УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ОТРЫВОМ ОТ МАССИВА Российский патент 1997 года по МПК E21C37/02 

Изобретение относится к устройствам для безвзрывного разрушения монолита и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, а также в строительстве, например, при разрушении бетона.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности бурения им отверстий в горных породах.

На фиг. 1 схематично изображено устройство в продольном разрезе: на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.

Устройство состоит из гидроцилиндра 1 с установленными в нем распорным 2 и упорным 3 гидропоршнями и рабочего органа, состоящего из разжимной цанги 4, присоединенной одним концом к торцу гидроцилиндра 1 и охватывающей коническое уширение трубчатого штока 5 поршня 2, коаксиально установленных на штока с торцевым упором 7 на свободном конце в виде буровой колонки, механизма поворота 8, упорного штока при его втягивании в гидроцилиндр, например, зависимого действия с геликоидальной нарезкой 9 на штоке 6. Механизм поворота 8 состоит из храповой буксы 10, находящейся во взаимодействии своими выступами с геликоидальной (винтовой) нарезкой 9 на штоке 9, храповых собачек 11 с пружинами 12 и стержнями 13.

Распорный поршень 2 и упорный поршень 3 образуют между собой и корпусом гидроцилиндра 1 распорную А, упорную Б и возвратную В полости. Возвратная полость 0в разделена (при использовании такого механизма поворота штока) механизм поворота 8 на две части, которые сообщены между собой посредством каналов 14. При этом механизм поворота штока является одновременно ограничителем хода при поступательном перемещении распорного 2 и упорного 3 поршней.

Гидросистема управления устройством состоит из основной и дополнительной гидросистем. Основная включает основной насос 15 малой производительности, предохранительный клапан 16, основной гидравлический распределитель 17, управляемый клапан 18 с полость управления Д. Дополнительная гидросистема включает дополнительные насос 19 большой производительности, предохранительный клапан 20, дополнительный распределитель 21, например, вращательного типа, гидропривод 22 дополнительного распределителя 21, подпружиненный нормально открытый кран 23 золотникового типа с полостью управления Г и пружиной 24, поджимающей золотник 25 со стороны, противолежащей полости управления Г. Для осуществления циркуляции рабочей жидкости основная и дополнительная гидросистемы управления устройством снабжены маслобаком 26, напорными 27, 28 сливными магистралями 29, 30 и питающими линиями 31.37. Распределитель 21 попеременно связывает линии 34 и 35 с магистралями 27 и 29.

Устройство работает следующим образом. Вся работа устройства разделяется на два периода. Первый период работа в режиме ударно-поворотного бурения шпура; второй период работа в режиме отрывания. Перед началом работы устройства основной распределитель 17 устанавливается в нейтральное (правое по чертежу) положение, что обеспечивает работу устройства в режиме ударно-поворотного бурения.

При включении маслостанции основной насос 15 работает на слив через магистраль 28, а давление жидкости в полости Г управления крана 23 постоянно связанной линии 33 с напорной магистралью 28 основной гидросистемы сказывается недостаточным для создания усилия на золотнике 25, способного преодолеть сопротивление пружины 24. Вследствие этого кран 23 в период работы устройства в режиме бурения шпура остается постоянно открытым, обеспечивая соединение напорной 27 и сливной 29 магистралей дополнительной гидросистемы с упорной Б и возвратной В полостями устройства. При этом рабочая жидкость из маслоблока 26 дополнительным насосом большой производительности 19 подается по магистрали 27 к распределителю 21 вращательного типа и гидроприводу 22 и перекачивает его в левое или правое (по чертежу) положение. При установке распределителя 21 в правое (по чертежу) положение рабочая жидкость от насоса высокой производительности 19 по магистрали 27, питающим линиям 32, 34 через нормально отрытый кран 23 поступает в упорную полость Б устройства. В это время возвратная полость В посредством питающей линии 35 и магистрали 29 через нормально отрытый кран 23 и распределитель 21 вращательного типа соединена со сливом. В упорной полости Б происходит формирование ударного импульса под действием которого упорный поршень 3 и связанный с ним шток 6 с буровой коронкой 7 на конце перемещается вправо (по чертежу) и наносит удар по разрушаемому материалу. В следующий момент времени производится переключение распределителя 21 вращательного типа посредством гидропривода 22 в другое (левое по чертежу) положение. При этом упорная полость Б посредством линии 34 и магистрали 29 соединяется со сливом, а возвратная полость В линией 35 и магистралью 27 с напором. Упорный поршень 3 и связанный с ним шток 6 с буровой коронкой 7 на конце перемещается в левое (по чертежу) положение, совершая обратный ход, при котором производится поворот штока 6 на некоторый угол посредством механизма поворота 8, действие которого состоит в следующем. Во время рабочего хода шток 6 движется вправо не вращаясь. Однако при этом он поворачивает двумя своими геликоидальными вырезами 9 храповую буксу 10. Храповые собачки 11 с пружинами 12 и стержнями 13, закрепленными в корпусе гидроцилиндра 1, не препятствуют этому. При обратном ходе храповые собачки 11 запирают храповую буксу 10, в результате этого шток 6 поворачивается вместе с буровой коронкой 7 на некоторый угол.

Далее цикл повторяется. Устройство работает в режиме ударного бурового рабочего органа. Дополнительная гидросистема, обеспечивающая работу устройства в режиме ударно-поворотного бурения, может включать и другие элементы, например гидропневмоаккумулятор.

После того как будет пробурен шпур в разрушаемом материале на заданную глубину, производят его разрушение отрывом. В этом случае используется основная гидросистема управления, а устройство работает в режиме отрывного рабочего органа. Для этого распределитель 17 устанавливается в крайнее левое (по чертежу) положение.

Так как усилие, развиваемое со стороны полости управления Г крана 23 при рабочих положениях распределителя 17, больше усилия пружины 24 крана 23, то золотник 25, перемещаясь в левое (по чертежу) положение, отключает устройство от дополнительной гидросистемы. Рабочая жидкость от основного насоса 15 по магистрали 28 и питающей линии 36 через управляемый клапан 18 поступает в распорную полость А устройства. Поршень 2 перемещается влево (по чертежу), увлекая за собой трубчатый шток 5 с коническим уширением, которое, раздвигая лепестки разжимной цанги 4, обеспечивает этим надежный распор и захват за стенки шпура. При этом упорная Б и возвратная В полости через распределитель 17 соединены со сливом. Переключением основного распределителя 17 вправо на одну позицию производится подача рабочей жидкости от насоса 15 по линии 34 в упорную полость Б устройства. Возвратная полость В при этом соединена со сливом, а рабочая жидкость в распорной плоскости А запирается посредством управляемого клапана 18. Поршень 3 со штоком 63 перемещается вправо (по чертежу), последний упирается торцевым упором 7 в дно шпура, после чего корпус цилиндра 1 устройства отходит от забоя (влево по чертежу) и производится отрыв захваченной области от массива. При установке распределителя 17 в следующую третью рабочую позицию рабочая жидкость по линии 35 поступает в возвратную полость В и одновременно с этим по линии 37 в полость Д управляемого клапана 18. Последний открывается, и жидкость из полости А идет на слив. Поршень 2 перемещается вправо (по чертежу). Упорная полость Б линии 34 также соединяется со сливом, и поршень 3 перемещается влево (по чертежу). Устройство возвращается в исходное положение. При установке распределителя 17 в нейтральное положение, крайнее правое (по чертежу), распорная А упорная Б и возвратная В полости устройства отсоединяются от основной гидросистемы. Усилие, развиваемое в полости управления Г крана 23, становится меньше усилия со стороны пружины 24. Золотник 25 перемещается вправо (по чертежу) и автоматически соединяет упорную Б и возвратную В полости устройства с дополнительной гидросистемой. Устройство готово к работе в режиме бурового органа.

Использование: в горном деле для разрушения горных пород. Сущность изобретения: устройство содержит гидроцилиндр с упорным поршнем и штоком с торцевым упором на свободном конце, распорный поршень и трубчатый шток с коническим уширением на свободном конце, коаксиально установленными на упорном штоке, разжимную цангу, охватывающую коническое уширение трубчатого штока и связанную с поршнем гидроцилиндра, гидронасос с напорной магистралью, сливную магистраль, питающие линии, сообщенные с полостями гидроцилиндра, гидравлический распределитель, связывающий напорную и сливную магистрали с питающими линиями. Имеются механизм поворота упорного штока при его втягивании в гидроцилиндр и дополнительный гидронасос с напорной и сливной магистралями и двумя питающими линиями, сообщенными с полостями гидроцилиндра над упорным поршнем и между поршнями, распределитель попеременной связи дополнительных питающих линий с дополнительными магистралями. Гидропривод этого распределения сообщен с дополнительной напорной магистралью. На дополнительных питающих линиях установлен нормально открытый кран с подпружиненным золотником и полостью управления, сообщенной с основной напорной магистралью. Торцевой упор выполнен в виде буровой коронки. 2 ил.

Устройство для разрушения горных пород отрывом от массива, включающее гидроцилиндр с упорным поршнем и штоком с торцевым упором на свободном конце, распорными поршнем и трубчатым штоком с коническим уширением на свободном конце, коаксиально установленными на упорном штоке, разжимную цангу, охватывающую коническое уширение трубчатого штока и связанную с поршнем гидроцилиндра, гидронасос с напорной магистралью, сливную магистраль, питающие линии, сообщенные с полостями гидроцилиндра, гидравлический распределитель, связывающий напорную и сливную магистрали с питающими линиями, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности бурения им отверстий в горных породах, устройство снабжено механизмом поворота упорного штока при его втягивании в гидроцилиндр, дополнительным гидронасосом с напорной магистралью, сливной магистралью и двумя питающими линиями, сообщенными соответственно с полостями гидроцилиндра над упорным поршнем и между поршнями, распределителем попеременной связи дополнительных питающих линий с дополнительными напорной и сливной магистралями, гидроприводом этого распределителя, сообщенным с дополнительной напорной магистралью, и установленным на дополнительных питающих линиях нормально открытым краном с подпружиненным золотником и полостью управления, сообщенной с основной напорной магистралью, при этом торцевой упор выполнен в виде буровой коронки.