СИСТЕМА ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ДЛЯ ГОРНОЙ МАШИНЫ
AIR FLOW SYSTEM FOR MINING MACHINE

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Данной заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 61/765390, поданной 15 февраля 2013 г., полное содержание которой включено в данный документ путем ссылки.
Уровень техники
[0002] Настоящее изобретение относится к горным машинам. Конкретно, настоящее изобретение относится к системе воздушного потока для горного комбайна.
[0003] Обычные горные комбайны и проходческие машины включают в себя систему воздушного потока вблизи шахты для удаления вырубленного материала и пустой породы. Во время работы врубовая головка часто меняет положение, располагаясь между горизонтом и сводом шахты. Современные машины забирают воздух с врубовой поверхности через раму врубовой машины. Перемещение врубовой головки меняет положение, при котором воздух всасывается в систему воздушного потока. Кроме того, плотная подземная среда накладывает существенные пространственные ограничения на проходческие машины и горные комбайны, ограничивая пространство для размещения на машине различных компонентов.
Сущность изобретения
[0004] В одном аспекте изобретение обеспечивает горный комбайн, включающий в себя раму, стрелу, врубовую головку, клапан и исполнительное устройство. Стрела образует внутреннюю камеру и включает в себя первый конец, присоединенный к раме, второй конец и отверстие, соединенное по текучей среде с внутренней камерой. Врубовая головка включает в себя множество зубков и поддерживается на втором конце стрелы. Клапан присоединен к стреле и имеет возможность перемещаться между закрытым положением, в котором отверстие закрыто, и открытым положением, в котором отверстие является, по меньшей мере, частично незакрытым. Исполнительное устройство присоединено к клапану, чтобы избирательно перемещать клапан между закрытым положением и открытым положением.
[0005] В другом аспекте изобретение обеспечивает стрелу для горного комбайна, имеющего раму и врубовую головку. Стрела включает в себя удлиненный корпус, отверстие, клапан и исполнительное устройство. Стрела имеет первый конец, выполненный с возможностью присоединяться к раме, и второй конец, выполненный с возможностью поддерживать врубовую головку. Корпус образует внешнюю поверхность и внутреннюю камеру. Внешняя поверхность имеет верхний участок и нижний участок. Отверстие расположено на нижней поверхности и соединяется по текучей среде с внутренней камерой. Клапан имеет возможность перемещаться между закрытым положением, в котором отверстие закрыто, и открытым положением, в котором отверстие является, по меньшей мере, частично незакрытым. Исполнительное устройство присоединено к клапану, чтобы избирательно перемещать клапан между закрытым положением и открытым положением.
[0006] В еще одном аспекте, изобретение обеспечивает горный комбайн, включающий в себя раму, стрелу, врубовую головку, пластину, исполнительное устройство, датчик для регистрации положения врубовой головки и систему управления для управления исполнительным устройством на основе регистрируемого положения врубовой головки. Стрела образует верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и внутреннюю камеру. Стрела включает в себя первый конец, присоединенный к раме, второй конец и отверстие, расположенное на нижней поверхности и находящееся в соединении по текучей среде с внутренней камерой. Врубовая головка включает в себя множество зубков и поддерживается на втором конце стрелы. Пластина присоединена к стреле и может перемещаться из закрытого положения, в котором отверстие закрыто, в направлении открытого положения, в котором отверстие является, по меньшей мере, частично незакрытым. Исполнительное устройство присоединено к пластине, чтобы избирательно перемещать пластину между закрытым положением и открытым положением.
[0007] Другие аспекты настоящего изобретения станут очевидными при рассмотрении подробного описания и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
[0008] Фиг.1 - вид спереди в перспективе части горной машины.
[0009] Фиг.2 - вид снизу в перспективе конца стрелы, включающей в себя клапанную пластину в закрытом положении.
[0010] Фиг.3 - вид сбоку сечения стрелы на фиг.2 с клапанной пластиной в закрытом положении.
[0011] Фиг.4 - вид сбоку сечения стрелы на фиг.3 с клапанной пластиной в открытом положении.
[0012] Фиг.5 - вид сбоку части горной машины на фиг.1.
[0013] Фиг.6 - вид сбоку части горной машины согласно другому варианту осуществления.
[0014] Фиг.7 - вид сбоку части горной машины согласно другому варианту осуществления.
Подробное описание
[0015] Прежде чем варианты осуществления изобретения будут объяснены подробно, следует понять, что изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, которое изложено в последующем описании или показанного на чертежах. Изобретение допускает другие варианты осуществления и может быть осуществлено или осуществляется различными способами. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология используется в данном документе для целей описания и не должна рассматриваться как ограничивающая. Применение выражений "включающий в себя", "содержащий" или "имеющий" и их вариаций в данном описании предназначено, чтобы охватывать перечисленные далее позиции и их эквиваленты, а также дополнительные позиции. Термины "установленный", "соединенный" и "связанный" широко используются и охватывают как непосредственную, так и опосредованную установку, соединение и связь. Кроме того, термины "соединенный" и "связанный" не ограничиваются физическими или механическими соединениями или связями и могут включать в себя электрические или гидравлические соединения или связи, непосредственные или опосредованные. Кроме того, электронные сообщения и уведомления могут выполняться с использованием любых известных средств, включая в себя прямые соединения, беспроводные соединения и тому подобное.
[0016] Фиг.1 показывает часть врубовой машины, например горный комбайн 10, включающий в себя раму 14, которая поддерживается для перемещения с помощью гусениц 18. Горный комбайн 10 дополнительно включает в себя стрелу 22 и врубовую головку 26. В показанном варианте осуществления рама 14 также включает в себя загребающую переднюю часть 30 и транспортер 34. Загребающая передняя часть 30 включает в себя пару вращающихся рычагов 38, которые подают вырубленный материал под врубовую головку 26 на транспортер 34. Транспортер 34 проходит от одного конца рамы 14 в направлении другого конца (не показан) рамы 14. Транспортер 34 выполняет транспортировку вырубленного материала из области под врубовой головкой 26 на второй транспортер (не показан), расположенный позади рамы 14.
[0017] В показанном варианте осуществления стрела 22 образована в виде корпуса и включает в себя первый конец 42, присоединенный к раме 14 с возможностью вращения, и второй конец 46, поддерживающий режущую головку 26. Стрела 22 также образует верхнюю поверхность 48 и нижнюю поверхность 50. Стрела 22 может поворачиваться вокруг оси 54 поворота, которая в основном перпендикулярна продольной оси рамы 14. Стрела 22 поворачивается парой исполнительных устройств 58, которые присоединены между рамой 14 и стрелой 22. В показанном варианте осуществления исполнительными устройствами 58 являются гидравлические стойки или цилиндры.
[0018] В показанном варианте осуществления врубовая головка 26 образована в виде удлиненного барабана 62, включающего в себя множество зубков 66, прикрепленных к внешней поверхности барабана 62. Барабан 62 образует ось 68 барабана, которая в основном параллельна оси 54 поворота стрелы 22, и барабан 62 может вращаться вокруг оси 68 барабана.
[0019] Как показано на фиг.2-4, стрела 22 также включает в себя вентиляционный канал или газовоздушный тракт 70 (фиг.3 и 4), клапан или пластину 74 и исполнительное устройство 78 (фиг.3 и 4). Канал 70 образован внутренней камерой стрелы 22 и проходит, по существу, между вторым концом 46 стрелы 22 и первым концом 42 (фиг.1). Канал 70 соединен по текучей среде с источником низкого давления (не показан) и включает в себя люк или отверстие 82 (фиг.3 и 4) в стреле 22.
[0020] Как лучше всего показано на фиг.3 и 4, пластина 74 избирательно закрывает отверстие 82. В показанном варианте осуществления пластина 74 расположена на нижней поверхности 50 стрелы 22. Пластина 74 присоединена к стреле 22 с возможностью вращения с помощью шарнира 86 и может поворачиваться между закрытым положением (фиг.3), открытым положением (фиг.4) и любым положением между закрытым положением и открытым положением. Шарнир 86 расположен вблизи второго конца 46 стрелы 22 так, что пластина 74 открывается вниз и в направлении врубовой головки 26. Говоря иначе, пластина 74 открывается в сторону от врубовой головки 26, создавая проход для отверстия 82, которое ориентировано в сторону от врубовой головки 26. В других вариантах осуществления пластина 74 может открываться, создавая проход для отверстия 82, которое ориентировано в направлении врубовой головки 26 и в направлении второго конца 46 стрелы 22. Дополнительно, в других вариантах осуществления пластина 74 имеет возможность скользить относительно стрелы 22, чтобы закрывать и открывать отверстие 82. Пластина 74 может приводиться в действие или скользить с помощью стоечной конструкции.
[0021] Со ссылкой на фиг.3 и 4, исполнительное устройство 78 включает в себя рычаг 90 и устройство 94 поршневого цилиндра. Рычаг 90 включает в себя первый конец 98, присоединенный к клапанной пластине 74, и второй конец 102, присоединенный к устройству 94 поршневого цилиндра. Рычаг 90, выполненный с возможностью вращения, присоединен к стреле 22 с помощью шпильки 106. Устройство 94 поршневого цилиндра включает в себя поршень 110, который входит внутрь цилиндра 114 и имеет возможность прямолинейно выдвигаться относительно цилиндра 114 (например, с помощью сжатой жидкости). Поршень 110 присоединен к рычагу 90 так, что выдвижение и втягивание поршня 110 перемещает рычаг 90, тем самым, открывая и закрывая клапанную пластину 74. В других вариантах осуществления устройство 94 поршневого цилиндра может быть заменено другим типом линейного исполнительного механизма, например электромагнитным клапаном. Еще в одном варианте осуществления рычаг 90 может перемещаться с помощью вращательного исполнительного устройства.
[0022] В показанном варианте осуществления исполнительное устройство 78 расположено внутри стрелы 22. В некоторых вариантах осуществления пластина 74 может также располагаться внутри стрелы 22 и присоединяться к внутренней камере. Размещение канала 70, исполнительного устройства 78, пластины 74 и/или любых других компонентов внутри стрелы 22 уменьшает воздействие, производимое рабочим органом машины 10 и пустой породой, вырубленной с поверхности шахты, на компоненты, тем самым, снижая вероятность повреждения компонентов.
[0023] Исполнительное устройство 78 приводится в действие системой 118 управления. В показанном варианте осуществления контроллер 118 приводит в действие клапан регулировки потока, чтобы направить текучую среду в любую сторону цилиндра 114, тем самым перемещая поршень 110. Система 118 управления принимает входной сигнал (например, с помощью проводного соединения или беспроводного соединения) от датчика 122, который регистрирует положение стрелы 22 относительно рамы 14 и/или регистрирует высоту подъема врубовой головки 26. Со ссылкой на фиг.5, в одном варианте осуществления датчик 122 является наклономером, который регистрирует угол наклона стрелы 22 и определяет высоту подъема врубовой головки 26. Как показано на фиг.6, в другом варианте осуществления датчик 122 является датчиком поворота (например, кодовым датчиком положения), который регистрирует поворот стрелы 22 вокруг оси 54 поворота и определяет высоту подъема врубовой головки 26. Со ссылкой на фиг.7, в другом варианте осуществления датчик 122 является линейным датчиком, который регистрирует выдвижение исполнительных устройств 58, чтобы измерить поворот стрелы 22 и определить высоту подъема врубовой головки 26.
[0024] Контроллер 118 приводит в действие исполнительное устройство 78, чтобы перемещать пластину 74 на основе регистрируемого положения врубовой головки 26. Например, когда датчик 122 определяет, что врубовая головка 26 находится в полностью поднятом положении, система 118 управления приводит в движение клапан регулировки потока, чтобы выдвинуть поршень 110, тем самым, по меньшей мере, частично открывая отверстие 82 (фиг.3), чтобы обеспечить соединение по текучей среде с каналом 70. Когда врубовая головка 26 опускается, система 118 управления приводит в движение клапан регулировки потока, чтобы втянуть поршень 110 и переместить пластину 74 в направлении закрытого положения. В одном варианте осуществления пластина 74 полностью закрывает отверстие 82, после того как врубовая головка 26 перемещается ниже предварительно заданной высоты, чтобы гарантировать, что вырубленный материал не будет всасываться в канал 70.
[0025] Размещение отверстия системы всасывания на нижней поверхности стрелы непрактично для обычных горных машин, поскольку это позволяет срезанному материалу всасываться в вентиляционные каналы, когда стрелы и врубовая головка находятся в нижнем положении. Аналогично, размещение отверстия на верхней поверхности стрелы на обычном горном комбайне может привести к тому, что свод шахты будет мешать или блокировать верхнюю часть канала, когда врубовая головка находится в поднятом положении. Однако отверстие 82 оптимальной формы на нижней стороне стрелы 22 улучшает средние скорости вентилирующего потока и значительно повышает скорости потока, когда врубовая головка 26 находится в поднятом положении. Производительность вентиляции вблизи вырубаемой поверхности вследствие этого повышается за счет внедрения управляемого клапана 74, в котором размер прохода воздушного потока регулируется в зависимости от положения врубовой головки 26. В одном варианте осуществления проход, образованный клапаном 74, меньше, когда стрела 22 и врубовая головка 26 расположены ближе к земле, тем самым уменьшая объем пустой породы и материала, который всасывается с земли. Клапан 74 открывается постепенно, по мере того как врубовая головка 26 поднимается, и закрывается постепенно, по мере того как врубовая головка 26 опускается. В некоторых вариантах осуществления клапан 74 может быть полностью закрыт, когда врубовая головка 26 находится ниже предварительно заданной высоты, и полностью открыт, когда врубовая головка 26 находится выше предварительно заданной высоты.
[0026] Система 118 управления может открывать и закрывать отверстие 82 на основе любого из нескольких входных сигналов датчика. Например, в варианте осуществления на фиг.5 наклономер 122 показывает ориентацию стрелы 22, и в результате система 118 управления определяет высоту врубовой головки 26. В варианте осуществления на фиг.6 положение врубовой головки 26 рассчитывается на основании измеренного угла поворота стрелы 22. В варианте осуществления на фиг.7 измеренное выдвижение исполнительных устройств 58 указывает на поворот стрелы 22 и система 118 управления может определить положение врубовой головки 26. На основании принятых входных сигналов система 118 управления соответственно открывает клапан 74. Дополнительно, в других вариантах осуществления объем потока может оптимизироваться путем изменения или регулировки положения клапана 74, основываясь на сигналах обратной связи относительно разности давлений в контуре воздушного потока.
[0027] Таким образом, изобретение обеспечивает, среди прочего, систему воздушного потока для врубовой машины. Несмотря на то, что изобретение подробно описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты осуществления, существуют варианты и модификации в объеме и духе одного или более независимых аспектов изобретения, как описано. Различные признаки и преимущества изобретения изложены в нижеследующей формуле изобретения.