СТРУГОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК E21C25/04 

Изобретение относится к оборудованию комплексной механизации добычи полезных ископаемых в подземных условиях, главным образом залегающих тонкими пластами, а более точно касается струговой установки, предназначенной для добычи угля, соли, сланцев.

Известны струговые установки, резцовые головки которых осуществляют динамическое воздействие на разрушаемый забой: струг с автоматическим регулированием мощности пласта, ударный механизм которого выполнен в виде перфораторов [1] струговая установка, в которой каждый режущий элемент имеет механизм с ударником, выполненный в виде вторичного элемента цилиндрического линейного электродвигателя, привод выполнен в виде ряда индукторов, размещенных в секционной обойме равномерно вдоль конвейеров [2] Как в первом, так и во втором случаях для вибрационного движения режущих элементов струговых установок используется индивидуальный привод на каждой резцовой головке, не входящий в общую приводную систему струговой установки. Это значительно усложняет и удорожает конструкцию струговых установок.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является струговая установка [3] содержащая струги, установленные на направляющих, закрепленных на ставе забойного конвейера и связанных между собой соединительными элементами в виде тяг, которые снабжены ползунами, а также механизм перемещения стругов. Механизм перемещения стругов включает гидросистему с гидродомкратами, установленными последовательно и шарнирно соединенными между собой 7. Каждый из стругов снабжен резцовыми головками с гидродомкратами управления, посредством которых резцовые головки вводятся в работу.

В данном устройстве механизм перемещения стругов многократно увеличивает длину рабочего хода стругов вдоль забоя тем, что ход выдвижных частей гидродомкратов, расположенных вдоль рамы установки и последовательно соединенных между собой шарнирами, суммируется.

Увеличение длины хода каждого струга позволяет уменьшить их количество, необходимое для обработки всей линии забоя, таким образом, механизм обеспечивает одновременную обработку забоя любой длины по челноковой схеме одним-тремя стругами, что позволяет в свою очередь, во-первых, создать конструкцию усилий на каждом из стругов, способных разрушать пласт стружками большого сечения, обеспечивающими повышение крупности добываемого полезного ископаемого, снижение пылеобразования и существенное снижение энергоемкости процессов отбойки, во-вторых, упростить решение проблемы дистанционного и автоматизированного управления стругами по вынимаемой мощности пласта и по гипсометрии почвы пласта.

Струги данной установки осуществляют статическое разрушение пласта стружками большого сечения с большими усилиями резания, что снижает надежность элементов установки; кроме того, вследствие наличия большого объема жидкости под большим давлением и упругости гидравлической системы механизма перемещения стругов возможно возникновение автоколебаний, что также неблагоприятно сказывается на надежности струговой установки.

Задача изобретения заключается в снижении усилий и энергоемкости процесса разрушения угла при повышенной его сортности при наложении вибрации на резцовые головки стругов установки.

Задача решается следующими средствами: в струговой установке, содержащей струги с гидроуправляемыми резцовыми головками, установленными на направляющих забойного конвейера с возможностью перемещения вдоль забоя, и гидродомкратным механизмом перемещения, согласно изобретению резцовые головки стругов имеют гидродомкраты с прерывателями потока рабочей жидкости для создания вибрации и гидродомкраты с аккумуляторами давления, компенсирующими отжим забоя, подключенными к напорному и сливному трубопроводам гидродомкратного механизма перемещения.

Устройство промышленно применимо, так как использованные в нем элементы
различные конструкции прерывателей потока рабочей жидкости в гидравлических системах, а также аккумуляторы давления и клапаны используются в промышленных условиях и являются надежными в эксплуатации.

На фиг. 1 представлена схема струговой установки; на фиг. 2 схема отдельного струга.

Струговая установка состоит из забойного конвейера 1, на котором закреплены направляющие 2. На направляющих 2 установлены с возможностью перемещения вдоль забойного конвейера струги 3, связанные между собой соединительными элементами в виде тяг 4. Перемещение всех стругов 3 по направляющим 2 осуществляется одновременно вследствие объединения их в общую систему тягами 4. Усилия для перемещения стругов 3 вдоль забойного конвейера 1 создаются механизмами перемещения стругов, состоящими из последовательно установленных и шарнирно соединенных пустотелыми штоками 5 гидродомкратов 6. Механизм перемещения стругов состоит из двух групп последовательно соединенных гидродомкратов 6 правой и левой. Механизм перемещения стругов в средней части шарнирно закреплен на забойном конвейере 1.

Крайние гидродомкраты каждой группы соединены трубопроводами 7 и 8 посредством механизма распределения и управления системой подачи 9 стругов с напорным 10 и сливным 11 трубопроводами, соединяющимися с насосной станцией 12.

Правая и левая группы гидродомкратов соединены посредством механизма распределения 9 с трубопроводами гидросистемы таким образом, что в тот момент, когда левая группа гидродомкратов соединена с напорным трубопроводом, правая со сливным. Это приводит к тому, что при выдвижении штоков левой группы гидродомкратов одновременно происходит втягивание штоков правой группы гидродомкратов.

Механизм перемещения стругов вследствие последовательного соединения пустотелыми штоками 5 гидроцилиндров 6 имеет большую длину хода, суммирующуюся с ходом отдельных гидродомкратов.

Каждый струг 3, смонтированный на направляющих 2, приводится в движение вдоль забоя механизмом перемещения, включающим гидродомкраты с гидросистемой управления, напорный 10 и сливной 11 трубопроводы, соединяющие гидродомкраты с насосной станцией. Струги снабжены резцовыми головками 13, оснащенными резцами 14. Ввод и вывод резцов из работы осуществляется поворотом резцовой головки 13 гидродомкратом управления 15. Для этого рабочая жидкость с помощью системы управления, смонтированной вместе с прерывателем потока 16, направляется в верхнюю часть гидродомкрата управления 15 (ввод в рабочее положение) или нижнюю часть (вывод из рабочего положения). Одновременно с этим полость гидродомкрата управления 17 системой управления 16 соединяется последовательно со сливной 11 или напорной 10 магистралями, тем самым устраняя противодействие гидродомкрата 17 вводу и выводу резцовой головки из рабочего положения.

Гидродомкрат управления 17 удерживает резцовую головку 13 в рабочем положении в процессе снятия стружки полезного ископаемого, выполняя роль упора и воспринимая реакцию забоя.

Для создания вибрации резцовой головки гидродомкраты управления 15 соединены с источником энергии (напорным 10 и сливным 11 трубопроводами магистрали) через прерыватели потока рабочей жидкости 18, а гидродомкраты управления 17 оборудованы гидропневмоаккумуляторами давления 19. Гидропневмоаккумуляторы 19 соединены с обеими полостями гидродомкрата 17 и выполняют роль упругих элементов компенсирующих силы инерции резцовых головок, возникающие при их колебаниях, возбуждаемых гидродомкратом управления 15.

Прерыватели потока рабочей жидкости 16, например золотниковые, приводятся в движение гидромоторами 20, которые также подключены к сливному 11 и напорному 10 трубопроводам.

Для стругов в целом гидропневмоаккумуляторами давления служат гидроцилиндры и гидромагистрали механизма перемещения стругов, с которыми струги соединены тягами 4. Выполняя функции аккумулятора давления, механизм перемещения стругов сообщает стругу колебания вдоль забоя, возбуждаемые переменными силами трения резцовых головок о разрушаемый массив.

Струговая установка работает следующим образом.

Выемка полезного ископаемого осуществляется несколькими стругами, каждый из которых обрабатывает свой участок забоя, по челноковой схеме. В исходном положении крайний струг находится в прилегающей выработке, а остальные на равных расстояниях друг от друга. После включения механизма перемещения стругов каждый струг перемещается на величину его хода, несколько большую шага расположения стругов, срезая при этом очередную полосу полезного ископаемого.

При соединении левой группы гидродомкратов с напорной магистралью напор подается в гидроцилиндры, и жидкость, перетекая по полым штокам из одного гидроцилиндра в другой, обеспечивает выдвижение всех гидродомкратов левой группы и перемещение стругов влево. Одновременно рабочая жидкость из гидродомкратов правой группы выдавливается в сливную магистраль, приводя к выдвижению штоков правой группы гидродомкратов.

При этом резцовые головки левой группы стругов вводятся в рабочее положение и, перемещаясь влево, разрушают забой. В тоже время резцовые головки правой группы стругов выводятся из забоя.

При изменении направления подачи рабочей жидкости управляющим устройством 9 вводятся в работу резцовые головки правой группы стругов, и вся система перемещается вправо, обрабатывая забой. Затем операции повторяются.

Рабочая жидкость от насосной станции подается через гидравлическое управляющее устройство по напорному трубопроводу 10 в полость крайнего гидродомкрата одной из секций установки (на фиг. 1 левой) и далее через полые штоки в последующие гидродомкраты. В это же время из гидродомкратов смежной секции (на фиг. 1 правой) рабочая жидкость поступает в сливной трубопровод 11 и идет к насосной станции. При этом струги левой секции совершают рабочий ход, а правой холостой.

При этом резцы 14 вводятся в работу поворотом резцовой головки 13 гидродомкратами управления 15. Это обеспечивается тем, что последние сообщены с напорной 10 и сливной 11 магистралями механизма перемещения стругов. Так как гидродомкрат управления 15 питается рабочей жидкостью из магистрали через прерыватели потока 18, то рабочая жидкость с частотой, определяемой частотой вращения вала прерывателя, подается периодически с различных сторон поршня гидродомкрата управления 15. При этом из противоположной полости рабочая жидкость в этот же момент выходит в сливную магистраль. Гидродомкрат управления 17, также сообщающийся с напорной 10 и сливной 11 магистралями, оборудован аккумулятором давления 19, который компенсирует силы инерции резцовой головки, выполняя роль пружины в вибрационных механизмах. Гидродомкрат управления 17 выполняет роль упора для поддержания резцовой головки в рабочем положении при снятии стружки полезного ископаемого. При вводе резцовой головки в работу и выводе из рабочего положения полости гидродомкрата 17 соединяются последовательно системой управления со сливной 11 и напорной 10 магистралями, исключая сопротивления повороту резцовой головки.

Таким образом, на статистическое давление, создаваемое гидродомкратами управления 15, накладывается пульсирующее давление. Вследствие этого меняются силы трения резцов о грудь забоя с частотой, задаваемой скоростью вращения прерывателя потока. Это приводит к снижению эффективного коэффициента трения и устраняет опасные автоколебательные процессы в системе "струг механизм перемещения струга".

Сообщение колебаний резцовой головке струга приводит к снижению сопротивлений забоя разрушению и упорядочивает этот процесс. При выполнении резцовой головкой рабочего хода перемещение их вдоль забоя и создание усилий для его разрушения обеспечиваются механизмом перемещения струга. При этом в механизме перемещения струга работающей секции вследствие деформации гидроцилиндров, штоков, трубопроводов и рабочей жидкости (содержащей растворенный газ) создается своеобразный гидроаккумулятор, обладающий упруго-вязкими характеристиками. В сочетании с пульсирующими усилиями на резцовую головку, создаваемыми вибрацией и вызывающими периодические изменения сил трения резцовой головки и разрушаемый массив, механизм перемещения стругов выполняет роль накопителя энергии в вибрационных системах, существенно повышая эффективность процесса разрушения забоя.

Предлагаемая струговая установка обеспечивает новую технологию выемки, при которой полезное ископаемое отделяется с поверхности забоя вдоль напластования многоструговой установкой методом динамического резания. Значительные усилия, развиваемые гидравлической системой подачи с наложением на резцы вибрации в направлении перемещения струга и перпендикулярно груди забоя, обеспечивают отрыв (скалывание) крупных кусков полезного ископаемого и предотвращают его переизмельчение. При наложении на статическое усилие вибрационных воздействий определенной частоты снижается энергоемкость процесса разрушения полезного ископаемого и расход инструмента, улучшается сортность, выход пыли и мелких классов угля.

Использование: изобретение относится к комплексной механизации добычи полезных ископаемых в подземных условиях, а именно к струговым установкам. Сущность изобретения: струговая установка содержит струги с гидроуправляемыми резцовыми головками, установленными с возможностью перемещения вдоль забоя, и гидродомкратный механизм перемещения, при этом резцовые головки стругов имеют гидродомкраты с прерывателями потока рабочей жидкости для создания вибрации и гидродомкраты с аккумуляторами давления для компенсации отжима забоя, подключенные к напорному и сливному трубопроводам гидродомкратного механизма перемещения. 2 ил.

Струговая установка, включающая струги с гидроуправляемыми резцовыми головками, установленными на направляющих забойного конвейера с возможностью перемещения вдоль забоя, и гидродомкратный механизм перемещения, отличающаяся тем, что резцовые головки стругов имеют гидродомкраты с прерывателями потока рабочей жидкости для создания вибрации и гидродомкраты с аккумуляторами давления для компенсации отжима забоя, подключенные к напорному и сливному трубопроводам гидродомкратного механизма перемещения.