Устройство для разрушения монолитных объектов Советский патент 1985 года по МПК E21C37/04 

2, Устройство поп.1,отличаю щ е е с я тем, что на внутренних поверхностях распорных щек и ответных торцах стержней соответственно вьшолнены сферические углубления и вые тупы.

3. Устройство по ПП.1, и 2, о тл и ч а ю щ е е. с я тем, что сферические углубления распорных ще.к снабжены теплоизолирующими прокладками.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, включающее, распорные щеки и распорные приспособле.ння с электронагревательными элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за .счет снижения энергоемкости разрушения, распорные приспособления выполнены в виде стержней из предварительно термоциклированного материала с эффектом памяти , установленных между распорными перпендикулярно их продольной оси, и возвратных пружин, шарнирно связанных с распорными ще.кйми. (Л

Изобретение ртносится к горной промьшшенности и может быть использовано для разрушения горных пород (гранитов, мрамора), бетонных фундаментов, добычи штучного камня, ра делки их на заготовки и т.п. Известно KjmHoBoe устройство для разрушения горных пород, содержащее распорный клИн и. щеки,наружная поверхность которых выполнена с биметаллическими пластинами.Распорное усилие создается за счет нагрева и объемного расщирения цилиндрических кольцевых сегментов из биметалла |j . Недостатками данного устройства являются сложность его конструкции и большой диаметр закладной части. Это связано с использованием биметаллических пластин, рассчитанных на создание, больших распирающих усилий, в сочетании с клиновым механизмом предварительного нагружения, расположенным непосредствен но в Шпуре. Наиболее близким к изобретеншо по технической сущности и достигаемому результату является устройст во для разрушен11Я монолитных объраспорные приспособления с электро нагревательными элементами, при этом распорные приспособления выполнены из материала со значительным коэффициентом линейного расшир ния при нагревании 2 . Недостатком известного устройст ва является повышенная энергоемкос разрушения. Относительное удлинение, стального стержня определяетс температурой его нагрева. При повы шении .температуры на 250 С линейное, расгаирение составит окОло 0,4%. Кроме того, в известном устройстве распорное усилие создается за счет разности коэффициентов линейного расширения материала распорных приспособлений и материала корпуса щек. Поэтому распорное усилие будет сравнительно невелико. Цель изобретения - повьппение эффективности рабо1Ъ1 устройства за счет снижения энергоемкости разрушения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разрушения монолитных объектов, включающем pacnopibie щеки и распорные приспособления с электронагревательными элементами, распорные приспособления выполнены в виде стержней из предварительно термоциклированного материала с эффектом памяти формы установленных менаду распорными щеками перпендикулярно их продольной оси, и возвратных пружин, шарнирно связанных с распорными щетками . Кроме того, на внутренних noaeifxностях распорных щек и ответных торцах стержней соответственно выполнены сферические углубления и выступы. Сферические углубления распорных щек снабжены теплоизолирующими прокладками. На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит две распорные щеки 1, в сферических углублениях которых установлены распорные приспособления 2, выполненные в виде стержней из материала с эффектом памяти формы, например из .никелида титана ТН-1 предварительно термоциклированного при напряжении наведения 30 кг/мм, Термоциклирование производится для прида ния материалу способности работать циклически. Распорные приспособлени 2 снабжены электронагревательными элементами 3, выполненными в виде диэлектрической прокладки, электрической Ьпирали и теплоизолятора (не показаны). Аналогично стержням 2 и чередуясь с ними шарнирно установле возвратные пружины 4.. Возвратные пружины 4 через щеки 1 вяаимодейс гвуют со стержнями 2 и создают в них усилие возврата, которое необ димо для полного восстановления начальной формы стержней 2 в процессе работы, т.е. д.пя значительного увеличения количества рабочих цикло устройства. Величина усилия возврат зависит от напряжения наведения при термоциклировании конкретного образца. Экспериментально установлено, что для стержня из никелида титана ТН-1 термоциклированного при напряжении наведения 30 кг/мм вели на усилия возврата должна составлять 6-7% от величины развиваемого рабочего усилия. В сферических углублениях давильных щек I установ лены тёплоизоляторы 5, выполненные и высокопрочной керамики, например из стеатита. Шарнирное крепление стержней 2 и возвратных пружин 4 позволяет смепать давильные щеки относительно друг друга в продольном направлении, уменьшая тем самым рас.стояние между ними. Это позволяет бедно вводить устройство в шпур и расклинивать его в нем, например, с помощью обычного рычажного механизма (не показано). Устройство работает следующим образом. В пробуренный в монолите шпур, диаметр которого равен диаметру устройства, в сложенном состоянии свободно вводят устройство и расклинивают его с помощью рычажного механизма, выбирая тем самым зазоры меж ду щеками 1 и стенками щпура. Затем электронагревательные элементы 5 подключают к источнику тока промьшщеного напряжения и частоты. Под действием температуры за счет деформационно-силовых свойс7в предварительно термоциклированного материала с эффектом памяти формы стержня 2 удлиняются и давят через щеки I на монолит, т.е. создается распирающее давление. Время разру- . шения регулируют параметрами электрического тока питающего элем.нты 3. После разрушения монолита элементы 3 отключают, при этом происходит -охлаждение стержней 2 (например , за счет температуры окружающей среды) с одновременным приложением кним возвратного усилия от возвратных пружин 4. Стержни 2 возвращаются в исходное состояние. Особенностью материала с эффектом памяти формы является то,что -в зависимости от системы сплава, химического состава и предшествующей термообработки термоупругие мартенситные превращения (т.е. полное изменение формы происходят в узком диапазоне температур, причем у некоторых сплавов температура начала превращений лежит 1шже комнатной температуры. Для никелида титана марки ТН-1 температуры начала и конца мартенситных превращений соответственно равны 30 ;и . Узкий диапазон рабочих температур материала с эффектом памяти позволяет снизить энергоемкость устройств на его основе. Деформация превращения (относнтельное удлинение в процессе обратимого ; восстановления формы) материала с эф- . фектом памяти в зависимости от ряда факторов составляет в среднем 6-12%, т.е. на порядок превосходит возможности обычньгх материалов при их температурном расширении. .. При восстановлении формы материал с эффелстом памяти генерирует напряжения, величина которых составляет 500-700 МПа.