УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1994 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для разрушения горных пород, и может быть использовано при невзрывной отбойке горной массы в проходческих и очистных забоях, при раздельной обработке тонких жил драгметаллов, дробления негабаритов и т. д.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, включающей силовой цилиндр с поршнем, шток, имеющий буртик для упора в него поршня с распорным клиновым концом, пропущенным сквозь силовой цилиндр и поршень, распорную цангу, охватывающую клиновой конец штока и связанную с силовым цилиндром. Механизм нанесения ударов по торцу штока выполнен в виде жестко связанного с поршнем цилиндрического корпуса с поршнем-бойком и узлом создания импульсного перепада давления по обе стороны поршня-бойка. После установки устройства цангой в шнур в силовой цилиндр подают рабочее тело. При этом поршень давит на буртик, а шток клиновым концом распирает цангу. В это время поршень-боек удерживается равенством давления над ним и под ним. После сброса давления под поршнем бойком он наносит удар по торцу штока 1 .

Недостаток этого устройства заключается в конструктивном исполнении цанги, которое не позволяет оперативно менять направление разрушающих трещин, поскольку она выполнена цельной и характеризуется большой трудоемкостью ее изготовления. Лезвия инденторов цанги расположены поперек ее продольной оси, что обеспечивает образование только поперечных трещин.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет его использования для образования продольных и поперечных трещин, отделяющих блок от массива.

Достигается это тем, что за счет конструктивного исполнения устройства, где предусмотрено, что к торцу силового цилиндра жестко присоединена направляющая с продольными канавками, которые к свободному концу направляющей переходят в сквозные прорези с боковыми гнездами. Лепестки индекторов выполнены с боковыми буртиками и размещены в прорезях, а буртики - в боковых гнездах. Индекторы выполнены с различными углами при вершине, а их лезвия ориентированы как вдоль так и поперек оси устройства. Лепестки удерживаются в прорезях с помощью упругих связей, которые одним концом жестко закрепляются в канавках направляющей, а другим - прижимают лепестки к коническому концу штока. Лепестки охватывают конический конец штока.

Такое исполнение устройства обеспечивает образование как поперечных так и продольных трещин при установке соответствующих типов индекторов, что в конечном счете расширяет функциональные возможности устройства.

Таким образом авторы претендуют на следующие отличительные признаки:
- к торцу силового цилиндра присоединена направляющая с продольными канавками и прорезями с боковыми гнездами;
- лепестки индекторов выполнены с боковыми буртиками и размещены в прорезях, а буртики - в гнездах;
- индукторы выполнены с различными углами при вершине и их лезвия ориентированы вдоль и поперек продольной оси устройства;
- упругие связи жестко закреплены в канавках одним концом, а другим прижимают лепестки к штоку.

Сочетание этих отличительных признаков авторам не известны, а их совокупность необходима для достижения поставленной цели, а именно для расширения функциональной возможности устройства, т. е. для образования продольных и поперечных трещин на стенках скважин.

На фиг. 1 показано положение устройства в скважине; на фиг. 2 - размещение лепестка индектора в прорези направляющей; на фиг. 3 и 4 - продольный и поперечный разрезы лепестка индектора для образования продольных трещин; на фиг. 5 - поперечное сечение направляющей и штока.

Таким образом авторы претендуют на следующие отличительные признаки:
- к торцу силового цилиндра присоединена направляющая с продольными канавками и прорезями с боковыми гнездами;
- лепестки индекторов выполнены с боковыми буртиками и размещены в прорезях, а бортики - в гнездах;
- индекторы выполнены с различными углами при вершине и их лезвия ориентированы вдоль и поперек продольной оси устройства;
- упругие связи жестко закреплены в канавках одним концом, а другим прижимают лепестки к штоку.

Сочетание этих отличительных признаков авторам не известны, а их совокупность необходима для достижения поставленной цели, а именно для расширения функциональной возможности устройства, т. е. для образования продольных и поперечных трещин на стенках скважин.

На фиг. 1 показано положение устройства в скважине; на фиг. 2 - размещение лепестка индектора в прорези направляющей; на фиг. 3 - и 4 - продольный и поперечный разрезы лепестка индектора для образования продольных трещин; на фиг. 5 - поперечное сечение направляющей и штока.

Устройство включает силовой цилиндр 1, к торцу которого жестко присоединена направляющая 2. На присоединительном конце направляющей 2 выполнены канавки 3, которые к свободному концу направляющей 2 переходят в сквозные прорези 4 с боковыми гнездами 5. Внешняя поверхность 5 направляющей 2 выполнена цилиндрической к соответствует по диаметру скважине 7, а внутренняя 7 - квадратной. В канавках закреплены упругие связи 9. Другим концом упругие связи 9 размещены в прорезях 4 и оперты на лепестки 10 индекторов 11. Лепестки 10 индекторов 11 выполнены с боковыми буртиками 12, которые размещены в гнездах 5. Лезвия индекторов 11 ориентированы вдоль 13 и поперек 14 продольной оси скважины (или устройства). Упругими связями 9 лепестки 10 прижаты к клиновому концу 15 штока 16, пропущенного через направляющую 2. Шток 16 имеет клиновой конец 15 и цилиндрический 17, разделенные буртиком 18. Максимальное поперечное сечение клинового конца 15 штока 16 соответствует по размерам поперечному сечению внутренней полости 19 направляющей 2. Буртик 18 и шайба 20 размещены во внутренней полости 21 поршня 22. Цилиндрический конец 17 штока 16 размещен в полости 23 поршня 22, имеющей квадратное поперечное сечение. Поршень 22 с помощью резьбы соединен с силовым цилиндром 1 с возможностью осевого перемещения. Фиксирующие винты 24 соединяют силовой цилиндр 1 с направляющей 2 и скрепляют упругие связи 9 с направляющей 2.

Устройство работает следующим образом.

Направляющая 2, собранная вместе с лепестками 10, упругими связями 9 и штоком 16 вводится в скважину 7. При вращении поршень 22 ввинчивается в силовой цилиндр 1 и проталкивает шток 16 через направляющую 2. Шток 16, взаимодействуя с направляющей 2, имеет только поступательное движение вдоль оси устройства. При этом индекторы 11 взаимодействуют с клиновым концом 15 штока 16, перемещаются в радиальном направлении и прижимаются к стенкам скважины 7, формируя область концентрации напряжений под лезвиями, При определенной величине этих напряжений в слабых породах (типа мрамора) трещина образуется в зоне повышенных напряжений при длительном динамическом нагружении индектора. Т. е. при нанесении ударов по торцу цилиндрического конца 17 штока 16 в зоне концентрации напряжений образуется трещина, в которую внедряется клиновый индектор, вызывая ее развитие до отделения блока от массива.

После отделения блока поршень 22 вывинчивается из силового цилиндра 1 и за буртик 18, втягивает шток 16 в силовой цилиндр 1, а упругие связи 9 постоянно прижимают лепестки 10 индекторов к клиновому концу штока 15. На этом заканчивается подготовка устройства к последующему в скважине и отделению блока от массива.

При использовании лепестков с индекторами 13 трещина образуется вдоль, а 14 поперек оси скважины 7. Замена лепестков осуществляется путем отжатия конца упругой связи 9 от лепестка одного типа индектора и установки в прорезь 4 другого типа индекторов.

Конструктивное исполнение направляющей 2 с прорезями 4 и боковыми уширениями 5, а также лепестков 10 с лезвиями вдоль или поперек оси устройства позволяет не только оперативно заменять индекторы, но и собирать их в различной комбинации, т. е. использовать устройство для образования поперечной (круговой или в виде сектора) или продольной (в одной или двух диаметральных плоскостях или направлениях) трещины.

Таким образом, оперативная замена типов индекторов и установка разных их типов в прорезях направляющей обеспечивает изменение направленности трещин и отделение блока поперек или вдоль оси скважины, или в виде отдельных секторов, т. е. расширяет функциональные возможности устройства.

(56) Авторское свидетельство СССР N 148476, кл. Е 21 С 37/02, 1985.

Использование: горное дело, разрушение горных пород, невзрывная отбойка горной массы в проходческих и очистных забоях. Сущность изобретения: устройство для направленного разрушения монолитных объектов содержит силовой цилиндр с поршнем, шток с распорным клиновым концом, имеющий не менее одного бурта для упора в него поршня, инденторы с поперечными и продольными относительно продольной оси силового цилиндра лезвиями и лепестки инденторов, упруго связанные с силовым цилиндром и установленные с охватом распорного клинового конца штока, противоположного распорному клиновому концу, направляющую, одним концом соединенную с силовым цилиндром и имеющую на этом конце продольные канавки, а на другом - сквозные прорези с боковыми гнездами. Шток с распорным клиновым концом пропущен сквозь силовой цилиндр и поршень. Лепестки инденторов размещены в сквозных прорезях и имеют буртики, размещенные в боковых гнездах. Упругие связи одним концом размещены в продольных канавках и жестко соединены с направляющей, а другим - в сквозных прорезях и приклеены к лепесткам инденторов. При вращении поршень ввинчивается в силовой цилиндр и проталкивает шток через направляющую. Инденторы взаимодействуют с клиновым концом штока, перемещаются в радиальном направлении и прижимаются к стенкам скважины, внедряются в породный массив и образуют трещину, которая, развиваясь, отделяет блок от массива. 5 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, включающее силовой цилиндр с поршнем, шток с распорным клиновым концом, пропущенный с возможностью продольного перемещения сквозь силовой цилиндр и поршень и имеющий не менее одного бурта для упора в него поршня, инденторы с поперечными относительно продольной оси силового цилиндра лезвиями и лепестки инденторов, упруго связанные с силовым цилиндром и установленные с охватом распорного клинового конца штока, механизм нанесения ударов по торцу штока, противоположного распорному клиновому концу, отличающееся тем, что устройство снабжено направляющей, одним концом соединенной с силовым цилиндром и имеющей на этом конце продольные канавки, а на другом - сквозные прорези с боковыми гнездами, и инденторами с продольными относительно продольной оси силового цилиндра лезвиями, при этом лепестки инденторов размещены в сквозных прорезях и выполнены с буртиками, размещенными в боковых гнездах, а упругие связи одними концами размещены в продольных канавках и жестко соединены с направляющей , а другими размещены в сквозных прорезях и прижаты к лепесткам инденторов.