ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПАТРОН Российский патент 2002 года по МПК E21C37/14 

Изобретение относится к горному производству и предназначено для разрушения горных пород сжатым воздухом высокого давления, а также может быть использовано для вторичного дробления негабаритов.

Известны дисковые и поршневые пневмопатроны для разрушения горного массива. Эти патроны после каждого срабатывания требуют производить перезарядку, т. е. замену удерживающих воздух элементов (диск, штифт, полоска) вручную, что трудоемко и непроизводительно (см. Д.И. Адамидзе. Разрушение углей и пород сжатым воздухом. - М.: Наука).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пневматический патрон по авт. св. 1802117.

Сущность его работы заключается в следующем. При заполнении патрона сжатым воздухом поршень, перекрывающий выхлопные отверстия, удерживается поршеньками со сферическими торцами, расположенными поперек штока, за счет превышения давления на поршеньки над давлением воздуха на золотник. В конце заполнения это условие изменяется на противоположное. Золотник отжимает поршни в проточку, смешается и открывает выхлопные отверстия. Сжатый воздух из рабочей камеры в импульсном режиме истекает в скважину (шпур) и воздействует на породу. После опорожнения рабочей камеры золотник под действием пружины возвращается на место.

Приведенному прототипу присущи следующие особенности.

1. Обязательным условием использования приведенного пневмопатрона является наличие воздухопроводного хозяйства, связывающего источник сжатого воздуха (компрессор) с пневмопатроном.

2. Отжатие поршеньков в проточку осуществляется за счет внутреннего источника силы - сжатого воздуха, причем этот процесс срабатывания осуществляется только при определенном давлении воздуха в системе.

3. Критическая точка перепада давлений, т.е. переход процесса заполнения в процесс срабатывания патрона наступает за относительно длительный период и зависит от скорости нарастания давления сжатого воздуха на поршеньки.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет применения автономно действующего пневмопатрона и уменьшения времени переходного процесса срабатывания, используя при этом источники внешней силы.

Эта цель достигается тем, что пневматический патрон, содержащий корпус с рабочей камерой и выхлопными отверстиями, подпружиненный ступенчатый поршень, установленный с возможностью взаимодействия со сферическими подвижными опорами и перекрытия выхлопных отверстий корпуса, снабжен стопорным устройством для препятствия выталкивания его из шпура и установленным на корпусе с возможностью скольжения относительно последнего стаканом, при этом ступенчатый поршень разделяет полость корпуса на рабочую и размещенную в хвостовой части корпуса вспомогательную камеры, а сферические подвижные опоры выполнены в виде шариков, установленных в сквозных радиальных проточках корпуса и выдвинутых в сторону ступени поршня на величину L ≤ D/2, где D - диаметр шариков, диаметрально противоположные стороны которых упираются на ограниченную двумя проточками внутреннюю поверхность стакана, причем ширина проточек равна или больше диаметра шариков, а глубина их равна величине L, причем образованная между торцом корпуса и стаканом передняя камера выполнена с возможностью размещения в ней газообразного химического вещества, а стакан имеет калиброванные окна для вывода электропроводов инициатора, при этом к основанию стакана прикреплен буфер, имеющий крюк, для присоединения к нему тросика, а корпус имеет штуцер с обратным клапаном для заполнения рабочей камеры сжатым воздухом до заданного давления.

На чертеже изображен пневматический патрон в разрезе.

Корпус патрона включает рабочую камеру 1 с выхлопными отверстиями 2, штуцер с обратным клапаном 3, вспомогательную камеру 4, подпружиненный ступенчатый поршень 5, опирающийся на сферические подвижные опоры-шарики 6, размещенные в сквозных радиальных проточках 7, диаметрально противоположные стороны которых упираются на внутреннюю поверхность скользящего по корпусу стакана 8, между двумя проточками 9 и 10. Образованная между торцом корпуса и основанием скользящего стакана передняя камера 11 предназначена для размещения в ней газообразующего химического вещества, а калиброванное окно 12 для вывода электропроводов инициатора. В головной части корпуса предусмотрено стопорное устройство 15, препятствующее выталкиванию патрона из шпура, а в хвостовой части к основанию скользящего стакана 8 прикреплен буфер 13 с крючком 14 для прикрепления к нему тросика.

Перед началом работ на заправочной компрессорной станции рабочую камеру 1 через штуцер 3 с обратным клапаном заполняют сжатым воздухом до заданного давления. Заряженный патрон, выполняющий функцию автономного энергоносителя, доставляют к месту работ.

Ниже приводятся несколько вариантов срабатывания пневматического патрона.

1. Путем оттягивания скользящего стакана 9 при помощи тросика патрон вводят в шпур (скважину) головной частью вперед, снабженной стопорным устройством 15. Тросик, закрепленный за крюк 14, растягивают до командного пункта, расположенного на заданном расстоянии от объекта. По команде, потягивая за трос (вручную или механически), стакан 8 смещают влево. Вследствие этого правая проточка 10 совмещается с радиальными проточками 7, в которых размещены шарики 6. Поршень 5, скользя по сферической поверхности шариков и вдавливая их вглубь проточки 10, смещается влево, отжимая пружину, и открывает выхлопные отверстия 2, через которые сжатый воздух в импульсном режиме истекает в шпур и воздействует на горный массив. При этом стопор 15 препятствует выталкиванию патрона из шпура.

2. Путем воздействия воздушной ударной волны на буфер 13. Под воздействием воздушной ударной волны буфер 13 смещается вправо. В этом случае с радиальными проточками 7, в которых размещены шарики 6, совмещается левая проточка 9. Далее процесс протекает по аналогии с вариантом 1.

3. С использованием газообразующих химических веществ. В передней камере 11 размещают газообразующий химический состав (например, состав от патронов типа "кардокс"). Выведенные через калиброванное окно 12 провода инициатора соединяют с источником тока. При подаче импульса электрического тока состав срабатывает. Под давлением выделенных газов стакан 8 смещается влево. Далее процесс протекает по аналогии с вариантом 1.

После срабатывания пневмопатрона поршень 5 и шарики 6 возвращаются в исходное положение и после очередного заполнения патрона сжатом воздухом процесс можно повторить.

Пневматический патрон относится к горному производству и предназначен для разрушения горных пород сжатым воздухом высокого давления, а также может быть использован для вторичного дробления негабаритов. Высокий эффект достигается за счет применения автономно действующего пневмопатрона и уменьшения времени переходного процесса срабатывания патрона, используя при этом источники внешней силы. Поставленная задача достигается тем, что в пневматическом патроне, содержащем корпус с рабочей камерой и выхлопными отверстиями, подпружиненный ступенчатый поршень, установленный с возможностью взаимодействия со сферическими подвижными опорами и перекрытия выхлопных отверстий корпуса, имеется стопорное устройство для препятствия выталкивания его из шпура и установлен на корпусе с возможностью скольжения относительного последнего стакан, при этом ступенчатый поршень разделяет полость корпуса на рабочую и размещенную в хвостовой части корпуса вспомогательную камеры, а сферические подвижные опоры выполнены в виде шариков, установленных в сквозных радиальных проточках корпуса и выдвинутых в сторону поршня на величину L≤D/2, где D - диаметр шариков, диаметрально противоположные стороны которых упираются на ограниченную двумя проточками внутреннюю поверхность стакана, причем ширина проточек равна или больше диаметра шариков, а глубина их равна величине L, причем образованная между торцом корпуса и стаканом передняя камера выполнена с возможностью размещения в ней газообразного химического вещества, а стакан имеет калиброванные окна для вывода электропроводов инициатора, при этом к основанию стакана прикреплен буфер, имеющий крюк, для присоединения к нему тросика, а корпус имеет штуцер с обратным клапаном для заполнения рабочей камеры сжатым воздухом до заданного давления. 1 ил.

Пневматический патрон, содержащий корпус с рабочей камерой и выхлопными отверстиями, подпружиненный ступенчатый поршень, установленный с возможностью взаимодействия со сферическими подвижными опорами и перекрытия выхлопных отверстий корпуса, отличающийся тем, что патрон снабжен стопорным устройством для препятствия выталкивания его из шпура и установленным на корпусе с возможностью скольжения относительно последнего стаканом, при этом ступенчатый поршень разделяет полость корпуса на рабочую и размещенную в хвостовой части корпуса вспомогательную камеры, а сферические подвижные опоры выполнены в виде шариков, установленных в сквозных радиальных проточках корпуса и выдвинутых в сторону поршня на величину L ≤ D/2, где D - диаметр шариков, диаметрально противоположные стороны которых упираются на ограниченную двумя проточками внутреннюю поверхность стакана, причем ширина проточек равна или больше диаметра шариков, а глубина их равна величине L, причем образованная между торцом корпуса и стаканом передняя камера выполнена с возможностью размещения в ней газообразного химического вещества, а стакан имеет калиброванные окна для вывода электропроводов инициатора, при этом к основанию стакана прикреплен буфер, имеющий крюк, для присоединения к нему тросика, а корпус имеет штуцер с обратным клапаном для заполнения рабочей камеры сжатым воздухом до заданного давления.