Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины

 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к рабочему инструменту горных машин. Сущность изобретения: устройство включает установленный на исполнительном органе резцедержатель со сквозным продольным каналом, в котором установлен с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и ограниченного осевого перемещения резец с цилиндрической державкой, образованную опорной поверхностью корпуса исполнительного органа и стенками продольного канала рабочую камеру, запорное приспособление, упругий и стопорный элементы, канал для подвода и кольцевой канал для прохода орошающей жидкости. Новизна изобретения состоит в том, что запорное приспособление выполнено в виде конического сужения продольного канала в резцедержателе и цилиндрической горловины с возможностью размещения в ней цилиндрической хвостовой части державки резца, а рабочая камера выполнена в виде сообщенного с горловиной раструба, обращенного в сторону опорной поверхности корпуса исполнительного органа и сообщенного с каналом для подвода орошающей жидкости, при этом на опорной поверхности корпуса исполнительного органа соосно с продольным каналом в резцедержателе выполнена глухая полость для размещения упругого элемента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к угольной, и может быть использовано для борьбы с пылью и ее взрывами от фрикционного искрообразования, нагревания резцов и борозд резания при работе горных машин в очистных и проходческих выработках, в условиях, где требуется относительно большой расход орошающей жидкости при малом ее давлении. При этом необходимо особо отметить, что количество взрывов угольной пыли в угольной промышленности Российской Федерации в 1993 г. увеличилось в 2 раза по сравнению с 1992 г.

Известно устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины (патент РФ N 1819326 кл. Е 21 С 25/38, 35/18, опубл. 1993), включающее резцедержатель, резец с рабочей головкой и с цилиндрической державкой, стопорный элемент, канал для подвода орошающей жидкости и запорное приспособление, которое выполнено в виде кольцевого уплотнительного элемента из упругого материала и кольца, при этом кольцо установлено в кольцевой проточке державки резца, а стопорный элемент жестко соединен с резцедержателем. Уплотнительный элемент расположен в кольцевой проточке державки резца. Кольцо установлено между стопорным и уплотнительным элементами.

Недостатком этого устройства является отсутствие смягчения ударных нагрузок в момент соприкосновения резца с горной породой, что ведет к увеличению искрообразования и более быстрому разрушению режущей части резца.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины (патент РФ N 2006579, кл. Е 21 С 25/38, опубл. 1994), включающее закрепленный на корпусе исполнительного органа резцедержатель с продольным сквозным каналом, установленный и подпружиненный в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и ограниченного осевого перемещения резец с цилиндрической державкой, образованный стенками продольного канала в резцедержателе и наружной боковой поверхностью державки кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, размещенный в кольцевой проточке на хвостовой части державки и жестко соединенный с резцедержателем стопорный элемент для фиксации резца в продольном канале резцедержателя, образованную опорной поверхностью корпуса исполнительного органа и стенками продольного канала рабочую камеру, расположенный в корпусе исполнительного органа канал для подвода орошающей жидкости, размещенный в рабочей камере упругий элемент и запорное приспособление.

Недостатком этого устройства является отсутствие регулировки расхода орошающей жидкости в зависимости от величины нагрузки на резец и сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества деталей, а также отсутствие постоянной подачи орошающей жидкости с небольшим расходом в процессе работы исполнительного органа горной машины.

Положительный эффект изобретения достигается тем, что, с учетом вышеописанных общих признаков наиболее близкого по технической сущности устройства, запорное приспособление выполнено в виде конического сужения продольного канала в резцедержателе и цилиндрической горловины с возможностью размещения в ней цилиндрической хвостовой части державки резца и взаимодействия обращенной в сторону рабочей части резца боковой стенки кольцевой проточки со стопорным элементом, а рабочая камера выполнена в виде сообщенного с горловиной раструба, обращенного в сторону опорной поверхности корпуса исполнительного органа и сообщенного с каналом для подвода орошающей жидкости, при этом на опорной поверхности корпуса исполнительного органа соосно с продольным каналом в резцедержателе выполнена глухая полость для размещения упругого элемента, который одним торцом взаимодействует с торцом хвостовой части державки резца и подпружинивает резец, а выходное отверстие канала для подвода орошающей жидкости расположено сбоку от глухой полости. Кроме того, упругий элемент выполнен из упругой эластичной резины или из металла, а глухая полость со стороны опорной поверхности корпуса исполнительного органа имеет большее поперечное сечение.

Обоснование достижения положительного эффекта от изобретения с помощью отличительных признаков следующее: 1. Выполнение запорного приспособления в виде конического сужения продольного канала в резцедержателе и цилиндрической горловины позволяет в процессе работы горной машины регулировать расход орошающей жидкости в зависимости от величины нагрузки на резец, т.е. от степени сопротивляемости горного массива и отбитой горной массы. С увеличением нагрузки на резец увеличивается выход цилиндрической хвостовой части державки резца из цилиндрической горловины, увеличивая расход орошающей жидкости, а с уменьшением нагрузки на резец уменьшается выход цилиндрической хвостовой части из горловины, уменьшая расход жидкости. Кроме того, такое выполнение запорного приспособления позволяет в процессе работы исполнительного органа горной машины на резцы, которые не взаимодействуют с горной породой, подавать орошающую жидкость с небольшим расходом, уменьшая вероятность искрообразования в момент соприкосновения резцов с горным массивом, т.е. уменьшая вероятность вспышки и взрыва пылегазовой смеси.

2. Выполнение рабочей камеры в виде сообщенного с цилиндрической горловиной раструба, обращенного в сторону опорной поверхности корпуса исполнительного органа, позволяет разместить упругий элемент соосно продольному каналу в резцедержателе и размещенному в нем резцу, смягчить ударные нагрузки и искрообразование в момент соприкосновения резца с горной породой.

3. В новом техническом решении каждый отдельно взятый признак необходим, а все вместе взятые достаточны для достижения положительного эффекта.

4. В известных технических решениях отличительные признаки в таком сочетании и взаимосвязи не обнаружены.

Сущность устройства для подачи жидкости к резцу горной машины поясняется графическими изображениями, иллюстрирующими изобретение, где на фиг.1 приведена схема устройства при отсутствии взаимодействия резца с горной породой; на фиг.2 схема запорного приспособления и рабочей камеры при взаимодействии резца с горной породой; на фиг.3 сечение А А фиг.2.

Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины содержит закрепленный на корпусе 1 исполнительного органа резцедержатель 2 с продольным сквозным каналом 3, установленный и подпружиненный в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота вокруг своей продольной оси 0 0 и ограниченного осевого перемещения резец 4 с цилиндрической державкой 5, образованный стенками 6 продольного канала в резцедержателе и наружной боковой поверхностью 7 державки кольцевой канал 8 для прохода орошающей жидкости, размещенный в кольцевой проточке 9 на хвостовой части 10 державки и жестко соединенный с резцедержателем стопорный элемент 11 для фиксации резца в продольном канале резцедержателя, образованную опорной поверхностью 12 корпуса исполнительного органа и стенками продольного канала рабочую камеру 13, расположенный в корпусе исполнительного органа канал 14 для подвода орошающей жидкости, размещенный в рабочей камере упругий элемент 15 и запорное приспособление 16. Запорное приспособление выполнено в виде конического сужения 17 продольного канала в резцедержателе и цилиндрической горловины 18 с возможностью размещения в ней цилиндрической хвостовой части 19 державки резца и взаимодействия обращенной в сторону рабочей части 20 резца боковой стенки 21 кольцевой проточки со стопорным элементом 11. Рабочая камера выполнена в виде сообщенного с горловиной раструба 22, обращенного в сторону опорной поверхности 12 корпуса исполнительного органа и сообщенного с каналом 14 для подвода орошающей жидкости. Такое выполнение запорного приспособления и рабочей камеры позволит в процессе работы устройства сохранить чистоту обработки поверхностей цилиндрической хвостовой части 19 державки резца и цилиндрической горловины 18, т.е. сохранит зазор между ними, поскольку при больших нагрузках на резец цилиндрическая хвостовая часть 19 державки резца выйдет из горловины 18 в расширенную полость рабочей камеры, а напротив цилиндрической горловины будет кольцевая проточка 9 хвостовой части державки резца. Такое положение исключит взаимодействие поверхностей цилиндрической горловины 18 и кольцевой проточки 9, цилиндрической хвостовой части 19 и стенками раструба 22. На опорной поверхности корпуса исполнительного органа соосно с продольным каналом в резцедержателе выполнена глухая полость 23 для размещения упругого элемента 15, который одним торцом 24 взаимодействует с торцом 25 хвостовой части державки резца и подпружинивает резец. Выходное отверстие канала 14 для подвода орошающей жидкости расположено сбоку от глухой полости. Кроме того, упругий элемент 15 выполнен из упругой эластичной резины или из металла, например, из упругой стальной пружины. В статическом положении расстояние l₁ от обращенной в сторону цилиндрической хвостовой части державки резца боковой стенки 26 до начала конического сужения продольного канала в резцедержателе больше расстояния l₂ от торца 25 хвостовой части державки резца до опорной поверхности 12 корпуса исполнительного органа. Для устранения возможного повреждения упругого элемента в процессе работы устройства глухая полость 23 со стороны опорной поверхности 12 корпуса исполнительного органа выполнена, например, с фаской 27, т.е. имеет большее поперечное сечение у опорной поверхности 12 корпуса исполнительного органа.

Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины работает следующим образом.

Орошающая жидкость подается под давлением по каналу 14 исполнительного органа 1 и поступает в рабочую камеру 13. При отсутствии взаимодействия резца с горной породой, т.е. при отсутствии нагрузки на резец, который подпружинен упругим элементом 15, цилиндрическая хвостовая часть 19 державки резца размещена в цилиндрической горловине 18 и боковая стенка 21 кольцевой проточки взаимодействует со стопорным элементом 11. Этому взаимодействию способствует и давление орошающей жидкости на торец 25 хвостовой части державки резца. Поскольку имеется незначительный зазор между цилиндрической хвостовой частью 19 державки резца и цилиндрической горловиной 18, орошающая жидкость с небольшим расходом будет поступать по кольцевому каналу 8 и далее вдоль наружной боковой поверхности державки резца в пылегазовую среду выработки и далее к месту будущего соприкосновения рабочей части 20 (головки) резца с горной породой, т.е. к месту возможного искрообразования. Такая подача орошающей жидкости в зону соприкосновения головки резца с горной породой будет способствовать уменьшению вероятности вспышки и взрыва пылегазовой смеси непосредственно в момент начала взаимодействия рабочей части резца с горной породой.

В процессе взаимодействия резца с горной породой, т.е. при наличии нагрузки на резец, резец подается назад и цилиндрическая хвостовая часть 19 державки резца выходит из цилиндрической горловины 18. С увеличением нагрузки на резец увеличивается выход цилиндрической хвостовой части из горловины, при этом увеличивается расход орошающей жидкости от минимально допустимого до максимально возможного (при взаимодействии торца 25 хвостовой части державки резца с опорной поверхностью 12 корпуса исполнительного органа). Орошающая жидкость из канала 14 поступает последовательно в рабочую камеру 13, запорное приспособление 16 и кольцевой канал 8. Кольцевой канал 8 направляет орошающую жидкость вдоль наружной боковой поверхности 7 державки 5 резца в зону разрушения горной породы. При снятии нагрузки на резец подача орошающей жидкости уменьшается до минимальной. Далее процессы подачи орошающей жидкости от максимального ее расхода до минимального будут чередоваться в зависимости от того, есть или нет нагрузки на резец, при этом расход орошающей жидкости будет зависеть от величины нагрузки на резец и степени сопротивляемости горной породы разрушению.

Экспериментальная проверка работы устройства для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины проведена в лабораторных условиях. По сравнению с ближайшим аналогом достигнута возможность регулировки расхода орошающей жидкости в зависимости от нагрузки на резец при одновременном упрощении конструкции устройства, а также обеспечена минимальная подача орошающей жидкости при отсутствии нагрузки на резец.

Базовый объект ("Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах", М. Недра, 1979 г. с.38) содержит исполнительный орган, установленные на исполнительном органе резцедержатели с резцами, каналы для подвода орошающей жидкости и насадки или оросители (форсунки). Насадки и оросители имеют низкую надежность работы из-за частого засорения сопел, диаметр которых составляет 1 2 мм и меньше. На прочистку сопел уходит более одного часа в смену. Засорение сопел насадок и оросителей приводит к прекращению подачи орошающей жидкости в зону искрообразования и разрушения горной породы и к высокой запыленности воздуха в забое, а также к интенсивному отложению пыли в выработках по пути ее выноса. Высокие концентрации пыли в забое и отложение пыли в выработках создают взрывоопасную ситуацию, часто с человеческими жертвами и большим материальным ущербом.

Предлагаемое устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины свободно от вышеперечисленных недостатков ближайшего аналога, и, тем более, базового объекта. Оно обеспечивает повышение эффективности его работы за счет упрощения конструкции и возможности автоматической регулировки расхода орошающей жидкости в процессе работы горной машины в зависимости от величины нагрузки на резец и сопротивляемости горной породы разрушению, а также обеспечивает минимальную подачу орошающей жидкости при отсутствии нагрузки на резец, тем самым уменьшая вероятность вспышки и взрыва пылегазовой смеси.

Формула изобретения

1. Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины, включающее закрепленный на корпусе исполнительного органа резцедержатель с продольным сквозным каналом, установленный и подпружиненный в продольном канале резцедержателя с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и ограниченного осевого перемещения резец с цилиндрической державкой, образованный стенками продольного канала в резцедержателе и наружной боковой поверхностью державки кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, размещенный в кольцевой проточке на хвостовой части державки и жестко соединенный с резцедержателем стопорный элемент для фиксации резца в продольном канале резцедержателя, образованную опорной поверхностью корпуса исполнительного органа и стенками продольного канала рабочую камеру, расположенный в корпусе исполнительного органа канал для подвода орошающей жидкости, размещенный в рабочей камере упругий элемент и запорное приспособление, отличающееся тем, что запорное приспособление выполнено в виде конического сужения продольного канала в резцедержателе и цилиндрической горловины с возможностью размещения в ней цилиндрической хвостовой части державки резца и взаимодействия обращенной в сторону рабочей части резца боковой стенки кольцевой проточки со стопорным элементом, а рабочая камера выполнена в виде сообщенного с горловиной раструба, обращенного в сторону опорной поверхности корпуса исполнительного органа и сообщенного с каналом для подвода орошающей жидкости, при этом на опорной поверхности корпуса исполнительного органа соосно с продольным каналом в резцедержателе выполнена глухая полость для размещения упругого элемента, который одним торцом взаимодействует с торцом хвостовой части державки и подпружинивает резец, а выходное отверстие канала для подвода орошающей жидкости расположено сбоку от глухой полости.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен из упругой эластичной резины.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен из металла.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что глухая полость со стороны опорной поверхности корпуса исполнительного органа имеет большее поперечное сечение.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3