Гидравлическое копир-устройство проходческого щита Советский патент 1982 года по МПК E21D9/10 E21C35/24 

Изобертение относится к горнопроходческой технике, в частности к роторному Исполнительному органу проходческого щита, предназначенного по преимуществу для работы по крепким породам.

Известно копир-устройстцр для проходки тоннелей в средних и крепких горных породах, включающее гидродомкрат, на ползуне которого крепится электродвигатель с диском. На диске установлены шарнирно резцы. Выдвижением гидроцилиндра управляет золотник, взаимодействующий с кулачком, причем кулачок вращается синхронно с ротором рабочего органа. При прохождении криволинейной выработки во избежание заклинивания оболочки щита при развороте последнего копир-устройство осуществляет дополнительную подработку стенки тоннеля в сторону поворота, придавая, сечению выработки форму, приближенную к эллипсу. При вращении ротора золотник взаимодействует с кулачком, в результате чего копир-инструмент выдвигается гидродомкратом из вращающегося ротора в определенной точке окружности выработки, снимает стружку на заданную толщину и на заi;данном угле поворота ротора, а затем втягивается в исходное положение. Указанный цикл повторяется с каждым : оборотом ротора исполнительного органа щита Cl.

Недостатками описанного устройства являются сложность и ненадежность его конструкции, обусловленные наличием в забойной зоне, насыщенной

пылью и грязью, электродвигателя л

шарнирных механизмов, а также ограниченный диапазон применения устройства по фактору крепости пород так как резцы эффективно работают по породам крепостью 500-600 кгс/см.Кроме того, один копир-инструментне обеспечивает необходимой маневренности щита при проходке по крепким породам ввиду ограниченности толщины снимаемой стружки. По указанным причинам эти копир-устройства не нашли практического применения.

Наиболее близким к предлагаемому является гидравлическое копир-устройство проходческого щита, содержащее копир-инструменты и их гидроцилиндры подачи, установленные на роторе, гидронасос, гидрозолотники управления гидроцилиндрами подачи.

кулачок управления гидрЬзояотникШЯИ и соединительные трубопроводы 2J,

Недостатком известного копир-устройства является резкое снижение мамевренности адита, оснащенного устройством, при проведении криволинейных выработок в крепких породах. Так как рабочие грани копир-резцов устан влены на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора, то толщина стружки, .снимаемой резцами, одннакова ДЯя обоих резцов и равна величине дополнительной подработки стенки выработки. Допустимая толщина стружки на породоразрушающий инструмент по условиям прочности составляет для крепких пород 10-15 мм. В то же время для обеспечения маневренности щита, в зависимости от радиусакривизны проводимой выработки, величина подработки стенки выработки составлять до100 мм. В результате этого при проведении выработкив крепких породах устройство не обеспечивает требуемой величины подработки стенки выработки и поэтому . подработка стенки выработки осуществляется буровзрывным способом. Радиальное смещение копир-инструментов один относительно другого без смещения в осевом направлении приводит к резкому увеличению нагрузок на один из копир-инструментов и поэтому такое смещение не применяется. Другой недостаток этого устройства заключается в его сложности, вызванной введением в схему трех компенсаторов, механизма управления, связанного непосредственно с ним гидронасоса с механизмом возвратно-поступательного движения и др. Кроме того, при количестве копир-резцов, отличном от двух (например, при трех или при двух копир резцах, расположенных диаметрально) , предлагаемое устройство не работоспособно.

Цель изобретения - повышение маневренности проходческого щита при проведении криволинейной выработки в крепких породах путем увеличения подработки стенки выработки.

Поставленная цель достигается тем что в гидравлическом копир-устройстве проходческого щита с роторным исполнительным органом, содержащем копир-инструменты и их гидроцилиндры подачи, установленные на роторе,. гидронасос, гидрозолотники и соединительные трубопроводы. На роторе щита установлено несколько копиринструментов йо смещением(их один относительно другого как в осевом, так и в радиальном направлении ,

На фиг.1 изображена схема взаимного расположения ротора проходческого щита и узлов копир-устройстйа, вид со стороны забоя; на фиг.2 - то :ке, вид сбоку; на фиг.3 - принципиальная схема копир-устройства; на фиг.4 - схема взаимного распапожейия копир-инструментапри расширении выработки копир-устройством (копиринструменты условно совмещены в одной плоскости).

Гидравлическое копир-устройство проходческого щита содержит копиринструменты 1-3, соединенные.со штоками гидроцилИняров подачи 4-6 и установленные на роторе 7 со смещением друг относительно друга в осевом направлении на величину S, не меньшую максимальной подачи t ротора 7 за один оборот.

Режущая кромка копир-инстурмента 1 в выдвинутом положении находится на расстоянии R от оси вращения ротора 7. При этом R-( больше радиуса выработки, пройденной исполнительным органом проходческого щита, на величину h, равную толщине стружки, снимаемой копир-инструментом 1, и не превышающую значения максимальной допустимой толщины стружки.Копир-инструмент 2 смещен в радиальном направлении относительно копир-инструмента 1 к периферии ротора 7 на величину h и в выдвинутом |положении его ре;кущая кромка находится на расстоянии ,,+h от оси вращения ротора 7. Аналогично относительно копир-инструмента 2 смещен а радиальном направлении кспир-инструмент 3 режущая - кромка которого в выдвинутом положении находится на расстоянии RJ от оси вращения ротора 7. .Копир-устройство содержит также трубопроводы 8, соединяющие гидроцилиндры подачи 4-6 и гидрозолотники 9-И, управляющие гидроцилиндрами подачи, кулач ок 12 управления гидрозолотниками 9-11, кинематически соединенный с валом 13 исполнительного органа, гидромуфту 14 для передачи рабочей жидкости на вращающийся ротор 7, гидронасос 15, напорный 16 и сливной 17 трубопроводы, соединяющие гидрозолотники 9-11 с гидронасосом 15 и баком С рабочей жидкостью 18, гидроаккумулятор-19, подключенный к напорному трубопроводу 16, и предохранительный клапан 20. Гидравлическая система копирустройства заполнена рабочей жидкостью.

Гидравлическое копир-устройство проходческого щита работает следующи образом.

Рабочая жидкость из гидронасоса 15 по напорному трубопроводу 16 подается на гидрозолотники 9-11. При вращении ротора 7 проходческого щита вращается вал 13 исполнительного органа и соединенный с ним кулачок 12. В результате взаимодействия кулачка 12 и гидрозолотников 9-11 при определенных положениях ротора 7

очередной гидрозолотник подключает поряневувд полость соответствующего цилиндра через гидромуфту 14 к напорному Трубопроводу 16, а штоковую полость - к сливному трубопроводу 17

Шток гидроцилиндра выдвигается. Ана логично происходит втягивание штоков гидроцилиндров подачи 4-6. При выдвижении штока одного из гидроцилиндров подачи 4-6 связанныйс ним копиринструмент также выдвигается и разрабатывает породу по контуру забоя. Ротор 7 исполнительного органа при этом подается на забой. За один оборот ротор 7 подается на забой на. величину t. Копир-инструмент 1 снима ет стружку, ширина которой равна по величине подаче t ротора 7 исполнительного органа .за один оборот, а толщина h не больше допустимой - толщины стружки. Вследствие того, что копир-инструмент 2 смещен относительно копир-инструмента 1 в осевсм направлении на величину S, превышающую величину максимальной подачи ротора 7 исполнительного органа за один оборот, то он работает на участке, уже расширенном копиринструментом 1. А так как копиринструмент 2 смещен в радиальном направлении относительно копир-инструмента 1 к периферии ротора 7 на величину h, не большую допустимой толщины стружки, то копир-инструмент 2 также расширяет выработку на величину h. Аналогично происходит дальнейшее расширение выработки в сторону поворота проходческого щита копир-инструментом 3 и т.д. При этом каждый копир-инстурмент 1-3 снижает стружку, ширина которой равна величине подачи ротора 7 за оборот/ а толщина - величине смещения копир-инструмента относительно предыдущего в радиальном направлении, постепенно расширяя выработку.В итоге общее увеличение радиального размера выработки в направлении поворота проходческого щита, определяющее его маневренность, равно сумме толщин стружек h, cнимae IЫx всеми копир-инструментами 1-3. Таким

образом, ограничение максимальной толщины стружки, снимаемой одним копир-инструментом (10-15 мм при проведении выработки в крепких породах) , в предлагаемом устройстве не приводит к снижению маневренности проходческого щита,а расположение копир-инструментов со сдвигом друг/относительно друга позволяет увеличить величину подработки стенк тоннеля в сторону поворота щита при проведениитоннеля в крепких породах. При применении предлагаемого устройства величина подработки стенки тоннеля не ограничена величиной допустимой толщины стружки, а превышает ее в несколько раз. В результате корпус щита имеет возможность без заклинивания развернуться в тоннеле на больший угол, и маневренность щита значительно превышается.

Формула изобретения

Гидравлическое копир-устройство проходческого щита с роторным исполнительным органом, содержащее копиринструменты и их гидроцилиндры подачи, установленные на роторе, гидронасос, гидрозолотники управления гидроцилиндрами подачи, кулачок управлени гидрозолотниками и соединительные трубопроводы, отличающее с я тем, что, с целью повышения маневренности проходческого щита при проведении криволинейной выработки путем увеличения подработки стенки выработки, на роторе щита установлено несколько копир-инструмеатов со смещением их один относительнодругого как в осевом,так и в радиальном направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 117018, кл. Е 21 D Э/Об, 1958.

2.Авторское свидетельство СССР , кл. Е 21 D 9/08, 1975 (прототип).