Горный комбайн с гидравлическим врубом и отбойкой угля Советский патент 1940 года по МПК E21C25/60 E21C27/10 

В процессе развития врубовой машины первоначально в качестве режущего органа применялся подобный дисковой пиле враш,аюш,ийся диск. Затем на смену дисковой пилы появилась врубовая машина с враш,аюшейся снабженной режуш.ими зубками штангой.

Наиболее совершенными оказались, однако, врубовые машины с режуш.ей цепью в качестве режущего органа, которые развились за последнее время в горные комбайны, производящие как подрубку, так и отбойку и погрузку каменного угля на конвейер. Однако и эти машины обладают рядом крупных принципиальных недостатков, к главным из которых относится, во-первых, то, что, с увеличением длины вруба необходимость придания большей прочности режущему органу влечет за собою увеличение высоты зарубной щели, благодаря чему значительная часть вырубаемого угля превращается в штыб, количество которого у некоторых типов комбайнов доходит до 40% всей добычи угля, причем наличие каменноугольной пыли создает тяжелые условия работы и увеличивает опасность взрыва, во-вторых, смена

и заправка режуших зубков требует периодических остановок во время работы, сильно отражающихся на производительности машины, и, в третьих, скорость подачи применяемых в настоящее время врубовых машин очень мала, составляя примерно 0,5 м в минуту, увеличение же ее связано с увеличением мощности двигателя, что, в свою очередь, связано с рядом затруднений.

Ремонт подверженных порче частей мащины, вследствие проникновения частиц каменного угля внутрь механизма из-за постоянного пребывания режущего органа в зарубной щели, также сильно сказывается на производительности.

Уже предлагалось поэтому производить отбойку угля гидравлическим способом, главным преимуществом которого является то, что процесс подрубки может продолжаться при гидравлическом способе от начала лавы до ее конца без всяких остановок, обусловливаемых у обычных мащин необходимостью смены зубков врубовой машины, защтыбовыванием, зажатием бара и т. п.

Кроме того, процесс резания при этом происходит без всякого пылеобразования, и, наконец, отработавшая вода может быть использована для транспортировки отбитого угля.

Особенно целесообразным должно явиться предлагавшееся некоторыми авторами применение тонкой струи порядка нескольких миллиметров под давлением в 100 атм, и выше. Применение такой струи, кроме указанных выше общих преимушеств гидравлического способа, имеет еще те выгоды, что благодаря значительному уменьщению зарубной щели, даже при больших скоростях подачи, мощность двигателя получается значительно меньшей, а скорость подачи машины вдоль забоя может быть значительно увеличена.

Таким образом, резание угля тонкой струей воды целиком устраняет те недостатки, которые присущи подрубке угля с помощью режущей цепи или штанги.

Для осуществления такого способа гидравлического вруба и отбойки угля при помощи тонких струй воды под большим давлением, у горного комбайна, согласно изобретению, мониторы для подачи струй воды укреплены на установленных на врубовой машине одного из обычных типов (ДТК-2), вместо режущих цепей, колонках с возможностью поворота и установки их на требуемой высоте и под требуемым углом для производства четырех врубовых щелей и отбойки угля.

При этом пласт угля двумя из этих струй подрезается снизу (у почвы) и сверху (у кровли). Третьей струей воды, совершающей вращательно-колебательное движение, подрезанная толща пласта отрезается от целика, а четвертой струей, ось которой, участвуя в двух движениях, направлена по линии простирания пласта, прорезается щель такого профиля, что ею обеспечивается отваливание подрезанной и отрезанной глыбы от целика.

Для выполнения всех этих операций колонка, несущая монитор для подрезания пласта у кровли, состоит из неподвижной трубы и навинченной на нее второй трубы в целях

регулирования по высоте положения монитора.

Монитор для подрезания угля у почвы укреплен на нераздвижной па высоте колонке; колонка, несущая монитор для отрезания угля от целика, выполнена в виде трубы, получающей вращательно-колебательное движение и, наконец, монитор для отбойки угля установлен на помещенной на колонке вращающейся трубе, ось которой расположена от почвы на высоте, равной половине мощности пласта.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный продольный разрез комбайна; фиг. 2 - вид его в планер фиг. 3 - разрез одной из колонок с отверстием для выпуска воды под давлением; фиг. 4 и 5 - расположение трубы, производящей отрезание угля от целика; фиг. 6 - конфигурацию профиля щели, производимой четвертой струей; фиг. 7 - устрой-, ство. для сообщения трубе, дающей эту струю, колебательных движений;, фиг. 8 и 9-транспортное устройство.

Для нагнетания воды в комбайне применяется червячно-винтовой насос. Включение и выключение отбойно-режущей части обусловливается включением и выключением насоса,, производимым так же, как у одногоКЗ известных типов врубовых машин (ДТК-2) производится включение и выключение режущей части. Подача комбайна осуществляется совершенно так же, как и врубовой мащины типа ДТК-2 с небольщими изменениями, обусловленными увеличением скорости подач, которая ориентировочно может быть принята в 2 м в минуту.

Устройство комбайна состоит в следующем.

На вал электродвигателя / (фиг. 1 со стороны режущей части насажена на шпонке шестерня 20, которая при помощи шестерни 22 с внутренним зацеплением может быть соединена с шестерней 21, насаженной на конец вала насоса 25. Насос 25 имеет по одному нагнетательному и всасывающему отверстию с каждой стороны. Вода из насоса по трубе 27 (фиг. 2)

подводится к колонке 28, подрезающей пласт у кровли, и к такой же колонке, подрезающей пласт у почвы. Колонка, производящая подрезание угля у кровли, состоит из 8 (фиг. 3), ввинчиваемой в трубу 27 (фиг. 2) своим нижним концом. На боковой наружной поверхности трубы 81 нарезана резьба, так что труба 82 с внутренней резьбой может быть целиком навинчена на трубу 8/. Такое устройство обеспечивает возможность изменять расстояние верхней щели от почвы пласта, в зависимости от мощности пласта. Труба 28 играет роль футляра. В верхний конец трубы 82 сбоку ввинчивается насадка 4 с отверстием, через которое вода направляется на уголь. Устройство второй колонки, в связи с тем, что ее длину менять нет надобности, проще, и она представляет собою собственно верхний конец трубы 82, которая может быть выполнена как одно целое с трубой 8/.

Для отрезания угля от целика вода по трубе 26 (фиг. 2) от насоса подводится к горизонтальной коленчатой трубе 31, на конце своем имеющей насадку с тонким отверстием {на чертеже не показано). Если бы ось отверстия трубы 8/ была расположена параллельно линии забоя, то в этом случае было бы невозможно продвижение этой трубы вдоль забоя после выемки отрезанного угля, так как труба 31 оказалась бы длиннее глубины вруба. С целью обеспечения свободного прохода трубы 31 ось ее отверстия располагается под некоторым углом к линии забоя так, как это показано на фиг. 4 и 5, благодаря чему обеспечивается свободный проход трубы 31. Для обеспечения прорезания угля по всей толщине пласта труба 6 соверщает колебательное движение по дуге круга, так что щель прорезается полосками. Ширина полоски (глубина вруба каждой заходки) зависит от установленного числа колебаний трубы 31 и других факторов. Вращающаяся часть трубы 31 установлена в подшипниках (фиг. 2) и заключена в специальную коробку 52. Вращающаяся часть трубы 31 соединена с неподвижной ее

частью при помощи соединительного уплотнения 63, устройство которого пояснено ниже. Колебательное движение трубы 31 по дуге круга осуществляется следующим образом. На основной вал подающего механизма насажена звездочка 46 (фиг. 2), вращающаяся вместе с валом. От звездочки 46 вращение цепью Галля передается звездочке 45, насаженной на трубе 44. На другом конце трубы 44 насажена зубчатка 43, сцепляющаяся с зубчаткой 42, сидящей на конце вала барабана 41. Барабан 41 на своей поверхности имеет вырез, в который входнт палец двуплечего рычага 39, второе плечо которого соединено с тягой 47. Рычаг 39 укреплен на болту 40 (фиг. 1 и 2), вокруг которого может поворачиваться. На вращающейся части трубы 31 насажен хомут 56, который щарнирно соединен с тягой 47.

Таким образом, при вращении барабана 4/ рычаг 39 соверщает колебательные движения и тем самым приводит трубу 31 во вращательноколебательное движение. Коробка 52 соединяется с комбайном при помощи накладок 54.

Для отбойки и разрущения подрезанной глыбы угля, как выще уже упоминалось, предназначается четвертая струя воды. Разрушение подрезанного угля производится следующим образом. Из трубы 31 вода (фиг. 1 и 2) по трубе 32 подводится к колонке 33, установленной на вращающемся конце трубы 32. Расстояние оси трубы 32 от почвы делается равным половине мощности пласта.

Труба 32 (фиг. 2 и 7) имеет неподвижную и вращающуюся части, соединяюш.иеся уплотнительным устройством бЗа. На вращающейся части трубы 52 насажена коническая зубчатка 35, сцепляющаяся с конической зубчаткой 56, укрепленной на вертикальной оси. На конце оси зубчатки Зо насажен кривошип, палец которого соединен с шатуном 37; вторым концом шатун 37 соединен с двуплечим рычагом 55. Последний может вращатьсявокруг болта 40 и на втором конце имеет палец, входящий во второй

вырез барабана 41. Профиль выреза таков, что движение пальца рычага 3 в одну сторону происходит очень медленно, а обратный ход совершается быстро. Числа зубьев зубчаток 55, 36 подобраны так, что в то время как зубчатка 36 поворачивается па четверть оборота, зубчатка 35 делает полоборота.

Одновременно с вращением колонки 5.3 вокруг оси трубы 32, эта колонка вместе со всей машиной перемещается вдоль забоя. Благодаря этому, колонка с отверстием, выпускающим струю воды, участвует в относительном вращательном движении и переносном- поступательном. В связи с этим траектория этой части будет представлять собою некоторую кривую. Отношение окружной скорости ее к скорости подачи вдоль забоя, согласно ориентировочному расчету, принято равным 2. Профиль щели, прорезаемый рассматриваемой струей воды, имеет вид, представленный на фиг. 6. Конфигурация сечения глыбы угля между двумя соседними щелями, прорезанными четвертой струей, показывает, что после отрезания глыба угля не будет находиться в равновесии, так как центр С ее тяжести смещен влево относительно ее точки О опоры. За время образования этого прореза предыдущая глыба после ее разваливания убирается. Таким образом, глыба угля после ее подрезания и отрезания отваливается от целика и разваливается.

Устройство колонки 55 совершенно одинаково с устройством колонки 28.

Включение и выключение режущей части производится, как уже указывалось выше, включением и выключением насоса. Шестерня 20 (фиг. 1, 2) вала электродвигателя /, как было уже упомянуто, соединяется с насосной шестерней 21 шестереночной муфтой 22. Передвижением муфты 22 при помощи вилки и тяги 23, с которой соединена рукоятка 24, вправо или влево производится включение или выключение насоса.

С целью получения возможности регулирования давления, в изменении которого может быть надобность,

в зависимости от механических свойств угля, предусмотрен предохранительно-регулирующий пружинный клапан 30, помещенный между всасывающей 49 и нагнетательной 26 трубами насоса. При повышении давления сверх расчетного клапан открывается, и часть воды прямо перетекает из нагнетательной трубы во всасывающую. Изменением силы сжатия пруж-ины можно регулировать давление воды.

Расстояние оси отверстия колонки 55 от почвы и расстояние центра отверстия колонки 28 от почвы определяются мощностью пласта. Изменяя указанные расстояния, можно работать комбайном при различных мощностях пласта. Изменение расстояния оси отверстия колонки 28 осуществляется ввинчиванием или вывинчиванием трубы 82 (фиг. 3). Изменение положения оси отверстия колонки 55 производится следующим образом. Подшипники 34 трубы 52 (фиг. 7) установлены на постелях с цилиндрическими стержнями с, имеющими на боковой поверхности резьбу. В соответствующих местах на постели машины укреплены такие же стержни d. Стержни-с и d ввинчиваются в трубы е, которые имеют на одной половине правую, на другой левую резьбу. Вращением труб е можно поднимать или опускать трубу 32. Совершенно аналогично выполнено соединение трубы 32 с трубой 31 (фиг. 7). Для подъема зубчатки 36 она имеет трубчатый хвостовик /. В трубчатое отверстие хвостовика / вставляется стержень g, связанный с хвостовиком / продольной щпонкой. Стержень g на нижнем конце имеет кривошип с пальцем 57а, сочлененным с шатуном 57 На хвостовик / надевается трубка k с резьбой по наружной поверхности. Трубчатая опорная колонка i, укрепленная на постели машины, имеет по наружной поверхности резьбу. Труба k имеет на одной половине правую, а на другой левую резьбу. Вращением трубы k осуществляется изменение расстояния оси трубы 32, а следовательно, и выходного отверстия для воды в колонке 55 от почвы.

Подающий механизм комбайна совершенно аналогичен таковому врубовой машины. Изменения заключаются в исключении некоторых передач. Шестерня 2 двигателя (фиг. 1 и 2) сцепляется с шестерней 3. Последняя через шестерню 4 передает вращение шестерне внутреннего зацепления 5, вместе с которой вращается и шестерня 6, свободно сидящая на валу двигателя и связанная шпонкой с шестерней 5. От шестерни 6 вращение передается через шестерни 7 и 5 зубчатке 9 с внутренним зацеплением, одновременно с которой вращается диск 11, сидящий на хвостовике шестерни 12 и связанный с ним шпонкой. Шестерня 12 передает вращение через шестерни 13 и 14 зубчатке 15 с внутренним зацеплением, оДЮвременно с которой вращается звездочка 46, сидящая на валу свободно. Зубчатка 15 сидит свободно на сердечнике 16, сидящем на ваду на шпонке. При рабочем ходе фрикционные диски сердечника сжаты, благодаря чему сердечник вращается вместе с зубчаткой 15, вращая вал, до этого времени не вращавшийся. На конец вала подающего механизма насажена коническая шестерня 17, сцепляющаяся с большой шестерней 18, вращающей вал и барабан 19.

При холостом ходе фрикционные диски сердечника 16 разжаты, а фрикционные диски сердечника 10 сжаты. Сердечник 10 сидит на шпонке на валу подающего механизма и вал получает вращение сразу от сердечника 10, и дальше через шестерни 17 и 18 вращает барабан. Включение подающего механизма на рабочий и холостой ход производится рукояткой 60 соверщенно так же, как и во врубовой машине ДТК-2.

Для навалки угля на конвейер предусмотрено устройство в виде сетчатого транспортера (фиг. 1, 2, 8, 9). Сетчатая лента транспортера 64 приводится в движение ведущими звездочками 65, Звездочки 65 получают вращение от вала насоса 25 следующим образом. Верхний вал 85 насоса 25 пропускается через крыщку последнего и на своем конце несет

на шпонке шестерню 66, которая сцепляется с шестерней 67, сидящей на шпонке на ступице 68; последняя сидит на валу свободно. Шестерня 68 сцеплена с шестерней 69, укрепленной на шестерне 70. Шестерня 70 сидит на валу свободно и передает вращение шестерне 71 и валу 72, Вал 72 соединен с ведущим валом 73 транспортера фланцевой муфтой 74 с пальцами. Для обеспечения навалки угля на транспортер в коробке 52 установлен вал 75 с зубками 76 (фиг. 8). Вал 75 получает вращение от вала 72 через коническую передачу 77.

На фиг. 1 и 2 представлен комбайн для работы в правом забое. При переводе комбайна в левый забой производится перенос соответствующих частей, как например, трубы 31, коробки 52 и т. п. с одной стороны на другую, а ряд частей, как например, трубы 16, 27, труба 49 и т. д. меняются местами, а весь транспортер поворачивается на 180.

Для этого все части сделаны удоборазъемными.

Предмет изобретения.

1.Горный комбайн с гидравлическим врубом и отбойкой угля при помощи тонких струй воды под большим давлением, отличающийся тем, что мониторы для подачи струй воды укреплены на установленных на врубовой машине типа ДТК-2, вместо режущих цепей, колонках с возможностью поворота и установки их на требуемой высоте и под требуемым углом для производства четырех врубовых щелей и отбойки угля.

2.Форма выполнения комбайна по п. 1, отличающаяся тем, что колонка 28, несущая монитор для подрезания пласта у кровли, выполнена из неподвижной трубы 81 и навинченной на нее трубы 82 в целях регулирования по высоте положения монитора (фиг. 3).

3.Форма выполнения комбайна по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что колонка, несущая монитор для отрезания угля от целика, выполнена в виде получающей вращательноколебательное движение трубы S1 (фиг. 1 и 2). .

4. Форма выполнения комбайна по пп. 1-3, отличающаяся тем, что монитор для отбойки угля установлен на помещенной на колонке 3S вращающейся трубе 32 (фиг. 7), ось

которой расположена от почвы на расстоянии половины мощности пласта.

5. Форма выполнения комбайна по пп. 1-4, отличающаяся тем, что монитор для подрезания угля у почвы укреплен на нераздвижной по высоте колонке.

-ф оо t

о

о м

о;

а

оЗ

;

м н о

Ч Ф

н о

teC

М О

1

а о и

с Рч

о н м

оЗ

к авторскому свидетельству П. Г. Ващенко

№ 57484