УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ОБОРКИ ЗАКОЛОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ "ЛОП" Российский патент 2021 года по МПК E21D13/04 E21C27/02 

Изобретение относится к устройствам, применяемым при разработке подземных выработок высотой более 3,5 м и предназначенных для удаления образующихся заколов с целью приведения забоя в безопасное состояние.

Закол - трещина, образующаяся в массиве горных пород вблизи поверхностей обнажения при ведении горных (главным образом взрывных) работ. При образовании закола локально отслоившаяся часть массива зависает и может вызывать внезапное обрушение пород кровли или целиков (в очистных забоях шахт) либо оползание породы из верхней части уступа в карьерах. Для предотвращения неблагоприятного последствия образовавшихся заколов проводят их механизированную или ручную оборку на стадии подготовки забоя к выемке (http://www.mining-enc.ru/z/zakol/).

В процессе оборки заколов осуществляют обрушение всех недостаточно закрепленных в массиве кусков породы с кровли, бортов и с забоя выработки, что повысит как безопасность последующих работ, так и качество оформления сечения выработки в припочвенной части.

Из авторского свидетельства СССР (АС СССР) № 1093818 (второй независимый пункт формулы изобретения) известно устройство для оборки горных выработок, включающее пневмоударник с пикой, связанный с рукоятью посредством трубчатой штанги, имеющей радиальные отверстия, регулировочную втулку с камерой, размещенную на штанге в месте расположения радиальных отверстий, и гибкий шланг для подвода сжатого воздуха, соединенный с рукоятью, при этом с целью повышения эффективности оборки за счет плавного регулирования расхода воздуха, трубчатая штанга выполнена из двух соединенных втулкой частей, одна из которых со стороны рукояти выполнена в виде подпружиненного толкателя с заглушкой, размещенной в камере, втулка выполнена в виде жесткой гильзы, а радиальные отверстия расположены на толкателе, при этом толкатель выполнен с кольцевой проточкой, расположенной, между заглушкой и радиальными отверстиями и сужающейся в направлении к радиальным отверстиям, а толкатель подпружинен со стороны части штанги, соединенной с пневмоударником.

Из авторского свидетельства СССР (АС СССР) № 1093818 (первый независимый пункт формулы изобретения) известно устройство для оборки горных выработок, включающее пневмоударник с пикой, связанный с рукоятью посредством трубчатой штанги, имеющей радиальные отверстия, регулировочную втулку с камерой, размещенную на штанге в месте расположения радиальных отверстий, и гибкий шланг для подвода сжатого воздуха, соединенный с рукоятью, при этом с целью повышения эффективности оборки за счет плавного регулирования расхода воздуха, трубчатая штанга выполнена из двух соединенных втулкой частей, одна из которых со стороны рукояти выполнена в виде подпружиненного толкателя с заглушкой, размещенной в камере, втулка выполнена в виде жесткой гильзы, а радиальные отверстия расположены на толкателе, при этом втулка выполнена с дополнительной камерой, расположенной со стороны толкателя, расшиpяющeйcя в сторону пневмоударника, а толкатель подпружинен со стороны рукояти.

Недостатком известных из АС СССР № 1093818 устройств является сложность конструкции, неудобство в эксплуатации, обусловленные большим весом устройств и невозможностью замены пики или лопатки в случае их выхода из строя, а также недостаточная прочность и надежность лома.

Устройство по пункту 1 независимого пункта формулы изобретения по АС СССР № 1093818 выбрано в качестве наиболее близкого аналога.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением – разработка конструкции устройства для оборки заколов, обладающего высокой надежностью, удобного в эксплуатации.

Технический результат, достигаемый изобретением – упрощение конструкции, повышение удобства в эксплуатации, облегчение конструкции устройства, повышение надежности и прочности.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для оборки заколов пневматическом, содержащем рабочий орган, выполненный в виде пики или лопатки, трубу, сообщенную с подводящей магистралью через регулировочный кран, предназначенный для регулирования подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость трубы из подводящей магистрали, согласно полезной модели труба выполнена из дюралюминия и соединена с одной стороны с выполненным из полиуретана корпусом регулировочного крана, внутренняя полость которого выполнена с возможностью ее перекрытия конусным регулировочным краном, внутренняя полость корпуса регулировочного крана с одной стороны сообщена с внутренней полостью трубы, а с другой стороны предназначена для подключения к подводящей магистрали сжатого воздуха, с другой стороны труба вкручена в муфту, в которую с другой стороны вкручен полый корпус ударника, разделенный на два участка, первый участок корпуса ударника размещен внутри муфты, а другой участок расположен снаружи муфты, внутренний участок корпуса ударника выполнен с переменным поперечным диаметром, смежная с наружным участком часть внутреннего участка корпуса ударника, на наружной поверхности которого выполнена резьба для вкручивания в муфту, выполнена с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру поперечного сечения муфты, другая часть внутреннего участка корпуса ударника, обращенная к трубе, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между наружной поверхностью внутреннего участка корпуса ударника и внутренней поверхностью муфты кольцевой камеры, торец внутреннего участка корпуса ударника, обращенный к трубе, наглухо закрыт пробкой, частично расположенной снаружи корпуса ударника, при этом между наружной боковой поверхностью пробки и внутренней поверхностью муфты выполнен паз или щель, сообщающиеся с одной стороны с кольцевой камерой, а с другой стороны – с внутренней полостью трубы, на боковой поверхности внутреннего участка корпуса ударника выполнены сквозные отверстия для обеспечения сообщения внутренней полости корпуса ударника с кольцевой камерой, внутри корпуса ударника свободно размещен ударник, выполненный в виде цилиндрического поршня, вдоль продольной оси ударника выполнена удлиненная выемка в виде отверстия, выходящего наружу ударника со стороны, обращенной к пробке, внутри ударника выполнены выходящие на его наружную боковую поверхность радиальные каналы, сообщенные с центральным продольным отверстием, часть ударника, обращенная к пробке, выполнена с диаметром поперченного сечения равным внутреннему диаметру корпуса ударника, другая часть ударника, обращенная к рабочему органу, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между этой наружной поверхностью ударника и внутренней поверхностью корпуса ударника кольцевого зазора, между частями ударника с большим и меньшим диаметром образована ступенька, на внутренней поверхности корпуса ударника выполнен кольцевой выступ, с внутренним диаметром, соответствующим меньшему диаметру части ударника, обращенной к рабочему органу, указанный кольцевой выступ предназначен для зацепления со ступенькой ударника при перемещении ударника внутри корпуса, кольцевой выступ корпуса ударника расположен от его закрытого пробкой торца на расстоянии, определяемым относительно хода рабочего органа, обеспечивающим при зацеплении кольцевого выступа корпуса ударника со ступенькой ударника положение радиальных отверстий ударника с другой стороны кольцевого выступа корпуса ударника с одновременной изоляцией внутренней полости ударника от кольцевой камеры, на наружный участок корпуса ударника накручен корпус рабочего органа, при этом рабочий орган выполнен состоящим из наружного участка и внутреннего установочного участка, наружный участок рабочего органа выполнен в виде пики или лопатки, в боковой поверхности корпуса рабочего органа выполнены противолежащие сквозные отверстия, на внутреннем установочном участке рабочего органа выполнены две противолежащие ориентированные вдоль оси устройства канавки, каждая из которых представляет собой паз, длина каждой канавки выбрана из условия ее соответствия рабочему ходу ударника, каждая канавка размещена под соответствующим сквозным отверстием в боковой поверхности корпуса рабочего органа, в каждом сквозном отверстии корпуса рабочего органа размещен шарик, выполненный с диаметром меньшим, чем диаметр сквозного отверстия в корпусе рабочего органа, при этом частично шарик размещен в канавке, расположенной под соответствующим сквозным отверстием в корпусе рабочего органа, снаружи шарики прижаты к рабочему органу внутренней поверхностью гайки, установленной снаружи на корпус рабочего органа и предназначенной для фиксирования положения шарика в канавке рабочего органа и предотвращения его выпадения из сквозного отверстия.

Труба может быть выполнена из термообработанного дюралюминия.

Перекрываемая внутренняя полость корпуса регулировочного крана может быть соединена с рукавом с переходником, предназначенным для соединения с подводящей магистралью сжатого воздуха.

На наружной поверхности трубы может быть выполнена противоскользящая насечка.

Корпус регулировочного крана может быть соединен с трубой посредством резьбового соединения.

Регулировочный кран может быть снабжен рукояткой.

Гайка может быть выполнена с внутренним кольцевым пазом, разделяющим внутреннюю поверхность гайки на два участка, первый поджимающий участок выполнен с диаметром, соответствующим наружному диаметру корпуса рабочего органа, второй участок гайки выполнен с кольцевым пазом, глубина кольцевого паза в гайке соответствует глубине канавки в установочном участке рабочего органа, гайка с одной стороны подпружинена относительно корпуса рабочего органа пружиной для возможности ее перемещения вдоль корпуса рабочего органа, а с другой стороны положение гайки зафиксировано стопорным кольцом.

Стопорное кольцо может быть выполнено в виде пружинного кольца.

Каждая канавка может быть выполнена цилиндрической с радиусом поперечного сечения, равным радиусу шарика.

Каждое сквозное отверстие корпуса рабочего органа может быть выполнено ступенчатым с обеспечением частичного выхода шарика из сквозного отверстия через участок с меньшим диаметром, при этом участок с меньшим диаметром обращен к внутренней полости корпуса рабочего органа.

В корпусе рабочего органа могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия, сообщенные с внутренней полостью корпуса рабочего органа и корпуса ударника, предназначенные для выпуска сжатого воздуха из радиальных отверстий ударника.

Заявляемое устройство предназначено для оборки механизированным способом заколов, образующихся после взрывания горной массы и в результате воздействия горного давления.

Заявляемое устройство для оборки заколов представляет собой пневматическое оборудование ударного действия с возможностью производить оборку заколов механизированным способом с применением сменных закаленных наконечников «пика/лопатка» не находясь в зоне падения кусков породы. Наконечники «пика/лопатка» представляют собой рабочий орган устройства, на который в зависимости от вида работ может быть установлен наконечник или в виде пики или в виде лопатки.

Заявляемое устройство содержит три функциональных узла:

- пусковой механизм (модуль), в который входит регулировочный кран, выполненный в форме конуса, создающий плотный и герметичный контакт между коническими поверхностями пары корпус крана - кран, корпус крана изготавливается из полиуретана, обладающего хорошими антифрикционными качествами и рукава с переходником, который подключается к шахтной магистрали;

- воздухораспределительный механизм (модуль), включающий в себя подающую сжатый воздух трубу, выполненную из термообработанного дюралюминия Д16Т, вкрученную в муфту, пробку с пазом для подвода сжатого воздуха. Применение термообработанного дюралюминия Д16Т позволяет сбалансировать вес изделия, оптимальный для работы: не слишком легкий – для достаточной ударной нагрузки, не слишком тяжелый – для удобства работы в т.ч. с увеличенной длиной до 5 м;

- ударный механизм (модуль), состоящий из корпуса ударника, в котором совершает возвратно-поступательные движение ударник с выполненным в нем осевым каналом и радиальными отверстиями, корпуса, рабочего органа (пики/лопатки). Шарик, удерживает пику/лопатку от выпадения.

Заявляемое устройство содержит трубу с одной стороны связанную через регулировочный кран (вентиль) с магистралью, подающую сжатый воздух. Магистраль, подающая сжатый воздух, выполнена в виде рукава, снабженного переходником, обеспечивающим конструктивное соединение с трубой.

Труба выполнена, предпочтительно из термообработанного дюралюминия (например, Труба 40х5 Д16Т ГОСТ18482-79), что повышает ее прочность и твердость.

На наружной поверхности трубы выполнена противоскользящая насечка, позволяющая прочно удерживать устройство даже в условиях масляного загрязнения.

Регулировочный кран (вентиль) содержит непосредственно сам кран (вентиль) и корпус.

Корпус регулировочного крана связан с трубой посредством, например, резьбового соединения, и снабжен внутренней полостью, сообщенной с одной стороны с внутренней полостью трубы, а с другой стороны – с подающей магистралью.

Внутренняя полость корпуса регулировочного крана (вентиля) перекрыта конусным регулировочным краном (вентилем), снабженным рукояткой, предназначенной для регулирования положения крана (вентиля).

Выбор конусного регулировочного крана обусловлен необходимостью плавного регулирования подачи сжатого воздуха в процессе работы устройства с тем, чтобы избежать резких толчков при работе устройства, которые могут привести к выпадению устройства из рук лица, удерживающего устройство.

Одновременно конусная форма регулировочного крана позволяет обеспечить хороший контакт между краном и корпусом крана, обеспечивая четкое регулирование и надежное перекрытие подачи сжатого воздуха из магистрали при полностью перекрытом регулировочном кране.

Конусные регулировочные краны широко известны, например, из сети Интернет:

- https://gidroguru.com/vodosnabzhenie/kran/2935-kran-dlya-radiatora-otopleniya (статья «Кран для радиатора отопления: шаровые, конусные устройства, кран Маевского, регулировочные вентили, принцип действия и установка»); (статья из Википедии «Конусный кран»);

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%83%D1%81%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD.

С другой стороны труба вкручена в муфту, предназначенную для обеспечения соединения воздухораспределительного модуля с ударным модулем.

Для этого с другой стороны в муфту вкручен корпус ударника, часть корпуса которого остается снаружи муфты, т.е. корпус ударника разделен на два участка – наружный, размещенный снаружи муфты, и внутренний, размещенный внутри муфты. Корпус ударника выполнен полым.

Внутренний участок корпуса ударника выполнен с переменным поперечным диаметром. Смежная с наружным участком часть внутреннего участка корпуса ударника, на наружной поверхности которого выполнена резьба для вкручивания в муфту, выполнена с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру поперечного сечения муфты. Другая часть внутреннего участка корпуса ударника, обращенная к трубе, выполнена с диаметром меньшим, чем диаметр внутреннего поперечного сечения муфты с образованием между наружной поверхностью внутреннего участка корпуса ударника и внутренней поверхностью муфты кольцевой камеры. Торец внутреннего участка корпуса ударника, обращенный к трубе, наглухо закрыт пробкой. При этом между наружной боковой поверхностью пробки и внутренней поверхностью муфты выполнен, или паз, или щель, сообщающиеся с кольцевой камерой. В свою очередь торец пробки обращен к трубе с возможностью подачи сжатого воздуха из внутренней полости трубы в паз/щель сбоку от пробки. На боковой поверхности внутреннего участка корпуса ударника выполнены сквозные отверстия посредством которых обеспечивается сообщение внутренней полости корпуса ударника с кольцевой камерой.

Внутри корпуса ударника размещен ударник, выполненный в виде цилиндрического поршня. Вдоль продольной оси ударника выполнено отверстие, выходящее наружу ударника со стороны, обращенной к пробке. Внутри ударника выполнены радиальные каналы, сообщенные с центральным продольным отверстием ударника. Часть ударника, обращенная к пробке, выполнена с диаметром поперечного сечения равным внутреннему диаметру корпуса ударника. Другая часть ударника, обращенная к рабочему органу, выполнена с диаметром меньшим, чем внутренний диаметр корпуса ударника с образованием между наружной поверхностью ударника и внутренней поверхностью корпуса ударника кольцевого зазора. Между частями ударника с большим и меньшим диаметром образована ступенька.

Движение ударника внутри корпуса ударника осуществляется следующим образом. Сжатый воздух из трубы поступает в паз/щель сбоку от пробки и далее поступает в кольцевую камеру, из которой через сквозные отверстия, выполненные в корпусе ударника сжатый воздух через кольцевой зазор поступает в радиальные отверстия, затем – в центральное продольное отверстие ударника, из которого сжатый воздух выходит на наружную торцевую поверхность ударника, обращенную к пробке. В результате ударник начинает перемещаться от пробки по направлению к выходу из корпуса ударника. Движение ударника будет происходить до тех пор, пока ударник не упрется своей ступенькой в кольцевой выступ, выполненный на внутренней поверхности корпуса ударника. В процессе движения часть ударника с большим диаметром скользит по внутренней поверхности корпуса ударника между пробкой и выступом. Часть ударника с меньшим диаметром, будет скользить в отверстии кольцевого выступа вдоль его поверхности. В крайнем положении, когда ступенька ударника упрется в выступ корпуса ударника, радиальные отверстия, выполненные в ударнике, будут расположены напротив кольцевого выступа, выполненного в корпусе ударника, оказываясь при этом полностью перекрытыми. Путь, совершаемый ударником от момента начала движения до упора в выступ корпуса ударника, соответствует ходу рабочего органа.

Наружная часть корпуса ударника имеет диаметр поперечного сечения равный внутреннему диаметру корпуса рабочего органа для обеспечения накручивания корпуса рабочего органа на наружный участок корпуса ударника.

Рабочий орган выполнен также состоящим из двух участков – наружного и внутреннего установочного. Наружный участок рабочего органа выполнен в виде пики или лопатки.

На внутреннем установочном участке рабочего органа выполнены две противолежащие ориентированные вдоль оси устройства канавки, каждая из которых представляет собой паз. Длина каждой канавки выбрана из условия ее соответствия рабочему ходу ударника. Глубина каждой канавки выбрана из условия частичного размещения в ней шарика, устанавливаемого в соответствующее сквозное отверстие, выполненное в корпусе рабочего органа. Шарик устанавливается в сквозное отверстие, выполненное в корпусе рабочего органа, диаметр шарика соответствует диаметру указанного сквозного отверстия, для обеспечения прохода шарика через это отверстие. В результате шарик имеет возможность опуститься за пределы сквозного отверстия во внутреннюю полость корпуса рабочего органа. Глубина каждой противолежащей канавки на установочном участке рабочего органа выбрана из условия обеспечения стопорения движения рабочего органа при контакте шарика с краем канавки. При сборке устройства рабочий орган своим установочным участком размещается внутри корпуса рабочего органа, при этом обе канавки располагаются напротив сквозных отверстий, выполненных в корпусе рабочего органа. В указанные сквозные отверстия опускаются шарики, которые проходя через сквозное отверстие попадают в канавку, выполненную в установочном участке рабочего органа. Таким образом каждый шарик частично размещен в сквозном отверстии корпуса рабочего органа, а частично – в канавке установочного участка рабочего органа. Каждое сквозное отверстие корпуса рабочего органа может быть выполнено ступенчатым с обеспечением частичного выхода шарика из сквозного отверстия через участок с меньшим диаметром, при этом участок с меньшим диаметром должен быть обращен к внутренней полости корпуса рабочего органа. Такая геометрия сквозных отверстий в корпусе рабочего органа позволяет исключить выпадение шариков из отверстий при удалении рабочего органа из корпуса.

Снаружи шарик прижат гайкой, установленной на корпус рабочего органа. Гайкой обеспечивается фиксированное положение шарика в канавке рабочего органа, и предотвращение его выпадения из сквозного отверстия.

В обоих крайних положениях рабочего органа при его движении шарик будет упираться в края канавки, предотвращая таким образом выпадение рабочего органа из корпуса. При необходимости замены рабочего органа, гайка снимается, шарики вынимаются, рабочий орган заменяется на другой.

Можно улучшить конструкцию заявляемого устройства обеспечив возможность замены рабочего органа без снятия гайки и разбора этой части конструкции. Для этого гайку выполняют с внутренним кольцевым пазом, разделяющим внутреннюю поверхность гайки на два участка: первый поджимающий участок выполнен с диаметром, соответствующим наружному диаметру корпуса рабочего органа. Участок гайки с пазом обеспечивает снятие рабочего органа без снятия гайки с корпуса рабочего органа. Глубина кольцевого паза в гайке обеспечивает размещение в нем части шарика, соответствующей той его части, которая размещалась в канавке установочного участка рабочего органа. Гайка с одной стороны подпружинена относительно корпуса рабочего органа пружиной, а с другой стороны гайка упирается в стопорное кольцо (пружинное кольцо). Для замены рабочего органа подпружиненную гайку перемещают вдоль корпуса рабочего органа, сжимая пружину, до тех пор, пока кольцевой паз гайки не будет расположен напротив шарика. При вытягивании рабочего органа из корпуса рабочего органа, шарик под воздействием края канавки будет стремиться из канавки в кольцевой паз гайки, обеспечивая беспрепятственное высвобождение рабочего органа. После замены рабочего органа, гайку возвращают на место, при этом шарик попадая в канавку, будет сверху прижат прижимающим участком гайки, положение шарика в канавке будет зафиксировано. А для того чтобы шарики не выпали из сквозного отверстия при замене рабочего органа можно сквозное отверстие сделать ступенчатым.

Таким образом, заявляемая конструкция представляет собой устройство, в котором можно легко осуществлять замену отдельных узлов, сохраняя неповрежденные конструктивные элементы, что обеспечивает удобство в эксплуатации и ремонте.

Работоспособность устройства и его полная функциональность обеспечены при минимальном количестве конструктивных элементов, необходимых и достаточных для обеспечения работоспособности устройства, что позволило оптимизировать вес устройства при сохранении его эффективности во всем диапазоне возможных нагрузок.

По мере износа в процессе эксплуатации шарики могут быть легко заменены на другие без необходимости замены иных конструктивных элементов устройства.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено заявляемое устройство в сборе.

На фиг. 2 изображено заявляемое устройство, в котором все элементы конструкции изображены отдельно.

На фиг. 3 изображен ударник заявляемого устройства.

На фиг. 4 изображено соединение рабочего органа с корпусом рабочего органа.

Позиции на чертежах:

1 – труба;

2 – рукав с переходником;

3 – кран регулировочный;

4 – корпус крана регулировочного;

5 – ручка крана регулировочного;

6 - подводящая магистраль;

7 – муфта;

8 – рабочий орган;

9 – установочный участок рабочего органа;

10 – рабочий участок рабочего органа;

11 – корпус рабочего органа;

12 – корпус ударника;

13 – пробка;

14 – сквозные отверстия в корпусе ударника;

15 – ударник;

16 – продольное центральное отверстие;

17 – радиальные отверстия;

18 – кольцевая камера;

19 – паз/щель в пробке;

20 – кольцевой зазор;

21 – канавки;

22 – шарик;

23 – гайка;

24 – пружина;

25 – стопорное кольцо (пружинное кольцо);

26 – кольцевой паз гайки;

27 – взаимное положение кольцевого паза гайки и шарика пред снятием рабочего органа;

28 – прижимной участок гайки;

29 – ступенька;

30 – кольцевой выступ в корпусе ударника;

31 – сквозные отверстия в корпусе рабочего органа;

32 – камера рабочего хода;

33 – камера холостого хода;

34 – выпускные отверстия.

Заявляемое устройство для оборки заколов пневматическое содержит рабочий орган 8, выполненный в виде пики или лопатки, трубу 1, сообщенную с подводящей магистралью 6 через регулировочный кран (вентиль) 3, предназначенный для регулирования подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость трубы 1 из подводящей магистрали. Труба 1 выполнена из дюралюминия и соединена с одной стороны с выполненным из полиуретана корпусом 4 регулировочного крана. Внутренняя полость корпуса 4 выполнена с возможностью ее перекрытия конусным регулировочным краном 3. Внутренняя полость корпуса 4 регулировочного крана с одной стороны сообщена с внутренней полостью трубы 1, а с другой стороны предназначена для подключения к подводящей магистрали сжатого воздуха. С другой стороны труба 1 вкручена в муфту 7, в которую с другой стороны вкручен полый корпус 12 ударника, разделенный на два участка. Первый участок корпуса 12 ударника размещен внутри муфты 7, а другой участок расположен снаружи муфты 7. Внутренний участок корпуса 12 ударника выполнен с переменным поперечным диаметром. Смежная с наружным участком часть внутреннего участка корпуса 12 ударника, на наружной поверхности которого выполнена резьба для вкручивания в муфту 7, выполнена с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру поперечного сечения муфты 7, другая часть внутреннего участка корпуса 12 ударника, обращенная к трубе 1, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между наружной поверхностью внутреннего участка корпуса ударника и внутренней поверхностью муфты кольцевой камеры 18. Торец внутреннего участка корпуса 12 ударника, обращенный к трубе 1, наглухо закрыт пробкой 13, частично расположенной снаружи корпуса 12 ударника. Между наружной боковой поверхностью пробки 13 и внутренней поверхностью муфты 7 выполнен паз или щель 19, сообщающиеся с одной стороны с кольцевой камерой 18, а с другой стороны – с внутренней полостью трубы 1. На боковой поверхности внутреннего участка корпуса 12 ударника выполнены сквозные отверстия 14 для обеспечения сообщения внутренней полости корпуса 12 ударника с кольцевой камерой 18. Внутри корпуса ударника свободно размещен ударник 15, выполненный в виде цилиндрического поршня. Вдоль продольной оси ударника 15 выполнена удлиненная выемка в виде отверстия 16, выходящего наружу ударника 15 со стороны, обращенной к пробке 13. Внутри ударника 15 выполнены выходящие на его наружную боковую поверхность радиальные каналы (отверстия) 17, сообщенные с центральным продольным отверстием 16. Часть ударника 15, обращенная к пробке 13, выполнена с диаметром поперченного сечения равным внутреннему диаметру корпуса 12 15ударника, другая часть ударника, обращенная к рабочему органу 8, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между этой наружной поверхностью ударника и внутренней поверхностью корпуса ударника кольцевого зазора 20. Между частями ударника с большим и меньшим диаметром образована ступенька 29. На внутренней поверхности корпуса 12 ударника выполнен кольцевой выступ 30, с внутренним диаметром, соответствующим меньшему диаметру части ударника 15, обращенной к рабочему органу 8. Указанный кольцевой выступ 30 предназначен для зацепления со ступенькой 29 ударника 15 при перемещении ударника внутри корпуса 12. Кольцевой выступ 30 корпуса 12 ударника расположен от его закрытого пробкой 13 торца на расстоянии, определяемым относительно хода рабочего органа, обеспечивающим при зацеплении кольцевого выступа 30 корпуса ударника со ступенькой 29 ударника положение радиальных отверстий 17 ударника за пределами кольцевого выступа 30 корпуса ударника с одновременной изоляцией внутренней полости ударника от кольцевой камеры 18. Параметр рабочего хода устройства определяется расчетным путем с учетом требуемых нагрузок, геометрических параметров других конструктивных элементов, веса устройства. Данный расчет является простой инженерной задачей и не входит в предмет нового технического решения. При зацеплении кольцевого выступа 30 корпуса 12 ударника со ступенькой 29 ударника 15 обеспечено перекрытие радиальных отверстий (каналов) 17 ударника 15 кольцевым выступом 30 корпуса 12 ударника с одновременной изоляцией внутренней полости ударника 15 от кольцевой камеры 18. На наружный участок корпуса 12 ударника накручен корпус 11 рабочего органа, при этом рабочий орган выполнен состоящим из наружного участка 8 и внутреннего установочного участка 9. Наружный участок 8 рабочего органа выполнен в виде пики или лопатки. В боковой поверхности корпуса 11 рабочего органа выполнены противолежащие сквозные отверстия 31. На внутреннем установочном участке 9 рабочего органа выполнены две противолежащие ориентированные вдоль оси устройства цилиндрические канавки 21, каждая из которых представляет собой паз. Цилиндрическая форма канавок 21 с радиусом равным радиусу шарика, является оптимальной для обеспечения беспрепятственного перекатывания по ней шарика 22 в продольном направлении без отклонения в стороны. Что позволяет сохранить быстродействие устройства и скорость реагирования положения рабочего органа на изменение подачи сжатого воздуха. Длина каждой канавки выбрана из условия ее соответствия рабочему ходу ударника 15. Каждая канавка 21 размещена под соответствующим сквозным отверстием 31 в боковой поверхности корпуса 11 рабочего органа. Каждое сквозное отверстие 31 корпуса 11 рабочего органа выполнено ступенчатым, меньший диаметр отверстия 31 выбран с учетом того, чтобы шарик 22 частично размещался в канавке 21, расположенной под соответствующим сквозным отверстием 31 в корпусе 11 рабочего органа. С наружи шарики 22 прижаты к рабочему органу внутренней поверхностью гайки 23, установленной снаружи на корпус 11 рабочего органа и предназначенной для фиксирования положения шарика 22 в канавке 21 рабочего органа и предотвращения его выпадения из сквозного отверстия 31. Труба выполнена из термообработанного дюралюминия марки Труба 40х5 Д16Т ГОСТ18482-79. Перекрываемая внутренняя полость корпуса 4 регулировочного крана соединена с рукавом 2 с переходником, предназначенным для соединения с подводящей магистралью 6 сжатого воздуха. На наружной поверхности трубы выполнена противоскользящая насечка (на чертеже не показана). Корпус 4 регулировочного крана соединен с трубой 1 посредством резьбового соединения. Регулировочный кран 3 снабжен рукояткой (ручкой) 5. Гайка 23 выполнена с внутренним кольцевым пазом 26, разделяющим внутреннюю поверхность гайки 23 на два участка, первый поджимающий участок выполнен с диаметром, соответствующим наружному диаметру корпуса 11 рабочего органа, второй участок гайки выполнен с кольцевым пазом 26. Глубина кольцевого паза 26 в гайке 23 соответствует глубине канавки 21 в установочном участке 9 рабочего органа. Гайка 23 с одной стороны подпружинена относительно корпуса рабочего органа пружиной 24 для возможности ее перемещения вдоль корпуса 11 рабочего органа, а с другой стороны положение гайки 23 зафиксировано стопорным кольцом 25, выполненным, например, в виде пружинного кольца.

Принцип действия заявляемого устройства основан на возвратно - поступательном движении ударника 15. Рабочий ход ударника – это ход, при котором наносится удар по рабочему органу 8 (пике/лопатке), обратный ход - холостой.

Заявляемое устройство работает следующим образом:

При повороте рукоятки 5 крана 3 происходит открытие/закрытие крана 3 и сжатый воздух от шахтной сети (магистрали) 6 по рукаву 2 с переходником и открывшемуся каналу корпуса 4 крана 3 поступает через трубу 1 к торцу пробки 13, далее по прямоугольному пазу или щели 19, выполненному в пробке 13 для подвода сжатого воздуха поступает к кольцевой камере 18. Далее сжатый воздух через отверстия 14 корпуса ударника 15 , попадает в радиальные отверстия (каналы) 17 ударника 15. Далее по осевому отверстию (каналу) 16 воздух поступает в камеру рабочего хода. Камера 32 рабочего хода образуется между торцевой поверхностью ударника и пробкой 13. Давление под ударником в камере рабочего хода 32 начинает расти и ударник устремляется вверх (влево), перекрывая отверстия 17 в корпусе ударника 15. Радиальные отверстия 17 ударника 15 переходят за внутренний кольцевой выступ 30 корпуса 12 ударника, разделяющего его на две камеры: рабочего и холостого хода 33. При этом камера 33 холостого хода образована внутренней полостью корпуса 12 ударника, сообщенной с внутренней полостью корпуса 11 рабочего органа. Ударник 15 наносит удар по пике 8 и она начинает движение вверх (влево). Сжатый воздух выходит в камеру 33 холостого хода из радиальных отверстий 17 ударника 15, а затем наружу через выпускные отверстия 34, выполненные в корпусе 11. От удара по торцу пики 8 ударник 15 отскакивает в противоположную сторону, возвращаясь в исходное положение, открывая отверстия 17 для подвода сжатого воздуха в корпусе 12 ударника. Таким образом совершается возвратно-поступательное движение ударника. В дальнейшем цикл повторяется.

Замена рабочего органа осуществляется следующим образом.

Для замены пики 8 на лопатку (или наоборот) необходимо гайкой 23 сжать пружину 24. Внутренняя кольцевая проточка (кольцевой паз) 26 гайки 23 переместится, шарик 22 попадает в кольцевую проточку 26 и выходит из зацепления с пикой 8. Пика 8 свободно вынимается из внутреннего цилиндрического ствола корпуса 12 и заменяется лопаткой 8. Затем гайка 23 отпускается, пружина 24 возвращает ее в первоначальное положение, тем самым зажимая шарик 22 внутренней цилиндрической поверхностью гайки 23.

В результате использования предлагаемого технического решения обеспечивается повышение эффективности эксплуатации устройства за счет обеспечения легкости, простоты, модульности (вариативности длины) и надежности конструкции в эксплуатации. Достигается этот результат за счет снижения веса изделия, нанесения противоскользящей насечки, применение высокопрочных облегченных материалов, плотно фиксирующей пику/лопатку.

Оптимальность сочетания веса и габаритов устройства подтверждается данными, представленными в таблице.

Наименование
параметра Значение параметров Длина, м 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Масса, кг 4,9 5,7 6,5 7,3 8,1 8,8 Рабочее давление сжатого воздуха, МПА 0,4-0,63

Как следует из таблицы, конструкция заявляемого устройства обеспечивает его оптимальный вес, позволяющий удобно и надежно удерживать устройство при любых его возможных габаритах.

Изобретение относится к устройствам, применяемым при разработке подземных выработок высотой более 3,5 м и предназначенным для удаления образующихся заколов с целью приведения забоя в безопасное состояние. Технический результат – упрощение конструкции, повышение удобства в эксплуатации, облегчение конструкции устройства, повышение надежности и прочности. Устройство для механизированной оборки заколов пневматическое содержит рабочий орган, выполненный в виде пики или лопатки, трубу, сообщенную с подводящей магистралью через регулировочный кран, предназначенный для регулирования подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость трубы из подводящей магистрали. Труба выполнена из дюралюминия и соединена с одной стороны с выполненным из полиуретана корпусом регулировочного крана, внутренняя полость которого выполнена с возможностью ее перекрытия конусным регулировочным краном, внутренняя полость корпуса регулировочного крана с одной стороны сообщена с внутренней полостью трубы, а с другой стороны предназначена для подключения к подводящей магистрали сжатого воздуха, с другой стороны труба вкручена в муфту, в которую с другой стороны вкручен полый корпус ударника, разделенный на два участка. Первый участок корпуса ударника размещен внутри муфты, а другой участок расположен снаружи муфты. Внутренний участок корпуса ударника выполнен с переменным поперечным диаметром, смежная с наружным участком часть внутреннего участка корпуса ударника, на наружной поверхности которого выполнена резьба для вкручивания в муфту, выполнена с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру поперечного сечения муфты, другая часть внутреннего участка корпуса ударника, обращенная к трубе, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между наружной поверхностью внутреннего участка корпуса ударника и внутренней поверхностью муфты кольцевой камеры. Торец внутреннего участка корпуса ударника, обращенный к трубе, наглухо закрыт пробкой, частично расположенной снаружи корпуса ударника. При этом между наружной боковой поверхностью пробки и внутренней поверхностью муфты выполнен паз или щель, сообщающиеся с одной стороны с кольцевой камерой, а с другой стороны с внутренней полостью трубы. На боковой поверхности внутреннего участка корпуса ударника выполнены сквозные отверстия для обеспечения сообщения внутренней полости корпуса ударника с кольцевой камерой. Внутри корпуса ударника свободно размещен ударник, выполненный в виде цилиндрического поршня. Вдоль продольной оси ударника выполнена удлиненная выемка в виде отверстия, выходящего наружу ударника со стороны, обращенной к пробке. Внутри ударника выполнены выходящие на его наружную боковую поверхность радиальные каналы, сообщенные с центральным продольным отверстием. Часть ударника, обращенная к пробке, выполнена с диаметром поперченного сечения, равным внутреннему диаметру корпуса ударника, другая часть ударника, обращенная к рабочему органу, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между этой наружной поверхностью ударника и внутренней поверхностью корпуса ударника кольцевого зазора, между частями ударника с большим и меньшим диаметром образована ступенька. На внутренней поверхности корпуса ударника выполнен кольцевой выступ с внутренним диаметром, соответствующим меньшему диаметру части ударника, обращенной к рабочему органу, указанный кольцевой выступ предназначен для зацепления со ступенькой ударника при перемещении ударника внутри корпуса. Кольцевой выступ корпуса ударника расположен от его закрытого пробкой торца на расстоянии, определяемом относительно хода рабочего органа, обеспечивающем при зацеплении кольцевого выступа корпуса ударника со ступенькой ударника положение радиальных отверстий ударника с другой стороны кольцевого выступа корпуса ударника с одновременной изоляцией внутренней полости ударника от кольцевой камеры. На наружный участок корпуса ударника накручен корпус рабочего органа. При этом рабочий орган выполнен состоящим из наружного участка и внутреннего установочного участка. Наружный участок рабочего органа выполнен в виде пики или лопатки. В боковой поверхности корпуса рабочего органа выполнены противолежащие сквозные отверстия. На внутреннем установочном участке рабочего органа выполнены две противолежащие ориентированные вдоль оси устройства канавки, каждая из которых представляет собой паз, длина каждой канавки выбрана из условия ее соответствия рабочему ходу ударника, каждая канавка размещена под соответствующим сквозным отверстием в боковой поверхности корпуса рабочего органа, в каждом сквозном отверстии корпуса рабочего органа размещен шарик, выполненный с диаметром, меньшим, чем диаметр сквозного отверстия в корпусе рабочего органа, при этом частично шарик размещен в канавке, расположенной под соответствующим сквозным отверстием в корпусе рабочего органа, снаружи шарики прижаты к рабочему органу внутренней поверхностью гайки, установленной снаружи на корпус рабочего органа и предназначенной для фиксирования положения шарика в канавке рабочего органа и предотвращения его выпадения из сквозного отверстия. 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Устройство для механизированной оборки заколов пневматическое, содержащее рабочий орган, выполненный в виде пики или лопатки, трубу, сообщенную с подводящей магистралью через регулировочный кран, предназначенный для регулирования подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость трубы из подводящей магистрали, отличающееся тем, что труба выполнена из дюралюминия и соединена с одной стороны с выполненным из полиуретана корпусом регулировочного крана, внутренняя полость которого выполнена с возможностью ее перекрытия конусным регулировочным краном, внутренняя полость корпуса регулировочного крана с одной стороны сообщена с внутренней полостью трубы, а с другой стороны предназначена для подключения к подводящей магистрали сжатого воздуха, с другой стороны труба вкручена в муфту, в которую с другой стороны вкручен полый корпус ударника, разделенный на два участка, первый участок корпуса ударника размещен внутри муфты, а другой участок расположен снаружи муфты, внутренний участок корпуса ударника выполнен с переменным поперечным диаметром, смежная с наружным участком часть внутреннего участка корпуса ударника, на наружной поверхности которого выполнена резьба для вкручивания в муфту, выполнена с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру поперечного сечения муфты, другая часть внутреннего участка корпуса ударника, обращенная к трубе, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между наружной поверхностью внутреннего участка корпуса ударника и внутренней поверхностью муфты кольцевой камеры, торец внутреннего участка корпуса ударника, обращенный к трубе, наглухо закрыт пробкой, частично расположенной снаружи корпуса ударника, при этом между наружной боковой поверхностью пробки и внутренней поверхностью муфты выполнен паз или щель, сообщающиеся с одной стороны с кольцевой камерой, а с другой стороны с внутренней полостью трубы, на боковой поверхности внутреннего участка корпуса ударника выполнены сквозные отверстия для обеспечения сообщения внутренней полости корпуса ударника с кольцевой камерой, внутри корпуса ударника свободно размещен ударник, выполненный в виде цилиндрического поршня, вдоль продольной оси ударника выполнена удлиненная выемка в виде отверстия, выходящего наружу ударника со стороны, обращенной к пробке, внутри ударника выполнены выходящие на его наружную боковую поверхность радиальные каналы, сообщенные с центральным продольным отверстием, часть ударника, обращенная к пробке, выполнена с диаметром поперченного сечения, равным внутреннему диаметру корпуса ударника, другая часть ударника, обращенная к рабочему органу, выполнена с диаметром меньшего размера с образованием между этой наружной поверхностью ударника и внутренней поверхностью корпуса ударника кольцевого зазора, между частями ударника с большим и меньшим диаметром образована ступенька, на внутренней поверхности корпуса ударника выполнен кольцевой выступ с внутренним диаметром, соответствующим меньшему диаметру части ударника, обращенной к рабочему органу, указанный кольцевой выступ предназначен для зацепления со ступенькой ударника при перемещении ударника внутри корпуса, кольцевой выступ корпуса ударника расположен от его закрытого пробкой торца на расстоянии, определяемом относительно хода рабочего органа, обеспечивающем при зацеплении кольцевого выступа корпуса ударника со ступенькой ударника положение радиальных отверстий ударника с другой стороны кольцевого выступа корпуса ударника с одновременной изоляцией внутренней полости ударника от кольцевой камеры, на наружный участок корпуса ударника накручен корпус рабочего органа, при этом рабочий орган выполнен состоящим из наружного участка и внутреннего установочного участка, наружный участок рабочего органа выполнен в виде пики или лопатки, в боковой поверхности корпуса рабочего органа выполнены противолежащие сквозные отверстия, на внутреннем установочном участке рабочего органа выполнены две противолежащие ориентированные вдоль оси устройства канавки, каждая из которых представляет собой паз, длина каждой канавки выбрана из условия ее соответствия рабочему ходу ударника, каждая канавка размещена под соответствующим сквозным отверстием в боковой поверхности корпуса рабочего органа, в каждом сквозном отверстии корпуса рабочего органа размещен шарик, выполненный с диаметром, меньшим, чем диаметр сквозного отверстия в корпусе рабочего органа, при этом частично шарик размещен в канавке, расположенной под соответствующим сквозным отверстием в корпусе рабочего органа, снаружи шарики прижаты к рабочему органу внутренней поверхностью гайки, установленной снаружи на корпус рабочего органа и предназначенной для фиксирования положения шарика в канавке рабочего органа и предотвращения его выпадения из сквозного отверстия.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что труба выполнена из термообработанного дюралюминия.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перекрываемая внутренняя полость корпуса регулировочного крана соединена с рукавом с переходником, предназначенным для соединения с подводящей магистралью сжатого воздуха.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности трубы выполнена противоскользящая насечка.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус регулировочного крана соединен с трубой посредством резьбового соединения.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулировочный кран снабжен рукояткой.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гайка выполнена с внутренним кольцевым пазом, разделяющим внутреннюю поверхность гайки на два участка, первый поджимающий участок выполнен с диаметром, соответствующим наружному диаметру корпуса рабочего органа, второй участок гайки выполнен с кольцевым пазом, глубина кольцевого паза в гайке соответствует глубине канавки в установочном участке рабочего органа, гайка с одной стороны подпружинена относительно корпуса рабочего органа пружиной для возможности ее перемещения вдоль корпуса рабочего органа, а с другой стороны положение гайки зафиксировано стопорным кольцом.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что стопорное кольцо выполнено в виде пружинного кольца.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая канавка выполнена цилиндрической с радиусом поперечного сечения, равным радиусу шарика.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждое сквозное отверстие корпуса рабочего органа выполнено ступенчатым с обеспечением частичного выхода шарика из сквозного отверстия через участок с меньшим диаметром, при этом участок с меньшим диаметром обращен к внутренней полости корпуса рабочего органа.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе рабочего органа выполнены дополнительные сквозные отверстия, сообщенные с внутренней полостью корпуса рабочего органа и корпуса ударника, предназначенные для выпуска сжатого воздуха из радиальных отверстий ударника.