Przedmiotem wynalazku jest maszyna wrebowa o dzialaniu ciaglym z glowica obrotowa, która pozwala na wzrost wydajnosci przy jednoczesnym zmniejszeniu ilosci pylu powstajacego podczas procesu wrebiania. Znane sa obrotowe glowice w maszynach górniczych o pracy ciaglej zawierajace wiele nozy przymocowanych do obrotowego beibna, kitóry wrebia sie w warstwie wegla i porusza sie w góre i w dól dla podzielenia pokladu wegla na warstwy. Ponad 2000 maszyn tego typu jest obecnie stosowanych przy wydobyciu okolo polo¬ wy produkcji wegla w kopalniach podziemnych, zwiazane jest to ze wzrostem powstawania pier¬ wotnego pylu podczas wrebiania przez obrót nozy luib narzedzi wrebiajacyoh.Podczas procesu rozdzielania pokladu wegla, po¬ wstaje pyl unoszacy sie w powietrzu i pyl nie- unoszacy sie w powietrzu, powstawanie pylu jest Okreslone jakimi parametrami maszyny jak ro¬ dzaj nozy, kat noza, odleglosc miedzy nozami, glebokosc wrebiania i predkosc obrotowa. Bada¬ nia prowadzone przez Ministerstwo Górnictwa obejmowaly analize wplywu parametrów obroto¬ wej glowicy wrebiarki o dzialanaai ciaglym i okre¬ slenie sposobu powstawania pylu. W wyniku tej analizy, stalo sie oczywiste, ze noze wrebiaja sie w sciane przy zerowej glebokosci zwiazanej z ich epitrochoidailna droga, maszyna posiada sklonnosc do wytwarzania duzej ilosci pylu przy duzym zu¬ zyciu energii. Tak wiec stosowane obecnie ma- 15 20 szyny wirebowe o dzialaniu ciaglym sa wytwor¬ nicami pylu. Okreslono, ze czynnikiem granicz¬ nym dla ograniczenia pylu jest kolowa droga z ciaglym wejsciem i wyjsciem kazdego noza ze sciany.Maszyny wreibowe z konwencjonalnymi glo¬ wicami obrotowymi niedogodne sa w eksploa¬ tacji ze wziglejdu na zmieniajaca sie ciagUe glebo¬ kosc wrebu noza po drodze epirtrochoddatoej nie pozwalajacej na optymalne rozmieszczenie nozy.Poniewaz glebokie wrebianie wetgUa maszynami obrotowymi wyldaje sie byc rozwiazaniem proble¬ mu powsitawania pylu podczas wrebiania, staje sie konieczne zastosowanie mniejszej ilosci nozy w wiekszych odisitejpach dla przyjecia w sposób bar¬ dziej efektywny glebszego wrebienia, co wywoluje wtedy rdzeniowanie. iMozna wrebic gleboko dla unikniecia pylu, lecz zwiekszac ilosc pylu przez rdzeniowanie podczas 'glebokiego wrebiania, przy malej ilosci nozy. Oczywiscie obecnie projekitowa- ne maszyny z glowica obrotowa nie moga pogo¬ dzic zmnieijszenia ilosci pylu z duza wytdajnosjcia ze wzgledu na ich konsitrulkcje. Wymdika z tego, ze idealna maszyna wrebowa posiadac bedzie glowi¬ ce obrotowa dla duzej wydajnosci stosujaca tylko glebokie liniowe wrebianie dla zmniejszenia po¬ wstawania pylu do minimum, przy zachowaniu optymalnego rozmieszczenia nozy.Celem rozwiazania wedlug wynalazku jest opra¬ cowanie konstrukcji nowej glowicy obrotowej dla 110 062110 062 maszyny wrebowej o dzialaniu ciaglym wrebia- jacej sie na stala glebokosc o optymalnych para¬ metrach wydajnosci ilosci powstawania pylu, przy zachowaniu optymalnego rozmieszczenia noza. Tak wiec, dalszym celem wynalazku jest stworzenie maszyny o dzialaniu ciaglym z ulepszona glowica obrotowa optymalizujaca te trzy parametry.Dalszym celem rozwiazania wedlug wynalazku jest opracowanie konstrukcji ulepszonej maszyny o dzialaniu ciaglym, która moze byc zmieniona przez zastosowanie nowej glowicy obrotowej za¬ pewniajacej* calkowicie liniowy wreb do spagu bez koniecznosci modyfikowania innych istnieja- cytth»eaqfffii lypnija T.rfzesciami napedowymi, czes¬ cia 4feidiia« .silnikami Elektrycznymi i/lub hydrau¬ licznymi gasienic do I napedu istniejacych pozio¬ mach urzadzen do zbiferania urobku wegla i prze- nofc^[^^go,*aq^otd^A^edniei^ wozu przodkowego 10 15 lufctaómowogio ukladd transportowego Maszyna wedlug wynalazku stanowi maszyne 20 górnicza o dzialaniu ciaglym posiadajaca podsta¬ we ruchoma w Merunku jej osi wzdluznej, wy¬ siegnik zawieszony wahadlowo na podstawie pod katami prostymi do kierunku ruchu podstawy, mimosrodowa korbe zamocowana na wysiegniku 25 dla jego obracania dookola osi przy katach pro¬ stych do wzdluznej osi wysiegnika. Glowica w przekroju poprzecznym o zarysie trójkatnym mo¬ ze sie obracac mimosriodowo na wysiegniku. Glo¬ wica ma usytuoiwane wzdluz wierzcholka noze 30 wystajace na zewnatrz.Podczas obrotu glowicy noze wrebiaja sie skrzynkowo w poklad wegla w Merunku do spa¬ gu, a wstepne wreby w warstwie wegla zapew¬ niajac dlugie liniowe wirebiaaiie na stala gleibo- 35 kosc na odleglosc równa w przyblizeniu póltorej srednicy glowicy obrotowej wywolujacej ten ruch wirebiajacy. Noze umieszczone na wierzcholkach zasadniczo wzdluznie w linii z sasiadujaca po¬ wierzchnia splywu plaszczyzny glowicy w kierun- *° ku jej obrotu.- Powierzchnie glowicy wrebiarki stanowia wycinki cylindryczne polaczone krawe¬ dziami wzdluznymi, posiadajacymi w przekroju poprzecznym zarys równobocznego trójikata. Obro¬ towa glowica moze byc umieszczona po kazdej 45 stronie wysiegnika przy centralnym ustawieniu wysiegnika. Noze na podstawie kazdej glowicy powinny byc wzdluznie przesuniete wzgledem no¬ zy* usytuowanych na innym wierzcholku glowicy.Flrzedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 uwidoczniona jest maszyna wrebawa o dzialaniu ciaglym z ulepszona glowica obroto¬ wa w widoku perspektywicznym, fig. 2 wykres drogi wrebiania obrotowej glowicy z fig. 1 w cyklu pracy, fig. 3 — wykres drogi wrebiania obrotowej glowicy z fig. 1 uwzgledniajacej zmia¬ ne polozenia elementów wplywajacych na ruch narzedzi wrejbdajacych, fig. 4 przedsitawia szczegól maszyny wrebowej z fag. 1, czesciowo w przekro¬ ju, z uwidoczniona konstrukcja zespolu obrotowej glowicy, fig. 5 przedsitawia czesc zespolu obroto¬ wej glowicy z fig. 4 w przekroju 5-5.Maszyna wrebowa o dzialaniu ciaglym 10 z glo¬ wica obrotowa posiada konwencjonalna konstruk- 50 65 cje i zlozona jest z podstawy 12 umieszczonej na szynach. 14 dla ruchu w kierunku wzdluznej osi podwozia 12, szyny pozwalaja na ruch na¬ przód w stosunku do pokladu wegla G i na wre¬ bianie w ten poklad wegla. Urobiony wegiel C oddzielony podczas wrebiania opada grawitacyj¬ nie przed pozositaia czescia formacji weglowej na czerpak 24 przymocowany za pomoca zespolu zawiasowego 25 do podstawy 12. Czerpak 24 po¬ siada odpowiednie sciany boczne 26, które prowa¬ dza urobione kawalki wegla do srodka czerpaka 24 w celu jego usuniecia do tylu przez mecha¬ nizm przenoszacy 28. Ta czesc maszyny jest kon¬ wencjonalna jak równiez budowa i dzialanie obro¬ towego wysiegnika 16. Wysiegnik 16 jest podparty obnotowo w tyle za pomoca nieuwidocznionego zespolu i obraca sie on po luku po wysunieciu pary tloków 20 silowników hydraulicznych 18 po¬ laczonych z wysiegnikiem za pomoca czopów 22.Równiez ta czesc maszyny jest konwencjonalna i niezmieniona przy uwzglednianiu rozwiazania wedlug wynalazku.Wysiegnik 16 jest podnoszony lub opuszczany, doprowadzajac zespól glowicy obrotowej do wlas¬ ciwego polozenia wzgledem pokladu wegla C.Rozwiazanie wedlug wynalazku stanowi zespól obrotowej glowicy 29 wrebiarki, zlozonej z lewej i prawej glowicy lub beibma 30 i 32 fig. 1 i fig. 4.Kazdy zespól glowicy posiada umocowane na sta¬ le noze 34 o ksztalcie ostroslupa, wzdluz kazdej krawedzi glowicy. Szczególnie zastosowania obro¬ towych glowic lub bebnów 30 i 32 przekroju po¬ przecznym o zarysie trójkata tak umieszczanych i napedzanych, ze wierzcholki poruszaja sie po torze prostokajtoym-skrzynkowym, co powoduje poruszanie sie nozy 34 równiez po prostokatnym torze urabiania, wcinanie sie w czolo pokladu wegla C w jednym (górnym) narozniku i wyko¬ nanie dlugiego liniowego wrebu o stalej glebo¬ kosci na dlugosci przekraczajacej póltorej sredni¬ cy Gtarotowej glowicy wykonujacej cykl wrebia¬ nia. Na fig. 4 wyciagmiik 16 na zewnetrznym kon¬ cu wzgledem podstawy 12 ma zamontowany sil¬ nik 42 napedowy obrotowej glowicy. Silnik 42 moze byc silnikiem elektrycznym, pneumatycz¬ nym lub hydraulicznym iitp. umieszczanym w ze¬ wnetrznej cylindrycznej obudowie 48. Na bokach wysiegnika 16 podparte sa obrotowo bebny glo¬ wic 30 i 32. Korba 44, która posiada os obrotu wspólosiowa z osia obudowy silnika przezen na¬ pedzanego, która konczy sie czescia mimosrodowa 44a na zewnetrznym koncu torby 44.Do obudowy 48 silnika sa umocowane na stale po kazdej stronie silnika 42, pierscienie zebate 46, kitóre moga tworzyc calosc korbowej obudowy 48 silnika. Kazdy pierscien posiada wewnetrzne uzebienie 52. Korba 44 wystaje przez cylindrycz¬ ny oftwór 50 w srodku kazdego pierscienia zeba¬ tego 46, otwór 50 ma wymiar dostateczny dla swobodnego obrotu mdmosrodowej czesci 44a kor¬ by wewnatrz usytuowanych pierscieni zebaitych 46. Na mimosrodowych czesciach 44a korby 44 osadzone sa obrotowo kola zebate 54, na osi mi¬ mosrodowych czesci 44a obrotowej korby 44. Kola zebate 54 posiadaja na obwodzie zeby 55 wspól-110 062 5 6 pracujace z zebami 52 pierscienia zebatego 46.Pierscienie zejbate 52 korzystnie maja przelozenie cztery do trzech wzgledem kól zebatych 54, stad na kazde cztery obroty korby 44, wewnetrznie uzebiony pierscien zebaty 46 wykonuje trzy obro¬ ty.Kazda glowica ozy beben obrotowy 30 i 32 po¬ siada w przekroju poprzecznym zarys trójkata równobocznego o bokach lukowych. Glowica za¬ wiera trzy ramiona montazowe -56 stanowiace trójkatna podpore glowicy i maja z nia polaczenie stale 57, fig. 4 przy czym podpory sa usytuowane w plaszczyznie czolowej kola zebatego 54, a kon¬ ce zewnetrzne 59 osadzone w sciance bebna lub glowicy. Bebny lub glowice zawieraja trzy sciany boczne 60, 62, 64 polaczone krawedziami wzdluz¬ nymi tworzacymi wierzcholki 36, 38, 40. Wszyst¬ kie elementy zespolu obrotowej glowicy 29 moga byc wykonane odpowiednio z metalu przy wlasci¬ wym spawaniu czesci lub innym konwencjonal¬ nym ich polaczeniu.Po uruchomieniu silnika 42 bebny lub glowice obrotowe beda obracaly sie dookola osi mimo- srodowych czesci korby 44. Bebny przejda po mi- mosrodowej elipsie, a wierzcholki kazdego noza 34 fig. 2 wyznaczaja tor prostokatny okreslony liniami prostymi za wyjatkiem niewielikiego pro¬ mienia w naroznikach, gdzie nastepuje przejscie ruchu zeba z pionowej do poziomej czesci drogi prostokatnej lub odwrotnie. Na fig. 2 droga wre¬ biania jednego wierzcholka B jednego noza 34 podczas cyklu wykonywania wrebu wstepnego.Cykl wrebu dospagowego jest taki sam lecz po¬ ziomy. Nalezy zauwazyc, ze zasada pracy linio¬ wej obrotowej glowicy jest podobna na wszyst¬ kich czterech bokach wrebu skrzynkowego. Po¬ zwala ito na wykonanie za pomoca iglowicy przed rozpoczeciem wrebu dospagowego, podczas które¬ go wegiel jest urabiany poprzez wreb liniowy.Wireb poczatkowy dokonuje sie na glebokosc rów¬ na calkowitej srednicy glowicy.Dalsza ocena urabiania ulepszona obrotowa glo¬ wica wedlug wynalazku moze byc dokonana po¬ przez nastepujacy opis matematyczny w odniesie¬ niu do fig. 2 i 3. Mozna zauwazyc, ze noze 34 . usytuowane na wierzcholkach obrotowych glowic luib bebnów 30 i 32, usytuowane na kazdym wierzcholku noze 34 maja usytuowanie przesunie¬ te wzgledem osi wzdluznej glowicy. Noze 34 po¬ krywaja sie po drodze liniowej od góry do dolu na scianie wegla podczas ruchu obrotowego pierscienia i kola zebatego. Ruch wierzcholka B kazdego noza 34 jest uwidoczniony na fig. 3 na odleglosci R od srodka wewnetrznego pierscienia zebatego 46 jest okreslony równaniem: R=l/E*+[2Er cosOcos-0-- sinO sin —l+r* gdzie: E — dlugosc mimosriodowa 1/8 srednicy podzia¬ lowej kola zebatego wewnetrznego 48, r — dlugosc ramienia wrebiania od srodka obro¬ towego kola zebatego 54 Opn do wierzchol¬ ka Bn zeba, O — kat utworzony przez CrQpn i CiBi ponad osia napedowa, a wyjscie przedstawione ja¬ ko 0n = kat BnCiBi.Z powyzszego wynika, ze tor wrebiania dla kaz¬ dego noza 34 opisany bedzie 6jc raddanami dla kata O. Mozna zauwazyc na podstawie fig. 3 i równania, ze odleglosc R osiaga maksimum w górnym (Bi) i dolnym (B3) narozniku wrebu, gidy ramie mimosrodu (Ci, Cpi) jest przy kacie O (Cpi) i 270° (Cp3). Minimalna odleglosc R uzyskana jest w poziomej linii srodkowej glowicy (Bi), gldy ramie mimosrodu (Ci, Cpi) jest przy kacie 135° (CP2). Stosujac ten opis, Bn moze byc wykreslone dla kazdego kata O w Cpn i w ten sposób otrzy¬ mana zostala droga wrebiania z fig. 2.Ponadto, gdy bedziemy rozpatrywac uklad dwu¬ wymiarowy z fig. 2 i 3 jako trójwymiarowy z wymiarem bedacym wydluzeniem trójkata pro¬ stopadle do arkusza rysunków, urzadzenie takie moze byc rozpatrywane jako zdolne do posiada¬ nia szeregu nozy odpowiednio rozmieszczonych na rozmaitych wierzcholkach wydluzonej glowicy, fig. 1. Tak wiec, kazdy nóz na kazdym wierz¬ cholku obracajacym sie mimosrodowo stanowi dla obu glowic lub bebnów przebyta droge w postaci skrzynkowej. Pozwala to na poziome montowanie trójkatnej glowicy na wysiegniku maszyny jako zamiennik przedstawionej standardowej glowicy obrotowej, natomiast gdy glowica jest napedzana poprzez mimosrodowy pierscien i kolo zebate, wte¬ dy noze 34 usytuowane na wierzcholkach wyko¬ naja po rzapie kwadratowy wreb w sciane na stalej glebokosci.Jak widac laboratoryjne doswiadczenia wrebia¬ nia liniowego, w polaczeniu z analiza teoretyczna wrebu obrotowego prowadza do nastepujacych wniosków: (1) zarówno wlasciwa ilosc pylu unoszonego w powietrzu jak wlasciwa ilosc pylu nieunoszo- nego w (powietrzu sa monofonicznie wzrasta¬ jacymi funkcjami energii wlasciwej, (2) wlasciwa ilosc pylu i energia wlasciwa sa odwrotnie proporcjonalne do glebokosci wre¬ bu, <3) optymalna wartosc stosunku przestrzeni do glebokosci nozy wynosi 2 do 3 dla wrebiania liniowego, (4) wrebianie obrotowe zwiazane jest z proble¬ mem odleglosci pomiedzy zebami, poniewaz wlasciwe rozmieszczenie jest jedynie uzyska¬ ne przy maksymalnej glebokosci dla kazdego noza, (5) wrebianie obrotowe jest zwiazane ze slaba wydajnoscia objetosciowa podczas pierwszych 60°/o drogi kazdego noza, co powoduje, ze ta czesc obrotowa wreba jest wysoce nieefektyw¬ na przy duzych ilosciach pylu, (6) wlasciwa ilosc pylu unoszonego w powietrzu powstajaca podczas wrebu obrotowego jest wieksza niz w przypadku wrebu liniowego.W konkluzji, wyniki laboratoryjne wykazaly, ze najwieksza emisja pylu na jednostke objetosci na¬ stepuje przy wrebianiu na glebokosc mniejsza od 25 mm, staje sie wiec oczywiste, ze wrebianie powinno zachodzic przy wiekszych glebokosciach. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 110 062 8 Z analizy wrebu obrotowego staje sie równiez oczywiste, kiedy nóz zaglebia sie w sciane weigla przy zerowej glebokosci, dochodzi do pewnej gle¬ bokosci i wychodzi ze sciany przy zerowej glebo¬ kosci ze wzgledu na konfiguracje mechaniczna, jak w przypadku standardowej maszyny wrebo- wej o dzialaniu ciaglym, zwiazane jest to z wy¬ sokim zuzyciem energii i duza iloscia pylu.Obrotowa glowica ulepszonej maszyny wrebo- wej o dzialaniu ciaglym wedlug wynalazku opi¬ sana powyzej, calkowicie wyklucza te problemy i minimalizuje powstawanie pylu. W odniesieniu do przedstawionej realizacji nalezy zauwazyc, ze w przekroju poprzecznym beben moze przybie¬ rac zarys inny od równobocznego trójkata, np. boki moga przybierac zmieniony inny symetrycz¬ nie zarys w przekroju dopasowane stozki do roz¬ miarów kola zebatego i glowicy potrzebnej do wrebianego pokladu wegla, a na nozach 34 umieszczonego moga byc pomocnicze urzadzenia rozdrabniajace, np. grzejniki termiczne, bijaki hy¬ drauliczne, grzejniki elektromagnetyczne, bijaki mechaniczne, dysze cieczy pod wysokim cisnie¬ niem lub ich polaczenia.Zastrzezenia patentowe 1. Maszyna wrebowa o dzialaniu ciaglym z glo¬ wica obrotowa do urabiania poziomego pokladu zwlaszcza wegla, znamienna tym, ze zawiera pod¬ stawe (12) przesuwana wzdluznie równolegle do pokladu, z która polaczony jest przegubowo wy¬ siegnik (16) wahliwy pod katami prostymi do kierunku ruchu podstawy oraz osadzonego na wy¬ siegniku walka obracajacego sie wokól osi prosto¬ padlej do osi wzdluznej, na którym zamontowana jesit pirzynajmniej jedna glowica (29, 32) obraca¬ jaca sie mimosrodowo, posiada ona w przekroju poprzecznym zarys trójkata równobocznego, a na wierzcholkach (36) glowicy (29, 32) sa rozmiesz¬ czone wzdluznie, przy czym noze (34) podczas obrotu przynajmniej jednej glowicy (29, 32) wre¬ biaja sie skrzynkowo w poklad wegla (C) w kie¬ runku do spagu, a wstepne wreby dokonuje w warstwie wegla. 2. Maszyna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze walek ma korbe (44) dostosowana do obrotu 5 wokól osi prostopadlej do osi wzdluznej wysieg¬ nika (16), która posiada czesc mimosrodowa (44a), z osadzonym na jej osi wewnetrznym kolem ze¬ batym (54) zazebionym poprzez zeby (52) ze¬ wnetrznie z pierscieniem zebatym (46) o tym sa- !o mym module qo zeby (55) na obwodzie kola zeba¬ tego (54) stanowiace przelozenie obrotów kola ze¬ batego (54) oraz zawiera zespól do mocowania przynajmniej jednej glowicy (29, 32) do boku kola zebatego (54), przy czym glowica (29) obraca sie 15 mimosrodowo wzgledem osi korby (44). 3. Maszyna wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze. przynajmniej jedna glowica (29) posiada trzy powierzchnie scian bocznych (60, 62, 64) polaczone wierzcholkami (36, 38, 40), na których osadzone 20 sa noze (34) wystajace na zewnatrz z przynaj¬ mniej jednej glowicy ustawione zasadniczo w linii z powierzchnia splywu kazdego wierzcholka w kierunku obrotu glowicy (29, 32). 4. Maszyna wedlug zastrz. 3, znamienna tym, 25 ze ma przelozenie pomiedzy kolem zebatym (54) i pierscieniem zebatym (46) od 3 do 4. 5. Maszyna wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze ma wiele nozy (34) rozmieszczonych na kazdym wierzcholku (36, 38, 40) glowicy (29, 32), przy 30 czym ich usytuowanie w rzucie poziomym na jed¬ nym wierzcholku jest przesuniete wzdluznie wzgledem usytuowania na innym wierzcholku. 6. Maszyna wedlug zastrz. 5, znamienna tym, ze wzdluzne powierzchnie scian bocznych (60, 62, 35 64) przynajmniej jednej obrotowej glowicy (29, 32) stanowia wzdluzne wycinki cylindryczne po¬ laczone z krawedziami wzdluznymi (36, 38, 40) po¬ siadajacymi w przekroju poprzecznym zarys trój¬ kata równobocznego. 40 7. Maszyna wedlug zastrz. 6, znamienna tym, ze dwie obrotowe glowice (29, 32) osadzone sa na walku napedzanym silnikiem (42) zamocowanym do wysiegnika (16), przy czym glowice sa sprze¬ zone z silnikiem (42) po odpowiednich stronach 45 wysiegnika (16).110 062 PL