ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН СО СРЕДСТВОМ ДЛЯ СРЕЗАНИЯ ВЫСТУПОВ Российский патент 2022 года по МПК E21C27/24 E21C27/10 E21D9/00 

Область техники

Данное изобретение относится к проходческому комбайну для резки шахт и туннелей, в частности к буровому комбайну для выемки материала в калийных шахтах. В частности, с помощью горнодобывающего устройства производят выемку материала для получения требуемого профиля горной выработки.

Уровень техники

Механическая резка широко применяется в горнодобывающей промышленности. Один способ выемки заключается в срезании или бурении забоя путем использования вращающихся режущих головок, барабанов или роликов для перемещения материала от забоя и его последующей транспортировки в направлении назад. Такие комбайны, как правило, оставляют нетронутые участки на верхней, нижней поверхности шахты и/или боковой стенке, и такие участки обычно называют врезами, клиньями или выступами профиля. Установлено, что выступы, оставленные на боковой стенке, при некоторых горнотехнических условиях могут привести к риску разрушения боковой стенки и, таким образом, особенно в случае неправильной формы, могут создать опасность для оператора, работающего на этом участке.

В патентном документе US 20020113484 описано устройство для резки буровой скважины, которое содержит режущие головки, вращающиеся во встречных направлениях, причем две трехплечие режущие головки 52 образуют две пересекающиеся окружности 1015 (см. Фиг. 6). Указанный комбайн содержит малый узел 250 режущей головки, предназначенный для срезания верхнего вреза 1030 (см. Фиг. 5a), а врез 1060 на нижней поверхности срезают плугом 350 (см. Фиг. 1), который представляет собой небольшое горизонтальное режущее средство барабанного типа (см. абзац [0039]). Кроме того, в вертикальном направлении расположены два вращающихся режущих барабана 150 (см. Фиг. 2, абзац [0035]) для получения по существу вертикальных стенок 1010 (см. Фиг. 6). В такой конструкции для выдвигания барабанных режущих средств 152 наружу из комбайна требуется использовать приводное средство, например, гидравлический цилиндр; кроме того, материал, срезаемый вертикальным барабаном 152, должен собираться плугом 350 (Фиг. 1), т.е. требуется плуг; можно заметить, что на нижней поверхности остается достаточно большой угол, таким образом, требуется значительно большая режущая способность для получения угла с прямолинейными стенками.

В патенте США №2878001 описано устройство для измельчения угля с помощью перекрывающихся вращательных измельчающих головок 33-40, которые расположены в четыре вертикальных ряда и в два горизонтальных ряда и выполнены с возможностью вырезания круглых профилей, перекрывающих друг друга, как показано на Фиг. 6 и 7 и указано в кол. 5, при этом верхние выступы удаляют с помощью верхнего средства 92 для срезания выступов, которое удерживается пластиной 87, и с помощью верхних средств 93, 94 для срезания выступов, которые удерживаются пластиной 88; причем выступы на боковой стенке скалывают с помощью средств 90, 91 для срезания выступов, которые расположены соответственно на пластинах 86 и 89, при этом каждое из указанных средств для срезания выступов выполнено в виде зубцов, изогнутых вперед. К сожалению, такую конструкцию затруднительно вновь использовать на практике.

На данный момент создание надежного, высокоэффективного, усовершенствованного с точки зрения безопасности горного комбайна остается проблемой.

Сущность изобретения

Цель данного изобретения заключается в создании проходческого комбайна, который обеспечивает эффективное удаление клиньев или выступов на боковой стенке и имеет экономичную конструкцию, выполненную с возможностью одновременного и своевременного транспортирования срезанного материала из рабочего поля в соответствии с требованиями поточной резки и конвейерного перемещения, при этом сводя к минимуму опасность для оператора.

Согласно данному изобретению предложено оптимальное решение для режущего комбайна, согласно которому комбайн оснащен двумя параллельно расположенными режущими роторами, которые имеют перекрывающиеся режущие профили, и режущим роликом, имеющим уменьшенный диаметр, при этом комбайн обеспечивает возможность формирования переменных, больших режущих профилей, в частности по существу прямоугольного профиля, при этом не оставляя выступа на стене. Благодаря такому прямоугольному профилю обеспечивается преимущество, состоящее в том, что при втором проходе во время резки нет необходимости в наличии перекрываемой зоны резания.

Указанная цель достигается благодаря созданию проходческого комбайна, на каждой стороне которого выполнено отдельное средство для срезания выступов, предназначенное для удаления выступов на боковой стенке, что по существу устраняет риск разрушения боковой стенки и, следовательно, обеспечивает более безопасные условия для операторов. Можно предположить, что выступы на боковой стенке могут быть удалены роликом большего размера, имеющим увеличенный диаметр, однако ролик с увеличенным диаметром будет более громоздким и тяжелым, и затраты на его производство также будут значительно больше, что приводит к плохой управляемости. Кроме того, для приведения в движение ролика большего размера будет увеличиваться и энергопотребление. Увеличение диаметра ролика только для возможности удаления выступа в виде небольшой полосы нерационально. Такое решение не является выгодным с точки зрения экономичности, энергоэффективности и экологичности. Данное изобретение позволяет устранить эти недостатки. В частности, решение согласно данному изобретению заключается в использовании отдельного средства для срезания выступов в комбинации с роликом среднего размера; кроме того, для обеспечения компактной конструкции комбайна средство для срезания выступов должно занимать как можно меньше места.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения предложен проходческий комбайн, содержащий механизм перемещения и режущую раму, на которой удерживаются первая и вторая вращающиеся режущие головки, имеющее соответствующие оси вращения, проходящие по существу в продольном направлении указанного комбайна, при этом предпочтительно указанные первая и вторая вращающиеся режущие головки расположены так, что круглые участки соответствующих режущих профилей перекрывают друг друга; причем комбайн также содержит первый режущий ролик, опирающийся на указанную режущую раму и расположенный за режущими головками, причем первый режущий ролик имеет ось вращения, которая проходит по существу горизонтально и поперечно продольному направлению комбайна, причем указанная ось проходит на расстоянии от оси вращения режущих головок; причем комбайн также содержит дополнительное режущее средство, которое опирается на режущую раму и выполнено с возможностью срезания выступа нетронутого материала, оставшегося на боковой стенке.

В данном документе слово «выступ» следует трактовать как участок боковой стенки, который недоступен для режущих головок и первого режущего ролика. Предпочтительно средство для срезания выступов может иметь различные формы, например, форму ролика, барабана, срезной цепи или планки, поэтому в данном документе слово "ролик" используется в том же значении, что и барабан. В одном варианте выполнения вращающиеся режущие головки названы режущими роторами.

Следует понимать, что первый режущий ролик и дополнительное режущее средство расположены на одной и той же стороне относительно оси вращения режущих головок. Дополнительное режущее средство может быть установлено отдельно на любой стороне комбайна. Как вариант, дополнительное режущее средство может быть установлено только на одной стороне комбайна. Как вариант, дополнительное режущее средство может быть установлено на комбайне сверху или снизу, например, оно может быть расположено под верхним режущим роликом и вблизи него.

В одном варианте выполнения дополнительное режущее средство может представлять собой второй режущий ролик, опирающийся на указанную режущую раму, причем второй режущий ролик имеет ось вращения, которая по существу параллельна оси вращения первого режущего ролика и расположена позади нее, причем ось второго режущего ролика проходит ближе к оси вращения режущих головок относительно оси вращения первого режущего ролика (указанная ось режущего ролика расположена между осью вращения режущих головок и осью вращения первого режущего ролика, если смотреть на комбайн спереди). Форма второго режущего ролика соответствует форме первого режущего ролика, что является преимущественным и обеспечивает возможность размещения второго режущего ролика непосредственно за первым режущим роликом и вблизи него, поскольку пространство, как правило, ограничено.

Несмотря на то, что второй режущий ролик расположен горизонтально и поперечно, он также может быть установлен вертикально.

В одном варианте выполнения первый режущий ролик может быть установлен на режущую раму с помощью роликовой опоры, которая шарнирно прикреплена к указанной раме с возможностью регулирования по высоте. Такое регулирование позволяет получить различные режущие профили (высоту профиля), что позволяет осуществить различные варианты применения и повысить эксплуатационную гибкость, и кроме того, позволяет закрепить дополнительное режущее средство на роликовой опоре, обеспечивая возможность перемещения указанного средства вместе с первым режущим роликом.

Второй режущий ролик может содержать режущие блоки, расположенные на его окружности, при этом, как вариант, некоторые режущие блоки могут иметь разные ориентации или направления резки, и, как вариант, смежные режущие блоки могут быть расположены с меньшим расстоянием в окружном и/или осевом направлении по сравнению с режущими блоками на первом режущем ролике.

В одном варианте выполнения проходческий комбайн может содержать направляющую скольжения, установленную на режущей раме или роликовой опоре и расположенную по существу параллельно оси вращения второго режущего ролика, который с возможностью перемещения присоединен к направляющей скольжения и выполнен с возможностью перемещения вдоль указанной направляющей. Благодаря такой конструкции второй режущий ролик является легко управляемым, поскольку его перемещение обеспечено с помощью цилиндра.

Как вариант, комбайн содержит скользящий элемент, который с возможностью перемещения установлен на указанной направляющей скольжения, причем, в свою очередь, на скользящем элементе установлено отдельное приводное средство для приведения в движение второго режущего ролика. Второй режущий ролик неподвижно соединен с указанным приводным средством, предпочтительно вдоль осевого направления, при этом используется отдельное приводное средство, и нет необходимости выполнять соединение с основным приводным средством комбайна с помощью другой сложной передачи. Таким образом, обеспечена более простая конструкция комбайна.

Как вариант, комбайн также содержит исполнительное средство, установленное на режущей раме или роликовой опоре для обеспечения перемещения скользящего элемента вдоль указанной направляющей, при этом предпочтительно исполнительное средство представляет собой цилиндр с гидравлическим приводом.

Диаметр второго режущего ролика может быть по существу меньше диаметра первого режущего ролика. Такая комбинация режущих роликов является более экономичным решением по сравнению с использованием одного ролика большего размера.

В одном варианте выполнения в качестве альтернативы дополнительное режущее средство представляет собой цепную пилу.

Комбайн может также содержать средство направления материала, установленное на режущей раме или роликовой опоре, для направления материала, срезанного с помощью дополнительного режущего средства. Средство направления материала проходит от нижней или задней стороны второго режущего ролика и проходит вниз и вперед, обеспечивая перемещение материала, срезанного средством для срезания выступов, в переднюю часть и далее с помощью нижнего ролика и/или вместе с режущим ротором назад к цепному конвейеру.

Кроме того, целью данного изобретения является поддержание устойчивости комбайна. Во время резки плечо соответствующего ротора попеременно приближается к срезаемому материалу на нижней поверхности. В результате каждого контакта возникает боковое противодействующее усилие, прикладываемое к корпусу комбайна, при этом задняя секция комбайна начинает наклоняться влево и вправо. Это особенно вероятно в том случае, когда комбайн тяжелый, и его центр тяжести расположен спереди, и/или при коротком гусеничном ходе. Преимущественным для обеспечения баланса комбайна является использование бокового захватного средства. Таким образом, комбайн содержит опорное средство, установленное на каждой стороне указанной режущей рамы, причем опорное средство выполнено с возможностью выдвигания наружу и прижатия к боковой стенке для обеспечения устойчивости комбайна. Поддержание устойчивости задней секции комбайна является преимущественным для измерительной системы. В том случае, если для направления комбайна используется лазерный сканер и лазерная мишень установлена на задней части рамы комбайна, неустойчивое боковое перемещение может привести к ошибкам при измерении.

Как вариант, каждое опорное средство содержит по существу продольную контактную конструкцию, один конец которой выполнен с возможностью перемещения в боковом направлении с помощью исполнительного средства, а другой конец шарнирно присоединен к указанной режущей раме, при этом предпочтительно опорное средство (боковой стабилизатор) также содержит выдвижное или раскладывающееся закрывающее средство. Для перемещения и поперечной разработки работа бокового стабилизатора может быть остановлена, при этом он может быть задвинут обратно в убранное положение. При нахождении бокового стабилизатора в убранном положении обеспечена хорошая управляемость (при обратном ходе или развороте) комбайна.

Как вариант, комбайн также содержит контур для регулирования давления, предназначенный для регулирования перепадов давления в указанном исполнительном средстве во время работы. Контур для регулирования давления может быть также выполнен с возможностью удерживания исполнительного средства в требуемом положении при потере входного давления из источника. Это помогает избежать какого-либо повреждения средства для срезания выступов при значительной силе противодействия.

Первый режущий ролик может содержать концевые части, которые выполнены с возможностью выдвигания наружу, и его диаметр равен по меньшей мере одной пятой, предпочтительно одной четвертой диаметра резки режущих головок.

Комбайн также может содержать третий режущий ролик, установленный на указанной режущей раме, при этом предпочтительно третий режущий ролик установлен на режущей раме с помощью дополнительной роликовой опоры, которая шарнирно прикреплена к режущей раме с возможностью регулирования по высоте. Третий режущий ролик может содержать концевые части, которые выполнены с возможностью выдвигания наружу, и его диаметр равен по меньшей мере одной пятой, предпочтительно одной четвертой диаметра резки указанных режущих головок.

Как вариант, каждая режущая головка содержит по меньшей мере одно радиальное режущее плечо, содержащее режущую секцию, которая выполнена с возможностью перемещения или выдвигания в радиальном направлении, при этом предпочтительно каждая режущая головка содержит три радиальных режущих плеча, причем предпочтительно режущая стрела расположена с возможностью регулирования относительно механизма перемещения в вертикальном направлении.

В соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения предложен способ выемки материала путем использования проходческого комбайна согласно каждому описанному выше варианту выполнения, причем указанный способ включает регулирование режущих головок и/или первого режущего ролика и/или режущей стрелы для получения определенного режущего профиля, в частности определенного прямоугольного режущего профиля; запуск режущих головок; запуск первого режущего ролика; запуск второго режущего ролика; транспортирование вынутого материала к задней стороне комбайна с помощью конвейера.

Несмотря на то, что проиллюстрированы и описаны предпочтительные варианты выполнения данного изобретения, следует понимать, что в них могут быть внесены изменения и модификации без отступления от объема данного изобретения в его наиболее широком толковании.

Краткое описание чертежей

Далее исключительно в качестве примера описан конкретный вариант выполнения данного изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает в аксонометрии проходческий комбайн согласно конкретному варианту выполнения данного изобретения;

Фиг. 2a изображает вид сверху проходческого комбайна, показанного на Фиг. 1;

Фиг. 2b изображает увеличенный вид сверху бокового стабилизатора в его убранном положении;

Фиг. 2 с изображает увеличенный вид сверху бокового стабилизатора в его рабочем положении;

Фиг. 3a изображает вид спереди проходческого комбайна, показанного на Фиг. 1;

Фиг. 3b изображает режущий профиль на поверхности забоя;

Фиг. 4 изображает в аксонометрии верхний режущий ролик вместе со средством для срезания выступов;

Фиг. 5 изображает в аксонометрии конструкцию средства для срезания выступов согласно конкретному варианту выполнения данного изобретения;

Фиг. 6 изображает поперечное сечение по линии А-А конструкции, показанной на Фиг. 5;

Фиг. 7 изображает вид спереди проходческого комбайна согласно другому конкретному варианту выполнения данного изобретения;

Фиг. 8 схематично изображает систему контроля текучей среды для средства для срезания выступов согласно конкретному варианту выполнения данного изобретения;

Фиг. 9 схематично изображает систему контроля текучей среды для бокового стабилизатора.

Подробное описание

На Фиг. 1 показан проходческий комбайн согласно конкретному варианту выполнения данного изобретения. Комбайн содержит самоходный механизм ПО перемещения, который может быть выполнен в виде гусеничного механизма. Механизм ПО перемещения поддерживает, например, с помощью ходовой части, раму 111 комбайна, на которую опирается режущая стрела 113, которая, в свою очередь, поддерживает две вращательные бурильные головки или так называемые вращающиеся режущие головки 101 и 102, имеющие одинаковую конструкцию. Режущая стрела 113 выполнена с возможностью регулирования в вертикальном направлении с помощью соответствующего регулирующего средства, например, гидравлических цилиндров 114. В частности, комбайн представляет собой буровой горный комбайн.

Как показано на Фиг. 3a и Фиг. 1, две вращающиеся режущие головки 101 и 102 расположены параллельно в ряд на передней части комбайна, причем каждая головка имеет горизонтальную ось 103 вращения, по существу выровненную с направлением комбайна. Машинное направление, которое, как видно на Фиг. 1, имеет передний и задний концы, также называют продольным направлением комбайна. Каждая режущая головка представляет собой трехплечий (или трехлепестковый) режущий ротор, на котором закреплены отдельные разделенные режущие элементы, причем каждое плечо содержит скребковое/струговое средство для направления вынутого материала к центральной части комбайна. Каждое плечо может также содержать режущую секцию 131, которая выполнена с возможностью выдвигания и задвигания в радиальном направлении, как показано стрелками.

Две режущие головки 101 и 102 выполнены с возможностью приведения в действие синхронно в противоположных направлениях вращения, причем во время вращения обеспечивается соответствующее взаимодействие отдельных режущих плеч друг с другом так, что отдельные круглые профили перекрываются (как показано на Фиг. 3b).

Несмотря на то, что описаны трехплечие вращательные режущие головки 101 и 102, следует понимать, что возможно использование бурильных головок, имеющих другие конфигурации. Возможно использование любой конфигурации вращательной бурильной головки, например, двуплечей бурильной головки или т.п.

Как видно на Фиг. 1, комбайн также содержит два поворотных опорных плеча 109 и 112 для роликов, которые установлены на раме 111 комбайна или на режущей стреле 113. На дальних концах указанных плеч установлены режущие ролики 104 и 105. Каждый режущий ролик имеет горизонтальную ось 106 вращения, проходящую поперечно направлению комбайна, как видно на Фиг. 4. Опорные плечи 109, 112 выполнены с возможностью поворота соответственно вокруг горизонтальной поперечной оси и с возможностью приведения в действие с помощью гидравлических цилиндров 115, так что режущие ролики поднимаются или опускаются относительно рамы 111 комбайна или режущей стрелы 113. Режущие ролики 104 и 105 выполнены с возможностью приведения в действие гидравлическим или электрическим двигателем через зубчатый механизм. Режущие ролики 104 и 105 могут иметь цилиндрическую форму, и каждый из них может содержать выдвижную концевую секцию 130, соединенную с центральной частью режущего ролика с помощью закрепленного соединения, без возможности вращения, но с возможностью перемещения в направлении оси вращения режущего ролика. Первое средство 120 направления материала находится в соединении с верхним режущим роликом 104. Указанное средство расположено параллельно режущему ролику и, таким образом, расположено поперечно относительно направления комбайна.

На головках 101 и 102 и на роликах 104 и 105 установлены режущие блоки, которые разнесены друг от друга по определенной схеме. Например, на окружности режущих роликов может быть образована спираль, или набор спиралей, или спиральный контур. Режущие блоки расположены в определенной ориентации, например, выступают вперед наружу, и выполнены с возможностью отклонения на некоторую величину в осевом и/или радиальном направлении. Режущие блоки могут иметь любую форму и содержат режущие приспособления, например, резцы, буры, вставки, зубцы, диски, клинья и т.п., закрепленные в соответствующем держателе или гнезде. Режущие инструменты, например, буры, могут быть выполнены из материала, который является более износостойким по сравнению с материалом держателя или гнезда.

На Фиг. 1 также показано грузозахватное средство 119, например, цепной конвейер, проходящий в продольном направлении комбайна за пределы концевой части рамы 111 комбайна и предназначенный для выгрузки вынутого материала в направлении назад.

Комбайн содержит дополнительный режущий ролик 107, выполненный в форме ролика/барабана для срезания выступов. Он расположен непосредственно за верхним режущим роликом 104 и под ним. Для уменьшения помех от срезанного материала, падающего с верхнего режущего ролика, он расположен непосредственно за расположенным в поперечном направлении первым средством 120 направления материала и под ним. Средство 120 прикреплено к опорным плечам 109 для направления материала, удаленного верхним режущим роликом, вниз и/или вперед. Материал, срезанный средством 107 для срезания выступов, направляют с помощью второго средства 121 направления материала, которое проходит вниз и предпочтительно вперед.

На Фиг. 4 видно, что второе средство 121 направления материала содержит наклонную боковую поверхность 141 для сбора падающего материала, опорную балку 140, которая прикреплена к средству 120 направления материала и проходит назад для удерживания средства 107 для срезания выступов. Второй режущий ролик имеет ось 108 вращения, которая по существу параллельна оси 106 вращения первого режущего ролика 104.

Фиг. 5 изображает в аксонометрии средство для срезания выступов, поперечное сечение которого по линии А-А показано на Фиг. 6, при этом, как видно на Фиг. 4, гнездо 305 и направляющая 301 скольжения прочно прикреплены к опорной балке 140. Скользящий элемент 303 с возможностью перемещения соединен с направляющей 301 скольжения или встроен в нее, причем скользящий элемент 303 поддерживает гидравлический двигатель 304, к которому присоединено средство 107 для срезания выступов с возможностью приведения в действие этим двигателем. Средство 107 для срезания выступов содержит режущие блоки 308. Характеристики и расположение режущих блоков 308 подобны проиллюстрированным для режущего ролика 104, за исключением того, что размер режущих блоков и расстояние между смежными режущими блоками 308 могут быть меньше, чем у режущего ролика 104. Диаметр средства 107 составляет от одной пятой до одной второй, предпочтительно в диапазоне одной трети от диаметра режущего ролика 104. Средство 121 направления материала соединено со скользящим элементом 303 и установлено на нем помощью соединительного элемента 307. Скользящий элемент 303 соединен с гнездом 305C через гидравлический цилиндр 302, при этом после приведения в действие цилиндр 302 перемещает скользящий элемент 303 в боковом направлении.

Согласно данному изобретению вращательные режущие головки 101 и 102, так же, как и режущие ролики 104 и 105, выполнены с возможностью перемещения в направлении вверх/вниз. Регулирование диаметра резки головок 101 и 102 обеспечено благодаря наличию радиально подвижной части 131, выполненной на каждом плече. Кроме того, концевые части 130 роликов 104 и 105 выполнены с возможностью выдвигания и задвигания в боковом направлении. Благодаря сочетанию указанных характеристик обеспечена возможность формирования режущих профилей различных размеров с различной шириной и/или высотой, а также обеспечена возможность вырезания по существу прямоугольного профиля.

Преимущественно, комбайн выполнен таким образом, что на боковой стенке остаются незатронутыми указанными роторами и верхним роликом только выступы 300 небольшого размера, как видно на Фиг. 3b, при этом указанные выступы могут быть срезаны указанным средством для срезания выступов. В результате может быть получена полоса с шириной и высотой около 150 см, при этом возможны и другие размеры. Кроме того, комбайн может быть выполнен таким образом, чтобы не оставлять нежелательных выступов на нижней стороне.

Как показано на Фиг 2a-2с, на задней стороне рамы комбайна выполнен боковой стабилизатор или захватное средство 201, расположенное с каждой стороны. Боковой стабилизатор содержит балку 202, один конец которой шарнирно соединен с указанной рамой с помощью шарнира 205, а другой конец балки 202 соединен со штоком поршня цилиндра 203. Балка 202 выполнена с возможностью перемещения в наружном направлении с помощью цилиндра 203 для вхождения в контакт с захватом с боковой стенкой. Во время простоя цилиндр 203 находится в задвинутом положении, и боковой стабилизатор 201 находится в убранном положении (Фиг. 2b). На Фиг. 2 с боковой стабилизатор 201 изображен в своем рабочем положении, когда шток поршня цилиндра 203 выдвинут, прижимая балку 202 к боковой стенке.

Для того, чтобы закрыть область, открытую над выдвинутым цилиндром, используют крышку 204, что повышает безопасность для оператора при приближении к данной области, а также защищает цилиндр от падающего материала. Крышка 204 может представлять собой набор закрывающих пластин, наложенных друг на друга, причем пластины одним концом шарнирно соединены приблизительно в центре продольного направления балки 202. Задние концы пластин могут быть соединены цепями. На заднем конце верхней пластины имеется штифт 206, который установлен в пазе скобы 207, закрепленной на раме комбайна. Когда боковой стабилизатор 201 находится в своем убранном положении, закрывающие пластины расположены друг на друге. Когда цилиндр 203 выдвигается в свое рабочее положение, указанные пластины могут быть раздвинуты.

На Фиг. 8 схематично показана гидравлическая система для средства для срезания выступов, причем проиллюстрирован контур с симметричной конфигурацией для двух средств для срезания выступов. Правая и левая стороны указанной системы симметричны, при этом каждая половина обеспечивает работу одного средства для срезания выступов. Подачу текучей среды из впускного трубопровода 501 регулируют с помощью клапана 502 уменьшения давления, который, например, установлен на 3,5 МПа (35 бар), т.е. для прохождения к узлу 503 клапана допускается максимальное значение, например, 3,5 МПа (35 бар). Клапан 502 уменьшения давления содержит обратный клапан, обеспечивающий прохождение текучей среды в обратном направлении при втягивании указанного цилиндра.

Узел 503 клапана может быть установлен непосредственно на указанном цилиндре и содержит первый противовесный клапан 509, второй противовесный клапан 511 и клапан 510 сброса давления, которые проточно сообщаются с клапаном 502 уменьшения давления, с камерами 505 и 506 цилиндра и с контуром другого средства для срезания выступов, а также со сливом/резервуаром. Текучую среду из клапана 502 направляют через первые противовесные клапаны 509 в камеру 506 цилиндра, причем клапан 502 также проточно сообщается с внешним управляющим отверстием второго противовесного клапана 511, обеспечивая открывание клапана 511 и, соответственно, сброс давления из камеры 505 при выдвигании цилиндра. Возвратное отверстие вторых противовесных клапанов 511 проточно сообщается с внешним управляющим отверстием первых противовесных клапанов 509, обеспечивая открывание клапана 509 для втягивания указанного цилиндра. Противовесные клапаны 509 и 511 выполнены с возможностью удерживания указанного цилиндра в требуемом положении, когда в системе падает входное давление от источника.

Клапан 510 сброса давления обеспечивает регулирование перепадов или отклонений в давлении в указанном цилиндре во время работы, в частности для сброса давления при резких скачках или изменениях, которые постоянно возникают во время резки. Камера 506 цилиндра проточно сообщается с впускным отверстием клапана 510, который приводится в действие изнутри. Предварительно заданное давление для клапана 510 выбирают так, чтобы не повредить средство для срезания выступов, и, к примеру, такое давление может составлять 5 МПа (50 бар). Как только со стороны горной породы на средство для срезания выступов начинает действовать большая внешняя пассивная нагрузка, т.е. соответствующее давление у отверстия 507 превышает предварительно заданное давление, клапан 510 сброса давления открывается, обеспечивая сброс давления, при этом текучая среда протекает в отверстие 508, или отводится через трубопровод 513, или протекает к узлу 504 клапана, соединенному с другим средством для срезания выступов, чтобы обеспечить сброс давления внутри указанного цилиндра до тех пор, пока давление не достигнет значения, соответствующего закрыванию клапана сброса давления.

Заданное давление может быть предварительно установлено и может регулироваться в зависимости от горнотехнических условий. Клапан 502 уменьшения давления, клапан 510 сброса давления, первый 509 и второй 511 противовесные клапаны в свою очередь имеют установочные значения приращения. Это значение для клапана 502 обеспечивает приложение постоянного давления к средству для срезания выступов.

Что касается бокового стабилизатора, то управление гидравлическим питанием включает использование контура, подобного контуру для средства для срезания выступов, показанному на Фиг. 9. Контур управления содержит аккумулятор 601, который выполнен с возможностью зарядки, когда боковой стабилизатор приведен в действие, и обеспечивает поддерживание требуемого давления в камере 603 цилиндра в течение значительно более длительного времени. С помощью шарового клапана 602 обеспечена возможность вручную произвести сброс давления текучей среды в аккумуляторе 601. Предварительно заданное давление для клапана сброса давления меньше, чем у противовесных клапанов. Предварительно заданное давление имеет значительно большее значение по сравнению с давлением в средстве для срезания выступов.

Преимущественно, указанная конфигурация позволяет предотвратить повреждение комбайна и боковой стенки под действием значительных действующих и пассивных усилий.

Во время работы сначала при необходимости выполняют настройку комбайна в соответствии с различными конфигурациями, например, путем установки режущей стрелы 113 на соответствующей высоте путем регулирования группы цилиндров 114; при необходимости регулируют выдвижные концевые секции 131 плеч ротора в зависимости от требуемого размера режущего профиля; запускают цепной конвейер 119; поочередно запускают двигатели левого/правого роторов, двигатель верхнего ролика, двигатель нижнего ролика, двигатель средства для срезания выступов; регулируют выдвижные концевые секции 130 режущих роликов 104 и 105; регулируют средство для срезания выступов для обеспечения требуемого положения; в конце запускают комбайн для его отката и продвижения. После завершения резки выполняют обратные действия.

В соответствии с другим осуществлением данного изобретения предложено альтернативное решение, в котором вместо роликового средства для срезания выступов используют цепную пилу. Другие компоненты этого комбайна такие же, что и в варианте выполнения, описанном выше, за исключением того, что средство для срезания выступов заменено срезной цепью/цепной пилой. Расположение цепной пилы показано на Фиг. 7. Такое средство для срезания выступов содержит замкнутую цепь 401, поддерживающую режущие элементы. Питание для цепной пилы обеспечено посредством гидравлического или электрического двигателя 402, а направление и отклонение указанной пилы обеспечено с помощью набора барабанов 403. Две цепные пилы установлены на расстоянии друг от друга в боковом направлении с обеих сторон комбайна и выполнены с возможностью приведения в действие отдельным приводным средством 402. Следует понимать, что цепная пила может быть расположена на подвижной или скользящей конструкции для изменения ее бокового или вертикального положения. Отдельные звенья цепи (левое и правое средства для срезания выступов) могут быть объединены в единую цепную пилу. Цепная пила расположена непосредственно за режущим роликом 104. Плоскость звена цепи может находиться в по существу вертикальной плоскости, при этом расположение в горизонтальной плоскости также возможно при наличии достаточного места для установки. Режущие блоки, имеющие режущие выступы, могут быть объединены вместе с помощью соединителей с образованием цепи 401. Режущие выступы могут представлять собой, например, выступы, буры, вставки, зубцы, диски, клинья и т.п.

Проходческий комбайн может использоваться в горнодобывающей промышленности для проходки шахт и туннелей, в частности для выемки материала в угольной или калийной шахте.

Группа изобретений относится к проходческому комбайну для резки шахт и туннелей. Технический результат – эффективное удаление клиньев или выступов на боковой стенке. Проходческий комбайн содержит механизм перемещения и режущую раму, которая поддерживает первую и вторую вращающиеся режущие головки, имеющие соответствующие оси вращения, проходящие в продольном направлении указанного комбайна, первый режущий ролик, поддерживаемый на режущей раме и расположенный за указанными режущими головками, дополнительное режущее средство, поддерживаемое на указанной режущей раме и расположенное с возможностью срезания выступа нетронутого материала, оставшегося на боковой стенке. Предпочтительно первая и вторая вращающиеся режущие головки расположены так, что круглые участки соответствующих режущих профилей перекрывают друг друга. Причем первый режущий ролик имеет ось вращения, которая проходит горизонтально и поперечно указанному продольному направлению комбайна, причем указанная ось проходит на расстоянии от осей вращения режущих головок. При этом первый режущий ролик и дополнительное режущее средство расположены на одной и той же верхней или нижней стороне относительно оси вращения режущих головок. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Проходческий комбайн, содержащий:

механизм (110) перемещения и режущую раму (111), которая поддерживает первую и вторую вращающиеся режущие головки (101, 102), имеющие соответствующие оси (103) вращения, проходящие в продольном направлении указанного комбайна, при этом предпочтительно первая и вторая вращающиеся режущие головки (101, 102) расположены так, что круглые участки соответствующих режущих профилей перекрывают друг друга,

первый режущий ролик (104), поддерживаемый на режущей раме (111) и расположенный за указанными режущими головками, причем первый режущий ролик имеет ось (106) вращения, которая проходит горизонтально и поперечно указанному продольному направлению комбайна, причем указанная ось (106) проходит на расстоянии от осей (103) вращения режущих головок (101, 102),

дополнительное режущее средство (107), поддерживаемое на указанной режущей раме (111) и расположенное с возможностью срезания выступа нетронутого материала, оставшегося на боковой стенке, и

при этом первый режущий ролик (104) и дополнительное режущее средство (107) расположены на одной и той же верхней или нижней стороне относительно оси (103) вращения режущих головок (101, 102).

2. Проходческий комбайн по п. 1, в котором указанное дополнительное режущее средство (107) представляет собой второй режущий ролик (107), поддерживаемый на режущей раме (111) и имеющий ось (108) вращения, которая параллельна оси (106) вращения первого режущего ролика (104) и проходит позади нее, причем ось (108) вращения второго режущего ролика находится ближе к осям (103) вращения режущих головок относительно оси (106) вращения первого режущего ролика.

3. Проходческий комбайн по п. 1 или 2, в котором первый режущий ролик установлен на режущей раме (111) с помощью роликовой опоры (109), которая шарнирно прикреплена к режущей раме (111) с возможностью регулирования по высоте.

4. Проходческий комбайн по п. 2 или 3, в котором второй режущий ролик (107) содержит режущие блоки, расположенные на его окружности, при этом предпочтительно по меньшей мере часть указанных режущих блоков имеет отличные от других ориентации или направления резки.

5. Проходческий комбайн по любому из пп. 2-4, содержащий направляющую (301) скольжения, установленную на режущей раме (111) или на роликовой опоре (109), причем направляющая скольжения расположена параллельно оси вращения второго режущего ролика (107), который подвижно установлен на указанной направляющей скольжения с возможностью перемещения вдоль нее.

6. Проходческий комбайн по п. 5, содержащий скользящий элемент (303), который с возможностью перемещения установлен на указанной направляющей (301) скольжения, причем, в свою очередь, на указанном скользящем элементе (303) установлено отдельное приводное средство (304) для приведения в движение второго режущего ролика (107).

7. Проходческий комбайн по п. 6, содержащий исполнительное средство (302), установленное на режущей раме или роликовой опоре и предназначенное для перемещения скользящего элемента (303) вдоль направляющей скольжения, причем предпочтительно исполнительное средство представляет собой цилиндр с гидравлическим приводом.

8. Проходческий комбайн по любому из пп. 2-7, в котором диаметр второго режущего ролика (107) меньше диаметра первого режущего ролика (104).

9. Проходческий комбайн по п. 1, в котором указанное дополнительное режущее средство (107) представляет собой цепную пилу.

10. Проходческий комбайн по любому из пп. 2-8, содержащий средство (121) направления материала, установленное на режущей раме (111) или роликовой опоре (109), проходящее с нижней или задней стороны второго режущего ролика и проходящее вниз и вперед для направления материала, срезаемого с помощью дополнительного режущего средства (107).

11. Проходческий комбайн по любому из предыдущих пунктов, содержащий опорное средство (201), установленное на каждой стороне режущей рамы, причем опорное средство (201) расположено с возможностью выдвигания наружу и прижатия к указанной боковой стенке для стабилизации комбайна.

12. Проходческий комбайн по п. 11, в котором каждое опорное средство (201) содержит продольный контактный элемент (202), один конец которого выполнен с возможностью перемещения в боковом направлении с помощью исполнительного средства (203), а другой конец шарнирно прикреплен к режущей раме, при этом предпочтительно указанное опорное средство (201) содержит выдвижную или раскладывающуюся крышку (204).

13. Проходческий комбайн по п. 7 или 12, содержащий контур регулирования давления, предназначенный для регулирования перепадов давления в указанном исполнительном средстве (203, 302) во время работы, при этом предпочтительно указанный контур регулирования давления выполнен с возможностью удерживания указанного исполнительного средства (203, 302) в требуемом положении при потере входного давления.

14. Проходческий комбайн по любому из предыдущих пунктов, в котором первый режущий ролик содержит концевые части (130), которые выполнены с возможностью выдвигания наружу, причем диаметр первого режущего ролика равен по меньшей мере одной пятой или одной четвертой диаметра резки режущих головок (101, 102).

15. Проходческий комбайн по любому из предыдущих пунктов, содержащий третий режущий ролик (105), установленный на режущей раме (111), причем предпочтительно третий режущий ролик установлен на режущей раме (111) с помощью дополнительной роликовой опоры (112), которая шарнирно прикреплена к режущей раме (111) с возможностью регулирования по высоте, при этом предпочтительно третий режущий ролик (105) содержит концевые части, которые выполнены с возможностью выдвигания наружу, и диаметр третьего режущего ролика равен по меньшей мере одной пятой или одной четвертой диаметра резки режущих головок (101, 102).

16. Проходческий комбайн по любому из предыдущих пунктов, в котором каждая режущая головка содержит по меньшей мере одно радиальное режущее плечо, содержащее режущую секцию, которая выполнена с возможностью перемещения или выдвигания в радиальном направлении, причем предпочтительно каждая режущая головка содержит три радиальных режущих плеча, при этом предпочтительно режущая стрела (113) установлена с возможностью регулирования относительно указанного механизма перемещения в вертикальном направлении.

17. Способ выемки материала с использованием проходческого комбайна по любому из пп. 1-16, включающий:

- регулирование режущих головок, и/или первого режущего ролика, и/или режущей стрелы для получения определенного режущего профиля, в частности определенного режущего профиля прямоугольной формы;

- запуск режущих головок;

- запуск первого режущего ролика;

- запуск дополнительного режущего средства;

- перемещение вынимаемого материала к задней стороне комбайна с помощью конвейера.