Рудничная вагонетка

Полезная модель относится к рельсовому транспорту и касается подвижного состава, используемого в горной промышленности.
Основанием для разработки месторождений полезных ископаемых являются данные геологоразведочных работ на исследованной территории будущих разработок. Такие данные имеют обобщенный характер.
Для эффективной добычи ископаемого материала службам горнодобывающего предприятия необходимо проводить уточняющие геологоразведочные работы с целью определения на территории месторождения рациональных направлений трасс для горнодобывающей техники. Такие трассы должны проходить по участкам месторождения с «богатой» рудой и обходить участки с пустой породой. При этом контроль ископаемого материала должен быть постоянным и оперативным, так как на практике содержание конечного продукта в руде меняется от нуля до некоторого максимума не только для разных карьеров одного месторождения, но и при разработке различных участков одного карьера.
Критерием качества руды является ее плотность ρ, которая определяется отношением величины массы М к величине объема V порции руды:
ρ=M/V
На практике эти величины определяют экспериментальными измерениями параметров порции руды, перевозимой в рудничной вагонетке. При этом масса порции руды определяется достаточно просто путем взвешивания. Задача определения истинного (а не насыпного) объема порции руды, транспортируемой в вагонетках известных моделей, в настоящее время не решена.
В уровне техники известны рудничные вагонетки типов ВД, ВДК с откидным днищем, предназначенные для транспортировки горной массы по подземным выработкам, на промышленных шахтах и рудниках по рельсовому пути (ГОСТ Р 54976-2012. Шахтный подземный транспорт).
Недостатками известных вагонеток являются наличие откидного днища, что не обеспечивает герметичность кузова и исключает возможность определения истинного объема порции руды в вагонетке путем измерения объема вытесненной рудой жидкости, залитой в кузов перед его загрузкой рудой, а так же необходимость наличия железнодорожных весов для определения массы вагонетки с водой, и, вторично, массы вагонетки с водой и рудой.
Известны рудничные вагонетки типов ВГ, УВГ с глухим днищем, предназначенные для транспортировки горной массы по подземным выработкам, на промышленных шахтах и рудниках по рельсовому пути и разгружающиеся опрокидыванием (Кантович Л.И., Хазанович Г.И. и др. Машины и оборудование для горностроительных работ. Учебное пособие. - М.: Горная книга, 2013, с. 447) - прототип.
Недостатками прототипа являются: выплескивание части предварительно налитой в кузов жидкости при загрузке руды при определении истинного
объема порции руды в вагонетке; сложность определения объема вытесненной жидкости; необходимость наличия железнодорожных весов для определения массы вагонетки с водой, и, вторично, массы вагонетки с водой и рудой.
Технической задачей полезной модели является создание новой рудничной вагонетки, обеспечивающей: возможность одновременного получения точных данных о массе и истинном объеме порции руды в вагонетке и, как следствие, о величине ее плотности; обеспечение сохранения объема предварительно налитой в кузов жидкости при загрузке и транспортировке руды в вагонетку; возможность получения данных о величине плотности руды как в стационарном, так и подвижном положении вагонетки; упрощение процесса регистрации данных при проведении измерений; возможность использовать новое устройство как при геологоразведочных, так и при основных работах; равномерное размещение груза в кузове; возможность самостоятельного перемещения за счет привода вращения колесных пар; повышение производительности.
Поставленная задача достигается тем, что в рудничной вагонетке, включающей кузов, раму, установленную на колесные пары, буфер, сцепку, между рамой и кузовом встроены весы, определяющие массу кузова, кузов снабжен вертикальными прозрачными градуированными в единицах объема водомерными трубками, внутренний объем которых сообщается с внутренним объемом кузова, кузов закрыт по верхнему периметру поворотной в вертикальной плоскости не менее, чем на 90° крышкой с загрузочной щелевой воронкой, длина щели которой равна внутренней длине кузова, а нижний обрез воронки расположен ниже внутренней плоскости крышки. На кузове может быть установлен вибратор. Колесные пары могут быть снабжены приводом их вращения.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- между рамой и кузовом встроены весы, определяющие массу кузова;
- кузов снабжен вертикальными прозрачными градуированными в единицах объема водомерными трубками, внутренний объем которых сообщается с внутренним объемом кузова;
- кузов закрыт по верхнему периметру поворотной в вертикальной плоскости не менее, чем на 90° крышкой;
- крышка снабжена загрузочной щелевой воронкой, длина щели которой равна внутренней длине кузова;
- нижний обрез воронки расположен ниже внутренней плоскости крышки;
- на кузове может быть установлен вибратор;
- колесные пары могут быть снабжены приводом их вращения.
Это позволит обеспечить возможность: одновременного получения точных данных о массе и истинном объеме порции руды в вагонетке и, как следствие, о величине ее плотности; сохранения объема предварительно налитой в кузов жидкости при загрузке руды в вагонетку; получения данных о величине плотности руды как в стационарном, так и подвижном положении вагонетки; равномерного размещения руды в кузове; упрощения процесса регистрации данных при проведении измерений; использования новой рудничной вагонетки как при геологоразведочных, так и при основных работах; перемещения рудничной вагонетки без тягяча; повышения производительности труда.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
В просмотренном патентно-информационном фонде не обнаружено технических решений с указанными отличиями, а также технических решений с указанной совокупностью отличительных признаков.
Предлагаемое техническое решение применимо и будет использовано в горнодобывающей промышленности для определения плотности руды при проведении геологоразведочных и основных работ.
Полезная модель иллюстрируется следующими материалами:
Фиг. 1 Рудничная вагонетка, вид спереди, с залитой в кузов водой.
Фиг. 2 То же, вид слева, с загруженной в кузов водой и рудой.
Рудничная вагонетка включает кузов 1, крышку 2, соединенную с кузовом поворотными петлями 3 и жестко связанную со щелевой воронкой 4. На кузове установлены водомерные трубки 5, весы в виде тензодатчиков 6, имеющих электрическую связь с весовым терминалом 7, и вибратор 8. В кузов 1 залита жидкость (обычно вода) 9 (фиг. 1) и загружена порция руды 10 (фиг. 2). Привод колесных пар 11, расположенный на раме 12, условно не показан.
Полезная модель работает следующим образом.
1
1
В кузов 1 заливают воду 9 до некоторого уровня Н, который фиксируют по показаниям прозрачных градуированных в единицах объема водомерных трубок 5, внутренний объем которых сообщается с внутренним объемом кузова 1. Затем фиксируют по показаниям тензодатчиков 6 величину суммарной массы m кузова и воды, выводимую на табло весового терминала 7 (фиг. 1).
На колесных парах 11 рудничную вагонетку перемещают к исследуемому (или разрабатываемому) пласту руды, где через щелевую воронку 4, жестко связанную с крышкой 2, в кузов 1 засыпают порцию руды 10 в таком количестве,
2
чтобы уровень воды 9, вытесненный объемом руды 10 до некоторого уровня H, был выше верхнего уровня кусков порции руды 10 (фиг. 2).
2
1
2
2
1
Завершив погрузку порции руды, фиксируют по показаниям водомерных трубок 5 объем вытесненной воды V, который равен величине Н-H, и, по данным табло весового терминала 7, суммарную массу кузова с водой и порцией руды m. Тогда масса порции руды М в кузове 1 равна М=m-m.
Тогда истинная величина плотности исследуемой (или разрабатываемой) руды равна:
2
1
2
1
ρ-M/V=(m-m)/(H-H)
Выполнение длины щели воронки 4 равной внутренней длине кузова способствует равномерному размещению руды в кузове, а расположение нижнего обреза воронки 4 ниже на некоторую, определяемую экспериментально, величину «А» (фиг. 1) ниже внутренней поверхности крышки 2 препятствует выплескиванию воды из кузова при загрузке и передвижении рудничной вагонетки.
Далее рудничную вагонетку перемещают к месту выгрузки, которая для предлагаемого типа вагонеток осуществляется опрокидыванием. При этом крышка 2, повернувшись в вертикальной плоскости за счет сил тяжести на угол не менее 90°, не препятствует полной выгрузке руды и воды. В дальнейшем циклы использования рудничной вагонетки повторяются в такой же последовательности.
Отметим, что прозрачные водомерные трубки 5 на практике снабжаются металлическим кожухом с вертикальной смотровой щелью, что предохраняет их от случайного механического воздействия. Так же отметим, что задача полного очищения вагонетки от налипшей руды решена и раскрыта, например в патентах RU 2709985 C1, SU 1063675 A, SU 1516406 А1.
3
Серийный бункерный вибратор 8 (например типа Ц) может быть использован в тех случаях, когда при загрузке в кузов 1 порции руды 10 ее верхние куски выступают выше уровня вытесненной воды по причине неравномерного, в виде «горки», распределения порции руды в кузове. Тогда за счет вибрации возможно «разровнять» руду и полностью погрузить ее в воду.
Рудничная вагонетка может использоваться для уточнения геологоразведочных данных при прокладке рациональных транспортных путей по территории разработок, при определении сортности руды, критерием которой является величина плотности руды. При проведении геологоразведочных работ установка на раме 12 привода вращения колесных пар может быть рациональным решением, так как в этом случае нет необходимости в использовании тягача, что в целом сократит издержки производства.
Рудничная вагонетка может быть использована и для транспортировки руды при проведении основных работ. В этом случае заливка воды в кузов не производится.
Наличие серийных весов (например, весов ЗАО «ВИК Тензо-М» с тензодатчиками Н5У и весовым терминалом ТВ-005.06, установленных на борту кормораздатчика АКМ-9, ОАО «Слободский Машиностроительный завод) встроенных в конструкцию вагонетки, позволяет не организовывать специального весового участка с железнодорожными весами известных типов (например, весы ВВС, соответствующие ГОСТ OIML R - 76-1-2011, зарегистрированные в Государственном реестре средств измерения за №56386 - М), что снижает себестоимость работ и исключает операцию транспортировки всего состава вагонеток к весовому участку, что повышает производительность труда.
Использование предлагаемого технического решения упрощает процесс регистрации данных об истинном объеме и массе порции руды, транспортируемой из исследуемого или разрабатываемого участка месторождения полезных ископаемых.