Устройство для разрушения монолитных объектов Советский патент 1984 года по МПК E21C37/02 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано для добычи блочного камня, разрушения негабарита, фунда ментов и прочих монолитных объектов Известен гидроклин, в котором в надпоршневой полости гидроцилиндра установлен магнитострикционный вибратор и соединенный с ним концентратор 1 3. К недостаткам данного гидроклина следует отнести усложнение конструкции и эксплуатации гидроцилиндра кли на за счет встроенного в гильзу вибратора, а также отсутствие датчика перемещения клина. Из-за отсутствия последнего включение вибратора приходится осуществлять, исходя из опыта оператора и визуального наблюдения за показателями манометра, . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является устройство для разрушения монолитных объектов, включающее силовой гидроцилиндр с поршнем со штоком, распорный клин, связанный со штоком, раздвижные щеки, установленные на гидроцилиндре, напорную и сливную магистрали, систему управления, вьшолненную в виде впускного золотника, сообщающего через обратный клапан поршневую полость гидроцилиндра с напорной магистралью, распределителя, сообщающе го поршневую полость гидррцилиндра со сливной магистралью, а штоковую полость - со сливной и напорной магистралями, датчик перемещения поршня с гидравлическим переключателем 2 К недостаткам известного устройст ва следует отнести низкута эффективность разрушения горных пород из-за отсутствия при подаче в поршневую по лость гидроцилиндра масла под давлением без осуществления пульсирующего цикла и ненадежность системы управле ния, работающей под высоким давлением. Процесс подачи клина в шпур разделяется на две части. Сначала масло под низким давлением подается в гидроцилиндр до тех пор, пока щели клина не раздвинутся и не прижмутся к стенкам шпура. Затем давление повьшшется и происходит раскалывание каменного блока. Сигнал о повьш1ении давления создает переключение датчика перемещения клина, настройка которого осуществляется. исходя из опыта оператора, что не всегда точно соответствует действительности. На срабатывание датчика влияют также случайные помехи и непостоянная картина сопротивлений, встречающихся на пути перемещения клина. В результате этого датчик может срабатывать, а предварительное движение камня еще продолжается. Цель изобретения - повышение эффективности разрушения монолитных объектов за счет приложения импульсной пульсирующей нагрузки. Для достижения указанной цели в устройстве для разрушения монолитных Объектов, включающем силовой гидроцилиндр с поршнем со штоком, распорный клин, связанный со штоком раздвижные щеки, установленные на гидроцилиндре, напорную и сливную магистрали, систему управления, выполненную в виде впускного золотника, сообщающего через обратный клапан поршневую полость гидроцилиндра с напорной магистралью, распределителя, сообщающего поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, а штоковую полость - со сливной и напорной магистралями, датчик перемещения поршня с гидравлическим переключателем, система управления снабжена гидравлическим регулятором пульсации, выходы которого подключены к входам управления впускного золотника, а вход через гццравлический переключатель к напорной магистрали. Кроме того, гидравлический регулятор пульсации выполнен в виде управляющего золотника, управляющие входы которого подключены параллельно управляющим входам впускного золотника, и двух гидравлических реле времени, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам золотников, а входы через управляющий золотник - к гидравлическому переключателю. С целью повьш1ения надежности работы устройства за счет обеспечения низконапорного режима работы системы управления, система управления снабжена низконапорной магистралью с последовательно подключенной парой демпферов, сообщающей через обратный клапан напорную магистраль с поршневой полостью гидроцилиндра, и предохранительньМ клапаном низкого давления, подключенным к низконапорной магистрали между демпферами, при этом датчик перемещения поршня вьшол нен в виде дополнительного гидроцилиндра с поршнем со штоком, подключенного к низконапорной магистрали перед обратным клапаном параллельно второму демпферу, причем дополнитель ный гидроцилиндр установлен с возмож ностью взаимодействия его штока с гидравлическим переключателем, а последний подключен к низконапорной магистрали между демпферами. На фиг. 1 представлена принципиал ная гидравлическая схема предлагаемого устройства} на фиг. 2 - график, иллюстрирующий изменение давления в поршневой полости гидроклина. Насос 1 напорной магистрали связан с гидроклином, состоящим из гидроцилиндра 2, клина 3 и раздвижных щек А, через датчик 5 перемещения поршня и гидравлический регулятор 6 пульсации. Дачтик .5 перемещения поршня вьшол нен в виде дополнительного гидроцилиндра 7, параллельно к которому подключен демпфер 8 и щток которого контактирует с кулачком гидравлического переключателя 9. Поршневая полость гидроцилиндра 7 связана через обратный клапан 10 с гидроцилиндром 2 гидроклина. Регулятор 6 пульсации выполнен в виде впускного 11 и управляющего 12 золотников со спаренными линиями управления. Золотник 11 снабжен связь с переключателем 9 датчика 5 перемещения поршня, а каждый из его отводов - с реле 13 и 14 времени. из реле времени в свою очередь связано с соответствующими управляюпщми входами золотников 12 и 11. Золотник 12 снабжен связью с насосом 1, а отвод его через обратный клапан 15 - с поршневой полостью гвдроцилиндра 2. Для возврата штока гидроцилиндрз 2 в исходное положение в схему включен распределитель 16 с обратным кла паном 17, для предохранения системы от перегрузки - предохранительный клапан 18 высокого давления, для обеспечения работы аппаратуры датчика 5 перемещения поршня ц регулятора .6 пульсации на низком давлении демпфер 19 и предохранительный клапан 20 низкого давления. Устройство работает следующим об разом. Масло от насоса 1 через демпферы 19 и 8 и обратный клапан 10 поступает в поршневую полость гидроцилиндра 2 - клин 3 перемещается, раздвигая щеки 4. Когда последние раздвинуты и прижаты к стенкам щпура, давления, ограниченного предохранительным клапаном 20, уже недостаточно для перемещения клина, и клин останавливается. Когда жидкость перестает протекать через демпфер 8, давление в поршневой и щтоковой полостях дополнительного гидроцилундра 7 выравнивается. Так как площадь поршня в поршневой полости больше рабочей площади в щтоковой полости, шток цилиндра 7 перемещается вниз, нажимая на кулачок гидравлического переключателя 9. Последний переключается и рабочая жидкость от насоса 1 начинает поступать к золотнику 11 регулятора 6 пульсации. Так как отводы золотника 11 подключены через реле 13 и 14 времени к его управляющим входам и к управляющим входам золотника 12, золотники 12 и 11 начинают в автоматическом режиме реверсировать. Благодаря этому масло от насоса 1 под высоким давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 18, подается импульсами через обратный клапан 15 в поршневую полость гидроцилиндра 2, Возврат гидроклина в исходное положение осуществляется включением распределителя 16 - в штоковую полость гидроцидиндра 2 подается масло, а поршневая полость его при этом соединяется через обратньп- клапан 17 со сливной магистралью. На фиг. 2 представлен график изменения давления в гидроцилиндре при ручном управлении впускным золотником 12. Участок А соответствует режиму заполнения поршневой полости гидроклина рабочей жидкостью из низконапорной магистрали с выборкой свободного зазора между клином, щеками и стенками шпура. Участок Б окончание движения поршня с клином при низком давлении, участок В резкое нарастание давления от момента включения впускного клапана. При этом в момент включения давление п поршневой полости возврастает в импульсном режиме и намного превьпиайт давление в напорной магистрали (горизонтальная составляющая графика на участке Г). Подобное нарастание давления сверх подаваемого значения объясняется гидравлическим ударом при мгновенном подключении тупиковой магистрали (участок магистрали от золотника 12 до клапана 15 и поршневой полости-гидроцилиндра 2). Для возникновения гидроудара необходимо, чтобы время открывания золотника не г 2L превышало величины i- , где L длина тупиковой магистрали, м; V скорость распространения ударной вол ны в рабочей жидкости. Применение золотников с гидроупра лением позволяет производить переклю чение через 0,01 с, что достаточно

.-Ч

Фцг- для возникновения гидроудара. После отключения золотника 12 давление в поршневой полости гидроцилиндра выравнивается до величины давления в напорной магистрали и затем снижается- за счет подвижки клина и неустранимых утечек (участок Г). Затем цикл повторяется. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения монолитных объектов за счет их нагружения в импульсном пульсирующем режиме с использованием эффекта гидроудара. Кроме того, повьииается надежность работы системы управления за счет перехода на низконапорный режим питания.

кг/см

О г Ч 6 8 ю 1г щ IB is гв zz т гв гв w зг tc

Рмг2

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗР)ТПЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, включающее силовой гидроцилиндр с поршнем со штоком, распорный клин, связанный, со штоком, раздвижные щеки, установ-г ленные на гидроцилиндре, напорную и сливную магистрали, систему управления, выполненную в виде впускного золотника, сообщающего через обратный клапан поршневую полость гидроцилиндра с напорной магистралью, распределителя, сообщающего поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, а штоковую полость со сливной и напорной магистралями, датчик перемещения поршйя с гидравлическим переключателем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения монолитных объектов за счет приложения импульсной пульсирующей нагрузки, система управления снабжена гидравлическим регулятором пульсации. выходы которого подключены к входам управления впускного золотника, а вход через гидравлический переключатель - к напорной магистрали. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидравлический регулятор пульсации выполнен в виде управляющего золотника, управляющие входы которого подключены параллельно управляющим входам впускного золотника, и двух гидравлических реле времени, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам золотников, а входы i через управляющий золотник - к гидi равлическому переключателю. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т (Л личающееся .тем, что, с целью повышения надежности работы С устройства за счет обеспечения низ(конапорного режима работы системы управления, система управления снабжена низконапорной магистралью с последовательно подключенной парой демпферов, сообщающей через обратный д клапан напорную магистраль с поршневой полостью гйдроцилиндра, и предохранительным клапаном низкого давлео ния, подключенньи к низконапорной СЛ1 магистрали между демпферами, при зтом датчик перемещения поршня выполнен в виде дополнительного гидроцилиндра с поршнем со штоком, подключенного к низконапорной магистрали перед обратным клапаном параллельно второму демпферу, причем дополнительный гидроцилиндр установлен с возможностью взаимодействия его штока с гидравлическим переключателем, а последний подключен к низконапорной магистрали между демпферами.