В отечественной и мировой практике находит широкое применение модульный принцип создания машин. Этот принцип позволяет увеличить серийность выпуска и сократить сроки создания новых машин, а также благоприятствует разработке новых технологий, повышает надёжность и долговечность машин.
Научно-методический материал по расчёту и конструированию важнейших функциональных модулей ВПА накоплен в лаборатории проходческих комплексов института угля СО АН СССР. Их внешние формы, функциональные возможности, габаритные размеры и минимальный необходимый набор для компоновки конструктивной схемы агрегата в целом выявлены многолетним опытом конструирования и экспериментальных исследований таких учёных, как В. Ф. Горбунов, В. В. Аксёнов, А. Ф. Эллер, В. Д. Нагорный и др.
Винтоповоротный проходческий агрегат типа ЭЛАНГ включает в себя следующие основные функциональные модули: винтовую секцию (ВС), концевую секцию (КС), режущую секцию (РС), исполнительный орган (ИО), механизм вращения (МВ), насосную станцию (НС), блок распределителей (БР), погрузочное устройство (ПУ), опалубочную секцию (ОС), механизм надвига (МН), крепеустановочный механизм (КУМ) и анкерный механизм (АМ).
Из этих унифицированных модулей можно создать: трёхсекционный винтоповоротный агрегат, ограждающая оболочка которого набрана из трёх винтовых секций; двухсекционный агрегат из винтовой и концевой стрингерной секции с совмещённым и раздельным режимом перемещения секций. Исполнительный орган жёстко связывается с винтовой секцией и может быть пассивным (радиальный нож, резцы на радиальных штангах) или активным (барабанный, корончатый, дисковый, фрезерный), т. е. оснащённый собственным приводом.
Необходимо отметить, что все основные технологические операции по проходке выработки (разработка забоя, ограждение рабочей зоны, поверхности забоя и временное ограждение подземной полости, надвижка на забой, перегрузка горной массы и др.) при работе винтоповоротного проходческого агрегата осуществляются в совмещённом режиме.
При этом такая технологическая операция, как перегрузка отделённой от забоя горной массы в основное транспортное средство, расположенное в проходимой выработке, является одной из наиболее важных в технологическом цикле работы ВПА. Поэтому от надёжности, безопасности перегрузочного модуля во многом зависит надёжная и эффективная работа винтоповоротного агрегата в целом.
Сформулируем основные требования, предъявляемые к перегрузочному устройству ВПА:
- Транспортирующая способность перегружателя должна обеспечивать погрузку всей разрушенной горной массы.
- Перегружатель должен обеспечивать транспортирование пород с различными физико-механическими свойствами и определённой кусковатости.
- Небольшие габариты, масса, простота обслуживания и ремонта.
- Простота конструкции и надёжность в работе.
- Отсутствие пылеобразования.
- Конструкция перегружателя должна быть безопасной в эксплуатации.
Специфичность условий эксплуатации перегружателя выражается в стеснённости рабочего пространства, близости к другим механизмам ВПА и небольшой длине транспортирования горной массы.
В процессе работы винтоповоротного проходческого агрегата порода, отделённая исполнительным органом, осыпается в нижнюю часть винтовой секции. Компоновка ВПА ЭЛАНГ предусматривает размещение перегрузочного устройства в центральной части агрегата вдоль его продольной оси. Для подъёма горной массы из нижней части винтовой секции целесообразно использовать в качестве промежуточной ступени простой и надёжный роторный погрузчик с гравитационной разгрузкой (учитывая малую скорость вращения), размещённый внутри винтовой секции сразу за режущей секцией.
В качестве перегрузочного устройства может быть использован пресс-погрузчик периодического действия или перегружатель ППЛ-1К. Пресс-погрузчик имеет невысокую производительность и надёжность, что выявилось в процессе испытаний ВПА ЭЛАНГ - 3.
Работа ленточного перегружателя ППЛ-1К сопровождается значительным износом ленты при транспортировании крупнокусковых абразивных материалов.
Одним из главных показателей влияющих на выбор типа перегружателя, является энергоёмкость транспортирования, которая изменяется в широких пределах в зависимости от его принципа действия и конструкции. Кроме этого большое влияние на выбор оказывает величина снижения производительности при транспортировании под углом вверх.
Анализируя требования, предъявляемые к перегрузочному устройству ВПА (см. выше), а также рассматривая в качестве возможных вариантов различные типы транспортирующих устройств непрерывного и циклического действия, можно сделать следующий вывод: в наибольшей степени сформулированным требованиям, технологическим и конструктивным условиям удовлетворяют винтовые конвейеры.
Технико-экономическая эффективность применения винтовых конвейеров обеспечивается их достоинствами: простотой устройства, невысокой стоимостью изготовления, компактностью в поперечном сечении, возможностью герметизации жёлоба, удобством и простой загрузки и разгрузки в любом месте, простотой обслуживания в процессе эксплуатации, а такие возможностью транспортирования материалов с различными свойствами (мокрых, липких, тестообразных и др.).