ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН Российский патент 2015 года по МПК E21C25/16 E21C27/24 E21D9/10 

Изобретение касается проходческого комбайна, содержащего имеющую ходовой механизм основную раму и поворачиваемую в горизонтальном и вертикальном направлении стрелу, которая снабжена режущим устройством, которое имеет по меньшей мере одно установленное на стреле с возможностью вращения и приводимое во вращение приспособление для крепления инструмента, которое имеет по своему периметру множество режущих инструментов.

Далее изобретение касается способа проходки штрека под землей с помощью проходческого комбайна.

Проходческие комбайны упомянутого в начале типа известны как врубовые проходческие комбайны избирательного действия и употребительны по меньшей мере в двух типах конструкции, причем в обоих случаях стрела закреплена на раме комбайна с возможностью поворота во все стороны. При первом типе конструкции режущие барабаны или режущие головки установлены с возможностью вращения поперек продольной оси стрелы, которые проводятся по забою в вертикальном направлении поперек своей оси и таким образом используются для разработки, другими словами для добычи материалов. Такого рода поперечные режущие головки, также как режущие барабаны отличаются по сути тем, что может быть оптимизирован износ резцов посредством соответствующего позиционирования и регулировки угла относительно направления вращения, причем при работе с такого рода врубовым проходческим комбайном избирательного действия прежде всего необходим процесс выполнения вруба, при котором режущие головки в направлении оси стрелы должны прокалывать забой с тем, чтобы выполнить вруб, от которого тогда забой может быть обработан по всей площади.

При втором типе используются так называемые продольные режущие головки, которые главным образом имеют ось вращения, которая проходит параллельно оси стрелы или лежит на одной прямой с осью стрелы. Также с такого рода продольными режущими головками до начала самого процесса разработки необходим вруб, причем продольные режущие головки здесь должны входить в забой в направлении своих осей вращения, чтобы обеспечить соответствующий вруб, начиная с которого происходит поворот стрелы с вращающейся продольной режущей головкой по забою, и может быть произведена разработка.

Невыгодно при описанных типах конструкций то, что по причине их относительно большой конструктивной высоте они не подходят для применения при малых высотах штрека. Без специальной адаптации описанные типы конструкций также не применимы для разработки очень твердых горных пород.

Для применения в особо твердых породах известны специальные типы конструкций, в которых, например, предусмотрены дисковые инструменты, которые работают по принципу подрезания. Один такого рода комбайн, например, взят из АТ 506502 А2. Этот комбайн имеет на поворачиваемой в вертикальном направлении стреле установленное режущее колесо, причем ось вращения режущего колеса проходит поперек продольной оси и оси поворота стрелы. Режущее колесо включает в себя дисковое приспособление для крепления инструмента, которое имеет множество дисковых инструментов, большинство из которых ориентированы в сторону подошвы. В процессе резания сначала производится вруб в кровлю, после чего стрела с режущим колесом по принципу подрезания режет в сторону подошвы.

WO 2010/050872 также описывает проходческий комбайн с режущим колесом, которое на своем периметре имеет дисковые инструменты. Режущее колесо установлено с возможностью вращения на стреле, которая может поворачиваться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. В первом исполнении ось вращения режущего колеса проходит в горизонтальном направлении и во втором исполнении - главным образом в вертикальном направлении.

Задачей изобретения является создать проходческий комбайн, который подходит для низких профилей штреков и которым могут быть вырезаны различные профили, в частности различные по ширине и различные по высоте профили без необходимости адаптации комбайна. Изобретение далее имеет целью повысить производительность резания в твердых горных породах.

Для решения этой задачи проходческий комбайн упомянутого в начале типа согласно изобретению усовершенствуется таким образом, что режущее устройство имеет по меньшей мере два расположенных параллельно друг другу дискообразных приспособления для крепления инструмента, которые установлены с возможностью вращения на расположенную между приспособлениями для крепления инструмента концевую зону стрелы, по меньшей мере частично выполненную дискообразно.

Поскольку приспособление для крепления инструмента выполнено дискообразным, проходческий комбайн может учитывать требования малой конструктивной высоты простым способом. За счет того, что предусмотрены по меньшей мере два расположенные параллельно друг к другу приспособления для крепления инструмента, увеличивается производительность резания и одновременно обеспечивается в простом виде и простым способом общая установка двух приспособлений для крепления инструмента на расположенной между приспособлениями для крепления инструмента и по меньшей мере частично дискообразной концевой зоне стрелы. Приспособления для крепления инструмента при этом установлены с возможностью вращения, в частности на расположенной между приспособлениями для крепления инструмента упомянутой концевой зоне стрелы, и здесь таким образом говорится о так называемой консольной установке. О консольной установке говорят, если приспособление крепления инструмента опирается только с одной стороны, следовательно, противоположная вторая опора отсутствует. Это приводит к особенно плоской конструкции. Исходя из этого, установка приспособления для крепления инструмента с внешней стороны соответственно исключается, так, что, например, охватывающая приспособление для крепления инструмента рама, которая могла бы быть необходима для такого рода установки, может не пригодиться. Это ведет не только к экономии места, но и, в частности, к тому, что при соответствующем позиционировании до края режущего устройства режущие инструменты достигают эффекта.

За счет того, что стрела расположена с возможностью вращения как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, заявленный проходческий комбайн может быть применим для профилей штреков различной ширины и различной длины, без надобности конструктивной адаптации комбайна.

Стрела при этом предпочтительно установлена на каретке, подвижной относительно несущей рамы в продольном направлении комбайна, посредством чего простым способом производится вруб в забой и после этого поворотом стрелы может быть разработан слой горной породы, соответствующий глубине вруба.

Если, как это соответствует предпочтительному усовершенствованию, приспособления для крепления инструмента установлены на стреле с возможностью вращения вокруг проходящей перпендикулярно горизонтальной оси поворота стрелы и поперек продольного направления комбайна оси вращения, производится вруб на боковой стенке штрека и далее производится боковой поворот в соответствии с шириной профиля штрека. Это расположение приспособлений для крепления инструмента приводит к чрезвычайно малой высоте комбайна, так что комбайн может быть применим также для низкого профиля штрека.

Режущие инструменты расположены на обоих приспособлениях для крепления инструмента таким образом, что режут в забое две канавки, отделенные друг от друга ребром из горной породы, причем глубина вруба зависит от того, насколько диаметр опорного устройства меньше диаметра режущего круга. Чтобы после процесса резания, при котором два режущих диска вырезают отдельные канавки, соответствующие отдельным приспособлениям для крепления инструмента, оставшиеся ребра из горной породы надежно могли бы быть удалены, предпочтительное усовершенствование предусматривает, что заданные режущим инструментом режущие диски отдельных приспособлений для крепления инструмента, которые, в частности, одинаковы у обоих приспособлений для крепления инструмента, больше, чем оставшееся между приспособлениями для крепления инструмента ребро из горной породы. Выемка оставшегося ребра из горной породы достигается при этом тем, что режущее устройство в последующем процессе резания используется смещенным в вертикальном направлении.

Несмотря на то, что подразумевается применение дисков в качестве режущих инструментов в рамках изобретения, наблюдается, что производительность резания с использованием дисков по принципу подрезания остается всегда ограниченным. Чтобы увеличить производительность резания, в частности при твердой горной породе, предпочтительный вариант выполнения предусматривает, что режущие инструменты содержат пакеты дисков, другими словами, барабаны, которые установлены с возможностью вращения в неподвижно закрепленные на приспособлении для крепления инструмента опоры, причем пакеты дисков, или барабаны, имеют на своем периметре множество резцов, предпочтительно в рядах, проходящих в окружном направлении. За счет того, что барабаны, другими словами пакеты дисков, имеют множество рядов резцов, обработка осуществляется не по принципу подрезания, а, в частности, резцы, образованные из прочного металла, разрушают горную породу путем приложения перпендикулярных забою режущих усилий. Вместо предпочтительным образом предусмотренных пакетов дисков или барабанов, имеющих на своем периметре множество резцов, также в качестве примера применяются так называемые буры с восходящим разбуриванием передовой скважины, причем у таких режущих инструментов резцы, другими словами ряды резцов, могут быть расположены тесно друг к другу таким образом, что получаются крайне малые расстояния между отдельными режущими кольцами. Тем самым достижима высокая производительность резания также на твердых горных породах.

Для установки с возможностью вращения пакета дисков или барабана на приспособлении для крепления инструмента требуется опора, которая занимает соответствующую площадь, в частности в осевом направлении приспособления для крепления инструмента таким образом, что резцы пакетов дисков или барабанов могут не достигать самого края приспособления для крепления инструмента, и это в частности в том случае, если оси вращения пакетов дисков или барабанов проходят параллельно оси вращения приспособления для крепления инструмента. Чтобы устранить данный недостаток, предпочтительное усовершенствование предусматривает, что на приспособлениях для крепления инструмента предусмотрено множество пакетов дисков или барабанов с осью вращения, проходящей параллельно оси вращения приспособления для крепления инструмента и множество пакетов дисков или барабанов с осью вращения, проходящей наклонно к оси вращения приспособления для крепления инструмента. Барабаны или дисковые инструменты с наклонной осью вращения могут при этом быть установлены наклонно наружу, а также внутрь, тем самым обеспечить свободное резание у отдельных приспособлений для крепления инструмента. При этом оптимальная геометрия может быть достигнута тем, что имеющие наклонную ось вращения пакеты дисков или барабаны имеют коническую форму периметра или коническую огибающую поверхность.

Чтобы иметь возможность прикладывать большие усилия резания, дальнейшее предпочтительное усовершенствование предусматривает, что основная рама имеет выдвижную в сторону кровли и подошвы стойку, чтобы расклинивать проходческий комбайн в пределах штрека.

Согласно второму аспекту изобретения, предусмотрен способ проходки штрека проходческим комбайном, который отличается тем, что установленное с возможностью вращения на стреле и приводимое в движение режущее устройство по меньшей мере с двумя расположенными параллельно друг к другу приспособлениями для крепления инструмента, которые установлены с возможностью вращения на расположенную между приспособлениями для крепления инструмента концевую зону стрелы, по меньшей мере частично дискообразной, предпочтительно приставляется к забою возле боковой стенки, что подачей стрелы в продольном направлении комбайна делается вруб, что после этого стрела в первом процессе резания поворачивается в сторону, посредством чего вырезаются две параллельные канавки, отделенные друг от друга ребром из горной породы, после чего стрела, вслед за выведением из режущего устройства из вырезанных канавок, поворачивается в вертикальном направлении и ставится на забой в позицию, сдвинутую в вертикальном направлении относительно первого процесса резания таким образом, что подачей стрелы в продольном направлении комбайна делается вруб и что при следующем затем вторым процессом резания посредством бокового поворота стрелы вырезаются две параллельные канавки, которые смещены относительно вырезанных в первом процессе резания, параллельных канавок таким образом, чтобы вырезались оставшиеся в первом процессе резания ребра из горной породы.

Изобретение в дальнейшем раскрыто подробнее с помощью схематически представленных примеров осуществления на изображении. Фиг. 1 показывает объемный вид проходческого комбайна согласно изобретению, фиг. 2 - режущие инструменты режущего устройства проходческого комбайна согласно фиг. 1, фиг. 3 - подробный вид режущего инструмента согласно фиг. 2 и фиг. 4а и 4b - изображение способа выемки в виде штрека сверху.

На фиг. 1 представлен проходческий комбайн 1, который имеет несущую раму 2 с гусеничным ходовым механизмом 3. Стрела обозначена позицией 4 и в соответствии с двусторонней стрелкой 5 может перемещаться в продольном направлении комбайна. Стрела 4 с помощью не изображенного более детально горизонтального поворотного устройства установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 6.

Передняя секция стрелы 4 установлена с помощью не изображенного более детально вертикального поворотного устройства с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 7. Стрела, таким образом и способом, может быть повернута как в горизонтальном, так и вертикальном направлении относительно основной рамы 2. На стреле 4 установлено режущее устройство 8 с возможностью вращения вокруг оси 9 вращения, причем не изображенный более детально привод вращения приводит во вращение режущее устройство 8 вокруг оси 9. Режущее устройство 8 имеет два приспособления 10 и 11 для крепления инструмента, каждое из которых на периметре имеет несколько режущих инструментов 12. Режущие инструменты 12 ниже будут более детально описаны с помощью фигур 3 и 4.

На фиг. 1 видно, что приспособления 10 и 11 для крепления инструмента образованы в виде дисков, причем конец 13 стрелы 4, по меньшей мере частично образованный в виде диска, имеет опору приспособлений 10 и 11 для крепления инструмента. Концевой участок 13 стрелы 4 расположен между обоих приспособлений 10 и 11 для крепления инструментов так, что между режущими инструментами 12 приспособлений 10 и 11 для крепления инструмента, остается промежуток 14. При резании горной породы режущие инструменты 12, установленные на приспособлениях 10 и 11 для крепления инструмента создают таким образом две параллельно друг другу проходящих канавки, между которыми в зоне 14 остается ребро из горной породы.

На фиг. 1 далее видно, что на основной раме 2 проходческого комбайна 1 закреплено погрузочное устройство 15, с помощью которого разработанная горная порода подбирается и передается на проходящее в продольном направлении комбайна транспортирующее устройство. Проходческий комбайн 1 на своем заднем конце имеет выступающий передающий транспортер 16, с помощью которого разработанная горная порода передается на идущую следом единицу 17. Идущая следом единица 17 имеет собственный гусеничный ходовой механизм 18 и служит к примеру базой схематично набросанной силовой установки 29. Из заднего конца идущей следом единицы 17 выступает выводящий транспортер 19, который передает разработанную горную породу на штрековое транспортирующее устройство. Идущая следом единица 17 далее имеет приемный стол 20, с помощью которого может быть принята разработанная горная порода, не принятая главным загрузочным устройством 15.

По причине горизонтального расположения приспособлений 10 и 11 для крепления инструмента, имеющих форму дисков, достигается чрезвычайно низкая конструктивная высота проходческого комбайна 1 и, в частности, очевидно, что конструктивная высота проходческого комбайна составляет не более чем 1,2 - 1,5-кратную величину по отношению к измеренному в направлении оси вращения 9 габариту режущего устройства 8.

На фиг. 2 и 3 видно, что на периметре приспособлений 10 и 11 для крепления инструмента расположено множество режущих инструментов 12, причем все режущие инструменты образованы пакетом дисков, на периметре которых расположено множество выступающих вставных режущих элементов 21, и что выступающие режущие элементы расположены в проходящих окружных направлениях параллельных рядах. Пакеты дисков установлены в устройства 22 опирания с возможностью вращения вокруг оси 27, также 28, причем режущие инструменты 12а предусмотрены с осью вращения 27, параллельной оси вращения 9 приспособлений 10 и 11 для крепления инструмента и режущие инструменты 12b и 12с с расположенными под углами в различных направлениях осями вращения 28. Режущие инструменты 12b направлены наклонно наружу, режущие инструменты 12с направлены наклонно внутрь, причем в детальном изображении, по фиг. 4 видно, что такого рода расположение приводит к тому, что режущие инструменты со своими вставными режущими элементами 21 могут перекрыть общую высоту приспособлений 10 и 11 для крепления инструмента. Режущие инструменты 12а, 12b, 12с расположены попеременно с различной ориентацией осей вращения, так что исключается, что два режущих инструмента, которые имеют одинаковую ориентацию осей вращения расположены один за другим.

Принцип работы заявленного проходческого комбайна 1 более детально разъясняется с помощью фигур 4а и 4b. Чтобы начать процесс резания (фиг.4а), на боковой стенке 23 профиля штрека делается вруб, тем, что стрела в направлении стрелки 24 смещается в направлении забоя так, что режущее устройство 8 проникает в забой, например, на глубину 50 см. Максимальная глубина вруба достигнута тогда, когда концевой участок 13 стрелы в форме диска соприкасается с ребром из горной породы, образованным в зоне 14. После этого (фиг. 4b) режущее устройство 8, поворачивается по забою посредством поворачивания стрелы 9 в направлении стрелки 26, посредством чего образуются две параллельно друг другу проходящие канавки в горной породе. Описанный процесс затем повторяется, причем режущее устройство 8 применяется перемещенным в вертикальном направлении так, что разрабатывается оставшееся при первом процессе резания ребро из горной породы.

Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно к горным комбайнам. Технический результат - повышение производительности резания в твердых породах. Проходческий комбайн содержит имеющую ходовой механизм несущую раму (2) и поворачиваемую в горизонтальном и вертикальном направлении стрелу (4), которая снабжена режущим устройством (8). Режущее устройство имеет, по меньшей мере, одно установленное с возможностью вращения на стреле (4) и приводимое во вращение приспособление (10, 11) для крепления инструмента, которое по своему периметру имеет множество режущих инструментов (12). При этом режущее устройство (8) имеет по меньшей мере два расположенных параллельно друг к другу дискообразных приспособления (10, 11) для крепления инструмента, которые установлены с возможностью вращения на расположенной между приспособлениями (10, 11) для крепления инструмента и по меньшей мере частично дискообразной концевой зоне (13) стрелы (4). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Проходческий комбайн, содержащий имеющую ходовой механизм несущую раму (2) и поворачиваемую в горизонтальном и вертикальном направлении стрелу (4), которая снабжена режущим устройством (8), которое имеет по меньшей мере одно установленное с возможностью вращения на стреле (4) и приводимое во вращение приспособление (10, 11) для крепления инструмента, которое по своему периметру имеет множество режущих инструментов (12), отличающийся тем, что режущее устройство (8) имеет по меньшей мере два расположенных параллельно друг к другу дискообразных приспособления (10, 11) для крепления инструмента, которые установлены с возможностью вращения на расположенной между приспособлениями (10, 11) для крепления инструмента и по меньшей мере частично дискообразной концевой зоне (13) стрелы (4).

2. Проходческий комбайн по п. 1, отличающийся тем, что режущие инструменты (12) содержат пакеты дисков или барабаны, которые соответственно установлены в неподвижно закрепленные на приспособлении для крепления инструмента опоры с возможностью вращения, причем пакеты дисков, или барабаны имеют по своему периметру множество вставных режущих элементов (21), предпочтительно расположенных в проходящих в окружном направлении рядах.

3. Проходческий комбайн по п. 2, отличающийся тем, что на приспособлениях (10, 11) для крепления инструмента предусмотрено соответственно множество пакетов (12а) дисков или барабанов с осью (27) вращения, проходящей параллельно оси (9) вращения приспособления (10, 11) для крепления инструмента, и множество пакетов (12b, 12с) дисков или режущих барабанов с осью (28) вращения, проходящей наклонно к оси (9) вращения приспособления (10, 11) для крепления инструмента.

4. Проходческий комбайн по п. 3, отличающийся тем, что пакеты (12b, 12с) дисков или барабаны, имеющие наклонную ось (28) вращения, имеют коническую периферийную или огибающую поверхность.

5. Проходческий комбайн по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что заданная режущим инструментом (12) толщина резания отдельного дискообразного приспособления (10, 11) для крепления инструмента, которая, в частности, одинакова у обоих приспособлений (10, 11) для крепления инструмента, больше, чем толщина расположенной между двумя приспособлениями (10, 11) для крепления инструмента концевой зоны (13) стрелы (4).

6. Проходческий комбайн по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что приспособления (10, 11) для крепления инструмента установлены на стреле (4) с возможностью вращения вокруг оси (9) вращения, проходящей перпендикулярно горизонтальной оси (7) вращения стрелы (4) и поперек продольного направления комбайна.

7. Проходческий комбайн по п. 5, отличающийся тем, что приспособления (10, 11) для крепления инструмента установлены на стреле (4) с возможностью вращения вокруг оси (9) вращения, проходящей перпендикулярно горизонтальной оси (7) вращения стрелы (4) и поперек продольного направления комбайна.

8. Проходческий комбайн по любому из пп. 1, 2, 3, 4 или 7, отличающийся тем, что стрела (4) установлена на каретке, выполненной с возможностью смещения в продольном направлении комбайна относительно основной рамы (2).

9. Проходческий комбайн по п. 5, отличающийся тем, что стрела (4) установлена на каретке, выполненной с возможностью смещения в продольном направлении комбайна относительно основной рамы (2).

10. Проходческий комбайн по п. 6, отличающийся тем, что стрела (4) установлена на каретке, выполненной с возможностью смещения в продольном направлении комбайна относительно основной рамы (2).

11. Проходческий комбайн по любому из пп. 1, 2, 3, 4, 7, 9 или 10, отличающийся тем, что основная рама (2) имеет выдвижную в сторону кровли и подошвы стойку, чтобы расклинивать проходческий комбайн в пределах штрека.

12. Проходческий комбайн по п. 5, отличающийся тем, что основная рама (2) имеет выдвижную в сторону кровли и подошвы стойку, чтобы расклинивать проходческий комбайн в пределах штрека.

13. Проходческий комбайн по п. 6, отличающийся тем, что основная рама (2) имеет выдвижную в сторону кровли и подошвы стойку, чтобы расклинивать проходческий комбайн в пределах штрека.

14. Проходческий комбайн по п. 8, отличающийся тем, что основная рама (2) имеет выдвижную в сторону кровли и подошвы стойку, чтобы расклинивать проходческий комбайн в пределах штрека.

15. Способ проходки штрека под землей проходческим комбайном по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что установленное с возможностью вращения на стреле и приводимое во вращение режущее устройство по меньшей мере с двумя расположенными параллельно друг к другу дискообразными приспособлениями для крепления инструмента, которые установлены с возможностью вращения на расположенную между приспособлениями для крепления инструмента и по меньшей мере частично дискообразную концевую зону стрелы, приставляют к забою, предпочтительно к боковой стенке, при этом за счет подачи стрелы в продольном направлении комбайна вырезают вруб, после чего стрелу в первом процессе резания поворачивают в сторону, за счет чего вырезают две параллельные канавки, отделенные друг от друга ребром из горной породы, после чего стрелу, вслед за выведением режущего устройства из вырезанных канавок, поворачивают в вертикальном направлении и устанавливают на забой в позицию, смещенную в вертикальном направлении относительно первого процесса резания, причем за счет подачи стрелы в продольном направлении комбайна вырезают вруб, а при следующем затем вторым процессом резания посредством бокового поворота стрелы вырезают две параллельные канавки, которые смещены относительно вырезанных в первом процессе резания параллельных канавок таким образом, что вырезают оставшиеся в первом процессе резания ребра из горной породы.