PL195011B1 - Zespół noża do zamontowania w bębnie obrotowym i bęben obrotowy - Google Patents

Abstract

1. Zespól noza do zamontowania w bebnie obrotowym majacym os wzdluzna obrotu, przy czym ten zespól noza ma uchwyt noza i nóz wrebowy majacy os wzdluzna, przy czym ten nóz wrebowy ma nie obracajaca sie czesc skra- wajaca majaca prostoliniowa krawedz skrawajaca, która wytycza zasadniczo plaskie powierzchnie natarcia i przylo- zenia tej czesci skrawajacej, koniec mocujacy zamocowany we wnetrzu uchwytu noza, mocujacy nóz wzgledem bebna tak, ze w trakcie uzycia ruch obrotowy bebna prowadzi krawedz skrawajaca do przodu po ogólnie kolowym torze i tak, ze nóz wrebowy jest zabezpieczony przed przemiesz- czeniem zasadniczo wzgledem bebna, oraz trzonek rozcia- gajacy sie wzdluz osi wzdluznej pomiedzy czescia skrawa- jaca i koncem mocujacym, przy czym zespól noza jest zorientowany tak, ze powierzchnia przylozenia jest nachy- lona pod ostrym katem przylozenia wynoszacym okolo 7-15° do plaszczyzny skrawania, która jest wyznaczona przez styczna do kolowego toru w punkcie tej krawedzi skrawania, powierzchnia natarcia jest nachylona do osi prostopadlej do plaszczyzny skrawania pod ostrym katem natarcia wynoszacym okolo 10-45°, przy czym powierzch- nia natarcia i powierzchnia przylozenia wyznaczaja kat ostry przy krawedzi skrawajacej, a krawedz skrawajaca jest utrzymywana w niezmiennym kierunku ustawienia wzgle- dem tego bebna i zasadniczo równolegle do tej osi wzdluz- nej, znamienny tym, ze powierzchnia natarcia (5) i po- wierzchnia przylozenia (6) zbiegaja sie w kierunku na zewnatrz wzgledem bebna (10) do osi wzdluznej (X) ……… PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół noża do zamontowania w bębnie obrotowym i bęben obrotowy stosowane do urobku węgla i skał.

Urobek węgla i skał odbywa się zazwyczaj przy użyciu układu noży rozmieszczonych w pewnych odstępach na maszynie górniczej do pracy ciągłej albo wrębiarce, mającej wirujący bęben urabiający. Noże skrawają przodek węglowy, w miarę jak dochodzą do styku z nim podczas obrotów bębna.

Najczęściej dostępne noże mają kształt narzędzia stożkowego ze spiczastym ostrzem narzędzia. Noże stożkowe w rzeczywistości nie skrawają przodka węglowego, lecz raczej go kruszą, powodując powstawanie drobnoziarnistego produktu i dużej ilości cząstek pyłu, unoszących się w powietrzu. Faktycznie, powstałe działanie wywołuje pył i małe odłamki (miał), co wymaga stosowania ciągłego zraszania wodą w celu spełnienia wymagań związanych z bezpieczeństwem i higieną pracy. Te drobne cząstki pyłu stanowią powszechne zagrożenie dla zdrowia górników dołowych. Z tego względu, że cząstki te mogą mieć wielkość stwarzającą zagrożenie rakiem i/lub chorobami dróg oddechowych, górnicy narażeni przez dłuższy czas na działanie tychże czynników mogą wykazywać większe skłonności do zachorowań na raka płuc, przewlekłe zapalenie oskrzeli oraz pylicę płuc. Duża ilość powstałego pyłu może mieć także negatywny wpływ na niezawodność wyposażenia, powodując wzrost kosztów utrzymania wyposażenia.

Noże stożkowe są jedynie luźno trzymane w swych odpowiednich uchwytach, toteż mogą się one swobodnie obracać wokół swej osi wzdłużnej. Badania wykazują, że noże te w istocie nie spełniają swojego zadania po zablokowaniu się w swych uchwytach w wyniku powstałego drobnego pyłu, co tym samym uniemożliwia obrót. Działanie to powoduje rozłupywanie węgla i skały, powodując powstawanie miału oraz zapłon wywołany tarciem.

W tym celu zgłaszający opracował wcześniej nóż wrębowy do węgla i skał ujawniony w australijskim zgłoszeniu patentowym nr 12672/97. To znane rozwiązanie noża wrębowego pokazano na rysunku, na którym pos. I przedstawia nóż wrębowy do węgla i skał w widoku z boku, pos. II - inny nóż wrębowy do węgla i skał w widoku z boku, pos. III - nóż wrębowy do węgla i skał w widoku od przodu, pos. IV - inny nóż wrębowy do węgla i skał w widoku od tyłu, pos. V - jeszcze inny nóż wrębowy do węgla i skał w widoku od tyłu, pos. VI - koniec mocujący noża wrębowego do węgla i skał w uchwycie noża w przekroju poprzecznym, pos. VII - wirujący bęben z układem noży wrębowych do węgla i skał w widoku perspektywicznym, pos. VIII - fragment wirującego bębna z układem noży wrębowych do węgla i skał w widoku z boku, pos. IX - wrębiarkę z wirującym bębnem w widoku z boku, pos. X - wirujący bęben ukazujący głębokości skrawania w widoku z boku.

Pokazany nóż wrębowy ma część skrawającą 2, trzonek 3 i koniec mocujący (wewnętrzny) 4, przystosowany do mocowania noża wrębowego 1 w uchwycie 11 noża. Uchwyt 11 noża jest przyspawany do spiralnego żebra 9, które w podobny sposób jest przyspawane do wirującego bębna 10. Na tych figurach koniec mocujący 4 ma kształt litery „T, przystosowany do przesuwnego wkładania, i mocowania w rowku uchwytu 11 noża, który to uchwyt jest usytuowany na spiralnym żebrze wirującego bębna. Bęben może być przeznaczony dla wrębiarki albo dla maszyny górniczej do pracy ciągłej.

Jak przedstawiono na rysunku pos. VII, podczas pracy szereg noży wrębowych 1 rozmieszczono na spiralnym żebrze 9 na wirującym bębnie 10 zamocowanym do wrębiarki 14. Układ korzystnie jest taki, że szereg noży wrębowych 1 podąża po tym samym torze, przy czym sąsiednie noże wrębowe 1 są oddalone od siebie tak, że oddziałują one wzajemnie podczas operacji 15 skrawania, przy czym każdy nóż wrębowy 1 jest odciążany przez poprzedzający go nóż wrębowy 1, co jest określane jako „skrawanie odciążające”. Aby uzyskać lepszą wydajność w procesie skrawania, kolejne noże wrębowe są oddalone od siebie z uwzględnieniem głębokości skrawania, przy czym stosunek S/D 20 wynosi 1-3, odległość definiującą S przedstawiono na pos. VII, zaś pos. X przedstawia głębokość skrawania D definiowaną jako odległość, o jaką wirujący bęben 10 przemieszcza się w czasie jednego obrotu.

Ponadto noże wrębowe 1 mogą być rozmieszczone w podobnym układzie na pierścieniu przyłożenia (czole) 12 na wirującym bębnie 10.

Celem niniejszego wynalazku jest wyeliminowanie lub też zminimalizowanie niekorzystnego wpływu co najmniej jednej z wad znanych rozwiązań, bądź też co najmniej dostarczenie użytecznej alternatywy dla znanych rozwiązań.

PL 195 011 B1

Aby osiągnąć ten cel, zespól noża do zamontowania w bębnie obrotowym mającym oś wzdłużną obrotu, przy czym ten zespół noża ma uchwyt noża i nóż wrębowy mający oś wzdłużną, przy czym ten nóż wrębowy ma nie obracającą się część skrawającą mającą prostoliniową krawędź skrawającą, która wytycza zasadniczo płaskie powierzchnie natarcia i przyłożenia tej części skrawającej, koniec mocujący zamocowany we wnętrzu uchwytu noża, mocujący nóż względem bębna tak, że w trakcie użycia ruch obrotowy bębna prowadzi krawędź skrawającą do przodu po ogólnie kołowym torze i tak, że nóż wrębowy jest zabezpieczony przed przemieszczeniem zasadniczo względem bębna, oraz trzonek rozciągający się wzdłuż osi wzdłużnej pomiędzy częścią skrawającą i końcem mocującym, przy czym zespół noża jest zorientowany tak, że powierzchnia przyłożenia jest nachylona pod ostrym kątem przyłożenia wynoszącym około 7-15° do płaszczyzny skrawania, która jest wyznaczona przez styczną do kołowego toru w punkcie tej krawędzi skrawania, powierzchnia natarcia jest nachylona do osi prostopadłej do płaszczyzny skrawania pod ostrym kątem natarcia wynoszącym około 10-45°, przy czym powierzchnia natarcia i powierzchnią przyłożenia wyznaczają kąt ostry przy krawędzi skrawającej, a krawędź skrawająca jest utrzymywana w niezmiennym kierunku ustawienia względem tego bębna i zasadniczo równoległe do tej osi wzdłużnej, charakteryzuje się tym, że powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłożenia zbiegają się w kierunku na zewnątrz względem bębna do osi wzdłużnej wydłużenia, przy czym w zespole noża wrębowego i uchwytu noża oś wzdłużana jest nachylona do płaszczyzny skrawania pod kątem ostrym, którego ramiona rozchodzą się ku tyłowi.

Korzystnie trzonek ma zasadniczo okrągły przekrój poprzeczny, a koniec mocujący ma rowek obwodowy.

Korzystnie koniec mocujący ma w przekroju poprzecznym kształt koła z wyciętym odcinkiem.

W korzystnej postaci wykonania nóż wrębowy jest wykonany z odlewanego ciśnieniowo staliwa hartowanego w powietrzu.

Korzystnie kąt przyłożenia wynosi 8-10°, a kąt natarcia wynosi 10-30°.

Korzystnie szerokość krawędzi skrawającej wynosi 5-60 mm.

W korzystnej postaci wykonania krawędź skrawająca jest odsunięta od osi przedłużenia.

Ponadto, bęben obrotowy według wynalazku, mający co najmniej jeden uchwyt noża i co najmniej jeden nóż wrębowy montowalny w uchwycie noża, przy czym ten nóż ma oś wzdłużną i zawiera nie obracającą się część skrawającą mającą prostoliniową krawędź skrawającą, która wytycza zasadniczo płaskie powierzchnie natarcia i przyłożenia tej części skrawającej, koniec mocujący zamocowany we wnętrzu uchwytu noża, mocujący nóż względem bębna tak, że w trakcie użycia ruch obrotowy bębna prowadzi krawędź skrawającą do przodu po ogólnie kołowym torze i tak, że nóż wrębowy jest zabezpieczony przed przemieszczeniem zasadniczo względem bębna, oraz trzonek rozciągający się wzdłuż osi wzdłużnej pomiędzy częścią skrawającą i końcem mocującym, przy czym zespół noża jest zorientowany tak, że powierzchnia przyłożenia jest nachylona pod ostrym kątem przyłożenia wynoszącym około 7-15° do płaszczyzny skrawania, która jest wyznaczona przez styczną do kołowego toru w punkcie tej krawędzi skrawania, powierzchnia natarcia jest nachylona do osi prostopadłej do płaszczyzny skrawania pod ostrym kątem natarcia wynoszącym około 10-45°, przy czym powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłożenia wyznaczają kąt ostry przy krawędzi skrawającej, a krawędź skrawająca jest utrzymywana w niezmiennym kierunku ustawienia względem tego bębna i zasadniczo równolegle do tej osi wzdłużnej, charakteryzuje się tym, że powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłożenia zbiegają się w kierunku na zewnątrz względem bębna do osi wzdłużnej wydłużenia, przy czym w zespole noża wrębowego i uchwytu noża oś wzdłużna jest nachylona do płaszczyzny skrawania pod kątem ostrym, którego ramiona rozchodzą się ku tyłowi.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, fig. 1A i 1B - noże wrębowe do węgla i skał według postaci niniejszego wynalazku w widoku od przodu i w widoku z boku, fig. 1C do 1F - noże wrębowe do węgla i skał przedstawione na fig. 1A i 1B w przekrojach poprzecznych poprowadzonych wzdłuż linii a-a, b-b, c-c i d-d, fig. 2A i 2B - dalsze noże wrębowe do węgla i skał w widoku od przodu i w widoku z boku, fig. 2C do 2E - noże wrębowe do węgla i skał przedstawione na fig. 2A i 2B w przekrojach poprzecznych poprowadzonych wzdłuż linii a-a, b-b i c-c, fig. 3A i 3B - dalsze noże wrębowe do węgla i skał w widoku od przodu i w widoku z boku, fig. 3C i 3D - noże wrębowe do węgla i skał przedstawione na fig. 3A i 3B w przekrojach poprzecznych poprowadzonych wzdłuż linii a-a i b-b, fig. 4A i 4B - dalsze noże wrębowe do węgla i skał w widoku od przodu i w widoku z boku, fig. 5A i 5B - dalsze noże wrębowe do węgla i skał w widoku od przodu i w widoku z boku, fig. 5C do 5E - noże wrębowe do węgla i skał przedstawione na fig. 5A i 5B w przekrojach poprzecznych poprowadzonych wzdłuż linii a-a, b-b i c-c, fig. 6A i 6B - dalsze noże wrębowe do węgla

PL 195 011 B1 i skał w widoku od przodu i widoku z boku, fig. 6C do 6E - noże wrębowe do węgla i skał przedstawione na fig. 6A i 6B w przekrojach poprzecznych poprowadzonych wzdłuż linii a-a, b-b i c-c, fig. 7 wierzchołek noża w widoku cząstkowym, fig. 8 - nóż wrębowy do węgla i skał zamocowany w uchwycie noża w widoku z boku.

Cały korpus noża wrębowego 1 jest wykonany korzystnie z jednorodnego, nie łączonego pręta ze stali stopowej, wytwarzanego z niskostopowej stali 4340, hartowanej w powietrzu i odpuszczanej do twardości powierzchniowej wynoszącej około 60 HRC. Noże przedstawione na fig. 1A, 1B, 2A, 2B, 5A, 5B oraz 6A, 6B są przeznaczone korzystnie do skrawania węgla, zaś ostrza z fig. 3A, 3B, 4A i 4B są przeznaczone do skrawania twardych skał.

Nóż wrębowy 1 ma skierowany promieniowo do wewnątrz koniec mocujący 4 i trzonek 3 przeznaczony do zamocowania w bębnie 10 tak, aby zasadniczo uniemożliwić ruch noża 1 względem bębna 10. Nóż wrębowy 1 ma ponadto część skrawającą 2, mającą powierzchnię natarcia 5 i powierzchnię przyłożenia 6, przecinające się z utworzeniem krawędzi skrawającej 8, biegnącej zasadniczo równolegle do osi. Podczas pracy powierzchnia natarcia 5 jest nachylona pod ostrym kątem natarcia R do promienia, a powierzchnia przyłożenia 6 jest nachylona pod ostrym kątem przyłożenia B do płaszczyzny przechodzącej przez krawędź skrawającą 8 i normalnej do promienia. Powierzchnia natarcia 5 i powierzchnia przyłożenia 6 są nachylone pod kątem ostrym, a trzonek 3, gdy jest zamocowany do bębna 10, jest ustawiony pod kątem ostrym do promienia. Jak to lepiej widać na fig. 8, powierzchnia natarcia 5 i powierzchnia przyłożenia 6 zbiegają się na zewnątrz względem bębna 10 w kierunku osi wzdłużnej X przedłużenia, przy czym nóż wrębowy 1 i uchwyt 11 noża są przystosowane tak, że oś wzdłużna X jest nachylona do płaszczyzny skrawania CP pod kątem ostrym Z przebiegającym ku tyłowi.

Jak lepiej widać na fig. 7, powierzchnia natarcia 5 jest nachylona pod kątem natarcia R do osi prostopadłej do płaszczyzny skrawania CP. Przykładowo fig. 1A przedstawia kąt natarcia R równy 30°, podczas gdy fig. 2A przedstawia kąt natarcia R równy 10°.

Szerokość W części skrawającej 2, odpowiadającą długości krawędzi skrawającej 8 dobiera się w zależności od materiału przewidzianego do skrawania i usytuowania noża wrębowego 1 na wirującym bębnie 10. Zwężoną część skrawająca 2 (np. na fig. 3B) stosuje się do skrawania przodków z twardszych skał, takich jak granit. Fig. 1B, 2B, 3B, 4B, 5B i 6B przedstawiają noże wrębowe 1 i części skrawające 2 mające szerokości W równe odpowiednio 30, 30, 10, 10, 50 i 50 mm.

Jak przedstawiono na fig. 8, nóż wrębowy 1 ma oś wzdłużną X oraz wewnętrzny koniec mocujący 4 i trzonek 3 rozciągający się wzdłuż tej osi wzdłużnej X i przystosowany do połączenia z uchwytem 11 noża. Połączenie jest takie, że obroty bębna 10 prowadzą nóż wrębowy 1 do przodu po torze kołowym, przy czym styczna do toru kołowego w punkcie krawędzi skrawającej 8 wyznacza płaszczyznę skrawania CP. Konstrukcja końca mocującego umożliwia prostą wymianę zużytych noży wrębowych 1. Można zastosować inne podobne środki mocujące na końcu mocującym 4, które będą sztywno mocować nóż wrębowy 1 do wirującego bębna 10, zarazem umożliwiając wymianę noża 1.

Zastosowanie zgodnych z wynalazkiem noży wrębowych umożliwia osiągnięcie korzystnych właściwości, a mianowicie: zmniejszenie powstawania pyłu dzięki niezmienionemu kątowi natarcia (pozostaje dodatni) oraz zachowaniu ostrości ostrza (samoostrzenie), mniejszej i stałej mocy skrawania, spadkowi fragmentacji węgla (produkowany jest grubszy węgiel), zmniejszeniu zużycia wody, zmniejszeniu przestojów maszyny skrawającej w wyniku zużycia eksploatacyjnego i mniejszemu tarciu pomiędzy powierzchnią noża i skrawanym materiałem, a tym samym zmniejszeniu iskrzenia wywoływanego tarciem oraz zwiększonemu bezpieczeństwu i higienie pracy w kopalni.

Zastosowanie noży wrębowych 1 zgodnych z wynalazkiem umożliwia poprawę operacji skrawania przodków skalnych i węglowych, dając grubszy produkt z mniejszą ilością cząstek pyłu unoszących się w powietrzu, zmniejszając tym samym zagrożenie dla zdrowia górników dołowych. Konstrukcja noża wrębowego 1 gwarantuje lepszą wydajność w operacji skrawania, przy stosowaniu mniejszej siły skrawania i mniejszej ilości energii dostarczonej do wydobycia na przodku węglowym w porównaniu ze znanymi rozwiązaniami technicznymi.

Mimo iż wynalazek został opisany w odniesieniu do konkretnych przykładów, fachowcy w tej dziedzinie docenią to, że wynalazek może być zrealizowany w wielu innych formach.

Claims (9)

1. Zespóó nożado zamontowaniaw bębnieobrotowym mającymoś wzdłużnąobrotu, przy czym ten zespół noża ma uchwyt noża i nóż wrębowy mający oś wzdłużną, przy czym ten nóż wrębowy ma nie obracającą się część skrawającą mającą prostoliniową krawędź skrawającą, która wytycza zasadniczo płaskie powierzchnie natarcia i przyłożenia tej części skrawającej, koniec mocujący zamocowany we wnętrzu uchwytu noża, mocujący nóż względem bębna tak, że w trakcie użycia ruch obrotowy bębna prowadzi krawędź skrawającą do przodu po ogólnie kołowym torze i tak, że nóż wrębowy jest zabezpieczony przed przemieszczeniem zasadniczo względem bębna, oraz trzonek rozciągający się wzdłuż osi wzdłużnej pomiędzy częścią skrawającą i końcem mocującym, przy czym zespół noża jest zorientowany tak, że powierzchnia przyłożenia jest nachylona pod ostrym kątem przyłożenia wynoszącym około 7-15° do płaszczyzny skrawania, która jest wyznaczona przez styczną do kołowego toru w punkcie tej krawędzi skrawania, powierzchnia natarcia jest nachylona do osi prostopadłej do płaszczyzny skrawania pod ostrym kątem natarcia wynoszącym około 10-45°, przy czym powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłożenia wyznaczają kąt ostry przy krawędzi skrawającej, a krawędź skrawająca jest utrzymywana w niezmiennym kierunku ustawienia względem tego bębna i zasadniczo równolegle do tej osi wzdłużnej, znamienny tym, że powierzchnia natarcia (5) i powierzchnia przyłożenia (6) zbiegają się w kierunku na zewnątrz względem bębna (10) do osi wzdłużnej (X) wydłużenia, przy czym w zespole noża wrębowego (1) i uchwytu (11) noża oś wzdłużna (X) jest nachylona do płaszczyzny skrawania (CP) pod kątem ostrym (Z), którego ramiona rozchodzą się ku tyłowi.

2. Zespół noża według zastrz. 1, znamienny tym, że trzonek (3) ma zasadnoze okrągły przekrój poprzeczny, a koniec mocujący (4) ma rowek obwodowy.

3. Zespół noża według zastrz. 1, znamienny tym, że koniec mocujący (-4) ma w przekroju poprzecznym kształt koła z wyciętym odcinkiem.

4. Zespół noża według zas^z. 1 albo 2, albo 3, znamienny t^r^, że nóż wrębowy(1) jess wykonany z odlewanego ciśnieniowo staliwa hartowanego w powietrzu.

5. Zespół noża według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że kąt przyłożenia (B) wynosi

6. Zespół noża według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że kąt natarcia (R) wynosi 10-30°.

7. Zespóó nożawedług zas^z. 1 albo2, albo3, zι^^r^ϊ^ι^ι^yr tym. że szerokość krawędzi skrawającej (8) wynosi 5-60 mm.

8. Zespół noża według 1, tym, że krawędź skrawającaj8) jess odsunięta od osi (X) przedłużenia.

8-10°.

9. Bęben obrotowy mający co najmniej jeden uchwyt noża i co najmniej jeden nóż wrębowy montowalny w uchwycie noża, przy czym ten nóż ma oś wzdłużną i zawiera nie obracającą się część skrawającą mającą prostoliniową krawędź skrawającą, która wytycza zasadniczo płaskie powierzchnie natarcia i przyłożenia tej części skrawającej, koniec mocujący zamocowany we wnętrzu uchwytu noża, mocujący nóż względem bębna tak, że w trakcie użycia ruch obrotowy bębna prowadzi krawędź skrawającą do przodu po ogólnie kołowym torze i tak, że nóż wrębowy jest zabezpieczony przed przemieszczeniem zasadniczo względem bębna, oraz trzonek rozciągający się wzdłuż osi wzdłużnej pomiędzy częścią skrawającą i końcem mocującym, przy czym zespół noża jest zorientowany tak, że powierzchnia przyłożenia jest nachylona pod ostrym kątem przyłożenia wynoszącym około 7-15° do płaszczyzny skrawania, która jest wyznaczona przez styczną do kołowego toru w punkcie tej krawędzi skrawania, powierzchnia natarcia jest nachylona do osi prostopadłej do płaszczyzny skrawania pod ostrym kątem natarcia wynoszącym około 10-45°, przy czym powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłożenia wyznaczają kąt ostry przy krawędzi skrawającej, a krawędź skrawająca jest utrzymywana w niezmiennym kierunku ustawienia względem tego bębna i zasadniczo równolegle do tej osi wzdłużnej, znamienny tym, że powierzchnia natarcia (5) i powierzchnia przyłożenia (6) zbiegają się w kierunku na zewnątrz względem bębna (10) do osi wzdłużnej (X) wydłużenia, przy czym w zespole noża wrębowego (1) i uchwytu (11) noża oś wzdłużna (X) jest nachylona do płaszczyzny skrawania (CP) pod kątem ostrym (Z), którego ramiona rozchodzą się ku tyłowi.