Импактитодобывающий комбайн



Импактитодобывающий комбайн
Импактитодобывающий комбайн
Импактитодобывающий комбайн
Импактитодобывающий комбайн
Импактитодобывающий комбайн

 


Владельцы патента RU 2554617:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет по землеустройству" (RU)

Комбайн для добычи импактитов. Комбайн содержит резонансный двигатель, передающий крутящий момент на бур, подборщик, шарнирно установленный к раме тележки, и полиспаст для поднятия бура. В качестве противовеса буру подвешено коромысло, на одном плече которого установлен паровой котел, а на другом баллон со сжатым воздухом. 5 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для добычи полезных ископаемых.

Целью изобретения является создание агрегата для добычи импактитов.

На Земле известно около 200 кратеров, образованных в результате падения небесных тел. В России наиболее крупным таким кратером является Попигайский, расположенный на севере Красноярского края, импактиты которого отличаются особой прочностью. Специалисты считают, что их прочность в 2,4 раза выше, чем у обычных алмазов [1].

Такие импактиты необходимы при производстве композитных материалов, например износостойких подшипников скольжения.

При добыче алмазов обычно используют способы, где применяются химические и бризантные вещества, которые загрязняют окружающую среду и разрушают алмазы [2].

В отличие от этого нами ранее был предложен алмазодобывающий комбайн, при использовании которого применялась подача водяного пара в подбуровое пространство с целью разуплотнения алмазосодержащего кимберлита в результате резкого перепада температур [3].

Учитывая, что Попигайский кратер также находится в зоне устойчивой вечной мерзлоты, этот способ мы предлагаем использовать и здесь, но сам комбайн, приспособленный для бурения скважин, не подходит для добычи импактитов, находящихся в брекчиевых котловинах.

Вместо конусообразного бура здесь нами предлагается бур, где использован резонансный двигатель, использующий энергию полимерного гидрогеля [4], способного при определенном повышении температуры воды, в которой он находится, коллапсообразно увеличивать свой объем в 500 раз, что при соответствующей опытной подборке чередования импульсов может способствовать необходимому разрушению брекчии [5].

С этой целью нами представлен бур, подвешенный к полиспасту, резервуар с водой, коромысло с балансиром, на котором подвешены с одной стороны паровой котел, а с другой - баллон со сжатым воздухом, причем бур связан с маховиком, который имеет два диска, при этом верхний диск имеет зубья, а на нижнем диске установлены цилиндры, заполненные полимерным гидрогелем, который при повышении температуры способен, коллапсообразно увеличиваясь в объеме, ударять головкой толкателя по зубьям.

Нагрев воды в цилиндрах происходит за счет того, что под нижним диском установлен кожух, примыкающий к нижнему диску маховика, благодаря которому вызывают нагрев полимерного гидрогеля.

Рама тележки дистанционно управляется в те моменты, когда устанавливается перерыв в работе над раскалыванием брекчии и тележка имеет возможность передвинуться с одной делянки на другую.

Бур снабжен водилом с паровой камерой, расположенной над поверхностью, где между шарошками установлены форсунки, используемые для подачи пара в подбуровое пространство.

Когда водило бура поднято, крутящий момент может быть передан через трансмиссию и преобразователь энергии на коробку передач, электрогенератор, сцепление и систему управления тележкой.

На фиг.1 приведен разрез комбайна по А-А на фиг.2; на фиг.2 - разрез комбайна по В-В на фиг.1; на фиг.3 - продольный разрез гелиевого цилиндра в статичном состоянии (пунктиром - то же в момент удара толкателя по зубцу маховика двигателя); на фиг.4 - фрагменты продольного разреза водила бура; на фиг.5 - разрез подборщика породы по В-В на фиг.1 (пунктиром - то же, при подъеме).

На фиг.1-5 представлены бур 1, подвешенный к полиспасту 2, резервуар с водой 3, коромысло 4 с балансиром, являющееся противовесом буру 1, на котором подвешены с одной стороны паровой котел 5, а с другой - баллон со сжатым воздухом 6; маховик двигателя 7, паропровод 8, преобразователь импульсов энергии 9, коробка передач 10, электрогенератор 11, аккумуляторная батарея 12, сцепление 13, система управления 14 перемещением комбайна по сигналам с автоматизированной системы управления (АСУ), видеокамера 15, осветительные фары 16, подборщик породы 17, рама 18 тележки, колеса 19 тележки, сопло 20 воздуховода 21, телескопический подъемник 22 подборщика 17, электронагреватель 23 внутри парового котла 5, водило 24 бура, подшипник 25 водила, паровая камера 26 бура, обеспечивающая подачу пара на брекчиевую поверхность, причем подъем и спуск бура обеспечивает подшипник 25, расположенный на водиле бура (фиг.4).

На фиг.3 представлен фрагмент двигателя, который представляет из себя маховик 27, состоящий из двух параллельно установленных, взаимосвязанных дисков с зазором 28 между ними, насаженных на одну вертикальную ось 29, параллельную оси бура, при этом на верхнем 30 диске имеются зубья 31, выходящие в зазор 28, а на нижнем 32 диске установлены цилиндры 33, заполненные водой и находящимися внутри цилиндров поршнями с нижней 34 головкой и вынесенной за пределы цилиндра верхней 35 головкой, выполняющей функцию толкателя по зубьям 31, причем поршни снабжены пружиной 36,прикрепленной внизу к нижней головке 34 поршня, а вверху к верхнему днищу 37 цилиндра, в котором через имеющееся отверстие с компрессионными кольцами способен проходить стержень 38 поршня, при этом между нижним 39 днищем цилиндра и нижней 34 головкой поршня уложена масса полимерного гидрогеля 40, а сама нижняя 34 головка снабжена отверстиями 41, через которые может свободно просачиваться вода, находящаяся в цилиндре. При достижении определенной критической температуры воды в цилиндре гидрогель, коллапсообразно увеличиваясь в объеме, сжимает пружину 36 и ударяет верхней головкой 35 поршня (толкателем) по зубу 31, находящемуся на верхнем 30 диске. В этот момент снизу за нижним днищем поршня перед цилиндром выдвигается упорный палец 42, закрепленный на подвижном механизме кронштейна 43 маховика 27, воспринимая при этом отбойный удар зуба 31, не давая цилиндру возможности отодвинуться в обратном направлении. Маховик 27 приобретает крутящий момент, который передает через установленную на нем шестерню 44 на установленную рядом на вертикальной оси 29 бура шестерню 45, расположенную на водиле 24 бура. После этого температура воды в цилиндре снижается, объем гидрогеля уменьшается, пружина 36 отводит толкатель 35 в прежнее доударное положение. Палец 42 по сигналу из АСУ при помощи механизма, установленного на кронштейне, опускается вниз, освобождая место для прохода последующего цилиндра, после чего цикл повторяется.

Нагрев воды в цилиндрах происходит за счет того, что под нижним диском 32 установлен кожух 46, через который пропущен идущий от парового котла 5 к водилу 24 бура паропровод 8, который установлен таким образом, что вода в цилиндрах, проходящих мимо кожуха, постепенно нагревается, достигая критического уровня в момент прохождения маховика 27 над упорным пальцем 42.

Этапы процесса следующие: вначале электронагреватель 23 доводит воду в котле 5 до кипения; пар по паропроводу 8 обеспечивает вращение маховика 27, а через водило 24 и самого бура; пар поступает в паровую камеру 26 и в подбуровое пространство 47. Вращение бура прекращается, он при помощи полиспаста 2 приподнимается вверх, образуя пространство над поверхностью брекчии, где происходит заполнение микротрещин паром, который мгновенно превращаясь в лед, разуплотняет брекчиевый массив. После этого бур опускается и приводится во вращательное движение, а паровой котел 5 пополняется водой из расположенного над ним резервуара 3 с водой. Противовес бура - коромысло 4 через полиспаст 2 поднимает бур, после чего цикл повторяется. Бур после нескольких подобных циклов поднимают, а в подбуровое пространство 47 нагнетают из баллона 6 сжатый воздух по воздуховоду 21 и соплам 20, который сметает отработанную породу 48 в подборщик 17, шарнирно закрепленный на раме 18 тележки. Отработанная порода, попавшая в подборщик после подъема телескопического подъемника 22 ссыпается в ковш автокара 49, подъехавшего к комбайну, чтобы обеспечить сохранность ее в условиях вероятного снегопада.

В тот период, когда бур не вращается, а работа двигателя продолжается, крутящий момент через трансмиссию 50 передается на преобразователь энергии 9, с него на коробку передач 10, затем на электрогенератор 11, связанный с аккумуляторной батареей 12, на сцепление 13 и на систему управления 14, которая по команде с АСУ через карданный вал 51 приводит в действие передний 52, средний 53 и задний 54 мосты тележки, которая перемещается на новую делянку.

Комбайн оборудован необходимой теплоизоляцией и по мере надобности снабжается водой, сжатым воздухом и заряженными аккумуляторными батареями.

Использованные источники

1. Похиленко Н. РАН: Внеземные алмазы из Сибири непригодны для ювелирных изделий // «Деловая газета» за 17 сентября 2012 г.

2. RU 2136887, С1, 1999.

3. RU 2426879, С2, 2011.

4. Филипова О.Е. «Умные» полимерные гидрогели // Природа, 2005, №8, С.8.

5. Большая советская энциклопедия. Т.21, Изд.3. 1975, М.: БСЭ, С.588-592, «Резонанс».

6. Политехнический словарь, Изд.3, 1998. М.: БСЭ, С.611, «Эксцентриситет».

1. Комбайн, включающий бур, двигатель, резервуар с водой, паровой котел, баллон со сжатым воздухом, отличающийся тем, что бур получает крутящий момент от двигателя, являющегося резонансным, представляющего из себя маховик, включающий два взаимосвязанных, расположенных друг над другом диска, при этом верхний диск снабжен по краям зубьями, о которые имеют возможность ударять толкатели, расположенные в цилиндрах, прикрепленных по краям нижнего диска, в которых имеется полимерный гидрогель, способный при достижении критической температуры воды коллапсообразно увеличивать свой объем, при этом энергию отдачи от удара имеют возможность воспринимать упорные пальцы, выполненные с возможностью упираться о днище цилиндра с последующим перемещением после сигнала с автоматизированной системы управления на механизм, установленный на кронштейне двигателя, вниз для пропуска последующего цилиндра, при этом изменение температуры в цилиндре связано с наличием паропровода, проходящего от парового котла к паровой камере установки и заключенного в кожух, примыкающий к нижнему диску маховика, причем бур подвешен к полиспасту на одном плече, противовесом которому является коромысло с балансиром, на котором, в свою очередь, сбалансированы паровой котел и баллон со сжатым воздухом, который используется для сдува отработанной породы в подборщик, который шарнирно прикреплен к раме тележки, на которой установлен комбайн и которая дистанционно управляется с автоматизированной системы управления, при этом паровой котел имеет возможность пополняться водой из расположенного над ним резервуара с водой, которая нагревается в паровом котле, причем бур снабжен водилом с паровой камерой, где между шарошками установлены форсунки, используемые для подачи пара в подбуровое пространство, причем в периоды, когда бур отключен, крутящий момент может быть передан через трансмиссию и преобразователь энергии на коробку передач, электрогенератор, сцепление и на систему управления тележкой комбайна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей минерального сырья в геологической среде. Изобретение относится к сенсорному устройству и способу геоэлектрического исследования местоположения, стратиграфической разбивки и простирания залежей минерального сырья и смежных горных пород, оконтуривающих данные залежи.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при селективной разработке сложноструктурных месторождений с помощью карьерных комбайнов.

Изобретение относится к горным машинам, используемым при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, а именно к карьерным экскаваторам типа «прямая лопата» с канатным приводом подъема ковша.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. .

Изобретение относится к области подземных исследований и добычи и предназначено для измерения свойств удельного сопротивления земных формаций при проникновении в них через скважину.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых по бестранспортной системе в сложных горно-геологических условиях.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых для транспортировки горной массы.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к навигационной системе горного комбайна, предназначенного для работы в уступе карьера. .

Изобретение относится к области экскаваторного электропривода. .

Изобретение относится к оборудованию рудничных подъемников и предназначено для использования в качестве тягового органа для подъема скипов и клетей из глубоких шахт и карьеров.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении вскрышных и добычных работ на месторождениях, сложенных из плотных и полускальных пород, с применением стреловых карьерных комбайнов, отвалообразователей и других горных машин. Техническим результатом является повышение производительности горных работ при разработке глубоких месторождений полезных ископаемых, сложенных плотными и полускальными породами Способ включает непрерывную выемку и бестранспортное отвалообразование вскрышных пород, непрерывную выемку, перемещение, сортировку полезного ископаемого. Фронт ведения горных работ располагается вдоль короткой оси карьерного поля, непрерывная отработка вскрышного уступа большой высоты ведется одновременно на двух подуступах с использованием стреловых карьерных комбайнов. Вскрышная порода по конвейерам стреловых карьерных комбайнов подается через приемные устройства на конвейеры загрузочных консолей отвалообразователя. Процесс совмещения конвейеров стреловых карьерных комбайнов с приемными устройствами загрузочных консолей и позиционирование отвалообразователя относительно стреловых карьерных комбайнов обеспечивается автоматической системой управления. Добычные работы ведутся с применением землеройно-фрезерной машины, полезное ископаемое подается погрузчиком в бункер мобильного перегрузочного агрегата с конвейером, а затем к мобильно-сортировочному агрегату. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом с применением комбинированного транспорта, и может быть использовано при разработке месторождений с пологим или горизонтальным залеганием полезного ископаемого с вытянутой формой карьера в плане. Техническим результатом является вынос транспортных коммуникаций и загрузочного бункера за пределы рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или их размещение только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера, а также разделение процессов разгрузки автосамосвалов и погрузки горной массы в загрузочный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта при отработке месторождений с пологим или горизонтальным залеганием полезного ископаемого с вытянутой формой в плане. Способ включает отработку верхних и нижних уступов карьера с созданием перегрузочного пункта, состоящего из разгрузочной площадки для автосамосвалов, экскаваторной площадки, загрузочного бункера, железнодорожного пути, согласно изобретению отрабатывают уступы выемочно-погрузочными машинами, породу транспортируют автосамосвалами, на перегрузочно-накопительную площадку, где с помощью экскаватора-драглайна перегружают в загрузочный бункер конвейерного или железнодорожного транспорта, которые располагают за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна и на рабочей площадке нижней группы уступов карьера в зоне действия экскаватора-драглайна или только за пределами рабочей зоны верхней группы уступов карьера в зависимости от мощности вскрышной породы. Определяют количество экскаваторов-драглайнов, величину перегрузочно-накопительной площадки и объем вскрыши, размещаемый на перегрузочно-накопительной площадке. 5 ил.

Предложена система (211) транспортировки твердых веществ. Система транспортировки твердых веществ содержит по меньшей мере один трубопровод (206/213) для транспортирования текучей среды, проточно соединенный с источником транспортировочной текучей среды. Система также содержит паронагревательные устройства (524/526/528), проточно соединенные вместе указанным трубопроводом (530/532). Кроме того, система содержит трубопровод для транспортировки твердых веществ, проточно соединенный с указанным трубопроводом для транспортировочной текучей среды, сепаратор, предназначенный для отделения твердых веществ от части транспортировочной текучей среды, устройство для конденсации пара, проточно соединенное с указанными паронагревательными устройствами и предназначенное для удаления водяного пара, вовлеченного в транспортировочную текучую среду, и обводной трубопровод устройства для конденсации пара, предназначенный для облегчения управления температурой потока транспортировочной среды. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке глубокозалегающих месторождений, в том числе рудных и россыпных - редких и благородных металлов, открытым способом. Технический результат заключается в повышении эффективности подготовки и транспортировки горной массы при разработке глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых и надежности управления технологическим процессом. Способ включает инсталляцию с проверкой работоспособности функционирования всех систем специального программного обеспечения автоматизированного комплекса, параметризацию компьютеризированной системы управления и контроля, рассчитанную на функциональное выполнение задач автоматизированного комплекса, сообразно полученным технологическим параметрам объекта разработки месторождения. Управление рабочим циклом включает настройку системы управления поворотом приемных емкостей для приема и последующей равномерной подачи горной массы на просеивающую поверхность, настройку системы управления гидроцилиндрами, настройку системы управления приводом перемещения питателя для подачи горной массы, поступающей с просеивающей поверхности, настройку системы управления динамикой автоколебаний для осуществления автоколебаний просеивающей поверхности посредством вибратора и обеспечения равномерного поступления горной массы через колосники на питатель, настройку системы управления поворотом просеивающей поверхности для осуществления периодических поворотов просеивающей поверхности с помощью привода поворота и подачи крупнокусковых включений в зону отвалообразования, при этом функционирование компьютеризированной системы управления и контроля осуществляется с помощью системы видеонаблюдения и датчиков контроля, в том числе датчиков контроля положения автосамосвалов при позиционировании относительно приемных емкостей. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к подземному горнодобывающему оборудованию, в частности кабине оператора. Кабина оператора для транспортной тележки содержит раму, оконный блок и нагнетательное устройство. Рама кабины ограничивает внутренний салон и проем. Оконный блок содержит стекло, защелку и уплотнение для стекла. Стекло присоединено к раме кабины, так что оно закрывает проем и защищает внутренний салон. Уплотнение для стекла расположено между стеклом и рамой кабины. Оконный блок присоединен с возможностью отсоединения к раме кабины. Нагнетательное устройство обеспечивает создание положительного давления во внутреннем салоне относительно окружающей среды. Нагнетательное устройство содержит нагнетатель и двигатель для приведения нагнетателя в действие. Нагнетатель проточно соединен с внутренним салоном. Достигается создание комфортных условий для оператора. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 20 ил.
Наверх