СОПЛО ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ КРЕПИ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ КРОВЛИ ПОДЗЕМНОЙ ВЫРАБОТКИ
NOZZLE FOR SPRAYING, INTENDED FOR SUPPORT TO SUPPORT ROOF OF UNDERGROUND MINE

[0001]
Данная заявка притязает на приоритет ранее поданной, одновременной находящейся на рассмотрении, предварительной заявки на патент США № 62/263,251, поданной 4 декабря 2015, все содержание которой настоящим включено в данный документ путем ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002]
Настоящее раскрытие изобретения относится к системам пылеподавления и, в частности, к соплу для распыления, предназначенному для крепи для поддержания кровли в среде подземной выработки.
[0003]
Системы для разработки длинными забоями, как правило, включают в себя струг или врубовую машину, предназначенный (-ую) для экскавации или вырубки материала из забоя подземной выработки. Вырубленный материал падает на забойный конвейер, который обеспечивает транспортирование материала от забоя подземной выработки для дальнейшей обработки. Множество механизированных крепей для поддержания кровли могут быть расположены рядом с забоем подземной выработки для защиты операторов горного оборудования и оборудования от падающего материала. По мере продолжения выемки/операции по добыче полезного ископаемого каждая крепь для поддержания кровли перемещается вперед для поддержания части кровли над горной машиной и конвейером.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004]
В одном аспекте распылитель для текучей среды, предназначенный для крепи для поддержания кровли подземной выработки, включает в себя первую корпусную часть, распылительный выпускной элемент, вторую корпусную часть, образованную как одно целое с первой корпусной частью, и сервисное отверстие. Первая корпусная часть включает в себя удлиненный стержень, имеющий первый конец, второй конец и первый канал для текучей среды, проходящий между первым концом и вторым концом. Распылительный выпускной элемент расположен рядом со вторым концом стержня. Вторая корпусная часть расположена рядом с первым концом стержня. Вторая корпусная часть включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие и второй канал для текучей среды, обеспечивающий сообщение по текучей среде между данным, по меньшей мере, одним отверстием и первым каналом для текучей среды. Каждое отверстие выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность его соединения с трубой для текучей среды. Сервисное отверстие выровнено относительно первого канала для текучей среды, и сервисное отверстие избирательно открывается для обеспечения доступа к первому каналу для текучей среды со стороны первого конца первой корпусной части.
[0005]
В другом аспекте перекрытие для крепи, предназначенной для поддержания кровли подземной выработки, включает в себя первую поверхность, вторую поверхность, расположенную на расстоянии от первой поверхности и обращенную от первой поверхности, по меньшей мере, одну втулку и, по меньшей мере, одно сопло для распыления текучей среды. Первая поверхность выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность ее поджима к кровле подземной выработки. Первая поверхность имеет первый конец, второй конец и, по меньшей мере, одно отверстие, расположенное между первым концом и вторым концом. Каждая втулка расположена рядом с соответствующим отверстием. Каждая втулка включает в себя резьбовое отверстие, сообщающееся с соответствующим отверстием. Каждое сопло для распыления текучей среды включает в себя стержень, имеющий первый конец и второй конец. Часть стержня, расположенная вблизи второго конца, образует резьбовое соединение с резьбовым отверстием соответствующей одной из данной, по меньшей мере, одной втулки так, что второй конец стержня размещается рядом с соответствующим отверстием. Каждое сопло для распыления текучей среды дополнительно включает в себя распылительный выпускной элемент, расположенный на втором конце.
[0006]
В еще одном аспекте крепь, предназначенная для поддержания кровли подземной выработки, включает в себя основание, выполненное с конфигурацией обеспечивающей возможность его присоединения к забойному конвейеру, домкратную стойку, присоединенную к основанию, и перекрытие, присоединенное к домкратной стойке. Домкратная стойка выполнена с возможностью выдвигания и отвода относительно основания. Перекрытие включает в себя первую поверхность, вторую поверхность, по меньшей мере, одну втулку и, по меньшей мере, одно сопло для распыления текучей среды. Первая поверхность выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность ее поджима к поверхности кровли. Первая поверхность имеет первый конец, второй конец и, по меньшей мере, одно отверстие, расположенное между первым концом и вторым концом. Вторая поверхность расположена на расстоянии от первой поверхности и обращена от первой поверхности. Каждая втулка расположена рядом с соответствующим одним из данного, по меньшей мере, одного отверстия. Каждая втулка включает в себя резьбовое отверстие, сообщающееся с соответствующим отверстием. Каждое сопло для распыления текучей среды включает в себя стержень, имеющий первый конец и второй конец. Часть стержня, расположенная вблизи второго конца, образует резьбовое соединение с резьбовым отверстием соответствующей одной из данной, по меньшей мере, одной втулки так, что второй конец стержня размещается рядом с соответствующим отверстием. Каждое сопло для распыления текучей среды дополнительно включает в себя распылительный выпускной элемент, расположенный на втором конце.
[0007]
Другие аспекты станут очевидными при рассмотрении подробного описания и сопровождающих чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008]
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе операции по добыче полезного ископаемого.
[0009]
Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в перспективе операции по добыче полезного ископаемого по фиг.1.
[0010]
Фиг.3 представляет собой вид в перспективе крепи, предназначенной для поддержания кровли, и части забойного конвейера.
[0011]
Фиг.4А представляет собой вид сбоку горной машины, забойного конвейера и крепи для поддержания кровли, при этом крепь для поддержания кровли находится в первом положении.
[0012]
Фиг.4В представляет собой вид сбоку горной машины, забойного конвейера и крепи для поддержания кровли по фиг.4А, при этом крепь для поддержания кровли находится во втором положении.
[0013]
Фиг.5 представляет собой вид в перспективе перекрытия.
[0014]
Фиг.6 представляет собой вид в разрезе части перекрытия по фиг.5, если смотреть вдоль линии 6--6 сечения.
[0015]
Фиг.7 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением элементов части перекрытия по фиг.6.
[0016]
Фиг.8 представляет собой вид в перспективе заднего сопла для распыления.
[0017]
Фиг.9 представляет собой вид с торца заднего сопла для распыления по фиг.8.
[0018]
Фиг.10 представляет собой вид в перспективе переднего сопла для распыления.
[0019]
Фиг.11 представляет собой вид в разрезе переднего сопла для распыления, присоединенного к перекрытию, подобному показанному на фиг.6, если смотреть вдоль линии 11--11 сечения.
[0020]
Фиг.12 представляет собой вид в разрезе заднего сопла для распыления, присоединенного к перекрытию, подобному показанному на фиг.6, если смотреть вдоль линии 12--12 сечения.
[0021]
Перед подробным разъяснением каких-либо вариантов осуществления следует понять, что раскрытие изобретения не ограничено при его применении деталями конструкции и расположением компонентов, приведенными в нижеследующем описании или проиллюстрированным на нижеописанных чертежах. Раскрытие изобретения позволяет получить другие варианты осуществления, и изобретение может быть реализовано на практике или осуществлено различными способами. Кроме того, следует понимать, что формулировки и терминология, используемые в данном документе, предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничивающие. Предусмотрено, что при использовании слов «включающий в себя» и «содержащий» и их вариаций в используемом в данном документе смысле должны охватываться предметы, перечисленные после них, и их эквиваленты, а также дополнительные предметы. Предусмотрено, что при использовании термина «состоящий из» и его вариаций должны охватываться только предметы, перечисленные после него, и их эквиваленты. Если не указано или не ограничено иное, термины «установленный/прикрепленный», «присоединенный», «опертый» и «соединенный» и их вариации используются в широком смысле и охватывают как прямые, так и не прямые установки/крепления, присоединения, опоры и соединения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0022]
Фиг.1 и 2 иллюстрируют операцию по разработке длинными забоями. Горная машина 10 осуществляет добычу материала из забоя 14 подземной выработки в пласте 18 минерала и продвигается через пласт 18 по мере извлечения материала. В проиллюстрированном варианте осуществления операция по добыче полезного ископаемого представляет собой выемку «обратным ходом», так что выемочный комбайн/врубовая машина 10 продвигается через пласт 18 по направлению к выходу из подземной выработки (непоказанному). В других вариантах осуществления операция может представлять собой выемку «прямым ходом», так что врубовая машина 10 продвигается через пласт 18 от выхода из подземной выработки.
[0023]
В проиллюстрированном варианте осуществления горная машина 10 представляет собой обычную длиннозабойную врубовую машину, которая перемещается или катится вдоль забоя 14 подземной выработки. Как показано на фиг.2, горная машина 10 включает в себя вращающиеся шнеки 20 врубовой машины, включающие в себя зубки 22 врубовой машины, которые входят в контактное взаимодействие с забоем 14 подземной выработки и вырубают материал из забоя 14 подземной выработки. Каждый шнек 20 может включать в себя лопасти 26 (фиг.4А) для перемещения вырубленного материала от забоя 14 по направлению к заднему концу шнека 20, где материал падает на забойный конвейер 30. Забойный конвейер 30 обеспечивает перемещение материала по направлению к краю забоя 14 подземной выработки, где вырубленный материал может быть перемещен на конвейер главного штрека посредством консольного перегружателя 38 (фиг.2). В некоторых вариантах осуществления забойный конвейер 30 представляет собой цепной конвейер, включающий в себя рельсы, соединенные между множеством ветвей цепного привода. Средний специалист в данной области техники без труда поймет другие аспекты конструкции и функционирования машины 10 и конвейера 30.
[0024]
Как показано на фиг.1 и 2, механизированные крепи 42 для поддержания кровли выровнены в виде ряда вдоль длины забоя 14 подземной выработки для обеспечения защиты для операторов, а также для компонентов операции по добыче полезного ископаемого (например, горной машины 10, забойного конвейера 30). В целях иллюстрации некоторые из крепей 42 для поддержания кровли удалены на фиг.1 и 2.
[0025]
Как показано далее на фиг.3, каждая крепь 42 для поддержания кровли включает в себя основание 54, перекрытие 58 и исполнительные механизмы или домкратные стойки 62, проходящие между основанием 54 и перекрытием 58. Основание 54 расположено на опорной поверхности или горизонте 66 (фиг.2) и соединено с забойным конвейером 30 посредством линейного исполнительного механизма 70 (например, гидравлического цилиндра или силового цилиндра). В проиллюстрированном варианте осуществления плита 74 для сброса расположена между конвейером 30 и крепью 42 для поддержания кровли. Перекрытие 58 расположено рядом с висячим боком или кровлей 78 подземной выработки (фиг.4А), и домкратные стойки 62 поджимают перекрытие 58 к кровле 78 подземной выработки. В проиллюстрированном варианте осуществления каждая крепь 42 для поддержания кровли также включает в себя щит 82, расположенный между задним концом основания 54 и задним концом перекрытия 58.
[0026]
Фиг.4А и 4В иллюстрируют продвижение одной из крепей 42, предназначенных для поддержания кровли, во время операции по добыче полезного ископаемого. После того как горная машина 10 завершит рабочий ход на забое 14 подземной выработки, машина 10 продвигается вперед в забой 14 (фиг.4А). После этого каждая крепь 42 для поддержания кровли также перемещается вперед к забою 14 для поддержания кровли 78 над машиной 10 и забойным конвейером 30. Для перемещения вперед крепи 42 для поддержания кровли перекрытие 58 сначала немного опускают от кровли 78. Пока перекрытие 58 находится на расстоянии от кровли 78, сопла 90 для орошения кровли (фиг.5) приводятся в действие для распыления воды на часть кровли 78 над перекрытием 58. Крепь 42 для поддержания кровли перемещается вперед за счет срабатывания силового цилиндра 70, проходящего между основанием 54 и забойным конвейером 30. Как показано на фиг.4В, как только крепь 42 для поддержания кровли достигнет второго или переднего положения, сопла 90 для орошения кровли выключаются, и перекрытие 58 поднимается для его ввода в контакт с кровлей 78. Когда крепь 42 для поддержания кровли и другие, соседние крепи 42 для поддержания кровли перемещаются вперед к забою 14, обеспечивается возможность обрушения неподдерживаемой части 78b кровли за крепью 42 для поддержания кровли (называемой завалом или выработанным пространством). Работа сопел 90 для распыления обеспечивает увлажнение поверхности кровли 78 и подавление пыли, которая в противном случае могла бы образоваться при перемещении вперед крепи 42 для поддержания кровли.
[0027]
Как показано на фиг.5, перекрытие 58 включает в себя четыре сопла 90 для орошения кровли. Сопла 90 для орошения кровли расположены в виде выровненных комплектов, при этом каждый комплект включает в себя передний распылитель 90а и задний распылитель 90b. Передний распылитель 90а расположен ближе к переднему концу 98 перекрытия 58, в то время как задний распылитель 90b расположен ближе к заднему концу 102 перекрытия 58. В других вариантах осуществления перекрытие 58 может включать в себя меньше или больше сопел 90 для распыления и/или может включать в себя меньше или больше сопел 90 для распыления, установленных в каждом комплекте. Дополнительные сопла 90 для распыления могут быть расположены между задним соплом 90b для распыления и передним соплом 90а для распыления. Кроме того, сопла 90 для распыления могут быть расположены по-другому.
[0028]
Фиг.6 иллюстрирует один комплект сопел 90 для распыления, закрепленных в перекрытии 58. В проиллюстрированном варианте осуществления первая часть 106 шланга обеспечивает передачу текучей среды из источника текучей среды (непоказанного) к заднему соплу 90b для распыления. Вторая часть 110 шланга обеспечивает сообщение по текучей среде между задним соплом 90b для распыления и передним соплом 90а для распыления, так что текучая среда последовательно подается к соплам 90 для распыления. Клапан (непоказанный) может быть приведен в действие для регулирования потока воды к соплам 90 для распыления. В некоторых вариантах осуществления управляющее устройство (непоказанное) осуществляет управление приведением клапана в действие.
[0029]
Как показано на фиг.7, верхняя поверхность 118 перекрытия 58 включает в себя отверстия 122, при этом в каждое из отверстий 122 вставлено одно из сопел 90 для распыления. В проиллюстрированном варианте осуществления вставка или втулка 126 вварена внутри каждого отверстия 122; в других вариантах осуществления втулка 126 может быть присоединена к перекрытию 58 по-другому, включая ее образование как одного целого с перекрытием 58. Втулка 126 включает в себя внутреннее резьбовое отверстие 134, проходящее между первым или нижним концом 142 втулки 126 и вторым или верхним концом 146 втулки 126. Отверстие 134 втулки 1266 сообщается с соответствующим отверстием 122 так, что отверстие 134 будет открыто в направлении верхней поверхности 118 перекрытия 58. Кроме того, перекрытие 58 включает в себя нижнюю поверхность 150, расположенную на расстоянии от верхней поверхности 118 и включающую в себя отверстия 154 для доступа. По меньшей мере, одно из отверстий 154 для доступа выровнено относительно каждого отверстия 122.
[0030]
Как показано на фиг.8-10, каждое из сопел 90 для распыления включает в себя корпусной элемент или корпус, и корпус включает в себя первую часть 162 и вторую часть 166, присоединенную к первой части 162. В проиллюстрированном варианте осуществления первая часть 162 представляет собой удлиненный стержень 170, и вторая часть 166 расположена у одного конца стержня 170. Стержень 170 включает в себя выпускной элемент 178 и козырек 182, расположенный на дистальном конце 186 стержня 170, противоположном по отношению ко второй части 166. В проиллюстрированном варианте осуществления козырек 182 образован в виде наклонной поверхности, расположенной рядом с выпускным элементом 178. Во время эксплуатации текучая среда, выходящая из выпускного элемента 178, сталкивается с козырьком 182 и направляется от козырька 182 в заданном направлении (например, по направлению к кровле 78 подземной выработки и по направлению к заднему концу 102 перекрытия 58).
[0031]
В проиллюстрированном варианте осуществления стержень 170 дополнительно включает в себя наружную резьбовую часть 190 рядом с дистальным концом 186. Каждое из сопел 90 для распыления вставляется через одно из отверстий 154 для доступа и вставляется в нижний конец 142 соответствующей втулки 126 (фиг.7). Наружная резьбовая часть 190 стержня 170 ввинчивается во внутреннее резьбовое отверстие 134 втулки 126 так, что выпускной элемент 178 и козырек 182 размещаются рядом с отверстием 122 (фиг.7) в верхней поверхности 118 перекрытия 58. В проиллюстрированном варианте осуществления стержень 170 каждого сопла 90 для распыления имеет длину, отличную от других. Например, стержень 170а переднего сопла 90а для распыления имеет меньшую длину, чем стержень 190b заднего сопла 90b для распыления, поскольку расстояние между нижней поверхностью 150 и верхней поверхностью 118 (фиг.7) вблизи переднего конца 98 перекрытия 58 меньше расстояния вблизи заднего конца 102. В других вариантах осуществления все стержни 170 сопел 90 для распыления имеют одинаковую длину. В проиллюстрированном варианте осуществления каждое из сопел 90 для распыления и/или каждая из втулок 126 образованы из нержавеющей стали (например, из нержавеющей стали 316), в результате чего предотвращается коррозия в выпускном элементе 178 и/или на поверхностях 134, 190 с резьбой.
[0032]
Вторая часть 166 каждого сопла 90 для распыления включает в себя первый конец 202 и второй конец 206. В проиллюстрированном варианте осуществления заднее сопло 90b для распыления включает в себя первое отверстие 210b (фиг.8), расположенное рядом с первым концом 202, и второе отверстие 214 (фиг.7), расположенное рядом со вторым концом 206. Первое отверстие 210b принимает текучую среду из источника (например, насоса или клапана) посредством первой части 106 шланга, и второе отверстие 214 обеспечивает возможность прохождения текучей среды к расположенным дальше по потоку соплам 90 для распыления (например, к переднему распылителю 90а). Переднее сопло 90а для распыления включает в себя отверстие 210а (фиг.10), расположенное рядом с первым концом 202, но не включает в себя отверстие на втором конце 206, поскольку передний распылитель 90а расположен на завершающем конце второй части 110 шланга. В некоторых вариантах осуществления отверстия 210, 214 представляют собой охватывающие отверстия DN10.
[0033]
В проиллюстрированном варианте осуществления ось 222 проходит между первым концом 202 и вторым концом 206, и ось 222 ориентирована перпендикулярно к стержню 170. Кроме того, вторая часть 166 включает в себя плоские боковые поверхности 230, проходящие между первым концом 202 и вторым концом 206. В некоторых вариантах осуществления плоские боковые поверхности 230 позволяют пользователю захватывать сопло 90 для распыления (например, посредством инструмента) для облегчения ввертывания сопла 90 для распыления во втулку 126. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления боковые поверхности 230 включают в себя маркировочный знак 234 (например, стрелку) для указания направления, в котором ориентирован козырек 182, что помогает оператору установить распылитель 90 в заданном положении так, чтобы выходящая текучая среда распылялась в желательном направлении. В проиллюстрированном варианте осуществления сопла 90 для распыления присоединены к перекрытию 58 для распыления воды по направлению к заднему концу 102 перекрытия 58.
[0034]
Кроме того, вторая часть 166 включает в себя два отверстия 242, расположенных рядом с каждым отверстием 210, 214. Отверстия 242 проходят через вторую часть 166 в направлении, перпендикулярном к оси 222. Отверстия 242 расположены с противоположных сторон соответствующего отверстия 210, 214 так, что каждая пара отверстий 242 будет расположена по обе стороны отверстия 210, 214.
[0035]
Если снова обратиться к фиг.7, то можно увидеть, что каждый конец второй части 110 шланга соединен с соединителем 250 для текучей среды. Один соединитель 250а для текучей среды вставлен во второе отверстие 214 заднего сопла 90b для распыления. Когда соединитель 250а будет размещен в заданном положении во втором отверстии 214, фиксатор или скобу 254, имеющий (-ую) параллельные ножки, вставляют через два отверстия 242. Ножки фиксатора 254 охватывают с двух сторон соединитель 250а и размещаются в канавке 258 соединителя 250а, тем самым фиксируя соединитель 250а от перемещения относительно второй части 166. Аналогичным образом, соединитель 250b для текучей среды на первой части 106 шланга может быть зафиксирован в первом отверстии 210 заднего распылителя 90b, и соединитель 250с для текучей среды, расположенный на противоположном конце второй части 110 шланга, может быть зафиксирован в первом отверстии 210 переднего распылителя 90а.
[0036]
Как показано на фиг.11 и 12, каждое сопло 90 для распыления включает в себя первый канал 262, расположенный внутри стержня 170, и второй канал 266, расположенный внутри второй части 166. Второй канал 266 сообщается по текучей среде с отверстием (-ями) 210, 214, и первый канал 262 обеспечивает сообщение по текучей среде между вторым каналом 266 и выпускным элементом 178. Первый канал 262 проходит вдоль длины стержня 170. Отверстия 210, 214 образованы как одно целое в сопле 90 для орошения кровли и ориентированы под углом 90 градусов относительно распылительного выпускного элемента 178, в результате чего избегают необходимости в расположенных друг над другом фитингах для текучей среды и обеспечивается упрощение фитингов и соединений по сравнению с обычными соплами для распыления.
[0037]
Кроме того, в проиллюстрированном варианте осуществления сервисное отверстие 270 расположено на одной линии с первым каналом 262 и сообщается по текучей среде как с первым каналом 262, так и со вторым каналом 266. Сервисное отверстие 270 может представлять собой отверстие, образованное поперечным сверлением, которое закрыто пробкой во время нормальной работы сопла 90 для распыления. В некоторых вариантах осуществления пробка 274 (например, коническая пробка) вставлено в сервисное отверстие 270 во время эксплуатации, и пробка 274 может быть образована из нержавеющей стали или латуни. Пробка 274 может быть удалена в целях технического обслуживания и текущего ремонта, что обеспечивает доступ к внутренним каналам 262, 266 из места под перекрытием 58. В результате оператор может очистить засоренный канал (например, с помощью проволоки или небольшого инструмента) или выполнить другие операции по техническому обслуживанию на распылительном сопле 90 на месте при отсутствии необходимости в отсоединении или разборке сопел 90 для распыления или частей 106, 110 шланга.
[0038]
Для монтажа системы распыления стержень 170 каждого сопла 90 для орошения кровли ввинчивают в соответствующую втулку 126 в перекрытии 58. Поскольку сопла 90 для распыления являются направленными, оператор может полностью ввинтить стержень 170 в соответствующую втулку 126 и затем отводить или вывинчивать стержень 170 до тех пор, пока маркировочный знак 234 на второй части 166 не окажется направленным к заднему концу 102 перекрытия 58 (то есть, по направлению к стороне выработанного пространства). Части 106, 110 шланга присоединяют посредством вставки соединителя 250 для текучей среды в каждое отверстие 210, 214 сопел 90 для распыления и посредством фиксации соединителей 250 для текучей среды с помощью фиксатора 254. При частях 106, 110 шланга, присоединенных к соплу 90 для распыления, сопло 90 для распыления само не вывинтится из втулки 126.
[0039]
Несмотря на то, что аспекты были подробно описаны со ссылкой на определенные предпочтительные варианты осуществления, существуют варианты и модификации в пределах объема и сущности одного или более независимых аспектов, описанных и заявленных в формуле изобретения.