Стволовая погрузочная машина Советский патент 1984 года по МПК E21D1/04 

наружного диаметра трубчатого элемента .

11. Машина по пп.1-10,о т л ичающаяся тем, что трубчатые элементы имеют с внешней стороны ребра.

12. Машина по пп. 1-11, о т л и чающаяся тем, что, с целью регулирования температурных характеристик в рабочей зоне кабины управления, трубчатые элементы снабжены чехлами из прорезиненной ткани, которые содержат фиксаторы.

1. СТВОЛОВАЯ ПОГРУЗОЧНАЯ МАUMHA, включающая грейфер, пневматические механизмы и аппаратуру управления, кабину управления с каркасом из трубчатых элементов, отбойник с наклонными стенками, глушитель для приема отработанного сжатого воздуха с камерным и резонансно-лабиринтным трактами, а также выпускными отверстиями выхлопного тракта, отличающаяся те, что, с целью повьшения эффективности работы машины путем снижений уровня шума в забое ствола и одновременного охлаждения рабочего места оператора, камерный тракт размещен в отбойнике, резонансно-лабиринтный тракт образован трубчатыми элементами каркаса кабины управления, каждый из которых снабжен оболочкой их эластичного материала, а выхлопной тракт образован совокупностью вьтускных отверстий в стенках трубчатых элементов и расположенных против них щелевых отверстий оболочки., 2.Мапшна поп.1, отличающаяся тем, что камерный и рез онйнсно-лабиринтн тракты соединены посредством коллектора. 3.Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что трубчатые элементы каркаса кабины управления подключены к коллектору параллельно. 4.Мавшна по пп, 1 и 2, о т л и- . чающаяся тем, что трубчатые элементы каркаса кабины управления под ключены к коллектору последовательно. 5..Машина поп.1, отлича ю-щ а я с я тем, что стенки отбойника установлены под УГЛОМ 45 к вертикали . 6.Машина по пп.1-3, отличающаяся тем, что трубчатые элементы и коллектор сопряжены посредством диафрагм с отверстиями. 7.Мавшна по п.6, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сопряжены с трубчатыми элементами с возмоЖ ностью octeBoro перемещения посредСО 1C ством резьбовых соединений. 8.Машина по пп. 1-7, отличающаяся тем, что выпускные отверстия в стенках трубчатых элемен 00 тов выполнены продольнЕФш, а их длина и длина участка оболочки с щелевыми отверстиями меньше длины оболочки. 9.Машина по п.8, отличающаяся тем, что длина участка оболочки с щелевыми отверстиями меньше длины выпускного отверстия трубчатого элемента. 10.Машина по пп. 8 и 9, отличающаяся тем, что внутренний диаметр оболочки на длине не менее длины выпускного отверстия больше

Изобретение относится к горношахтному оборудованию с пневматическим приводом и предназначено для уборки разрушенной горкой породы при проходке шахтных стволов.

Известна стволовая погрузочная машина включающая грейфер с пневматическим приводом лопастей, в корпусе которого выполнены камеры-глушители шума, состоящие из стенок и перегородок и имеющие сообщающиеся между собой полости m.

Недостатками указанной машины являются повьпиенная запыленность возду ка в призабойной зоне ствола вследствие размещения глушителя шума непосредственно на грейфере, жесткая характеристика глушителя, малый диапазон заглушаемых звуковых частот.

Наиболее близкой к предлагаемой является стволовая погрузочная машина, содержащая грейфер, пневматические механизмы и аппаратуру управления, кабину управления с каркасом из трубчатых элементов, отбойник с наклонными стенками, глушитель .для приема отработанного сжатого воздуха с камерньгм и резонансно-лабиринтным трактами, а также выпускнь&ш отверстиями выхлопного тракта

Однако известная машина характеризуется недостаточной эффективностью шумоподавления вследствие интенсивного обмерзания звукопоглощающего материала глушителя и его засорения пылью, что ухудшает нощностные и расходные характеристики машины, а также невозможностью использования энергии отработанного сжатого воздуха для охлаждения рабочей з оны внутри кабины управления, температурные условия в районе которой ухудшаются по мере роста глубины ствола.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности работы машины путем снижения уровня шума в забое ствола и одновременного охлаждения рабочего места оператора.

Указанная цель достигается тем, что в стволовой погрузочной машине, включающей грейфер, пневматические механизмы и аппаратуру управления, кабину управления с каркасом из трубчатых элементов, отбойник с наклонными стенками, глушитель для приема отработанного сжатого воздуха с камерным и резонансно-лабиринтнкм трактами, а также выпускными отверстиями выхлопного тракта, камерн тракт размещен в отбойнике, резонансно-лабиринтный тракт образован трубчатыми элементами каркаса кабины управления, каждый из которых снабжен оболочкой из эластичного материала, а выхлопной тракт об разован совокупностью выпускных отверстий в стенках трубчатых элементов и расположенных напротив них щелевых отверстий оболочки.

Камерный и резонансно-лабиринтньй тракты соединены посредством коллектора.

Трубчатые элементы каркаса кабины управления подключены к коллектору параллельно.

Трубчатые элементы каркаса кабины управления подключены к коллектору последовательно.

Стенки отбойника установлены под углом 45 к вертикали.

Трубчатые элементы и коллектор сопряжены посредством диафрагм с отверстиями .

Диафрагмы сопряжены с трубчатьми элементами с возможностью осевого перемещения посредством резьбовых средин ений.

31

Выпускн 1е отверстия в етенках

трубчатых элементов выполнены продольными, а их длина и длина участка оболочки с щелевыми отверстиями меньше длины оболочки.

Длина участка оболочки с щелевыми отверстиями меньше длины выпускного отверстия трубчатого элемента.

Внутренний диаметр оболочки на длине не менее длины выпускного отверстия больше наружного диаметра трубчатого элемента.

Трубчатые элементы имеют с внешней стороны ребра.

С целью регулирования температурных характеристик в рабочей зоне кабины управления трубчатые элементы снабжены чехлами из прорезиненной ткани, которые содержат фиксаторы.

На фиг.1 представлена стволовая погрузочная машина, установленная в стволе, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.З - вид Б на фиг.2, на фиг.4раэрез В-В на фиг.2, на фиг.З и 6 разрез Г-Г на фиг.2 (варианты выполнения), на фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.2; на фиг.8 и 9 - сопряжение трубчатых элементов каркаса кабины (варианты выполнения) на фиг.10 и 11 - схема трактов глушителя (варианты выполнения).

Стволовая погрузочная машина подвешивается в стволе на опоре 1 с одновременной опорой на круговой монорельс 2. Основныык узлами машины являются установленный на тележке тельфер 3 с механизмом 4 перемещения и лебедкой 5, опирающийся на раму 6, тележка 7 поворота, опирающаяся на круговой монорельс 2, также жестко связанная с рамой 6. Механизм 4 перемещения тельфера вдоль раьаы 6 в радиальном направлении и тележка 7 поворота снабжены пневмомото рами 8 и 9. Лебедка 5 тельфера приво ится во вращение пневмомотором 10. К лебедке тельфера подвешен грейфер 11 С пневмоцилиндром 12 управления, лопастями 13 и тягами 14. Относительно рамы 6 зафиксирована кабина 15 управления машиной, снабженная отбойником 16, установленным под кабиной. Стенки 17 отбойника вьтолнены из сваренных под углом 45° металлических листов, образующих в совокупности с торцовьми стенками полость камерного тракта и глушителя. Каерный тракт состоит из последовательно соединённых акустических ка320184

мер и каналов, образованных перегородками 18, сваренных со стенками отбойника. Первая из акустических камер сообщена с выхлопной полостью пневмоцилиндра 12 посредством рукава 19, а также с выхлопньми полостями золотников управления пневмомоторами 8-10, установленными внутри кабины.

Каркас кабины образован трубчатыми

to элементами, сообщающимися между собой и с последней из камер в полости отбойника посредством трубчатого коллектора 20. Трубчатые элементы кабины в совокупности с трубами коллекf5тора образуют резонансно-лабиринтный тракт глушителя. Трубчатые элементы 21 соединены с коллектором параллельно, имеют одинаковую длину и выполнены в виде резонансных камер-ячеек

20 различного объема, что может достигаться как введением в трубчатые элементы глухих перегородок 22, так и различной площадью поперечного сечения элементов. Трубча-пле элементы

25 23 являются составляющими резонансно-лабиринтного тракта и соединены последовательно с коллектором и с трубчатьми элементами 24. В стенках трубчатых элементов 24 выполнены про

дольные отверстия 25, являющиеся элементами выхлопного тракта. Каждый, из трубчатых элементов 24 снабжен охватывавшей оболочкой 26 из эластичного материала, например ре5 ЗИНЫ, фиксирующейся посредством хомутов 27. В oбaлoчк ax 26 выполнены щелевые отверстия 28, расположенные напротив отверстий 25. Длина отверстий 25 и участка оболочки со щеле0 выми отверстиями 28 меньше длины оболочек 26, длина участка оболочки со щелевыми отверстиями 28 меньше длины продольных отверстий 25. Часть трубчатых элементов 21, 23, 24 и кол5 лектора 20 оребрена ребрами 29.

Все трубчатые элементы, каплек-. тор, отбойник и рама соединены между собой и образуют в совокупности единый тракт глушителя и одновремен0 но теплообменник между отработанным воздухом выхлопа и окружающей средой.

Часть трубчатых элементов, обору5 дована чехлами 30 из материала с низкой теплопроводностью, например прорезиненной ткани. Чехлы снабжены фиксаторами 31, выполненными

в виде пружинных колец или резиновой тесьмы.

Вьтолнение охватывающей оболочки 26 может быть иным. В отличие от плотно прилегающей к трубчатому элементу 24 оболочки 26 оболочка 32 предусматривает наличие зазора 33 между внутренним ее диамцтром и наружным диаметром охватьгоаемого трубчатого элемента. Соединение трубчатых элементов 21 с коллектором 20 выполнено в виде двух непосредственно сопряженных цилиндров, скрепленных сваркой.

Другой вариант соединения трубчатых элементов 21 с коллектором предусматривает наличие горловины 34, образованной,например, сужением трубчатого элемента 2t Горловина выполнена в виде кольца-диафрагмы 35, зафиксированного на резьбе или вваренного внутрь трубчатого элемента 21 в месте его сопряжения с коллектором.

Стволовая погрузочная машина работает следующим образом.

Разрушенная порода, лежащая на забое в стволе, грузится в транспортную бадью и транспортщ уется на поверхность. Загрузка бадьи производится с помощью грейфера 11. Подъем и опускание грейфера осуществляется тельфером 3 с лебедкой 5, барабан которой приводится во вращение пневмомотором 10. Загрузка и разгрузка грейфера, т.е. управление его лопастями 13 и тягами 14, осуществляется пневмоцилиндром 12 управления. Радиальное перемещение грейфера вдоль забоя осуществляется механизмом 4 перемещения тельфера 3 вдоль рамы 6, приводимьм во вращение поршневьо4 пневмомотором 8. Перемещение (поворот) грейфера в горизонтальной, плоскости осуществляется тележкой 7 поворота, приводимой во вращение поршневым пиевмомотором 9. Тележка по-ворота движется по круговому монорельсу 2, вращаясь вдоль центральной опсфы 1, относительно которой рама 6 зафиксирована шарнирно. Управление машиной осуществляется из кабины 15 управления, куда вьгоедены все органы управления, в том числе золотники управления яневмомоторами 8-10. Отбойник 16 кабины необходим для защиты ее от разлетающихся при взрывных работах кусков породы. Одновременно он является камерным трактом глушителя шума выхлопа пневмоцилиндра 12 управления и золотников управления пневмомоторами. Кроме того, отбойник 16 является первой ступенью теплообменника между отработанным в оздухом и окружающей средой. Отработанный воздух из выхлопной полости пневмоцилиндра по рукаву 19 поступает в первую акустическую камеру, образованную стенками отбойника и перегородками 18. Далее воздух выхлопа через систему остальных акустических камер и каналов поступает в трубчатый коллектор 20 и по трубчатым элементам 23 и 24 каркаса через продольные отверстия 25 и щелевые отверстия 28 оболочек 26 (32) истекает в атмосферу. В процессе выхлопа из пневмоцилиндра и золотников управления пневмомоторами генерируются мощные акустические импульсы в широком диапазоне частот. Звуковые волны, двигаясь по системе акустических расширительных камер и каналов, образованны в полости отбойника стенками 17, торцовыми стенками и перегородками 18, затухают в области наиболее интенсивных октавных полос частот, что обусловлено отра жением звука. Максималь-;Ное заглушение достигается на частотах, при которых на длине расширительной камеры укладывается нечетное число четвертей длин звуковых волн. Поскольку величина заглз шения в камерах не одинакова -внутри каждой заглушаемой полосы и изменяется от максимума до нуля, затухание в камерном тракте является предварительным и не обеспечивает требуемых абсолютных значений нормируемых величин звуковой мощности. Для расширения полосы заглушения применен ряд камер с различными параметрами. Последующее затухание звуковых волн происходит в резонанс но-лабиринтном тракте ,обраэо-7 ванном трубчатыми элементами 21,23,24. Трубчатые элементы 21 вьтолнены в виде резонансных камер-ячеек. Параметры заглушения каждой ячейки, не содержащей горловины, определяются ее объемом и длиной, т.е. площадью сечения трубчатого элемента и положением вваренной глухой перегородки 22, а также зависят от частоты заглушаемого звука. Указанная резонансная камера-ячейка, выполненная в виде глухого ответвления постоянного 7 сечения, эффективно гасит шум на частотах, при которых по длине ответвления укладывается нечетное чис ло четвертей длин волн заглушаемого звука, причем максимальное заглушение достигается на основной частоте соответствлощей четверти длины волн Заглушение в ответвлении происходит вследствие отражения звуковой волны от его торца (перегородки 22) в основной канал (коллектор) с фазой, противоположной фазе распространяющейся волны. В зоне сопряжения канала с ответвлением прямая и обратная, волны взаимно поглощаются. Параметры заглушения в камерах-ячей ках, содержащих горловину 34 (резонаторах Гельмгольца), определяются акустической проводимостью горловины и зависят от площади сечения, длины и диаметра горловинь:, объема камеры-ячейки резонатора. Чем больше объем резонансной камеры и чем меньше проводимость горловины (соед нительного отверстия), тем ниже резонансная частота глушителя. Поскольку оба типа резонаторов используют явление интенсивного поглощения звуковой энергии на частотах, совпадающих с собственными частотам резонаторов, параметры резонаторов подбирают таковыми, чтобы их собственные частоты совпадали с частот ми интенсивных составляющих спектра заглушаемого акустического источника. Спектр заглушаемых частот расширяется параллельно включенными ре- зонаксными камерами, чем объясняется включение в резонансно-лабиринтный тракт глушителя двух, а в ряде случаев и более трубчатых элементов 21. В том случае, когда кольцо-диа агма 35 сопряжено с трубчатым эл ментом посредством резьбового соеди нения, возможна его подстройка на требуемую частоту. Дополнительное затухание звуковых волн в глушителе достигается путем их отражения при движении по лабиринту, образованному как камерньм трактом (камеры рас положены .асимметрично и образуют ла биринт) , так и системой коллектортрубчатые элементы 23 и 24. Особенно интенсивно затухают в таком лабиринте звуковые волны высокочастот ной полосы спектра (2000 - 4000 Гц) Послед тощее затухание в глушителе достигается в трубчатых элементах 18 .8 24. Выхлопные щелевые отверстия 28 устанавливаются против продольных отверстий 25 на таком удалении от входа в трубчатый элемент 24, чтобы оно равнялось половине длины волны наиболее интенсивной к моменту выхлопа составляющей акустического спектра .или ее гармоники. Такое положение щелевых отверстий 28 соответствует узлу заглушаемой звуковой волны, вследствие чего выхлоп через отверстия 28 в атмосферу происходит с минимальным значением амплитуды (а следовательно, и уровнем звука) звуковой волны, соответствующей заглушаемой составляющей спектра. Требуемое положение отверстий 28 устанавливается перемещением вдоль оси трубчатых элементов 24 оболочек 26 (32) с последзпощей их фиксацией, например, хомутами 27. Возможны другие виды фиксации оболочек 26 (32), например трением между ними и трубчатым элементом, , Дополнительными факторами заглушзкия, имеющими большое значение для снижения звуковой мощности на низких и средних частотах спектра, являются факторы поглощения энергии выхлопа оболочками 26 О2) вследствие их эластичных свойств и затухание звуковых волн вследствие щелевого эффекта в процессе истечения отработанного воздуха в атмосферу через щелевые отверстия 28. Вследствие первого из указанных факторов снижается мощность истекающего выхлопного потока, а следовательно, и акустическая мощность излучаемого аэродинамического шума, особенно в области низких и средних частот. Второй фактор (щелевой эффект) из вестен в технике глушения шума как средство, позволяющее, во-первых, перераспределить энергию выхлопа из низкочастотной области в высокочастотную, а во-вторых, снизить звуковую мощность истекающего потока вследствие разделения его на ряд более мелких и менее мощных состанляюпшх струй с меньшей энергией и меньшей поверхностью взаимодействия с окружающей зону выхлопа атмосферой (оба фактора прямо влияют на снижение звуковой мощности аэродинамического шума выхлопного потока). Таким образом, выхлопной тракт глушителя также обеспечивает интенсивное заглушение звука в требуемом диапазоне час тот, Вариант с оболочками 32 позволяет регулировать направление выхлопа отработанного воздуха, движущего ся в зазорах 33, что в процессе эксплуатации в ряде случаев целесообразно. Сечения воздуховода камерного, тракта, коллектора, трубчатых элементов и выхлопных отверстий выражены таким образом, чтобы обеспечить нар 1ДУ с эффективньм загйушением минимальные потери и минимальное истечения выхлопного потока. С этой же целые в ряде случаев целесообразно трубчатые эле менты каркаса кабины обьединять в две и более ветви заглушения, что позволяет снизить потерн и время истечения в 2 - 4 раза. Это позволя ет также снизить энерггао и скороеть истечения через выхлопные отз&рсткя потоков отработанного воздуха, что увеличивает эффективность заглушения . Соединение трубчатых элементов каркаса по последовательной схеме позволяет выполнить большее количество различных по объему резонаторов (трубчатые элементы 21), что расширяет спектр заглушения и число отдельных затухающих интенсивных составляющих спектра. Необходимость в этом может возникнуть при большом количестве интенсивных составляющих в заглушаемом спектре. Для звукоизоляции, снижения вибр актийности системы и недопустимости резонансных возбуждений отдельных элементов в камерном тракте глушите ля все акустические камеры и каналы выполнены внутри отбойника, а сам отбойник благодаря сварньм под разН1Л4И углами перегородкам и стенкам большой имеет жесткую конструкщяо,- что исключает генерацию вторичных шумов внутри камерного трйкта и приводит к хорошей звукоизоляции. Для увеличения общей жест кости всех трактов глушителя, снижения его виброактивности и недопустимости реэонаненых возбуждений трубчатые элементы каркаса кабины вьшоляеяы с приваренишш ребрами 29 Установка стенок отбойника под углом 45° одна к другой позволяет увеличить заглушение звука в смежны с НИШ камерах и каналах, поскольку при движении звуковых волн достнгается максимальное их затухание вследствие интерференции в клиновом профиле воздуховодов. Установка стенок отбойника под углом 45 целесообразна также потому, что достигается минимальный габарит отбойника, следовательно, и минимальная поверхность вторичного акустического излучения стенок вследствие истечения в полость отбойника мощного потока отработанного . воздуха, что позволяет повысить жесткость системы и.обеспечить ее звукоизоляцию. Вследствие этого полностью ликвидировано обмерзание камер глушителя, поскольку нестационарный повторно-кратковременный режим работы пневмоприводов создает в процессе работы периоды налипания небольшого количества снега на стенках первых камер и каналов глушителя, чередующиеся с периодами его оттаи&ания в результате теплообмена и стекания воды к нижней кромке отбойника, так как конденсирующаяся в процессе выхлопа влага стекает по стенкам к ниягаей кромке отбойника и выдувается потоком отработанного воздуха. Выполнение камерного тракта глушителя в качестве первой его ступени позволяет полностью защитить последующие тракты от обмерзания, а выполнение оболочки 26 эластичной является дополнительным средством против обмерзания. Все тракты глунютеля в совокупности (отбойник с элементами глушения, коллектор и трубчатые элементы) образуют одновременно эффективный теплообменник, зона теплообмена которого охватыкает кабину машиниста погрузочной Машины, что позволяет ке только предупредить обмерзание трактов глушителя, но и использовать энергию термодинамически охлажденного в процессе расширения при выхлопе, отработанного воздуха для охлаждения рабочего пространства кабины и припегакщ1Х к ней объемов воздуха. Эффективный теплообмен с окружающей средой происходит уже в полости отбойника, в результате чего непосредственно охлаждается пол кабины и зона под ней. В случае вытяжной вентиляции в стволе охлаященный возДух из зоны под отбойником дополнительно окйюает каркас и стенки кабй1 ы, охлаждая рабочее пространство внутри нее. Эффективный теплообмен достигается вследствие близкого расстояния между полостью отбойника (теплообменником) и кабиной. Посколь ку пол кабины через металлические элементы сварной рамы кабины связан со стенками и перегородками отбойника, теплообмен между полостью отбойника и кабиной весьма эффективный независимо от направления вентиляционной струи. При испол;ьзовании в стволе приточной вентиляции охлажден ный воздух из зоны под отбойником перемещается на забой в рабочую зонуу охлаждая призабойное пространство где также работают люди. В процессе выхлопа охлажденный воздух через коллектор 20 поступает в трубчатые элементы 23 и 24 каркаса,/ непосредственно охлаждая их. Жестко и непосредственно связанные с коллекто ром трубчатые элементы 21 также охлаждаются вследствие теплообмена. Между всеми трубчатыми элементами и pa6o4iB4 nJ ocTpa«ctBOM кабины происходит эффективньй теплообмен, чему 1812 способствует оребрение 29. Результатом истечения охлажденного воздуха через полость отбойника и трубчатые элементы каркаса является снижение температуры в рабочей зоне кабины, что особенно необходимо на больших, глубинах и в теплый период года. Для регулировки температурных харак теристик в рабочей зоне кабины складчатые чехлы 30 могут произвольно подниматься или опускаться в пределах длины трубчатых элементов с: последующим их стопорениен фиксаторами 31. Благодаря низкой теплопроводности Maтериала чехлов при их опускамнй рабочая зона кабины полностью или частично теплоизолируется от охлаждеякых трубчатых элементо1В, что позволяет регулировать те шерат1фные характеристики внутри нее. Применение яэобретемия позволяет существенно ynytamffb условия и безопасность труда машиниста и эабой1Ф1КОВ и тем cateuM повЫюить эффективность использования 14ашты.

Вид A

Фиг.2

Видб

Jbt

Фиг.З

г-г

r-r

28

I

4Фи1,6

д-д

2

ТгГ ff I

Фиг 8

fui.9

го

21 R

23

{ Ь

АЬ

19 г.Ю

yt

2/

rti

iX

fai.ll