Газодинамическое устройство для разработки грунтов Советский патент 1983 года по МПК E02F3/76 

Изобретение относится к горнодобывающей ггромышленности и строительству и предназначено для применения на машинах, например бульдозерах, производящих разрушение и перемещение грунтов и горной массы нутем воздействия на них детонационной волны и продуктов детонации, образующихся в камере сгорания устройства.

Известен отвал газоимпульсной установки с устройством, защищающим предкамеру от проникновения внутрь грунта, в камерах которого рабочиий.процесс осуществляется в режиме нормального сгорания и состоящим из закрепленных щарнирно поворотных заслонок, расположенных в исходном положении в плоскости отвала и закрываю-щих выходные окна предкамеры. При открывании запорного клапана рабочей камеры давление в предкамере начинает возрастать, и поворотные заслонки под его воздействием открываются. Истекающие из окон в отвале продукты сгорания разрушают и выбрасывают грунт.

Данное устройство удовлетворительно работает при режиме нормального сгорания, однако оно не может быть использовано при сгорании топлива в режиме детонации, поскольку детонационная волна, движущаяся со скоростью 1800 м/с и давлением около 500 кг/см , разрушит поворотные заслонки.

Известно устройство для разработки мерзлого грунта, выполненное в виде отвала с окнами, к которым примыкает предкамера, соединенная с рабочей камерой .гор-ловиной, в которой установлен запорный клапан в виде поворотной -пробки 2J.

Недостаток указанного устройства заключается в том, что поворотная пробка наряду с малым проходным сечением канала имеет невысокую скорость быстродействия. Уве личение проходного сечения канала пробки возможно лишь при увеличении диаметра пробки, что связано с ухудшением уплотнения, увеличением массы пробки и с дальнейшим понижением ее быстродействия. Кроме того, указанное устройство не снимает вопрос о ликвидации эффекта подсоса грунта в предкамеру после выстрела.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разр шения грунта продуктами детонации, выполненное в виде отвала с окном и примыкающ.ей к нему предкамерой, на которой установлена рабочая камера с быстродействующей заслонкой 3.

В .предкамере перед окном установлено защитное устройство в виде сотовой решетки. После выстрела большая часть подсасываемого грунта оседает в ячейках решетки, однако это не гарантирует от загрязнения уплотняющих поверхностей заслонки и также не решает вопрос о ликвидации эффекта подсоса грунта в предкамеру после выстрела. Кроме того, защитная регнетка

вызывает увеличение паразитного объема предкамеры и снижает эффективность работы известного устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет уменьшения подсоса грунта в предкамеру.

Поставленная цель достигается тем, что камера сгорания снабжена расположенным в ее верхней части нормально закрытым обратным клапаном, сообщающим ее с атмосферой.

На фиг. I изображено предлагаемое устройство в исходном положении с закрытой быстродействующей заслонкой рабочей камеры и нормально закрытым обратным клапаном; на фиг. 2 - открытый обратный клапан в момент подсоса через него свежего воздуха после выстрела.

Устройство для разработки грунта включает отвал 1 с выхлопным окном 2, к которому примыкает предкамера 3, шибер 4 с приводным гидроцилиндром 5. На нредка мере смонтирована камера 6 сгорания с быстродействующей заслонкой 7, которая взаимодействует с седлом 8 сопла 9 на выходе камеры сгорания, и привод 10 заслонки. В задней части рабочей камеры установлены сферический отражатель 11, запальная система 12 со свечей 13 зажигания и блокировочным клапаном 14, нормально закрытый обратный клапан 15 с плавающей тарелкой 16, в которой выполнены окна 17, крышкой 18 клапана, в которой выполнены окна 19, и пружиной 20. Клапан 15 соединен с рабочей камерой окном 21. Заслонка 7 в открытом положении 22 показана пунктирными линиями.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении после завершения очередного выстрела и выброса грунта отвал 1, установленный на базовой машине (тракторе), нагребает грунт. При этом шибер 4 закрыт и разобщает окно 2 в отвале и предкамеру 3. Закрыты также быстродействующая заслонка 7 и клапан 15, в котором плавающая тарелка-16 пружиной 20 прижимается к крышке 18 клапана. При этом окна 17 в тарелке 16 и окна 19 в крышке 18 взаимно перекрываются. По мере возраста- , ния.давления в рабочей камере 6 степень уплотнения воздушного клапана 15 возрастает. Одновременно с нагребанием грунта отвалом происходит заполнение камеры 6 сгорания через открытый блокировочный клапан 14 и запальную систему 12. После заполнения рабочей камеры топлнвной смесью до необходимого давления блокировочный клапан 14 закрывается. Этим завершается подготовка устройства к очередному выстрелу.

При выстреле по сисналу автоматики или оператора происходит последовательное открывание иш.бера 4 и быстродействующей заслонки 7, в конце которого подается электрический разряд на свечу 1-3 зажигания. Топливная смесь воспламеняется, и волна горения после ускорения в запальной системе 12 и фокусирования отражателем И переходит в детонацию в рабочей камере 6. Через окно 2 в отвале детонационная волна, движущаяся со скоростью около 2 км/с, и следующие за ней продукты детонации воздействуют на грунт, разрущая и выбрасывая его. В процессе истечения газа давление в камере падает и в какой-то момент времени становится ниже атмосферного. При этом плавающая тарелка 16, преодолевая усилие пружины 20, отжимается, и воздух через

окна 17, 19 и 21 начинает поступать в рабочую камеру, создавая устойчивый аоток, движущийся спутио с продуктами детонации. Процесс, постепенно затухая, продолжается до тех пор, пока давление в рабочей камере не приблизится к атмосферному. В результате одновременно, достигаются два эффекта. Ликвидируется явление обрэтного подсоса воздуха через окно 2 в отвале, увлекающего частицы грунта в предкамеру и загрязняющего заслонку. Кроме того, обеспечивается удаление остатков продуктов сгорания из рабочей камеры и заполнение ее свежим воздухом.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТОВ, включающее отвал с выхлопным окном, предкамеру, камеру сгорания с быстродействующей заслонкой и запальную систему, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его работы за счет уменьшения подсоса грунта в предкамеру, камера сгорания снабжена расположенным в ее верхней части нормально закрытым обратным клапаном, сообщающим ее с атмосферой.

.2