用于隧道掘進(jìn)機(jī)的挖掘工具和包含該工具的掘進(jìn)機(jī)的制作方法
【專利摘要】挖掘工具(4)包括刮刀鉆頭(20)和安裝支架，安裝支架被設(shè)置成附接到隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭，安裝支架和刮刀鉆頭彼此接合。螺釘(30)將刮刀鉆頭附接到安裝支架，該螺釘旋入到刮刀鉆頭的螺紋孔(26)中，分離方向(D)橫向于該螺紋孔的中心軸線(Y2)。刮刀鉆頭的螺紋孔和螺釘?shù)穆菁y被設(shè)計(jì)成使得在使挖掘工具在其安裝組態(tài)與其拆卸組態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)通過旋緊和旋松來保持將刮刀鉆頭和螺釘固定到彼此，在該拆卸組態(tài)下，螺釘在分離方向上不與安裝支架干涉，使得通過僅在分離方向上驅(qū)動(dòng)，刮刀鉆頭與螺釘從安裝支架分離，而通過僅在與分離方向相反的方向上驅(qū)動(dòng)，刮刀鉆頭和螺釘被安裝在安裝支架上。
【專利說明】
用于隧道掘進(jìn)機(jī)的挖掘工具和包含該工具的掘進(jìn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的挖掘工具，以及一種包括這樣的挖掘工具的隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)另外稱為隧道掘進(jìn)機(jī)，隧道掘進(jìn)機(jī)包括管狀殼體，在該管狀殼體的前部處設(shè)置有護(hù)盾，該護(hù)盾的外徑對(duì)應(yīng)于所鉆掘的隧道的直徑。護(hù)盾的前部與用于鉆掘由隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)所穿過的土地的切割面進(jìn)行接觸，護(hù)盾的前部包括切割頭，該切割頭被驅(qū)動(dòng)成自身圍繞與隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的中心縱向軸線相對(duì)應(yīng)的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通過切割頭的旋轉(zhuǎn)以及由抵抗切割面的強(qiáng)大的推力產(chǎn)生的該切割頭的同時(shí)的推進(jìn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)土地的切落。在前護(hù)盾的后部上，隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的殼體在內(nèi)部配備有用于向前移動(dòng)該隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的裝置，該裝置具有用于排出由土地的切落產(chǎn)生的切割物的系統(tǒng)以及用于將拱楔塊布設(shè)在所鉆掘的隧道內(nèi)部的設(shè)備，以便逐步地形成襯在隧道內(nèi)部的巷道。
[0003]切割頭包括徑向臂，該徑向臂支撐用于將土地切落的挖掘工具。自身在固定到切割頭的軸上自由地旋轉(zhuǎn)并且典型地為在用于對(duì)其切割的切割面上轉(zhuǎn)動(dòng)的盤式切割器的工具與當(dāng)運(yùn)行時(shí)被設(shè)置成附接在切割頭上并且通過刮挖來破壞切割面的工具之間形成了差另O。本發(fā)明關(guān)注這些最后的挖掘工具，該挖掘工具常規(guī)地包括用于破壞待挖掘的土地的刮刀鉆頭，刮刀鉆頭有時(shí)候稱為鋤鎬、犁或者鏟刀。由于所穿過的土地的地質(zhì)性質(zhì)，該刮刀鉆頭承受強(qiáng)大的機(jī)械應(yīng)力和磨損，使得該刮刀鉆頭磨損損壞或甚至破裂，因此使得必須定期地更換刮刀鉆頭。依照這樣，刮刀鉆頭被可互換地安裝在專用的安裝支架上，該安裝支架通常通過焊接永久地固定在切割頭的臂上。在實(shí)踐中，刮刀鉆頭通過可拆卸的附接裝置保持在安裝支架上，該附接裝置應(yīng)在使用便攜且常用的工具時(shí)允許容易地且快速地拆卸磨損的刮刀鉆頭并且再次安裝新的刮刀鉆頭，以避免隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)太長時(shí)間的停滯。當(dāng)然，這些附接裝置必須適應(yīng)使用挖掘工具的環(huán)境，尤其適應(yīng)工具所承受的力和沖擊，以及切割物與水的存在。進(jìn)一步地，原則上，這些附接裝置應(yīng)被設(shè)置用于限止使用的限制并且使待由操作人員處理的工具的重量最小化，該操作人員必須對(duì)挖掘工具執(zhí)行維護(hù)操作，尤其是用于更換該挖掘工具的刮刀鉆頭的操作:實(shí)際上，這些操作在對(duì)操作人員而言困難的環(huán)境下從經(jīng)常被過度加壓的室在切割頭與置于該頭后方的固定的豎直隔板之間執(zhí)行。
[0004]最普遍的第一解決方案由用數(shù)個(gè)螺釘將刮刀鉆頭附接到安裝支架組成，數(shù)個(gè)螺釘例如為四個(gè)螺釘或甚至更多個(gè)螺釘，該螺釘穿過刮刀鉆頭的光滑的鉆孔以使得被旋到安裝支架的另外的螺紋孔中，直到該螺釘將刮刀鉆頭抵靠安裝支架夾緊為止。該解決方案具有缺點(diǎn)。實(shí)際上，當(dāng)這些螺釘必須與螺母相關(guān)聯(lián)并且理想地用扭力扳手上緊時(shí)，螺釘頭的可觸及性弱，這對(duì)操作人員而言意味著漫長而乏味的操作，伴隨著螺釘松脫或丟失的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步地，這些螺釘直接地支撐刮刀鉆頭上的被施加力的重要部分。此外，在長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)中，安裝支架的螺紋孔趨于由于力和腐蝕而被損壞。
[0005]第二解決方案由將刮刀鉆頭阻擋(block)在安裝支架上組成，以使得在操作期間，施加到刮刀鉆頭的力基本上直接由安裝支架承受，然而提供了使刮刀鉆頭相對(duì)于安裝支架在至少一個(gè)預(yù)先確定的分離方向上分離的可能性。因?yàn)樵摲蛛x不是所期望的，所以為了防止該分離，螺釘穿過刮刀鉆頭和安裝支架，并且通過將緊固螺母添加到螺釘?shù)呐c其頭部相反的端部來將該刮刀鉆頭和安裝支架彼此抵靠進(jìn)行上緊。該解決方案也具有缺點(diǎn)。實(shí)際上，對(duì)安裝和拆卸而言，大約同時(shí)處理螺釘和其相關(guān)聯(lián)的螺母是必要的:在上述的維護(hù)環(huán)境下，并且通過考慮到關(guān)于工具的與切割頭的角位置相關(guān)的不同的可能的朝向的事實(shí)，螺釘常常相對(duì)于水平線以傾斜的方式延伸，可以理解的是，除了招致丟失螺釘和/或螺母的高風(fēng)險(xiǎn)以夕卜，這些處理操作需要兩個(gè)操作人員。
[0006]此外，對(duì)這兩個(gè)解決方案中的任一個(gè)而言，如果有必要，在螺釘已從其螺母釋放之后，對(duì)刮刀鉆頭相對(duì)于安裝支架進(jìn)行分離需要螺釘完全地與刮刀鉆頭和安裝支架分離:可以理解的是，參與對(duì)應(yīng)的操作的運(yùn)動(dòng)是紛繁復(fù)雜的，這在實(shí)踐中導(dǎo)致不能以合理的成本由機(jī)械手來進(jìn)行這些操作。
[0007]第三解決方案由EP-1253 286-A1所提出。與上述的第二解決方案中的相似，運(yùn)轉(zhuǎn)中的刮刀鉆頭在空間的除了分離方向的所有方向上被阻擋在安裝支架上。為了防止刮刀鉆頭在切割頭的旋轉(zhuǎn)期間從安裝支架分離，螺釘將刮刀鉆頭可拆除地附接到安裝支架:在該挖掘工具的安裝組態(tài)下，螺釘?shù)穆菁y端旋入到刮刀鉆頭的螺紋孔中，該螺紋孔的中心軸線相對(duì)于分離方向是平行的或輕微傾斜的，而螺釘?shù)念^部被支撐在安裝支架的壁上，螺釘延伸穿過該壁。為了將刮刀鉆頭從安裝支架分離的同時(shí)保持螺釘被固定到該刮刀鉆頭，螺釘被部分地旋松，然后有必要使刮刀鉆頭首先沿分離方向的第一平移運(yùn)動(dòng)移動(dòng)，然后沿在垂直于該分離方向的方向上的第二平移運(yùn)動(dòng)移動(dòng):第一運(yùn)動(dòng)給出了相對(duì)于安裝支架僅部分地分離刮刀鉆頭的可能性，由于在分離方向上的干涉，該第一運(yùn)動(dòng)在螺釘?shù)念^部與安裝支架的前述的壁之間不可能連續(xù)。刮刀鉆頭按照第二運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)是:螺釘?shù)臈U通過安裝支架的前述的壁的槽穿過該壁，該槽被定向?yàn)樵诘诙揭七\(yùn)動(dòng)的方向上，并且該槽在其端部處開口，以使得讓螺釘?shù)臈U移出，因此使得刮刀鉆頭以及螺釘能夠相對(duì)于安裝支架有效的分離。對(duì)前述的第一運(yùn)動(dòng)與第二運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的連續(xù)應(yīng)用可證明是棘手的，尤其是對(duì)機(jī)械手而言。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種上述類型的挖掘工具，對(duì)該挖掘工具而言，對(duì)刮刀鉆頭進(jìn)行的安裝和附接是高效且快速的，并且尤其易于可能地由機(jī)器人來自動(dòng)地運(yùn)用。
[0009]為此，本發(fā)明的目標(biāo)是一種用于隧道掘進(jìn)機(jī)的挖掘工具，該挖掘工具包括:
[0010]-用于破壞待挖掘的土地的刮刀鉆頭，
[0011]-用于安裝刮刀鉆頭的安裝支架，安裝支架被設(shè)置成使得被永久地固定到隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭，安裝支架和刮刀鉆頭的形狀被設(shè)置成使得與彼此接合，以使得在空間的除了分離方向的所有方向上能夠?qū)⒐蔚躲@頭與安裝支架固定地結(jié)合，以及
[0012]-用于將刮刀鉆頭可拆除地附接到安裝支架的螺釘，螺釘設(shè)置有螺紋，螺紋旋入到刮刀鉆頭的螺紋孔中，分離方向橫向于該螺紋孔的中心軸線，
[0013]其中，在挖掘工具的安裝組態(tài)，刮刀鉆頭在除分離方向以外的方向上與安裝支架直接地機(jī)械接合，并且螺釘在分離方向上與安裝支架干涉，以便相對(duì)于安裝支架阻擋刮刀鉆頭，
[0014]其特征在于，刮刀鉆頭的螺紋孔和螺釘?shù)穆菁y被設(shè)計(jì)用于在使挖掘工具在安裝組態(tài)與拆卸組態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)通過旋緊和旋松來保持將刮刀鉆頭和螺釘固定到彼此，在該拆卸組態(tài)下，螺釘在分離方向上不與安裝支架干涉，使得通過僅在分離方向上驅(qū)動(dòng)，刮刀鉆頭與螺釘從安裝支架分離，而通過僅在與分離方向相反的方向上驅(qū)動(dòng)，刮刀鉆頭和螺釘被安裝在安裝支架上。
[0015]通過本發(fā)明，通過至少一個(gè)螺釘實(shí)現(xiàn)了將刮刀鉆頭附接在安裝支架上，當(dāng)刮刀鉆頭安裝在安裝支架上并且工具因此處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，以及當(dāng)刮刀鉆頭相對(duì)于安裝支架被拆卸并且工具因此出于修理或更換刮刀鉆頭的目的處于維護(hù)狀態(tài)時(shí)，該至少一個(gè)螺釘物理上被保持固定到刮刀鉆頭，同時(shí)保持旋入到該刮刀鉆頭中。因此，在刮刀鉆頭的處理操作期間，沒有螺釘松脫或丟失的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的工具在其安裝組態(tài)與拆卸組態(tài)之間的轉(zhuǎn)換通過螺釘與刮刀鉆頭之間的相對(duì)的旋緊與旋松來執(zhí)行。進(jìn)一步地，一旦工具處于拆卸組態(tài)，刮刀鉆頭和螺釘唯一地在分離方向上的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)給出了相對(duì)于安裝支架完全地分離該刮刀鉆頭與該螺釘?shù)目赡苄?；因?yàn)樵摽赡苄?，通過唯一地在與分離方向相反的方向上驅(qū)動(dòng)該組件來完全地獲得將組件“刮刀鉆頭與螺釘”安裝在安裝支架上。因此，用于安裝以及拆卸工具的運(yùn)動(dòng)是受限制的、恒定的以及重復(fù)的，即，螺釘?shù)男o與旋松以及“螺釘與刮刀鉆頭”組件的平行于接合方向的直線驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是受限制的、恒定的以及重復(fù)的，組件“刮刀鉆頭與螺釘”保持為整體并且被固定:對(duì)人類操作人員而言安裝與拆卸操作是便利的并且被縮短的，這些操作甚至能夠容易地適于由機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)應(yīng)用。
[0016]進(jìn)一步地，在工具的安裝組態(tài)，在刮刀鉆頭在切割面上的刮挖動(dòng)作期間，螺釘僅支撐很少的由土地施加在刮刀鉆頭上的力，或者甚至不支撐由土地施加在刮刀鉆頭上的力:實(shí)際上，由于刮刀鉆頭與安裝支架之間的尤其是通過阻擋的直接接合，這些力除了在刮刀鉆頭相對(duì)于安裝支架的分離方向上以外大多數(shù)或者甚至唯一地通過安裝支架吸收，在該分離方向上，螺釘在與該安裝支架干涉時(shí)確保刮刀鉆頭相對(duì)于安裝支架的阻擋。在實(shí)踐中，特定地在該分離方向上施加的力的比例是小的，或者甚至相對(duì)于一經(jīng)積聚就施加在刮刀鉆頭上的力的整體是微乎其微的，這些力取決于切割面的不規(guī)則性并且逐漸在切割頭的旋轉(zhuǎn)期間定向在很多數(shù)量的方向上。應(yīng)理解的是，有利地，根據(jù)本發(fā)明的挖掘工具的螺釘可將尺寸相應(yīng)地設(shè)定為最小，并且僅以單體(vers1n)設(shè)置，這加強(qiáng)了處理便利性，同時(shí)保證了操作挖掘工具的可靠性。
[0017]根據(jù)按照本發(fā)明的挖掘工具的有利的附加的特征:
[0018]-螺釘?shù)穆菁y位于螺釘?shù)耐ㄓ?current)部分中；
[0019]-在挖掘工具的安裝組態(tài)，螺釘在分離方向上在螺釘?shù)膬蓚€(gè)相反的縱向端部處與安裝支架干涉；
[0020]-螺釘?shù)膬蓚€(gè)端部中的第一端部形成頭部，該頭部用于在相對(duì)于刮刀鉆頭的螺紋孔進(jìn)行的旋緊與旋松中驅(qū)動(dòng)螺釘，該頭部通過螺釘?shù)臈U連接到螺釘?shù)牡诙瞬浚摋U的直徑嚴(yán)格地小于頭部的直徑，并且安裝支架界定出容置部:
[0021]-在挖掘工具的安裝組態(tài)下，螺釘?shù)念^部以互補(bǔ)的方式被接納在該容置部內(nèi)部，
[0022]-在對(duì)螺釘進(jìn)行旋松以使挖掘工具從其安裝組態(tài)轉(zhuǎn)換到其拆卸組態(tài)期間，螺釘?shù)念^部整體地從該容置部出來，以及
[0023]-該容置部在分離方向上通過安裝支架的槽連接到安裝支架的外表面，該槽的寬度小于螺釘?shù)念^部的直徑并且大于螺釘?shù)臈U的直徑；
[0024]-安裝支架的槽還將容置部連接到由安裝支架所界定的表面，以便在與螺紋孔的中心軸線平行的方向上阻擋刮刀鉆頭；
[0025]-螺釘?shù)牡诙瞬啃纬晒饣匿N，并且安裝支架界定出光滑的孔，螺釘?shù)匿N以互補(bǔ)的方式被接納在該光滑的孔內(nèi)部，從而進(jìn)入挖掘工具的安裝組態(tài)，在對(duì)螺釘進(jìn)行旋松以使挖掘工具從其安裝組態(tài)轉(zhuǎn)換到其拆卸組態(tài)期間，螺釘?shù)匿N整體地從該光滑的孔出來；
[0026]-在挖掘工具的安裝組態(tài)，刮刀鉆頭和安裝支架在除分離方向以外的方向上通過分別由刮刀鉆頭與安裝支架所界定的阻擋表面之間的接觸來與彼此機(jī)械接合；
[0027]-所述阻擋表面包括:
[0028]-刮刀鉆頭的表面和安裝支架的表面，在挖掘工具的安裝組態(tài)下，該刮刀鉆頭的表面和安裝支架的表面彼此接觸，以便相對(duì)于安裝支架在與分離方向相反的方向上阻擋刮刀鉆頭，
[0029]-刮刀鉆頭的表面和安裝支架的表面，在挖掘工具的安裝組態(tài)下，該刮刀鉆頭的表面和安裝支架的表面彼此接觸，以便相對(duì)于彼此在與彼此相反的、與螺紋孔的中心軸線平行的方向上阻擋刮刀鉆頭與安裝支架，以及
[0030]-刮刀鉆頭的表面和安裝支架的表面，在挖掘工具的安裝組態(tài)下，該刮刀鉆頭的表面和安裝支架的表面彼此接觸，以便相對(duì)于彼此在與彼此相反的、均與分離方向和螺紋孔的中心軸線垂直的方向上阻擋刮刀鉆頭與安裝支架；
[0031]-螺釘以單體設(shè)置，并且挖掘工具除了該單個(gè)螺釘以外無需用于將刮刀鉆頭附接到安裝支架的任何裝置。
[0032]本發(fā)明的目標(biāo)還在于一種隧道掘進(jìn)機(jī)，該隧道掘進(jìn)機(jī)包括切割頭和至少一個(gè)如上文所限定的挖掘工具，該至少一個(gè)挖掘工具的安裝支架永久地固定到切割頭。
【附圖說明】
[0033]通過閱讀以下僅作為示例給出的并且參考附圖做出的說明，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0034]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的前表面；
[0035]-圖2是根據(jù)本發(fā)明的處于安裝組態(tài)的挖掘工具的透視圖；
[0036]-圖3是圖2的工具的分解透視圖；
[0037]-圖4是圖2的處于拆卸組態(tài)的工具在不同于圖3的觀察角度的觀察角度下的透視圖；
[0038]-圖5至圖7分別是沿圖2的平面V、VI和VII的截面視圖；以及
[0039]-圖8是與圖7相似的、示出處于拆卸組態(tài)的工具的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]在圖1中示意性地示出了一種隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)I，用于其的具有基本為圓形的基底的管狀殼體包括前護(hù)盾，該前護(hù)盾在其前部包括切割頭2，該切割頭2與被隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)挖掘的切割面相接觸。以本身已知的方式，有時(shí)稱為掘進(jìn)頭的切割頭2被設(shè)計(jì)成使得被驅(qū)動(dòng)成自身圍繞軸線2A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該軸線2A基本對(duì)應(yīng)于隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)I的管狀殼體的中心縱向軸線。在圖1中，隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)I從前方并且在軸線2A上觀察，使得僅其切割頭2可見，隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)的其余部分向后方延伸并且在頭的軸向延神部上。
[0041]如在本文的導(dǎo)言部分中所說明的，隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)I通過在切割頭2的旋轉(zhuǎn)以及該頭的同時(shí)的推進(jìn)的動(dòng)作下將土地切落來挖掘土地，該推進(jìn)由抵抗切割面的強(qiáng)大的推力產(chǎn)生。在圖1中的所考慮的示例性實(shí)施例中，切割頭2包括徑向地延伸到軸線2A的臂3。這些徑向臂3—起界定出孔口，該孔口朝向切割頭2的后方通向切落室，通過頭2從切割面剝離的切割物從該孔口被排出。徑向臂3中的每個(gè)均支承挖掘工具4，該挖掘工具4被設(shè)計(jì)用于通過刮挖來切落土地，這些工具4中的一個(gè)在圖2至圖8中以更大的比例單獨(dú)示出。當(dāng)然，切割頭2除了工具4以外還可配備有挖掘工具:因此，在圖1中的所考慮的實(shí)施例中，徑向臂3中的每個(gè)還支承盤式切割器5，該盤式切割器5自身在固定到臂的軸上自由地旋轉(zhuǎn)，并且該盤式切割器5在運(yùn)行期間在用于對(duì)其切割的切割面上轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0042]為了有利于在下文對(duì)挖掘工具4進(jìn)行說明，該說明相對(duì)于空間參照系統(tǒng)定向，該空間參照系統(tǒng)由在圖2至圖4中所描繪的并且彼此正交的三條幾何軸X、Y、Z組成。出于便利，考慮到當(dāng)該軸Z指向圖2至圖6的上部部分時(shí)，該軸Z的方向向上指向，而該軸Z在相反的方向上向下指向，軸Z與豎直方向相關(guān)聯(lián)。軸X和Y限定出水平幾何平面，軸X與前后方向相關(guān)聯(lián)，軸X在其指向圖2以及圖4至圖6的右部部分時(shí)朝向前方定向，而該軸X在相反的方向上向后定向。
[0043]在圖3中也可見，挖掘工具4包括三個(gè)主要部件或甚至由三個(gè)主要部件構(gòu)成，該三個(gè)主要部件是安裝支架10、刮刀鉆頭20和螺釘30。
[0044]在圖3和圖4中也可見，安裝支架10包括下基座11，兩個(gè)分支部12和13在該下基座11的后部部分中處于該下基座11之上。分支部12和13在Y軸的方向上彼此遠(yuǎn)隔。在圖4和圖6中也可見，基座11的后部在分支部12與13之間有凹口，并且該凹口沿Y軸在這些分支部之間越過整個(gè)分離范圍?；?1因此界定出上表面11Α，該上表面IlA被包含在垂直于Z軸的平面中，并且在圖中的相關(guān)的示例中，該上表面IIA既在分支部12與13之間延伸又朝向該分支部12和13中的每一個(gè)的前方延伸。在該基座11的后凹口處，基座11界定出后表面11Β，該后表面IlB被包含在垂直于X軸的平面中，并且在圖中的相關(guān)的示例中，該后表面IlB在分支部12與13之間延伸。
[0045]與在圖1中示出的示例相似，基座11被設(shè)計(jì)成使得被永久地固定到切割頭2，尤其是被永久地固定到該切割頭2的徑向臂3中的一個(gè)。該限定的附接通過任何適合的手段來達(dá)成，例如通過將基座11的下表面焊接到相關(guān)的臂3的側(cè)壁。在實(shí)踐中，安裝支架10相對(duì)于相關(guān)的臂3的定向或者更普遍地相對(duì)于切割頭2的定向不是本發(fā)明的限制范圍。
[0046]在分支部12的轉(zhuǎn)向分支部13的側(cè)部上，分支部12界定出側(cè)表面12Α，該側(cè)表面12Α被包含在垂直于Y軸的平面中，并且在圖中的相關(guān)示例中，該側(cè)表面12Α沿X軸和Z軸延伸過分支部12的整個(gè)范圍。以同一方式，在分支部13的轉(zhuǎn)向分支部12的側(cè)部上，分支部13界定出側(cè)表面13Α，該側(cè)表面13Α被包含在垂直于Y軸的平面中，并且在圖中的相關(guān)示例中，該側(cè)表面13Α沿X軸和Z軸延伸過分支部13的整個(gè)范圍。在圖7和圖8中也可見，側(cè)表面12Α和13Α因此沿Y軸面向彼此。
[0047]在分支部12的與其表面12Α相反的側(cè)部上，分支部12界定出容置部14，該容置部14是圓柱形的、具有圓形的基底并且以平行于Y軸的軸線Yl為中心。容置部14因此在分支部12的與分支部13相反的側(cè)表面中凹進(jìn)。在圖3和圖4中也可見，分支部12還界定出槽15，該槽15既沿Z軸將容置部14連接到分支部12的上表面，又沿Y軸將容置部14的底部連接到分支部12的側(cè)表面12A。該槽15具有光滑的壁，并且具有寬度，即沿X軸的尺寸，該寬度嚴(yán)格地小于容置部14的直徑。
[0048]至于分支部13，其界定出通孔16，該通孔16具有光滑的壁并且將側(cè)表面13A連接到分支部13的與分支部12相反的側(cè)表面。在圖7和圖8中也可見，該通孔16沿Y軸延伸，同時(shí)以軸線Yl為中心。
[0049]進(jìn)一步地，在圖3和圖5中也可見，分支部12和13界定出各自的前表面12B和13B，該前表面12B和13B被包含在垂直于X軸的同一平面中，并且在圖中的相關(guān)示例中，該前表面12B和13B延伸過這些分支部的上部部分并且延伸這些分支部的上部部分。
[0050]在圖3和圖4中也可見，刮刀鉆頭20包括前頭部21，當(dāng)沿Z軸觀察該刮刀鉆頭20時(shí)，通過賦予刮刀鉆頭20以“T”的形狀，該前頭部21在后方延伸有本體22。
[0051]在其前側(cè)上，頭部21被設(shè)計(jì)成使得通過刮挖用以移除切割物來破壞待挖掘的土地。為此，以本身已知的并且不限制本發(fā)明的方式，頭部21的前部牢固地設(shè)置有堅(jiān)硬材料(諸如碳化物)的插入件23，或者更普遍地設(shè)置有功能上相似的抗性元件，目的在于強(qiáng)化刮刀鉆頭20抵抗切割面的刮挖動(dòng)作。
[0052]在后部，頭部21沿Y軸在本體22的兩側(cè)上界定出后表面21A和21B，該后表面21A和21B被包含在垂直于X軸的同一平面中，并且在本文的相關(guān)示例性實(shí)施例中，該后表面21A和21B占據(jù)了頭部21的在本體22的柄的外部的整個(gè)后表面。另外，如圖5和圖6所示，頭部21在其下側(cè)上界定出下表面21C，該下表面21C被包含在垂直于Z軸的平面中，并且在本文的相關(guān)示例性實(shí)施例中，該下表面21C占據(jù)了頭部的下表面的前部部分。
[0053]在圖3、圖4和圖6中也可見，本體22在其后端部處設(shè)置有下跟部(heel)24，該下跟部24在與本體22的其余部分的接合部處形成了向下轉(zhuǎn)向的彎折。下跟部24因此界定出前表面24A，該前表面24A被包含在垂直于X軸的平面中，并且在本文的相關(guān)示例性實(shí)施例中，該前表面24A基本延伸過下跟部的整個(gè)前表面。
[0054]本體22界定出沿Y軸彼此相反的側(cè)表面22A和22B，該側(cè)表面22A和22B各自被包含在垂直于Y軸的平面中，并且在本文的相關(guān)示例性實(shí)施例中，該側(cè)表面22A和22B基本占據(jù)了本體22的對(duì)應(yīng)側(cè)表面的整個(gè)范圍。
[0055]安裝支架10和刮刀鉆頭20的形狀被設(shè)置成使得彼此接合，以使得在功能性游隙之內(nèi)阻擋除了刮刀鉆頭相對(duì)于安裝支架的沿Z軸的向上移動(dòng)以外的、在該安裝支架10和刮刀鉆頭20之間的任何相關(guān)移動(dòng)。為此，如圖2以及圖5至圖8所示，刮刀鉆頭20被設(shè)計(jì)成使得被安裝在安裝支架10上，使得其本體22被接納在分支部12與13之間，并且其頭部21被接納在這些分支部的前部處，同時(shí)其跟部24被接納在基座11的后凹口中。在將刮刀鉆頭20安裝在安裝支架10上的該安裝狀態(tài)下，頭部21的下表面21C抵靠基座11的上表面IlA進(jìn)行平面接觸，使得刮刀鉆頭沿Z軸相對(duì)于安裝支架10向下被阻擋。進(jìn)一步地，頭部21的后表面21A和21B與跟部24的前表面24A之間的沿X軸的距離在功能性游隙之內(nèi)等于基座11的后表面IlB與分支部12和13的前表面12B和13B之間的沿X軸的距離:在將刮刀鉆頭20安裝在安裝支架10上的安裝狀態(tài)下，表面24A、21A和21B在前述的游隙之內(nèi)分別與表面11B、12B和13B進(jìn)行平面接觸，使得刮刀鉆頭20和安裝支架10相對(duì)于彼此沿X軸朝向前方和朝向后方被阻擋，如圖5和圖6所示。此外，本體22的沿Y軸的尺寸在功能性游隙之內(nèi)等于分支部12與13之間的沿Y軸的間隔:在將刮刀鉆頭20安裝在安裝支架10上的安裝狀態(tài)下，本體22的側(cè)表面22A和22B在前述的游隙之內(nèi)分別與分支部12和13的側(cè)表面12A和13A進(jìn)行平面接觸，使得刮刀鉆頭20和安裝支架10相對(duì)于彼此在兩個(gè)方向上被阻擋，這兩個(gè)方向彼此相反并沿Y軸延伸。
[0056]因此，在將刮刀鉆頭20安裝在安裝支架10上的安裝狀態(tài)下，刮刀鉆頭20和安裝支架10以以下方式通過形狀匹配以使得能夠固定地結(jié)合到彼此而在空間的除了沿Z軸向上的方向之外的所有方向上配合:通過表面21六、218、21(:、224、228和244與表面114、118、12八、13A、12B和13B之間的阻擋。可以理解的是，出于拆卸刮刀鉆頭的目的，從安裝支架10移走刮刀鉆頭20僅在一個(gè)分離方向D上是可能的，該分離方向D是直線的并且定向在一個(gè)方向上，并且在本文的相關(guān)示例中以及如圖4中的箭頭所示，該分離方向D沿Z軸延伸并且向上定向。
[0057]此外，如圖3、圖7和圖8所示，刮刀鉆頭20的本體22界定出通孔25，該通孔25沿Y軸延伸，同時(shí)將側(cè)表面22A和22B彼此連接。該孔25以軸線Y2為中心，并且設(shè)置有螺紋孔26，在本文的相關(guān)示例性實(shí)施例中，該螺紋孔26延伸過孔25的整個(gè)軸向長度。在將刮刀鉆頭20安裝在安裝支架10上的安裝狀態(tài)下，孔25沿Y軸在分支部12和13的容置部14和孔16的延伸部中延伸，于是軸線Yl和軸線Y2基本重合，如圖7和圖8所示。
[0058]如圖3所示，螺釘30限定出在運(yùn)行期間沿Y軸延伸的中心縱向軸線Y3。該螺釘30在軸線Y3上以居中的方式包括:
[0059]-螺釘31，該螺釘31位于一個(gè)縱向端部30A處，該螺釘31設(shè)有用于接納工具的壓痕，該壓痕未示出，該壓痕用于驅(qū)動(dòng)螺釘30自身圍繞軸線Y3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；
[0060]-銷32，該銷32位于該螺釘30的相反的縱向端部30B處，該銷32具有旋擰表面，該旋擰表面尤其不是有螺紋的；以及
[0061 ]-連接桿33，該連接桿33位于該螺釘30的通用部分30C中，該連接桿33位于頭部31與銷32之間，該連接桿33設(shè)置有螺紋34，該螺紋34延伸過該桿的主要部分，并且該連接桿33具有直徑，該直徑嚴(yán)格地小于頭部31的直徑并且嚴(yán)格地大于銷32的直徑。
[0062]螺釘30的螺紋34與刮刀鉆頭20的螺紋孔26是互補(bǔ)的，使得如圖4所示，刮刀鉆頭20的孔25被設(shè)計(jì)成用于通過在螺紋34與螺紋孔26之間進(jìn)行旋緊與旋松來可拆除地接納螺釘30，軸線Y2和Y3重合。因此，當(dāng)保持被固定到刮刀鉆頭20時(shí)，螺釘30相對(duì)于刮刀鉆頭沿Y軸是可移動(dòng)的，以換取驅(qū)動(dòng)該螺釘30自身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0063]螺釘30被設(shè)置用于將刮刀鉆頭20附接到安裝支架10，并且不是當(dāng)該螺釘30通過在刮刀鉆頭20與安裝支架10之間在每個(gè)方向上傳遞力來將刮刀鉆頭20與安裝支架10牢固地結(jié)合在一起時(shí)的情形，而是當(dāng)螺釘30被設(shè)計(jì)成用于相對(duì)于安裝支架10僅在分離方向D上阻擋刮刀鉆頭20以由此設(shè)定刮刀鉆頭20在安裝支架10上的安裝狀態(tài)時(shí)的情形。為此，當(dāng)刮刀鉆頭20在安裝支架10上處于安裝狀態(tài)時(shí)，螺釘30的頭部31被設(shè)計(jì)成使得被接納在容置部14的內(nèi)部，該容置部14被設(shè)置成與頭部31互補(bǔ)，螺釘30的銷32被設(shè)計(jì)成使得被接納在孔16中，該孔16被設(shè)置成與銷32互補(bǔ):一方面通過頭部31與容置部14之間的在功能性游隙之內(nèi)的互補(bǔ)的形狀并且另一方面通過銷32和孔16之間的在功能性游隙之內(nèi)的互補(bǔ)的形狀，螺釘30可能與安裝支架在到軸線Yl和Y3的所有徑向方向上干涉，該軸線Yl和Y3則基本與彼此重合。然而，由于上文所描述的通過安裝支架10與刮刀鉆頭20之間進(jìn)行阻擋的接合，螺釘僅在分離方向D上(即沿Z軸向上)不與安裝支架10機(jī)械干涉，此外，在當(dāng)安裝支架與刮刀鉆頭在該分離方向D上不直接地與彼此接合時(shí)的情形下，在分離方向D上的該干涉唯一地在螺釘與安裝支架之間。
[0064]剛剛已經(jīng)描述過的安裝支架10、刮刀鉆頭20與螺釘30之間的相對(duì)布置對(duì)應(yīng)于由圖2以及圖5至圖7示出的挖掘工具4的安裝組態(tài):在該安裝組態(tài)下，如上文所說明的，螺釘30開始僅在分離方向D上與安裝支架10干涉，以相對(duì)于安裝支架阻擋刮刀鉆頭20，而在除了該分離方向D以外的方向上，刮刀鉆頭與安裝支架進(jìn)行直接的機(jī)械接合。以該方式，除嚴(yán)格地定向在分離方向D上的力以外，在工具4刮挖切割面(切割頭2抵靠切割面被施加)時(shí)施加在刮刀鉆頭20上的力被直接地傳遞到安裝支架10，而不通過螺釘30。應(yīng)理解的是，將刮刀鉆頭20附接到安裝支架10不是障礙，通常挖掘工具4、螺釘30(甚至以單體設(shè)置在該挖掘工具之內(nèi)的螺釘)的可靠性是足夠的，而無需除該單個(gè)螺釘(有利地，是必要的)以外的其它附接裝置。
[0065]為了使工具4從其安裝組態(tài)轉(zhuǎn)換到拆卸組態(tài)，如圖4和圖8所示，通過利用未示出的特設(shè)工具驅(qū)動(dòng)該螺釘30的頭部21使螺釘30相對(duì)于刮刀鉆頭20旋松，以使得沿Y軸從容置部14取出頭部31以及從孔16取出銷32。持續(xù)對(duì)螺釘30進(jìn)行該旋松直至頭部31從容置部14以及銷32從孔16全部地出來為止，如圖8所示，然而不將螺釘30從刮刀鉆頭20的螺紋孔25取出，同時(shí)保持螺紋34的一部分與螺紋孔26的一部分接合。刮刀鉆頭20和螺釘30之后可通過手動(dòng)地或使用適合的工具被驅(qū)動(dòng)而沿Z軸向上(換言之，僅在如圖4所示的分離方向D上)整體地從安裝支架10—起分離。當(dāng)然，為了螺釘30不阻擋安裝支架10與由刮刀鉆頭和螺釘30構(gòu)成的組件之間的相對(duì)分離，該組件應(yīng)當(dāng)在分離方向D上不與安裝支架10干涉，這需要對(duì)該安裝支架10的槽15的尺寸進(jìn)行特別地設(shè)置，該尺寸為該槽的寬度，即該槽沿X軸的尺寸，該寬度至少在功能性游隙之內(nèi)大于桿33的直徑(在圖5也可見)。
[0066]工具4從拆卸組態(tài)到安裝組態(tài)的轉(zhuǎn)換以與已描述的用于從安裝組態(tài)轉(zhuǎn)換到拆卸組態(tài)的方式相反的方式執(zhí)行，以相繼地?fù)Q取將由刮刀鉆頭20和螺釘30組成的組件通過唯一地在與分離方向D相反的方向上驅(qū)動(dòng)該組件來完全安裝在安裝支架10上，并且之后對(duì)螺釘30進(jìn)行旋緊，直至其頭部31完全進(jìn)入到容置部14中以及其銷32完全進(jìn)入到孔16中為止。在實(shí)踐中，施加該旋緊直至沿Y軸的頭部31抵接容置部14的底部為止。該旋緊的連續(xù)性在功能性游隙之內(nèi)通過沿Y軸抵靠安裝支架10的分支部12的表面12A阻擋本體22的表面22A來防止，但是有利地，該旋緊的連續(xù)性由于在螺釘?shù)念^部31與刮刀鉆頭的本體22之間對(duì)分支部12進(jìn)行的上緊而給出了卡住螺釘30的可能性:不適時(shí)地對(duì)螺釘30進(jìn)行旋松的風(fēng)險(xiǎn)因此被限制，這是由于為使工具4轉(zhuǎn)換到拆卸組態(tài)，需要螺釘上的解阻擋力以用于開始該螺釘?shù)男伞?br>[0067]在所有的情況下，對(duì)挖掘工具4在其安裝組態(tài)與拆卸組態(tài)之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)換通過對(duì)螺釘30進(jìn)行旋緊和旋松來簡單地達(dá)成，同時(shí)保持該螺釘30對(duì)刮刀鉆頭20進(jìn)行固定:對(duì)應(yīng)的處理操作的應(yīng)用(如果有必要通過機(jī)械手自動(dòng)地應(yīng)用)是快速且簡單的，而不會(huì)帶來螺釘松脫的風(fēng)險(xiǎn)。而且，一旦挖掘工具4處于拆卸組態(tài)，如同將由刮刀鉆頭和螺釘組成的組件安裝在安裝支架上，刮刀鉆頭20和保持部分地旋接到該刮刀鉆頭20的螺釘30相對(duì)于安裝支架10的完全分離分別在該分離方向的情形下和在相反的情形下通過唯一地平行于分離方向D驅(qū)動(dòng)該組件來達(dá)成:此外，各自的處理操作的應(yīng)用(如果有必要通過機(jī)械手自動(dòng)地應(yīng)用)是快速且簡單的。
[0068]最后，可另外考慮上文到現(xiàn)在為止所描述的挖掘工具4和隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)I的各種布置和替代性實(shí)施例。作為示例:
[0069]-孔16可以被設(shè)置為僅通向分支部13的側(cè)表面13A的盲孔，而不是通孔；
[0070]-為了有利于將由刮刀鉆頭20和螺釘30組成的組件相對(duì)于安裝支架10設(shè)置到位，有利地，安裝支架的、刮刀鉆頭的和/或螺釘?shù)哪承┻吘壉坏菇牵辉趫D中示出的示例性實(shí)施例中，這尤其是用于側(cè)表面12A和13A的上邊緣、側(cè)表面22A和22B的下邊緣、后表面IlB的上邊緣、前表面24A的下邊緣、槽15的邊緣中的上邊緣和銷32的末端外周邊緣，以及容置部14的周緣和孔16的周緣的情況;和/或
[0071]-更通常地，分離方向D可以橫向于螺紋孔25的中心軸線Y2，而不是如同在圖中所考慮的示例性實(shí)施例中地嚴(yán)格地垂直于螺紋孔25的中心軸線Y2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種挖掘工具(4)，用于隧道掘進(jìn)機(jī)(I)，所述挖掘工具(4)包括: -用于破壞待挖掘的土地的刮刀鉆頭(20)， -用于安裝所述刮刀鉆頭的安裝支架(10)，所述安裝支架被設(shè)置成使得被永久地固定到所述隧道掘進(jìn)機(jī)的切割頭(2)，所述安裝支架和所述刮刀鉆頭的形狀被設(shè)置成使得與彼此接合，以使得在空間的除分離方向(D)之外的所有方向上能夠?qū)⑺龉蔚躲@頭與所述安裝支架固定地結(jié)合，以及 -用于將所述刮刀鉆頭可拆除地附接到所述安裝支架的螺釘(30)，所述螺釘設(shè)置有螺紋(34)，所述螺紋旋入到所述刮刀鉆頭的螺紋孔(26)中，所述分離方向(D)橫向于該螺紋孔的中心軸線(Y2)， 其中，在所述挖掘工具(4)的安裝組態(tài)，所述刮刀鉆頭(20)在除所述分離方向(D)以外的方向上與所述安裝支架(10)直接地機(jī)械接合，并且所述螺釘(30)在所述分離方向(D)上與安裝支架干涉，以便相對(duì)于安裝支架阻擋刮刀鉆頭， 其特征在于，所述刮刀鉆頭(20)的螺紋孔(26)和所述螺釘(30)的螺紋(34)被設(shè)計(jì)用于在使所述挖掘工具(4)在所述安裝組態(tài)與拆卸組態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)通過旋緊和旋松來保持將所述刮刀鉆頭和所述螺釘固定到彼此，在所述拆卸組態(tài)下，螺釘在所述分離方向(D)上不與所述安裝支架(10)干涉，使得通過僅在所述分離方向上驅(qū)動(dòng)，所述刮刀鉆頭與所述螺釘從所述安裝支架分離，而通過僅在與所述分離方向相反的方向上驅(qū)動(dòng)，所述刮刀鉆頭和所述螺釘被安裝在所述安裝支架上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺釘(30)的螺紋(34)位于所述螺釘?shù)耐ㄓ貌糠?30C)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，在所述挖掘工具(4)的安裝組態(tài)，所述螺釘(30)在所述分離方向(D)上在所述螺釘?shù)膬蓚€(gè)反對(duì)的縱向端部(30A，30B)處與所述安裝支架(10)干涉。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺釘(30)的兩個(gè)端部中的第一端部(30A)形成頭部(31)，該頭部(31)用于在相對(duì)于所述刮刀鉆頭(20)的螺紋孔(26)進(jìn)行的旋緊與旋松中驅(qū)動(dòng)所述螺釘，該頭部通過所述螺釘?shù)臈U(33)連接到所述螺釘?shù)牡诙瞬?30B)，該桿(33)的直徑嚴(yán)格地小于所述頭部的直徑，以及 所述安裝支架(10)界定出容置部(14): -在所述挖掘工具(4)的安裝組態(tài)下，所述螺釘(30)的頭部(31)以互補(bǔ)的方式被接納在該容置部(14)內(nèi)部， -在對(duì)所述螺釘進(jìn)行旋松以使所述挖掘工具從其安裝組態(tài)轉(zhuǎn)換到其拆卸組態(tài)期間，螺釘?shù)念^部整體地從該容置部(14)出來，以及 -該容置部(14)在所述分離方向(D)上通過所述安裝支架的槽(15)連接到所述安裝支架(10)的外表面，該槽(15)的寬度小于所述螺釘(30)的頭部(31)的直徑并且大于所述螺釘?shù)乃鰲U(33)的直徑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的挖掘工具，其特征在于，所述安裝支架(10)的槽(15)還將所述容置部(14)連接到由所述安裝支架所界定的表面(12A)，以便在與所述螺紋孔(26)的中心軸線(Y2)平行的方向上阻擋所述刮刀鉆頭(20)。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺釘(30)的第二端部(30B)形成光滑的銷(32)，以及 所述安裝支架(10)界定出光滑的孔(16)，所述螺釘(30)的銷(32)以互補(bǔ)的方式被接納在所述光滑的孔(16)內(nèi)部，從而進(jìn)入所述挖掘工具(4)的安裝組態(tài)，在對(duì)所述螺釘進(jìn)行旋松以使所述挖掘工具從其安裝組態(tài)轉(zhuǎn)換到其拆卸組態(tài)期間，所述螺釘?shù)匿N整體地從所述光滑的孔(16)出來。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘工具，其特征在于，在所述挖掘工具(4)的安裝組態(tài)，所述刮刀鉆頭(20)和所述安裝支架(10)在除所述分離方向(D)以外的方向上通過分別由所述刮刀鉆頭和所述安裝支架所界定的阻擋表面(114，118，124，128，13々，138，2^，218，21(:，22八，22B，24A)之間的接觸來與彼此機(jī)械接合。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的挖掘工具，其特征在于，所述阻擋表面包括: -所述刮刀鉆頭(20)的表面(21C)和所述安裝支架(10)的表面(IlA)，在所述挖掘工具(4)的安裝組態(tài)，所述刮刀鉆頭(20)的表面(21C)和所述安裝支架(10)的表面(IlA)彼此接觸，以便相對(duì)于所述安裝支架在與所述分離方向(D)相反的方向上阻擋所述刮刀鉆頭， -所述刮刀鉆頭(20)的表面(22A，22B)和所述安裝支架(10)的表面(12A，13A)，在挖掘工具的安裝組態(tài)，所述刮刀鉆頭(20)的表面(22A，22B)和所述安裝支架(10)的表面(12A，13A)彼此接觸，以便相對(duì)于彼此在與彼此相反的、與所述螺紋孔(26)的中心軸線(Y2)平行的方向上阻擋所述刮刀鉆頭與所述安裝支架，以及 -所述刮刀鉆頭(20)的表面(214，218，244)和所述安裝支架(10)的表面(128，138，11B)，在挖掘工具的安裝組態(tài)，所述刮刀鉆頭(20)的表面(21A，2IB，24A)和所述安裝支架(10)的表面(12B，13B，11B)彼此接觸，以便相對(duì)于彼此在與彼此相反的、均與所述分離方向(D)和所述螺紋孔(26)的中心軸線(Y2)垂直的方向上阻擋所述刮刀鉆頭與所述安裝支架。9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的挖掘工具，其特征在于，所述螺釘(30)以單體設(shè)置，并且所述挖掘工具(4)除了該單個(gè)螺釘以外無需用于將所述刮刀鉆頭(20)附接到所述安裝支架(10)的任何裝置。10.—種隧道掘進(jìn)機(jī)(1)，包括: _切割頭(2)，以及 -至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的挖掘工具(4)，所述挖掘工具(4)的安裝支架(10)永久地固定到所述切割頭(2)。
【文檔編號(hào)】E21D9/087GK106050253SQ201610217766
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日 公開號(hào)201610217766.4, CN 106050253 A, CN 106050253A, CN 201610217766, CN-A-106050253, CN106050253 A, CN106050253A, CN201610217766, CN201610217766.4
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