與刀具組件隔開(kāi)，以便防止用戶(hù)在使用期間接觸刀具組件。參照?qǐng)D5，示出了切碎機(jī)的刀具組件，包括電機(jī)和齒輪箱單元30，其具有承載用于 將轉(zhuǎn)矩傳送給刀具的轉(zhuǎn)矩傳送裝置32的旋轉(zhuǎn)軸31。根據(jù)本發(fā)明的切割元件33安裝在傳送 裝置32上。刀具組件包括要容納切割元件33和限定切碎腔的外殼34。外殼包括用于接 收要切碎的植被的操作性的上開(kāi)口或入口 35和用于排出切碎植被的操作性的下開(kāi)口或出口 36。外殼34還包括用來(lái)保持和支撐切割元件33在適當(dāng)位置的蓋40。刀具在它的近端 由止推并徑向的滑動(dòng)軸承支撐。支撐遠(yuǎn)端環(huán)的外徑的遠(yuǎn)端端部軸承由于這種大直徑應(yīng)該是 低摩擦。滾動(dòng)接觸軸承由于成本、空間和組裝原因不是優(yōu)選的。聚合面低摩擦軸承41c已 滿(mǎn)意地使用。這在圖9中更清楚地示出。通常由面對(duì)充滿(mǎn)聚四氟乙烯(PTFE)的青銅纖維 基的背襯面構(gòu)成，這種軸承呈現(xiàn)顯著低的摩擦系數(shù)，在測(cè)試條件下大約為0. 05。這種軸承由 密封元件41b和刮環(huán)41a保護(hù)。安裝在外殼34內(nèi)的是反作用板42，切割元件33的切割表面在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)靠在反作用 板42上。切割元件33在圖3中更詳細(xì)地示出。在優(yōu)選的實(shí)施例中，切割元件33具有大致 截頭圓錐的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有用于接收傳送裝置32的近端盤(pán)43和由在外殼蓋40中的軸 承41c支撐并在使用時(shí)靠在該軸承上的遠(yuǎn)端環(huán)44。在盤(pán)43和環(huán)44之間的是圍繞切割元件的外周隔開(kāi)的多個(gè)刀片45，每個(gè)刀片具有 形成在與刀具的半徑成角度B的外刀片表面50a和與刀具的半徑成角度A的內(nèi)刀片表面 50b之間的刀刃50。適當(dāng)?shù)兀嵌菳大約是45°，角度A大約是15°。各個(gè)刀片45是基本 細(xì)長(zhǎng)并在橫截面上是均勻的，而且該截面的主軸線(xiàn)C(圖4)以與刀具的半徑成20°到40° 的角度布置，優(yōu)選地為23° -37°。刀片在遠(yuǎn)端接合到具有完整的圓周唇緣44a的遠(yuǎn)端環(huán)， 以便確保良好的載荷分布。但是該唇緣沒(méi)有延伸到整個(gè)刀片外徑，以允許用于在熱處理之 后研磨或碾磨刀片的前表面和后表面的通路。在近端，刀片并入每側(cè)錐角大約為15-20°的直徑為70-90mm(優(yōu)選為80mm)的近 端盤(pán)(再次具有間隙以能夠?qū)Φ度醒心セ蚰肽?。旋轉(zhuǎn)的速度優(yōu)選為大約40rpm且刀片數(shù) 量為8。當(dāng)切割元件33旋轉(zhuǎn)時(shí)，在使用中，進(jìn)入切碎腔的諸如樹(shù)枝或樹(shù)梢的植被通過(guò)切割 元件33旋轉(zhuǎn)在反作用板42的方向被推動(dòng)，于是刀片45靠在反作用板42上來(lái)切割并撕碎 植被纖維。切碎的材料以?xún)煞N方法被排出，從在切碎腔的底部的出口 36排出和從切割元件 本身內(nèi)排出。切碎的植被在刀片45之間經(jīng)過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔51掉落進(jìn)入切割元件33的開(kāi)口本體。 由于切割元件的截頭圓錐形狀，造成植被朝向刀具的遠(yuǎn)端翻倒，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)端環(huán)44從而經(jīng)過(guò)設(shè) 在外殼端蓋40中的中心孔52而排出。在優(yōu)選的實(shí)施例中，刀片45在其后部邊緣或表面上 設(shè)有突起，突起53伸入切割元件33的開(kāi)口本體，來(lái)提供將應(yīng)力傳送進(jìn)切割元件的剩余結(jié)構(gòu) 的基部。為了切碎材料的最佳流出，已發(fā)現(xiàn)范圍為100_130mm的遠(yuǎn)端環(huán)的內(nèi)直徑是尤其好 的，優(yōu)選地為大約115mm。切割元件33和反作用板42的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在圖6、7和8中進(jìn)一步示出。反作 用板42通過(guò)銷(xiāo)61圍繞適當(dāng)?shù)仄叫杏陔姍C(jī)/齒輪箱輸出軸31的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的軸線(xiàn)朝向其上邊 緣樞轉(zhuǎn)地安裝。反作用板42通過(guò)調(diào)整螺釘或其它適當(dāng)?shù)姆绞娇烧{(diào)地與切割元件接觸。反 作用板42具有輪廓邊緣60，刀片45靠在輪廓邊緣60上產(chǎn)生類(lèi)剪切運(yùn)動(dòng)從而切割進(jìn)入切碎 腔的植被。通常，植被自由滑動(dòng)到切割元件的任一端，其中木纖維能夠圍繞電機(jī)/齒輪箱輸 出軸纏繞，或產(chǎn)生的碎屑能夠具有受限的自由度來(lái)運(yùn)動(dòng)并從切碎腔排出。在這些情況下，可 能出現(xiàn)刀具組件的阻塞或產(chǎn)生減小的切割寬度，從而降低效率。因此，在優(yōu)選的實(shí)施例中，反作用板42的前表面形成有兩個(gè)不同的表面即遠(yuǎn)端表面A和近端表面B，以致它們與刀具 直徑(線(xiàn)60)的銜接交叉形成大致的“V”形(見(jiàn)圖8)。因此當(dāng)?shù)毒咝D(zhuǎn)時(shí)單個(gè)的刀具刀片 首先在遠(yuǎn)端接觸線(xiàn)60 (點(diǎn)C)。當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)該接觸點(diǎn)沿著刀具刀片以類(lèi)剪切動(dòng)作行 進(jìn)。在該接觸點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)D時(shí)或就在到達(dá)之前不久，刀片的另一端也在近端接觸線(xiàn)60 (點(diǎn)E)， 產(chǎn)生第二接觸點(diǎn)，當(dāng)?shù)镀D(zhuǎn)時(shí)也同步地朝向點(diǎn)D行進(jìn)。在對(duì)較大直徑的材料產(chǎn)生較低能 量的剪切切割動(dòng)作的同時(shí)，該動(dòng)作自然地將植被導(dǎo)向適當(dāng)遠(yuǎn)離近端盤(pán)43的障礙的最佳位 置。優(yōu)選地，點(diǎn)D距離近端15-30mm，理想地為20mm。優(yōu)選地，與表面A的交叉點(diǎn)延伸跨越 大的刀具旋轉(zhuǎn)度(20-35°，優(yōu)選為30° )，而對(duì)于與表面B的交叉刀具旋轉(zhuǎn)是從0到10°。 在一個(gè)未示出的替換實(shí)施例中，部分A和B形成為弓形表面，而不是兩個(gè)非連續(xù)的部分。
本發(fā)明的切割元件的另一優(yōu)點(diǎn)在于它的制造方法，這形成了本發(fā)明的另一方面。 當(dāng)切割元件33形成為一個(gè)整體的部件時(shí)，我們已開(kāi)發(fā)了通過(guò)熔模鑄造也公知為失蠟鑄造 來(lái)制造切割元件的工藝。鑄造允許切割元件形成為一個(gè)具有復(fù)雜塑形的整體的部件，包括 如必要的凹割，并需要少量的鑄造后加工。在鑄造后，切割元件33被硬化。氣體碳氮共滲 優(yōu)選于感應(yīng)硬化。鑄造由鋼形成，優(yōu)選是低碳鋼，適當(dāng)?shù)匕ê辖鸹夭⒕哂写蠹s洛氏硬 度值55HRC的表面硬度，在該級(jí)別抵抗了邊緣碎裂。適用于表面硬化的鉬/鉻/鎳鋼尤其 合適。如果需要，大約0. 15wt% (重量百分比)的釩能夠被包括來(lái)提供精細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種用于植被切碎機(jī)的切割元件(33)，切割元件是空心的整體式元件，包括以大致柱形結(jié)構(gòu)布置在近端支撐元件(43)和遠(yuǎn)端支撐元件(44)之間的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)刀片(45)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割元件，其中該柱形結(jié)構(gòu)具有大致截頭圓錐形式，遠(yuǎn)端支 撐元件(44)形成所述截頭圓錐形式的基部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的切割元件，其中切割元件在相鄰的刀片之間形成有細(xì)長(zhǎng)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的切割元件，其中遠(yuǎn)端支撐元件(44)包括連接細(xì)長(zhǎng)刀 片(45)的端面的圓周環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的切割元件，其中每個(gè)刀片包括刀片本體，刀片本體 具有與切割元件的半徑成20°到40°的角度的軸線(xiàn)，優(yōu)選地為23°到37°。
6.一種制造植被切碎機(jī)切割元件的方法，該方法包括熔?；蚴炶T造技術(shù)，其中切割 元件包括以大致柱形結(jié)構(gòu)布置在近端支撐元件和遠(yuǎn)端支撐元件之間的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)刀片，并且 其中切割元件形成為整體式元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中切割元件由鋼鑄造，優(yōu)選地為低碳鋼，更優(yōu)選地為 低碳表面可硬化合金鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括硬化的步驟，優(yōu)選地為氣體碳氮共滲或感 應(yīng)硬化，更優(yōu)選地為氣體碳氮共滲。
9.一種包括切碎機(jī)本體的植被切碎機(jī)，切碎機(jī)本體將切碎機(jī)刀具組件容納在切碎機(jī)刀 具室內(nèi)，其中切碎機(jī)本體包括用于在使用中接收要切碎的植被的進(jìn)料口，其中進(jìn)料口通過(guò) 大致細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)料槽與切碎機(jī)刀具室操作性地連通；其特征在于，切碎機(jī)刀具組件包括如權(quán) 利要求1-6任一項(xiàng)所述的切割元件(33)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的植被切碎機(jī)，其中遠(yuǎn)端支撐元件(44)由滑動(dòng)軸承(41c)支 撐，該滑動(dòng)軸承具有0. 1或更低的摩擦系數(shù)，優(yōu)選地為0. 05或更低。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的植被刀具，其中軸承(41c)是低摩擦的聚合面金屬襯的滑 動(dòng)軸承。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的植被刀具，其中軸承(41c)是負(fù)載聚四氟乙烯的聚合面金 屬襯的滑動(dòng)軸承。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12任一項(xiàng)所述的植被刀具，進(jìn)一步包括具有前表面的反作用板 (42)，該前表面形成為兩個(gè)單獨(dú)的表面(A，B)，以致它們與刀具直徑的銜接交叉(CD，DE)大 致形成V形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的植被刀具，其中反作用板(42)的第一表面(A)具有延伸跨 越從20°到35°的刀具旋轉(zhuǎn)度的輪廓邊緣(⑶)，優(yōu)選地為大約30°。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的植被刀具，其中反作用板(42)的第二表面(B)具有 延伸跨越從0°到10°的刀具旋轉(zhuǎn)度的輪廓邊緣(DE)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15任一項(xiàng)所述的植被刀具，其中交叉點(diǎn)(D)距切割元件(33)的 近端15到30mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)切碎機(jī)刀具的改進(jìn)或與切碎機(jī)刀具相關(guān)的改進(jìn)，尤其是切碎機(jī)特別是植被切碎機(jī)的刀具，為適于切碎樹(shù)枝和園林廢物的類(lèi)型。本發(fā)明涉及一種刀具(33)和通過(guò)熔模鑄造用于制造該刀具的方法。我們描述了一種用于植被切碎機(jī)的切割元件(33)，切割元件是空心的整體元件，包括以大致柱形結(jié)構(gòu)布置在近端和遠(yuǎn)端支撐元件(43，44)之間的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)刀片(45)。柱形結(jié)構(gòu)具有大致截頭圓錐形式，遠(yuǎn)端支撐元件(44)形成所述截頭圓錐形式的底座。切割元件在相鄰刀片(45)之間形成有細(xì)長(zhǎng)孔(51)。
文檔編號(hào)B02C18/18GK101903108SQ200880122308
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者A·福爾斯, B·斯梅爾, P·海伍德, P·辛普森, R·比德曼, T·科奇什 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司