連續(xù)采礦的制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種連續(xù)采礦機，可以包括靜止支撐部件，安裝在支撐部件上的靜止齒輪和軸承箱，以及旋轉(zhuǎn)安裝在靜止齒輪和軸承箱上的切割滾筒組件?？尚D(zhuǎn)切割滾筒上可安裝切割元件和噴嘴。配置噴嘴是用來當切割滾筒組件旋轉(zhuǎn)、切割元件與礦表面接觸導致礦料脫落時，噴嘴將液體灑在礦表面上。靜止液體通道可以穿過齒輪和軸承箱，可旋轉(zhuǎn)液體通道可穿過可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件并可將液體輸送到噴嘴上。液體分布腔可由切割滾筒組件內(nèi)的兩個迷宮式非接觸密封組件，以及用來從靜止液體通道向可旋轉(zhuǎn)液體通道和噴嘴輸送液體的液體分配腔來界定。
【專利說明】連續(xù)采礦機

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及了連續(xù)采礦機，尤其是一種連續(xù)采礦機的濕頭的密封設計。

【背景技術(shù)】
[0002]使用滾筒式連續(xù)采礦機的地下采礦作業(yè)，當切割頭與礦表面接合時，為了抑制空氣中灰塵的產(chǎn)生、以及防止摩擦引燃，每個切割頭附近的切割滾筒上可帶有噴水嘴?？諝庵械幕覊m，以及脫落下來的濕的物質(zhì)還可以被安裝在切割滾筒后面的噴桿上的噴水嘴抑制。噴桿上的噴水嘴濕潤切割滾筒上下的礦料，并且當切割滾筒每旋轉(zhuǎn)一圈，就濕潤一下切割頭。
[0003]噴桿的效果有限，并且有可能在灰塵到達空氣前不能控制住該灰塵。然而，將靠近切割頭的噴嘴一體化在切割滾筒的表面上，被發(fā)現(xiàn)對抑制灰塵擴散到空氣中非常有效。水從切割頭連續(xù)直接噴射在礦表面礦料脫落的地方。在切割頭上產(chǎn)生噴水能將灰塵抑制在源頭上，并且有效地消滅了當切割頭擊打固體礦料時產(chǎn)生摩擦引燃的危險。在切割頭上產(chǎn)生噴水還能延長連續(xù)采礦機的切割頭壽命。水經(jīng)采礦機上不轉(zhuǎn)動的部分上的給水設備供應到連續(xù)采礦機滾筒的表面上的噴孔處。比如，水由驅(qū)動馬達的冷卻回路提供，并通過經(jīng)固定支撐和包裹的水管傳送到同心安裝在滾筒軸上的轉(zhuǎn)動密封件上。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)密封件是正壓式密封，被設計用來防止水經(jīng)密封件滲漏。旋轉(zhuǎn)密封件具有固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，其中固定部分帶有接收水的水門，旋轉(zhuǎn)部分安裝或連接在驅(qū)動軸上。為了在固定部分和旋轉(zhuǎn)部分保持正壓力密封，旋轉(zhuǎn)密封件典型情況下都使用一種彈性材料，比如橡膠；或者使用別的材料(比如碳)的表面，該表面經(jīng)機器加工，密封偏差非常嚴格。
[0004]為了形成密封，正壓力旋轉(zhuǎn)密封件的表面需要持續(xù)接觸。部件之間的相對摩擦運動可能會引起密封件的磨損和永久損壞。采礦機中典型的正壓力旋轉(zhuǎn)密封件，還必須防止水在通向與切割頭相連的噴嘴上面的連接管時，通過旋轉(zhuǎn)密封件滲漏并與齒輪和軸承接觸。
[0005]通過切割滾筒向切割頭后面的外表面供水時，一個關(guān)鍵方面是通過旋轉(zhuǎn)密封件有效預防水滲漏進齒輪箱和軸承里。對于帶有正壓力密封件的連續(xù)采礦機來說，由于連續(xù)采礦機的驅(qū)動軸周圍必須使用相對較大的旋轉(zhuǎn)密封件，所以該問題變得更加嚴重。大直徑旋轉(zhuǎn)密封件具有更多的接觸面，接觸面處能夠出現(xiàn)密封故障或其它故障。對具有多部分的連續(xù)采礦機來說，該問題變得更加復雜。一臺典型的連續(xù)采礦機包含一對端部滾筒部分和中心滾筒部分。每一部分都有單獨的驅(qū)動軸，它們都需要單獨的大直徑旋轉(zhuǎn)密封件。除了防止齒輪箱和軸承的污染，旋轉(zhuǎn)密封件必須要能承受水沒有流通到密封處，機器干轉(zhuǎn)的時間段。
[0006]1996年4月16日頒發(fā)給LeBegue及其他人的美國5507565號專利(“565”專利)公開了一種連續(xù)采礦機?！?565 ”專利中的連續(xù)采礦機提供了一種可旋轉(zhuǎn)安裝在支撐部件上的切割滾筒組件。切割頭牢固地設置在切割滾筒組件上并由此伸出。齒輪箱位于切割滾筒內(nèi)部。切割元件上裝有多個噴嘴以便用來向被采礦物噴水。正壓液體密封件位于齒輪箱里，用來引導液體穿過齒輪箱通向噴水裝置并防止水進入接觸軸承設備。環(huán)繞齒輪箱中的正壓力液體密封件需要安裝一個潤滑劑密封件，以保持液體密封件潤滑并作為一個冗余密封件，從而防止液體從液體密封件滲漏而污染軸承。
[0007]盡管“ 565 ”專利的裝置可以提高礦料脫落時把水噴灑到礦表面的能力，同時避免齒輪箱被水污染，但該裝置仍存在問題。特別的是“565”專利公開的裝置需要正壓力水密封件，所述密封件易受磨損，并且必須依靠它來防止水進入到軸承和齒輪組件中。只要這些密封件中一個發(fā)生故障，水就可以進入軸承或齒輪箱，導致嚴重故障。這些密封件還處于組件的深處，使得替換或維護它們都非常困難。另外，這些密封件需要油類潤滑劑來潤滑，所以需要提供額外的潤滑劑密封件以容納與液體密封件接觸的潤滑劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型公開的連續(xù)采礦機，解決了以上提出的和/或本領域現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或多個技術(shù)問題。
[0009]一方面，本實用新型針對一種連續(xù)采礦機。該采礦機包含旋轉(zhuǎn)安裝在靜止齒輪和軸承箱上的切割滾筒。并且齒輪和軸承箱安裝在該機器的支撐組件上。切割元件可以安裝在可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件上，噴嘴緊靠切割元件，當切割滾筒組件旋轉(zhuǎn)并且切割元件與礦表面接觸導致礦料脫落時，噴嘴可向礦表面噴水。靜止的液體通道可穿過齒輪和軸承箱，可旋轉(zhuǎn)的液體通道可以穿過可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件以將液體輸送到噴嘴上。切割滾筒組件內(nèi)部，在兩個迷宮式非接觸密封組件之間有液體分布腔。裝配該液體分布腔，是用于將液體從靜止的液體通道輸送到可旋轉(zhuǎn)的液體通道和噴嘴上以噴灑到切割元件上。配置的兩個迷宮式非接觸密封組件通過提供受控的泄漏通道，將靜止齒輪和軸承箱處的一部分水引離到連續(xù)采礦機的外面，用于控制靜止和可旋轉(zhuǎn)的液體通道中液體量和液體壓力中的至少一個。
[0010]兩個迷宮式非接觸密封組件進一步配置有處于密封組件的部件之間的間隙，選擇這些間隙以使各部件在面對水壓時能夠自我調(diào)整它們之間的相對位置，并且補償切割滾筒組件中的部件的加工公差的偏離。
[0011]在液體分布腔入口處和出口處還分別包括內(nèi)擴散環(huán)和外擴散環(huán)，內(nèi)擴散環(huán)與靜止齒輪和軸承箱相連，外擴散環(huán)與可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件相連。
[0012]內(nèi)擴散環(huán)包括多個沿四周間隔排列的開口，外擴散環(huán)包括多個沿四周排列的開口，當可旋轉(zhuǎn)切割滾筒旋轉(zhuǎn)時，通過內(nèi)擴散環(huán)的開口與通過外擴散環(huán)的開口周期性地對齊。
[0013]還包括一個多支管，它沿靜止支撐部件的外部擴展裝配，用于從連續(xù)采礦機的主體部分將液體輸送到穿過齒輪和軸承箱的靜止液體通道中。
[0014]靜止液體通道包括蓄水箱，用于在液體傳送到液體分布腔之前累積一定量的液體。
[0015]每一個迷宮式非接觸密封組件包括內(nèi)靜止殼和外旋轉(zhuǎn)殼；至少一個內(nèi)靜止密封環(huán)與內(nèi)靜止殼固定密封嚙合，至少一個外旋轉(zhuǎn)密封環(huán)與外旋轉(zhuǎn)殼固定密封嚙合。
[0016]至少一個內(nèi)靜止密封環(huán)和至少一個外旋轉(zhuǎn)密封環(huán)間隔排列，組成至少受控泄漏通道的一部分。
[0017]受控泄漏通道至少被一個或多個位于兩個或多個內(nèi)靜止殼、至少一個內(nèi)靜止密封環(huán)和至少一個外旋轉(zhuǎn)密封環(huán)之間的相對形狀、尺寸和間隙所界定。
[0018]另一方面，本實用新型針對一種方法，該方法控制從連續(xù)采礦機本體上靜止水源向安裝在該機器的可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件上可旋轉(zhuǎn)切割元件供水的量和壓力中的至少一個。該方法可以包括:通過沿機器靜止支撐組件延伸的多支管，將水導向機器支撐組件上安裝的靜止齒輪和軸承箱里面形成的儲水箱里，并沿著齒輪和軸承箱里面形成的靜止的液體通道，到達兩個迷宮式非接觸密封組件之間的液體分配腔里。該方法還可進一步包括:通過每一迷宮式非接觸密封組件，將齒輪和軸承箱處的被控量的泄露的水引離到連續(xù)采礦機的外部。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1展示了根據(jù)該專利申請書示例性實施方式的連續(xù)采礦機；
[0020]圖2描述了圖1中的采礦機的一部分剖視圖；
[0021]圖3描述了圖1中的采礦機的一部分剖視圖；
[0022]圖4描述了圖1中的采礦機的一部分剖視圖；
[0023]圖5是圖1中穿過采礦機中部的軸向剖視圖；
[0024]圖6是穿過圖1中的采礦機中部的徑向剖視圖；
[0025]圖7描繪了圖1中的采礦機的一部分剖視圖；
[0026]圖8描繪了圖1中的采礦機的一部分剖視圖；
[0027]圖9是圖1中采礦機中示范性密封組件的剖視圖。

【具體實施方式】
[0028]圖1展示了示范性采礦機100，該采礦機包括機身部分120和從機身部分120向前伸出的支撐部件134。支撐部件134可被連接到或可以被整合到一個齒輪和軸承箱上的部分52、122和124，用于支撐齒輪組件和軸承組件。圖7是穿過靜止齒輪和軸承箱的部分122的剖視圖，描述了將齒輪和軸承箱連接到支撐部件134—端螺栓中的一個。圖3是穿過靜止齒輪和軸承箱一部分和穿過旋轉(zhuǎn)端部切割滾筒組件142的另一張剖視圖，并且旋轉(zhuǎn)中心切割滾筒組件146，展示了另外的連接靜止齒輪和軸承箱第一部分52和第二部分124的螺栓。旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142、146可被旋轉(zhuǎn)安裝在連接在支撐部件134上的齒輪和軸承箱上。切割元件(圖中未示出)牢牢地圍繞固定在旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的外圍，并從這里向外伸出。切割元件帶有硬化的刃具，用來當連續(xù)采礦機移動旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件接觸礦物表面時接觸并切掉礦料。每一切割元件上可安裝有一個或多個噴液孔，用來將水或別的適合的液體噴到切割元件和礦物表面上，以從源頭上抑制灰塵并消除當切割元件擊打固體礦料時造成的摩擦引燃危險。
[0029]如圖2和圖3所示，齒輪和軸承箱的一部分52里面軸承40、42和44旋轉(zhuǎn)支撐連接在切割滾筒組件上的驅(qū)動軸。為了轉(zhuǎn)動切割滾筒組件，一個或多個動力源可以被安裝在采礦機的機體部分120上。驅(qū)動軸22和齒輪組件將動力源的轉(zhuǎn)動傳送到切割滾筒組件上。在圖3所示的示例性實施方式中，驅(qū)動軸22將連續(xù)采礦機的機體部分120上的動力源(圖中未示出)的旋轉(zhuǎn)動力傳送到旋轉(zhuǎn)安裝在齒輪和軸承箱的部分122上的小齒輪24上。
[0030]小齒輪24和斜齒輪26接合，它將圍繞驅(qū)動軸22中軸的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化成圍繞與驅(qū)動軸22中軸基本正交的軸的旋轉(zhuǎn)動力。斜齒輪26可通過驅(qū)動軸花鍵28或別的方法與中心驅(qū)動軸30相連。中心驅(qū)動軸30至少部分延伸通過端部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142和中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件146。一個或多個額外的驅(qū)動軸，例如驅(qū)動軸32，軸向穿過中部切割滾筒組件146的中部，也可以直接或間接地與斜齒輪26連接，從而將一個或多個驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化成切割滾筒組件的旋轉(zhuǎn)運動。
[0031]本領域普通技術(shù)人員應知道采礦機可以包含任意數(shù)量的切割滾筒組件。該切割滾筒組件由齒輪和軸承箱旋轉(zhuǎn)支撐。齒輪和軸承箱與從采礦機100的機身部分120伸出的支撐部件134連接。齒輪組件將一個或多個輸入驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)到連接在旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142、146上的一個或多個驅(qū)動軸上。旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142和146還可以包含額外的齒輪，以產(chǎn)生理想的輸出扭矩和理想的旋轉(zhuǎn)速度。這些額外的齒輪可以包括行星式齒輪組件，該組件包括中心齒輪，多個行星齒輪和環(huán)形齒輪；行星齒輪與中心齒輪嚙合并由行星齒輪架支撐，環(huán)形齒輪與行星齒輪嚙合。與旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142、146相連接的一個或多個驅(qū)動軸30、32可由安裝在齒輪和軸承箱里面的軸承組件旋轉(zhuǎn)支撐。
[0032]根據(jù)本實用新型的各種實施方式，多支管132沿支撐部件134延伸，用于從采礦機100的機身部分120向旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142、146以及牢牢固定在它們上的切割元件(圖中未示出)輸送液體。某些改進的實現(xiàn)，通過焊接或別的連接方法沿著機體或支撐部件連接，還可能在現(xiàn)有的采礦機上提供這些多支管，但不具備噴灑液體的功能。沿著支撐部件134外側(cè)布置多支管，在必要的修理和維護時便于接近它們。在切割滾筒組件旋轉(zhuǎn)時，切割元件所帶的噴灑設備可以主導從切斷零件而來的液體噴灑。多支管可以安裝在采礦機的機身上，并沿著支撐部件延伸，將液體輸送到切割滾筒組件的切割元件上。通過沿著支撐組件延伸的多支管傳送到切割滾筒組件上的液體可以被送進靜止液體通道138、152里。這些液體通道穿過齒輪和軸承箱的不同部分52、122和124 (見圖7)。
[0033]穿過齒輪和軸承箱的靜止液體通道138、152可以是穿過齒輪和軸承箱的孔或管形成的。沿支撐部件134的多支管132所提供的液體，可以首先進入到一個或多個在齒輪和軸承箱內(nèi)部形成的隔水墻136上。此一個或多個隔水墻136可以布置成一個環(huán)形水箱，或者一個或多個沿靜止齒輪和軸承箱外圍加工的單獨的水箱。一個或多個隔水墻蓋125被提供用來密封隔水墻，并容納來自多支管132的水或別的液體。然后，液體可以從一個或多個隔水墻136進入到穿過齒輪和軸承箱部分的多個靜止液體通道。
[0034]如圖8所示，靜止液體通道152里的液體然后可以通過內(nèi)擴散環(huán)154里的內(nèi)擴散環(huán)開口 162進入到介于兩個迷宮式密封組件300之間的環(huán)形空腔165里。迷宮式密封組件可包括對非旋轉(zhuǎn)齒輪和軸承箱位置相對固定的靜止密封環(huán)，以及與切割滾筒組件一起旋轉(zhuǎn)的密封環(huán)。根據(jù)與本實用新型的不同實施方式，迷宮式密封組件300可以是非接觸的，漂浮的密封組件被設置為，它們的旋轉(zhuǎn)部分不和靜止部分接觸或摩擦，因此在使用過程中不會因密封部件的連續(xù)摩擦而磨損或發(fā)生故障。之所以說密封組件“漂浮”，是由于密封組件的轉(zhuǎn)動和靜止部分之間有足夠的空隙，使得運行時，允許密封組件的部件之間的相對運動。施加到密封組件上的液體壓力有助于維持部件之間的理想間隙，允許密封組件自我調(diào)整并處于相對之間的中心位置，這也說明了齒輪和軸承箱的加工尺寸以及切割滾筒組件內(nèi)部的差巳
[0035]迷宮式密封組件300如圖8和圖9詳細所示，可圍繞在靜止齒輪和軸承箱的部分52外圍上，位于軸承箱該部分外部與中部旋轉(zhuǎn)滾筒部件146的外旋轉(zhuǎn)殼的內(nèi)部之間。如圖3所示中部旋轉(zhuǎn)滾筒組件的一端，這種設置使得通過移除切割滾筒組件的外殼，就很容易接近迷宮式密封組件300，而不需要拆除齒輪和軸承箱。從迷宮式密封組件300泄漏出來的液體也可以從齒輪和軸承箱里面的齒輪和軸承組件轉(zhuǎn)移到采礦機的外部。如圖8所示，然后，通過內(nèi)擴散環(huán)164的內(nèi)擴散環(huán)開口 162進入到環(huán)形空腔165的液體，可以沿著穿過迷宮式密封組件300的通道和/或穿過外擴散環(huán)164上的外擴散環(huán)開口 166流到環(huán)形空腔165的外部。外擴散環(huán)164被夾在中部旋轉(zhuǎn)滾筒組件146的外殼的部分之間，從而外擴散環(huán)164隨著中部旋轉(zhuǎn)滾筒組件旋轉(zhuǎn)。
[0036]外擴散環(huán)166可與中部旋轉(zhuǎn)滾筒組件146的外殼里的切割元件端口群180對齊(見圖2)。當切割滾筒組件旋轉(zhuǎn)時，通過內(nèi)擴散環(huán)開口 162進入到環(huán)形空腔165的液體可能會有周期性的通過外擴散環(huán)164的外擴散環(huán)開口 166筆直的流出通道。當旋轉(zhuǎn)的外擴散環(huán)開口 166與靜止的內(nèi)擴散環(huán)開口 162徑向?qū)R時，就會發(fā)生這些周期性的進入到切割元件端口群180的切割元件端口的筆直通道。處在這些點時，與內(nèi)外擴散環(huán)開口未徑向?qū)R時相比，流過環(huán)形空腔165的水流遇到的阻力相對更小，導致的壓力下降也更小。因此，中部切割滾筒146的旋轉(zhuǎn)，會導致從迷宮式密封組件300界定的環(huán)形空腔165徑向向外通過切割元件端口群180，液體壓力的降低發(fā)生波動。
[0037]如圖4所示，當徑向向外通過外擴散環(huán)166的外擴散環(huán)開口 166時，液體可能會通過切割元件端口群180和位于或緊密接近切割元件(未示出)的噴嘴(圖中未示出)流出。另夕卜，進入到外擴散環(huán)164的外圍與切割元件端口群180之間的環(huán)形空腔的一些液體，可能會進入到可旋轉(zhuǎn)初級液體通道170內(nèi)。該通道170由中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件146的一部分界定。本實用新型所用到的“可旋”液體通道指的是旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的一部分里所形成的液體通道。靜止液體通道形成于連接在支撐部件134上的靜止齒輪和軸承箱的一部分里面?？尚D(zhuǎn)初級液體通道170將一些液體分配到另一個切割元件端口群182。該端口群182從端口群180處沿中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件146的外殼軸向間隔排列。任何未流出切割元件端口群182的液體可被導進可旋次級液體通道172里。介于兩個迷宮式密封組件300之間的環(huán)形空腔165里面的額外的液體可能會沿如圖8所示的中間箭頭的方向泄漏，通過一個迷宮式密封組件300并通過中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件里的排放端口(圖中未示出)流出。
[0038]沒有通過切割元件端口群180、182和184上的切割元件的噴嘴流出的液體可能會進入到中心環(huán)狀液體通道186、188。該液體通道界于旋轉(zhuǎn)支撐中部切割滾筒組件146的齒輪和軸承箱的中間部分內(nèi)。中心環(huán)狀液體通道可包括上部范圍188和下部范圍186，上部范圍和下部范圍可以各自包含弧度小于等于18度的弧形空腔。如圖5、圖6所示的軸向和徑向的截面圖，進入到中心環(huán)狀液體通道186、188的液體，然后可以通過閥門口 194進入到徑向的閥門190、192的端口。閥門190、192從中心多支管220沿徑向向外擴展。閥門190、192可以各自通過中心環(huán)狀液體通道186、188徑向擴展，并且可隨中部切割滾筒組件146旋轉(zhuǎn)。
[0039]當每個閥門190、192的端部開口 194通過中心環(huán)狀液體通道186、188時，中心環(huán)形液體通道186、188里面的液體通過開口 194進入到閥門內(nèi)。閥門190、192引導液體進入到中心多支管220，從此處，液體可以軸向通過多支管222、224。軸向的多支管222、224，從中部切割滾筒組件146的中心處多支管220向相反的軸向方向通向中部切割滾筒組件146兩端的端部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142。在端部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142處，可有額外的液體通道(圖中未示出)，引導液體進入到每一端部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件上額外的切割元件端口群(圖中未示出)里。中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件146和端部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件142上每一個切割元件端口群液體量的適當分布，可作為控制液體在從多支管132到切割元件端口群的通道里不同部分的液體壓力降低量的函數(shù)。
[0040]環(huán)形空腔165可由迷宮式密封組件300界定，并可通過給切割滾筒組件的外部提供一個被控的泄漏通道，控制壓力降低和液體流通通道里產(chǎn)生的液體背壓。如圖2、圖3和圖8所示，通過迷宮式密封組件300沿如圖8中的中間箭頭相反的方向泄漏的液體可能會被導向中部切割滾筒組件146的外部，并安全地離開齒輪和軸承組件。只要液體在穿過由兩個迷宮式密封組件300界定的環(huán)形空腔165的通道里流動，一些液體可能會通過每一個迷宮密封組件泄漏出。這種泄漏可能會沿著圖8里箭頭所示的方向流出中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件里的排放端口，也可以與圖8中間箭頭相反的方向，通過額外的泄漏通道流到中部切割滾筒組件146的外面。這是因為迷宮式密封組件是特意設計成在它們的靜止和旋轉(zhuǎn)部件之間帶有軸向和徑向的間隙。這種設計所帶來的很大優(yōu)點是每一個迷宮式密封組件的部件不會因為部件之間的相對運動所產(chǎn)生的摩擦而磨損。組成迷宮式密封組件的“漂浮”部件的設置也允許密封組件部件在由于切割滾筒組件部件加工公差而導致的未對齊，當遭受液體壓力時，可移動并自我調(diào)整它們的相對位置。
[0041]如圖9詳細所示，迷宮式密封組件300可包括外密封環(huán)306、308，它們與外密封組件殼302固定并密封。外密封環(huán)306可包含外圍O型槽326,外密封環(huán)308可包含外圍O型槽328。外密封組件殼302可被壓入外擴散環(huán)164內(nèi)并與之固定密封。外密封組件殼302的外圍O型槽320、322里的O型環(huán)可以提供密封防止外擴散環(huán)164和外密封組件殼302之間的液體泄漏。如圖2、圖8所示，O型環(huán)還可以裝在外擴散環(huán)164的兩個軸向端，位于外擴散環(huán)164和中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件146之間。
[0042]外擴散環(huán)164還可以被壓入中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件146內(nèi)并與之固定密封。外密封環(huán)306、308和外密封組件殼302隨外擴散環(huán)164以及中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒部件146旋轉(zhuǎn)。在每個迷宮式密封組件300的外密封環(huán)306、308之間可提供一個墊片332，以保持外密封環(huán)之間理想的間距?？梢栽趦?nèi)密封組件殼304的內(nèi)圍O型槽342、344里加O型環(huán)，以在內(nèi)密封組件殼304和內(nèi)擴散環(huán)154之間提供密封防止它們之間的液體泄漏。在內(nèi)擴散環(huán)154與齒輪和軸承箱部分52之間還可以加額外的O型環(huán)。內(nèi)密封環(huán)310、內(nèi)密封組件殼304和內(nèi)擴散環(huán)154都相對齒輪和軸承箱部分52保持靜止。外密封環(huán)306、308、墊片332、外密封組件殼302和外擴散環(huán)164都隨中部旋轉(zhuǎn)切割滾筒部件146旋轉(zhuǎn)。
[0043]如圖8和圖9所示，在外密封組件殼302的一個軸向端的外卡環(huán)槽324里可提供外卡環(huán)360。在對應的內(nèi)密封組件殼304的軸向端的內(nèi)卡環(huán)槽325里可提供內(nèi)卡環(huán)362?？砂惭b外卡環(huán)和內(nèi)卡環(huán)360、362用來約束外密封環(huán)306、308、墊片332以及內(nèi)密封環(huán)310。使它們之間以及內(nèi)密封組件殼304、外密封組件殼302沿軸向間隔排列。迷宮式的密封組件300的不同部件的相對形狀、尺寸和間隙可以選擇，以在為環(huán)形空腔165里的一些液體的每個密封組件的不同部件和通過空腔350之間提供彎曲的泄漏通道，如圖8中間箭頭所示。密封組件300可以被設計，以便提供想要的壓力下降和液體泄漏量，并由此導致可提供被送到切割元件端口群180、182和184處理想的液體量。切割元件端口群的每一個零件可包含圍繞旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件外圍間隔排列的多個端口。
[0044]每一個端口可包括液壓聯(lián)軸器和與切割元件和噴嘴的物理連接。外密封環(huán)的內(nèi)徑與內(nèi)密封環(huán)310的外徑或與內(nèi)密封組件殼304部分的外徑之間的徑向間隙，可根據(jù)不同的設計參數(shù)選擇。這些設計參數(shù)可包括但不僅限于:通過密封組件的理想的泄漏路徑截面積和壓力下降、為了提供足夠的力量去處理液體壓力而計算出的不同密封部件的尺寸和形狀、足夠解決加工公差的徑向間隙。在一些實施方式中，加工公差可能會導致切割滾筒組件或別的部件的特定數(shù)量的失圓度。可通過設計部件之間的徑向間隙來調(diào)解這樣的偏差。還可以根據(jù)相似的設計參數(shù)選擇密封組件不同部件之間的軸向間隙。
[0045]切割滾筒組件內(nèi)部所包含的迷宮式非接觸密封組件將液體從靜止液體通道138、152導進可旋初級和次級液體通道170、172，以及通向切割元件端口群182的通道里。同時防止液體滲漏進并接觸到齒輪和軸承組件。通過設計密封組件，提供受控的液體泄漏通道，可以將滲漏的一部分液體從軸承和齒輪組件轉(zhuǎn)移到切割滾筒組件的外部。因為密封組件的不同部件按特定形式裝配，允許一定量的滲漏通過密封組件，同時不同部件之間保持一定的軸向和徑向間隙，避免了它們之間的摩擦接觸，所以這些組件不會因長期的使用磨損而導致故障。當內(nèi)擴散環(huán)開口 162和外擴散環(huán)開口 166徑向?qū)R或偏尚時,受控的泄漏與通過密封組件的周期性的壓力降低波動結(jié)合可使得切割元件端口群180、182和184里面所有的端口得到想要的液體量以及液體壓力。
[0046]根據(jù)以上所討論的參數(shù)所設計的連續(xù)采礦機，應用它們不同的示例性實施方式，將會在接下來的部分詳細討論，以進一步闡明本實用新型的設計構(gòu)思。
[0047]工業(yè)實用性
[0048]本實用新型公開的連續(xù)采礦機，可提供采礦時利用液體噴灑礦物表面的設備和方法。該設備和方法包括從連續(xù)采礦機100上靜止的源頭將液體供到安裝在該機器上一個或多個可旋切割滾筒組件上的可旋的切割元件上。該方法包括將液體從多支管132導進隔水墻136里，并進入環(huán)形液體空腔165里。多支管沿著機器的靜止支撐部件134延伸；隔水墻位于連接在機器支撐組件的齒輪和軸承箱里，沿著軸承箱里形成的靜止液體通道138、152 ；環(huán)形液體空腔165介于兩個迷宮式非接觸的密封組件300之間。方法還可進一步包括通過每一個迷宮式非接觸密封組件，將受控量的滲漏液體從齒輪和軸承箱引離到連續(xù)采礦機100的外部。迷宮式非接觸密封組件可提供一種控制通道里液體量和壓力的方法。這些通道通向分散在旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的外圍的切割滾筒端口群。可設計通過迷宮密封組件的流體通道，從而可提供通向可旋液體通道的被控泄漏路徑，該可旋液體通道形成于切割滾筒組件內(nèi)部并通向切割端口群。迷宮密封組件還可界定泄漏通道，將液體引離齒輪和軸承箱到達連續(xù)采礦機的外部。
[0049]沿靜止支撐組件的提供外部多支管還可為更新已有的連續(xù)采礦機提供一個方法。該方法包含了液體流通通道，用來把液體導進切割滾筒組件外圍的切割元件上。在必要的維護和檢修時，外部安裝的多支管可容易達到。通過沿支撐組件的多支管的液體，然后可進入一個或多個儲液箱，比如隔水墻136。隔水墻136形成于齒輪和軸承箱內(nèi)部,齒輪和軸承箱連接在支撐組件的端部并可旋轉(zhuǎn)支撐切割滾筒組件。形成于齒輪和軸承箱內(nèi)部一個或多個儲液箱可提供源泉，從此處，液體可通過穿過齒輪和軸承箱的靜止液體通道供應。這個齒輪和軸承箱的內(nèi)的液體源泉的存在可有助于確保采礦機工作時，有足夠的液體供給切割元件，即使從連續(xù)采礦機機體部分而來的液體量或壓力有波動。
[0050]迷宮式非接觸密封組件300還提供了一種控制流體通道里液體滲漏的方法，該流通通道位于齒輪和軸承箱里的靜止液體通道和穿過旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的可旋液體通道之間。與傳統(tǒng)的在機器靜止和旋轉(zhuǎn)部分提供正壓力液體密封件的方法不同，迷宮式密封組件可特意設計，為供給切割元件的一部分液體提供被控的泄漏通道。由于密封組件的靜止和旋轉(zhuǎn)部分之間沒有真正接觸，迷宮式密封組件不會像傳統(tǒng)的正壓力密封件那樣受制于磨損及磨損引起的故障。密封組件的部件之間的空隙，以及它們相對彼此的“漂浮”能力，使得密封組件能夠在面對液體壓力時，自我調(diào)整它們的相對位置，并補償切割滾筒組件里部件的加工公差的偏離。
[0051]通過兩個迷宮密封組件之間的環(huán)形空腔的期望的壓力降低，作為供給沿旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的外圍的不同切割滾筒端口組的液體量和壓力期望的函數(shù)，可被預先設定。環(huán)形空腔入口的靜止擴散環(huán)上帶有分散的開口，液體可通過它們流進空腔，還有一個對應的旋轉(zhuǎn)外擴散環(huán)，它的外圍也帶有間隔開口，液體可通過這些開口流出環(huán)形空腔，提供這兩個環(huán)，可以導致期望的液壓波動。讓液體穿過密封組件的通道，在內(nèi)擴散環(huán)開口和外擴散環(huán)開口徑向?qū)R時，可以是一個相對暢通的、大體上筆直的流體通道。當切割滾筒組件旋轉(zhuǎn)時，穿過外擴散環(huán)的外圍間隔排列的開口移動，導致和穿過內(nèi)擴散環(huán)的開口未徑向?qū)R，從而增加通過環(huán)形空腔的液流的阻力。在切割滾筒組件轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的液體壓力波動可有助于確保將液體理想分布在各個切割滾筒端口群上。如上所討論，還可選擇密封組件不同部件之間的間隙，以及形狀、尺寸，這樣可為通過密封組件的液體提供預設的壓力降低量。作為一個非限制的例子，更大一點的密封組件的密封環(huán)之間的軸向或徑向空隙，可以使更多的液體從環(huán)形空腔滲漏到采礦機的外面。當通過多支管供給旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的液體壓力或量，在供給切割元件和切割滾筒端口群之前，必須被減少時，本示例性實施方式可能是適合的。在其他的示例性實施方式中，當密封組件的不同部件之間的軸向或徑向距離比較小時，通過密封組件的滲漏液體可以被減少，這樣就可以提供更多的液體或更大的液體壓力到切割滾筒端口群上。
[0052]對具備該領域技能的人員來說，很明顯的是，可以對該連續(xù)采礦機的說明書的實施方式做不同的修改和變化。作為一個非限制的例子，穿過齒輪和軸承箱的靜止液體通道，穿過旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件的可旋液體通道，可定義為不同形狀的孔、環(huán)形通道、或別的結(jié)構(gòu)，它們從機器的靜止部分向旋轉(zhuǎn)部分以及旋轉(zhuǎn)切割元件提供液體。迷宮式非接觸密封組件的數(shù)量和結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)不同的性能參數(shù)變化。這種密封組件可預先組裝，然后安裝到切割滾筒組件，或者一件一件地安裝到切割滾筒組件。對熟悉本領域人員來說，經(jīng)過對本實用新的型的技術(shù)方案和方法的說明和實際的考慮，別的實施方式也會很明顯。這些說明和例子僅僅意在示范，其真正的權(quán)利范圍可由權(quán)利要求書或等同特征確定。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)采礦機(100)，其特征在于包括: 固定支撐部件(134)； 連接在固定支撐部件(I34)上的固定齒輪和軸承箱(52、122和124); 旋轉(zhuǎn)安裝在固定齒輪和軸承箱(52、122和124)上的切割滾筒組件(142、146)； 安裝在可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件(142、146)上的切割元件，該切割元件上或與其很近處帶有噴嘴，當切割滾筒組件旋轉(zhuǎn)，切割元件與礦表面接觸導致礦料脫落時，噴嘴將水灑在礦表面上； 穿過齒輪和軸承箱(52、122和124)的靜止液體通道(138、152)； 穿過旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件，用來向噴嘴供水的可旋轉(zhuǎn)液體通道(170、172 ); 切割滾筒組件(146)內(nèi)部，兩個迷宮式非接觸密封組件(300)之間的液體分布腔(165)，該液體分布腔從靜止液體通道向可旋轉(zhuǎn)液體通道以及噴嘴輸送水； 配置的兩個迷宮式非接觸密封組件通過提供受控泄漏通道，將來自靜止齒輪和軸承箱的一部分水引離到連續(xù)采礦機的外面，從而控制靜止和可旋轉(zhuǎn)液體通道中的液體量和液體壓力中的至少一個。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，兩個迷宮式非接觸密封組件(300 )進一步配置有處于密封組件的部件之間的間隙，選擇這些間隙以使各部件在面對水壓時能夠自我調(diào)整它們之間的相對位置，并且補償切割滾筒組件(142、146)中的部件的加工公差的偏離。
3.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，還包括在液體分布腔(165)入口處的內(nèi)擴散環(huán)(154)和在液體分布腔(165)出口處的外擴散環(huán)(164)，內(nèi)擴散環(huán)(154)與靜止齒輪和軸承箱(52)相連，外擴散環(huán)(164)與可旋轉(zhuǎn)切割滾筒組件(146)相連。
4.如權(quán)利要求3所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，內(nèi)擴散環(huán)(154)包括多個沿四周間隔排列的開口(162)，外擴散環(huán)(164)包括多個沿四周排列的開口(166)，當可旋轉(zhuǎn)切割滾筒旋轉(zhuǎn)時，通過內(nèi)擴散環(huán)(154)的開口( 162)與通過外擴散環(huán)(164)的開口( 166)周期性地對齊。
5.權(quán)利要求1所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，還包括一個多支管(132)，它沿靜止支撐部件(134)的外部擴展裝配，用于從連續(xù)采礦機(100)的主體部分(120)將液體輸送到穿過齒輪和軸承箱(52、122和124)的靜止液體通道(138、152)中。
6.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，靜止液體通道(138、152)包括蓄水箱(136),用于在液體傳送到液體分布腔(165)之前累積一定量的液體。
7.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，每一個迷宮式非接觸密封組件(300 )包括內(nèi)靜止殼(304 )和外旋轉(zhuǎn)殼(302 );至少一個內(nèi)靜止密封環(huán)(310 )與內(nèi)靜止殼(304)固定密封嚙合，至少一個外旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(306、308)與外旋轉(zhuǎn)殼(302)固定密封嚙合。
8.如權(quán)利要求7所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，至少一個內(nèi)靜止密封環(huán)(310)和至少一個外旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(306、308)間隔排列，組成至少受控泄漏通道的一部分。
9.如權(quán)利要求7所述的連續(xù)采礦機(100)，其特征在于，受控泄漏通道至少被一個或多個位于兩個或多個內(nèi)靜止殼(304)、至少一個內(nèi)靜止密封環(huán)(310)和至少一個外旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(306、308 )之間的相對形狀、尺寸和間隙所界定。
【文檔編號】E21C25/06GK203961978SQ201420352100
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】T·W·溫普勒, R·L·奧奎因, E·歐文斯, S·M·薩弗爾, D·B·安托萬 申請人:卡特彼勒全球礦業(yè)美國有限公司