专利名称：冷却长壁采煤机上的摇臂齿轮箱的制作方法
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。带有从动齿的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。横向延伸的滚筒18具有多个附接到 该滚筒18的开采截齿19，该滚筒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
本公开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。3.因为轴是密封材料做成的且水不通过齿轮箱壳体的壁连接，所以水没有流入润 滑油中的机会。4.因为在传统的摇臂的设计中，轴安装在管槽的边上，所以不需要特别的设置以 供给冷却剂到轴。5.由于它们安装在热源附近，所以它们是有效的换热器。因此，本公开提供了一种长壁采煤机的摇臂中的齿轮箱的冷却系统，该摇臂包括 在细长的壳体内安装成一排的多个单齿轮。冷却系统包括在每个单齿轮内的冷却剂注射系 统，每个冷却剂注射系统包括在齿轮轴中的纵向开口，和安装在纵向开口内的冷却剂注射 管。冷却剂注射管的直径小于纵向开口的直径。冷却剂供应线路连接于冷却剂注射管并且 与冷却剂注射管连通，并且冷却剂出口邻近纵向开口的一个端部连接于纵向开口并且与纵 向开口连通，使得离开冷却剂注射管的端部的冷却剂沿冷却剂注射管流回、然后流出齿轮 轴，由此从单齿轮中去除热量。
图1是包括摇臂的长壁采煤机的平面图。图2是根据本发明的长壁采煤机摇臂齿轮箱的放大透视图。图3是图2中所示的摇臂齿轮箱部分剖开的侧视图，剖开的部分展示齿轮箱内安装成一排的单齿轮。图4是长壁采煤机摇臂齿轮箱的顶部剖视图。图5是图3和图4所示的单齿轮中的一个的放大剖视图。在详细描述本发明的一个实施例之前，应该理解本发明不限于应用到下面描述中 所说明的或附图中所图示的结构的细节和部件的布置。本发明能适用于其他实施例且能够 以不同的方式实践或实施。另外，应该理解这里使用的措词和术语仅用于描述而不能理解 为限定。这里使用的“包括”和“包含”和其变体意思是包括其后列出的项目和其等同物以 及附加项目。这里使用的“由...组成”和其变体意思是仅仅包括其后列出的项目和其等 同物。进一步地，应该理解这些词语例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”等是为了方 便的词语而不解释为限定的术语。
具体实施例方式优选的实施例涉及图1所示的摇臂16的改进。更具体的，改进的摇臂30如图2 到4所示。如图4所示，公开的长壁采煤机摇臂30包括齿轮箱34，用来从驱动器38传递旋转 动力到旋转驱动的带齿滚筒18。齿轮箱34包括细长的壳体42，和在细长的壳体42内排成 一排的多个单齿轮46。在该排的一个端部处的一个齿轮驱动地连接到驱动器38，该排的另 一端部处的另一个齿轮驱动地连接到从动部件，该从动部件是滚筒18。每个单齿轮的安装 件具有纵向齿轮轴50和润滑油54的形式，该齿轮轴50具有沿该齿轮轴50纵向地延伸的 安装轴线，该润滑油54围绕单齿轮46且容纳在壳体42内。本公开提出了齿轮箱34的新的冷却系统，该冷却系统包括在每个单齿轮46中的 冷却剂注射系统56。如图4和5所示，每个冷却剂注射系统56包括纵向的开口 58(参照图 5)和冷却剂注射管62，该开口 58例如通过在齿轮轴50上钻孔获得，其沿安装轴线延伸相 当大的距离，该冷却剂注射管62安装在纵向开口 58内，从纵向开口 58的一个端部在纵向 开口 58内延伸相当大的距离。冷却剂注射管62的直径小于纵向开口 58的直径。冷却剂 供应线路66连接到冷却剂注射管62并与该冷却剂注射管62连通，并且冷却剂出口 70在 纵向开口的具有安装在其中的注射管62的一个端部附近连接到纵向开口 58上并与该纵向 开口 58连通，使得离开冷却剂注射管62的端部的冷却剂沿冷却剂注射管62流回然后流出 齿轮轴50，从而从单齿轮46去掉热量。更具体的，在所述的实施例中，安装轴线在齿轮轴50的中心，并且纵向开口 58沿 其长度方向具有恒定的直径，并且冷却剂注射管具有恒定的直径。在其他实施例(未示出) 中，纵向开口和冷却剂注射管沿其长度方向可以具有变化的直径。更具体的，在所述的实施例中，多个单齿轮由三个齿轮组成(如图2、3和4所示)， 并且所有三个齿轮都包括冷却剂注射系统。在其他实施例(未示出)中，齿轮箱可仅包括 两个齿轮，该两个齿轮都具有冷却剂注射系统，或者三个齿轮或更多齿轮，该三个齿轮或更 多齿轮中的至少两个齿轮包括冷却剂注射系统。冷却剂的供应源与一个单齿轮的冷却剂供应线路相连通，并且一个单齿轮的冷却 剂出口与下一个相邻的冷却剂供应线路连通。来自冷却剂出口的冷却剂然后在从动带齿的
6滚筒18邻近的喷嘴74处排出。 本发明的不同其他特征在下面的权利要求中提出。
权利要求
一种机器，包括用于从驱动器传递旋转动力到从动部件的齿轮箱，所述齿轮箱包括细长的壳体，在所述细长的壳体内安装成一排的多个单齿轮，其中在该排的一个端部处的一个齿轮驱动地连接到所述驱动器，并且在该排的另一个端部处的另一个齿轮驱动地连接到所述从动部件，每个单齿轮的安装件包括纵向的齿轮轴，该纵向的齿轮轴具有沿所述齿轮轴纵向延伸的安装轴线，润滑油，该润滑油围绕所述单齿轮并且容纳在所述壳体内，和用于所述齿轮箱的冷却系统，所述冷却系统包括在所述单齿轮中的每个单齿轮中的冷却剂注射系统，每个冷却剂注射系统包括在所述齿轮轴中的纵向开口，该纵向开口沿所述安装轴线延伸一相当大的距离，安装在所述纵向开口内的冷却剂注射管，该冷却剂注射管在所述纵向开口内从所述纵向开口的一个端部延伸一相当大的距离，所述冷却剂注射管的直径小于所述纵向开口的直径，冷却剂供应线路，该冷却剂供应线路连接到所述冷却剂注射管并与所述冷却剂注射管连通，和冷却剂出口，该冷却剂出口邻近所述纵向开口的所述一个端部连接到所述纵向开口并与所述纵向开口连通，使得离开所述冷却剂注射管的端部的冷却剂沿所述冷却剂注射管移回，然后移出所述齿轮轴，由此从所述单齿轮去除热量。
2.根据权利要求1所述的机器，其中所述多个单齿轮由三个齿轮构成，并且所有三个 齿轮都包括冷却剂注射系统。
3.根据权利要求1所述的机器，其中冷却剂的供应源与所述单齿轮中的一个单齿轮的 冷却剂供应线路相连通，并且其中所述单齿轮中的所述一个单齿轮的冷却剂出口与下一个 邻近的冷却剂供应线路相连通。
4.根据权利要求1所述的机器，其中来自所述冷却剂出口的所述冷却剂邻近于所述旋 转驱动的带齿滚筒被排出。
5.根据权利要求1所述的机器，其中所述安装轴线位于所述齿轮轴的中心。
6.根据权利要求1所述的机器，其中所述纵向开口沿其长度具有恒定的直径。
7.根据权利要求1所述的机器，其中所述冷却剂注射管沿其长度具有恒定的直径。
8.一种长壁采煤机，包括 安装在地面上的轨道，支撑在所述安装在地面上的轨道上的细长的移动框架， 在细长的框架的每个端部上的臂，和旋转驱动的带齿滚筒，每个旋转驱动的带齿滚筒可操作地支撑在所述臂中的一个臂 上，用于在所述移动框架沿所述安装在地面上的轨道来回移动时获得开采材料，其中每个臂包括齿轮箱，用于从驱动器传递旋转动力到所述旋转驱动的带齿滚筒， 所述齿轮箱包括细长的壳体，在所述细长的壳体内安装成一排的多个单齿轮，其中在该排的一个端部处的一个齿轮 驱动地连接到所述驱动器，并且在该排的另一个端部处的另一个齿轮驱动地连接到从动部件，每个单齿轮的安装件包括纵向的齿轮轴，该纵向的齿轮轴具有沿所述齿轮轴纵向延伸 的安装轴线，润滑油，该润滑油围绕所述单齿轮并且容纳在所述壳体内，和用于所述齿轮箱的冷却系统，所述冷却系统包括在所述单齿轮的每个单齿轮中的冷却 剂注射系统，每个冷却剂注射系统包括所述齿轮轴中的纵向开口，该纵向开口沿所述安装轴线延伸一相当大的距离，安装在所述纵向开口内的冷却剂注射管，该冷却剂注射管在所述纵向开口内从所述纵 向开口的一个端部延伸一相当大的距离，所述冷却剂注射管的直径小于所述纵向开口的直 径，冷却剂供应线路，该冷却剂供应线路连接到所述冷却剂注射管并与所述冷却剂注射管 连通，和冷却剂出口，该冷却剂出口邻近所述纵向开口的所述一个端部连接到所述纵向开口并 与所述纵向开口连通，使得离开所述冷却剂注射管的端部的冷却剂沿所述冷却剂注射管移 回，然后移出所述齿轮轴，由此从所述单齿轮去除热量。
9.根据权利要求8所述的机器，其中所述多个单齿轮由三个齿轮构成，并且所有三个 齿轮都包括冷却剂注射系统。
10.根据权利要求8所述的机器，其中冷却剂的供应源与所述单齿轮中的一个单齿轮 的冷却剂供应线路相连通，并且其中所述单齿轮中的所述一个单齿轮的冷却剂出口与下一 个邻近的冷却剂供应线路相连通。
11.根据权利要求8所述的机器，其中来自所述冷却剂出口的所述冷却剂邻近于所述 旋转驱动的带齿滚筒被排出。
12.根据权利要求8所述的机器，其中所述安装轴线位于所述齿轮轴的中心。
13.根据权利要求8所述的机器，其中所述纵向开口沿其长度具有恒定的直径。
14.根据权利要求8所述的机器，其中所述冷却剂注射管沿其长度具有恒定的直径。
全文摘要
本发明涉及冷却长壁采煤机上的摇臂齿轮箱。具体地，提供了长壁采煤机的摇臂中的齿轮箱的冷却系统，该摇臂包括在细长的壳体内安装成一排的多个单齿轮。冷却系统包括在每个单齿轮中的冷却剂注射系统，每个冷却剂注射系统包括在齿轮轴中的纵向开口，和安装在纵向开口内的冷却剂注射管。冷却剂注射管的直径小于纵向开口的直径。冷却剂供应线路连接到冷却剂注射管并与冷却剂注射管连通，且冷却剂出口邻近纵向开口的一个端部连接到纵向开口并与纵向开口连通，使得离开冷却剂注射管的端部的冷却剂沿冷却剂注射管流回，然后流出齿轮轴，由此从单齿轮去除热量。
文档编号F16H57/04GK101943259SQ20101022398
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年5月29日
发明者爱德华·F·尼德赖特, 肖恩·W·富兰克林, 菲利普·R·斯特赖敦 申请人:乔伊·姆·特拉华公司