ГОРНЫЙ ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН Российский патент 2012 года по МПК E21C27/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к горному проходческому комбайну, содержащему механизм передвижения и стрелу для резания или раму, которая несет, по меньшей мере, две вращающиеся режущие головки, оси вращения которых проходят в направлении проходки или составляют острые углы с направлением проходки, и которые вместе определяют профиль резания, имеющий ширину профиля, и два режущих вальца, размещенных, по существу, параллельно и за режущими головками и расположенных на подошве и на кровле, соответственно.

Проходческие комбайны с режущими головками, оси вращения которых проходят в направлении проходки или составляют острые углы с направлением проходки, обычно обозначают как «буры Мариэтта», в которых режущий блок содержит две или несколько вращающихся режущих головок. Две режущие головки определяют профиль резания с максимальной шириной профиля, при этом режущие инструменты обычно размещаются на режущих головках таким образом, что режущие инструменты одной из режущих головок входят в зацепление между режущими инструментами другой из режущих головок во время вращения таким образом, что круглые области соответствующих профилей резания будут перекрывать друг друга. Общий профиль резания двух или более режущих головок, размещенных рядом и предпочтительно на одно и том же уровне, как правило, будет соответствовать соответствующему числу частично перекрывающихся круглых областей с так называемыми клиньями профиля, остающимися между отдельными круглыми областями в районе подошвы или кровли. Край профиля ограничен двумя полуокружностями.

Для выпрямления углов профиля, оставленных вращающимися режущими средствами, известна режущая цепь из патента США 3343882, за счет которой профиль подошвы и профиль кровли могут быть частично выпрямлены.

Альтернативный вариант осуществления изобретения обрезного устройства известен из патента США 3407006, в котором предусмотрены вертикально перенастраиваемые режущие вальцы, закрепленные на раме режущего устройства для получения выпрямленных профилей подошвы и кровли.

Из патента США 5921632 известно обрезное устройство для бура Мариэтта, в котором выдвижной режущий валец размещен на раме проходческого комбайна вертикально регулируемым образом для обрезки подошвы. На кровле клин выреза обрезают режущим вальцом, закрепленным неподвижно на раме. Данное устройство соединено с центральным приводом через валы зубчатой передачи.

Известно, что использование проходческих комбайнов обеспечивает обрезание клиньев профиля резания между круглыми участками подошвы и кровли с помощью обрезных устройств. Также профиль туннеля будет сохранять свою круглую форму в углах кровли. Это, в частности, является крайне неблагоприятным при добыче калия, где увеличенный профиль туннеля достигается тем, что несколько параллельно проходящих профилей, непосредственно соединяющихся друг с другом в боковом направлении, выполняются один за другим для совместного создания требуемого увеличенного профиля туннеля. С таким порядком осуществления действий обрезанные клинья, остающиеся при использовании известных проходческих комбайнов, также как кривые профиля по краям профиля, являются особенно досадными, поскольку они либо должны быть удалены с помощью отдельных устройств, либо составят значительный риск, поскольку порода может легко отделяться от подобных зон профиля.

Настоящее изобретение направлено на создание проходческого комбайна, обеспечивающего проходку или формирование, по существу, прямоугольного профиля туннеля и одновременно устраняющего вышеописанные недостатки.

Для решения этой задачи проходческий комбайн ранее указанного типа согласно изобретению, по существу, отличается тем, что оба режущих вальца содержат концевые участки, которые являются выдвижными до ширины профиля для создания, по существу, прямоугольного профиля вруба. За счет того факта, что оба вальца: верхний режущий валец, т.е. один, который подлежит расположению на кровле, и нижний режущий валец, т.е. один, который подлежит расположению на подошве, содержат выдвижные концевые участки, при этом становится реально увеличить рабочую ширину резания режущих вальцов до ширины профиля, определенной другими режущими инструментами, а именно вращающимися режущими головками. Это позволяет, по существу, полностью обрезать клинья резания, остающиеся между отдельными круглыми областями режущих головок, таким образом, что, по существу, может быть получен прямоугольный профиль резания. Кроме того, реально вырезать углы круглого профиля в форме одной четверти круга с помощью режущих вальцов, выдвинутых до полной ширины профиля таким образом, что без сомнения будет получен полностью прямоугольный профиль.

В то же самое время выполнение выдвижных концевых участков режущих вальцов позволяет снова возвращать назад концевые участки таким образом, чтобы уменьшить ширину режущих вальцов и облегчить управление проходческим комбайном при движении по дороге.

Для вырезания закругленных углов профиля, с возможностью полностью и надежно захватить все из клиньев профиля вруба, предусмотрено, согласно предпочтительному дополнительному варианту изобретения, что каждый режущий валец имеет диаметр, соответствующий, по меньшей мере, одной пятой, предпочтительно, по меньшей мере, одной четвертой диаметра резания режущих головок. Соответственно, большие диаметры режущих вальцов обеспечивают особенно хорошее приближение к предполагаемой прямоугольной форме профиля.

Для обеспечения подгонки размера профиля резания к соответствующему требованию, согласно дополнительному варианту изобретения, предусмотрено, что режущие головки снабжены режущими инструментами, которые являются регулируемыми или выдвижными в радиальном направлении. Это обеспечит регулировку размера круглого профиля, вырезаемого отдельными вращающимися режущими головками. Другое преимущество такой конфигурации заключается в том, что режущие инструменты, например, для повышенной маневренности проходческого комбайна, могут быть смещены в радиальном направлении внутрь во время перемещения назад из туннеля вруба для уменьшения требуемого пространства и, следовательно, риска столкновений со стенками туннеля или т.п.

Для адаптации режущих вальцов, выполненных согласно настоящему изобретению, к размерам соответствующего профиля и, в частности, к высоте профиля каждый режущий валец закреплен шарнирно отдельно на стреле или раме с возможностью регулирования высоты.

Дополнительная адаптация достигается предпочтительным дополнительным вариантом, в котором стрела или рама размещена с возможностью регулирования относительно механизма передвижения в вертикальном направлении. Такая конфигурация обеспечит одновременную регулировку всех режущих средств, неподвижно закрепленных или шарнирно закрепленных на стреле или раме, таким образом, что обе вращающиеся режущие головки и два режущих вальца будут, соответственно, совместно регулируемыми по высоте. Таким образом, будет обеспечена лучшая адаптация профиля с некоторым числом вариантов для адаптации всего профиля к соответствующим требованиям и конечным условиям, в частности, в сочетании с двумя выдвижными в боковом направлении режущими вальцами.

Приведение в действие отдельных режущих средств обычно осуществляют центральный привод и соответствующие зубчатые передачи. Подобный центральный привод в проходческом комбайне согласно настоящему изобретению, например, может быть использован, чтобы приводить в действие, по меньшей мере, две вращающиеся режущие головки. Однако, согласно предпочтительному дополнительному варианту, два режущих вальца приводятся в действие каждый отдельно, причем каждый режущий валец содержит индивидуальный привод. Это обеспечивает лучшую взаимную регулировку потребления энергии для отдельных режущих инструментов, что является случаем с центральным приводом, включающим приводные валы. Центральные приводы, в частности, создают проблему в том, что, если одно из режущих средств, приводимое в действие центральным приводом, буксует за счет дефекта или других непредвиденных обстоятельств, приводная сила будет автоматически распределена на оставшиеся режущие средства, которые часто не предусмотрены для подобных повышенных приводных сил и, таким образом, могут быть повреждены. В случае отдельных приводов для режущих средств и, в частности, для двух режущих вальцов такой проблемы не будет возникать, поскольку каждый привод может управляться отдельно.

Как уже отмечалось, является предпочтительной конфигурация, в которой режущие инструменты размещены на режущих головках таким образом, что режущие инструменты одной из режущих головок входят в зацепление между режущими инструментами другой из режущих головок во время вращения таким образом, что кольцевые области соответствующих профилей резания перекрывают друг друга. С подобной конфигурацией вырезанные клинья, остающиеся между взаимно перекрывающимися профилями круглых областей, будут соответственно меньше для облегчения процедуры обрезки.

Далее изобретение будет пояснено более подробно с помощью приведенного в качестве примера варианта осуществления изобретения, схематично проиллюстрированного на чертежах, на которых показано следующее:

фиг.1 представляет собой вид сбоку проходческого комбайна согласно настоящему изобретению;

фиг.2 представляет собой вид сверху проходческого комбайна согласно настоящему изобретению;

фиг.3 представляет собой вид спереди проходческого комбайна согласно настоящему изобретению;

на фиг.4 показан профиль резания, получаемого с помощью известного проходческого комбайна;

на фиг.5 показан профиль резания, получаемый с помощью проходческого комбайна согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 показан проходческий комбайн 1, содержащий механизм 2 передвижения. Механизм 2 передвижения в данном случае выполнен как гусеничный механизм. На стреле 3 для резания, которая может быть отрегулирована в вертикальном направлении, в направлении двойной стрелки 4, с помощью соответствующего регулировочного устройства, установлены режущие головки 5, которые приводятся во вращательное движение вокруг оси 6 вращения.

За режущим средством 5 размещен режущий валец 8, который должен быть расположен на кровле 7, и режущий валец 10, расположенный на подошве 9. Режущие вальцы 8 и 10 прикреплены к поворотному рычагу 11 или 12, соответственно, который является поворотным относительно стрелы 3 вокруг оси 13 или 14, соответственно. Гидравлические цилиндры 15 и 16, соответственно, служат в качестве приводов рычагов. Каждый из двух режущих вальцов 8 и 10 объединен с отдельным приводом 17 или 18, соответственно.

На фиг.1 дополнительно показано средство транспортирования, которое проходит в продольном направлении комбайна далеко назад за конец проходческого комбайна 1 и содержит поворотный участок доставки. Опорная рама 22 соединена с рамой комбайна с помощью гидравлического цилиндра 21 и способна быть прицепной, и несет на себе буровое и установочное устройства 23 для анкера и соответствующие опорные устройства 24.

Из фиг.2 ясно, что две вращающиеся режущих головки 5 размещены рядом на переднем конце комбайна. Режущий валец 8 содержит центральный участок 27 вальца и два выдвижных концевых участка 25. Концевые участки 25 являются выдвижными в направлении двойной стрелки 26 для регулировки ширины резания режущего вальца 8. Вращательный привод 17 использован для режущего вальца 8, при этом центральный участок 27 режущего вальца 8 приводится в движение зубчатой передачей, не показанной подробно, при этом выдвижные концевые участки 25 соединены с центральным участком 27 с помощью положительного соединения способом, предохраняющим от вращения, но со смещением в направлении оси вращения режущего вальца 8. Регулировочное устройство для вертикальной переналадки стрелы 3 для производства вруба обозначено позицией 38.

На фиг.3 показаны две режущие головки 5, каждая из которых содержит множество режущих инструментов и, в частности, режущие ножи 28, которые являются регулируемыми в радиальном направлении, в направлении двойных стрелок 29, для изменения размера соответствующего круглого профиля, который должен быть достигнут. Две режущие головки 5 предпочтительно приводятся в действие во взаимно противоположных направлениях с отдельными режущими инструментами 29, соответственно входящими в зацепление друг с другом во время вращения таким образом, чтобы создавать перекрывание отдельных круглых профилей, показанных на фиг.5. Из фиг.3 дополнительно ясно, что каждый режущий валец 8 и 10 несет множество режущих инструментов, таких как, например, шарошки 30 на центральном участке 27 вальца и на выдвижных концевых участках 25. Как ясно видно из фиг.3, концевые участки 25 являются выдвижными в направлении двойных стрелок 26 таким образом, чтобы был вырезан, по существу, прямоугольный профиль.

На фиг.4 и 5 показаны профили резания, получаемые согласно известным решениям и согласно настоящему изобретению, соответственно. Параллельные вырезы 31 и 32 проиллюстрированы, каждый, причем проходческий комбайн изначально делает вырез 31 и потом вырез 32, параллельный предшествующему. На фиг.4 показаны два профиля 33, вырезанные с помощью вращающихся резцовых головок, причем клин 35 профиля вырезают с помощью обрезного устройства в виде режущей цепи 34. Общий прямоугольный профиль резания, однако, не достигается с помощью проходческого комбайна такого типа. Вот почему зона, перекрывающаяся с вырезом 31, должна быть перекрыта последующим вырезом 32 таким образом, чтобы достичь совместной уменьшенной общей ширины профиля.

На фиг.5 показан общий профиль, который достигается с помощью проходческого комбайна согласно настоящему изобретению. Круглые профили 33 могут быть получены двумя режущими головками 5 с шириной а профиля. Остающиеся клинья 35 профиля, также как подобным образом остающиеся закругленные углы 36, в данном случае вырезаются с помощью режущих вальцов 8 и 10, ширина которых соответствует ширине профиля а с учетом выдвижных концевых участков 25, при этом образуя профиль 37. Таким образом получен прямоугольный общий профиль. Последующий вырез 32 может следовать сразу же за первым вырезом 31 таким образом, чтобы увеличить эффективность извлечения.

Изобретение относится к горному делу, в частности к горному проходческому комбайну. Техническим результатом является формирование горным комбайном прямоугольного профиля туннеля, исключение операции по удалению кривых профилей, повышение безопасности. Горный проходческий комбайн включает механизм передвижения и стрелу или раму. На раме находятся, по меньшей мере, две вращающиеся режущие головки и два режущих вальца. Оси вращения режущих головок проходят в направлении проходки или расположены под острым углом относительно направления проходки. Два режущих вальца размещены параллельно и за режущими головками и способны располагаться на подошве и на кровле, соответственно. Оба режущих вальца содержат концевые участки, способные выдвигаться до ширины профиля для образования, по существу, прямоугольного профиля резания. При этом каждый режущий валец отдельно шарнирно соединен со стрелой или рамой с возможностью регулирования высоты, и каждый режущий валец имеет диаметр, соответствующий, по меньшей мере, одной пятой диаметра резания режущих головок. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Горный проходческий комбайн, содержащий механизм передвижения и стрелу или раму, несущую, по меньшей мере, две вращающиеся режущие головки, оси вращения которых проходят в направлении проходки или расположены под острым углом относительно направления проходки и которые вместе определяют профиль резания, имеющий ширину профиля, и два режущих вальца, размещенных, по существу, параллельно и за режущими головками и способных, располагаться на подошве и на кровле соответственно, отличающийся тем, что оба режущих вальца (8, 10) содержат концевые участки (25), способные выдвигаться до ширины (а) профиля для образования, по существу, прямоугольного профиля резания, при этом каждый режущий валец (8, 10) отдельно шарнирно соединен со стрелой (3) или рамой с возможностью регулирования высоты и каждый режущий валец (8, 10) имеет диаметр, соответствующий, по меньшей мере, одной пятой, предпочтительно, по меньшей мере, одной четвертой диаметра резания режущих головок (5).

2. Проходческий комбайн по п.1, отличающийся тем, что режущие головки (5) снабжены режущими инструментами (28), которые являются регулируемыми или выдвижными в радиальном направлении.

3. Проходческий комбайн по п.1 или 2, отличающийся тем, что режущие инструменты (28) размещены на режущих головках (5) таким образом, что режущие инструменты (28) одной из режущих головок (5) входят в зацепление между режущими инструментами (28) другой из режущих головок во время вращения таким образом, что круглые области соответствующих профилей (33) резания перекрывают друг друга.

4. Проходческий комбайн по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый режущий валец (8, 10) содержит индивидуальный привод (17, 18).

5. Проходческий комбайн по п.1 или 2, отличающийся тем, что стрела (3) или рама размещена с возможностью регулирования в вертикальном направлении относительно механизма (2) передвижения.