CN109057788A - 一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒，包括设置于煤层自由面一侧的滚筒组，该滚筒组分为三级，分别为在内到外的方向上依次设置且共轴的第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒，第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒的滚筒直径依次增大。将滚筒分为三级，每级的滚筒直径不同，在煤层自由面一侧的直径最大，向煤层内部直径依次变小，采煤过程中外侧的直径最大的第三级滚筒先接触一定厚度的煤层并进行截割，为后面的滚筒的截割卸荷了一定的地应力，可以实现对深部煤层处截割截齿的有效保护，减少其崩断，脱落等失效情况，减少内部截齿的磨损程度，有效的增强截齿使用稳定和可靠性。本发明还公开了一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒的使用方法。

Description

一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒及其使用方法

技术领域

本发明属于煤岩截割机械的技术领域，尤其涉及一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒及其使用方法。

背景技术

目前，在煤岩截割过程中，采煤机滚筒截齿承载很大的截割力，尤其是对于煤层很厚的情况时，采煤机滚筒截割进入煤层后，滚筒上处于螺旋叶片端部的截齿所受到的地应力要远高于螺旋叶片末端截齿，因此，相对于其他截齿，螺旋叶片端部截齿所受到的冲击力更大，能耗高，磨损率更高，容易发生截齿崩断，脱落等失效，严重影响采煤机的采煤效率，增大了采煤过程中的成本。

因此，有必要设计一种更好的采煤机滚筒，以解决以上问题。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒及其使用方法，通过改进采煤机滚筒的结构，以减小深入煤层一侧截齿所受的地应力，从而实现对滚筒端面截齿的保护，降低截割能耗的目的。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒，包括设置于煤层自由面一侧的滚筒组，该滚筒组分为三级，分别为在内到外的方向上依次设置且共轴的第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒，所述第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒的滚筒直径依次增大；

所述第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒各自包括滚筒筒毂、从外到内依次形成于所述滚筒筒毂上的滚筒螺旋叶片和滚筒端盘、以及形成于所述滚筒螺旋叶片和滚筒端盘上的滚筒截齿。

进一步的，所述第一级滚筒包括第一级滚筒筒毂、从外到内依次形成于所述第一级滚筒筒毂上的第一级滚筒螺旋叶片和第一级滚筒端盘、形成于所述第一级滚筒螺旋叶片和第一级滚筒端盘上的第一级滚筒截齿。

进一步的，所述第二级滚筒包括第二级滚筒筒毂、从外到内依次形成于所述第二级滚筒筒毂上的第二级滚筒螺旋叶片和第二级滚筒端盘、形成于所述第二级滚筒螺旋叶片和第二级滚筒端盘上的第二级滚筒截齿。

进一步的，所述第三级滚筒包括第三级滚筒筒毂、从外到内依次形成于所述第三级滚筒筒毂上的第三级滚筒螺旋叶片和第三级滚筒端盘、形成于所述第三级滚筒螺旋叶片和第三级滚筒端盘上的第三级滚筒截齿。

可选的，所述第二级滚筒、第三级滚筒上分别设置有第二级滚筒端盘出煤口和第三级滚筒端盘出煤口。

由上，将传统的采煤机滚筒的结构形式进行改进，将滚筒分为三级，每级的滚筒直径不同，其中在煤层自由面一侧的直径最大，向煤层内部直径依次变小，采煤过程中外侧的直径最大的第三级滚筒先接触一定厚度的煤层并进行截割，为第二级滚筒的截割卸荷了一定的地应力，同理，第二级滚筒的截割为第三级滚筒的截割卸荷了一定的地应力，由此可以实现对深部煤层处截割截齿的有效保护，减少其崩断，脱落等失效情况，减少内部截齿的磨损程度，有效的增强截齿使用稳定和可靠性，大大降低截割能耗，提高了采煤机的开采效率，降低成本。

本发明还提供一种使用上述同轴分级式低能耗采煤机滚筒的使用方法，包括以下步骤：

S10：开启采煤机，采煤机滚筒开始旋转，斜切进入煤层之后，直径最大的第三级滚筒上的滚筒截齿与煤层的自由面的一侧接触破煤；

S20：第二级滚筒上的滚筒截齿、直径最小的第一级滚筒上的滚筒截齿依次与煤层接触破煤；

S30：随着滚筒组的转动，处于自由面一侧的煤层为第三级滚筒的截割层，越靠近非自由面，滚筒截割层越小；

S40：采煤机不停进给，按照滚筒直径从大到小依次破煤，实现持续截割煤层。

由上，对传统的采煤机滚筒进行改进，将整个滚筒分为三级，直径从小到大，采煤过程中先是直径最大的第三级滚筒率先破煤，然后按照滚筒直径从大到小依次破煤，利用煤岩的高抗压，低抗拉的特性，使靠近非自由面的小直径滚筒顺次破煤，有效保护了非自由面一侧采煤机滚筒截齿，卸荷了高地应力，可以有效防止截齿的磨损，大大减小截割能耗，提高截割效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明优选实施例的同轴分级式低能耗采煤机滚筒的轴测图；

图2为本发明优选实施例的同轴分级式低能耗采煤机滚筒的侧面结构示意图；

图3为本发明优选实施例的同轴分级式低能耗采煤机滚筒中第三级滚筒的结构示意图；

图4为本发明优选实施例的同轴分级式低能耗采煤机滚筒的截煤示意图。

图中，1—第一级滚筒截齿、2—第一级滚筒螺旋叶片、3—第二级滚筒截齿、4—第二级滚筒螺旋叶片、5—第三级滚筒截齿、6—第三级滚筒螺旋叶片、7—第三级滚筒筒毂、8—第二级滚筒筒毂、9—第一级滚筒筒毂、10—第一级滚筒端盘、11—第二级滚筒端盘出煤口、12—第二级滚筒端盘、13—第三级滚筒端盘、14—第三级滚筒端盘出煤口、15—煤层、16—煤层非自由面、17—第一级滚筒截割层、18—第二级滚筒截割层、19—第三级滚筒截割层、20—采煤机滚筒、21—煤层自由面。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、外、内、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。其中，“外”对应于本发明中的煤层自由面，“内”对应于本发明中的煤层非自由面。

如图1-4所示，本发明提供的同轴分级式低能耗采煤机滚筒，设置于煤层15的一侧，所述煤层15具有相对的自由面21和非自由面16，自由面21对应于煤层15的开采面，非自由面16对应于煤层15内部的未开采面，所述采煤机滚筒沿所述煤层自由面21的一侧截割，所述采煤机滚筒分为三级，分别是第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒，所述三级滚筒分别由各自的滚筒筒毂，滚筒截齿，滚筒端盘和滚筒螺旋叶片组成，所述三个等级的滚筒的直径依次增大，所述滚筒截齿设置在对应的滚筒端盘和滚筒螺旋叶片上。

如图1及图2所示，采煤机滚筒20由在内到外的方向上依次设置且共轴的三级滚筒组成，所述第一级滚筒包括第一级滚筒截齿1、第一级滚筒螺旋叶片2、第一级滚筒筒毂9、第一级滚筒端盘10；所述第二级滚筒包括第二级滚筒截齿3、第二级滚筒螺旋叶片4、第二级滚筒筒毂8、第二级滚筒端盘12；所述第三级滚筒包括第三级滚筒截齿5、第三级滚筒螺旋叶片6、第三级滚筒筒毂7、第三级滚筒端盘13。所述第一级滚筒筒毂9、第二级滚筒筒毂8、第三级滚筒筒毂7的直径依次变大，因此在对煤层15进行截割时，其对应的第三级滚筒截割层19脱落直径最大，而第二级滚筒截割层18、第一级滚筒截割层17煤层脱落直径依次减小。

本发明将传统的采煤机滚筒的结构形式进行改进，将滚筒分为三级，每级的滚筒直径不同，其中在煤层自由面一侧的直径最大，向煤层内部直径依次变小，采煤过程中外侧的直径最大的第三级滚筒先接触一定厚度的煤层并进行截割，为第二级滚筒的截割卸荷了一定的地应力，同理，第二级滚筒的截割为第三级滚筒的截割卸荷了一定的地应力，由此可以实现对深部煤层处截割截齿的有效保护，减少其崩断，脱落等失效情况，减少内部截齿的磨损程度，有效的增强截齿使用稳定和可靠性，大大降低截割能耗，提高了采煤机的开采效率，降低成本。

下面，参照图1～图4并结合上述结构描述，对本发明的同轴分级式低能耗采煤机滚筒的使用方法进行描述：

采用本发明的同轴分级式低能耗采煤机滚筒破煤时，开启采煤机，采煤机滚筒开始旋转，斜切进入煤层之后，此时第三级滚筒上的滚筒截齿与煤层15自由面21的一侧接触破煤，然后第二级滚筒上的滚筒截齿、第一级滚筒上的滚筒截齿依次与煤层15接触破煤。三级滚筒筒毂直径从大到小，截割的顺序也是直径大的先截割，可以实现第三级滚筒截齿先对一定深度煤层进行破碎，从而对内部的较小的直径滚筒的截齿截割产生卸荷作用，随着滚筒的转动，处于自由面21一侧的煤层一直是第三级滚筒的截割层，越靠近非自由面16，滚筒截割层越小，从而有效的节约了能耗，大大提高采煤效率。在此过程中，采煤机不停进给，实现持续截割煤层。

本发明对传统的采煤机滚筒进行改进，将整个滚筒分为三级，直径从小到大，采煤过程中先是直径最大的第三级滚筒率先破煤，然后按照滚筒直径从大到小依次破煤，利用煤岩的高抗压，低抗拉的特性，使靠近非自由面16的小直径滚筒顺次破煤，有效保护了非自由面16一侧采煤机滚筒截齿，卸荷了高地应力，可以有效防止截齿的磨损，大大减小截割能耗，提高截割效率。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种同轴分级式低能耗采煤机滚筒，其特征在于，包括设置于煤层(15)自由面一侧的滚筒组，该滚筒组分为三级，分别为在内到外的方向上依次设置且共轴的第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒，所述第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒的滚筒直径依次增大；

所述第一级滚筒、第二级滚筒、第三级滚筒各自包括滚筒筒毂、从外到内依次形成于所述滚筒筒毂上的滚筒螺旋叶片和滚筒端盘、以及形成于所述滚筒螺旋叶片和滚筒端盘上的滚筒截齿。

2.如权利要求1所述的同轴分级式低能耗采煤机滚筒，其特征在于，所述第一级滚筒包括第一级滚筒筒毂(9)、从外到内依次形成于所述第一级滚筒筒毂(9)上的第一级滚筒螺旋叶片(2)和第一级滚筒端盘(10)、形成于所述第一级滚筒螺旋叶片(2)和第一级滚筒端盘(10)上的第一级滚筒截齿(1)。

3.如权利要求1所述的同轴分级式低能耗采煤机滚筒，其特征在于，所述第二级滚筒包括第二级滚筒筒毂(8)、从外到内依次形成于所述第二级滚筒筒毂(8)上的第二级滚筒螺旋叶片(4)和第二级滚筒端盘(12)、形成于所述第二级滚筒螺旋叶片(4)和第二级滚筒端盘(12)上的第二级滚筒截齿(3)。

4.如权利要求1所述的同轴分级式低能耗采煤机滚筒，其特征在于，所述第三级滚筒包括第三级滚筒筒毂(7)、从外到内依次形成于所述第三级滚筒筒毂(7)上的第三级滚筒螺旋叶片(6)和第三级滚筒端盘(13)、形成于所述第三级滚筒螺旋叶片(6)和第三级滚筒端盘(13)上的第三级滚筒截齿(5)。

5.如权利要求1所述的同轴分级式低能耗采煤机滚筒，其特征在于，所述第二级滚筒、第三级滚筒上分别设置有第二级滚筒端盘出煤口(11)和第三级滚筒端盘出煤口(14)。

6.一种采用如权利要求1至5任一项所述的同轴分级式低能耗采煤机滚筒的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：开启采煤机，采煤机滚筒开始旋转，斜切进入煤层之后，直径最大的第三级滚筒上的滚筒截齿与煤层(15)的自由面(21)的一侧接触破煤；

S20：第二级滚筒上的滚筒截齿、直径最小的第一级滚筒上的滚筒截齿依次与煤层(15)接触破煤；

S30：随着滚筒组的转动，处于自由面(21)一侧的煤层为第三级滚筒的截割层，越靠近煤层(15)的非自由面(16)，滚筒截割层越小；

S40：采煤机不停进给，按照滚筒直径从大到小依次破煤，实现持续截割煤层。