PL233012B1

PL233012B1 - Sposób wybierania materiału ze ściany wyrobiska, maszyna górnicza do wrębiania w ścianę wyrobiska

Info

Publication number: PL233012B1
Application number: PL409805A
Authority: PL
Inventors: Alex Freire De Andrade; Andrade Alex Freire De; Charl Christo Veldman; Arthur Kenneth Möller; Theuns Fichardt Skea; Joaquim Antonio Soares De Sousa; Sousa Joaquim Antonio Soares De
Original assignee: Joy Mm Delaware Inc
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2019-08-30
Also published as: US20160265354A1; AT505702A2; US20110227397A1; US8727450B2; PL221506B1; RU2016123081A; CN107100619B; CL2008002528A1; CA2925821A1; AU2008207376B2; RU2008135036A; PL409805A1; US7934776B2; CN101575973A; SE534335C2; US20130057044A1; CN104329087B; RU2013126502A; CN107100619A; US9353622B2

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wybierania materiału ze ściany wyrobiska za pomocą maszyny górniczej. Niniejszy wynalazek dotyczy również maszyny górniczej do wrębiania w ścianę wyrobiska, a w szczególności, choć nie wyłącznie, takiej, jaką stosuje się do drążenia twardej skały.

Tradycyjnie, drążenie twardej skały w przemyśle górniczym i budownictwie odbywało się dwoma sposobami, a mianowicie przez drążenie z wykorzystaniem materiałów wybuchowych albo przez drążenie za pomocą wrębników tarczowych z obrotową krawędzią. Górnictwo z wykorzystaniem materiałów wybuchowych obejmuje wiercenie w drążonej skale układu otworów o stosunkowo niewielkiej średnicy i wprowadzenie do tych otworów materiałów wybuchowych. Materiały wybuchowe są następnie detonowane w takiej kolejności, aby podzielić daną objętość skały na fragmenty nadające się do usunięcia za pomocą odpowiedniego sprzętu załadowczego i transportowego. Materiały wybuchowe są detonowane po przeprowadzeniu ewakuacji wszystkich pracowników z miejsca wyrobiska, a proces detonacji jest powtarzany cyklicznie, aż do zakończenia przewidzianego wybierania materiału.

Cykliczny charakter procesu oraz gwałtowny charakter rozdrabiania skały uniemożliwiały dotychczas automatyzację procesu bazującego na detonacjach, skutkiem czego współczesne wymogi działania ciągłego oraz rosnącej wydajności produkcyjnej nie zostały spełnione. Co więcej, dość nieprzewidywalny rozkład wymiarów produktu skalnego komplikuje późniejszą obróbkę procesową.

Mechaniczna fragmentacja skały eliminuje stosowanie materiałów wybuchowych, i została już opracowana i jest dobrze znana jako technologia stosująca przemieszczającą się wrębiarkę tarczową. Ta technologia ułatwia automatyzację procesu drążenia, łącznie z korzyścią w postaci stosowania go ze zdalnie sterowaną maszyną górniczą. Niemniej jednak, przemieszczające się wrębiarki tarczowe wymagają zastosowania bardzo dużych sił do miażdżenia i fragmentowania urabianej skały. Na przykład, przeciętna siła niezbędna dla jednego wrębnika wynosi około 50 ton, a zazwyczaj siły maksymalne działające na każdy wrębnik przekraczają dwukrotnie tę wartość. Powszechne jest stosowanie wielu wrębników, które wchodzą w skałę wzdłuż blisko rozmieszczonych ścieżek, a stosowanie układu 50 wrębników jest częste. Maszyna w rodzaju takiej wrębiarki może ważyć do 800 ton, skutkiem czego zapotrzebowanie na moc elektryczną wynosi rzędu tysięcy kilowatów, celem zapewnienia działania urządzenia. Dlatego też maszyna taka może być stosowana ekonomicznie jedynie w dużych przedsięwzięciach, takich jak tunele doprowadzające wodę i energię. Dodatkowo, drążenie dokonywane za pomocą takiej maszyny jest ograniczone do pewnego przekroju, zwykle kolistego.

W opisie patentowym Sugden nr US 6 561 590, z 13 maja 2003 r., opisuje się urządzenie wrębiające, w którym złagodzono jedną lub więcej niedogodności związanych z urządzeniami wrębnikowymi według stanu techniki. Jest to takie urządzenie (określane jako urządzenie Sugden), które jest wykorzystywane w wynalazku opisanym dalej w niniejszym dokumencie. Urządzenie Sugden jest oddolnym, obrotowym (tarczowym) urządzeniem wrębiającym, zapewniającym skuteczniejsze usuwanie skały z przodka skały, a także stosunkowo ekonomiczne pod względem wytwarzania i działania.

W urządzeniu Sugden wykorzystuje się balast o dostatecznej wielkości, aby pochłaniał siły przykładane do skały za pośrednictwem wrębnika tarczowego podczas każdego cyklu oscylacji, tak aby przemieszczenie urządzenia lub jego struktury podpierającej było minimalne lub niewielkie. Ze względu na to, że urządzenie przykłada obciążenie pod pewnym kątem do powierzchni skały, powoduje to pękanie skały pod wpływem naprężeń rozciągających, zamiast jej zgniatania. Ta działająca na skałę siła powodująca jej pękanie na skutek rozciągania, jest znacznie mniejsza niż siła niezbędna w przypadku sił miażdżących, dzięki czemu możliwe jest odpowiednie zmniejszenie niezbędnego balastu w porównaniu ze znanymi maszynami do drążenia skały. Wrębnik tarczowy w urządzeniu Sugden, po zamontowaniu na strukturze wsporczej, jest korzystnie w taki sposób ustawiany, że balast może pochłaniać cykliczne i maksymalne siły działające na wrębnik tarczowy, natomiast struktura wsporcza zapewnia siłę przywracającą równowagę układu porównywalną z przeciętną siłą działającą na wrębnik tarczowy.

Urządzenie Sugden typowo wymaga przykładania zasadniczo mniejszych sił, w porównaniu ze znanymi urządzeniami do urabiania skały. Przewiduje się zmniejszenie sił, przynajmniej w odniesieniu do sił normalnych, o rząd wielkości lub o znaczący ułamek. Tak małe siły ułatwiają wykorzystanie struktury wsporczej w postaci ramienia lub wysięgnika, które mogą wymuszać wchodzenie krawędzi wrębnika tarczowego w kontakt ze skałą pod dowolnym wymaganym kątem oraz manipulowanie położeniem wrębnika tarczowego w dowolnym kierunku. W szczególności, w odniesieniu do ścianowego wybierania materiału, wrębnik tarczowy lub układ wrębników tarczowych można zamontować poprzecznie do przodka ściany oraz przemieszczać w głównym kierunku wyrobiska przy każdym przejściu. Korzystnie,

PL 233 012 B1 urządzenie Sugden zapewnia wchodzenie wrębnika tarczowego w lico skały od strony wcześniej wybranego przodka w wyrobisku ścianowym albo od wstępnie nawierconych otworów dostępowych, lub też przez zaatakowanie skały pod małym kątem do powierzchni, aż do uzyskania niezbędnej głębokości do wykonania przejścia. W przypadku wrębnika tarczowego zamontowanego na ruchomym wysięgniku, może on być przemieszczany po licu skały, celem jej drążenia przy każdej wybranej geometrii.

W opisie patentowym Sugden nr US 6 651 590 również ujawnia się, że zespół wrębnika nie jest ograniczony do pojedynczego wrębnika tarczowego, lecz może zawierać więcej niż jeden taki element. Na przykład, urządzenie wrębiające może zawierać trzy wrębniki tarczowe ustawione w tej samej płaszczyźnie, lecz pod kątem wynoszącym w przybliżeniu 45 stopni względem siebie. Taki układ może umożliwiać uzyskanie lica w określonym kształcie, natomiast prędkość, z jaką skała jest usuwana, w dużej mierze wzrasta. W tym układzie każdy z trzech wrębników tarczowych jest napędzany przez oddzielne elementy napędowe. Zastosowanie wielu wrębników tarczowych jest szczególnie użyteczne w przypadku operacji wybierania ścianowego.

W opisie patentowym Sugden nr US 6 561 590 ujawnia się również, że urządzenie wrębiające nadaje się do szerokiego zakresu operacji drążenia i wybierania oraz stosownych urządzeń, takich jak wybieranie ścianowe, mobilne maszyny górnicze, maszyny do drążenia sztolni, maszyny do drążenia szybu, maszyny do głębienia szybu oraz generalnie do drążenia skały twardej.

W związku z powyższym niniejszy wynalazek zapewnia sposób wybierania materiału ze ściany wyrobiska, w którym: zapewnia się maszynę górniczą zawierającą ramię mające pierwszy koniec, który obraca się wokół osi, i drugi koniec zawierający pierwszy wrębnik tarczowy i drugi wrębnik tarczowy; przemieszcza się ramię na pierwszą odległość w kierunku ściany wyrobiska; który charakteryzuje się tym, że przemieszcza się wahadłowo ramię w materiał do urabiania; oraz przemieszcza się ramię na drugą odległość w kierunku ściany wyrobiska.

Korzystnie druga odległość jest większa od pierwszej odległości.

Korzystnie obracanie ramienia w pierwszym kierunku powoduje wrębianie pierwszego wrębnika tarczowego w ścianę wyrobiska zanim drugi wrębnik tarczowy wrębi się w ścianę wyrobiska.

Korzystnie drugi koniec ramienia zawiera ponadto trzeci wrębnik tarczowy, a obracanie ramienia w pierwszym kierunku powoduje wrębianie drugiego wrębnika tarczowego w ścianę wyrobiska zanim trzeci wrębnik tarczowy wrębi się w ścianę wyrobiska.

Korzystnie obracanie ramienia w pierwszym kierunku powoduje wrębianie w ścianę wyrobiska pierwszego wrębnika tarczowego i drugiego wrębnika tarczowego pod tym samym kątem natarcia.

Korzystnie pierwszy wrębnik tarczowy znajduje się niżej, niż drugi wrębnik tarczowy względem spągu wyrobiska.

Korzystnie oś jest zasadniczo prostopadła do spągu wyrobiska, na którym wspiera się maszyna górnicza.

Przed przemieszczeniem ramienia na drugą odległość, sposób korzystnie obejmuje ponadto obrócenie ramienia w drugim kierunku, przeciwnie do pierwszego kierunku.

Niniejszy wynalazek zapewnia ponadto maszynę górniczą do wrębiania się w ścianę wyrobiska, zawierającą ramię mające pierwszy i drugi koniec, i charakteryzującą się tym, że pierwszy koniec jest obrotowo połączony z platformą do obracania ramienia w pierwszym i w drugim kierunku wokół trzpienia przegubu; i tym, że zawiera ponadto siłownik mający pierwszy koniec połączony z ramieniem do obracania ramienia w pierwszym i w drugim kierunku; pierwszy wrębnik tarczowy zamontowany na drugim końcu ramienia i przystosowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska, który zawiera tarczę wrębową obrotowo połączoną z pierwszym wałem, który wyznacza pierwszą oś; drugi wrębnik tarczowy zamontowany na drugim końcu ramienia i przystosowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska, który zawiera tarczę wrębową obrotowo połączoną z drugim wałem, który wyznacza drugą oś, skierowaną pod kątem do pierwszej osi; i trzeci wrębnik tarczowy zamontowany na drugim końcu ramienia i przystosowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska, który zawiera tarczę wrębową obrotowo połączoną z trzecim walem, który wyznacza trzecią oś, skierowaną pod kątem do pierwszej i do drugiej osi, przy czym trzpień przegubu wyznacza oś przegubu, która jest prostopadła do spągu wyrobiska.

Korzystnie maszyna górnicza zawiera ponadto balast przymocowany do ramienia do pochłaniania obciążeń udarowych generowanych przez wrębniki tarczowe przy wrębianiu się w wybierany materiał.

PL 233 012 B1

Korzystnie każda z tarcz wrębowych ma punkt środkowy, a każdy z wałów wyznacza oś obrotu, przy czym punkt środkowy każdej z tarcz wrębowych znajduje się w odstępie od osi obrotu odpowiadającego jej wału do obracania mimośrodowo każdego wrębnika tarczowego przez obracanie się każdego wału.

Korzystnie tarcze wrębowe są przystosowane do wrębiania się w ścianę wyrobiska na jednakową głębokość.

Korzystnie pierwsza oś, druga oś i trzecia oś nie leżą we wspólnej płaszczyźnie.

Korzystnie siłownik zawiera cylinder hydrauliczny mający pierwszy koniec połączony z ramieniem i drugi koniec połączony z platformą maszyny do obracania ramienia przez wysuwanie i cofanie cylindra.

Korzystnie maszyna górnicza zawiera ponadto szynę sprzężoną ślizgowo z platformą maszyny do ślizgania platformy wzdłuż szyny do przemieszczenia platformy maszyny i ramienia w kierunku równoległym do ściany wyrobiska.

Korzystnie pierwszy wrębnik tarczowy znajduje się niżej, niż drugi i trzeci wrębnik tarczowy w stosunku do spągu wyrobiska, gdzie pierwszy wrębnik tarczowy jest w położeniu do wrębienia się w ścianę wyrobiska wcześniej, niż drugi lub trzeci wrębnik tarczowy przez obracanie ramienia w pierwszym kierunku.

Korzystnie platformę stanowi platforma ramienia, a maszyna zawiera przednią platformę maszyny, umiejscowioną na spągu wyrobiska w pobliżu ściany wyrobiska; tylną platformę maszyny, umiejscowioną na spągu wyrobiska w odstępie od przedniej platformy maszyny i ściany wyrobiska, przy czym tylna platforma maszyny jest połączona z przednią platformą maszyny za pomocą co najmniej jednego ramienia hydraulicznego; platformę ramienia połączoną z przednią platformą maszyny; ramię wyznaczające oś podłużną oraz oś przegubu, przy czym oś przegubu jest zasadniczo prostopadła do osi podłużnej; głowicę wrębnikową połączoną z drugim końcem ramienia i zawierającą balast; pierwszy wrębnik tarczowy połączony z głowicą wrębnikową; drugi wrębnik tarczowy połączony z głowicą wrębnikową; i trzeci wrębnik tarczowy połączony z głowicą wrębnikową, przy czym pierwsza oś, druga oś i trzecia oś nie leżą we wspólnej płaszczyźnie.

Korzystnie każda z tarcz wrębowych ma punkt środkowy, a każdy z wałów wyznacza oś obrotu, przy czym punkt środkowy każdej z tarcz wrębowych znajduje się w odstępie od osi obrotu odpowiadającego jej wału do obracania mimośrodowo każdego wrębnika tarczowego przy obracaniu każdego wału powoduje.

Korzystnie siłownik zawiera cylinder hydrauliczny mający pierwszy koniec połączony z ramieniem i drugi koniec połączony z platformą maszyny do obracania ramienia wokół osi przegubu przez wysuwanie i cofanie cylindra.

Korzystnie przednia platforma maszyny zawiera szynę, a platforma ramienia jest sprzężona ślizgowo z szyną do przemieszczania się platformy ramienia w kierunku równoległym do ściany wyrobiska.

Korzystnie siłownik przystosowany jest do obracania ramienia wokół osi przegubu w celu wrębienia wrębników tarczowych w ścianę wyrobiska.

Korzystnie druga platforma jest zakotwiona do spągu, a tłok hydrauliczny jest skonfigurowany do przemieszczenia pierwszej platformy w kierunku ściany wyrobiska.

Korzystnie głowica wrębnikową zawiera sprężystą tuleję do izolowania ramienia od drgań głowicy wrębnikowej, która to tuleja sprężysta jest umieszczona między głowicą wrębnikową a drugim końcem ramienia.

Niniejszy wynalazek zapewnia również maszynę górniczą do wrębiania się w ścianę wyrobiska, wspartą na szynie, zawierającą platformę oraz ramię wsparte na platformie, charakteryzującą się tym, że platforma jest skonfigurowana do przesuwania się po szynie względem ściany wyrobiska; i tym, że zawiera ponadto pierwszy wrębnik tarczowy połączony z ramieniem, mający pierwszą tarczę tnącą, przy czym tarcza tnąca jest skonfigurowana do wykonywania ruchu wahadłowego mimośrodowo wokół osi wrębnika; oraz drugi wrębnik tarczowy połączony z ramieniem i położony w odstępie od pierwszego wrębnika tarczowego, przy czym drugi wrębnik tarczowy ma drugą tarczę tnącą, skonfigurowaną do

PL 233 012 B1 wykonywania ruchu wahadłowego mimośrodkowo wokół osi drugiego wrębnika, przy czym oś drugiego wrębnika nie znajduje się w jednej płaszczyźnie z osią pierwszego wrębnika.

Korzystnie maszyna górnicza zawiera ponadto trzeci wrębnik tarczowy połączony z ramieniem i położony w odstępnie od pierwszego i drugiego wrębnika tarczowego, przy czym trzeci wrębnik tarczowy zawiera trzecią tarczę tnącą, skonfigurowaną do wykonywania ruchu wahadłowego mimośrodkowo wokół osi trzeciego wrębnika, przy czym oś trzeciego wrębnika nie znajduje się w jednej płaszczyźnie z osią pierwszego i/albo drugiego wrębnika.

Korzystnie maszyna górnicza zawiera ponadto urządzenie napędowe do obracania ramienia względem platformy, mające koniec połączony z platformą oraz drugi koniec z ramieniem.

Korzystnie urządzenie napędowe jest skonfigurowane do obracania ramienia wokół osi, która jest zasadniczo prostopadła do spągu wyrobiska.

Korzystnie pierwszy wrębnik tarczowy jest położony w bliżej spągu wyrobiska, niż drugi wrębnik tarczowy, przy czym pierwszy wrębnik tarczowy jest skonfigurowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska podczas przemieszczania się ramienia w kierunku ściany wyrobiska przed drugim wrębnikiem.

Korzystnie pierwszy wrębnik tarczowy ma wał obrotowy wspierający pierwszą tarczę tnącą do jej przesuwania mimośrodowo przez obracanie wału, przy czym wał jest połączony z pierwszą tarczą tnącą w położeniu odsuniętym od osi pierwszego wrębnika.

Korzystnie każda tarcza tnąca jest skonfigurowana do poruszania się wahadłowo z wysoką częstotliwością i z małym wychyleniem.

Korzystnie ramię ma ponadto balast wsparty na ramieniu, przy czym jest on połączony z co najmniej jednym z wrębników tarczowych.

Korzystnie maszyna górnicza zawiera ponadto element sprężysty połączony ramieniem do izolowania platformy od drgań pierwszego i drugiego wrębnika tarczowego podczas wrębiania się w ścianę wyrobiska.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój zespołu wrębnika tarczowego, fig. 2 - widok schematyczny działania zespołu wrębnika tarczowego podczas drążenia lica skały, fig. 3 - widok perspektywiczny mechanizmu wrębiającego według niniejszego wynalazku, fig. 4 - widok perspektywiczny wzoru drążonego przez wiele zespołów wrębnika tarczowego, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, fig. 5 stanowi widok perspektywiczny w stanie rozłożonym mechanizmu wrębiającego według fig. 3, fig. 6 - częściowy przekrój sekcji głowicy wrębiającej mechanizmu wrębiającego według fig. 3, fig. 7 - powiększony przekrój sekcji montażowej głowicy wrębiającej na wsporniku do zamocowania ramienia, fig. 8 - widok schematyczny z góry maszyny górniczej według tego wynalazku, fig. 9 - widok perspektywiczny mechanizmu do obrotowego zamontowania ramienia na przedniej platformie maszyny górniczej przedstawionej na fig. 8, fig. 10 - przekrój przez mechanizm przegubu oraz ramienia według fig. 9, fig. 11 - przekrój świdra kotwiącego wykorzystywanego do zakotwienia maszyny górniczej przedstawionej na fig. 8.

Zanim wyjaśniony zostanie szczegółowo jeden z przykładów realizacji wynalazku, należy zrozumieć, że wynalazek nie ten ogranicza się w swoim zastosowaniu do szczegółów konstrukcji oraz układów elementów składowych przedstawionych w poniższym opisie czy też zilustrowanych na rysunkach. Wynalazek ten może być wykonywany w innych przykładach realizacji oraz wdrażany lub wykonywany na wiele sposobów. Należy również rozumieć, że stosowana w niniejszym opisie terminologia nie ma być uważana za ograniczającą. Stosowanie wyrażeń „zawierający lub „obejmujący oraz ich wariantów w niniejszym dokumencie ma w zamierzeniu obejmować elementy wymienione po tych słowach oraz ich ekwiwalenty, jak również elementy dodatkowe. Stosowanie wyrażenia „składający się z” oraz jego wariantów w niniejszym dokumencie ma w zamierzeniu obejmować jedynie elementy wymienione po tym określeniu lub ich ekwiwalenty. Co więcej, należy rozumieć, że takie określenia jak „przedni”, „tylni”, „lewy” „prawy”, „górny”, „dolny” itp. są słowami stosowanymi dla wygody w związku z rysunkami i nie mają w zamierzeniu być interpretowane jako określenia ograniczające.

Fig. 1 stanowi przekrój zespołu wrębnika tarczowego. Ten zespół 10 wrębnika tarczowego zawiera zespół montażowy 11 oraz obrotowy wrębnik tarczowy 12. Zespół montażowy 11 zawiera wał montażowy 13, który jest obrotowo zamontowany we wnętrzu korpusu 14, który może stanowić balast o dużej masie do pochłaniania energii udarowej lub może być z nim połączony. Korpus 14 może być zatem wykonany z ciężkiego metalu lub też może być połączony z ciężką masą metalu. Wał montażowy zawiera sekcję napędową 18 wału oraz sekcję napędową 20 tarczy.

Maszyna do drążenia skały, czyli maszyna górnicza według wynalazku zawiera wrębnik tarczowy 12, który jest napędzany mimośrodowo. Wielkość mimośrodu jest wprost proporcjonalna do wielkości

PL 233 012 B1 odstępu między osią sekcji napędowej tarczy a środkiem osi sekcji napędowej wału i generalnie mimośród ten jest stosunkowo niewielki. Korzystnie, powoduje się, że wrębnik tarczowy 12 jest napędzany mimośrodowo ze stosunkowo niewielką amplitudą oraz przy wysokiej częstotliwości, takiej jak około 3000 obrotów na minutę.

Ruch, w który wprawiany jest wrębnik tarczowy 12 jest taki, że skała atakowana jest pod pewnym kątem i pęka pod wpływem naprężeń rozciągających, skutkiem czego odłamki tej skały zostają oderwane od powierzchni skały pod wpływem ataku wrębnika tarczowego. Pod tym względem wynalazek ten różni się od przemieszczających się wrębników tarczowych, które działają siłą normalną względem lica skały tworząc boczne pęknięcia, które powodują powstawanie odłamków skały. Siła niezbędna do pęknięcia skały wskutek rozciągania, w celu oddzielenia odłamka skalnego przy działaniu zespołu wrębnika tarczowego według wynalazku, jest o rząd wielkości mniejsza, niż siła wymagana do usunięcia tej samej ilości skały przy użyciu znanych przemieszczających się wrębników tarczowych, skutkiem czego urządzenie według wynalazku jest znacznie bardziej wydajne pod względem zapotrzebowania na energię.

Wrębnik tarczowy 12 zespołu 10 wrębnika tarczowego korzystnie ma obwód okrągły. Wrębnik tarczowy 12 zawiera wiele rozmieszczonych w odstępach ostrzy lub zębów 16, korzystnie z węglika wolframu, które są zamocowane do kolistego obwodu wrębnika. Obwód wrębnika tarczowego 12 jest dostosowany do obracania się niezależnie od jego ruchu oscylacyjnego, skutkiem czego obwód może toczyć się po powierzchni skały podczas ataku. W ten sposób wszystkie części krawędzi obwodowej są postępowo przemieszczane, tak że tracą kontakt ze skałą i mogą ostygnąć, dzięki czemu zużycie zostaje równomiernie rozłożone. Ze względu na to, że siła dociskowa jest relatywnie niewielka, prędkość zużycia zostaje zmniejszona w porównaniu ze znanym przemieszczającym się wrębnikiem tarczowym.

W szczególności, ruch oscylacyjny lub mimośrodowy wrębnika tarczowego 12 może być generowany dowolnym odpowiednim sposobem. W korzystnym przykładzie realizacji, wrębnik tarczowy 12 jest montowany z umożliwieniem ruchu obrotowego na sekcji napędowej 18 wału napędzanej przez stosowne elementy napędowe (nie zilustrowano) oraz sekcji napędowej 20 tarczy, jak dalej zostanie w niniejszym dokumencie opisane, na której ten wrębnik tarczowy 12 jest zamontowany. Oś, wokół której obraca się sekcja napędowa 18 wału jest odsunięta od sekcji napędowej 20 tarczy w taki sposób, że wrębnik tarczowy 12 jest zmuszany do przemieszczania się w sposób mimośrodowy. Jak zilustrowano na fig. 1, przekrój poprzeczny sekcji napędowej 20 tarczy przedstawia sekcję napędową 20 tarczy jako grubszą poniżej osi środkowej sekcji napędowej 18 walu. Oś środkowa wrębnika tarczowego 12 oraz jego sekcji napędowej 20 tarczy jest odsunięta od tej osi sekcji napędowej 18 walu w zakresie rzędu zaledwie kilku milimetrów. Wielkość przesunięcia wyznacza zakres ruchu oscylacyjnego (mimośrodowego) wrębnika tarczowego 12. Mimośrodowy ruch wrębnika tarczowego powoduje działanie wrębnika tarczowego 12 na wybierany materiał podobne jak w przypadku pneumatycznej wiertarki udarowej.

W alternatywnych konstrukcjach (nie zilustrowano) wrębnik tarczowy 12 mógłby być również zmuszany do poruszania się nutacyjnego jednocześnie wtedy, gdy oscyluje, przez odsunięcie osi, wokół której obraca się sekcja napędowa kątowo od osi sekcji montażowej wrębnika tarczowego 12, jak opisano w opisie patentowym US 6 561 590.

Wrębnik tarczowy 12 jest zamontowany na zespole 10 wrębnika za pośrednictwem wirnika montażowego 36. Zespół montażowy 11 zawiera korpus 14 mający sekcję wsporcza 19 wału. Korpus 14 podpiera również wirnik montażowy 36. Sekcja wsporcza 19 wału ma oś wzdłużną, która ściśle odpowiada osi wału napędowego 13. Wał napędowy 13 jest zamontowany obrotowo we wnętrzu sekcji wsporczej 19 wału za pośrednictwem łożysk 15 oraz 17, które mogą być dowolnego nadającego się do tego celu rodzaju, jeśli mają odpowiednią wytrzymałość. Łożyska 15 oraz 17 są zamontowane w dowolny nadający się do tego sposób znany specjalistom w tej dziedzinie.

Jeden koniec 21 sekcji wsporczej 19 wału ma płaską, przebiegającą promieniowo powierzchnię 23. Do zewnętrznego obrzeża tej płaskiej, przebiegającej promieniowo powierzchni 23 zamocowano pierścieniową nakładkę zatrzymującą 25 tarczę. Wirnik montażowy 36 tarczy zawiera jeden koniec 26, a także ma płaską, przebiegającą promieniowo powierzchnię 27. Jeden koniec 26 wirnika montażowego 36 tarczy znajduje się w sąsiedztwie jednego końca 21 sekcji wsporczej 19 wału, a dwa końce 21 oraz 26 opierają się o siebie, w celu podpierania wirnika montażowego 36 tarczy oraz wrębnika tarczowego 12, umożliwiając ruch obrotowy wrębnika tarczowego 12 względem sekcji wsporczej 19 wału. Jeden koniec 21 wirnika montażowego 36 tarczy jest utrzymywany na swoim miejscu przez nakładkę zatrzymującą 25 tarczę, przebiegającą przez pewien wycinek zewnętrznego obrzeża końca 21 głowicy montażowej tarczy. Pozostawia się dostateczny luz pomiędzy jednym końcem 21 wirnika montażowego 36

PL 233 012 B1 tarczy a nakładką zatrzymującą 25 tarczę, aby umożliwić mimośrodowy ruch wirnika montażowego 36 tarczy oraz wrębnika tarczowego 12 względem nakładki zatrzymującej 25 tarczę. Punkty smarowania (nie zilustrowano) utrzymują warstewkę oleju między odpowiednimi płaskimi, przebiegającymi promieniowo powierzchniami 23 oraz 27, jak również dostarczają środki smarne do innych części ruchomych we wnętrzu zespołu 10 wrębnika. Wrębnik tarczowy 12 jest zamontowany na wirniku montażowym 36 za pomocą odpowiednich elementów łącznikowych, takich jak łączniki gwintowane 37. Wrębnik tarczowy 12 może być wyjmowany z zespołu 10 wrębnika tarczowego, celem dokonania wymiany lub konserwacji, przez wyjęcie łączników 37.

Wrębnik tarczowy 12 jest zamontowany z możliwością swobodnego ruchu obrotowego na sekcji napędowej 20 tarczy. Wrębnik tarczowy 12 jest zamontowany za pomocą sferycznego dużego łożyska 39, które jest usytuowane przy progu 40 oraz ściance 41 wirnika montażowego 36. Duże łożysko 39 jest wyrównane osiowo na linii przenoszenia obciążenia wrębnika tarczowego 12, a zatem przyjmuje na siebie większość promieniowego obciążenia wrębnika. Różne łożyska wykorzystywane w zespole 10 wrębnika mogą być dowolnego nadającego się do tego rodzaju, lecz korzystnie są one tocznymi łożyskami wałeczkowymi, a także mogą być łożyskami hydrodynamicznymi lub hydrostatycznymi.

Podczas uderzania w materiał, który ma być drążony lub wybierany, wrębnik tarczowy 12 ma tendencję do obracania się na skutek wykonywania czynności drążenia. Stała prędkość obrotowa wskazuje, że występuje prawidłowe rozbijanie skały, natomiast zmiana prędkości obrotowej wskazuje, że występuje nieprawidłowe rozbijanie skały, tak jak wtedy, gdy wrębnik tarczowy 12 jest na przykład zmuszany do zbyt szybkiego wchodzenia w minerał. W celu wykrycia, kiedy występuje prawidłowe urabianie, urządzenie wrębnikowe 10 zawiera również elementy do określania zmian prędkości jakiegokolwiek obracania się wrębnika tarczowego. W szczególności, w korzystnym przykładzie realizacji, magnes trwały zostaje zamocowany do wirnika montażowego 36 i zostaje w nim umieszczony w sąsiedztwie obrzeża jednego końca 26. Również czujnik Halla 42 zostaje zamocowany do jednego końca 21 sekcji wsporczej 19 wału oraz usytuowany w nim, sąsiedztwie obrzeża jednego końca 21 w taki sposób, że ten magnes trwały przechodzi w pobliżu czujnika Halla 42, gdy wirnik montażowy 36 obraca się względem sekcji wsporczej 19. Powoduje to generowanie impulsu, a przez mierzenie czasu upływającego pomiędzy impulsami, za pomocą elementu sterującego 44 można określać zmiany prędkości obrotowej wrębnika tarczowego 12. Jeżeli zostają stwierdzone zmiany, to wtedy działanie urządzenia górniczego 12 można zmienić, aby przywrócić prędkość obrotową wrębnika tarczowego 12 do wartości stałej. Stała prędkość obrotowa może być dowolną prędkością, lub też stała prędkość obrotowa może być pewną określoną wcześniej, korzystną wartością. W alternatywnych przykładach realizacji (nie przedstawiono), można korzystać z więcej niż jednego magnesu trwałego i możliwe jest określenie kierunku obracania się wrębnika tarczowego.

Ruch wrębnika tarczowego 12 działa obciążeniem udarowym na powierzchnię drążonej skały, co powoduje pękanie skały pod naprężeniem rozciągającym. W nawiązaniu do fig. 2, można tam zaobserwować, że ruch wrębnika tarczowego 12 powoduje wrębianie się końcówki roboczej czyli krawędzi tnącej 59 pod wpływem ruchu oscylacyjnego w punkcie skały 56. T aki ruch oscylacyjny skutkuje przemieszczaniem się wrębnika tarczowego 12 w kierunku zasadniczo prostopadłym do osi AA wału montażowego 13.

Zastosowanie ruchu oscylacyjnego powoduje, że krawędź tnąca 59 uderza w lico zasadniczo w kierunku S, skutkiem czego powstaje odłamek 60 skały jak zilustrowano. Dalsze odłamki oznaczono za pomocą linii kropkowanych 61. Działanie wrębnika tarczowego 12 na lico podwrębu 58 jest podobne jak w przypadku dłuta i powoduje naprężenia rozciągające w kruchym materiale takim jak skała, który skutecznie pęka pod naprężeniem. Siła uderzenia wrębnika tarczowego w kierunku S w lico podwrębu 58 skały jest przenoszona poprzez łożysko 39.

Na fig. 3, 5 oraz 8 zilustrowano maszynę górniczą 100 (patrz fig. 8) według wynalazku. Ta maszyna górnicza 100 zawiera mechanizm wrębnikowy 104 zawierający ramię 108 mające koniec 112 ramienia (patrz fig. 5), pierwszy wrębnik tarczowy 116 zamontowany na końcu 112 ramienia za pośrednictwem dużego balastu - głowicy wrębiającej 127 (patrz fig. 5) i dostosowany do wrębiania się w wybierany materiał. Mechanizm wrębnikowy 104 zawiera ponadto drugi wrębnik tarczowy 120 zamontowany na końcu 112 ramienia i umieszczony w pewnym odstępie od pierwszego wrębnika tarczowego 116, a także dostosowany do wrębiania się w wybierany materiał, jak również trzeci wrębnik tarczowy 124 zamontowany na końcu 112 ramienia i umieszczony w pewnym odstępie od pierwszego wrębnika tarczowego 116 i drugiego wrębnika tarczowego 120, także dostosowany do wrębiania się w wybierany

PL 233 012 B1 materiał. W szczególności, każdy z wrębników tarczowych odpowiednio 116, 120 oraz 124 stanowi część zespołu 117, 121 oraz 125 wrębnika tarczowego (patrz fig. 5), jak opisano powyżej.

Wrębniki tarczowe 116, 120 oraz 124 są zamontowane z możliwością wchodzenia w skałę poddawaną drążeniu. Zatem maszyna górnicza 100 zostaje zamontowana na przykład na kołach lub szynach lub gąsienicach lub prowadnicach (nie zilustrowano żadnej z tych możliwości) i korzystne jest, aby zespół montażowy był dostosowany do przyjmowania sił odpowiadających w przybliżeniu średnim siłom, z jakimi działa wrębnik tarczowy, natomiast duży balast - głowica wrębiająca 127 (patrz fig. 5) przyjmuje siły maksymalne, jak opisano poniżej.

W szczególności, jak zilustrowano na fig. 8, mechanizm wrębnikowy 101 zawiera ponadto elementy do wprowadzania wrębnika tarczowego w wybierany materiał, przy czym te elementy zawierają platformę przednią 128 oraz platformę tylną 130, przegub 132 do zamontowania ramienia z możliwością wahadłowego przemieszczania bocznego w poziomie na platformie przedniej 128, jak również elementy wysuwane i wycofywane między platformą przednią a platformą tylną, w postaci pary umieszczonych w pewnym dostępie cylindrów hydraulicznych 136, przeznaczonych do przemieszczania platformy przedniej 128 do przodu (w kierunku wybieranego materiału) względem platformy tylnej 130, gdy ta platforma tylna 130 jest zakotwiona, a także platformy tylnej 130 do przodu względem platformy przedniej 128, gdy platforma przednia 128 jest zakotwiona. Przenośnik 145 lub układ podciśnieniowy (nie zilustrowano), lub też oba, mogą być usytuowane pod wrębnikami tarczowymi oraz na boku maszyny 100, jak zilustrowano schematycznie na fig. 8, celem usuwania luźnego materiału.

Bardziej szczegółowo, maszyna górnicza 100 zawiera elementy kotwiące, do zamocowania platformy przedniej oraz platformy tylnej na miejscu, przy czym te elementy zawierają świdry kotwiące 144 zamocowane do odpowiedniej platformy i wchodzące w spąg 301 wyrobiska. Dodatkowo, mogą być również wykorzystywane hydrauliczne lub mechaniczne, montowane maszynowo podpory (nie zilustrowano) w różnych miejscach między spągiem wyrobiska a stropem wyrobiska. Jeszcze bardziej szczegółowo, jak zilustrowano na fig. 11, świdry 144 umożliwiają zakotwienie maszyny górniczej 100 do spągu 301 wyrobiska przez wykorzystanie pustego w środku świdra rdzeniowego 303, celem wprowadzenia w materiał podłoża prostopadle do uśrednionego poziomu podłoża, na głębokość wynoszącą w przybliżeniu 150 mm (6 cali) w spąg 301. Stacjonarny świder działa wtedy jak kolek ustalający, przy czym nienaruszony materiał podłoża w rdzeniu 302 zapewnia dodatkową stabilność zakotwienia. Cylindryczna obudowa 304 świdra działa jak prowadnica podczas wiercenia, a gdy świder 303 osiągnie pełną głębokość, cylindryczna obudowa 304 świdra działa również jak podpora, celem zminimalizowania momentu zginającego, który może pojawiać się w pustym w środku świdrze rdzeniowym 303 na skutek występowania sił działających na maszynę górniczą 100 w kierunku równoległym do podłoża, przez otoczenie pustego w środku świdra rdzeniowego 303 wraz ze znajdującym się w nim materiałem podłoża, na większości jego wystającej części.

Pusty w środku świder rdzeniowy 303 jest obracany za pomocą silnika elektrycznego 305 (chociaż w innych przykładach realizacji może to być świder hydrauliczny, nie zilustrowano) przez sprzęgnięcie wypustowe między wałem 306 silnika a wierzchołkiem pustego w środku świdra rdzeniowego 303. Łożysko toczne 307 w postaci pojedynczego sferycznego łożyska wymusza wchodzenie pustego w środku świdra rdzeniowego 303 do podłoża i wyjmowanie go z podłoża podczas obracania. Okrągły zacisk zatrzymujący 308 blokuje pusty w środku świder rdzeniowy 303 na wewnętrznej powierzchni łożyska tocznego 307. Silnik 305 jest zamknięty w cylindrycznym pojemniku 309, który wysuwa i cofa silnik 305 oraz dołączony pusty w środku świder rdzeniowy 303 za pośrednictwem łożyska tocznego 307. Cylinder hydrauliczny 310 biegnący między odpowiednią platformą a silnikiem 305 powoduje wysuwanie i cofanie silnika 305 oraz dołączonego pustego w środku świdra rdzeniowego 303, za pośrednictwem cylindrycznego pojemnika 309 oraz jego zdejmowanej okrywy 311, z wykorzystaniem trzonu tłokowego 312 zamocowanego do okrywy 311 za pośrednictwem układu 313 sworznia i zawleczki, przy czym cylinder 310 jest zamocowany do odpowiedniej platformy. Długość i zamocowanie cylindra oraz trzonu są w taki sposób zaprojektowane, że umożliwia się minimalny ekwiwalent wysuwania i cofania względem pożądanej maksymalnej głębokości wiercenia plus odległość między dolnym końcem cylindrycznej obudowy 304 świdra a spągiem 301.

Obrotowi silnika 305 na skutek wystąpienia reakcyjnego momentu obrotowego w pojemniku cylindrycznym 309, zapobiega się za pomocą jednego lub więcej kołków ustalających 316, które blokują silnik do przyśrubowanej pokrywy 311. Przyśrubowana pokrywa 311 nie może obracać się w cylindrycznej obudowie 304 świdra ze względu na języczek na okrywie sprzęgany w dopełniającym rowku wzdłuż

PL 233 012 B1 nym 317 w górnej części ścianki wewnętrznej cylindrycznej obudowy 304 świdra, dzięki czemu umożliwia się wysuwanie i cofanie silnika 305 i świdra rdzeniowego 303. Długość rowka 317 jest dostosowana do umożliwiania pełnego wysunięcia i wycofania świdra rdzeniowego 303, jak opisano powyżej. Dno rowka 317 oraz przyśrubowana pokrywa 318 obudowy świdra kotwiącego działają jak mechaniczne ograniczniki dla wysuwania i cofania silnika 305 i pustego w środku świdra rdzeniowego 303.

Cylindryczna obudowa 304 świdra stanowi występ do przyśrubowania świdra kotwiącego 144 do struktury 314 maszyny górniczej. Otwór w pokrywie 311 stanowi wejście dla elementów 315 zasilających i sterowania obracaniem silnika.

Każdy spośród wrębników tarczowych 116, 120 oraz 124 jest prowadzony przez ramię 108 w wybierany materiał przez wahadłowe kierowanie ramienia 108 do wybieranego materiału, przez odpowiednio pierwszy i drugi cylinder hydrauliczny 160 i 164, włączone między ramię 108 a przednią platformę 128. W innych przykładach realizacji (nie zilustrowano) może być stosowany hydrauliczny lub elektryczny siłownik, służący do obracania ramienia 108, co większa zakres obracania ramienia. Ramię 108 jest również przesuwne względem przedniej platformy 128 przez zamontowanie ramienia 108, jego przegubu 132, a także cylindrów 160 i 164 na platformie 168 ramienia, suwliwie wzdłuż szyny (nie zilustrowano) na przedniej platformie 128, równolegle do wybieranego materiału. Cylindry 172, włączone między platformę 168 ramienia a przednią platformę 128, przemieszczają ramię 108 względem przedniej platformy 128.

Masa każdego z wrębników tarczowych jest stosunkowo znacznie mniejsza niż masa balastu głowicy wrębiającej 127 zastosowanej w celu pochłaniania obciążenia. Obciążenie działające na każdy wrębnik tarczowy, gdy wrębia się on w powierzchnię skały pod wpływem ruchu oscylacyjnego, jest odbierane lub pochłaniane przez bezwładność dużego balastu 127, a nie przez ramię 108 czy też inne struktury.

Bardziej szczegółowo, jak zilustrowano na fig. 3 oraz 5, mechanizm wrębnikowy 104 zawiera ramię 108, duży balast 127 w postaci głowicy wrębiającej, a także wspornik 176 do zamocowania głowicy wrębiającej 127 do ramienia 108. Głowica wrębiająca 127 jest korpusem, w którym umieszczone są 3 zespoły wrębników tarczowych 117, 121, 125. Jeszcze bardziej szczegółowo, głowica wrębiająca zawiera trzy otwory odpowiednio 180, 182 oraz 184, przy czym w każdy z nich wkłada się z możliwością wyjęcia, w sposób znany, jeden z wrębników tarczowych 116, 120 oraz 124, a także odpowiednio ich zespoły. Objętość wewnętrzna głowicy wrębnika tarczowego, otaczająca trzy otwory, jest wypełniona materiałem ciężkim, takim jak lany lub prefabrykowany ołów 186, jak zilustrowano na przekroju poprzecznym głowicy 127 wrębiającej na fig. 6. W sąsiedztwie przedniej części każdego wrębnika tarczowego w kierunku drążenia materiału zamontowana jest dysza wodna 129 (patrz fig. 3 oraz 5). Dzięki temu, że te trzy napędzane mimośrodowo wrębniki tarczowe mają wspólny duży balast, wystarczający jest mniejszy ciężar całkowity, a zatem sama maszyna górnicza 100 może być lżejsza i bardziej zwarta. W korzystnym przykładzie realizacji, około 6 ton obciążenia przypada na trzy wrębniki tarczowe, a każdy wrębnik tarczowy ma około 35 centymetrów średnicy. W innych przykładach realizacji mogą być stosowane mniejsze lub większe wrębniki tarczowe.

Wspornik 176 jest zamocowany do ramienia 108 w odpowiedni sposób (nie zilustrowano), np. przez spawanie. Wspornik 176 jest zamocowany do głowicy wrębiającej 127 za pomocą dwóch kanałów 190 oraz 192 w kształcie litery U. Każdy kanał przyjmuje kołnierz 194 na głowicy 127 wrębnika tarczowego oraz kołnierz 196 na wsporniku 176, w celu zamocowania głowicy 127 wrębiającej do wspornika 176. Jak zilustrowano na fig. 7, między głowicą 127 wrębiającą a wspornikiem 176 umieszczono sprężystą tuleję 200, celem odizolowania wibracji głowicy wrębiającej od ramienia 108.

Jak zilustrowano na fig. 9 oraz 10, przeguby 132 do obrotowego zamontowania ramienia 108, celem umożliwienia przemieszczania wahadłowego bocznego w poziomie na przedniej platformie 128, zawierają przegub 204 umożliwiający pionowe przemieszczanie w górę i w dół ramienia 108. Przeguby 132 zawierają dzielony trzpień wsporczy 208 mający górny trzpień 209 zamocowany do wierzchołka ramienia 108 oraz dolny trzpień 210 zamocowany do dolnej części ramienia 108. W szczególności, przeguby 204 zawierają górny sferyczny korpus łożyskowy 216 oraz dolny sferyczny korpus łożyskowy 224. Ramię 108 jest zamontowane na górnym trzpieniu 209 przez górne sferyczne łożysko 211 znajdujące się między górnym sferycznym korpusem łożyskowym 216 a górnym trzpieniem 209, a jednocześnie ramię 108 jest zamontowane na dolnym trzpieniu 210 przez dolne sferyczne łożysko 213 znajdujące się między dolnym sferycznym korpusem łożyskowym 224 a dolnym trzpieniem 210.

Każdy ze sferycznych korpusów łożyskowych 216 oraz 224 jest utrzymywany nieruchomo względem platformy 168 ramienia przez gniazda 228 oraz 232, jak zilustrowano schematycznie na fig. 10.

PL 233 012 B1

W celu wykonania pionowego przemieszczenia w górę i w dół lub do góry i do dołu ramienia 108, przeguby 204 zawierają dźwignię 234 zamocowaną do dolnego sferycznego korpusu łożyskowego 224, kołek 236 zamocowany do dźwigni 234 oraz zamocowany obrotowo przy jego podstawie do platformy 168 ramienia, jak również elementy umożliwiające obrót dźwigni, w postaci cylindra hydraulicznego 237 włączonego między wierzchołek kołka 236 a platformę ramienia, w celu umożliwienia obrotu dolnego sferycznego korpusu łożyskowego 224, a w ten sposób obrotu ramienia 108. Identyczne zamocowanie z dźwignią i kołkiem do platformy 168 podstawy (nie zilustrowano tego wszystkiego) zainstalowano po przeciwnej stronie dolnego sferycznego korpusu łożyskowego 224, zapewniając w ten sposób stały przegub dla zespołu.

W celu uzyskania równomiernych nacięć 243 w wybieranym materiale, w sposób jak zilustrowano na fig. 4, ramię 108 ma oś wzdłużną 242, jak zilustrowano na fig. 3, a także drugi wrębnik tarczowy 120 jest napędzany wokół osi, która jest co najmniej równoległa (lub współosiowa, jak w zilustrowanym tu przykładzie realizacji) z osią wzdłużną 242 ramienia, a pierwszy wrębnik tarczowy 116 jest napędzany wokół osi 246, która jest ustawiona pod pewnym kątem do osi wzdłużnej 242 ramienia, przy czym trzeci wrębnik tarczowy 124 jest zamontowany w taki sposób, aby obracał się wokół osi 250, która jest ustawiona pod pewnym kątem do osi wzdłużnej 242 ramienia oraz pod pewnym kątem do osi 246 pierwszego wrębnika tarczowego. Względne kąty pomiędzy osiami wrębników tarczowych są również oczywiste na podstawie orientacji zespołów wrębników tarczowych zilustrowanych na fig. 5.

Gdy przeprowadzi się linię przez trzy wrębniki tarczowe, wyznacza ona roboczą oś 256, a ta oś robocza 256 jest prostopadła do osi wzdłużnej 242 ramienia, przy czym trzy wrębniki tarczowe są rozmieszczone w odstępach wzdłuż osi roboczej 256.

Oś robocza 256 jest odsunięta od linii przeprowadzonej prostopadle do spągu wyrobiska, skutkiem czego pierwszy lub najniższy wrębnik tarczowy 116 będzie pierwszym, który wejdzie w kontakt z wybieranym materiałem, gdy ramię według fig. 3 zostaje przesunięte w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Skutkuje to tym, że wrębnik tarczowy 116 przemieszcza materiał opadający na spąg wyrobiska. Następnie drugi wrębnik tarczowy 120 wchodzi w kontakt wybieranym materiałem, przy czym przestrzeń poniżej drugiego wrębnika tarczowego 120 została otwarta przez pierwszy wrębnik tarczowy 116, a zatem ma on też przestrzeń poniżej do odprowadzania materiału opadającego na spąg wyrobiska. Podobnie dzieje się w przypadku trzeciego wrębnika tarczowego 124. Zatem czołowy wrębnik tarczowy 116 znajduje się w najniższym położeniu, co wpływa korzystnie na żywotność wrębnika oraz zapewnia, że wybierany materiał pochodzący z tylnych wrębników tarczowych nie będzie ponownie rozdrabiany przez czołowe wrębniki tarczowe.

Co więcej, płaszczyzna wrębu każdego wrębnika tarczowego jest ustawiona pod pewnym kątem względem następnego, sąsiedniego obracającego się wrębnika tarczowego wzdłuż osi roboczej 256. Powoduje to, że każdy wrębnik tarczowy zbliża się do wybieranego materiału zawsze pod kątem natarcia wynoszącym dziesięć stopni, celem uzyskania optymalnej ilości odprowadzanego materiału.

Ponadto, wrębniki tarczowe są w taki sposób usytuowane, że każdy wrębnik tarczowy wchodzi na jednakową głębokość w wybierany materiał. Zapobiega to powstawaniu nierówności wybieranego materiału, które mogłyby w efekcie stanowić przeszkodę dla maszyny górniczej 100.

Maszyna górnicza 100 działa posuwając się do przodu z wykorzystaniem cylindrów hydraulicznych 136 ramienia 108, w kierunku wybieranego materiału, na pierwszą odległość cząstkową, przemieszczając wahadłowo ramię 108, celem wybierania materiału, a następnie przemieszcza ramię 108 do przodu w kierunku wybieranego materiału na drugą odległość cząstkową, przy czym ta druga odległość cząstkowa jest pierwszą odległością cząstkową. Skutkiem tego, kontakt między głowicą wrębiającą 127 a wybieranym materiałem zostaje zminimalizowany.

Zespół wrębnikowy według przedmiotowego wynalazku jest uważany za zapewniający uzyskiwanie wybierania skały bardziej efektywnego pod względem kosztów, ponieważ urządzenie to może zostać zbudowane przy mniejszym lub zredukowanym ciężarze w porównaniu z ciężarem znanej obrotowej maszyny do urabiania. Przewiduje się, że urządzenie wrębnikowe według wynalazku, zawierające ramię wsporcze, może być wytwarzane w taki sposób, że ma ciężar całkowity wynoszący w przybliżeniu 30 ton. Oznacza to, że urządzenie to charakteryzuje się potencjałem produkcyjnym i roboczym przy zasadniczo obniżonym koszcie, w porównaniu ze znaną maszyną obrotową do drążenia materiału. Obniżenie ciężaru uzyskano przede wszystkim przez wzmocnione drążenie skały, co wynika z połączenie ruchu oscylacyjnego z podwrębianiem przez wrębnik tarczowy, co wymaga mniejszej siły drążenia. Zatem maszyna górnicza jest poddawana mniejszemu obciążeniu, a zatem wymaga znacząco mniej siły do skutecznego uzyskania efektu w postaci rozbijania skały. Ponadto, obciążenie udarowe generowane

PL 233 012 B1 przez proces drążenia materiału jest stosunkowo niskie, a zatem powoduje pomijalne uszkodzenia sąsiadującej skały, a zatem zmniejsza prawdopodobieństwo zawalenia się skały i powoduje zmniejszenie zakresu podpierania niezbędnego dla powierzchni wyrobiska. Co więcej, ze względu na całkowity ciężar urządzenia oraz wielkość generowanego obciążenia udarowego, urządzenie może być montowane na pojeździe, celem przemieszczania go w powierzchni wyrobiska.

Różne inne cechy i zalety wynalazku staną się zrozumiałe na podstawie podanych dalej zastrzeżeń.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wybierania materiału ze ściany wyrobiska, w którym:

zapewnia się maszynę górniczą zawierającą ramię mające pierwszy koniec, który obraca się wokół osi, i drugi koniec zawierający pierwszy wrębnik tarczowy i drugi wrębnik tarczowy; przemieszcza się ramię na pierwszą odległość w kierunku ściany wyrobiska;

znamienny tym, że przemieszcza się wahadłowo ramię (108) w materiał do urabiania; oraz przemieszcza się ramię (108) na drugą odległość w kierunku ściany wyrobiska.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że druga odległość jest większa od pierwszej odległości.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obracanie ramienia (108) w pierwszym kierunku powoduje wrębianie pierwszego wrębnika tarczowego (116) w ścianę wyrobiska zanim drugi wrębnik tarczowy (124) wrębi się w ścianę wyrobiska.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że drugi koniec ramienia zawiera ponadto trzeci wrębnik tarczowy (124), a obracanie ramienia (108) w pierwszym kierunku powoduje wrębianie drugiego wrębnika tarczowego (120) w ścianę wyrobiska zanim trzeci wrębnik tarczowy (124) wrębi się w ścianę wyrobiska.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obracanie ramienia (108) w pierwszym kierunku powoduje wrębianie w ścianę wyrobiska pierwszego wrębnika tarczowego (116) i drugiego wrębnika tarczowego (120) pod tym samym kątem natarcia.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy wrębnik tarczowy (116) znajduje się niżej, niż drugi wrębnik tarczowy (120) względem spągu wyrobiska.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oś jest zasadniczo prostopadła do spągu wyrobiska, na którym wspiera się maszyna górnicza.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed przemieszczeniem ramienia (108) na drugą odległość obejmuje ponadto obrócenie ramienia (108) w drugim kierunku, przeciwnie do pierwszego kierunku.
9. Maszyna górnicza do wrębiania się w ścianę wyrobiska, zawierająca:

ramię mające pierwszy i drugi koniec, znamienna tym, że pierwszy koniec jest obrotowo połączony z platformą (162) do obracania ramienia w pierwszym i w drugim kierunku wokół trzpienia przegubu;

i tym, że zawiera ponadto siłownik mający pierwszy koniec połączony z ramieniem do obracania ramienia (108) w pierwszym i w drugim kierunku;

pierwszy wrębnik tarczowy (116) zamontowany na drugim końcu ramienia (108) i przystosowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska, który zawiera tarczę wrębową obrotowo połączoną z pierwszym wałem, który wyznacza pierwszą oś;

drugi wrębnik tarczowy (120) zamontowany na drugim końcu ramienia i przystosowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska, który zawiera tarczę wrębową obrotowo połączoną z drugim wałem, który wyznacza drugą oś, skierowaną pod kątem do pierwszej osi; i trzeci wrębnik tarczowy (124) zamontowany na drugim końcu ramienia i przystosowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska, który zawiera tarczę wrębową obrotowo połączoną z trzecim wałem, który wyznacza trzecią oś, skierowaną pod kątem do pierwszej i do drugiej osi,

PL 233 012 B1 przy czym trzpień przegubu wyznacza oś przegubu, która jest prostopadła do spągu wyrobiska.
10. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że zawiera ponadto balast (127) przymocowany do ramienia (108) do pochłaniania obciążeń udarowych generowanych przez wrębniki tarczowe (116, 120, 124) przy wrębianiu się w wybierany materiał.
11. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że każda z tarcz wrębowych ma punkt środkowy, a każdy z wałów wyznacza oś obrotu, przy czym punkt środkowy każdej z tarcz wrębowych znajduje się w odstępie od osi obrotu odpowiadającego jej wału do obracania mimośrodowo każdego wrębnika tarczowego przez obracanie się każdego wału.
12. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym że tarcze wrębowe są przystosowane do wrębiania się w ścianę wyrobiska na jednakową głębokość.
13. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że pierwsza oś, druga oś i trzecia oś nie leżą we wspólnej płaszczyźnie.
14. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że siłownik zawiera cylinder hydrauliczny (136) mający pierwszy koniec połączony z ramieniem i drugi koniec połączony z platformą (162) maszyny do obracania ramienia przez wysuwanie i cofanie cylindra (136).
15. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że zawiera ponadto szynę sprzężoną ślizgowo z platformą maszyny do ślizgania platformy wzdłuż szyny do przemieszczenia platformy (162) maszyny i ramienia (108) w kierunku równoległym do ściany wyrobiska.
16. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że pierwszy wrębnik tarczowy (116) znajduje się niżej, niż drugi i trzeci wrębnik tarczowy (120, 124) w stosunku do spągu wyrobiska, gdzie pierwszy wrębnik tarczowy (116) jest w położeniu do wrębienia się w ścianę wyrobiska wcześniej, niż drugi lub trzeci wrębnik tarczowy (120, 124) przez obracanie ramienia (108) w pierwszym kierunku.
17. Maszyna górnicza według zastrz. 9, znamienna tym, że, platformę stanowi platforma ramienia, i tym, że zawiera przednią platformę maszyny, umiejscowioną na spągu wyrobiska w pobliżu ściany wyrobiska; tylną platformę maszyny, umiejscowioną na spągu wyrobiska w odstępie od przedniej platformy maszyny i ściany wyrobiska, przy czym tylna platforma (130) maszyny jest połączona z przednią platformą (128) maszyny za pomocą co najmniej jednego ramienia hydraulicznego; platformę (162) ramienia połączoną z przednią platformą (128) maszyny;

ramię (108) wyznaczające oś podłużną oraz oś przegubu, przy czym oś przegubu jest zasadniczo prostopadła do osi podłużnej;

głowicę wrębnikową (127) połączoną z drugim końcem ramienia i zawierającą balast (127); pierwszy wrębnik tarczowy (116) połączony z głowicą wrębnikową (127);

drugi wrębnik tarczowy (120) połączony z głowicą wrębnikową (127); i trzeci wrębnik tarczowy (124) połączony z głowicą wrębnikową (127), przy czym pierwsza oś, druga oś i trzecia oś nie leżą we wspólnej płaszczyźnie.
18. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że każda z tarcz wrębowych ma punkt środkowy, a każdy z wałów wyznacza oś obrotu, przy czym punkt środkowy każdej z tarcz wrębowych znajduje się w odstępie od osi obrotu odpowiadającego jej wału do obracania mimośrodowo każdego wrębnika tarczowego przy obracaniu każdego wału powoduje.
19. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że siłownik zawiera cylinder hydrauliczny (136) mający pierwszy koniec połączony z ramieniem (108) i drugi koniec połączony z platformą (162) maszyny do obracania ramienia wokół osi przegubu przez wysuwanie i cofanie cylindra (136).
20. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że przednia platforma (128) maszyny zawiera szynę, a platforma (162) ramienia jest sprzężona ślizgowo z szyną do przemieszczania się platformy (162) ramienia w kierunku równoległym do ściany wyrobiska.
21. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że tarcze wrębowe są przystosowane do wrębiania się w ścianę wyrobiska na jednakową głębokość.

PL 233 012 B1
22. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że siłownik przystosowany jest do obracania ramienia (108) wokół osi przegubu w celu wrębienia wrębników tarczowych (116, 120, 124) w ścianę wyrobiska.
23. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że pierwszy wrębnik tarczowy (116) znajduje się niżej, niż drugi i trzeci wrębnik tarczowy (120, 124) w stosunku do spągu wyrobiska, gdzie pierwszy wrębnik tarczowy (116) jest w położeniu do wrębienia się w ścianę wyrobiska wcześniej, niż drugi lub trzeci wrębnik tarczowy (120, 124) przez obracanie ramienia (108) w pierwszym kierunku.
24. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że druga platforma (130) jest zakotwiona do spągu, a tłok hydrauliczny (312) jest skonfigurowany do przemieszczenia pierwszej platformy w kierunku ściany wyrobiska.
25. Maszyna górnicza według zastrz. 17, znamienna tym, że głowica wrębnikową (127) zawiera sprężystą tuleję (200) do izolowania ramienia (108) od drgań głowicy wrębnikowej (127), która to tuleja sprężysta (200) jest umieszczona między głowicą wrębnikową (127) a drugim końcem ramienia (108).
26. Maszyna górnicza do wrębiania się w ścianę wyrobiska, wsparta na szynie, zawierająca: platformę oraz ramię wsparte na platformie, znamienna tym, że platforma (162) jest skonfigurowana do przesuwania się po szynie względem ściany wyrobiska;

i tym, że zawiera ponadto pierwszy wrębnik tarczowy (116) połączony z ramieniem (108), mający pierwszą tarczę tnącą, przy czym tarcza tnąca jest skonfigurowana do wykonywania ruchu wahadłowego mimośrodowo wokół osi wrębnika; oraz drugi wrębnik tarczowy połączony (120) z ramieniem i położony w odstępie od pierwszego wrębnika tarczowego (116), przy czym drugi wrębnik tarczowy (120) ma drugą tarczę tnącą, skonfigurowaną do wykonywania ruchu wahadłowego mimośrodkowo wokół osi drugiego wrębnika, przy czym oś drugiego wrębnika nie znajduje się w jednej płaszczyźnie z osią pierwszego wrębnika.
27. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że zawiera ponadto trzeci wrębnik tarczowy (124) połączony z ramieniem (108) i położony w odstępnie od pierwszego i drugiego wrębnika tarczowego (116, 120), przy czym trzeci wrębnik tarczowy (124) zawiera trzecią tarczę tnącą, skonfigurowaną do wykonywania ruchu wahadłowego mimośrodkowo wokół osi trzeciego wrębnika (124), przy czym oś trzeciego wrębnika nie znajduje się w jednej płaszczyźnie z osią pierwszego i/albo drugiego wrębnika (116, 120).
28. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że zawiera ponadto urządzenie napędowe do obracania ramienia (108) względem platformy (162), mające pierwszy koniec połączony z platformą (162) oraz drugi koniec połączony z ramieniem (108).
29. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że urządzenie napędowe jest skonfigurowane do obracania ramienia (102) wokół osi, która jest zasadniczo prostopadła do spągu wyrobiska.
30. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że pierwszy wrębnik tarczowy (116) jest położony bliżej spągu wyrobiska, niż drugi wrębnik tarczowy (120), przy czym pierwszy wrębnik tarczowy (116) jest skonfigurowany do wrębiania się w ścianę wyrobiska podczas przemieszczania się ramienia w kierunku ściany wyrobiska przed drugim wrębnikiem (120).
31. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że pierwszy wrębnik tarczowy (116) ma wał obrotowy wspierający pierwszą tarczę tnącą do jej przesuwania mimośrodowo przez obracanie wału, przy czym wał jest połączony z pierwszą tarczą tnącą w położeniu odsuniętym od osi pierwszego wrębnika (116).
32. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że każda tarcza tnąca jest skonfigurowana do poruszania się wahadłowo z wysoką częstotliwością i z małym wychyleniem.
33. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że ramię (108) ma ponadto balast (127) wsparty na ramieniu, przy czym jest on połączony z co najmniej jednym z wrębników tarczowych (116, 120).

PL 233 012 Β1
34. Maszyna górnicza według zastrz. 26, znamienna tym, że zawiera ponadto element sprężysty (200) połączony z ramieniem do izolowania platformy (162) od drgań pierwszego i drugiego wrębnika tarczowego (116, 120) podczas wrębiania się w ścianę wyrobiska.