NO117294B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en gravemaskin med oscillerende

armer med 'roterende kuttehoder, beregnet for utvinning av mineraler i gruver.

Maskinen er først og fremst beregnet for kullgruvedrift,

men kan selvsagt også anvendes for utvinning av andre materialer.

Nedenfor skal den imidlertid beskrives i forbindelse med utvinning

av kull.

En kjent maskin har et mobilt understell med en bred bom

i den fremre enden, hvilken bom kan beveges selektivt ved manuell kontroll i en vertikal sirkelbue, og på denne bommen er det anordnet to armer, en på hver side av maskinens lengdeakse. Disse armer kan oscilleres samtidig på tvers av bommen i en i det vesentlige

horisontal sirkelbue. Hver arm har et roterende kutterhode i den ytre enden, hvilket hode roterer om en horisontal akse. Når maskinen angriper arbeidsflaten i gruven, roterer kutterhodene, de graver og bryter ut kull eller andre mineraler, mens armene hele tiden svinger mot og fra hverandre. Ved begynnelsen av arbeidet er bommen vanligvis hevet, slik at kutterne kan synke inn i kullåren ved hengen i ønsket dybde og høyde. Kutterhodene roterer og beveges samtidig mot.og fra hverandre ved hjelp av de oscillerende armene, idet bommen senkes i retning mot sålen eller liggen. Det er ønske-lig at begge armene beveges samtidig i motsatte retninger, slik at kutterkreftene utbalanseres. Den store amplituden som armenes svingområde har muliggjør utgraving av en stoll eller ort som er meget bredere enn maskinen.

Kutterhodene på de respektive armer roteres av separate motorer som er mekanisk drivforbundne, slik at de opererer synkront. Den mekaniske forbindelse skjer ved hjelp av gear og drivaksler med universalkoblinger, og oscilleringen av kutterarmene skjer ved hjelp av veivskiver på de respektive armer som drives fra gearbokser som igjen drives av de respektive drivmotorer for kutterhodene. Hver veivskive har en eksentrisk veivtapp. Separate ledd som er svingbart festet til en fast svingepunkt midt mellom de to armene, strekker seg i motsatte retninger ut ifra svingepunktet og angriper hver. sin veivtapp på de nevnte skiver, slik at når skivene roterer, beveges armene mot og fra hverandre, d.v.s. mot og fra det faste svingepunkt.

Den kjente maskin er meget tilfredsstillende i praksis og var i sin tid et stort fremskritt, men den har den ulempe at svingebueområdet for armene ikke kan reguleres, når f.eks. arbeidet krever en ort eller arbeidsflate som er smalere, og det var ikke mulig å rotere kutterhodene uten samtidig å oscillere armene. Begge veivskiver må rotere eksakt jevnt, slik at maskinen måtte forBynes med en tverrdrift mellom de to motorene, hvilken tverrdrift sørget for en mekanisk forbindelse mellom de to motorene, som nevnt ovenfor, slik at de løper helt synkront. Derav fulgte, at hvis f.eks. en av de to motorene sviktet, så var man ikke bestandig sikret at betjeningen ble oppmerksom på det, og hele belastningen ble i så tilfelle overført til den andre motoren.

Hele gearet og drivforbindelsen mellom de to motorene og mellom hver motor og det respektive kutterhode, samt de roterende veivskiver er naturligvis tunge, dyre og danner ingen støtdempning for absorbering av sjokk ved forekomst av unormale formasjoner i kullåren eller i en annen mineralåre. Dette førte ofte til meget stor slitasje og brekkasje i veivtappene. Selv om dette naturligvis kan repareres med en gang, så betyr det dødtid og ødelagte tids-skjemaer. Dette kommer særlig godt frem ved de store maskiner som har vært bygget i den senere tid.

Det er også kjent gruvemaskiner hvor armene kan svinges

i sideretningen ved hjelp av hver sin hydrauliske motor. Man kan da regulere amplituden for svingebueområdet for hver arm, og da motorene ikke er innbyrdes forbundne lenger, kan hver kutter stoppes ved at dens motor stoppes. Dersom en av motorene av en eller annen årsak skulle svikte, så blir betjeningen med en gang oppmerksom på dette, fordi det tilhørende kutterhode stopper.

Foreliggende oppfinnelse tar utgangspunkt i en gruve-, maskin av sistnevnte type og tar sikte på å forenkle oppbyggingen av styresystemet for armenes svingebevegelse, idet man bibeholder armenes svinging mot og fra hverandre synkront, samtidig som driv-systemet beskyttes mot ødeleggelse som følge av overbelastning, hvor-hos man også bibeholder de fordeler som ligger i at hvert kutterhode blir uavhengig av det andre med hensyn til driften av kutterne. Man tar også sikte på å bibeholde muligheten for regulering av svingebueområdet for armene med hensyn på amplituden.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det for svinge-bevegelsen av armene i sideretningen benyttes en hydraulisk arbeidssylinder som er anordnet mellom armene og er forbundet med bommen og med hver av armene gjennom ledd for horisontal svinging av armene mot og fra hverandre, hvilken arbeidssylinder styres ved hjelp av et ventilarrangement.

Hensiktsmessig kan ventilarrangementet ha en trykkavlastningsventil og en reverseringsventil, idet trykkavlastningsventilen er shuntkoblet med trykkmedium-ledningene.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene som viser et foretrukket utførelseseksempel.

Fig. 1 viser et generelt grunnriss av maskinen,

fig. 2 er et generelt sideriss av maskinen i driftsstil-ling, og kutterhodene er antydet rent skjematisk som sirkler,

fig. 3 er et langsgående vertikalsnitt av en del av bommen med en hydraulisk sylinder og stempelmekanisme for oscillering

av kutterarmene,

fig. 4 er et grunnriss av den samme delen av bommen med dekslet fjernet,

fig. 5 er et langsgående vertikalt snitt etter linjen V - V i fig. 4,

fig. 6 er et enderiss av mekanismen i fig. 4>sett fra

den venstre ende i fig. 4>

fig. 7 er et enderiss sett fra den høyre enden i fig. 4»fig. 8 er et tverrsnitt gjennom sylinderen og krysshodet

i planet til linjen VIII-VIII i fig. 4,

fig. 9 er et skjema over de hydrauliske kretser, og fig. 10 er et grunnriss av en av kutterarmene og dens

drivanordning.

Fig. 1 og 2 viser en gruvemaskin 11. Maskinen består i det vesentlige av et understell 12 på larveføtter 13. Et samlehode 14 er anordnet ved fronten av maskinen 11 og er forsynt med en

transportør 15 som bringer kull fra samlehodet og bakover for tøm-ming.

Over samlehodet 14 er det til fronten av understellet 12 hengslet en bom 16. Bommen 16 er hengslet med sin nedre og bakre ende til understellet om en horisontal akse. Denne bom, som i sin fremre ende strekker seg over maskinens hele bredde, bærer to kutter-armer 18, en på hver side av maskinens senterlinje. Disse armers

fremre ender strekker seg lengre ut enn bommen. På den ytterste

ende til hver arm er det anordnet en gearboks 19 med et kutterhode 19' som består av to avstandsplasserte kutterhjul på en tverraksel (fig. 10), idet et kutterhjul er plassert på hver side av huset 19. Den indre ende til hver arm er svingbart opphengt for en universell bevegelse i et gear- og koblingshus 20. Hver arm har en føring ved l8a som er utsparet, slik at den passer over kurveføringen l6a ved den fremre ende av bommen, og hvormed armen er glidbart understøttet for horisontal bevegelse og sikres-mot vertikal bevegelse relativt bommen.

Kutterhodene 19 drives av hver sin motor 21 som er lagret på bommen 16. Hver motor er direkte koblet til hodet som det driver over en drivaksel og gear, slik dét skal beskrives nærmere nedenfor.

I henhold til oppfinnelsen er det anordnet en hydraulisk mekanisme som omfatter en sylinder og et stempel, hvormed kutterarmene kan oscilleres... Som vist på tegningene består den

hydrauliske mekanisme av en frem- og tilbake-bevegbar sylinder 22

med et fast krysshode 23. Stempelstangen 24 er stasjonær, og på

denne stangen er det anordnet et stasjonært stempel 25 som ligger inne i sylinderen (fig. 1, 3 og 4).

En vippeaksel 26 som påvirker en styreventil er roterbart

lagret i lagrene 26a som er festet til bommen. Denne aksel er anordnet sentralt over sylinderen 22 og strekker seg langsmed sylin-

deren og over den. På toppen av krysshodet 23 er det anordnet to kammer 27a og 27b, en kam på hver side av og under akselen 26. Kammen 27a er avskrådd ved sin fremre eller høyre ende, som vist i

fig. 4-8, og den andre kammen er avskrådd på samme måte ved(jsin bakre eller venstre ende. I innbyrdes avstand på akselen er det anordnet vippearmer 2'8a og 28b. Vippearmen 28a kan forskyves på

akselen og fastgjøres nær den fremre ende av vippeakselen, mens vippearmen 28b er anordnet nær den bakre bevegelses-begrensning til krysshodet. Vippearmen 28a rager inn i bevegelsesbanen til kammen 27a, og vippearmen 28b rager inn i bevegelsesbanen til kammen 27b.

Når sylinderen og krysshodet 23 beveges forover, d.v.s* til høyre på tegningene, vil den skrå enden til kammen 27a gå inn under den utragende enden til armen 28a, hvilken arm-ende er forsynt med en innsatt kule og vil løfte vippearmen, hvorved akselen vippes i en retning. På dette tidspunkt er armen 28b ikke i inngrep jned kammen 27b. Når sylinderen går tilbake, vil den skrå enden til kammen 27b gå inn under armen 28b, løfte denne og derved vippe vippeakselen tilbake til dens tidligere stilling. ;Nær den bakre enden av vippeakselen 26 er det en arm 26b ;hvortil det er festet et ledd 26c som er forbundet med spindelen til en styreventil 29, slik at når vippeakselen vippes den ene eller andre veien, beveges styreventilen tilbake og frem igjen ved sylin- ;derens bevegelsesgrenser, slik at væsketrykket reverseres, hvorved sylinderens bevegelsesretning reverseres, slik det skal forklares nærmere nedenfor. ;Som best vist i detalj i fig. 3 er den faste stempelstan- ;gen 24 hul og har en konsentrisk innsatt rør Jl, hvis ene ende er festet til det faste stempel 25, og hvis andre ende er festet til en kobling 32. Derved tilveiebringes en passasje gjennom hvilken væske under trykk kan innføres i sylinderen for frembringning av sylin- ;derens bevegelse i en retning. Røret Jl kommuniserer med en passa- ;sje 33 gjennom koblingen, slik at det tilveiebringes en fri ;strømningsvei til en sentral passasje 34. gjennom det faste stempel ;25. I stempelstangen 24 er det anordnet radielle åpninger 35 til høyre for stemplet 25, som vist i fig. 3»slik at væske kan komme inn i kammeret 36. I det faste stempelet er det videre anordnet en passasje 37 som kommuniserer med den sentrale boring 34 i stemplet 2.5 og med kammeret 36. Gjennom denne passasje går trykkvæsken og setter' igang sylinderens 22 bevegelse mot høyre. De radielle åpnin- ;gene 35 frigjøres etter at sylinderen 22 har beveget seg en kort strekning mot høyre, hvorved væske innføres til kammeret 36 og såle- ;des fortsetter å drive sylinderen mot høyre med en større hastighet. ;Det ringformede rom 38 mellom ledningen 31°g innerveggen ;til den hule stempelstang 24 tjener som passasje for væske som inn- ;føres gjennom en innløpsport 39 ?ra en omløpende passasje 39a i koblingen 32. I stempelstangen er det anordnet radielle åpninger 41 ;i nærheten av stemplets venstre side, som vist i fig. 3»°g når sylinderen er i sin ytterste, høyre stilling, d.v.s. det motsatte av det som er vist i fig. 3>vil portene 41 være inne i pakningshylsen 41a i den venstre ende av sylinderen, og den hydrauliske væske vil derfor i dette tilfelle først gå inn gjennom den trange passasjen 43) og etter-at.stempelet er forskjøvet tilstrekkelig mot høyre, vil den hydrauliske væske kunne gå inn gjennom de radielle åpninger 41• ;Den tilsvarende hylse i den andre ende av sylinderen har henvisnings-tallet 35&-Når væske under trykk således innføres i kammeret 42 ;til venstre for det faste"stemplet, vil den bevegbare1sylinder 22 ;drives mot venstre og på samme måte, når væsken innføres til kamme- ;ret 36 til høyre for det faste stemplet, vil sylinderen beveges mot høyre. ;Væske fra kammeret 36 på høyre side av stemplet støtes ut gjennom de samme kanaler som den kommer inn gjennom, og det samme gjelder for væsken i kammeret 42. ;Bevegelsene overføres til kutterarmene 18 ifra krysshodet ;23 gjennom leddene 56 som ved 56a er svingbart forbundne med armene l8 og med krysshodet ved 57• Det er anordnet et slikt ledd på hver side av krysshodet. Når således krysshodet beveges mot frontenden til maskinen 11, vil leddene 56 øke vinkelen mellom kutterarmene 18, ;slik at armene utfører en samtidig horisontal sirkelbuebevegelse vekk fra hverandre og ut mot maskinens sider. På samme måte trek- ;kes armene mot hverandre og inn mot maskinens senterlinje når kryss- ;hodet beveges i retning mot maskinens bakre ende, hvorved altså ;vinkelen mellom armene blir mindre. Amplituden til de buene som armene dekker, d.v.s. armenes rekkevidde, bestemmes av bevegelses-lengden til sylinderen og krysshodet, og dersom intet væsketrykk tilføres sylinderen, vil armene forbli fastlåst i enhver stilling samtidig som et av eller begge kutterhodene 19 kan rotere. Armene 18 beveger seg likt og i motsatte retninger, synkront med hverandre, som ved den tidligere kjente maskin, men armene kan holdes stille mens kutterne roterer, noe som gjør maskinen mer anvendelig og betyr et betydelig pluss. ;Det hydrauliske system som tilveiebringer sylinderens frem- og tilbakegående bevegelse på den ovenfor beskrevne måte skal forklares nærmere under henvisning til skjemaet i fig. 9* Det skal her først pekes på at elementet 60 øverst, i venstre hjørne som er betegnet som "tank" også forekommer nederst i venstre hjørne, og dette er den samme beholderen eller reservoaret, men for oversiktens skyld er inntaket for væskesystemet, som indikert ved 6l, plassert øverst i skjemaet og uttømmingen representert ved diffusøren 62 plassert nederst i skjemaet. Tanken 60 forekommer ellers også andre steder i skjemaet og representerer altså hele tiden samme tank.

En motor 63 på den ene siden av maskinen, bak motoren 21 (fig. 1), driver en pumpe 64 som sirkulerer olje fra reservoaret til en kjøler 65, og fra kjøleren går oljen gjennom et filter 66 og inn i ledningen 67. Olje som ikke behøves for driften av de hydrauliske mekanismer, strømmer tilbake gjennom en trykkavlastningsventil 68 inn i diffusøren 62 i tanken 60

Hver av de to motorer 21 er ved hjelp av en gearboks 20 drivforbundet med en høytrykkspumpe med et konstant volum, og disse pumpene har henvisningstallene 69a og 69b. Olje fra ledningen 67 går gjennom grenledningen 70 til inntaket i pumpen 69a, og gjennom grenledningen 71 går oljen til inntaket i pumpen 69b. Pumpen 69a leverer høytrykksvæske gjennom ledningen " J2 og til en shunt- og reverseringsventil 73»°g pumpen 69b leverer høytrykksolje gjennom ledningen 74 til den samme ventilenheten 73, hvor de to pumpers uttak kombineres.

En del av høytrykksoljen fra ventilenheten 73 går fra denne enheten gjennom en ledning 75 til en konvensjonell av og på ventil 76»hvilken ventil har en manuelt betjenbar arm som kan beveges fra en stoppstilling hvor væskestrømmen blokkeres til en start-stilling, hvor ventilen er åpen for passering av væske gjennom ventilen og inn i ledningen 77» Denne ledning har en gren 78 som fører til en akkumulator 79°g en gren 80 som forbinder både ledningen 77°g akkumulatoren med den eneste innløpsporten til den konvensjonelle førnevnte spoletype styreventil 29. Styreventilen vil når vippeakselen 26 vipper i den ene eller andre retning levere høytrykksvæske alternativt til ledningene 8l og 82, hvorved en konvensjonell væsketrykkbetjent reverseringsventil 83 beveges. Når

væsken strømmer gjennom ledningen 8l til den ene siden av reverseringsventilen, tømmes væske ut gjennom ledningen 82 og gjennom styreventilen 83 til ledningen 84 for retur til tanken, og vice versa, f skjemaet er det væsketrykk i ledningen 8l, hvorfor denne er forsynt med piler, mens utstøtt væske strømmer gjennom ledningen 82, og denne ledningen har derfor ingen piler. Reverseres styreventilen 29, reverseres også den nevnte tilstand, og 82 vil da bli trykkledning og 8l utstøtningsledning..■

Reverseringsventilen 73 fordeler høytrykksvæsken fra de

to pumper. 69a og 69b til sylinderen 22, med unntagelse av den høy-trykksvæske som er nødvendig for styreventilkretsen og for visse andre nødvendige funksjoner. Med delene i den stilling som er vist i skjemaet, går høytrykksvæske gjennom ledningen 84 og inn i passasjen 33°g beveger sylinderen mot høyre, slik at armene 28 spres ut,<v>mens væske i rommet 42 til venstre for stemplet støtes ut gjennom portene 39» gjennom passasjen 31°g forbindelsen 85 og inn i ledningen 86. Den utstøtte væske fra ledningen 86 går gjennom reverseringsventilen og innvendige passasjer.i ventilenheten 73°g derfra til ledningen 87 og inn i diffusøren 62 i tanken 60.

Når reverseringsventilen beveges i den andre retningen,

vil ledningen 84 bli utstøtningsledning for olje fra den høyre siden

av stemplet., og ledningen 86 vil bli høytrykks-tilførselsledning for den venstre siden av stemplet.

I ventilenheten 73 er det en trykkavlastningsventil 88 av kjent konstruksjon, som f.eks. en fjærbelastet ventil som er shuntet over høytrykks- og utstøtniflgsledningene, slik at høytrykksvæske fra de to høytrykkspumpene kan shuntes til utstøtningsledningen 87 når trykket overstiger et forutbestemt maksimum. Dette er et sikker-hetstiltak som tillater stansing av armene før- de overbelastes. For eksempel kan nevnes at når armene beveges mot hverandre, kan et j bergstykke eller meget hard skifer komme inn mellom armene og hindre deres lukke-bevegelse. I så tilfelle-vil åvlastningsventilen åpne og beskytte mekanismen mot ødeleggelse, særlig svingetappene for leddene som bevirker armenes bevegelser. Motoren kan likevel fortsette sin drift av kutterne, og dersom kutterne etterhvert fjerner hindringen, vil armene kunne fortsette bevegelsen. Væsketrykket opprettholdes normalt av trykkavlastningsventilen, men når ventilen 76 beveges til stoppstilling, avlastes trykket i. ledningen-77>°g væsken strømmer tilbake gjennom ledningen til tanken, hvorved trykket over avlastningsventilen avlastes gjennom ledningen 88' og kontrollventilen 88a til ledningen 77»slik at når håndtaket til ventilen 60 beveges til stoppstilling mens pumpene 69a og 69b frem-deles arbeider, vil stopp- og start-ventilens oppgave være å avlaste trykket i ledningen 77»slik at trykket i avlastningsventilen kan synke, hvorved man shunter høytrykksvæsken til reservoaret for derved å kutte ut styreventilen og reverseringsventilen og sylinderen med stempel, slik at det her ikke forefinnes noe arbeidstrykk. Den samme bevegelsen til stopp- og start-ventilen til tillate væske i ledningen 75 å strømme til reservoaret eller tanken, slik at pumpe-nes 69a oe 69b leverte effekt, som virker så lenge som motoren 21 virker, shuntes ,til reservoaret. Når stopp- og start-ventilen er lg drivstillingen, går den av de to høytrykkspumper leverte mengde gjennom denne ventil, som forklart ovenfor, og tilveiebringer et normalt høytrykk i avlastningsventilen og av andre deler av det hydrauliske "systemet, hvormed pumpene kommuniserer. Kontrollventi-" len 88a hindrer tilbakestrømning fra akkumulatoren og til avlastningsventilen, hvilken tilbakestrømming ellers ville kunne forstyrre den hurtige stopp av de hydrauliske mekanismer. Det beskrevne system letter fjerningen av oppfanget luft, som ellers representerer et problem i hydrauliske systemer.

De andre elementer i skjemaet gjelder smøring, måle-instrumenter og så videre som for såvidt er av mindre interesse i denne forbindelse.

I fig. 10 er vist drivanordningen for et av kutterhodene og en av høytrykkspumpene er vist. I figuren ser man en av de to motorene 21 som er nevnt før, hvis aksel går inn i en gearboks 20. Inne i gearboksen har akselen et drev 21a som er i inngrep med et tannhjul 21b for drift av'høytrykkspumpen 69a. : Det samme drevet har også inngrep med et tannhjul 21c som overfører en" roterende bevegelse gjennom en universalkobling til en aksel l8b som strekker seg langs kutterarmen og som i den fremre ende har et konisk drev l8c.

Drevet l8c er i inngrep med det koniske tannhjul l8d på en aksel l8e

som forløper parallelt med akselen til kutterhodet. Akselen l8e er forsynt med et sportannhjul l8f s.om er i inngrep med et tannhjul 19c på kutterhodets aksel. Et kulelignende hus ved den indre ende av armen l8 omgir universalkoblingen og danner svingeaksen for armen.

Hver motor 21 bidrar likt til kraftlevering for oscilleringen av

kutterarmene og eliminerer forskjellige motorer på motstående sider av maskinen, eller en separat motor for driving av høytrykksmekanis-

men.

Det skal her nevnes, at fordi delene 35°g 41 lukkes kort

før sylinderen fullfører sin bevegelse, vil de trange passasjene 37

og 43 bremse utstøtningen av væske og derved gi en avfjæring av armbevegelsene ved slutten av armslagene, i tillegg til at passa-

sjene muliggjør gradvis tilføring av væske ved begynnelsen av det motsatt rettede slag.

Hver av hovedmotorene 21 driver en høytrykkspumpe og

driver også et kutterhode på den nærmest beliggende arm. Som før nevnt kan kutterhodene roteres uten at armene beveges frem og til-

bake, og hvert kutterhode kan stoppes mens det andre går rundt. Da de to motorene 21 er helt uavhengige, vil den respektive kutter stoppe å rotere dersom en motor svikter, slik at betjeningen med en gang blir oppmerksom på at motoren har sviktet. De to armene 18 vil naturligvis alltid bevege seg likt og motsatt rettet langs den samme sirkelbue, og deres drivkraft leveres fra motorene 21 gjennom det hydrauliske system, men det er ikke nødvendig med en mekanisk synkronisering av de to motorene. En ekstra fordel er at ved å

justere vippearmens 28a stilling på akselen 26 kan svingebuens lengde varieres etter de krav som til enhver tid foreligger.

Claims (1)

1. Gruvemaskin omfattende et kjørbart understell (12), en bom (l6) lagret foran på understellet (12) for vertikal bevegelse relativt understellet, et par armer (l8) som er lagret på bommen og kan svinges horisontalt i sideretningen ved hjelp av en hydraulisk

motor, en roterende kutter (1°/ ) i den fremre ende av hver arm (18), samt en motor (21) forbundet med hver kutter (19') for drift av kutterne (19'),karakterisert vedat den nevnte hydrauliske motor er en arbeidssylinder (22, 24) som er anordnet mellom armene (l8) og er forbundet med bommen (l6) og med hver av armene (18) gjennom ledd (56) for horisontal svingning av armene (l8) mot og fra hverandre, hvilken arbeidssylinder styres ved hjelp av et ventilarrangement (73)-2. Gruvemaskin ifølge krav 1,karakterisertved at ventilarrangementet (73) nar en trykkavlastningsventil (88) og en reverseringsventil (83), idet trykkavlastningsventilen er shuntkoblet med trykkmediumledningene (84, 86).