ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТОВОЙ АГРЕГАТ Российский патент 1996 года по МПК E21D9/06 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к проходческим щитовым комплексам и агрегатам для проведения горных выработок.

Известен проходческий щитовой агрегат, содержащий три цилиндрические секции, соединенные последовательно (авторское свидетельство СССР N 1229354, кл. E 21 D 9/06, 1984 г.). Секции соединены между собой домкратами, а в передней части агрегата расположен исполнительный орган. Головная секция снабжена винтовой лопастью, а для предотвращения поворота остальных секций они снабжены выдвижными стабилизаторами. Для крепления выработки агрегат снабжен крепеукладчиком. Общим признаком известного и предлагаемого проходческих щитовых агрегатов является принцип работы, заключающийся в том, что разрушение массива происходит при винтовом движении головной секции, в которую встроен исполнительный орган. Недостатком известного агрегата является то, что стыковка секций осуществляется по пенальному принципу и силы трения скольжения, возникающие в таком узле, ухудшают энергетические характеристики. Кроме того, агрегат является весьма металлоемким.

Частично указанные недостатки устранены в конструкции проходческого щитового агрегата, принятом в качестве прототипа (а.с. СССР N 1668678, кл. E 21 D 9/06, 1991). Щитовой агрегат содержит секционную цилиндрическую оболочку из кинематически связанных головной и хвостовой секций с винтовой лопастью (движитель) на внешней поверхности головной секции и с продольными опорными элементами на внешней поверхности хвостовой секции. Головная и хвостовая секции взаимосвязаны посредством гидроцилиндров надвига, расположенных по периметру хвостовой секции, продольные оси которых параллельны образующей хвостовой секции. Агрегат снабжен механизмом вращения головной секции погрузочным органом, механизмом возведения крепи, кольцевой обечайкой, соединенной с домкратами механизма вращения, и опорами качения, установленными между обечайкой и головной секцией, причем обечайка жестко соединена с хвостовой секцией, при этом домкраты механизма продольного перемещения установлены в продольных опорных элементах, и корпуса их соединены с хвостовой секцией, а штоки снабжены толкателями, установленными с возможностью взаимодействия с возводимой крепью, пультом управления. Разработка забоя осуществляется ввинчиванием головной секции в массив. Недостатками известного проходческого агрегата являются:
значительные затраты энергии на преодоление сил трения на стыке головной и хвостовой секций;
снижение свободного сечения агрегата из-за внутреннего расположения гидродомкратов;
отклонение головной секции от заданного направления.

Предложен проходческий щитовой агрегат, содержащий головную секцию с винтовой лопастью (движителем) на наружной поверхности, исполнительным органом и механизмом выгрузки отбитой массы в виде породоуборочного органа, хвостовую секцию с продольными опорными элементами и механизмом возведения крепи, соединенные между собой с возможностью их продольного перемещения и поворота головной секции относительно ее продольной оси, и механизм вращения.

Новым в конструкции агрегата является то, что агрегат снабжен платформой, жестко закрепленной в хвостовой секции, при этом часть платформы, расположенная в головной секции, снабжена опорами качения, а на внутренней поверхности головной секции закреплена, соответственно, кольцевая направляющая.

Связь между головной и хвостовой секциями через обечайку и опоры качения позволяет заменить трение скольжения на трение качения, что в несколько раз снижает затраты энергии на преодоление сил трения в узлах стыковки секций. Введение обечайки и платформы, жестко закрепленных в хвостовой секции и взаимодействующих с головной секцией через опоры по двум поясам, расположенным вблизи торцов секции, обеспечивает устойчивое движение головной секции в заданном направлении, т.к. в этом случае обечайка и платформа выполняют роль направляющих. Оснащение платформы опорами качения в головной секции и закрепление ее в хвостовой секции снижает затраты энергии на преодоление сил трения и позволяет отказаться от металлоемких и громоздких настилов. Размещение домкратов продольного перемещения в продольных опорных элементах на хвостовой секции обеспечивает беспрепятственную работу крепеукладчиков за счет увеличения свободного пространства в хвостовой секции.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид проходческого щитового агрегата, а на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1.

Проходческий щитовой агрегат содержит последовательно установленные головную 1 и хвостовую 2 цилиндрические секции. На внешней поверхности головной секции закреплена винтовая лопасть (движитель) 3, а на хвостовой секции закреплены продольные опорные элементы 4. Секции соединены между собой с возможностью поворота головной секции вокруг своей продольной оси. Механизм вращения головной секции состоит из двух кольцевых зубчатых реек 5, закрепленных на внутренней поверхности оболочки секции 1 и гидродомкратов 6. Перемещение хвостовой секции 2 вслед за головной осуществляется с помощью гидродомкратов 7 продольного перемещения, размещенных в продольных опорных секциях 4 хвостовой секции и соединенных с ними. Перемещение осуществляется за счет отталкивания от установленной крепи, для чего штоки гидродомкратов 7 снабжены толкателями 8. Для связи агрегат имеет кольцевую обечайку 9, жестко соединенную с хвостовой секцией 2, и через фланцы и опоры качения 10 взаимодействующую с внутренней поверхностью головной секции. Со стороны забоя головная секция 1 снабжена породоразрушающим исполнительным органом 11, вмонтированным в диафрагму 12. Внутри секции размещена перекатная платформа 13, жестко закрепленная в хвостовой секции. Со стороны забоя платформа выполнена с опорами качения 14, а на внутренней поверхности головной секции закреплена кольцевая направляющая 15 для указанной опоры качения. Внутри головной секции размещен породоуборочный орган 16, выполненный в виде коаксиального ротора с лопастями 17, имеющего отдельный привод.

Устройство работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в механизм вращения включаются в работу гидродомкраты 6, корпуса которых закреплены на обечайке 9, а штоки соединены с зубчатыми рейками 7. При выдвижении штоков происходит поворот головной секции 1 вокруг продольной оси при неподвижной хвостовой секции 2, удерживаемой от поворота продольными опорными элементами 4. За счет наличия винтовой лопасти 3 головная секция 1 начинает ввинчиваться в массив. Породоразрушающий орган 11 осуществляет отбойку породы, а породоуборочный орган 16 перегружает ее в транспортное средство, находящееся на перекатной платформе 13. Повторяемость вращения секции 1 обеспечивается перецепкой штоков гидродомкратов 6 вдоль зубчатых реек 5. При вращении и перемещении головной секции контакт ее с обечайкой и платформой происходит только через опоры качения. Гидродомкраты 7 осуществляют постоянное перемещение хвостовой секции за головной и через толкатели 8 производят прижим колец возводимой тюбинговой крепи. Платформа 13 и обечайка 9, выступающие внутрь головной секции, ограничивают возможность отклонения головной секции 1 от заданного направления. Размещение между оболочкой головной секции и указанными элементами опор качения значительно снижает затраты энергии на преодоление сил трения между секциями при их движении.

Использование: изобретение относится к горной промышленности, а именно, к проходческим щитовым комплексам и агрегатам для проведения горных выработок. Сущность изобретения: проходческий щитовой агрегат содержит последовательно размещенные головную секцию с винтовой лопастью на наружной поверхности, исполнительным органом и механизмом выгрузки отбитой массы, и хвостовую секцию с продольными опорными элементами и механизмом возведения крепи, соединенные между собой с возможностью их продольного перемещения и поворота головной секции относительно ее продольной оси, жестко соединенную с хвостовой секцией кольцевую обечайку, механизм вращения головной секции с установленными на кольцевой обечайке домкратами, и механизм продольного перемещения секций с домкратами, корпуса которых соединены с хвостовой секцией, а штоки имеют толкатели, установленные с возможностью взаимодействия с возводимой крепью. Он снабжен опорами качения, установленными между кольцевой обечайкой и головной секцией, и жестко расположенной на хвостовой секции платформой, часть которой расположена в головной секции и выполнена с опорами качения. Внутренняя поверхность головной секций выполнена с кольцевой направляющей для опор качения платформы, а домкраты механизма продольного перемещения установлены между продольными элементами. 2 ил.

Проходческий щитовой агрегат, содержащий последовательно размещенные головную секцию с винтовой лопастью на наружной поверхности, исполнительным органом и механизмом выгрузки отбитой массы, и хвостовую секцию с продольными опорными элементами и механизмом возведения крепи, соединенные между собой с возможностью их продольного перемещения и поворота головной секции относительно ее продольной оси, жестко соединенную с хвостовой секцией кольцевую обечайку, механизм вращения головной секции с установленными на кольцевой обечайке домкратами, и механизм продольного перемещения секций с домкратами, корпуса которых соединены с хвостовой секцией, а штоки имеют толкатели, установленные с возможностью взаимодействия с возводимой крепью, отличающийся тем, что он снабжен опорами качения, установленными между кольцевой обечайкой и головной секцией, и жестко закрепленной на хвостовой секции платформой, часть которой расположена в головной секции и выполнена с опорами качения, при этом внутренняя поверхность головной секции выполнена с кольцевой направляющей для опор качения платформы, а домкраты механизма продольного перемещения установлены между продольными элементами.