[发明专利]冷却长壁采煤机上的摇臂齿轮箱

说明书

相关申请

本申请是2009年5月29日在先提交的共同待决的美国专利申请No.12/475,456的部分接续。

技术领域

本发明涉及一种机器，该机器包括一用来从驱动器向从动部件传递旋转动力的紧凑的、高功率密度的齿轮箱，并且，更具体地，涉及包括改进的冷却系统的这样的齿轮箱。

背景技术

存在多种不同的设备，用于从地下地层开采煤碳和其它材料。广泛应用于地下开采操作中的一种设备包括连续开采机器，该开采机器应用在希望开采地层的伸出部分或长壁的情况中。所述长壁取决于地层结构可以伸出距离300-1200英尺。在这种类型的开采中，标准的操作是开采平行巷道到要开采的地层以及用一条或多条主要通道连接这些巷道。这种布置限定了要开采的长壁立柱。在开采长壁立柱的暴露“面”期间，主要通道的顶部通常用可移动的顶部支撑件来支撑。

传统的长壁开采技术采用一种开采机器，其在工业中已知作为长壁采煤机。长壁采煤机一般具有细长的移动框架，该移动框架支撑在安装在地上的轨道上，该轨道与开采面相邻且与开采面基本平行。旋转从动带齿滚筒可操作地支撑在细长框架的每个端部处的臂上，用于当框架在开采面前来回通过时采煤。采得的材料落到一个面输送机上，该面输送机通常附接于安装于地面上的轨道上并且与长壁面平行地延伸。面输送机把材料卸到其他的输送设备上来从该地层运输所述材料。当开采面后退时，输送机和轨道组件向前行进以能够使采煤机继续开采。

如图1所示，长壁采煤机开采机器10具有细长的移动框架12，该框架移动地支撑在与长壁面15基本平行的输送机/轨道路径14上。横向延伸的旋转滚筒18具有多个附接到该旋转滚筒18的开采截齿19，该旋转滚筒18通过相应的摇臂16枢接在所述细长移动框架12的每个端部上。采煤机10的操作在开采领域是公知的，因此这里将不详细讨论。然而，本领域普通技术人员会理解，采煤机10在轨道路径14上来回移动，使得旋转滚筒18上的开采截齿19能够与开采面15接合，以从其上去除材料。当该面后退时，轨道路径14和采煤机10朝所述面15向前行进以能够使开采过程继续进行。

应用于长壁采煤机的摇臂的齿轮箱需要非常高的功率密度。这是因为开采机器的理论输出与它的装机功率是成比例的，而在矿井中的操作范围需要封装尽可能小。这些大功率的齿轮箱产生的热必须连续地被移走以提高长期的可靠性。

长壁采煤机摇臂齿轮箱本质上是专用的。它们需要尽可能紧凑同时能够可靠地传递旋转动力到采煤机切割滚筒。像许多高功率密度的齿轮箱一样，从滚动元件的损失和润滑剂的偏差能量生成热。为了防止齿轮箱过热和损害润滑剂、密封件和其他部件，通常结合一些冷却这些单元的方法。

进一步，摇臂齿轮箱需要具有特定的形状，使得它们足够长以在输入电机和输出轴之间延伸。由于这个特征，它们通常具有多个单齿轮，像大家知道的延伸齿轮，安装成一排(通常2到5个)来把输入轴和输出轴间隔开。当这些齿轮中的每个齿轮在围绕这些齿轮的润滑油中搅拌时产生齿轮箱中的热的相当大部分。另外，它们的滚动单元支撑件的摩擦进一步促进热的产生。

传统的摇臂齿轮箱设计应用安装在油箱内的单独的水-冷换热器，或者安装在齿轮箱的壳体内的换热器。

这两种方法都需要齿轮箱尺寸上适度地大且增加制造费用。这两种情况中，都存在内部润滑油被换热器中泄露的水污染的风险或者被由于用于将水送入和送出单元所需要的在壳体中的开口而导致的从环境的水和灰尘进入污染的风险。

发明内容

本发明提出了利用齿轮箱中未充分利用的空间：延伸齿轮安装轴。这些安装轴位于2到5个延伸齿轮的每个的中心且用来刚性地支撑齿轮。这些轴的直径是足够大的直径，以适合延伸齿轮内部的所需轴承的尺寸，并且也足够大以可靠地支撑从齿轮通过轴承传递到轴然后传递到壳体的力。

本发明涉及在摇臂中的齿轮安装轴上增加钻孔。然后水通过这些轴传递，去除非常靠近源头的热，而带来非常小的附加复杂性。

本发明的重要性在于它是一种用于实现从齿轮箱移走热且不用增加其尺寸的有效的低成本的方法。通常，在壳体内部或外部增加换热器，它们需要整个封装增大。由于齿轮轴是预先存在的，所以在中心增加冷却装置不会增大它的整体封装尺寸。这些齿轮轴的中心通常不被利用，所以为了适应这个特征到齿轮箱内不需要折衷。

这个设计利用这些轴中的每个作为单独的换热器。每个轴被钻孔来接收冷却剂流。这允许非常靠近源头的热的移走。本设计的优点在于：

1.该冷却方法不需要增加齿轮箱的体积。

2.在这些轴的正常制造过程中给这些轴钻孔是非常廉价的。