КОМБАЙН С БАРАБАННЫМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОРГАНОМ ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ С ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ
COMBINE WITH DRUM ACTUATOR FOR UNDERGROUND MINING WITH IRRIGATION SYSTEM

Изобретение относится к комбайну с барабанным исполнительным органом для подземной разработки, с корпусом комбайна с барабанным исполнительным органом, по меньшей мере с одним закрепленным на кронштейне режущим валком для каждого направления движения комбайна с барабанным исполнительным органом, с приводными двигателями для перемещения комбайна с барабанным исполнительным органом, а также для перемещения режущего валка, по меньшей мере с одним охлаждающим водяным циркуляционным контуром для охлаждения приводных двигателей, с оросительной системой, содержащей оросительный водяной циркуляционный контур с соответствующим подводящим трубопроводом для инструментов режущих валков, предпочтительно, с общим источником водоснабжения для водяных циркуляционных контуров и с предназначенными для водяных циркуляционных контуров клапанами для подключения и отключения водяных циркуляционных контуров.
При выемке подземным способом минералов, в частности при подземной угледобыче, предписано, чтобы для пылеулавливания по фронту очистных работ с помощью оросителей распылялась оросительная вода. При этом большей частью орошение очистного забоя осуществляется с использованием секций механизированной крепи, в которых на соответствующих местах, как например, на верхних перекрытиях крепи, установлены оросители, в которые вода может нагнетаться под высоким давлением, например около 150-200 бар. Ссылка на DE 19537448 А1 приводится лишь в качестве примера.
С повышением производительности, достигнутым с помощью комбайнов с барабанным исполнительным органом, увеличиваются количество пыли и опасность воспламенения при работах по зарубке. Когда вначале режущие валки с помощью водяных оросителей с кронштейна орошаются снаружи, то в то же время происходит также внутреннее орошение, при котором каждому инструменту на режущих валках выделен водяной ороситель, снабжаемый оросительной водой. Орошение резцовых инструментов осуществляется под давлением примерно до 50 бар. Сокращение расхода воды оросительными системами, достигаемое при внутреннем орошении, позволяет между тем с помощью шлангов по цепи из гибкого кабеля снова удалять из очистного забоя часть охлаждающей воды (www.steinkohleportal.de).
Из DE 3020046 A1 известен комбайн с барабанным исполнительным устройством, в котором вода, подводимая к комбайну с барабанным исполнительным устройством, в разветвлении трубопровода делится на ответвление трубопровода для охлаждающего водяного циркуляционного контура и на ответвление трубопровода для оросительного водяного циркуляционного контура, причем оба ответвления трубопровода за охлаждаемыми агрегатами в охлаждающем водяном циркуляционном контуре и за клапанами регулирования расхода в обоих частичных контурах подводятся к четырехходовому трехпозиционному клапану с тем, чтобы обеспечить орошение в зависимости от направления движения комбайна с барабанным исполнительным органом соответствующего опережающего режущего валка исключительно с помощью воды, подводимой из оросительного водяного циркуляционного контура, а последующего режущего валка исключительно с помощью воды, подводимой из охлаждающего водяного циркуляционного контура. Поскольку на последующем валке пыли, подавляемой с помощью орошения, образуется меньше, орошение последующего валка должно осуществляться с меньшим расходом воды из охлаждающего водяного циркуляционного контура.
Задачей изобретения является повышение эффективности систем водоснабжения комбайнов с барабанным исполнительным органом.
Для решения этой, а также других задач согласно изобретению предлагается, чтобы у всех подобных комбайнов с барабанным исполнительным органом в возвратных трубопроводах охлаждающего водяного циркуляционного контура устанавливался один подключенный к одному из подводящих трубопроводов клапан переключения, через который охлаждающая вода по мере необходимости могла бы подаваться на режущие валки в качестве оросительной воды. Следовательно, в комбайне с барабанным исполнительным органом согласно изобретению охлаждающая вода по мере необходимости путем открытия клапанов переключения может подводиться к оросителям для режущих валков и там использоваться в качестве оросительной воды. Таким образом, при низком общем необходимом расходе воды для комбайна с барабанным исполнительным органом может быть обеспечено эффективное снабжение оросительной водой, соответствующее направлению вентиляционной струи и условиям проведения очистных работ. Поскольку охлаждающая вода подается на режущие барабаны по мере необходимости, одновременно в значительной мере может быть предотвращено взбухание подошвы, и поэтому отпадает необходимость в откачке излишней оросительной воды из очистного забоя.
В частности, в предпочтительном варианте осуществления согласно изобретению для каждого режущего валка предусмотрен отдельный клапан переключения. Особенно предпочтительно, чтобы оба клапана переключения через промежуточный трубопровод были подсоединены к соответствующему подводящему трубопроводу для одного из режущих валков, причем предпочтительно, чтобы каждый подводящий трубопровод перед приточной стороной промежуточного трубопровода был снабжен клапаном для отдельного подключения или отключения оросительного водяного циркуляционного контура, а также, помимо этого, предпочтительно клапаном регулирования расхода. В этом варианте осуществления, с одной стороны, клапаном регулирования расхода может устанавливаться расход воды, подводимой к режущим валкам исключительно через оросительный водяной циркуляционный контур, а с другой, достигается такое положение, что в случае необходимости при образовании чрезмерного количества пыли на режущие валки в качестве оросительной воды может подаваться как оросительная вода из оросительного водяного циркуляционного контура, так и охлаждающая вода из охлаждающего циркуляционного контура.
Кроме того, в промежуточных трубопроводах и/или в подводящих трубопроводах для охлаждающей воды отдельных или при необходимости всех приводных двигателей, охлаждаемых с помощью охлаждающей воды из системы с охлаждающей водой, для возможно более оптимального регулирования поступившего и при необходимости выделенного количества воды может быть установлено по одному клапану регулирования расхода. Особенно предпочтительно в этом случае, чтобы отдельные или все клапаны регулирования расхода управлялись или регулировались с расчетом на дозированную подачу оросительной воды на режущие валки. Управление может осуществляться, например, через блок управления верхнего уровня, как например, путем регулирования очистной выемки и т.п.
Целесообразно, чтобы для определения и предотвращения сбоев в результате выхода сверху или снизу за пределы расхода и давления оросительной воды, установленные при необходимости горными предприятиями, ниже по течению от источника водоснабжения в общем приточном канале для обоих водяных циркуляционных контуров устанавливались редукционный и/или регулирующий клапаны. При чересчур малом водоснабжении могло бы быть, например, превышено предельное значение по пылезащитной технике, из-за чего в этом случае добычная машина при обнаружении этого опасного состояния должна была бы отключиться или снизить свою производительность. Одновременно выход за верхний или нижний предел может быть сигналом засорения оросителей или других сбоев. Для надежного распознания этого, кроме того, необходимо, чтобы выше по течению от редукционного клапана был установлен датчик объемного потока. Кроме того, во избежание загрязнения циркуляционных контуров и засорения оросителей целесообразно, чтобы выше по течению от датчика объемного потока в приточном канале устанавливался водопроводный фильтр, предпочтительно фильтр для обратной промывки. Кроме того, целесообразно, чтобы ниже по течению от редукционного клапана устанавливалось разветвление, от которого одно ответвление переходило бы в охлаждающий водяной циркуляционный контур, а одно или предпочтительно два ответвления трубопровода переходили бы в отдельные оросительные водяные циркуляционные контуры для отдельных режущих валков.
В частности, в предпочтительном варианте осуществления оросительная система содержит один первый оросительный водяной циркуляционный контур для одного режущего валка и один второй отдельный оросительный водяной циркуляционный контур для другого режущего валка, причем охлаждающая вода может подаваться или подается на режущие валки соответственно через один или, по меньшей мере, один клапан переключения, подсоединенный к подводящим трубопроводам, при открытых клапанах переключения и открытых клапанах в качестве дополнительного количества оросительной воды или при закрытых клапанах и открытых клапанах переключения в качестве исключительно оросительной воды. Благодаря разделению подводимой воды на отдельные оросительные водяные циркуляционные контуры для обоих режущих валков и по мере необходимости подключению или подсоединению воды из охладительных водяных циркуляционных контуров может быть осуществлено значительно более эффективное орошение, оптимизированное в отношении регулирования расхода воды. Для орошения по выбору только охлаждающей водой, только оросительной водой или смешанными потоками охлаждающей и оросительной воды для каждого частичного контура в оросительном водяном циркуляционном контуре и/или охлаждающем водяном циркуляционном контуре, соответственно, может оказаться достаточно только одного клапана и одного клапана переключения.
Согласно другому варианту осуществления изобретения в оросительном водяном циркуляционном контуре для каждого режущего валка между источником водоснабжения, в частности, соответствующим ответвлением трубопровода частичного оросительного водяного циркуляционного контура, и соответствующим подводящим трубопроводом могут быть установлены, по меньшей мере, два независимых друг от друга управляемых клапана, и/или в охлаждающем водяном циркуляционном контуре для каждого режущего валка между возвратным трубопроводом и соответствующим подводящим трубопроводом могут быть установлены, по меньшей мере, два управляемых независимо друг от друга клапана переключения. Тогда благодаря отдельному управлению соответствующими клапанами переключения и клапанами расход оросительной воды, фактически подаваемой на режущие валки, сможет не только по-разному регулироваться для отдельных режущих валков, но и ступенчато по несложной схеме подстраиваться под потребности, чтобы распылять в очистном забое только то количество воды, которое необходимо для подавления пыли, в то время как остальная вода по возвратным трубопроводам и возвратному шлангу будет снова удаляться из очистного забоя. Для дальнейшей оптимизации и повышения эффективности каждому клапану в оросительном водяном циркуляционном контуре может быть выделен клапан регулирования расхода.
Кроме того, для повышения безопасности в очистном забое, предпочтительно в приточном канале, можно сделать ответвление для противопожарной оросительной системы, предпочтительно с ручным включением. В порядке альтернативы или дополнения ниже по течению от редукционного клапана может быть сделано ответвление в подключаемую или отключаемую систему очистки камеры, например, для очистки камеры наблюдения за очистным забоем, соответственно, комбайном с барабанным исполнительным органом.
Другие преимущества и варианты выполнения комбайна с барабанным исполнительным элементом согласно изобретению вытекают из последующего описания примеров осуществления, схематически изображенных на чертеже, причем
фиг. 1 схематически при сильном упрощении изображает вид сверху комбайна с барабанным исполнительным органом для подземной разработки;
фиг. 2 изображает схему водяных циркуляционных контуров для охлаждения и орошения в соответствии с первым примером осуществления, предусмотренных в комбайне с барабанным исполнительным органом согласно изобретению в соответствии с фиг. 1;
фиг. 3 изображает схему водяных циркуляционных контуров для охлаждения и орошения согласно второму примеру осуществления.
На фиг. 1 схематически при сильном упрощении изображен комбайн 1 с барабанным исполнительным органом для подземной угледобычи, содержащий корпус 2 комбайна с барабанным исполнительным органом, установленный на цевочной рейке, проложенной в очистном забое параллельно конвейеру (не показан), с возможностью перемещения. На корпусе 2 комбайна с барабанным исполнительным органом для обоих направлений движения комбайна 1 с барабанным исполнительным органом закреплены, соответственно, кронштейны 3, на которых, в свою очередь, для каждого направления движения установлен с возможностью вращения режущий валок 4, оснащенный множеством резцов (не показаны) в качестве обрабатывающих инструментов, с помощью которых по фронту очистных работ извлекаются добываемые минералы, в частности, добывается уголь. В корпус 2 комбайна с барабанным исполнительным органом, в кронштейны 3, а также в режущие валки 4 вмонтированы не показанные на фиг. 1 системы водяных циркуляционных контуров в том числе с охлаждающим водяным циркуляционным контуром для приводных систем отдельных агрегатов и двигателей комбайна 1 с барабанным исполнительным органом, а также с оросительной системой для режущих валков 4, устройство которых поясняется со ссылкой на фиг. 2.
На фиг. 2 от комбайна с барабанным исполнительным органом показаны исключительно оба режущих валка 4 для соответствующих направлений движения, причем в схематическом изображении согласно фиг. 2 видно, что оба режущих валка 4 снабжены множеством оросителей 5, которые предпочтительно предназначены непосредственно для обрабатывающих инструментов и посредством которых оросительная вода распыляется во время добычных работ для подавления пыли. Для снабжения распылителей 5 оросительной водой к комбайну с барабанным исполнительным органом с помощью, по меньшей мере, одного шланга, проходящего предпочтительно параллельно гибкому кабелю для электроснабжения всех агрегатов комбайна с барабанным исполнительным органом, подводится вода, подаваемая посредством источника 11 водоснабжения, общего для всех водяных циркуляционных контуров 10 общего. При этом речь может идти предпочтительно о низконапорном входе для воды под средним давлением около 35-40 бар при расходе, например, около 300 л/мин. Ниже по течению от источника 11 водоснабжения в водяном циркуляционном контуре 10 установлен фильтр 12 для обратной промывки, в котором во избежание образования пробок в частичных циркуляционных контурах или в оросителях вследствие загрязнения воды загрязнения могут отфильтровываться из подаваемой воды. В свою очередь, ниже по течению от фильтра 12 для обратной промывки в водяной циркуляционный контур 10 включена комбинированная система контроля расхода/давления воды, содержащая датчик 14 расхода и датчик 15 давления для определения текущего давления Р, а также текущего расхода Q и для передачи сигнала по не показанным сигнальным проводам на также не показанное управляющее и анализирующее устройство верхнего уровня. Ниже по течению от системы контроля 13 установлен регулирующий клапан 16 с последовательно подключенным к нему редукционным клапаном 17, с помощью которых давление воды может регулироваться в желательном диапазоне, в данном случае между 35 и 40 бар.
Ниже по течению от обоих клапанов 16, 17 установлены ответвление, или разделитель 18, потока, от которого одно ответвление 19 трубопровода ведет к охлаждающему циркуляционному контуру 30, а два других ответвления 20А и 20В ведут каждое к соответствующему клапану 21А, 21В переключения, которые для подачи оросительной воды в меру потребности по ответвлению 20А трубопровода при открытом клапане 21А на режущий валок 4 или по другому ответвлению 20В трубопровода при открытом клапане 21В на другой режущий валок 4 могут включаться в результате срабатывания электромагнитных клапанов в общем блоке 22 предварительного регулирования. Перед обоими клапанами 21А, 21В для сокращения расхода оросительной воды, подаваемой на соответствующий режущий валок 4 по подводящим трубопроводам 23А и 23В при открытых клапанах 21А, 21В переключения, до необходимой величины включены клапаны 22А, 22В регулирования расхода. Здесь ограничение расхода может происходить, например, максимум до 45 л/мин. Следовательно, разветвление 18 делит поток воды, поступающий через источник 11 водоснабжения в отдельный оросительный водяной циркуляционный контур 25А для одного режущего валка 4 и в отдельный оросительный водяной циркуляционный контур 25В для другого режущего валка 4, причем расход оросительной воды через оросительные циркуляционные контуры 25А, 25В может по-разному регулироваться в зависимости от направления вентиляционной струи или по другим параметрам.
Ответвление 19 трубопровода за разветвлением 18 переходит в охлаждающий водяной циркуляционный контур, обозначенный в целом позицией 30, который, в свою очередь, может содержать частичные контуры 30А для одного режущего валка 4 и 30В для другого режущего валка 4. Каждый частичный циркуляционный контур 30А, 30В может быть снабжен несколькими холодильными агрегатами, например, для приводных двигателей 31 режущих валков, лебедочных приводных двигателей 32 для соответствующего направления движения, двигателей 33 для кронштейнов, а также для других охлаждаемых компонентов 34 системы, как например, для насосов и т.п. Каждому отдельному приводному двигателю 31, 32, 33, соответственно, каждому отдельному охлаждаемому компоненту 34 может быть выделен клапан 35 регулирования расхода, с помощью которого соответствующее подаваемое количество охлаждающей воды может устанавливаться индивидуально. Охлаждающая вода из охлаждающего водяного циркуляционного контура 30А по возвратному трубопроводу 36А, а охлаждающая вода из охлаждающего водяного циркуляционного контура 30В по возвратному трубопроводу 36В может подаваться в общий возвратный шланг 41, по которому не нужная больше охлаждающая вода удаляется из забоя. Обоим возвратным трубопроводам 36А, 36В соответственно выделены клапаны 37А, 37В переключения, через которые промежуточные трубопроводы 39А, 39В, защищенные с помощью обратного клапана 38, переходят в один из подводящих трубопроводов 23А, 23В для режущих валков 4 для обеспечения по мере необходимости соответствующих режущих валков 4 охлаждающей водой из соответствующего охлаждающего водяного циркуляционного контура 30А или 30В. Таким образом, путем открытия клапанов 37А или 37В переключения при открытых клапанах 21А, 21В в оросительных циркуляционных контурах 25А, 25В количество оросительной воды, подаваемое на соответствующие режущие валки 4, может быть увеличено на количество охлаждающей воды, или орошение может происходить в результате одновременного закрытия клапанов 21А, 21В исключительно за счет охлаждающей воды, предварительно использованной для охлаждения. Благодаря соответствующему управлению клапанами регулирования расхода, а также клапанами переключения можно добиться дозированной подачи оросительной или охлаждающей воды для режущих валков 4. Дополнительное количество воды из охлаждающего водяного циркуляционного контура 30А или 30В может подаваться на режущие валки 4 даже тогда, когда, например, системы 40 для измерения разности давлений свидетельствуют об увеличении разностного давления и, тем самым, о засорении оросителей в режущих валках 4.
Кроме того, водяной циркуляционный контур 10 в приведенном примере осуществления содержит систему 50 очистки камеры, которая может быть приведена в действие через ответвление 51 трубопровода и клапан 52, например, для очистки линз камеры наблюдения, а также систему 60 пожаротушения с несколькими группами оросителей, предназначенными для двигателей резцов, а также для корпуса комбайна с барабанным исполнительным органом. Приведение в действие системы 60 пожаротушения происходит вручную с помощью ручных клапанов 62 переключения, а также клапана 63 управления, в то время как система 60 пожаротушения с помощью ответвления 64 трубопровода непосредственно подсоединена к источнику 11 водоснабжения выше по течению от фильтра 12 обратной промывки.
На фиг. 3 во второй гидравлической схеме представлен альтернативный пример осуществления варианта выполнения водяных циркуляционных контуров для комбинированной системы орошения и охлаждения в комбайне с барабанным исполнительным органом согласно фиг. 1. От комбайна с барабанным исполнительным органом на фиг. 3 изображены оба режущих валка 104 с несколькими оросителями. Водоснабжение всех водяных циркуляционных контуров 110, как и в предыдущем примере осуществления, осуществляется через центральный источник 111 водоснабжения, от которого одно ответвление 164 трубопровода переходит в систему 160 пожаротушения, предпочтительно с ручным управлением, в то время как основная масса воды здесь сначала устремляется в систему 113 контроля расхода/давления воды, затем в двойной фильтр 112 обратной промывки, а оттуда через устройство 116 регулирования давления и редукционное устройство 117, как в предыдущем примере осуществления, в основное ответвление 118. Как в предыдущем примере осуществления, масса воды из основного ответвления 118 через ответвление 119 трубопровода подается в охлаждающий водяной циркуляционный контур, обозначенный в целом позицией 30, который здесь, в свою очередь, имеет два частичных охлаждающих водяных циркуляционных контура 130А, 130В. Правда, в каждом из обоих частичных контуров 130А и 130В, в свою очередь, образованы подгруппы 131 с тем, чтобы направить поток охлаждающей воды обоих холодильных агрегатов 131, например приводных двигателей, по первому возвратному трубопроводу 136А в первый клапан 137А переключения, а поток охлаждающей воды агрегатов, обозначенных позицией 132, - по второму возвратному трубопроводу 186А во второй клапан 187А переключения. Идентичная структура имеет место во втором частичном контуре 130В охлаждающего водяного циркуляционного контура 130 с клапаном 137В переключения в возвратном трубопроводе 136В и с клапаном 187В переключения в возвратном трубопроводе 186В. В исходном положении все клапаны 137А, 137В, 187А, 187В переключения включены таким образом, что вода из отдельных возвратных трубопроводов 136А, 136В, 186А, 186В перетекает в возвратный шланг 141, а из комбайна с барабанным исполнительным органом или забоя может удаляться. Однако каждый отдельный клапан 137А, 187А, 137В, 187В переключения - в случае необходимости даже независимо от всех других клапанов переключения - может переключаться таким образом, чтобы соответствующий водный поток из соответствующего возвратного трубопровода, например 136А с клапаном 137А переключения, перетекал не в возвратный шланг 141, а в подводящий трубопровод 123А (или 123В в охлаждающем водяном циркуляционном контуре 130В) одного из обоих режущих валков 104. При этом приток в подводящие трубопроводы 123А, 123В осуществляется ниже по течению, т.е. после клапанов оросительных водяных циркуляционных контуров, по промежуточным трубопроводам, защищенным посредством обратных клапанов 138.
Оросительный водяной циркуляционный контур в приведенном примере осуществления также разделен на два отдельных оросительных водяных циркуляционных контура, а именно на оросительный водяной циркуляционный контур 125А для левого режущего валка 104 на фиг. 3 и на второй оросительный водяной циркуляционный контур 125В для правого режущего валка 104 на фиг. 3. Разделение объемного потока происходит в основном разветвлении 118 на ответвления 120А и 120В трубопровода. В отличие от первого примера осуществления для регулирования расхода оросительной воды в каждом оросительном водяном циркуляционном контуре 125А, 125В путем открывания или закрывания одного из обоих соответствующих клапанов 121А, 171А переключения в ответвлении 120А трубопровода для оросительного водяного циркуляционного контура 125А установлены два отдельно управляемых клапана 121А, 171А с предвключенными клапанами 122А, 172А регулирования расхода, а в ответвлении 120В трубопровода для оросительного водяного циркуляционного контура 125В установлены два клапана 121В, 171В с предвключенными клапанами 122В, 172В регулирования расхода. Приток из охлаждающих циркуляционных контуров осуществляется ниже по течению, т.е. позади клапанов 121А, 121В, 171А, 171В оросительных водяных циркуляционных контуров 125А, 125В через промежуточные трубопроводы, защищенные посредством обратных клапанов 138. Поскольку как клапаны 121А, 171А, так и клапаны 137А, 187А переключения, с помощью не показанного здесь коммутирующего устройства могут переключаться независимо друг от друга, в примере осуществления согласно фиг. 3 для режущего валка 104 в левом частичном циркуляционном контуре 16, обозначенном, соответственно, позицией «А», уже имеются возможности для регулирования расхода оросительной воды. То же самое, естественно, относится к правому режущему валку 104 за оросительным водяным циркуляционным контуром 125В и охлаждающим водяным циркуляционным контуром 130В. Во втором примере осуществления оросительная вода исключительно или частично может поступать из соответствующего оросительного водяного циркуляционного контура 125А или 125В, исключительно или частично из охлаждающего водяного циркуляционного контура 130А, 130В, или из обоих частичных циркуляционных контуров. При установке дополнительных клапанов переключения или клапанов в конечном счете возможна еще более точная регулировка с целью оптимизации подачи оросительной воды на режущие валки 104. Поскольку клапаны переключения охлаждающего водяного циркуляционного контура подключены к возвратному трубопроводу 141, одновременно можно добиться того, чтобы вода, временно не нужная для орошения, могла снова удаляться из комбайна с барабанным исполнительным органом и, тем самым, из забоя.
Из вышеприведенного описания перед специалистом раскрывается множество модификаций, подпадающих под действие зависимых пунктов формулы изобретения. Само собой разумеется, что система может работать и при других давлениях, и что для более оптимального регулирования расхода оросительной воды, подаваемой на режущие валки, дополнительные клапаны регулирования расхода могут быть установлены также, например, в промежуточных трубопроводах. Для раздельного управления клапанами и клапанами переключения при регулировании по мере необходимости подачи воды на отдельные режущие валки количество клапанов и клапанов переключения в каждом циркуляционном контуре или частичном циркуляционном контуре может варьироваться, и, например, даже для каждого ответвления трубопровода в охлаждающем водяном циркуляционном контуре могут быть предусмотрены отдельные клапаны переключения, взаимодействующие с одним единственным или даже более чем с двумя клапанами в оросительном водяном циркуляционном контуре.