УГОЛЬНЫЙ СТРУГ С ТОЛКАТЕЛЕМ
MINING PLOW WITH PUSHROD

Область технического применения
Настоящее изобретение в целом относится к угольным стругам, а в частности к угольным стругам, используемым с шахтными машинами для длинных очистных забоев.
Предпосылки создания изобретения
Угольные струги представляют собой выемочные машины, используемые при разработке длинными очистными забоями, в частности при разработке длинными очистными забоями в пластах средней и малой мощности. Угольный струг располагается на направляющих забойного конвейера и осуществляет рез вдоль лавы и отделение породы за счет возвратно-поступательного движения. Отделенная порода падает на забойный конвейер, который транспортирует ее в горизонтальную выработку или штрек.
Как правило, угольные струги содержат державки с несколькими резцами, отделяющими породу от лавы. В некоторых типах угольных стругов две державки с резцами выполняются на противоположных сторонах угольного струга симметрично относительно друг друга. Обе указанные державки с резцами поворотно монтируются на раме угольного струга с помощью шарнирных пальцев. Изменение угла поворота державок с резцами достигается за счет смещения толкателем обоих державок с резцами. Толкатель обеспечивает соответствующее направление движения реза вдоль лавы только державки с резцами, которая является ведущей державкой с резцами, в то время как другая державка, являющаяся ненагруженной, в соответствующем направлении движения, не выполняет никакой работы по добыче.
В патенте DE 20 2010 000 455 У1 описывается пример осуществления толкателя подвижно выполненного между двумя поворачивающимися державками с резцами в узком низкопрофильном угольном струге для  пластов малой мощности. Толкатель выполнен в виде прямого стержня с наружной стороны рамы угольного струга.
Далее в патенте US 4403809 A описывается угольный струг. Струг включает в себя группу основных резцов смонтированных на соответствующей державке, поворотно смонтированной на раме струга. Кроме того предложены два отдельных нижних резца В одном варианте осуществления изобретения эти нижние резцы монтируются в державках прикрепленных или встроенных в дугообразный ползун, выполненный снаружи рамы струга. Устройство регулировки включает в себя зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубьями, выполненными на ползуне и позиционирующее нижние резцы в рабочем или нерабочем положении.
Настоящее изобретение относится по меньшей мере к улучшению или преодолению одной или нескольких особенностей предыдущих систем.
Изложение сущности изобретения
В соответствии с первым вариантом настоящего изобретения описывается угольный струг. Угольный струг предназначен для использования в шахтной машине для длинных очистных забоев и содержит раму струга, устанавливаемую на направляющие конвейера. Рама струга включает в себя первый концевой элемент с первым шарнирным пальцем и второй концевой элемент со вторым шарнирным пальцем, причем второй элемент расположен напротив первого элемента. Далее угольный струг включает в себя: первую державку резцов, поворотно закрепленную на первом шарнирном пальце; вторую державку резцов, поворотно закрепленную на втором шарнирном пальце; средний узел резцов для верхнего вруба по меньшей мере выполненный между первой державкой резцов и второй державкой резцов; толкатель, выполненный и смещаемый в пределах рамы струга, и образующий соединение между первой державкой резцов и второй державкой резцов. Толкатель имеет дугообразную форму, которая позволяет ему перемещаться вокруг среднего узла резцов для верхнего вруба.
Другие признаки и особенности настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
На Рис. 1 представлен вид спереди примера осуществления угольного струга, где передняя сторона направлена в сторону лавы во время работы.
На Рис. 2 представлен вид сбоку и спереди рамы струга примера осуществления угольного струга.
На Рис. 3 представлен вид снизу примера осуществления угольного струга, где нижняя сторона направлена в сторону подошвы пласта во время работы.
На Рис. 4 представлен вид снизу примера осуществления угольного струга, где область вокруг толкателя показана как вид в поперечном разрезе вдоль плоскости сечения Z-Z, показанной на Рис. 1.
На Рис. 5 представлен вид сбоку примера осуществления угольного струга, где область вокруг толкателя показана как вид в поперечном разрезе вдоль плоскости сечения А-А, показанной на Рис. 1.
На Рис. 6 представлена изометрическая проекция примера осуществления толкателя.
На Рис. 7 представлен вид сверху примера осуществления толкателя, где верхняя сторона направлена в сторону вруба во время работы.
На Рис. 8 представлен вид на продольную сторону примера осуществления толкателя, и
На Рис. 9 представлен вид сбоку примера осуществления толкателя.
Подробное описание изобретения
Ниже приводится подробное описание примера осуществления предлагаемого изобретения. Описанные и проиллюстрированные на чертежах примеры осуществления предназначены для изучения сущности предлагаемого изобретения и позволяют специалистам в данной области техники реализовывать и использовать предлагаемое изобретение в различных сферах. Примеры осуществления не следует рассматривать в качестве ограничительного описания объема правовой охраны патента. Объем правовой охраны патента следует определять по прилагаемой формуле изобретения.
Настоящее изобретение частично основано на осознании того, что расположение толкателя внутри рамы угольного струга может значительно уменьшить износ толкателя. Рама струга защищает толкатель от воздействий окружающей среды во время работы струга. Например, грязь и осколки породы могут привести к значительному износу и повреждению толкателя, если он расположен вне рамы угольного струга.
Настоящее изобретение дополнительно основано на понимании того, что ограничения, накладываемые при сборке угольных стругов, в частности узких низкопрофильных угольных стругов, усложняют монтаж толкателя в раме струга. В частности, пространство, необходимое для установки толкателя, может быть уже занято другими частями и компонентами угольного струга. Размещение толкатель внутри рамы струга может привести к увеличению размера угольного струга (в частности, узких низкопрофильных стругов), чтобы обеспечить достаточно места для всех компонентов. Однако такое увеличение размера рамы струга может привести к ухудшению его эксплуатационных характеристик.
Далее рассматривается расположение толкателя в раме угольного струга. Предложенная конструкция удовлетворяет даже высоким ограничениям, накладываемым при сборке узких низкопрофильных угольных стругов, способствуя защите толкателя внутри рамы струга без увеличения ее размеров.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения рассматривается конструкция, уменьшающая износ толкателя, и направляющий желоб толкателя в раме угольного струга.
Угольный струг, в соответствии с настоящим изобретением, обозначен позицией 1 на Рис. 1 и 3-5.
Перемещение угольного струга 1 осуществляется цепью 2 (показана частично) вдоль направляющих вращающегося конвейера, а именно забойного конвейера (не показан), простирающегося вдоль лавы в шахте, например, длиной до 500 м.
Для облегчения управления угольным стругом 1 во время движения, рама 10 угольного струга 1 монтируется на направляющих вращающегося конвейера. Как можно видеть на Рис. 5, угольный струг 1 направляется вдоль забойного конвейера направляющим башмаком 4 и направляющим желобом 6 по направляющей планке (не показана), являющимися элементами направляющей струга. Направляющий башмак 4 и направляющий желоб 6 расположены на задней стороне (также называемый выработанной стороной) угольного струга 1. Цепь 2 струга соединена с угольным стругом 1 тяговым устройством 8, служащим захватом цепи 2 струга. Указанное тяговое устройство 8 содержит цепные вертлюги и чистящие клинья и расположено в углублении конструкции струга на обратной стороне рамы 10 струга. Для перемещения угольного струга 1 по направляющей струга забойного конвейера, цепь 2 струга натягивается в направлении тягового усилия, которое может быть первым направлением движения (показано стрелкой F) или вторым направлением движения (показано стрелкой S).
Угольный струг 1 оснащен двумя нижними державками с резцами (также называемыми скребковыми рычагами), а именно первой державкой резцов 12 и второй державкой резцов 14 для осуществления резки пласта в обоих направлениях движения (стрелки F и S). Обе державки резцов12 и 14 содержат набор резцов 16 и 18, соответственно. Каждый набор резцов 16 и 18 включает в себя несколько резцов 20, 22 для извлечения материала из лавы во время перемещения вдоль лавы угольного струга 1.
На Рис. 2 представлена рама 10 струга. Первый шарнирный палец 28 на первом концевом элементе 24 рамы 10 струга выполнен с возможностью поворота вокруг пальца первой державки резцов 12 (см. Рис.1). Кроме того, вторая державка резцов 14 поворотно закреплена на раме 10 струга вторым шарнирным пальцем 30 на втором концевом элементе 26 рамы 10 струга. Державки резцов 12 и 14 опираются на наклонные первую и вторую опорные поверхности 32 и 34, которые сориентированы относительно оси поворота соответствующего шарнирного пальца 28, 30.
Угольный струг 1 дополнительно содержит съемный крепежный элемент 36, позволяющий увеличивать высоту угольного струга 1, и, таким образом, увеличить высоту выемки. Крепежный элемент 36 снабжен первым комплектующим набором резцов 38 и вторым комплектующим набором резцов 40, оба из которых содержат по несколько резцов 42, 44 для каждого направления движения (стрелки F и S).
Верхнему врубу вдоль лавы способствуют несколько резцов 46, 48, выполненных в два ряда (также называемых первым набором резцов для верхнего вруба 50 и вторым набором резцов для верхнего вруба 52) на державке резцов для верхнего вруба 54, в целом являющимися частью узла резцов для верхнего вруба 56. Узел резцов для верхнего вруба 56 дополнительно содержит пазовые направляющие 58, выполненные как часть желоба в центральной передней секции рамы 10 струга между первой державкой резцов 12 и второй державкой резцов 14. Упомянутый желоб проходит по высоте (показано стрелкой Н) рамы 10 струга. С помощью механизма регулировки по высоте 60, который также является частью узла резцов для верхнего вруба 56, державка резцов для верхнего вруба 54 крепится к раме 10 струга с возможностью регулировки по высоте и направляется  пазами 58 так, что державка резцов для верхнего вруба 54 может смещаться по высоте (стрелка Н) вдоль пазовых направляющих 58, также вытянутых по высоте (стрелка Н) угольного струга 1.
Толкатель 62 выполнен внутри рамы струга 10 и может смещаться, образуя соединение между первой державкой резцов 12 и второй державкой резцов 14. Для сборки толкателя 62 предусмотрен направляющий желоб 64 толкателя. Толкатель 62 скользить внутри направляющего желоба 64 толкателя, проходящего через раму 10 струга от первого концевого элемента 24 до второго концевого элемента 26. Толкатель 62 служит для вывода из зацепления второй державки резцов 14 от лавы, пока первая державка резцов 12 осуществляет рез вдоль лавы, во время перемещения угольного струга 1 в первом направлении движения (стрелка F). Как только первая державка резцов 12 входит в зацепление с лавой, происходит толчок в торец толкателя 62, вызывающий его смещение в направляющем желобе 64 толкателя и поворот второй державки резцов 14 в расцепленное положение с лавой так, что вторая державка резцов 14 перестает осуществлять резку пласта в первом направлении движения (стрелка F). Кроме того, в случае движения угольного струга 1 во втором направлении движения S, на толкатель 62 воздействует вторая державка резцов 14, которая осуществляет резку пласта во втором направлении движения (стрелка S), выводя первую державку резцов 12 из зацепления с лавой. Повороту первой державки резцов 12 и второй державки резцов 14 способствуют шарнирные пальцы 28, 30 и наклонные поверхности 32, 34, как уже было описано выше со ссылкой на Рис. 2.
Толкатель 62 и направляющий желоб 64 толкателя имеют дугообразную форму по их продольной оси, позволяющую перемещаться вокруг среднего узла резцов для верхнего вруба 56, будучи частично расположенными между первой державки резцов 12 и второй державки резцов 14, что представлено, например, на Рис. 4.
Направляющий желоб 64 толкателя открыт с нижней стороны рамы 10 струга в нижнее отверстие 66 рамы 10 струга. Крышка 68 устанавливается в нижнее отверстие 66 и крепится в нем, например, сварным соединением. Подобно толкателю 62 и направляющему желобу 64 толкателя, крышка 68 имеет дугообразную форму.
Крышка 68 содержит несколько очищающих сквозных отверстий 70, каждое из которых проходит от верхней стороны крышки 68 к нижней стороне крышки 68. Очищающие сквозные отверстия 70 выполнены так, чтобы выбрасывать мелкие осколки и грязь из направляющего желоба 64 толкателя в окружающую среду. Число очищающих сквозных отверстий 70 не ограничивается показанным количеством сквозных отверстий. Вместо этого, крышка 68 может содержать по меньшей мере одно очищающее сквозное отверстие 70.
На Рис. 6-9 представлен пример осуществления толкателя 62.
Толкатель 62 имеет дугообразную форму и, главным образом, прямоугольное поперечное сечение. В соответствии с другим вариантом толкатель 62 может иметь любое другое сечение, например, главным образом, круглое поперечное сечение. Толкатель 62 ходит в продольном направлении между первым концом 72 и вторым концом 74. Толкатель 62 изготавливается из любого подходящего материала, включая, но не ограничиваясь, закалкой и отпуском стали, такой как 42CrMo4V 900-1050.
В соответствии с другим вариантом вдоль толкателя 62 выполнено несколько ориентирующих выступов 76 и несколько боковых очищающих углублений 78. В показанном варианте осуществления ориентирующие выступы 76 и боковые очищающие углубления 78 выполнены на обеих противоположно направленных продольных сторонах толкателя 62. В соответствии с другим вариантом на нижней стороне толкателя 62 выполнено несколько нижних ориентирующих выступов 82 и несколько нижних очищающих углублений 80.
Ориентирующие выступы 76 выполнены между боковыми очищающими углублениями 78, тогда как нижние ориентирующие выступы 82 выполнены между нижними очищающими углублениями 80. Например, высота очищающих углублений 78, 80 может находиться в диапазоне от 10 до 20 мм. Ориентирующие выступы 76, 82 предназначены для направления толкателя 62 в раму 10 струга и способствуют плавному движению толкателя 62 при низком трении в ориентирующем желобе 64 толкателя.
В некоторых вариантах осуществления ориентирующие выступы 76 и 82 могут быть подвергнуты машинной обработке, обеспечивая улучшенную характеристику скольжения, и/или иметь покрытие, которое улучшает скольжение толкателя 62 в направляющем желобе 64 толкателя, выполненном в раме 10 струга. Ориентирующие выступы 76, 82 могут варьироваться по длине и ширине. Например, ширина ориентирующих выступов 76, 82 может быть в диапазоне от 80 до 180 мм, а длина ориентирующих выступов 76, 82 может быть в диапазоне от 100 до 300 мм.
Очищающие углубления 78, 80 предназначены для сбора грязи и мелких осколков, которые попадают в направляющий желоб 64 толкателя во время резки угольным стругом 1 лавы. Собранные грязь и мелкие осколки выбрасываются через нижние очищающие углубления 80 и очищающие сквозные отверстия 70, выполненные в крышке 68, в окружающую среду, а именно на подошву пласта ниже угольного струга 1. Очищающие углубления 78, 80 могут варьироваться по длине и ширине. Например, ширина очищающих углублений 78, 80 может быть в диапазоне от 80 до 180 мм, а длина очищающих углублений 78, 80 может быть в диапазоне от 50 до 200 мм.
Толкатель 62 дополнительно имеет скошенные кромки на переходах между верхней стороной и продольными сторонами толкателя 62, а также между нижней стороной и продольными сторонами толкателя 62. На верхней стороне толкателя 62 выполнена дугообразная планка 83, проходящая в продольном направлении между первым концом 72 и вторым концом 74.
Упор 84 первой державки резцов, предназначенный для соединения с первой державкой резцов 12, выполнен на первом конце 72 толкателя 62. Упор 86 второй державки резцов, предназначенный для соединения со второй державкой резцов 14, выполнен на втором конце 74 толкателя 62. Упор 84 первой державки резцов и упор 86 второй державки резцов по меньшей мере частично имеет выпуклую форму, облегчающую плавный поворот соответствующих державок резцов 12, 14. Оба упора державок резцов 84, 86 подвергаются закалке.
Длина толкателя 62 находится в диапазоне от 600 до 1800 мм, а угол, измеренной между противоположными упорами державок резцов 84, 86, находится в диапазоне от 10 до 30°, который, например, может зависеть от ограничений, накладываемых при сборке, вызванных наличием среднего узла резцов для верхнего вруба 56, занимающего пространство внутри рамы 10 струга.
Промышленная применимость
Описанный выше угольный струг 1 с толкателем 62 предназначен для использования в шахте вместе с машиной для длинных очистных забоев.
В частности, предложенная дугообразная форма толкателя 62 и направляющего желоба 64 толкателя способствует созданию узкой конструкции рамы 10 струга, благодаря тому, что толкатель 62 и направляющий желоб 64 толкателя, проходят вокруг среднего узла резцов для верхнего вруба 56, которому необходимо пространства в раме 10 струга. В отличие от этого, прямой толкатель, расположенный в раме струга, требует увеличения размера рамы струга, поскольку средний узел резцов для верхнего вруба может препятствовать прямому соединению между державками резцов в обоих направлениях движения. Увеличение размера рамы струга может привести к ухудшению его эксплуатационных характеристик.
Кроме того, предлагаемое решение особенно применимо для узких низкопрофильных угольных стругов, которые, как правило, имеют высокие ограничения, накладываемые при сборке, и ухудшают их эксплуатационные характеристики в связи с увеличенными размерами, что особенно нежелательно.
Кроме того, рама струга с увеличенными размерами, особенно в поперечном направлении, может потребовать продления козырьков крепи нескольких щитовых крепей, проходящих вдоль лавы, чтобы держать ее открытой с одновременной поддержкой свода. Продленные козырьки крепи могут потребовать дополнительного опорного усилия каждой щитовой крепи на конце козырька крепи.
Предложенная конструкция допускает защищенное расположение толкателя 62 внутри рамы 10 струга, сохраняя узкую конструкцию рамы 10 струга. Напротив, устройство толкателя вне рамы угольного струга, позволяющее использовать прямую форму толкателя, может значительно увеличить износ толкателя из-за воздействия на него добытых кусков скальной породы, которые откалываются при работе угольного струга 1.
В другом варианте изобретения, очищающие углубления 78, 80 способствуют удержанию лишь небольшого количества грязи и мелких осколков в направляющем желобе 64 толкателя. Указанные грязь и мелкие осколки попадают в направляющий желоб 64 толкателя во время резки угольным стругом 1 лавы. Без очищающих углублений 78, 80, грязь и мелкие осколки могут накапливаться в направляющем желобе 64 толкателя, что ведет к повышенному износу толкателя 62 и направляющего желоба 64 толкателя. Следует отметить, что очищающие углубления 78, 80 в сочетании с очищающими сквозными отверстиями 70, выполненными в крышке 68, представлены здесь как пример осуществления и могут быть также применены в угольных стругах с толкателями прямой формы. Согласно данному изобретению, толкатель и угольный струг, включающей толкатель, обладает всеми признаками, описанные в данном документе (индивидуально, в части), за исключением толкателя 62 дугообразной формы, направляющего желоба 64 толкателя, планки 83, отверстия 66 и крышки 68. Вместо этого, толкатель может быть выполнен в форме прямого стержня, например, с прямой планкой, а прямая направляющая желоба толкателя в раме струга может быть закрыта прямой крышкой по меньшей мере с одним очищающим сквозным отверстием.
В соответствии с вышеуказанным изобретением угольный струг предназначен для использования в шахтной машине для длинных очистных забоев и содержит раму струга, устанавливаемую на направляющие конвейера. Рама струга включает в себя первый концевой элемент с первым шарнирным пальцем и второй концевой элемент со вторым шарнирным пальцем, причем второй элемент расположен напротив первого элемента. Первая державка резцов, поворотно закреплена на первом шарнирном пальце, вторая державка резцов, поворотно закреплена на втором шарнирном пальце, средний узел резцов для верхнего вруба по меньшей мере выполнен между первой державкой резцов и второй державкой резцов, а толкатель, выполненный и смещаемый в пределах рамы струга, образует соединение между первой державкой резцов и второй державкой резцов. Толкатель может содержать несколько очищающих углублений для сбора грязи и мелких осколков падающих в направляющий желоб толкателя во время работы угольного струга.
Специалисту в данной области техники, очевидно, что вышеупомянутое изобретение может быть далее развито в нескольких вариантах в качестве примера осуществления, в том числе, но не ограничиваясь: боковыми очищающими углублениями, нижними очищающими углублениями, боковыми ориентирующими выступами и/или нижними ориентирующими выступами.
В некоторых вариантах осуществления толкатель содержит несколько боковых очищающих углублений, выполненных на противоположно направленных продольных сторонах толкателя, и/или несколько нижних очищающих углублений, выполненных на нижней стороне толкателя.
В некоторых вариантах осуществления направляющий желоб толкателя открыт с нижней стороны рамы струга в нижнее отверстие, а угольный струг далее содержит крышку, установленную на нижнем отверстии. Крышка содержит по меньшей мере одно очищающее сквозное отверстие, выполненное для выброса грязи и мелких осколков из направляющего желоба толкателя в окружающее пространство.
В некоторых вариантах осуществления, толкатель имеет главным образом прямоугольное поперечное сечение или круглое поперечное сечение.
Предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретения описаны здесь, но существенное изменение известного объекта и его модификация могут быть включены в пределах сущности и объема изобретения.