СОЧЛЕНЕННОЕ ВРУБОВОЕ УСТРОЙСТВО
CONNECTED COAL-CUTTING DEVICE

Уровень техники
В ходе подземных горных работ обычно используются длиннозабойные врубовые устройства. Горное врубовое устройство содержит в основном прямоугольную ходовую часть и пару рычагов. Каждый из рычагов шарнирно соединен с противоположными концами ходовой части и удерживает вращающийся режущий барабан. Вращающиеся режущие барабаны снабжены зубьями и удаляют материал из очистного забоя. Горное врубовое устройство установлено на забойном скребковом конвейере для перемещения в боковом направлении, по существу, параллельном очистному забою. В случае, если рабочий горизонт шахты является волнообразным, горное врубовое устройство движется по выпуклостям и впадинам рабочего горизонта шахты.
Сущность изобретения
В одном варианте осуществления изобретения длиннозабойное горное врубовое устройство содержит первую секцию ходовой части с установленным на ней первым режущим рычагом и вторую секцию ходовой части с установленным на ней вторым режущим рычагом. Первая и вторая секции ходовой части соединены шарнирным сочленением.
В другом варианте осуществления изобретения длиннозабойное горное врубовое устройство установлено на рельсе и содержит первую секцию ходовой части с установленным на ней первым режущим рычагом и вторую секцию ходовой части с установленным на ней вторым режущим рычагом. Каждая из первой и второй секций ходовой части соединена с возможностью скольжения с рельсом, и первая и вторая секции ходовой части соединены друг с другом шарнирным сочленением. Удерживающий башмак проходит от шарнирного сочленения и соединен с возможностью скольжения с рельсом.
В другом варианте осуществления изобретения длиннозабойное горное врубовое устройство установлено на рельсе и содержит первую секцию ходовой части с установленным на ней первым режущим рычагом и вторую секцию ходовой части с установленным на ней вторым режущим рычагом. Каждая из первой и второй секций ходовой части соединена с возможностью скольжения с рельсом, и первая и вторая секции ходовой части соединены друг с другом шатуном. Соединительный элемент отнесен от шатуна и телескопически выдвигается между первой и второй секциями ходовой части.
Другие объекты изобретения станут очевидными при рассмотрении подробного описания и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в перспективе обычного длиннозабойного врубового устройства.
Фиг.2A - вид сбоку обычного длиннозабойного врубового устройства, показанного на фиг.1, движущегося по возвышению рабочего горизонта шахты.
Фиг.2B - вид сбоку обычного длиннозабойного врубового устройства, показанного на фиг.1, движущегося по вогнутой поверхности рабочего горизонта шахты.
Фиг.3 - вид в перспективе, показывающий сочлененное врубовое устройство в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
Фиг.4A - вид сбоку сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.3, движущегося по возвышению рабочего горизонта шахты.
Фиг.4B - вид сбоку сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.3, движущегося по вогнутой поверхности рабочего горизонта шахты.
Фиг.5 - увеличенный вид в перспективе сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.3, иллюстрирующий удерживающий башмак, зацепляющийся с рельсом.
Фиг.6 - вид сбоку со стороны забоя, показывающий сочлененное врубовое устройство, показанное на фиг.3 и 5.
Фиг.7 - вид в сечении сочлененного врубового устройства.
Фиг.8 - вид с торца, показывающий удерживающий башмак, показанный на фиг.5, сцепленный с рельсом.
Фиг.9 - вид в перспективе сочлененного врубового устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Фиг.10 - увеличенный вид в перспективе сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.9, с соединительным элементом во втянутом положении.
Фиг.11 - увеличенный вид в перспективе сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.9, с соединительным элементом в выдвинутом положении.
Фиг.12 - вид в перспективе сочлененного врубового устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Фиг.13 - увеличенный вид в перспективе сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.12, с соединительным элементом во втянутом положении.
Фиг.14 - увеличенный вид в перспективе сочлененного врубового устройства, показанного на фиг.12, с соединительным элементом в выдвинутом положении.
Следует понимать, что изобретение не ограничено деталями конструкции и расположением компонентов, изложенными в следующем описании или показанными на описанных выше чертежах. Изобретение может быть осуществлено в других вариантах и использовано на практике и применено различными способами. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология используются здесь с целью описания и не должны расцениваться как вносящие ограничения.
Подробное описание
На фиг.1 показан вид в перспективе обычного длиннозабойного горного врубового устройства 20. Горное врубовое устройство 20 содержит ходовую часть 26 с парой подвижных рычагов 42, расположенных на противоположных концах ходовой части 26. Каждый рычаг 42 удерживает вращающийся режущий барабан 34, включающий зубья (не показаны) для удаления материала из очистного забоя (не показан). Ходовая часть 26 имеет форму в целом прямоугольного короба, который имеет большую длину в боковом направлении, в целом проходящем между режущими рычагами 42, и меньшую длину в направлении, которое перпендикулярно боковому направлению. Горное врубовое устройство 20 установлено на забойном скребковом конвейере 60 для перемещения в боковом направлении, по существу параллельном очистному забою. Материал, удаленный из очистного забоя, накапливается на забойном конвейере 60, который переносит материал от очистного забоя для дальнейшей обработки.
Как показано на фиг.2A и 2B, рабочий горизонт шахты (не показан) и забойный конвейер 60 могут иметь неровности, и в таком случае горное врубовое устройство 20 движется по возвышениям (фиг.2A) и впадинам (фиг.2B). При движении по неровностям рабочего горизонта шахты габаритная высота или зазор 70 для ходовой части 26 может значительно уменьшаться. Например, в одной конфигурации высота от рабочего горизонта шахты до кровли выработки (не показана) составляет приблизительно 1300 мм. Кровля выработки включает перекрытия из механизированной крепи 80, которые составляют приблизительно 225 мм по высоте. Рабочий горизонт шахты удерживает забойный конвейер 60, который составляет приблизительно 330 мм по высоте. Эти конфигурации оставляют приблизительно 745 мм для высоты ходовой части 26 врубового устройства и габаритной высоты 70. Габаритная высота 70 значительно уменьшается, когда прямоугольная коробчатая ходовая часть 26 движется по возвышениям и впадинам, которые проходят вдоль поперечного направления. Если габаритная высота 70 недостаточна, горное врубовое устройство 20 может застрять или заклиниться между верхней поверхностью ходовой части 26 и нижней стороной перекрытий 80 крепи кровли.
На фиг.3 показано горное врубовое устройство 100 с шарнирным сочленением 110. Устройство 100 содержит первую секцию 120 ходовой части с установленным на ней первым режущим рычагом 130 и вторую секцию 140 ходовой части с установленным на ней вторым режущим рычагом 150. Первая и вторая секции 120, 140 ходовой части шарнирно соединены друг с другом шарнирным сочленением 110. Сочлененное врубовое устройство 100 установлено на забойном скребковом конвейере 60 таким образом, что горное врубовое устройство 100 перемещается в боковом направлении по существу параллельно очистному забою. Забойный конвейер 60 включает в себя раму, имеющую параллельные рельсы 160, 165, проходящие вдоль рамы. Горное врубовое устройство 100 включает в себя два внутренних (то есть, наиболее близких к очистному забою в ходе работы) гусеничных башмака 210 (фиг.6 и 8), которые установлены и движутся на внутреннем рельсе 160. Каждый из внутренних гусеничных башмаков 210 расположен на соответствующей внутренней боковой концевой части первой и второй секций 120, 140 ходовой части. Горное врубовое устройство 100 также включает в себя два наружных башмака 215 (фиг.5), которые установлены и движутся на по существу вертикальной боковой части с рейкой 220 наружного рельса 165. Рейка 220 имеет приводные зубья 225, которые зацеплены с соответствующими зубьями (не показаны), сформированными на звездочках (не показаны), соединенных с наружными башмаками 215 таким образом, что горное врубовое устройство 100 может приводиться в движение на забойном конвейере 60. Навесной борт 166 проходит под углом от забойного конвейера 60 непосредственно снаружи от рейки 220. Навесной борт 166 проходит вверх и от рабочего горизонта шахты, таким образом, что материал, удаленный из очистного забоя, не выпадает за пределы забойного конвейера 60, а направляется на забойный конвейер 60.
На фиг.4A и 4B показаны виды сбоку сочлененного врубового устройства 100 с шарнирным сочленением 110, движущегося по выпуклой поверхности (фиг.4A) или по вогнутой поверхности (фиг.4B) рабочего горизонта шахты. В показанном варианте осуществления изобретения шарнирное сочленение 110 включает в себя охватывающий и охватываемый элементы 128, 148, расположенные вблизи центра сочлененного врубового устройства 100, шатун 310, цапфу 180 и удерживающий башмак 170. В показанном на фиг.5 варианте осуществления изобретения вторая секция 140 ходовой части включает охватываемый элемент 148, смежный с центром сочлененного врубового устройства 100, причем охватываемый элемент 148 имеет отверстие, которое проходит через элемент. Первая секция 120 ходовой части включает в себя охватывающий элемент 128, который сопрягаемым образом принимает охватываемый элемент 148. Подобно охватываемому элементу 148, охватывающий элемент 128 имеет соответствующее отверстие, которое проходит через элемент. Когда отверстия охватываемого и охватывающего элементов 148, 128 совмещены, шатун 310 вставляется в отверстия. Хотя в показанном варианте осуществления изобретения показаны только один охватывающий элемент 128 на первой секции 120 ходовой части и только один охватываемый элемент 148 на второй секции 140 ходовой части, в других вариантах осуществления изобретения первая секция 120 ходовой части может включать один или более охватывающих элементов 128, один или более охватываемых элементов 148 или некоторую их комбинацию. Подобным образом, вторая секция 140 ходовой части может также включать один или более охватывающих элементов 128, один или более охватываемых элементов 148 или некоторую их комбинацию. Таким образом, шарнирное сочленение 110, соответственно, включает один или более охватывающих и охватываемых элементов 128, 148.
Шатун 310 позволяет регулировать соответствующую ориентацию каждой из первой и второй секций 120, 140 ходовой части относительно горизонтальной плоскости 280 грунта. Для иллюстрации того, как ориентации первой и второй секций 120, 140 ходовой части измеряются относительно плоскости 280 грунта, когда сочлененное врубовое устройство 100 движется по рабочему горизонту шахты, который не имеет неровностей, обе первая и вторая секции 120, 140 ходовой части расположены под одинаковым углом 0° относительно плоскости 280 грунта. Однако когда сочлененное врубовое устройство 100 движется по вогнутой поверхности, первая и вторая секции 120, 140 ходовой части находятся под другими углами, отличными от нуля. Например, когда сочлененное врубовое устройство находится у основания впадины, первая и вторая секции 120, 140 ходовой части врубового устройства 100 будут находиться на склонах впадины, образуя V-образную конфигурацию. Если первая секция 120 ходовой части наклонена вверх относительно плоскости 280 грунта, вторая секция 140 ходовой части будет наклонена вниз относительно плоскости 280 грунта. Таким образом, ориентации каждой секции 120, 140 ходовой части отличаются, когда сочлененное врубовое устройство движется по вогнутой поверхности. Кроме того, когда сочлененное врубовое устройство 100 находится на вершине выпуклости или на основании впадины, вторая секция 140 ходовой части ориентирована с максимальным углом относительно базисной оси 125, которая проходит вдоль поперечного направления первой секции 120 ходовой части. Напротив, когда сочлененное врубовое устройство 100 отдалено от вершины выпуклости или основания впадины, вторая секция ходовой части 140 ориентируется под меньшим углом относительно базисной оси 125 первой секции 120 ходовой части.
Посредством регулирования соответствующих ориентаций первой и второй секций 120, 140 ходовой части при помощи шарнирного сочленения 110 сочлененное врубовое устройство 100 сохраняет достаточную габаритную высоту 70 между ходовой частью и кровлей выработки. Как описано выше, когда сочлененное врубовое устройство 100 движется по основанию впадины (фиг.4B), первая секция 120 ходовой части сочлененного врубового устройства регулируется таким образом, чтобы она была отклонена вверх относительно горизонтальной плоскости 280 грунта, и вторая секция 140 ходовой части регулируется таким образом, чтобы она была ориентирована вниз относительно горизонтальной плоскости 280 грунта с максимальным углом относительно базисной оси 125, которая проходит вдоль поперечного направления первой секции 120 ходовой части. Это дает эффект снижения центра сочлененного врубового устройства 100 ближе к рабочему горизонту шахты, таким образом, давая дополнительную габаритную высоту 70 вблизи с центром сочлененного врубового устройства 100 по сравнению с конфигурациями известного уровня техники. В одной конфигурации может быть получена дополнительная габаритная высота, составляющая приблизительно 115 мм, по сравнению с конфигурациями известного уровня техники. Дополнительная габаритная высота предотвращает застревание или заклинивание сочлененного врубового устройства 100 между соответствующей верхней стороной 240, 250 первой и второй секциями 120, 140 ходовой части вблизи центра сочлененного врубового устройства 100 и нижней стороной перекрытий 80 крепи кровли.
По сравнению с конфигурациями известного уровня техники шарнирное сочленение 110 также допускает добычу сочлененным врубовым устройством 100 с уровня, который ниже относительно рабочего горизонта шахты. Когда сочлененное врубовое устройство 100 движется по вершине возвышения (фиг.4A), первая и вторая секции 120, 140 ходовой части врубового устройства 100 будут расположены на каждом из склонов возвышения, образуя перевернутую V-образную форму. Снова в отличие от конфигураций известного уровня техники шарнирное сочленение 110 регулирует соответствующие ориентации первой и второй секций 120, 140 ходовой части относительно рабочего горизонта шахты. В этом случае первая секция 120 ходовой части регулируется так, что она наклонена вниз относительно горизонтальной плоскости 280 грунта, и вторая секция 140 ходовой части регулируется так, что она наклонена вверх относительно горизонтальной плоскости 280 грунта. Это обеспечивает эффект подъема центра сочлененного врубового устройства 100 вверх и от рабочего горизонта шахты, что предотвращает застревание или заклинивание соответствующей нижней стороны 260, 270 первой и второй секций 120, 140 ходовой части вблизи центра сочлененного врубового устройства 100 относительно рельсов 160, 165 забойного конвейера 60.
В показанном на фиг.5-7 варианте осуществления изобретения горное врубовое устройство 100 включает в себя удерживающий башмак 170, который удерживает рейку 220 рельса 165. Когда горное врубовое устройство 100 движется по вогнутой поверхности (фиг.4B), устройство 100 может подняться от рельса 160 вблизи местоположения шарнирного сочленения 110. Удерживающий башмак 170 предотвращает это, удерживая рейку 220 рельса 165 и, таким образом, удерживая первую и вторую секции 120, 140 ходовой части в контакте с рельсами 160, 165 забойного конвейера 60. Удерживающий башмак 170 проходит от шатуна 310 и соединен с ним при помощи цапфы 180 (фиг.5). В показанном варианте осуществления изобретения шатун 310 составляет одно целое с цапфой 180. Другие варианты осуществления изобретения могут включать в себя шатун 310, который является отдельным от цапфы 180, но концентрическим с ней. Удерживающий башмак 170 соединен со звездочкой (не показана), которая включает зубья (не показаны), которые зацепляются с приводными зубьями 225 рейки 220, таким образом, с возможностью скольжения соединяя удерживающий башмак 170 с рейкой 220 рельса 165. В показанном варианте осуществления изобретения удерживающий башмак 170 также подвижен вдоль цапфы 180 перпендикулярно поперечной оси 190 (фиг.3), которая в целом проходит от первого режущего рычага 130 ко второму режущему рычагу 150. В случае, если рабочий горизонт шахты извивается через пласт выработки, могут появляться искривления рельсов 160, 165 забойного конвейера 60. Когда горное врубовое устройство 100 осуществляет поворот, цапфа 180 выдвигается и втягивается относительно первой и второй секций 120, 140 ходовой части таким образом, что удерживающий башмак 170 может перемещаться перпендикулярно поперечной оси 190.
На фиг.8 показан удерживающий башмак 170, который включает в себя удерживающий элемент 200, зацепляемый с рейкой 220 рельса 165. Удерживающий элемент 200 удерживающего башмака 170 расположен смежно с центром сочлененного врубового устройства 100. Благодаря подвешиванию вокруг рейки 220 рельса 165 удерживающий элемент 200 удерживает горное врубовое устройство 100 относительно рельсов 160, 165 во всех направлениях за исключением направления движения.
На фиг.9-11 показано горное врубовое устройство 100, включающее в себя шарнирное сочленение 110 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Шарнирное сочленение 110 в этом варианте осуществления изобретения включает в себя охватывающий и охватываемый элементы 128, 148, расположенные вблизи центра сочлененного врубового устройства 100, шатун 310 и пару соединительных элементов 230, которые отнесены от шатуна 310 и телескопически выдвигаются между первой и второй секциями ходовой секции 120, 140. В другом варианте осуществления изобретения может использоваться меньше или больше соединительных элементов 230. Соединительные элементы 230 регулируют соответствующие ориентации первой и второй секций 120, 140 ходовой части. Соединительные элементы 230 обеспечивают вращение первой и второй секций 120, 140 ходовой части вокруг шатуна 310 и, таким образом, регулирование угла между первой и второй секциями 120, 140 ходовой части. В показанном варианте осуществления изобретения соединительные элементы 230 приводятся в действие цилиндрами. Соединительные элементы 230 расположены смежно с соответствующей верхней стороной 240, 250 первой и второй секций 120, 140 ходовой части. Шатун 310 примыкает к соответствующей нижней стороне 260, 270 первой и второй секций 120, 140 ходовой части.
Как показано на фиг.10-11, когда горное врубовое устройство 100 описанного варианта осуществления изобретения движется по вогнутой поверхности, соединительные элементы 230 задвигаются (фиг.10), таким образом, удерживая первую и вторую секции 120, 140 ходовой части смежно с рельсом 160. С другой стороны, когда горное врубовое устройство 100 движется по возвышению, соединительные элементы 230 выдвигаются (фиг.11), таким образом, сохраняя достаточную габаритную высоту 70. Выдвинутые и втянутые конфигурации могут быть получены посредством механических, гидравлических, пневматических или электрических систем в зависимости от возможностей и конфигурации соединительных элементов 230. В некоторых вариантах осуществления изобретения соединительные элементы 230 могут автоматически выдвигаться и втягиваться, когда горное врубовое устройство 100 движется по выпуклостям и впадинам рабочего горизонта шахты. Например, горное врубовое устройство 100 может включать различные датчики, преобразователи, камеры и т.п., которые предоставляют информацию, такую как волнистость рабочего горизонта шахты и соответствующая ориентация первой и второй секций 120, 140 ходовой части. Соединительные элементы 230 могут работать для выдвижения и втягивания в ответ на информацию, полученную от датчиков.
На фиг.12-14 показано горное врубовое устройство 100, включающее шарнирное сочленение 110 согласно другому варианту осуществления изобретения. Подобно показанному на фиг.9-11, соединительные элементы 230 отнесены от шатуна 310. Однако соединительные элементы 230 расположены смежно с соответствующей нижней стороной 260, 270 первой и второй секций 120, 140 ходовой части, и шатун 310 расположен смежно с соответствующей верхней стороной 240, 250 первой и второй секций 120, 140 ходовой части. Когда горное врубовое устройство 100 движется по возвышению, соединительные элементы 230 задвигаются (фиг.13), таким образом, сохраняя достаточную габаритную высоту 70. С другой стороны, когда горное врубовое устройство 100 движется по вогнутой поверхности, соединительные элементы 230 выдвигаются (фиг.14), таким образом, удерживая первую и вторую секции 120, 140 ходовой части смежно с рельсом 160. Подобно вариантам осуществления изобретения, показанным на фиг.9-11, соединительные элементы 230 в вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.12-14, могут работать посредством механических, гидравлических, пневматических или электрических систем. Кроме того, соединительные элементы 230 могут автоматически выдвигаться и втягиваться в ответ на информацию, полученную от различных датчиков, преобразователей, камер и т.п.
Хотя изобретение было подробно описано со ссылками на некоторые предпочтительные варианты его осуществления, существуют варианты и модификации в пределах объема и сущности одного или более независимых объектов описанного изобретения.