УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ С ДРОБЛЕНИЕМ СКАЛЬНОЙ ПОРОДЫ, МИНЕРАЛОВ ИЛИ ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК E21C25/10 E21C27/24 

Изобретение относится к устройству для проходки с дроблением скальной породы, минералов или других материалов, в частности твердых материалов, содержащему барабанный инструментальный магазин, установленный на опорном устройстве барабана с возможностью вращения вокруг оси барабана и содержащий множество инструментальных суппортов, которые располагаются таким образом, что они распределены по периферии барабанного инструментального магазина и несут на себе режущие инструменты, при этом инструментальные суппорты могут приводиться во вращение и оси их валов проходят поперечно по отношению к оси барабана.

Устройство этого типа известно из документа WO 2008/025555 А1. С помощью этого известного устройства возможно экономично разрабатывать скальные породы или другие твердые материалы с высокой скоростью удаления материала и большой удаляемой поверхностью, при этом проходка с дроблением или удаление материала происходит радиально за пределами периферийной части барабанного инструментального магазина. Известное устройство может, предпочтительно, использоваться для прохождения галерей или туннелей с помощью горного проходческого комбайна типа "part-face", обеспечиваемого механической рукой, которая может поворачиваться в поперечном направлении относительно главного направления продвижения комбайна, на переднем конце которого устанавливается с возможностью вращения барабанный инструментальный магазин. Однако такое устройство также может использоваться на горных проходческих комбайнах для извлечения материала при длинном забое.

В этом известном устройстве также известно расположение осей валов инструментальных суппортов, наклоненных на несколько градусов относительно радиального направления оси барабана. Таким образом, когда устройство продвигается в осевом направлении барабанного инструментального магазина, достигается хороший результат разрыхления. Однако было показано, что когда известное устройство используется на удлиняющей механической руке комбайна, которая поворачивается с одной стороны на другую и обратно, или еще перемещается назад и вперед за счет перемещения проходческого комбайна в очистном забое, единообразно хороший результат горной разработки не достигается ни в направлении поворачивания, ни в направлении перемещения, но до некоторой степени производительность горной разработки в одном из направлений, т.е. направлении поворачивания или направлении перемещения удлиняющей механической руки комбайна или проходческого комбайна, является лучшей, чем в противоположном направлении.

Задачей изобретения является исправление этой ситуации и предложение решения устройства для проходки с дроблением скальной породы, или подобных материалов такого типа, сформулированных во вводной части, с помощью которого независимо от направления перемещения барабанного инструментального магазина достигается одинаково хорошая производительность горной разработки для режущих инструментов, установленных на инструментальных суппортах.

Эта задача достигается с изобретением двух барабанных инструментальных магазинов, расположенных с возможностью вращения и установленных бок о бок в виде сдвоенной компоновки на держателе барабана, при этом оси валов инструментальных суппортов первого барабанного инструментального магазина описывают первую коническую поверхность вокруг оси барабана, а оси валов оси валов инструментальных суппортов второго барабанного инструментального магазина описывают вторую коническую поверхность вокруг оси барабана, при этом две конические поверхности являются открытыми на противоположных сторонах.

В результате сдвоенной компоновки, содержащей два расположенных бок о бок барабанных инструментальных магазина, в которой оси инструментальных суппортов одного барабана наклонены относительно радиального направления в одном направлении, а оси инструментальных суппортов другого барабана наклонены в противоположном направлении, инструменты, которые оптимально входят в зацепление с разрезаемым материалом или могут это осуществить и с помощью которых материал может аналогичным образом измельчаться с высокой эффективностью, как при перемещении вперед, так и в обратном направлении, обеспечиваются для обоих направлений поворота удлиняющей механической рукой комбайна. За счет подходящего позиционирования этой удлиняющей механической руки, здесь существует возможность, что постоянно только инструменты инструментальных шпинделей одного из двух барабанных инструментальных магазинов входят в контакт с извлекаемым материалом, в то время как инструменты на другом барабане работают свободно и возвращаются обратно в контакт с забоем только после изменения направления удлиняющей механической руки комбайна.

Предпочтительно, две конические поверхности ориентируются в виде зеркального отображения или симметричны друг другу, и имеют, по меньшей мере приблизительно, одинаковый угол наклона. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения компоновка выполнена таким образом, что оси валов инструментальных суппортов двух барабанных инструментальных магазинов ориентированы таким образом, что они взаимно наклонены в виде кольцеобразного расположения.

Два барабанных инструментальных магазина могут устанавливаться на держателе барабана на разнесенном осевом расстоянии, которое соответствует, по меньшей мере, ширине барабанного инструментального магазина. Благодаря такому расстоянию между двумя барабанными инструментальными магазинами, с помощью небольшой настройки удлиняющей механической руки комбайна уже существует возможность после изменения ее направления выводить из контакта ранее работающие инструменты одного барабана из скальной породы и приводить инструменты другого барабана в оперативное соприкосновение со скальными породами, чтобы измельчать их, когда устройство в дальнейшем перемещается назад.

Как было доказано, особенно предпочтительным является вариант, когда направление вращения инструментальных суппортов первого барабанного инструментального магазина является противоположным направлению вращения инструментальных суппортов второго барабанного инструментального магазина. В результате противоположных направлений вращения получается одинаково хороший результат измельчения режущими инструментами в обоих направлениях перемещения устройства.

Возможно назначать для каждого из инструментальных суппортов отдельный независимый привод. Однако было доказано, что особенно предпочтительным является вариант, когда инструментальные суппорты первого и/или второго барабанного инструментального магазина имеют общий привод. Компоновка может быть выполнена, например, таким образом, что общий привод содержит плоское коническое зубчатое колесо, расположенное концентрически к оси барабана, и соответственно, коническое зубчатое колесо, которое входит в зацепление с этим плоским коническим зубчатым колесом, для каждого инструментального суппорта первого и/или второго барабанного инструментального магазина. В этой конструкции возможно расположение плоского конического зубчатого колеса зафиксированным для вращения на оси барабана, в то время как барабанный инструментальный магазин вращается вокруг оси. Таким образом, инструментальные суппорты приводятся во вращение тем же самым приводом, что и соответствующий барабанный инструментальный магазин, и получается фиксированное соотношение скоростей между скоростью барабанного инструментального магазина и скоростью инструментальных суппортов.

В этой конфигурации каждый инструментальный суппорт может быть присоединен к приводному валу, который на другом своем конце поддерживает коническое зубчатое колесо. Для особенно стабильной конфигурации приводной вал может быть выполнен в виде жесткого вала. Однако также возможно использовать шарнирный вал, предпочтительно карданный вал, который является предпочтительным, в частности, когда предполагается, что установочный угол, на который наклонены инструментальные суппорты, должен быть переменным.

Приводные валы соответствующим образом размещаются в защищенном виде внутри барабанного инструментального магазина, таким образом можно избежать преждевременный износ зубчатых колес и подшипников. Как уже показывалось, барабанный инструментальный магазин и инструментальные суппорты могут приводится в движение общим приводом, при этом конструкция, в которой плоское коническое зубчатое колесо с коническими зубчатыми переборами для инструментальных суппортов располагаются на общем приводном валу с центральным зубчатым колесом планетарной зубчатой передачи, через которое приводится в движение взаимосвязанный с ним барабанный инструментальный магазин, доказала свою особенную предпочтительность. В особенно компактной структуре эта конструкция позволяет обеспечить максимально возможную гибкость для фиксирования соотношения скоростей между скоростью инструментальных суппортов и скоростью поддерживающего их барабанного инструментального магазина (магазинов). Однако также возможно, что хотя инструментальные суппорты имеют общий привод, он является независимым от привода для взаимосвязанного с ним барабанного инструментального магазина, таким образом скорость вращения инструментальных суппортов может быть сделана в особенно предпочтительном случае регулируемой независимо от скорости вращения барабанного инструментального магазина.

Прилежащие углы конических поверхностей, описываемых осями валов инструментальных суппортов, могут находиться, предпочтительно, между ±3° и ±9°, при измерении по отношению к радиальному направлению барабанных инструментальных магазинов.

Устройство, в соответствии с изобретением, может использоваться на горном комбайне для извлечения материала при длинном забое, или еще может использоваться с особенной предпочтительностью также с горными проходческими комбайнами типа "part-face", например для того, чтобы проходить горизонтальные горные выработки в подземных горных разработках или при проходке туннелей.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения выяснятся из последующего описания и чертежей, в которых более подробно объясняются предпочтительные варианты осуществления изобретения на основе примеров, в которых:

Фиг.1 показывает горный проходческий комбайн, оборудованный устройством для проходки, в соответствии с изобретением, для извлечения материала при длинном забое в подземных горных разработках на виде сбоку;

Фиг.2 показывает объект, изображенный на фиг.1 на виде сверху; и

Фиг.3 показывает общий привод для инструментальных суппортов одного из двух барабанных инструментальных магазинов устройства, в соответствии с изобретением, на виде сверху.

Показанный на фиг.1 горный проходческий комбайн, который обозначается в целом под цифровой позицией 10, может использоваться, например, в подземных горных разработках для извлечения минералов в длинном забое, в котором комбайн перемещается в очистном забое вдоль выемочной камеры и измельчает минерал, который должен извлекаться. Комбайн имеет станину 11, имеющую удлиняющую механическую руку 12, которая устанавливается на станине таким образом, что она может поворачиваться и перемещаться вверх и вниз, к переднему концу (направленному в сторону поверхности действующего забоя), к которой прикрепляется вилкообразный держатель 13 барабана, в котором между двумя концами 14, 15 вилки помещается ось 16 барабанного инструментального магазина.

На оси 16 барабана, размещенной зафиксированным по вращению способом в двух концах 14, 15 вилки барабана, устанавливаются два барабанных инструментальных магазина 17А, В в виде сдвоенной компоновки бок о бок с возможностью вращения, если точнее, то устанавливаются с таким разнесением между собой, как до некоторой степени схематически представленный привод 18 барабана, с помощью которого барабанные инструментальные магазина 17 могут приводиться во вращение таким способом, который очень подробно описывается в дальнейшем.

Каждый из двух барабанных инструментальных магазинов 17 обеспечивается множеством инструментальных суппортов 19, которые располагаются с распределением по периферии и переносят режущие инструменты 20 для дробления скальной породы или подобных материалов. Инструментальные суппорты могут приводиться во вращение, при этом их оси 21 валов проходят, по существу, поперечно по отношению к оси 16 барабана. Здесь компоновка выполнена таким образом, что оси 21 валов инструментальных суппортов 19 двух барабанных инструментальных магазинов 17 ориентированы наклонно по отношению к радиальному направлению 22 соответствующего барабанного инструментального магазина с углом, составляющим около 6° внутрь, т.е. в направлении соответствующего другого барабанного инструментального магазина. Таким образом, оси валов инструментальных суппортов первого и второго барабанных инструментальных магазинов 17А, В описывают первую и вторую конические поверхности 23, 24, которые ориентированы в виде зеркального отображения по отношению друг к другу и являются открытыми в направлении друг к другу, соответственно с одинаковым прилежащим углом α, т.е. аналогичным образом, как в случае подпружиненной регулируемой антифрикционной установки, предположительно в виде кольцеобразного расположения, которое можно ясно увидеть на фиг.2.

Двойная компоновка в виде зеркального отображения двух барабанных инструментальных магазинов, с обеспеченными на их периферийной части инструментальными суппортами, позволяет с особой эффективностью выполнять продвижение выработки, поскольку именно каждый из двух барабанных инструментальных магазинов, инструментальные суппорты которых вращаются вокруг осей валов, наклоненных относительно радиального направления, могут оптимально соответствовать или правостороннему или левостороннему направлению продвижения держателя 13 барабана. Как можно ясно увидеть на фиг.2 под цифровой позицией 25, весь держатель 13 барабана может поворачиваться на установочный угол около ±6°. Данный держатель 13 барабана, позиционированный соответствующим образом, вместе со всем устройством может перемещаться в рабочем диапазоне в направлении двойной стрелки 26 на фиг.2, при этом в случае левостороннего функционирования (на фиг.2 в направлении вверх) рабочего направления, держатель 13 барабана позиционируется в левую сторону, таким образом, левосторонний барабанный инструментальный магазин 17А позиционируется немного назад, а правосторонний барабанный инструментальный магазин 17В позиционируется немного вперед, при этом инструменты левостороннего барабанного инструментального магазина 17А вращаются свободно, в то время как инструменты на правостороннем барабанном инструментальном магазине 17В выполняют работу по дроблению породы. Как только комбайн достигает максимального желаемого расстояния перемещения, держатель барабана поворачивается в противоположном направлении, таким образом барабанный инструментальный магазин 17В, который в таком случае в последующей операции дробления породы располагается впереди (в нижней части на фиг.2), или инструменты, которые устанавливаются на этот барабанный инструментальный магазин, выходят из контакта со скальной породой, в то время как инструменты левостороннего барабанного инструментального магазина 17А врубаются в скальную породу для проходки с дроблением и в таком случае при возвратном перемещении устройства выполняют работу по дроблению материала.

Фиг.3 показывает привод для инструментальных суппортов 19 одного из двух барабанных инструментальных магазинов 17, при этом привод для инструментальных суппортов на другом барабанном инструментальном магазине сконфигурирован идентично в виде зеркального отображения и здесь не представлен подробно.

Как можно увидеть на фиг. 3, инструментальные суппорты 19 в барабанном инструментальном магазине обеспечиваются общим приводом, к которому принадлежит плоское коническое зубчатое колесо 27, расположенное концентрически к оси 16 барабана и устанавливаемое фиксированно на оси 16 барабана. Каждый инструментальный суппорт 19 присоединяется к приводному валу 28, который на своем другом радиально внутреннем конце поддерживает коническое зубчатое колесо 29, которое согласовывается с зубчатым зацеплением на плоском коническом зубчатом колесе 27. Весь общий привод размещается внутри барабанного инструментального магазина (который в целом не представлен на фиг.3), и таким образом защищен от воздействия пыли, влажности и подобных факторов. Когда барабанные инструментальные магазины 17 приводятся во вращение от привода 18 барабана (фиг.2) через прямозубую цилиндрическую зубчатую передачу 30, схематически представленную на фиг.3, осуществляется относительное вращение барабанов по отношению к плоскому коническому зубчатому колесу 27, фиксированно установленному в их внутренней части на оси барабана. Поскольку инструментальные суппорты установлены с возможностью вращения на периферии барабанного инструментального магазина, то при вращении барабана, осуществляемого наряду с этим вращением, они приводятся во вращение за счет жестко зафиксированного плоского конического зубчатого колеса через конические зубчатые переборы 27, 29, при этом благодаря зеркальной компоновке двух барабанных инструментальных магазинов, инструментальные суппорты на двух магазинах вращаются противоположно друг другу. Соотношение скоростей между скоростью барабанных инструментальных магазинов и скоростью инструментальных суппортов здесь является постоянным и определяется передаточным отношением конических зубчатых переборов 27, 29.

Изобретение не ограничивается представленными и описанными иллюстративными вариантами осуществления изобретения, но в значительной степени возможны различные модификации и добавления, не выходящие за пределы объема изобретения. Это возможно, например, для вращательного привода инструментальных суппортов, чтобы назначать для каждого из них отдельный привод, или может быть обеспечен общий привод для всех инструментальных суппортов барабанного инструментального магазина, однако этот общий привод разъединяется с вращательным приводом для барабана. Вполне очевидно, что устройство, в соответствии с изобретением, может использоваться не только для проходческих комбайнов, но особенно предпочтительно, также для горных проходческих комбайнов типа "part-face" или подобных комбайнов, в равной степени они могут использоваться в подземных горных разработках для прохождения горизонтальных горных выработок или для прохождения туннелей.

Изобретение относится к устройству для проходки с дроблением скальной породы, минералов и других материалов. Технический результат - обеспечение одинаково хорошей производительности независимо от направления перемещения барабанного инструментального магазина. Изобретение относится к устройству для проходки с дроблением скальной породы, минералов и других материалов. Технический результат - обеспечение одинаково хорошей производительности независимо от направления перемещения барабанного инструментального магазина. Устройство для проходки с дроблением скальной породы содержит опорное устройство барабана, первый и второй барабанные инструментальные магазины, установленные на опорном устройстве барабана бок о бок в сдвоенной компоновке, с возможностью вращения вокруг оси барабанов. При этом барабанные инструментальные магазины содержат множество инструментальных суппортов, которые несут на себе режущие инструменты и расположены таким образом, что они распределены по периферии барабанных инструментальных магазинов. Множество инструментальных суппортов барабанного инструментального магазина имеют оси, которые установлены поперечно по отношению к оси барабана. При этом оси валов инструментальных суппортов первого барабанного инструментального магазина описывают первую коническую поверхность вокруг оси барабана, а оси валов инструментальных суппортов второго барабанного инструментального магазина описывают вторую коническую поверхность вокруг оси барабана, причем две конические поверхности являются открытыми на противоположных сторонах. Направление вращения инструментальных суппортов первого барабанного инструментального магазина противоположно направлению вращения инструментальных суппортов второго барабанного инструментального магазина. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство (10) для проходки с дроблением скальной породы, минералов или других материалов, в частности твердых материалов, содержащее
опорное устройство (13) барабана,
первый барабанный инструментальный магазин (17А), установленный на опорном устройстве (13) барабана с возможностью вращения вокруг оси (16) барабана, и содержащий множество инструментальных суппортов (19), которые несут на себе режущие инструменты (20), и расположены таким образом, что они распределены по периферии первого барабанного инструментального магазина (17А), при этом множество инструментальных суппортов (19) первого барабанного инструментального магазина (17А) имеют оси (21), которые установлены поперечно по отношению к оси (16) барабана,
второй барабанный инструментальный магазин (17В), расположенный на опорном устройстве (13) барабана бок о бок в сдвоенной компоновке по отношению к первому барабанному инструментальному магазину (17А) с возможностью вращения вокруг оси (16) барабана, при этом второй барабанный инструментальный магазин (17В) содержит множество инструментальных суппортов (19), которые несут на себе режущие инструменты (20) и расположены таким образом, что они распределены по периферии второго барабанного инструментального магазина (17В), при этом множество инструментальных суппортов (19) второго барабанного инструментального магазина (17В) имеют оси (21), которые установлены поперечно по отношению к оси (16) барабана, таким образом, что
оси (21) валов инструментальных суппортов (19) первого барабанного инструментального магазина (17А) описывают первую коническую поверхность (23) вокруг оси (16) барабана, а оси (21) валов инструментальных суппортов (19) второго барабанного инструментального магазина (17В) описывают вторую коническую поверхность (24) вокруг оси (16) барабана, причем две конические поверхности (23, 24) являются открытыми на противоположных сторонах,
при этом направление вращения инструментальных суппортов (19) первого барабанного инструментального магазина (17А) противоположно направлению вращения инструментальных суппортов (19) второго барабанного инструментального магазина (17В).

2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что две конические поверхности (23, 24) ориентированы по отношению друг к другу в виде зеркального отражения и имеют, по меньшей мере приблизительно, одинаковый прилежащий угол (α).

3. Устройство по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что оси (21) валов инструментальных суппортов (19) двух барабанных инструментальных магазинов (17) ориентированы таким образом, что они взаимно наклонены в виде кольцеобразного расположения.

4. Устройство по одному из пп. 1 или 2, характеризующееся тем, что два барабанных инструментальных магазина (17) установлены на опорном устройстве (13) барабана так, что отстоят друг от друга в осевом направлении, которое соответствует, по меньшей мере, ширине барабана барабанного инструментального магазина (17).

5. Устройство по одному из пп. 1 или 2, характеризующееся тем, что каждый инструментальный суппорт снабжен индивидуальным приводом.

6. Устройство по одному из пп. 1 или 2, характеризующееся тем, что инструментальные суппорты (19) первого и/или второго барабанного инструментального магазина (17А, 17В), соответственно, имеют общий привод.

7. Устройство по п. 6, характеризующееся тем, что общий привод содержит по меньшей мере одно коническое зубчатое колесо (27), соосное оси (16) барабана, и связанное с ним коническое зубчатое колесо 29 для каждого инструментального суппорта (19) первого и/или второго барабанного инструментального магазина (17А, 17В).

8. Устройство по п. 7, характеризующееся тем, что каждый инструментальный суппорт (19) связан с приводным валом (28), на другом конце которого установлено коническое зубчатое колесо (29).

9. Устройство по п. 8, характеризующееся тем, что приводной вал (28) является жестким валом или шарнирным валом, предпочтительно, карданным валом.

10. Устройство по п. 8 или 9, характеризующееся тем, что приводные валы (28) расположены внутри барабанных инструментальных магазинов (17) в защищенном виде.

11. Устройство по одному из пп. 1 или 2, характеризующееся тем, что барабанные инструментальные магазины (17) и инструментальные суппорты (19) выполнены с возможностью привода от общего привода (18).

12. Устройство по одному из пп. 1 или 2, характеризующееся тем, что инструментальные суппорты (19) имеют общий привод (18), который не зависит от привода барабанных инструментальных магазинов (17А, 17В).

13. Устройство по п. 12, характеризующееся тем, что скорость вращения инструментальных суппортов (19) регулируется независимо от скорости вращения барабанных инструментальных магазинов (17А, 17В).

14. Устройство по одному из пп. 1 или 2, характеризующееся тем, что прилежащие углы (α) конических поверхностей (23, 24), описываемые осями (21) валов инструментальных суппортов (19), находятся в диапазонах между ±3° и ±9°, при измерении по отношению к радиальному направлению (22) барабанных инструментальных магазинов (17А, 17В).