DE112014001144B4

DE112014001144B4 - Mehrpunktabdichtungseinrichtung für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich

Info

Publication number: DE112014001144B4
Application number: DE112014001144.4T
Authority: DE
Inventors: Songyong Liu; Xinxia Cui; Zenghui Liu; Hongxiang Jiang; Linsheng Liu; Xiaohui Liu
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: RU2615546C1; CN103195423A; DE112014001144T5; CN103195423B; WO2014134981A1

Abstract

Mehrpunktabdichtungseinrichtung für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrpunktabdichtungseinrichtung (7) ein wasserleitendes Gehäuse (7-1) und eine wasserleitende Hülse (7-4) aufweist, wobei die wasserleitende Hülse (7-4) und das wasserleitende Gehäuse (7-1) der Reihe nach zwischen einer Fräswelle (1) und diese umhüllend und einem Fräswellenbehälter (4) der Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich angeordnet sind, wobei die wasserleitende Hülse (7-4) an der Fräswelle (1) befestigt ist und das wasserleitende Gehäuse (7-1) am Fräswellenbehälter (4) befestigt ist, wobei die wasserleitende Hülse (7-4) und das wasserleitende Gehäuse (7-1) einander gegenüber frei rotieren können, wobei ein Wasserzuführungskanal (7-2) radial durch das wasserleitende Gehäuse (7-1), die wasserleitende Hülse (7-4) und die Fräswelle (1) verlaufend vorgesehen ist und der Wasserzuführungskanal (7-2) jeweils mit einem Wasserzulauf (4-1) des Fräswellenbehälters (4) und einem Hauptdurchflusskanal (1-1) der Fräswelle (1) in Verbindung steht, wobei an den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals (7-2) jeweils ein erster o-förmiger Dichtring (7-3), eine gezahnte Kombinationsdichtung (7-6) und ein zweiter o-förmiger Dichtring (7-8) vorgesehen sind, wobei ein erster o-förmiger Dichtring (7-3) und eine gezahnte Kombinationsdichtung (7-6) jeweils an der Anlagefläche zwischen der Fräswelle (1) und der wasserleitenden Hülse (7-4) und an der Anlagefläche zwischen der wasserleitenden Hülse (7-4) und dem wasserleitenden Gehäuse (7-1) auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals (7-2) vorgesehen sind, wobei eine Ablaufrille (7-7) auf dem wasserleitenden Gehäuse (7-1) auf einer dem Wasserzuführungskanal (7-2) abgewandten Seite der gezahnten Kombinationsdichtung (7-6) vorgesehen ist, wobei ein zweiter o-förmiger Dichtring (7-8) an der Anlagefläche zwischen dem ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrpunktabdichtungseinrichtung für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Fräs- bzw. Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich, die auf eine Hochdruckrotationsdichtung bzw. einen Hochdruck-Radialwellendichtring bei einer Fräs- bzw. Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich anwendbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Im Hinblick auf die Eigenschaften geringmächtiger Kohleflöze, wie geringer Platz im Kohlegesteinsabbautunnel und große Gesteinshärte, etc., wird zum Abbau üblicherweise kleinbauendes Abbaugerät mit geringer Leistung eingesetzt, jedoch ist die Abbauleistung gering. Wird die Leistung des Abbaugeräts lediglich erhöht, um die Abbauleistung zu steigern, ohne die Größe der Fräs- bzw. Abbauvorrichtung zu erhöhen, wird es unvermeidbar sein, dass die Schneide stark abgenutzt wird und potentielle Sicherheitsrisiken bestehen. Um dieses Problem zu lösen, werden hochdruckwasserstrahlunterstützte Abbaugeräte entwickelt, jedoch ist es eine dringende Aufgabe, die Probleme im Zusammenhang mit den Hochdruckrotationsdichtungen in diesen Geräten zu lösen. Bei bestehendem Abbaugerät können lediglich Rotationsdichtungen bzw. Radialwellendichtringe mit geringer Vorspannung im internen Sprühsystem verwirklicht werden, jedoch ist der Effekt von Rotationsdichtungen schwach gegenüber einem unterstützenden Hochdruckwasserstrahl; dementsprechend wird das normale Funktionieren der Bauteile im Fräswellenbehälter ungünstig beeinflusst, und der zusätzliche Abbaueffekt wird vermindert.
Inhalt der Erfindung
Aufgabe der Erfindung: Um die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden, offenbart die vorliegende Erfindung eine Mehrpunktabdichtungseinrichtung für einen effizienten Abbau mit einem unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich.
Um die vorstehend beschriebene technische Aufgabe zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgende technische Anordnung:
Eine Mehrpunktabdichtungseinrichtung für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich, wobei die Mehrpunktabdichtungseinrichtung ein wasserleitendes Gehäuse und eine wasserleitende Hülse aufweist, wobei die wasserleitende Hülse und das wasserleitende Gehäuse der Reihe nach zwischen einer Fräswelle und einem Fräswellenbehälter der Fräs- bzw. Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich angeordnet sind, wobei die wasserleitende Hülse an der Fräswelle befestigt ist und das wasserleitende Gehäuse an dem Fräswellenbehälter befestigt ist, wobei die wasserleitende Hülse und das wasserleitende Gehäuse einander gegenüber frei rotieren können; ein Wasserzuführungskanal ist radial durch das wasserleitende Gehäuse, die wasserleitende Hülse und die Fräswelle verlaufend vorgesehen, und der Wasserzuführungskanal steht mit dem Wasserzulauf des Fräswellenbehälters und dem Hauptdurchflusskanal der Fräswelle in Verbindung; die zwei Seiten des Wasserzuführungskanals sind jeweils mit einem ersten o-förmigen Dichtring, einer gezahnten Kombinationsdichtung und einem zweiten o-förmigen Dichtring versehen; ein erster o-förmiger Dichtring und eine gezahnte Kombinationsdichtung sind jeweils an der Anlagefläche zwischen der Fräswelle und der wasserleitenden Hülse und an der Anlagefläche zwischen der wasserleitenden Hülse und dem wasserleitenden Gehäuse auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals vorgesehen; auf bzw. in dem wasserleitenden Gehäuse ist an einer dem Wasserzuführungskanal abgewandten Seite der gezahnten Kombinationsdichtung eine Ablaufrille (Ablaufnut) vorgesehen; an der Anlagefläche zwischen dem wasserleitenden Gehäuse und dem Fräswellenbehälter ist an den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals und an einer dem Wasserzuführungskanal abgewandten Seite der Ablaufrille (Ablaufkanal) ein zweiter o-förmiger Dichtring vorgesehen; und auf bzw. an dem Fräswellenbehälter ist ein Wasseraustrittskanal in Verbindung mit der Ablaufrille vorgesehen. Die gezahnten Kombinationsdichtungen sind auf jeder Seite des Wasserzuführungskanals in einer Anzahl von wenigstens zwei vorgesehen.
Ferner sind bei der vorliegenden Erfindung die Ablaufrillen (Ablaufkanäle) in der gleichen Anzahl wie die gezahnten Kombinationsdichtungen und in Eins-zu-eins-Zuordnung zu den gezahnten Kombinationsdichtungen vorhanden.
Vorteilhafte Effekte: Die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Mehrpunktabdichtungseinrichtung löst das Dichtungsproblem eines unterstützenden Hochdruckwasserstrahls bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich, kann wirksam Hochdruck-Wasser unter einem Druck von weniger als 50 MPa abdichten, bietet eine langlebige Dichtung und einen guten Abdichtungseffekt und verbessert die unterstützende Abbaueffizienz des Hochdruckwasserstrahls.
Zeichnungsbeschreibung
1 zeigt eine Schnittdarstellung der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich;
2 zeigt einen schematischen Aufbau der Mehrpunktabdichtungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt einen schematischen Aufbau der Mehrpunktabdichtungseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter ausführlich beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, weist die Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich im Wesentlichen eine Fräswelle 1 und einen Fräswellenbehälter 4 auf, wobei das rechte Ende des Fräswellenbehälters 4 mittels vierter Bolzen 9 mit einem Reduzierstück verbunden ist, wobei die Abtriebsseite des Reduzierstücks mit dem rechten Ende der Fräswelle 1 mittels einer Passfeder formschlüssig verbunden bzw. verrastet ist, um die Fräswelle 1 rotierend anzutreiben, wobei das linke Ende des Fräswellenbehälters 4 mit einem Verbindungsflansch 2 ausgestattet ist, der frei rotieren kann, wobei der Verbindungsflansch 2 mit dem hinteren Teil eines Fräskopfes mittels erster Bolzen 3 verbunden ist, wobei das linke Ende der Fräswelle 1 mit dem mittleren Teil des Fräskopfes mittels einer Passfeder formschlüssig verbunden bzw. verrastet ist, um den Fräskopf rotierend anzutreiben, wobei der mittlere Teil der Fräswelle 1 mit einer Endkappe (Abschlussformteil) 5 ausgestattet ist und wobei die Endkappe (Abschlussformteil) 5 mittels zweiter Bolzen 6 an dem Fräswellenbehälter 4 befestigt ist. Ein Wasserzulauf 4-1 und ein Hauptdurchflusskanal 1-1 sind am Fräswellenbehälter 4 und an der Fräswelle 1 entsprechend angeordnet.
Ausführungsform 1
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, ist die Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 bei der vorliegenden Erfindung zwischen dem Fräswellenbehälter 4 und der Fräswelle 1 angeordnet. Die Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 weist ein wasserleitendes Gehäuse 7-1 und eine wasserleitende Hülse 7-4 auf, und die wasserleitende Hülse 7-4 und das wasserleitende Gehäuse 7-1 sind der Reihe nach die Fräswelle 1 umschließend bzw. umhüllend zwischen der Fräswelle 1 und dem Fräswellenbehälter 4 der Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich angeordnet. Das linke Ende des wasserleitenden Gehäuses 7-1 grenzt an die Endkappe (Abschlussformteil) 5 an, und das rechte Ende des wasserleitenden Gehäuses 7-1 ist mittels dritter Bolzen 8 am Fräswellenbehälter 4 befestigt; das rechte Ende der wasserleitenden Hülse 7-4 ist axial an der Fräswelle 1 mittels eines Halterings 7-5 befestigt; die wasserleitende Hülse 7-4 und das wasserleitende Gehäuse 7-1 können einander gegenüber frei rotieren.
Radial durch das wasserleitende Gehäuse 7-1, die wasserleitende Hülse 7-4 und die Fräswelle 1 verlaufend ist ein Wasserzuführungskanal 7-2 vorgesehen, und das untere Ende und das obere Ende des Wasserzuführungskanals 7-2 stehen entsprechend mit dem Wasserzulauf 4-1 des Fräswellenbehälters 4 und dem Hauptdurchflusskanal 1-1 der Fräswelle 1 in Verbindung. An der Anlagefläche zwischen der Fräswelle 1 und der wasserleitenden Hülse 7-4 ist auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals 7-2 jeweils ein erster o-förmiger Dichtring 7-3 vorgesehen, an der Anlagefläche zwischen der wasserleitenden Hülse 7-4 und dem wasserleitenden Gehäuse 7-1 sind auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals 7-2 jeweils vier gezahnte Kombinationsdichtungen 7-6 vorgesehen, radial durch das wasserleitende Gehäuse 7-1 verlaufend ist auf einer dem Wasserzuführungskanal 7-2 abgewandten Seite jeder der gezahnten Kombinationsdichtungen 7-6 eine Ablaufrille (Ablaufkanal) 7-7 vorgesehen, an der Anlagefläche zwischen dem wasserleitenden Gehäuse 7-1 und dem Fräswellenbehälter 4 ist auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals 7-2 und auf einer dem Wasserzuführungskanal 7-2 abgewandten Seite jeder der Ablaufrillen (Ablaufkanäle) 7-7 ein zweiter o-förmiger Dichtring 7-8 vorgesehen, und radial durch den Fräswellenbehälter 4 verlaufend sind vier Wasseraustrittskanäle 7-9 in Verbindung mit der Ablaufrille (Ablaufkanal) 7-7 vorgesehen.
Wenn die Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich betrieben wird, wird eine feststehende Abdichtung zwischen dem wasserleitenden Gehäuse 7-1 und dem Fräswellenbehälter sowie zwischen der wasserleitenden Hülse und der Fräswelle erreicht bzw. aufrechterhalten, und eine Rotationsdichtung wird zwischen dem wasserleitenden Gehäuse 7-1 und der wasserleitenden Hülse 7-4 erreicht bzw. aufrechterhalten. Hochdruck-Wasser fließt der Reihe nach durch den Wasserzulauf 4-1, den Wasserzuführungskanal 7-2, den Hauptdurchflusskanal 1-1 und den Wasserauslass 1-2 und wird daraufhin von einer Düse am Fräskopf ausgestoßen, so dass der Hochdruckwasserstrahl den Abbau unterstützt. Rotiert die Fräswelle 1, werden die gezahnten Kombinationsdichtungen 7-6 allmählich abgenutzt; ferner versagt die gezahnte Kombinationsdichtung 7-6 nahe zum Wasserzuführungskanal 7-2 zuerst. Wenn die erste gezahnte Kombinationsdichtung 7-6 versagt bzw. ausfällt, fließt das austretende Wasser durch die Ablaufrille (Ablaufkanal) 7-7 und den Wasseraustrittskanal 7-9 aus dem Fräswellenbehälter 4. Wenn ein Wasseraustritt festgestellt wird, muss der Wasseraustrittskanal 7-9, aus dem zuerst Wasser austritt, mit einem Innensechskantstopfen 7-10 abgedichtet werden; anschließend wird sich der Dichtring in der zweiten gezahnten Kombinationsdichtung 7-6 unter dem Druck des Hochdruck-Wassers auf einer Seite stärker verformen, wodurch der gezahnte Gleitring die Fräswelle 1 stärker umschließt und dadurch zu einem guten Rotationsdichtungszustand übergeht. Wenn die zweite gezahnte Kombinationsdichtung 7-6 versagt, muss der zweite Wasseraustrittskanal 7-9 mit einem Innensechskantstopfen 7-10 abgedichtet werden, usw., bis die vierte gezahnte Kombinationsdichtung 7-6 versagt; danach versagt die gesamte Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 und muss zerlegt und überprüft werden, und betroffene Dichtungen müssen ersetzt werden.
Bei der Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 gemäß Ausführungsform 1 kann die Abdichtungsbetriebsdauer jeder der gezahnten Kombinationsdichtungen 7-6 überprüft werden, so dass eine Konstruktionsgrundlage zur Bestimmung der erforderlichen Anzahl von gezahnten Kombinationsdichtungen 7-6 in einer Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 später bestimmt wird.
Ausführungsform 2
Wie in 1 und 3 gezeigt wird, weist die Ausführungsform 2 im Vergleich mit der Ausführungsform 1 die folgenden Unterschiede auf: Die Anzahl der Ablaufrillen (Ablaufkanäle) 7-7 und Wasseraustrittskanäle 7-9 auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals 7-2 wurde von vier auf eins geändert, und die Ablaufrille (Ablaufkanal) 7-7 wurde an der Außenseite der gezahnten Kombinationsdichtung 7-6 angeordnet, die dem Wasserzuführungskanal 7-2 am fernsten liegt. Sobald während des Betriebs der Abbauvorrichtung für den Bergbaubetrieb der Wasseraustrittskanal 7-9 undicht ist, zeigt dies an, dass die gesamte Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 ausgefallen ist und überprüft werden muss, und betroffene Dichtungen ersetzt werden müssen.
Die Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 in der Ausführungsform 2 ist einfach und zuverlässig bzw. betriebssicher im Aufbau, und die Abdichtungsbetriebsdauer der gesamten Reihe von gezahnten Kombinationsdichtungen 7-6 kann wirksam überwacht werden. Solch eine Mehrpunktabdichtungseinrichtung 7 ist auf Rotationsdichtungen für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich in konstruktionstechnischen Anwendungen anwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Fräswelle
2: Verbindungsflansch
3: erster Bolzen
4: Fräswellenbehälter
5: Endkappe (Abschlussformteil)
6: zweiter Bolzen
7: Mehrpunktabdichtungseinrichtung
8: dritter Bolzen
9: vierter Bolzen
1-1: Hauptdurchflusskanal
1-2: Wasserauslass
4-1: Wasserzulauf
7-1: wasserleitendes Gehäuse
7-2: Wasserzuführungskanal
7-3: erster o-förmiger Dichtring
7-4: wasserleitende Hülse
7-5: Haltering
7-6: gezahnte Kombinationsdichtung
7-7: Ablaufrille (Ablaufkanal)
7-8: zweiter o-förmiger Dichtring
7-9: Wasseraustrittskanal
7-10: Innensechskantstopfen

Claims

Mehrpunktabdichtungseinrichtung für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrpunktabdichtungseinrichtung (7) ein wasserleitendes Gehäuse (7-1) und eine wasserleitende Hülse (7-4) aufweist, wobei die wasserleitende Hülse (7-4) und das wasserleitende Gehäuse (7-1) der Reihe nach zwischen einer Fräswelle (1) und diese umhüllend und einem Fräswellenbehälter (4) der Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich angeordnet sind, wobei die wasserleitende Hülse (7-4) an der Fräswelle (1) befestigt ist und das wasserleitende Gehäuse (7-1) am Fräswellenbehälter (4) befestigt ist, wobei die wasserleitende Hülse (7-4) und das wasserleitende Gehäuse (7-1) einander gegenüber frei rotieren können, wobei ein Wasserzuführungskanal (7-2) radial durch das wasserleitende Gehäuse (7-1), die wasserleitende Hülse (7-4) und die Fräswelle (1) verlaufend vorgesehen ist und der Wasserzuführungskanal (7-2) jeweils mit einem Wasserzulauf (4-1) des Fräswellenbehälters (4) und einem Hauptdurchflusskanal (1-1) der Fräswelle (1) in Verbindung steht, wobei an den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals (7-2) jeweils ein erster o-förmiger Dichtring (7-3), eine gezahnte Kombinationsdichtung (7-6) und ein zweiter o-förmiger Dichtring (7-8) vorgesehen sind, wobei ein erster o-förmiger Dichtring (7-3) und eine gezahnte Kombinationsdichtung (7-6) jeweils an der Anlagefläche zwischen der Fräswelle (1) und der wasserleitenden Hülse (7-4) und an der Anlagefläche zwischen der wasserleitenden Hülse (7-4) und dem wasserleitenden Gehäuse (7-1) auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals (7-2) vorgesehen sind, wobei eine Ablaufrille (7-7) auf dem wasserleitenden Gehäuse (7-1) auf einer dem Wasserzuführungskanal (7-2) abgewandten Seite der gezahnten Kombinationsdichtung (7-6) vorgesehen ist, wobei ein zweiter o-förmiger Dichtring (7-8) an der Anlagefläche zwischen dem wasserleitenden Gehäuse (7-1) und dem Fräswellenbehälter (4) auf den zwei Seiten des Wasserzuführungskanals (7-2) und auf einer dem Wasserzuführungskanal (7-2) abgewandten Seite der Ablaufrille (7-7) vorgesehen ist, wobei ein Wasseraustrittskanal (7-9) in Verbindung mit der Ablaufrille (7-7) an dem Fräswellenbehälter (4) vorgesehen ist, und wobei die gezahnten Kombinationsdichtungen (7-6) auf jeder Seite des Wasserzuführungskanals (7-2) eine Anzahl von wenigstens zwei aufweisen.
Mehrpunktabdichtungseinrichtungen für einen unterstützenden Hochdruckwasserstrahl bei einer Abbauvorrichtung für den Bergbaubereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufrillen (7-7) und die gezahnten Kombinationsdichtungen (7-6) in der gleichen Anzahl und in einer Eins-zu-eins-Zuordnung zueinander vorgesehen sind.