РЕЖУЩИЙ ОРГАН СТРУГОВОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1999 года по МПК E21C35/18 

Предлагаемое техническое решение относится к горной промышленности и предназначено для использования на заводах горного машиностроения при изготовлении исполнительных органов струговых установок.

Известно, что при трении режущих инструментов о крепкие горные породы, коэффициент крепости которых по шкале проф. М.М. Протодьяконова более 6, на поверхности последних остаются раскаленные искры, являющиеся источником воспламенения метано-воздушной среды (см. С.А.Ихно Фрикционное искрение при эксплуатации горношахтного оборудования - причина аварий. Журнал "Уголь", N 9, 1990, с. 36 - 39).

Известны устройства исполнительных органов горных комбайнов, оснащенные системами взрывозащитного орошения (см. Нормативы по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов, МакНИИ, 1990).

Вращающиеся вокруг своей оси исполнительные органы выемочных и проходческих комбайнов имеют борозду резания в виде прерывистой линии, ограниченной началом и концом зацепления резца с породой. После выхода резца из зацепления он совершает холостой пробег по окружности вращения, в течение этого времени резец остывает. За счет вращения происходит закручивание водовоздушной смеси. Вокруг исполнительного органа создается мелкодисперсная водяная оболочка, которая блокирует поверхность резания, предотвращая опасное фрикционное искрение.

Однако практика эксплуатации показала их низкую надежность вследствие частого засорения форсунок. Кроме того, такая система орошения не пригодна для струговых установок, т.к. подвести воду к резцу технически невозможно. Поэтому оросители установлены на конвейере или на крепи. Орошается только поверхность забоя в зоне нахождения струга. Такое орошение позволяет бороться с пылью и не предназначено для борьбы с опасностью фрикционного искрения, т.к. вода не попадает на след резания.

Известно устройство "Режущая коронка исполнительного органа горного комбайна", содержащая корпус и резцедержатели. Каждый резцедержатель снабжен экраном, длина которого не менее длины выступающей части резца, а ширина - не менее ширины его режущей кромки (см. авт. св. СССР N 1211412, E 21 C 27/24). Надежных конструкций таких устройств в настоящее время не существует. Кроме того, использовать экран, установленный за резцом, в струговых установках невозможно.

Исполнительный орган струговой установки движется поступательно вдоль линии забоя. Резцы находятся в постоянном контакте с массивом горных пород, а борозда резания является сплошной непрерывистой линией. Опасность искрения несут только верхние резцы, так как при сужении пласта они могут соприкасаться с породами кровли. Нижние резцы также могут соприкасаться с породами почвы, но они работают по штыбу, который сразу же после образования искрения уничтожает его. Остальные резцы работают по угольному пласту.

В основу изобретения поставлена задача создать такой режущий орган струговой установки, в котором за счет конструктивных особенностей резцов обеспечивается взрывобезопасность струговой установки в отношении фрикционного искрения и, как следствие, повышение безопасности работы последней во взрывоопасной атмосфере.

Поставленная задача решается за счет того, что в режущем органе струговой установки, содержащем корпус, на котором закреплены резцы, установленные в вертикальной плоскости в резцедержателях, согласно изобретению, режущий орган снабжен дополнительным резцом, установленным позади верхнего резца в горизонтальной плоскости, при этом расстояние между резцами не более 100 мм, а длина дополнительного резца меньше основного на половину длины твердой вставки.

Благодаря такому выполнению предлагаемый режущий орган струговой установки при работе по крепким породам не воспламеняет метановоздушную смесь. Это объясняется следующим. При работе такого режущего органа по породе твердая вставка верхнего резца не дает опасного искрообразования, т.к. температура ее плавления 2500 - 3000^oC. В процессе трения твердая вставка постепенно изнашивается. Однако трению державки резца о крепкие породы и, тем самым, появлению возможности фрикционного искрения, препятствует дополнительный резец, который вступает в работу при определенном износе твердой вставки первого резца. Нагрузка на первый резец резко падает. Кроме того, дополнительный резец, двигаясь по следу основного, на небольшом расстоянии от него, разрушает искры, образующиеся в борозде резания, снижая их температуру.

Длина дополнительного резца и его расположение выбрано экспериментально и является достаточным, чтобы при взаимодействии с дополнительным резцом искры были затушены, не успев воспламенить метановоздушную смесь.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками заявленного изобретения. Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном режущем органе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отечественными от прототипа признаками заявленного режущего инструмента. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение взрывобезопасности струговой установки в отношении фрикционного искрения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Предлагаемое технические решение поясняется чертежом, на котором обозначены корпус 1 исполнительного органа, кулак 2, первый (основной) резец 3, дополнительный резец 4, твердая вставка 5, которой снабжены основные 3 и дополнительные резцы 4, l- расстояние между осями резцов по линии резания (в горизонтальной плоскости): h - разность высот 1 и 2 резцов.

На чертеже показан только верхний резец установки. Остальные закреплены в вертикальной плоскости ниже резца 3.

Дополнительный резец 4 установлен таким образом, что его длина меньше длины резца 3 на половину длины твердой вставки. Расстояние между осями не превышает 100 мм. Это расстояние установлено экспериментально на стендовой установке в МакНИИ. Устройство работает следующим образом. При движении исполнительного органа вдоль забоя первый резец 3 приходит в контакт с поверхностью породы 1. Второй резец 4 породы не касается.

При встрече резца 3 с поверхностью крепкой породы возникают искры, способные воспламенить метановоздушную смесь. Вслед за резцом 3 на расстоянии l от него движется резец 4. Нагретые частицы встречаются с его холодной поверхностью, оседают на ней и остывают.

При износе твердой вставки 5 резца 3 до пределов, когда начинается трение державки о породы, вступает в работу второй резец 4. При этом нагрузка на два резца значительно меньше, чем на один. Фрикционное искрение становится безопасным.

Исследования, проведенные в МакНИИ, показали, что использование предлагаемого технического решения для защиты от воспламенения взрывчатой метановоздушной смеси фрикционными искрами при работе струговых установок обеспечивает, по сравнению с существующими устройствами, повышение безопасности работ прим выемке угля.

Режущий орган предназначен для разрушения горных пород и может быть использован в струговых установках. Режущий орган струговой установки содержит корпус, в котором установлены резцы, закрепленные в резцедержателях. Позади верхнего резца в горизонтальной плоскости закреплен дополнительный резец, на расстоянии не более 100 мм. Длина дополнительного резца меньше длины основного резца на половину длины твердой вставки. Такое выполнение режущего органа позволяет повысить его износостойкость. 1 ил.

Режущий орган струговой установки, содержащий корпус, на котором закреплены резцы, установленные в вертикальной плоскости в резцедержателях, отличающийся тем, что режущий орган снабжен дополнительным резцом, установленным позади верхнего резца в горизонтальной плоскости, при этом расстояние между резцами не более 100 мм, а длина дополнительного резца меньше основного на половину длины твердой вставки.