УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ УЧАСТКА ГОРНОРУДНОГО ТРАНСПОРТЕРА
DEVICE AND METHOD FOR TRAVEL OF SECTION OF MINING CONVEYOR

Изобретение относится к устройству для перемещения участка горнорудного транспортера между первым положением, соосным с составом участков транспортера, и вторым, положением хранения, лежащим не по оси состава участков транспортера. Изобретение также относится к способу перемещения участка горнорудного транспортера между первым положением, соосным с составом участков транспортера, и вторым положением хранения, по меньшей мере для одного участка транспортера, лежащего не на оси состава участков транспортера.
Разработку уступами ведут для добычи угля, рудных минералов или других материалов в пластах или жилах под вскрышей, доступ к которым возможен только от вскрытого края пласта или жилы. Разработку уступами применяют в тех случаях, когда соответствующее оборудование можно поместить во врубе или на рабочей площадке уступа, чтобы можно было выдвинуть выемочный комбайн, за которым будет следовать состав участков транспортера или групп по мере продвижения комбайна по существу в горизонтальный шахтный ствол под вскрышей. Участки транспортера также обычно называют «заталкиваемыми верхняками», т.к. они не самоходные, а их вдвигают в шахту. Каждый участок транспортера имеет шнеки или транспортерную ленту для перемещения угля от его переднего конца к заднему, и далее - на следующий задний участок транспортера и, наконец, к отгрузочной площадке. Шнеки или транспортерные ремни можно приводить в действие при помощи валов, подключенных от одного участка транспортера к следующему и работающих от электродвигателя отгрузочного транспортного средства или от электродвигателя на том конце состава, у которого находится комбайн. Изобретение относится к манипулированию этими участками транспортера. Также необходимо предусмотреть подвешиваемый кабель на длину состава для запитывания комбайна.
Успешно используемый в промышленности аппарат для разработки уступами описывается в патенте США №6,042,191, включая описание отгрузочного транспортного средства для добавления участков транспортера в состав участков и, в частности, чтобы обеспечить вступление в работу участков транспортера сразу после того, как они будут введены в состав участков. До соединения и после соединения участка транспортера нужно провести манипуляции участками. Эта манипуляция участками занимает много времени. Еще один недостаток способов выполнения манипуляций участками согласно известному уровню техники заключается в том, что введение новых участков транспортера в данный состав или удаление участков транспортера из состава являются причиной простаивания всего состава в течение некоторого времени.
Цель изобретения состоит в создании способа и устройства для убыстрения и повышения эффективности манипуляций участками транспортера по сравнению с известным уровнем техники.
Для этой цели согласно настоящему изобретению предложено устройство для перемещения участка горнорудного транспортера, содержащее держатель участка и направляющую, которая направляет перемещение участка между первым и вторым положением; причем устройство выполнено с возможностью его соединения с устройством для манипулирования составом участков транспортера таким образом, что держатель участка имеет возможность по меньшей мере частичного перемещения независимо от устройства манипулирования составом. Манипулирование участками транспортера в первом положении поэтому не является решающим для статуса аппарата согласно настоящему изобретению. Поскольку манипулятор может манипулировать участками транспортера, когда отгрузочная платформа (которая содержит первое положение) участка транспортера перемещает, например, состав участков, поэтому манипулирование участками вне первого положения может совпадать (налагаться) с работой отгрузочной платформы. Параллельная работа отгрузочной платформы и манипулятора согласно изобретению сократит период комбинированных процессов по сравнению с последовательными процессами манипулирования согласно известному уровню техники. Повышенная эффективность манипулирования участками транспортера сократит время простоя, требуемое для введения участков транспортера в состав. Независимые этапы манипулирования участками упростят механизацию и регулирование разных этапов процесса и также повысят гибкость горнорудного оборудования. Устройство согласно изобретению может взаимодействовать с существующими отгрузочными платформами, и также можно упростить конструкцию отгрузочной платформы. Манипулятор согласно настоящему изобретению также можно использовать для манипулирования другим (горным) оборудованием, а не только участками; например - приводами, запасными частями, режущими головками, деталями отгрузочной платформы и т.д.
В предпочтительном осуществлении данного устройства держатель участка смещается по отношению к направляющей гидравлическими исполнительными средствами. Использование гидравлических исполнительных механизмов (гидроцилиндровой системы привода) делает возможным мощное и быстрое перемещение держателя участка, тем самым обеспечивая возможность быстрой работы с участками транспортера. Помимо этого, наличие направляющей облегчает управление перемещением. Устройство легко конструируется, и для этого можно использовать такую раму, как рама мостового крана. Причем данное устройство может иметь неразъемную конструкцию. Это обстоятельство делает данное устройство особо целесообразным для добычи уступами и значительно сокращает время, требуемое для введения участка транспортера в состав участков транспортера.
Согласно еще одному предпочтительному осуществлению держатель участка выполнен с возможностью его смещения по меньшей мере с двумя степенями подвижности. Например, эти две степени подвижности можно обеспечить комбинацией по существу горизонтальной и по существу вертикальной линейной направляющей. Эта конструкция обеспечивает быструю доставку участков транспортера к концу состава, т.к. манипулируемый участок транспортера можно подвесить непосредственно над предыдущим добавленным участком транспортера (первое положение) перед его перемещением в шахту при помощи состава. Разумеется, добавляемый участок может начать свой спуск на место и до перемещения последнего предыдущего участка, следуя за составом, полностью из первого положения (обычно - отгрузочная платформа).
Согласно еще одному предпочтительному осуществлению устройство состоит из отсоединяемых модулей, содержащих: нижнюю конструкцию рамы, передний промежуточный модуль, задний промежуточный модуль, по меньшей мере один модуль моста, на котором расположен держатель участка и направляющая; причем модуль моста выполнен с возможностью съемного соединения с промежуточными модулями, которые с возможностью их отсоединения располагаются на нижней конструкции рамы. Одно из преимуществ отсоединяемых модулей заключается в том, что их можно удобным образом собирать и разбирать, тем самым обеспечивая возможность быстрого перемещения всего манипуляционного устройства с одного места на другое в разобранном состоянии. При этом, поскольку разработку уступами становится возможным вести при повышенной длине выработки, поэтому имеется необходимость в обеспечении более стабилизированной отгрузочной машины и соответствующего погрузчика/разгрузчика. Неустойчивость возникает не только из-за требуемой повышенной скорости погрузки и разгрузки, но также и из того факта, что более длинные составы означают увеличение массы внутри шахты, которую надо перемещать в обоих направлениях, и также означают необходимость создания тягового усилия по поверхности выработки. Помимо этого, удлинение состава означает увеличение веса кабеля на бобине. Осуществление аппарата с отсоединяемыми модулями может иметь относительно тяжелую конструкцию нижней рамы с низким центром тяжести и поэтому с повышенной устойчивостью. Модули можно также заменять на другие - для дополнительной гибкости. Примером может служить замена одного или нескольких модулей для улучшения функциональности аппарата или для обслуживания отдельных модулей.
Промежуточным модулем может быть лестничный и платформный модуль, соединяющийся с одним, или более центральными мостами. Этот центральный мост можно использовать не только как несущую конструкцию для держателя участка, но и также для обеспечения доступа оператору и инженеру технического обслуживания. Нижняя конструкция рамы может иметь средство привода для перемещения устройства или по меньшей мере одного модуля устройства.
Согласно еще одному предпочтительному осуществлению нижняя конструкция рамы имеет соединительное средство для взаимодействия с одним или более накопительными держателями, обеспечивающими по меньшей мере одно второе положение хранения. Этот накопитель может быть вторым положением хранения, которое может вмещать один или более манипулируемых участков транспортера. Если он выполнен с возможностью вмещать участки числом более одного, то его можно выполнить с возможностью укладки участков друг на друга. Участки транспортера можно размещать в накопителе вилочным погрузчиком или другим средством перемещения грузов, предпочтительно по два участка, или более, за один раз. Вилочный погрузчик или другое средство перемещения грузов, может работать из участка хранения участков транспортера, который возможно будет содержать 50, или более участков транспортера. Второе положение хранения может также содержать стойку выравнивающих элементов, обеспечивающих должное позиционирование участков транспортера для взятия их устройством согласно изобретению.
В осуществлении, согласно которому держатель участков с возможностью поворота соединен направляющей с промежуточной осью вращения, например шарниром или валом: положение держателя участка можно отрегулировать сообразно положению манипулируемого участка или местоположению, в которое нужно поместить участок. Держатель участка предпочтительно самостоятельно занимает нужное положение. Если держатель участка также имеет и гаситель колебаний, то манипуляцию участками транспортера можно осуществлять быстро, т.к. гасители колебаний стабилизируют колебания участка транспортера вокруг оси вращения. Гашение колебаний держателя участка делает возможным ход аппарата на более высокой скорости и таким образом повышает кпд устройства. Обычно, но не только, держатель участка имеет тележку и набор крюков. Крюки можно выполнить самоблокирующимися.
Для уменьшения длины и сложности маршрута транспортирования участков предпочтительно, чтобы второе положение хранения, по меньшей мере для одного участка находилось по существу в прилегании к первому положению. Как вариант: устройство содержит два вторых положения хранения на противоположных сторонах первого положения. За счет этого увеличивается рабочая емкость устройства, и поэтому аппарат будет менее уязвим в случае временного перебоя в снабжении при манипулировании с участками вне устройства. Устройство может также содержать несколько держателей участков. Все эти держатели участков можно направлять при помощи совместной направляющей. Если используются два накопителя, то две тележки и подъемные механизмы можно координировать таким образом, что один можно взять и при этом другой будет на месте для установки на отгрузочную платформу, и при этом третий участок двигается внутрь шахты. Тем самым увеличивается производительность устройства, и он становится менее уязвимым в отношении сбоя в работе.
Согласно изобретению также создан способ перемещения участка горнорудного транспортера между первым положением, соосным с составом участков транспортера, и вторым положением хранения, по меньшей мере для одного участка транспортера, лежащим не по оси состава участков транспортера; согласно которому: а) прикрепляют держатель участка к участку транспортера, расположенному в одном из положений; б) поднимают участок транспортера держателем участка, в) перемещают поднятый участок транспортера в положение готовности по существу непосредственно над другим положением, г) опускают поднятый участок транспортера в другое положение, и д) отсоединяют держатель участка от участка транспортера; причем этапы а)-г) осуществляют независимо от ситуации в другом положении. Обычно при манипулировании одиночным участком транспортера этапы а)-д) являются последовательными этапами, но данный способ предусматривает возможность перекрытия последующих этапов друг другом. В предпочтительном способе этапы а)-г) осуществляются гидравлическим приводом. Прочие преимущества способа согласно изобретению упоминаются в излагаемом выше описании данного устройства. Как упомянуто выше, технологическую скорость можно повысить, если и когда перемещения держателя участка активно стабилизируются, например, подпружиниваются, с использованием гасителей колебаний и/или если по меньшей мере двумя участками транспортера манипулируют по меньшей мере частично одновременно.
Изобретение далее поясняется на примере неограничивающих вариантов осуществления, иллюстрируемых на прилагаемых чертежах, на которых:
Фиг.1 - изображение в перспективе устройства согласно изобретению для манипулирования участками транспортера;
Фиг.2 - вертикальная проекция погрузчика/разгрузчика, со стороны входа в шахту;
Фиг.3 - увеличенный вид тележечного узла, тип которого показан на чертеже Фиг.2;
Фиг.4 - боковая проекция предпочтительного варианта воплощения изобретения; и
Фиг.5 - изображение в перспективе предпочтительной исполнительной системы для тележек с двойными держателями участка.
Фиг.1 показывает общее изображение в перспективе устройства 1 для манипулирования участками 2, 3 транспортера. Устройство 1 удобно собирается и разбирается в виде модулей 4, 5, 6, 7, 8, 9. Модули 4, 5, 6, 7, 8, 9 содержат передний лестничный и платформный модуль 4, задний лестничный и платформный модуль 5, два центральны модуля 6, 7 моста между передней и задней лестничными платформами 4, 5, один направляющий модуль 8, содержащий вертикально подвижный держатель 9 участка для захвата участка 2, 3 транспортера; опорную раму 10. По чертежу Фиг.1 дается только краткое и общее объяснение. Прочие подробности излагаются в более подробном описании некоторых предпочтительных осуществлений устройства согласно изобретению: Фиг.2-5. На продольной стороне опорной рамы 10 установлен накопитель 11. В накопителе 11 несколько участков 2 транспортера можно укладывать друг на друга в т.н. втором положении хранения в данном осуществлении. Участок 3 транспортера находится в положении, которое названо первым положением по оси (не показано) с составом участков транспортера, и это первое положение является частью (далее подробно не поясняется) устройства для манипулирования составом участков транспортера. Подвижный держатель 9 участка может перемещать участки 2, 3 транспортера между первым и вторым положениями при помощи средств 12, 13, 14 гидравлического привода. Опорную раму 10 несут гусеничные приводы 15.
Фиг.2 показывает сечение погрузчика/разгрузчика 101. Погрузчик/разгрузчик 101 включает в себя отгрузочный настил 102, боковые фиксирующие элементы 103 и опоры 104 кранового узла. Тележечный узел 107 выполнен с возможностью перемещения по рельсовой направляющей 106. К тележечному узлу 107 шарнирно прикреплены рычаги 110 держателя участка, имеющие крюки 111 на своих концах. Рычаги 110 и крюки 111 приводятся в действие гидроцилиндром 112. Сверху тележечного узла 107 установлена вертикальная исполнительная рама 117, содержащая вертикальный цилиндр 118 двойного действия, удерживаемый на месте подъемными направляющими 119 рамы. Двояко действующие гасители 113 колебаний ограничивают инерционное движение подвешенного участка 114 транспортера вокруг оси 109 поворота (см. Фиг.3) во время перемещения тележечного узла 107, особенно когда он двигается резко.
Рельсовая направляющая 106 проходит далее опорных элементов 104 и отгрузочного настила 102. Обычно используются два вертикальных подъемных положения, в которых цилиндр 115 непосредственно соединен с тележечным узлом 107. Поперечный транспортный цилиндр 115, установленный под рельсом 106, перемещает тележечный узел 107, который более подробно показан на чертеже Фиг.3. Участок 114 транспортера удерживается крюками 111 над отгрузочным настилом 102. Дополнительный (необязательный) тележечный узел 121 с захватывающей рамой 123, вертикальная исполнительная рама 122 и рычаги 124 держателя участка, аналогичные рычагам 110, ориентированы над накопителем 126. Накопитель 126 можно соединить с отгрузочной платформой 102 простым штырем 127, установленным в гнезде на отгрузочной платформе 102. В накопителе 126 находится участок 125 транспортера, готовый к его подъему держателем 107, 121 участка. Также показан второй накопитель 128 на противоположной стороне отгрузочной платформы 2; в этом накопителе находится третий участок 129 транспортера и по меньшей мере еще один участок транспортера, который не показан, может размещаться сверху участка 129 транспортера. По ширине устройства также установлена упрочняющая трубка 116.
Фиг.3 показывает более подробно держатель 117 или 121 участка транспортера, показываемый на чертеже Фиг.2. Действующие от гидроцилиндра 112 крюки 111 держат участок транспортера между рычагами 110. На чертеже Фиг.2 также показана ось 109 поворота, на которой подвешена захватывающая рама 108, имеющая гидроцилиндр 112, который приводит в действие рычаги 110. Вертикальный ход цилиндра 118 двойного действия, установленного в подъемной исполнительной раме 117, определяет вертикальное расстояние, на которое может перемещаться вверх и вниз захватывающая рама 108, перемещающая свой груз, т.е. участок транспортера, между рычагами 110 и на крюках 111. Это вертикальное расстояние может определять число участков транспортера, которые можно уложить друг на друга в накопителе, и оно также определяет высоту рельса 106. Накопители 126 и 128 (Фиг.2) должны вмещать по меньшей мере два уложенных друг на друга участка транспортера. Упрочняющая трубка 116 показана в разрезе, где видны: шкивный блок 130 и бесконечный трос 131 на нем; шкивный блок 130 соединен с исполнительным механизмом 134. Согласно Фиг.4 трос 131 перемещает тележечный узел 107.
Боковая проекция Фиг.4 не показывает участки транспортера, но показывает две направляющие 106, на которых установлен тележечный узел 107. Также показаны: трубчатая опора 116, подъемная исполнительная рама 117, подъемная направляющая 119 рама, и цилиндр 118 двойного действия. На опорах 104 кранового узла, на несущих соединителях 105 установлены лестницы, ведущие к мосту 136. Соединители 105 удобным образом отсоединяются, предпочтительно при помощи конических штифтов с предохранительными затворами, поэтому устройство можно быстро разбирать. Опоры 104 также быстро и легко отсоединяются.
Фиг.5 показывает изображение в перспективе шкивного блока 130 и бесконечных тросов 131 для перемещения тележечных узлов 107 и 121. Также показаны вертикальные исполнительные рамы 117 и 122; вертикальная исполнительная рама 122 показана в опущенном положении, с подвешенной захватывающей рамой 123.
На Фиг.2, 3, 4 и 5 видно, что погрузчик/разгрузчик предпочтительно состоит из модулей, поэтому он легко монтируется, разбирается, транспортируется и снова собирается в близком или удаленном местоположении. На Фиг.4 передний и задний модули имеют лестницы 120 и соответствующий мост 136, тележечные модули (один или два), состоящие из тележечного узла 107 и таких его соответствующих составляющих, как подъемная исполнительная рама 117 и ее компоненты; и из соединительного моста 136 между лестницами 120. Эта конструкция, содержащая лестницы 120 и мост 136 и соединенная с концевыми опорами 137, обеспечивает дополнительную прочность и упрочнение, что особо целесообразно, когда транспортерный состав длинный.
Если транспортерный состав длинный, то соответственно увеличивается усилие, требуемое для его продвижения в угольный пласт; причем в случае длинного состава необходимо обеспечить оснастку для длинного кабеля на бобине с относительно высоким центром тяжести (см. патент США 6,042,191, Antoline et al.). Увеличенный вес бобины с высоким центром тяжести является дополнительным фактором неустойчивости. Данная конструкция с лестницами и мостом в качестве упрочняющих конструкционных элементов всей конструкции предотвращает или запрещает изгиб или иные последствия механического напряжения, действующего на отгрузочную платформу и на соответствующий аппарат.
Как упоминалось выше со ссылкой на чертеж Фиг.1, погрузчик/разгрузчик выполнен с возможностью его удобной сборки и разборки на модули. Модули содержат съемные соединители или другие удобным образом снимаемые соединители, поэтому модули можно погружать на грузовик или перевозить их другим способом отдельно, или просто перемещать в другое место в шахте с минимальными потерями времени. Для перемещения отгрузочной платформы от входа в шахту в следующую начинаемую шахту накопители просто отсоединяют в местах штырей 127. Данное изобретение отличается предпочтительным использованием цилиндров двойного действия для гасителей 113 колебаний. Поскольку цель изобретения заключается в увеличении скорости и эффективности процессов погрузки и разгрузки, поэтому тележка предназначается для горизонтального перемещения с максимальной возможной скоростью, также захватывающее устройство предназначается для его перемещения вверх и вниз с максимальной, допускаемой оборудованием скоростью. Соответственно, типичная работа данного изобретения будет заключаться в том, что тележка 107 или 121 будет располагаться сверху накопителя 126, захватывающая рама 123 снизится и захватит самый верхний участок 125 транспортера, поднимет его вверх, обычно - к верхнему концу своего хода; затем тележка переместится горизонтально и расположит этот участок транспортера над отгрузочным настилом 102, где этот участок будет находиться в готовности к быстрому его спуску на место на отгрузочный настил, откуда он будет как можно быстрее установлен в конце состава (не показано) аналогичных участков транспортера, потом он будет продвигаться вместе со всем составом в шахту соответствующими механизмами, которые не показаны. Применение гасителей 113 колебаний позволяет быстрое выполнение этого процесса, т.к. при этом нет опасности потери движения из-за инерции, колебаний или маятникового качания участков транспортера.
Изобретение также предусматривает повышение эффективности путем тандемного соединения двух тележечных узлов. Когда один тележечный узел занимает положение для взятия участка транспортера с одного из двух накопителей, то другой занимает положение для того, чтобы поместить участок транспортера на отгрузочной платформе 102.
Еще один признак изобретения заключается в том, что ось 109 поворота в захватывающем узле, наряду с возможностью приведения в действие рычагов 110 держателя участка, позволяет оператору взять участок 125 транспортера, который располагается под углом, а не горизонтально по существу, в накопителе 126. Поскольку вероятно, что погрузчик/разгрузчик будет находиться на немощеном и неровном участке, то накопитель в свою очередь тоже, наверное, будет расположен неровно, поэтому этот признак очень важен для повседневной работы устройства.
Независимо от выполняемой устройством в данный момент погрузки или разгрузки (дополнение состава новыми участками транспортера или удаление их из состава) изобретение предусматривает несколько движений участков транспортера, при которых позиционирование участка для его введения в состав, например, выполняется с одновременным вхождением в шахту последнего ранее установленного участка в конце состава. Наоборот, когда один участок в данный момент помещают в накопителе или позиционируют его для помещения в накопителе, то другой участок можно поместить на отгрузочной платформе или поднять его вверх с платформы. Если используются два накопителя, две тележки и два держателя участка транспортера, то эта последовательность может быть очень эффективной. Многократные повторы последовательностей установки и удаления участков транспортера можно выполнять быстро и эффективно.
Хотя оператор предпочтительно находится у пульта управления на мосте или в другом месте, подразумевается, что разные части аппарата и способа можно автоматизировать. Независимо от степени автоматизации, кнопочных пультов управления, автоматических средств управления, коррекций, предохранительных средств и т.п. - подразумевается, что изобретение не ограничивается именно излагаемыми здесь устройствами и способами для перемещения тележек и держателей участка транспортера и/или для захвата участков транспортера. Изобретение предусматривает использование одиночных или нескольких тележек и держателей участка транспортера для их использования с одним или с двумя накопителями, использование гидроцилиндров для перемещения тележек и/или держателей участка транспортера тросами и талями, или без них; конфигурацию с несколькими тележками или держателями участка транспортера, отстоящих друг от друга на фиксированном горизонтальном расстоянии (иногда это называется «тандемом»), и конфигурацию, в которой движения нескольких тележек или держателей участка транспортера регулируются полностью автономно; или любое действенное устройство для перемещения участков транспортера вверх и вниз.