устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины

Формула изобретения

1. Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины, включающее закрепленный на корпусе исполнительного органа резцедержатель с продольным глухим каналом, размещенную в канале резцедержателя и соединенную с резцедержателем втулку с расположенными на ее наружной боковой поверхности кольцевым упорным выступом для взаимодействия с передней торцевой поверхностью резцедержателя и кольцевыми проточками для размещения соответственно уплотнительного элемента втулки и фиксатора для закрепления втулки в канале резцедержателя, установленный во втулке с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и ограниченного осевого перемещения резец с сопряженными между собой конической рабочей головкой и цилиндрической державкой, в хвостовой части которой выполнена кольцевая проточка, расположенный в резцедержателе канал для подвода орошающей жидкости, который через образованную задним торцом втулки и стенками и дном канала резцедержателя рабочую полость сообщен с кольцевым каналом для прохода орошающей жидкости, запорное приспособление в виде размещенного в кольцевой проточке державки резца кольцевого уплотнительного элемента, взаимодействующего с задним торцом втулки при осевом перемещении резца, стопорное приспособление для фиксации резца в резцедержателе в виде расположенного на переднем торце втулки кольцевого выступа с сужающимся в направлении к режущей части конической рабочей головки резца коническим каналом, сопряженным с кольцевым каналом при проходе орошающей жидкости, и фиксатора для закрепления втулки в канале резцедержателя, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной цилиндрической втулкой, жестко установленной на цилиндрической державке резца от кольцевой проточки до сопряжения с конической рабочей головкой, причем наружный диаметр дополнительной втулки равен диаметру бурта конической рабочей головки, торцы втулок, обращенные в сторону дна продольного канала в резцедержателе, выполнены заподлицо, наружные боковые поверхности дополнительной втулки и бурта и внутренняя поверхность размещенной в продольном канале резцедержателя втулки образуют единый кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, кольцевой выступ с сужающимся коническим каналом расположен между режущей частью и буртом рабочей головки резца, а диаметр выходного отверстия сужающего конического канала меньше диаметра бурта, при этом кольцевой уплотнительный элемент из эластичного упругого материала выполнен с коническим скосом, обращенным в сторону дна продольного канала в резцедержателе, и жестко установлен в кольцевой проточке державки резца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кромка выходного отверстия сужающего конического канала в кольцевом выступе втулки скруглена.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходная часть сужающего конического канала в кольцевом выступе втулки выполнена параллельно наружной поверхности конической рабочей головки резца.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кромка выходного отверстия сужающегося конического канала в кольцевом выступе втулки скруглена, а выходная часть этого конического канала в том же выступе выполнена параллельно наружной поверхности конической рабочей головки резца.

Описание изобретения к патенту

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 следа резания в процессе работы горных машин в очистных и проходческих выработках.

Известно устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины (патент СССР, N 1833463 A3, E 21 C 25/38, 35/22, опубл. 1993), включающее резцедержатель, втулку, резец с цилиндрической державкой, канал для подвода орошающей жидкости, кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, фиксатор для закрепления втулки в канале резцедержателя и запорное приспособление, которое выполнено в виде кольцевого уплотнительного элемента, кольцевого опорного элемента из упругого материала и кольца. Уплотнительный и опорный элементы запорного приспособления выполнены с расточками для размещения державки резца, а кольцо выполнено с конической проточкой.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции запорного приспособления, имеющего дополнительно кольцевой опорный элемент и кольцо. Кроме того, это устройство не позволяет использовать резцы повышенной стойкости, диаметр конической рабочей головки которых в месте сопряжения с цилиндрической державкой превышает диаметр этой державки.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины (патент СССР N 1819325 A3, E 21 C 25/38, 35/22, опубл. 1993), включающее закрепленный на корпусе исполнительного органа резцедержатель с продольным глухим каналом, размещенную в канале резцедержателя и соединенную с резцедержателем втулку с расположенными на ее наружной боковой поверхности кольцевым упорным выступом для взаимодействия с передней торцевой поверхностью резцедержателя и кольцевыми проточками для размещения соответственно уплотнительного элемента втулки и фиксатора для закрепления втулки в канале резцедержателя, установленный во втулке с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и ограниченного осевого перемещения резец с сопряженными между собой конической рабочей головкой и цилиндрической державкой, в хвостовой части которой выполнена кольцевая проточка, расположенный в резцедержателе канал для подвода орошающей жидкости, который через образованную задним торцом втулки и стенками и дном канала резцедержателя рабочую полость сообщен с кольцевым каналом для прохода орошающей жидкости, запорное приспособление в виде размещенного в кольцевой проточке державки резца кольцевого уплотнительного элемента, взаимодействующего с задним торцом втулки при осевом перемещении резца, стопорное приспособление для фиксации резца в резцедержателе в виде расположенного на переднем торце втулки кольцевого выступа с сужающимся в направлении к режущей части конической рабочей головки резца коническим каналом, сопряженным с кольцевым каналом для прохода орошающей жидкости, и фиксатора для закрепления втулки в канале резцедержателя.

Недостатком этого устройства, так же как и аналога, является то, что оно не позволяет использовать резцы повышенной стойкости, диаметр конической головки которых в месте сопряжения с цилиндрической державкой превышает диаметр этой державки.

Положительный эффект изобретения достигается тем, что, с учетом вышеописанных общих признаков наиболее близкого по технической сущности устройства, оно снабжено дополнительной цилиндрической втулкой, жестко установленной на цилиндрической державке резца от кольцевой проточки до сопряжения с конической рабочей головкой, причем наружный диаметр дополнительной втулки равен диаметру бурта конической рабочей головки, задние торцы втулок, обращенные в сторону дна продольного канала в резцедержателе, выполнены заподлицо, наружные боковые поверхности дополнительной втулки и бурта и внутренняя поверхность размещенной в продольном канале резцедержателя втулки образуют единый кольцевой канал для прохода орошающей жидкости, кольцевой выступ с сужающимся коническим каналом расположен между режущей частью и буртом рабочей головки резца, а диаметр выходного отверстия сужающегося конического канала меньше диаметра бурта, при этом кольцевой уплотнительный элемент из эластичного упругого материала выполнен с коническим скосом, обращенным в сторону дна продольного канала в резцедержателе, и жестко установлен в кольцевой проточке державки резца. Кроме того, кромка выходного отверстия сужающегося конического канала в кольцевом выступе втулки скруглена; выходная часть сужающегося конического канала в кольцевом выступе втулки выполнена параллельно наружной поверхности конической рабочей головки резца; кромка выходного отверстия сужающегося конического канала в кольцевом выступе втулки скруглена, а выходная часть этого конического канала в том же выступе выполнена параллельно наружной поверхности конической рабочей головки резца.

Обоснование достижения положительного эффекта от изобретения с помощью отличительных признаков следующее.

Снабжение устройства для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины дополнительной цилиндрической втулкой, жестко установленной на цилиндрической державке резца от кольцевой проточки до сопряжения с конической рабочей головкой, позволит использовать резцы повышенной стойкости и дополнительно усилить прочность цилиндрической державки. Выполнение дополнительной цилиндрической втулки наружным диаметром, равным диаметру бурта конической рабочей головки позволит получить единый кольцевой канал для прохода орошающей жидкость и уменьшить сопротивление движению жидкости.

Выполнение кольцевого уплотнительного элемента из эластичного упругого материала с коническим скоком, обращенным в сторону дна продольного канала в резцедержателе, его жесткое установление в кольцевой проточке державки резца, и выполнение задних торцев втулок заподлицо позволит надежно перекрывать подачу воды на забой при отсутствии нагрузки на резец и устранить переувлажнение отбитого угля.

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

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

Сущность устройства для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины поясняется графическими изображениями, иллюстрирующими изобретение, где на фиг. 1 приведена схема устройства при отсутствии нагрузки на резец; на фиг. 2 - схема устройства при наличии нагрузки на резец; на фиг. 3, 4 и 5 соответственно выполнение кромки и выходной части конического канала в кольцевом выступе втулки со скруглением, параллельно наружной поверхности конической рабочей головки и их комбинация.

Устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины содержит закрепленный на корпусе 1 исполнительного органа резцедержатель 2 с продольным глухим каналом 3, размещенную в канале резцедержателя и соединенную с резцедержателем втулку 4 с расположенными на ее наружной боковой поверхности 5 кольцевым упорным выступом 6 для взаимодействия с передней торцевой поверхностью 7 резцедержателя и кольцевыми проточками 8 и 9 для размещения соответственно уплотнительного элемента 10 втулки и фиксатора 11 для закрепления втулки в канале резцедержателя, установленный во втулке с возможностью поворота вокруг своей оси и ограниченного осевого перемещения резец 12 с сопряженными между собой конической рабочей головкой 13 и цилиндрической державкой 14, в хвостовой части 15 которой выполнена кольцевая проточка 16, расположенный в резцедержателе канал 17 для подвода орошающей жидкости, который через образованную задним торцом 18 втулки и стенками 19 и дном 20 канала резцедержателя рабочую полость 21 сообщен с кольцевым каналом 22 для прохода орошающей жидкости, запорное приспособление 23 в виде размещенного в кольцевой проточке державки резца кольцевого уплотнительного элемента 24, взаимодействующего с задним торцом втулки при осевом перемещении резца, стопорное приспособление 25 для фиксации резца в резцедержателе в виде расположенного на переднем торце 26 втулки кольцевого выступа 27 с сужающимся в направлении к режущей части 28 конической рабочей головки резца коническим каналом 29, сопряженным с кольцевым каналом 22 для прохода орошающей жидкости, и фиксатора 11 для закрепления втулки в канале резцедержателя. Устройство снабжено дополнительной цилиндрической втулкой 30, жестко установленной на цилиндрической державке резца от кольцевой проточки до сопряжения с конической рабочей головкой. Наружный диаметр дополнительной втулки равен диаметру бурта 31 конической рабочей головки. Задние торцы втулок 18 и 32, обращенные в сторону дна 20 продольного канала в резцедержателе, выполнены заподлицо. Наружные боковые поверхности 33 и 34 дополнительной втулки и бурта 31 и внутренняя поверхность 35 размещенной в продольном канале резцедержателя втулки 4 образуют единый кольцевой канал 22 для прохода орошающей жидкости. Кольцевой выступ 27 с сужающимся коническим каналом 29 расположен между режущей частью 28 и буртом 31 рабочей головки резца, а диаметр выходного отверстия 36 сужающегося конического канала 29 меньше диаметра бурта. Кольцевой уплотнительный элемент 24 из эластичного упругого материала выполнен с коническим скосом 37, обращенным в сторону дна 20 продольного канала в резцедержателе, и жестко установлен в кольцевой проточке держалки резца. Кромка 38 выходного отверстия 36 сужающегося конического канала в кольцевом выступе 27 втулки скруглена. Выходная часть 39 сужающегося конического канала в кольцевом выступе втулки выполнена параллельно наружной поверхности 40 конической рабочей головки резца. Кроме того, возможна комбинация, при которой кромка 38 выходного отверстия сужающегося конического канала в кольцевом выступе втулки скруглена, а выходная часть 39 этого конического канала в том же выступе выполнена параллельно наружной поверхности 40 конической рабочей головки резца. Корпус исполнительного органа имеет канал 41.

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

Орошающая жидкость подается под давлением по каналам 41 и 17 в рабочую полость 21. При отсутствии нагрузки на резец орошающая жидкость давит на кольцевой уплотнительный элемент 24 и подает его вперед вместе с резцом 12 и дополнительной цилиндрической втулкой 30 до взаимодействия кольцевого уплотнительного элемента с задним торцем 18 втулки 4. Дальнейшее смещение резца вперед будет происходить по мере сжатия уплотнительного элемента в зависимости от величины давления орошающей жидкости и силы упругости уплотнительного элемента до взаимодействия конической рабочей головки 13 резца со стопорным приспособлением 25. Взаимодействие кольцевого уплотнительного элемента 24 с задним торцем 18 втулки перекроет пути истечения орошающей жидкости к резцу горной машины и далее на забой.

При взаимодействии резца с горной породой, т.е. при наличии нагрузки на резец, резец подается назад до взаимодействия хвостовой частью 15 цилиндрической державки 14 с дном 20 продольного канала 3 в резцедержателе 2. При этом уплотнительный элемент 24 отходит от заднего торца 18 втулки 4 и открывает пути истечения орошающей жидкости из рабочей полости 21 в кольцевой канал 22. Из кольцевого канала 22 орошающая жидкость поступает в сужающийся конический канал 29 и далее в компактном (недиспергированном) виде вдоль конической рабочей головки 13 резца подается на забой к источникам пыле- и искрообразования, сопровождающими процесс резания и разрушения горной породы. В тех случаях, когда кромка 38 выходного отверстия 36 сужающегося конического канала 29 выполнена со скруглением часть орошающей жидкости подается вдоль конической рабочей головки в компактном виде к источникам пыле- и искрообразования, а часть ее в диспергированном виде - в зону, оконтуривающую эти источники. При снятии нагрузки на резец подача орошающей жидкости на забой прекращается. Далее процессы подачи и прекращения жидкости будут чередоваться в зависимости от того, есть или нет нагрузки на резец.

Экспериментальная проверка работы устройства для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины проведена в лабораторных условиях. В испытаниях использовался стандартный резец. При отсутствии нагрузки на резец запорное приспособление срабатывало при давлении воды 0,04 МПа в тех случаях, когда резец был в горизонтальном положении и при давлении 0,05 МПа - в вертикальном положении с направлением головки резца вверх. Пределы давления, при которых срабатывает запорное приспособление, при прочих равных условиях, зависят от разности площадей поперечного сечения уплотнительного элемента и его конфигурации. Срабатывание запорного приспособления происходит практически мгновенно. Утечек воды не было. При нагрузке на резец расход воды изменялся от 2 до 8 л/мин с изменением давления воды у резца от 0,02 до 0,5 МПа. Для различных типов горных маши и условий эксплуатации расход воды можно уменьшить или увеличить за счет изменения поперечного сечения кольцевого канала для прохода орошающей жидкости, варьируя диаметром внутренней поверхности цилиндрической втулки.

Базовый объект (Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах, М.: Недра, 1979, с. 38) содержит исполнительный орган, установленные на исполнительном органе резцедержатели с резцами, каналы для подвода орошающей жидкости и нерегулируемые по расходу жидкости насадки и оросители (форсунки), т.е. постоянно работающие, независимо от того, есть или нет нагрузки на резец. Насадки и оросители имеют низкую надежность работы из-за частой закупорки сопел, диаметр которых составляет 1 - 2 мм и менее. На прочистку сопел уходит более 1 ч. в смену. Закупорка сопел насадок и оросителей приводит к прекращению подачи орошающей жидкости в зону пыле- и искрообразования при разрушении горной породы. Прекращение подачи орошающей жидкости ведет к высокой запыленности воздуха в забое выработки. Более того, по данным Восточного научно-исследовательского института по безопасному ведению работ в горной промышленности закупорка 2-3 оросителей может создать опасную ситуацию по воспламенению пылегазовоздушной смеси с последующей вероятностью ее взрыва.

Предлагаемое устройство для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины свободно от вышеперечисленных недостатков ближайшего аналога и, тем более, базового объекта. Оно обеспечивает за счет выполнения кольцевого уплотнительного элемента с коническим скосом, а также выполнения задних торцов втулок заподлицо, быстрое и надежное срабатывание запарного приспособления при снятии нагрузки на резец, что позволит уменьшить расход жидкости и устранить переувлажнение отбитой горной массы, например, угля. Более того, это устройство позволяет использовать резцы повышенной стойкости, диаметр конической рабочей головки который в месте сопряжения с цилиндрической державкой превышает диаметр державки. Снабжение устройства дополнительной втулкой повысит стойкость цилиндрической державки резца. Кроме того, работа устройства при низком давлении орошающей жидкости позволит отказаться от насосных установок и уменьшить затраты на электроэнергию, поскольку давления жидкости в противопожарном трубопроводе, составляющие согласно "Правилам безопасности в угольных и сланцевых шахтах" 0,6 - 1,5 МПа, будет достаточно для нормального функционирования устройства для подачи орошающей жидкости к резцу горной машины и обеспечения положительного эффекта.