Устройство для разрушения горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21C31/10 E21C37/14 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано в устройствах для разрушения горных пород. Известно устройство для разрушения горных пород, включающее корпус камеры сгорания и расширения, разделенные запорным клапаном с пневмоуправлением С3- Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разрушения горных пород, включающее корпус с камерами сгорания и расширения, разделенными перегородкой и запорным клапаном, расположенным в стакане, к полости которого подведена магистраль для подачи сжатого воздуха, поршень-боек, ударник и рабочий инструмент Г 2 3. Недостатком известных устройств является потеря тепловой энергии на нагревание стенок корпуса вследствие запаздывания открытия запорного клапана. Цель изобретения - повьшение эффективности работы устройства путе обеспечения оптимального момента открытия запорного клапана. Указанная цель достигается тем, что устройство для разрушения горных пород, включающее корпус с камерами сгорания и расширения, разделенными перегородкой и запорным клапаном, расположенным в стакане, к полости которого повдедена магистраль для подачи сжатого воздуха, поршеньбоек, ударник и рабочий инструмент, снабжено установленным в магистрали для подачи сжатого воздуха обратным клапаном и клапаном быстрого выхлопа, выполненным из корпуса с сообщенной с атмосферой полостью выхлопа и с разделенными посредством поршня запорной полостью и полостью управления и из расположенного в полости выхлопа запорного элемента, жестко связанного с разделяющим запорную полость и полость управления поршнем, при этом запорная поло& гь сообщена с полостью стакана, а полость управления - с камерой сгорания. На чертеже изображено устройство для разрушения горных пород. Устройство включает корпус 1, камеру 2 сгорания, камеру 3 расширения, разделенные перегородкой А с отверстием 5 и седлом 6, запорный клапан 7, расположенный в стакане 8 с седлом 9. К полости стакана 8 подведена магистраль 10 для подачи сжатого воздуха, в которой установлен обратный клапан 11. Устройство также включает свечу зажигания 12, выпускной 13 и выхлопной 14 клапаны, поршень-боек 15, буферную полость 16, ударник 17, патрубок 18, выхлопные окна 19 и клапан быстрвго выхлопа, содержащий корпус 20, разделенный пластиной 21 с центральным отверстием 22 на полость 23выхлопа и запорную полость 24. В полости 23, сообщенной с атмосферой отверстием 25, размещен запорный элемент 26, жестко связанный штоком 27 с поршнем 28, отделяющим полость 24от полости 29 управления, сообщенной с камерой 2 сгорания. Запорная полость 24 через канал 30 и магистраль 10 сообщена с полостью стакана 8. На запорный элемент воздействует пружина 31. Устройство работает следующим образом. При упоре ударника 17с инструментом в объект воздействия последний перемещается в крайнее верхнее положение . В буферную полость 16 по патрубку 18 подается сжатый воздух, под действием которого поршень-боек 15 перемещается в крайнее верхнее положение. В магистраль 10 через обратный клапан 11 подается сжатый воздух, и клапан 7, перемещаясь вниз в стакане 8, садится на седло 6 и тем самым герметизирует камеру 2 сгорания. Одновременно в камеру 2 через впускной клапан 13 подается бензиновоздушная смесь. При достижении заданного ра-бочего давления подача смеси прекращается, полость магистрали 10, расположенная вьш1е обратного клапана 1 1, соединяется с атмосферой и смесь поджигается свечой зажигания 12. Давление в камере 2 сгорания при этом резко повышается. Однако клапан 7 по-прежнему перекрывает отверстие 5, поскольку на него продолжает оказывать давление сжатый воздух, заключенный в отрехке магистрали 10 между обратным клапаном 11 и клапаном 7. При повьш1ении давления в камере 2 сгорания усилие на поршень 28, создаваемое продуктами сгорания в полости 29 управления, превышает усилие пружины 31 (соответственно подобранной), и запорный элемент 26, жестко соединенный штоком 27 с поршнем 28,

перемещается вверх и открывает отверстие 22. Сжатый воздух из магистрали 10 по каналу 30, отверстиями 22 и 25 выходит в атмосферу. Профиль запорного элемента 27 вьтолнен таким образом, чтобы беспрепятственно смог проходить воздух. С выходом сжатого воздуха из полости магистрали 10 в атмосферу исчезает усилие, прижимаищее клапан 7 к седлу 6.

Таким образом, запорный клапан одновремено с достижением в камере 2 максимального давления (при полном сгорании горючей смеси откидывается вверх и садится на седло 9. Синхронизахщя открытия запорного клапана и достижения максимального давления в камере 2 сгорания обеспечивается клапаном быстрого выхлопа. npo yKtbi сгорания при максимальном давлении ; начинают истекать через отверстие 5 и воздействовать на поршень-боек 15. Истечение газов в атмосферу блокируется клапаном 7, прижатым к седлу 9. Поршень-боек 15 под действием продуктов сгорания разгоняется и наносит удар по объекту воздействия через ударник 17. В момент соударения поршня-бойка 15 с ударником 1 открываются выхлопные окна 19, и отработанные газы выходят в атмосферу. Когда давление газов в камере 2, а

следовательно, и в полости 29 управления упадет, пружина 31 возвращает запорный злемент 26 со штоком 27 и поршнем 28 в исходное положение. Запорный элемент 26 перекрывает отверстие 22t и запорный клапан готов к следующему циклу. Далее в результате отскока и под действием сжатого воздуха в буферной полости 16 поршенбоек 15 перемещается вверх, вытесняя оставшиеся продукты сгорания через отверстие 5 и выхлопной клапан 14. Затем выхлопной клапан 14 закрывается, и устройство готово для осуществления следзтощего цикла.

Таким образом, отк1и 1тие клапана 7 происходит независимо от момента воспламенения топливной смеси. Процесс сгорания топливно-воздушной снеси в камерах большого ,объема характеризуется нестационариостью. То есть время от момента инициирования искры на cвeчё зaжи aния до достижения максимального давления непостоянноо и с помелею постояниой задержки попасть в зойу максимума давления невозможно. Предлагаемо устройство обеспечивает открытие клапайа 7 при достижении в камере сгорания максимума давления, что позволяет повысит теплоиспольэование иэффективность его работы.

11

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающее корпус с камерами сгорания и расширения, разделенными перегородкой и запорным клапаном, расположенным в стакане, к полости которого подведена магистраль для подачи сжатого воздуха, поршень-боек, ударник и рабочий инструмент, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства путем обеспечения оптимального момента открытия запорного клапана, оно снабжено установленным в магистрали для подачи сжатого воздуха обратным клапаном и клапаном быстрого выхлопа., выпол-, ненным из корпуса с сообщенной с атмосферой полостью выхлопа и с разделенными посредством поршня запорной полостью и полостью управления и из расположенного в полости запорI ного элемента, жестко связанного с разделяющим запорную полость и по(Л лость управления порщием, при этом запорная полость сообщена с полостью стакана, а полость управления - с камерой сгорания.