ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ГОРНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1998 года по МПК E21C35/22 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к исполнительным органам проходческих и выемочных горных комбайнов, и может быть использовано при образовании выработок в горных породах.

Известен исполнительный орган горной машины, который содержит корпус, закрепленные на корпусе породоразрушающие инструменты, расположенные в корпусе каналы для подвода орошающей жидкости и размещенные на выходе соответствующих каналов струеформирующие приспособления для подачи орошающей жидкости на породоразрушающий инструмент и/или разрушаемый материал (см., например, авторское свидетельство СССР N 619642, кл. E 21 C 25/10, опубл. 1978).

К недостаткам известного устройства можно отнести неэффективное орошение породоразрушающих инструментов в случае необходимости изменения схемы их расстановки или при замене породоразрушающего инструмента аналогичным, но с другими геометрическими характеристиками. Указанное обстоятельство вызвано тем фактом, что при изменении схемы расстановки породоразрушающего инструмента или при изменении его геометрических характеристик струя орошающей жидкости не попадает на те части породоразрушающего инструмента, которые подвержены наибольшему нагреву.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является исполнительный орган горной машины, который включает корпус, закрепленные на корпусе породоразрушающие инструменты, выполненные в корпусе каналы для подвода орошающей жидкости и размещенные на выходе соответствующих каналов струеформирующие приспособления (см., например, патент США N 3698769, кл. E 21 C 27/24, опубл. 1972).

К недостаткам известного исполнительного органа горной машины, который выбран в качестве ближайшего аналога, можно отнести невозможность изменения положения в пространстве струи орошающей жидкости, которая истекает из струеформирующего приспособления под давлением. Необходимость изменения положения в пространстве струи орошающей жидкости может быть вызвана изменением схемы расстановки породоразрушающих инструментов на корпусе исполнительного органа, то есть при частичном снятии породоразрушающих инструментов или при изменении расстояния между породоразрушающими инструментами. Кроме того, необходимость изменения положения в пространстве струи орошающей жидкости может быть вызвана заменой вышедшего из строя инструмента другим, имеющим отличные от ранее используемого геометрические характеристики, например, увеличился или уменьшился вылет резца. Используемая в известном устройстве схема расстановки струеформирующих приспособлений не позволяет изменять ориентацию их выходного отверстия в пространстве.

Изобретение направлено на решение задач по созданию такого исполнительного органа горной машины, который позволял бы производить эффективное охлаждение породоразрушающего инструмента при изменении положения его режущей части в пространстве. Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в снижении расхода орошающей жидкости при переналадке исполнительного органа горной машины.

Поставленная задача решена за счет того, что в исполнительном органе горной машины, который включает корпус, закрепленные на корпусе породоразрушающие инструменты, расположенные в корпусе каналы для подвода орошающей жидкости и размещенные на выходе соответствующих каналов струеформирующие приспособления для подачи орошающей жидкости на породоразрушающей инструмент и/или разрушаемый материал, каждое струеформирующее приспособление установлено с возможностью поворота относительно корпуса исполнительного органа и фиксации в промежуточных положениях.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что струеформирующее приспособление выполнено в виде корпуса с гнездом для размещения форсунки, форсунки с основанием и механизма для фиксации форсунки в промежуточных положениях при ее повороте, при этом часть наружной поверхности гнезда в корпусе и основания форсунки имеет сферическую форму, причем основание форсунки установлено в гнезде корпуса с возможностью поворота. При таком варианте конструктивного выполнения струеформирующего приспособления упрощаются его конструкция и технологичность изготовления.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что механизм для фиксации форсунки в промежуточных положениях при ее повороте выполнен в виде установленного на форсунке нажимного элемента с упорной поверхностью, распорных элементов и промежуточных элементов с опорной поверхностью, при этом нажимной элемент установлен на форсунке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своей упорной поверхностью с опорной поверхностью каждого промежуточного элемента, а распорные элементы выполнены из упругого материала и установлены между основанием форсунки и промежуточными элементами, причем промежуточные элементы установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения. При использовании описанного выше варианта конструктивного выполнения механизма для фиксации форсунки в промежуточных положениях повышается удобство обслуживания и упрощается ориентирование струеформирующего приспособления.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что корпус исполнительного органа выполнен с гнездом для размещения корпуса струеформирующего приспособления, что упрощает демонтаж и монтаж струеформирующего приспособления в случае выхода его из строя или при чистке, а также позволяет защитить выходной канал струеформирующего приспособления от попадания в него штыба и, следовательно, от засорения.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что корпус исполнительного органа корпус струеформирующего приспособления соединены между собой посредством разъемного соединения. Такой вариант конструктивного выполнения исполнительного органа горной машины позволяет осуществлять снятие струеформирующего приспособления для ремонта в эксплуатационных условиях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен исполнительный орган горной машины; на фиг. 2 - резцовый блок со струеформирующим приспособлением; на фиг. 3 - один из вариантов конструктивного выполнения струеформирующего приспособления.

Исполнительный орган горной машины содержит корпус 1, который может иметь, например, форму тела вращения. Корпус 1 может быть установлен с возможностью вращения на приводном валу привода (не изображен). На корпусе 1 исполнительного органа закреплены породоразрушающие инструменты 2, в качестве которых могут быть использованы резцы, шарошки или другой инструмент. Схема расстановки породоразрушающих инструментов 2 на корпусе 1 исполнительного органа определяется физико-техническими характеристиками породы и назначением горной машины. Каждый породоразрушающий инструмент 2 установлен в держателе 3, который соединен с корпусом 1 посредством разъемного или неразъемного соединения. Породоразрушающий инструмент 2 закреплен в держателе 3 с помощью стопорного приспособления 4. В корпусе 1 исполнительного органа выполнены каналы 5 для подвода орошающей жидкости, которые через распределительный механизм (не изображен) гидравлически соединены с источником для подачи орошающей жидкости под давлением (не изображен). В случае использования в качестве орошающей жидкости воды источник для подачи орошающей жидкости под давлением может быть выполнен, например, в виде водяного насоса. На выходе каналов 5 для подвода орошающей жидкости размещены струеформирующие приспособления 6 для подачи орошающей жидкости на породоразрушающий инструмент 2 и/или разрушаемый материал. Каждое струеформирующее приспособление 6 установлено с возможностью поворота относительно корпуса 1 исполнительного органа и с возможностью фиксации в промежуточных положениях.

Струеформирующее приспособление 6 может быть выполнено в виде корпуса 7 с гнездом 8 для размещения форсунки 9. Форсунка 9 установлена в гнезде 8 корпуса 7 струеформирующего приспособления 6 и имеет основание 10. Часть наружной поверхности гнезда 8 в корпусе 7 и часть наружной поверхности основания 10 форсунки 9 имеют сферическую форму. Основание 10 форсунки 9 установлено в гнезде 8 корпуса 7 струеформирующего приспособления 6 с возможностью поворота. Форсунка 9 выполнена с каналом 11 для истечения орошающей жидкости, который гидравлически соединен с соответствующим каналом 5 для подвода орошающей жидкости. На входе канала 11 для истечения орошающей жидкости может быть выполнена расточка 12 для обеспечения гидравлического соединения указанного канала 11 с каналом 5 для подвода орошающей жидкости при повороте форсунки 9 относительно корпуса 7 струеформирующего приспособления 6. На выходе канала 11 для истечения орошающей жидкости может быть выполнена расточка для размещения вставки 13 для формирования струи орошающей жидкости. Струеформирующее приспособление 6 имеет механизм для фиксации форсунки 9 в промежуточных положениях при ее повороте. В качестве механизма для фиксации форсунки 9 в промежуточных положениях при ее повороте может быть использована любая известная конструкция стопорного механизма, обеспечивающего фиксацию двух деталей при их взаимном повороте друг относительно друга.

Один из наиболее предпочтительных вариантов конструктивного выполнения механизма для фиксации форсунки 9 в промежуточных положениях при ее повороте предусматривает выполнение его в виде установленного на форсунке 9 нажимного элемента 14 с упорной поверхностью 15, распорных элементов 16 из упругого материала и промежуточных элементов 17 с опорной поверхностью 18. Нажимной элемент 14 установлен на форсунке 9 с возможностью осевого перемещения, например, с помощью резьбового соединения, и фиксации в промежуточных положениях. Нажимной элемент 14 установлен с возможностью взаимодействия своей упорной поверхностью 15 с опорной поверхностью 18 каждого промежуточного элемента 17. Каждый промежуточный элемент 17 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения для передачи осевого усилия от нажимного элемента 17 на распорные элементы 16.

Струеформирующие приспособления 6 могут быть расположены на наружной поверхности корпуса 1 исполнительного органа. При этом корпус 7 каждого струеформирующего приспособления 6 может быть соединен с корпусом 1 исполнительного органа с помощью разъемного или неразъемного соединения. Наиболее предпочтительным является такой вариант конструктивного выполнения исполнительного органа, при котором корпус 1 исполнительного органа выполнен с гнездом 19 для размещения корпуса 7 соответствующего струеформирующего приспособления 6. При таком варианте конструктивного выполнения устройства струеформирующее приспособление в значительно меньшей степени подвергается воздействию на него продуктов разрушения, образующихся при взаимодействии породоразрушающих инструментов 2 с разрушаемым материалом.

Корпус 1 исполнительного органа и корпус 7 струеформирующего приспособления 6 наиболее предпочтительно соединены между собой посредством разъемного соединения, например, резьбового. Для исключения утечек орошающей жидкости по соединению между корпусом 1 исполнительного органа и корпусом 7 струеформирующего приспособления 6 могут быть установлены уплотнительные элементы 20, например, в виде резинового кольца.

Исполнительный орган горной машины работает следующим образом.

При перемещении корпуса 1 исполнительного органа, например, при его одновременном вращении вокруг его продольной оси симметрии и поступательном перемещении во взаимодействие с разрушаемым материалом последовательно вступают породоразрушающие инструменты 2. При взаимодействии режущей части соответствующего породоразрушающего инструмента 2 с разрушаемым материалом происходит разрушение последнего. В результате трения породоразрушающего инструмента 2 о разрушаемый материал происходит его интенсивный нагрев и, следовательно, для продолжения нормальной эксплуатации необходимо осуществлять его охлаждение. Кроме того, при воздействии на материал породоразрушающим инструментом 2 образуются мелкие частицы разрушенного материала, которые ухудшают экологию зоны проведения работ и при разрушении определенного вида материала способны к самовозгоранию, и, следовательно, для продолжения нормальной эксплуатации необходимо осуществлять пылеподавление в зоне производства работ. От источника для подачи орошающей жидкости последняя по трубопроводам (на чертеже не изображены) через распределитель поступает под давлением в соответствующие каналы 5 для подвода орошающей жидкости. Из канала 5 для подвода орошающей жидкости она поступает в канал 11 для истечения орошающей жидкости струеформирующего приспособления 6 и далее через вставку 13, которая формирует струю орошающей жидкости определенной формы и определенных параметров, непосредственно на наиболее нагретую часть породоразрушающего инструмента 2 и/или на разрушаемый материал. При изменении схемы расстановки породоразрушающих инструментов 2 на корпусе 1 исполнительного органа или при замене породоразрушающего инструмента 2 на новый, геометрические параметры (вылет резца) которого отличаются от геометрических параметров заменяемого породоразрушающего инструмента, оказывается, что необходимо изменить направление истекания струи орошающей жидкости, поскольку при новой схеме расстановки породоразрушающего инструмента 2 или при изменении геометрических параметров последнего продольная ось симметрии канала канала 11 оказывается смещенной от объекта, на который должна воздействовать струя орошающей жидкости. Для изменения ориентации продольной оси симметрии канала 11 струеформирующего приспособления 6 освобождают механизм фиксации форсунки 9, перемещая вверх по резьбе, выполненной на форсунке 9, нажимной элемент 14. При перемещении нажимного элемента 9 под действием силы упругости материала, из которого выполнены распорные элементы 16, перемещается в осевом направлении промежуточные элементы 17 и основание 10 форсунки 9 оказывается раcфиксированным. Затем в отверстие вставки 13 вставляют твердый стержень (не изображен), который будет показывать направление истечения орошающей жидкости из форсунки 9. Поворачивая основание 10 форсунки 9 в гнезде 8 корпуса 7 струеформирующего приспособления 6, ориентируют твердый стержень, а следовательно, и продольную ось симметрии канала 11 для истечения орошающей жидкости на режущую часть породоразрушающего инструмента 2 и/или разрушаемый материал. После ориентации форсунки 9 ее фиксируют в этом положении. Для этого перемещают нажимной элемент 14 по резьбовой части форсунки 9 в направлении к каналу 5 для подвода орошающей жидкости. При этом нажимной элемент 14 своей упорной поверхностью 15 воздействует на опорную поверхность 18 каждого промежуточного элемента 17. Промежуточные элементы 17 передают усилие на распорные элементы 16, которые под действием этого усилия деформируются и фиксируют от поворота основание 10 форсунки 9 относительно стенок гнезда 8 корпуса 7 струеформирующего приспособления 6. Следует отметить, что, деформируясь под действием осевого усилия, распорные элементы 16 перекрывают зазор между наружной поверхностью основания 10 форсунки и стенками гнезда 8 корпуса 7 струеформирующего приспособления 6, то есть выполняют функции дополнительного уплотнительного элемента. После проведения указанной операции с теми струеформирующими приспособлениями 6, которые подлежат переориентации, включают источник для подачи орошающей жидкости под давлением и подача орошающей жидкости осуществляется описанным выше образом. При этом расточка 12 обеспечивает беспрепятственный проход орошающей жидкости из канала 5 для подвода орошающей жидкости в канал 11 для истечения рабочей жидкости при любом положении основания 10 форсунки 9 относительно гнезда 8 корпуса 7 струеформирующего приспособления 6.

В случае необходимости замены или очистки канала 11 для истечения орошающей жидкости корпус 7 струеформирующего приспособления 6 извлекают из гнезда 19 в корпусе 1 исполнительного органа с помощью специального инструмента. Для облегчения проведения указанных работ на корпусе 7 могут быть выполнены специальные выемки (не изображены) для размещения специального инструмента.

Исполнительный орган горной машины предназначен для образования выработок в горной породе и может быть использован на проходческих и выемочных комбайнах. Исполнительный орган содержит корпус, породоразрушающие инструменты, каналы для подвода орошающей жидкости и струеформирующие приспособления. Породоразрушающие инструменты закреплены на корпусе. Каналы для подвода орошающей жидкости выполнены в корпусе. Струеформирующие приспособления расположены на выходе соответствующих каналов для подвода орошающей жидкости. Каждое струеформирующее приспособление установлено с возможностью поворота относительно корпуса исполнительного органа и фиксации в промежуточных положениях. Технический результат - снижение расхода орошающей жидкости при переналадке исполнительного органа горной машины и эффективное охлаждение породоразрушающего инструмента при изменении положения его режущей части. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Исполнительный орган горной машины, включающий корпус, закрепленные на корпусе породоразрушающие инструменты, расположенные в корпусе каналы для подвода орошающей жидкости и размещенные на выходе соответствующих каналов струеформирующие приспособления для подачи орошающей жидкости на породоразрушающий инструмент и/или разрушаемый материал, отличающийся тем, что каждое струеформирующее приспособление установлено с возможностью поворота относительно корпуса исполнительного органа и фиксации в промежуточных положениях. 2. Исполнительный орган горной машины по п.1, отличающийся тем, что струеформирующее приспособление выполнено в виде корпуса с гнездом для размещения форсунки, форсунки с основанием и механизма для фиксации форсунки в промежуточных положениях при ее повороте, при этом часть наружной поверхности гнезда в корпусе и основания форсунки имеют сферическую форму, причем основание форсунки установлено в гнезде корпуса с возможностью поворота. 3. Исполнительный орган горной машины по п.2, отличающийся тем, что механизм для фиксации форсунки в промежуточных положениях при ее повороте выполнен в виде установленного на форсунке нажимного элемента с упорной поверхностью, распорных элементов и промежуточных элементов с опорной поверхностью, при этом нажимной элемент установлен на форсунке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своей упорной поверхностью с опорной поверхностью каждого промежуточного элемента, а распорные элементы выполнены из упругого материала и установлены между основанием форсунки и промежуточными элементами, причем промежуточные элементы установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения. 4. Исполнительный орган горной машины по п.2 или 3, отличающийся тем, что корпус исполнительного органа выполнен с гнездом для размещения корпуса струеформирующего приспособления. 5. Исполнительный орган горной машины по одному из пп.2 - 4, отличающийся тем, что корпус исполнительного органа и корпус струеформирующего приспособления соединены между собой посредством разъемного соединения.