УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ОРОШАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ К РЕЗЦУ ГОРНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК E21C25/38 E21C35/22 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с пылью и ее взрывами от фрикционного нагревания резцов и породы при работе горных машин, преимущественно очистных и проходческих комбайнов.

Известно устройство [1] , которое может быть использовано для борьбы с пылью и взрывозащиты при работе горных машин, включающее зарубную головку с втулкой и резцами, которые имеют возможность ограниченного осевого перемещения и связаны с цилиндром-поршнем в виде клапана с толкателем, рабочую камеру, соединенную с переключаемым источником рабочей среды и соплом посредством канала, а также держатель резца с отверстием для подачи воды под давлением и пружину.

Этому устройству присуща сложность конструкции для обеспечения очень высокого давления орошающей жидкости (выше 20 МПа, в частности 30-75 МПа) и уменьшения ее утечек. Повышение давления жидкости приводит к повышенному ее расходу на орошение. Применение оросителей с уменьшенными диаметрами сопел (до 0,4-0,6 мм и менее) позволяет уменьшить расход жидкости, но вместе с тем приводит к частому засорению оросителей. Все это снижает надежность работы рассматриваемого устройства и эффективность борьбы с пылью и взрывами газа и пыли от фрикционного нагревания резцов и борозд резания в разрушаемой горной породе.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины [2] , включающее закрепленный на корпусе исполнительного органа резцедержатель с продольным каналом, установленный в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота и ограниченного осевого перемещения резец с цилиндрической державкой, образованный стенками продольного канала в резцедержателе и наружной боковой поверхностью державки кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, размещенный в кольцевой проточке на хвостовой части державки стопорный элемент для фиксации резца в продольном канале резцедержателя, запорное приспособление с расположенным в кольцевой проточке на хвостовой части державки опорным кольцом и с упругим уплотнительным элементом, который установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом, и расположенный в корпусе исполнительного органа канал для подвода орошающей жидкости.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность его работы из-за невозможности поддержания постоянного расхода подаваемой на забой орошающей жидкости при изменении ее давления в подводящих каналах, а также при утечках жидкости в местах сварных соединений резцедержателей с корпусом исполнительного органа в процессе эксплуатации. Кроме того, это устройство имеет низкую надежность работы из-за сложности конструктивных решений, поскольку устройство имеет втулку с кольцевой проточкой на ее торце для размещения уплотнительного элемента, который взаимодействует с кольцом, соединенным с державкой посредством упругого элемента.

Положительный эффект изобретения достигается тем, что, с учетом вышеописанных общих признаков наиболее близкого по технической сущности устройства, продольный канал в резцедержателе выполнен сквозным, а корпус исполнительного органа выполнен с опорной поверхностью, которая образует со стенками продольного канала в резцедержателе рабочую камеру, при этом запорное приспособление выполнено с установленным в рабочей камере с возможностью ограниченного осевого перемещения и взаимодействия своими опорными поверхностями соответственно с торцевой поверхностью державки и с опорной поверхностью корпуса исполнительного органа вкладышем с расположенными симметрично относительно его продольной оси V-образными каналами, с расположенной на его наружной поверхности кольцевой проточкой и с расположенными на его опорной поверхности, обращенной к торцевой поверхности державки, скосами, каждый из которых расположен в плоскости, перпендикулярной к продольной оси соответствующего V-образного канала во вкладыше, и с размещенным в кольцевой проточке вкладыша упругим элементом, который установлен с возможностью взаимодействия одним своим торцом с опорной поверхностью корпуса исполнительного органа, а уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке на хвостовой части державки и установлен с возможностью взаимодействия с обращенной в сторону рабочей части резца боковой стенкой кольцевой проточки на хвостовой части державки и со стенками продольного канала в резцедержателе, причем стопорный элемент жестко соединен с резцедержателем и установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом и с обращенной в сторону торцевой поверхности державки боковой стенкой кольцевой проточки на хвостовой части державки, а канал для подвода орошающей жидкости через V-образные каналы во вкладыше сообщен с полостью, которая образована стенками продольного канала в резцедержателе, поверхностью скосов на вкладыше, хвостовой частью державки и уплотнительным элементом. Кроме того, обращенная к опорной поверхности корпуса исполнительного органа опорная поверхность вкладыша имеет плоскую форму, а обращенная к торцевой поверхности державки опорная поверхность вкладыша имеет выпуклую форму. Стопорный элемент выполнен в виде двух П-образных стержней, а соединение стопорного элемента с резцедержателем выполнено в виде двух поперечных каналов в резцедержателе, продольные оси которых расположены симметрично относительно продольной оси симметрии продольного канала в резцедержателе, при этом каждый стержень размещен в соответствующем поперечном канале резцедержателя.

На фиг. 1 приведена схема устройства при взаимодействии резца с разрушаемым горным массивом (положение "Открыто"); на фиг. 2 - схема запорного приспособления при отсутствии взаимодействия резца с массивом (положение "Закрыто"); на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 (схема фиксации резца в резцедержателе); на фиг. 4 - вкладыш (увеличен); на фиг. 5 - то же, вид сверху.

Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины содержит закрепленный на корпусе 1 исполнительного органа резцедержатель 2 с продольным каналом 3, установленный в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота и ограниченного осевого перемещения резец 4 с цилиндрической державкой 5, образованный стенками продольного канала в резцедержателе и наружной боковой поверхностью державки кольцевой канал 6 для прохода орошающей жидкости, размещенный в кольцевой проточке 7 на хвостовой части 8 державки стопорный элемент 8 для фиксации резца в продольном канале резцедержателя, запорное приспособление 10 с расположенным в кольцевой проточке на хвостовой части державки опорным кольцом 11 и с упругим уплотнительным элементом 12, который установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом, и расположенный в корпусе исполнительного органа канал 13 для подвода орошающей жидкости. Продольный канал в резцедержателе выполнен сквозным, а корпус исполнительного органа выполнен с опорной поверхностью 14, которая образует со стенками продольного канала в резцедержателе рабочую камеру 15, при этом запорное приспособление 16 выполнено с установленным в рабочей камере вкладышем 17 с возможностью ограниченного осевого перемещения и взаимодействия своими опорными поверхностями 18 и 19 соответственно с торцевой поверхностью 20 державки и с опорной поверхностью 14 корпуса исполнительного органа. Вкладыш 17 выполнен с расположенными симметрично относительно его продольной оси V-образными каналами 21, с расположенной на его наружной поверхности 22 кольцевой проточкой 23 и с расположенными на его опорной поверхности 18, обращенной к торцевой поверхности 20 державки 5, скосами 24, каждый из которых расположен в плоскости, перпендикулярной к продольной оси соответствующего V-образного канала во вкладыше. В кольцевой проточке 23 вкладыша размещен упругий элемент 25, который установлен с возможностью взаимодействия одним своим торцом с опорной поверхностью 14 корпуса 1 исполнительного органа. Уплотнительный элемент 12 расположен в кольцевой проточке на хвостовой части державки и установлен с возможностью взаимодействия с обращенной в сторону рабочей части резца боковой стенкой 26 кольцевой проточки 7 на хвостовой части державки и со стенками продольного канала 3 в резцедержателе. Стопорный элемент 9 жестко соединен с резцедержателем 2 и установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом 11 и с обращенной в сторону торцевой поверхности 20 державки 5 боковой стенкой 27 кольцевой проточки 7 на хвостовой части державки. Канал 13 для подвода орошающей жидкости через V-образные каналы 21 во вкладыше 17 сообщен с полостью 28, которая образована стенками продольного канала 3 в резцедержателе, поверхностью скосов 24 на вкладыше 17, хвостовой частью 8 державки 5 и уплотнительным элементом 12. Обращенная к опорной поверхности 14 корпуса 1 исполнительного органа опорная поверхность 19 вкладыша 17 имеет плоскую форму, а обращенная к торцевой поверхности 20 державки 5 опорная поверхность 18 вкладыша имеет выпуклую форму. Стопорный элемент 9 выполнен в виде двух П-образных стержней 29 и 30, а соединение стопорного элемента с резцедержателем выполнено в виде двух поперечных каналов 31 и 32 в резцедержателе, продольные оси b-b и с-с которых расположены симметрично относительно продольной оси симметрии о-о продольного канала 3 в резцедержателе, при этом каждый стержень размещен в соответствующем поперечном канале резцедержателя.

Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины работает следующим образом.

Орошающая жидкость подается от насосной установки (на чертежах не показана) по каналу 13 в V-образные каналы 21 и далее в полость 28. При отсутствии взаимодействия резца с горной породой, т. е. при отсутствии нагрузки на резец (фиг. 2), подаваемая под давлением жидкость совместно с действием сил упругости упругого элемента 25 воздействует на торцевую поверхность 20 цилиндрической державки 5 и смещает резец вперед. При этом опорное кольцо 11 и упругий уплотнительный элемент 12, размещенные в кольцевой проточке 7 державки 5, смещаются вместе с резцом до момента взаимодействия кольца со стопорным элементом 9. Дальнейшее смещение резца вперед будет происходить по мере сжатия упругого уплотнительного элемента 12 и взаимодействия его со стенками продольного канала 3 в зависимости от давления подводимой жидкости и силы упругости упругого элемента 25. Взаимодействие упругого уплотнительного элемента со стенками продольного канала перекроет пути истечения орошающей жидкости из полости 28 в кольцевой канал 6 и далее в зону резания и разрушения горной породы.

При взаимодействии резца с горной породой резец подается назад (фиг. 1, 2, 4) до упора опорной поверхности 19 вкладыша 17 с опорной поверхностью 14 корпуса 1 исполнительного органа, при этом упругий уплотнительный элемент 12 освобождается от действия сил сжатия и открывает пути истечения орошающей жидкости из полости 28 кольцевому каналу 6, проходящему вдоль наружной поверхности цилиндрической державки 5 и внутренней поверхности продольного канала 3. Из кольцевого канала 6 орошающая жидкость подается в зону резания и разрушения горной породы, существенно снижая при этом пылеобразование и пылевыделение, а также температуру нагревания резцов и борозд резания. При изменении давления жидкости в оросительной системе упругий уплотнительный элемент 12 будет сжиматься при увеличении давления подаваемой жидкости, т. е. поперечное сечение элемента будет принимать форму вытянутого эллипса, и разжиматься - при уменьшении давления жидкости, т. е. принимать более округлую (овальную) форму. В результате этого процесса зазор между стенками продольного канала 3 и упругим уплотнительным элементом 12 будет соответственно уменьшаться или увеличиваться, тем самым поддерживать расход орошающей жидкости в определенных пределах постоянным с небольшими отклонениями от заданной величины. При снятии нагрузки на резец подача орошающей жидкости в зону резания и разрушения горной породы прекращается. Далее процессы подачи и прекращения жидкости будут чередоваться в зависимости от того, есть или нет нагрузки на резец, при этом упругий элемент 25 предотвращает утечки жидкости в местах сварных или иных соединений резцедержателей с корпусом исполнительного органа в процессе эксплуатации.

Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины обеспечивает повышение эффективности его работы за счет поддержания постоянного расхода подаваемой на забой орошающей жидкости при изменении ее давления в подводящих каналах, поскольку упругий уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке цилиндрической державки резца и установлен с возможностью изменения формы поперечного сечения в процессе подачи жидкости, а упругий элемент, размещенный в кольцевой проточке вкладыша, ускоряет возврат резца в положение "Закрыто" и предотвращает утечки жидкости в местах соединений резцедержателей с корпусом исполнительного органа в процессе эксплуатации горных машин. Кроме того, устройство повышает надежность в работе за счет упрощения конструкции и смягчения ударных нагрузок в момент соприкосновения резца с горной породой. (56) 1. Патент СССР N 1269744, кл. E 21 C 25/38, 1984.

2. Авторское свидетельство СССР N 1686156, кл. E 21 C 25/38, 1991.

Сущность изобретения: устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины содержит резцедержатель, резец с цилиндрической державкой, кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, стопорный элемент, запорное приспособление с опорным кольцом и упругим уплотнительным элементом и канал для подвода орошающей жидкости. Резцедержатель закреплен на корпусе исполнительного органа и имеет сквозной продольный канал и опорную поверхность. Резец установлен в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота и ограниченного осевого перемещения. Сторорный элемент и опорное кольцо расположены в кольцевой проточке на хвостовой части державки. Запорное приспособление имеет вкладыш с V-образными каналами, с кольцевой проточкой и со скосами. Вкладыш установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения и взаимодействия своими опорными поверхностями с торцевой поверхностью державки и с опорной поверхностью корпуса исполнительного органа. Уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке на хвостовой части державки. Стопорный элемент жестко соединен с резцедержателем и установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом и боковой стенкой кольцевой проточки на хвостовой части державки. Канал для подвода орошающей жидкости через V-образные каналы во вкладыше сообщен с полостью, которая образована стенками продольного канала в резцедержателе, поверхностью скосов на вкладыше, хвостовой частью державки и уплотнительным элементом. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ОРОШАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ К РЕЗЦУ ГОРНОЙ МАШИНЫ, включающее закрепленный на корпусе исполнительного органа резцедержатель с продольным каналом, установленный в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота и ограниченного осевого перемещения резец с цилиндрической державкой, образованный стенками продольного канала в резцедержателе и наружной боковой поверхностью державки кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, размещенный в кольцевой проточке на хвостовой части державки стопорный элемент для фиксации резца в продольном канале резцедержателя, запорное приспособление с расположенным в кольцевой проточке на хвостовой части державки опорным кольцом и с упругим уплотнительным элементом, который установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом, и расположенный в корпусе исполнительного органа канал для подвода орошающей жидкости, отличающееся тем, что продольный канал в резцедержателе выполнен сквозным, а корпус исполнительного органа выполнен с опорной поверхностью, которая образует со стенками продольного канала в резцедержателе рабочую камеру, при этом запорное приспособление выполнено с установленным в рабочей камере с возможностью ограниченного осевого перемещения и взаимодействия своими опорными поверхностями соответственно с торцевой поверхностью державки и опорной поверхностью корпуса исполнительного органа вкладышем с расположенными симметрично относительно его продольной оси V-образными каналами, с расположенной на его наружной поверхности кольцевой проточкой и с расположенными на его опорной поверхности, обращенной к торцевой поверхности державки, скосами, каждый из которых расположен в плоскости, перпендикулярно к продольной оси соответствующего V-образного канала во вкладыше, и с размещенным в кольцевой проточке вкладыша упругим элементом, который установлен с возможностью взаимодействия одним торцом с опорной поверхностью корпуса исполнительного органа, а уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке на хвостовой части державки и установлен с возможностью взаимодействия с обращенной в сторону рабочей части резца боковой стенкой кольцевой проточки на хвостовой части державки и со стенками продольного канала в резцедержателе, причем стопорный элемент жестко соединен с резцедержателем и установлен с возможностью взаимодействия с опорным кольцом и с обращенной в сторону торцевой поверхности державки боковой стенкой кольцевой проточки на хвостовой части державки, а канал для подвода орошающей жидкости через V-образные каналы во вкладыше сообщен с полостью, которая образована стенками продольного канала в резцедержателе, поверхностью скосов на вкладыше, хвостовой частью державки и уплотнительным элементом. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что обращенная к опорной поверхности корпуса исполнительного органа опорная поверхность вкладыша имеет плоскую форму, а обращенная к торцевой поверхности державки опорная поверхность вкладыша имеет выпуклую форму. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стопорный элемент выполнен в виде двух П-образных стержней, а соединение стопорного элемента с резцедержателем выполнено в виде двух поперечных каналов в резцедержателе, продольные оси которых расположены симметрично относительно продольной оси симметрии продольного канала в резцедержателе, при этом каждый стержень размещен в соответствующем поперечном канале резцедержателя.