ШНЕКОВЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН
SCREW-TYPE ACTUATING ELEMENT

Изобретение относится к области горного машиностроения и предназначено для очистных угольных комбайнов.
Известен шнековый исполнительный орган, содержащий ступицу с установленными на ней лопастями, содержащими кулаки с резцами, причем участок лопасти длиной, рассчитываемой по формуле, выполнен с углом подъема к образующей ступицы, равным углу трения материала о лопасть (1).
Недостатком известного шнекового исполнительного органа является то, что хотя он и предусматривает предотвращение проскальзывания угля по лопасти и ступице в направлении, противоположном направлению выгрузки, за счет указанной длины участка лопасти, однако вследствие значительного увеличения угла подъема лопасти к образующей ступицы после указанного выше участка до максимума у разгрузочного торца шнека происходит пропорциональное уменьшение усилия выгрузки угля на выходе из шнека, что может приводить к неполной погрузке угля на конвейер в условиях, требующих его принудительного проталкивания через небольшие погрузочные окна, образованные корпусом поворотного редуктора комбайна, бортом забойного конвейера и ступицей исполнительного органа. А это, в свою очередь, может привести к заштыбовке исполнительного органа и снижению его погрузочной способности.
Известен шнековый исполнительный орган, содержащий ступицу, установленную на приводном валу редуктора, с закрепленными на ней лопастями, на которых расположены резцедержатели с резцами, и площадки с пазами, прикрепленные к лопасти под углом к разгрузочному торцу, ступица снабжена наклонными к оси шнека дополнительными площадками с пазами, расположенными в межлопастном пространстве шнека у разгрузочного торца, причем пазы площадок выполнены с наклоном к образующей ступицы (2).
Недостатком известного шнекового исполнительного органа является повышенная энергоемкость процесса погрузки угля вследствие того, что из-за наличия дополнительных площадок с пазами увеличивается сила трения выгружаемого угля, а это приводит к его уплотнению в месте выгрузки на конвейер, что потребует увеличения мощности потребляемой электроэнергии.
Кроме того, уплотнение потока выгружаемого угля существенно влияет на его измельчение, что ухудшает сортность добываемого угля.
Описанные недостатки снижают качественные показатели процесса транспортирования разрушенного угля исполнительным органом.
Известен также шнековый исполнительный орган, включающий ступицу с закрепленными на ней лопастями и отрезным диском, установленную на приводном валу редуктора, причем лопасть снабжена дополнительной ступенью, расположенной по всей длине лопасти у ступицы, при этом дополнительная ступень установлена с опережением лопасти у разгрузочного торца, а у отрезного диска расположена на одном уровне с лопастью (3).
Недостатком данного исполнительного органа является то, что вследствие разности скоростей транспортирования угля лопастями и дополнительной ступенью по направлению к конвейеру происходит принудительное перемещение слоев угля относительно друг друга, что не может не сказаться на его измельчении и соответственно на снижении сортности отбитого угля.
Кроме того, вследствие частичного замещения межлопастного пространства дополнительной ступенью происходит уменьшение объема этого пространства, что снижает пропускную способность шнека.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности погрузки отбитого угля за счет увеличения рабочего объема шнека по направлению к разгрузочному торцу с одновременным уменьшением степени измельчения перемещаемого угля на конвейер.
Технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, выражается в улучшении сортности добываемого угля, а также в уменьшении энергозатрат при перемещении угля исполнительным органом.
Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в шнековом исполнительном органе, содержащем ступицу, установленную на приводном валу поворотного редуктора, винтовые лопасти, на которых расположены резцедержатели с резцами, согласно заявляемому изобретению ступица выполнена в виде прямого усеченного конуса, при этом круг меньшего диаметра, которым является один из торцов ступицы, расположен со стороны поворотного редуктора, причем винтовые лопасти имеют постепенно увеличивающуюся по длине ступицы высоту по направлению к поворотному редуктору.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, изложенным в формуле изобретения.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности изобретения «новизна».
Причинно-следственная связь между заявляемой совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.
Признак - «ступица выполнена в виде прямого усеченного конуса, при этом круг меньшего диаметра, которым является один из торцов ступицы, расположен со стороны поворотного редуктора» - является основополагающим и характеризует геометрическую форму исполнения ступицы шнека, а именно выполнение ее боковой поверхности в виде прямого усеченного конуса позволит получить плавное увеличение рабочего объема в межлопастном пространстве в направлении к месту разгрузки угля на конвейер.
Это, в свою очередь, способствует равномерному перемещению потока отбитого угля, без ударов и трения кусков между собой. То есть данный признак имеет очевидную полезность, т.к. позволяет улучшить условия транспортирования, исключая перемещение слоев угля в потоке относительно друг друга и его измельчение, которые имеют место в прототипе (3).
Признак - «причем винтовые лопасти имеют постепенно увеличивающуюся по длине ступицы высоту по направлению к поворотному редуктору» - является новым и регламентирует параметр отбойного органа шнека, т.е. лопастей, увеличением высоты которых по длине шнека достигается увеличение рабочего объема в межлопастном пространстве соответственно увеличению объема отбиваемого резцами и поступающего в зону транспортирования угля, в результате чего сохраняется равная плотность потока угля при перемещении его к месту разгрузки и снижаются энергозатраты на его перемещение.
Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого изобретения, позволяет повысить эффективность погрузки угля заявляемым шнеком за счет увеличения объема межлопастного пространства по направлению к разгрузочному торцу с одновременным уменьшением степени измельчения угля.
Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует «изобретательский уровень» заявляемого изобретения.
Промышленная применимость заявляемого изобретения обосновывается нижеприведенным описанием изобретения и чертежом к нему.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображен шнековый исполнительный орган, общий вид.
Шнековый исполнительный орган содержит ступицу 1 в виде усеченного прямого конуса, установленную на приводном валу 2 поворотного редуктора 3, расположенного с забойной стороны конвейера 4, и винтовые лопасти 5, закрепленные на ступице 1 и на которых расположены резцедержатели 6 с резцами 7.
В указанной форме ступицы 1 один из ее торцов 8, который соответствует кругу меньшего диаметра, расположен со стороны поворотного редуктора 3, а соответственно другой торец 9 ступицы 1, соответствующий кругу большего диаметра, расположен со стороны забоя 10.
1
2
3
На основе выполнения ступицы 1 указанной формы винтовые лопасти 5 имеют постепенно увеличивающуюся по длине ступицы 1 разновеликую высоту (h<h<h согласно чертежу) по направлению к поворотному редуктору 3, обусловленную повторением этими лопастями у их основания конической поверхности ступицы 1. При этом режущие кромки резцов 7 располагают по цилиндрической поверхности с внешним диаметром лопастей 5, одинаковым по всей длине шнека.
Шнековый исполнительный орган работает следующим образом.
Вращение приводного вала 2 поворотного редуктора 3 передается на ступицу 1, на которой закреплены лопасти 5 с резцами 7. При вращении шнека резцы 7 разрушают массив угля. Уголь поступает в межлопастное пространство 11 шнека и перемещается набегающими лопастями 5, начиная от забоя 10, по направлению к окну погрузки, образованному между нижней частью корпуса поворотного редуктора 3 и бортом конвейера 4, и далее на став конвейера 4.
Выполнение ступицы 1 в виде прямого усеченного конуса позволит обеспечить постепенно увеличивающийся полезный для транспортирования объем межлопастного пространства 11 шнека в направлении погрузки угля и соответственно создать благоприятные условия для транспортирования угля, который без ударов и перемешивания двигается в указанном направлении, что исключает дробление перемещаемого грузового потока угля и соответственно повышает сортность добываемого угля.
Одновременно с этим вследствие выполнения лопастей 5 разновеликой высоты с ее увеличением в сторону погрузки угля на конвейер 4 происходит постепенное увеличение рабочего объема шнека, используемого для транспортирования угля, которое согласуется с ростом объема отбиваемого резцами и поступающего в зону транспортирования угля, что позволяет уменьшить уплотнение этого потока и обеспечить максимальный рабочий объем шнека в зоне разгрузочного торца 8.
Таким образом, использование заявляемого шнека с указанными параметрами способствует повышению его погрузочной способности при уменьшении степени измельчения перемещаемого потока угля за счет исключения условий, способствующих перемешиванию угля в межлопастном пространстве шнека, а за счет этого достигается снижение энергозатрат на перемещение угля.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1093805, кл. Е21С 25/04, 1981 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1287665, кл. Е21С 25/04, 1985 г.
3. Авторское свидетельство СССР №1713297, кл. Е21С 25/04, 1985 г. (прототип).