Устройство для разрушения негабарита Советский патент 1989 года по МПК E21C37/12 

Фиг.1

ваемого при ударном внедрении клинового наконечника 9 в шпур 2, заполненный жидкостью 10. Ударный поршень с клиновым наконечником 9, охзачен- ный трубчатой втулкой-уплотнителем 3, вставляется в устье 1 шпура 2, заполненного жидкостью 10. Клиновой наконечник 9 выполнен ступенчатым. При ударе по концу ударного поршня 4 он внедряется в жидкость 10, Трубчатая втулка 3 уплотняет устье 1 шпура 2. При выходе очередного участка ступени в жидкость 10 в шпуре 2 происходит импульсное уменьшение давления.3 ил.

Изобретение относится к горному делу и строительству и м.б. использовано для разрушения монолитных объектов. Цель изобретения - повышение эффективности разрушения за счет ступенчатого измерения давления, создаваемого при ударном внедрении клинового наконечника 9 в шпур 2, заполненный жидкостью 10. Ударный поршень с клиновым наконечником 9, охваченный трубчатой втулкой-уплотнителем 3, вставляется в устье 1 шпура 2, заполненного жидкостью 10. Клиновой наконечник 9 выполнен ступенчатым. При ударе по концу ударного поршня 4 он внедряется в жидкость 10. Трубчатая втулка 3 уплотняет устье 1 шпура 2. При выходе очередного участка ступени в жидкость 10 в шпуре 2 происходит импульсное уменьшение давления. 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей и строительной технике и может быть применено для отбойки при родного камня, разрушения старой кир пичной кладки или фундамента, футеровки металлургических агрегатов и смерзшихся грузов.

Цель изобретения - повьппение эффективности разрушения за счет ступенчатого изменения давления, создаваемого при ударном внедрении клинового наконечника в шпур, заполненньй жидкостью.

На фиг.1 показано устройство, в шпур-е, общий вид; на фиг. 2 - конструкция ударного поршня} на фиг.З - вариант выполнения устройства со ступенчатой клиновой поверхностью.

Устройство для разрушения негабарита состоит из вставляемых в устье 1 шпура 2, трубчатой 3 и ударного поршня 4, и отражателя 5, укладываемого на дно 6 шпура 2 острым концом 7 вверх. Поршень 4 вьшолнен на длине с цилиндрической частью, на которой для улучшения смазки и гидроплотности накатан микрорельеф 8 (фиг.2) и с заходной частью в виде плоского клинового наконечника 9 на длине С (фиг.1,3). В полости шпура размещен разрушающий материал (жидкость) 10. На клиновом наконечнике выполнены ступени 11. Разрушение монолита с помощью устройства произво дят следуюшим образом. Бурят шпур 2 и на дно 6 укладывают отражатель 5 заостренным концом 7 вверх. Затем в устье 1 шпура вставляют до упора в монолит буртом трубчатую втулку 3 и закладывают через центральное отверстие уплотнения в полость шпура разрушающий материал 10. После этого в уплотнение вставляют поршень 4 с наконечником 9 на конце. В зависимости от вида материала разрушающее действие будет различным. Рассмотрим варианты..

20

25

30

В качестве материала применена жидкость. При ударных воздействиях на поршень 4 последний получает осе- вое смещение к дну 6 шпура. При этом плоский наконечник 9 раздвигает жидкость в направлении, перпеапикуляр- ном поверхности наконечника с силой Q, которая в соответствии с. параллелограммом сил (фиг.1) обра: оваиа осевой силой Р и радиальной разрушающей силой N. Так как потерь на трение в паре наконечник - жидкость практически нет (кроме внутреннего трения), то преобразование ударной осевой энергии Р происходит максимально в давление жидкости. Это зависит от угла наконечника при его вершине, чем острее - тем эффектирнее. Тем не менее ударное попылениа дав-- ления силой Р передается по всеьгу объему жидкости в ви,це волны с частотой и амплитудой в зависимости 9 характеристики виброударьика. Прямая

35 волна, дойдя до отражателя 5, начиная от острия и до дна 6 разделяется на два потока и преобразуется в боковые разрушающие силы R (фиг.1). Тем не менее необходима, чтобы прямая

40 волна и обратная не находились в про- тирофаза, а наоборот в одной фазе, чтобы использовать явление резонанса и снизить энергетические затраты. Для этого вибратор должен Сыть регу45 лируемым по частоте импульсов. Таким же образом создают разрушающую нагрузку ударными инструментами (кувалдой, молотом и т.д.)- Создаваемое давление р аспространяется не только

50 к отражателю, но и вверх к устью 1 шпура. В этом случае давление передается вдоль конусной поверхности . i уплотнения и преобразуется в силу С, большая часть которой нагфавлена ра- 55 диально и прижимает стенки конусной части уплотнения к стенкам шпура 2 для уплотнения наружного зазора. Эта же сила создает трение для сто- порения от возможного осевого смеще5

ния под действием осевого давления. Эта сила мала, так как площадь кольцевого сечения сведена к минимуму. Кроме трения стенок предусмотрена компенсация осевого давления устанокой пружины сжатия с расчетным усилем (фиг.1). Для уменьшения трения и износа, а также для гидроплотности на поверхности цилиндрической части поршня, на длине и вибронакаткой нанесен микрорельеф 8. Микроканавки создают масляные карманы для смазки а также препятствуют протеканию по поверхности. Кроме того, плотную с натягом посадку сопряжения уплотнения со стержнем делать не надо, так как независимо от вязкости жидкость под ударом мгновенно повьппает свою плотность, а скорость распространения такова, что даже зазор может стать препятствием. А если в качестве жидкости применять высоковязкие вещества: масло индустриальное, со- лидолы, масло с наполнителем, гидропласты (капрон, фторопласт и т.д.), сыпучие вещества (графит, дисульфид молибдена и т.д.), то с увеличением плотности и вязкости материалы становятся псевдожидкими и поэтому уплотнений практически не требуют.

Втулка R этом случае будет больше центрирующей, чем уплотняющей и поэтому ее можно сделать из фторопласта или из металла, так как осевое давление вверх будет отсутствовать. Но здесь необходимо помнить, что повьпиение вязкости приносит не только плюсы, но и потери энергии на внутреннее трение, уплотнение материала. Для уменьшения внутреннего трения в воду добавляют полимеры, повьш1ающие текучесть. Если в масло добавить капроновую или полиэтиленовую крошку, то ударная нагрузка нагреет масло, а вместе с ним и наполнитель, который, обладая,большим коэффициентом расширения, создаст постоянное повышение давление в шпуре между ударами. Возможно также применение в качестве жидкости легко испаряющихся жнцкостей (керосин, бензин,, дизельное топливо). Керосин,

902746

обладая повышенной смачиваемостью проникает в щели и поры, при ударных нагрузках создает гилроудары, снижающие прочность монолита. Кроме того, . в результате высокочастотных воздействий топливо может нагреться и в условиях высоких давлений самовоспламениться (или от поданной искры),

10 как в цилиндре двигателя. Таким

образом к импульсному созданию давления добавляется взрывное сгорание жидкости в шпуре. При использовании ручных ударных инструментов полезна

15 конструкция ступенчатого наконечника (фиг-. 3). Шаг ступеней ,5 - 3 мм определяется практически, так как зависит от свойств гидросистемы. Вместо ступени 11 могут быть канавки,

20 отверстия, углубления. Работа наконечника 9 на участке С описана вьш1е. При выходе участка ступени в объем импульсно сжатой жидкости в шпуре происходит также импульсное уменьше25 ние, сброс давления за счет резкого уменьшения объема наконечника 9 на ступени 11. При дальнейшем смещении все повторяется вновь с большой частотой. Такой характер изменений дав30 ления приводит к созданию гидроударов, кавитации в жидкости, уменьшающих сопротивление монолита разрушению и соответственно энергозатрат. В условиях импульсных смен давлений выгодно применять поверхностно-активные вещества в жидкости для использования разупрочняющего эффекта Ребин- дера.

35

40

Формула изобретения

Устройство для разрушения негабарита, включающее ударный поршень с клиновым наконечником и трубчатую втулку-уплотнитель устья шпура, охватывающую ударньп поршень, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет ступенчатого изменения давления, создаваемого при ударном внедрении клинового наконечника в шпур, заполненный жидкостью, клиновой наконечник выполнен ступенчатым.

Фи9.

Редактор М.Товтйн

Составитель А.Райский Техред М. Ходаиич

Заказ 3676/35

Тираж 449

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Ш / /////.

Ui.J

Корректор Л.Бескид

Подписное