Устройство для разрушения горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C35/22 E21C25/60 

Изобретение относится к горной промъшшенности и предназначено для разрушения горных пород преимущест- : венно лспоппителъиыми органами горных машин

Цель изобретения - повьш1ение эффективности разрушения за счет дополнительного гидравлического воздействия воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений.

На чертеже показано устройство |1Я разрушения ropiaix пород, общий , вид с местным разрезом по осевой ли- н|ни породоразрушающего резца

Устройство для разрушения горных прород содержит кулак 1, в котором вЬтолнены канал 2 для соединения .с магистралью 3 для подачи воды и про- дЬльное отверстие 4о В продольном фверстии 4 кулака 1 установлена с. 4озможностью перемещения конусная IJaбoчaя головка 5с осевым цилиндрическим отверстием 6, расточкой 7 в ее хвостовой части и радиальным ка- Залом 8, который сообщен с каналом 4 в кулаке .1. В расточке 7 рабочей 1|оловки 5 размещен стержень 9 с хво- (товиком 10 для взаимодействия с упо- 11 кулака 1 и с цилиндрическим jQ ВЫСТУПОМ 12, который расположен в фтверстии 6 рабочей головки 5о Стер- фень 9 имеет канал 13,. вход которого Сообщен с радиальным каналом 8, а вы- Ход через обратный клапан 14 сообщен 25 с полостью 15, которая образована стенками расточки 7, в рабочей голов- ke 5 и выступе 12 стержня 9 На выступе 12 жестко закреплена, например , с помощью стопорного кольца 16 JQ твердосплавная вставка 17 с режущи- кромками 18о которая расположена IB отверстии 6 рабочей головки 5о Твер- |досплав«ая вставка 17 и стержень 9 Выполнены со сквозным кан алом 19, вход которого через предохранитель- :ный-клапан 20 сообщен с полостью 15, la его выходные отверстия 21 распо- ;ложены на.режущих кромках 18 -встав- 1ки 17. Рабочая головка 5 может быть выполнена с твердосплавным колпачком 22. В полости 15 расположена пружина 23о В кач.естве ограничителя перемещения рабочей головки 5 служат стопор- ны.е кольца 24 и

Между кулаком I и рабочей головкой 5 и между рабочей головкой 5 и стержнем 9 могут быть размещены уп- лотнительные элементы 26 для сниже- . ния утечек воды -jg

Дпя беспрепятственного подвода воды из магистрали 3 к полости 15 при перемещении рабочей головки 5 в кулаке 1 продольное отверстие 4 кулака 1 и боко1зая поверхность стержня 9 ,могут быть выполнены соответственно с кольцевыми канавками 27 и 28 При таком выполнении водоподводящего приспособления выходное отверстие канала

40

5

g

0

2 расположено на дне канавки 27, а входное отверстие канала 13 расположено -на дне канавки 28,,

Устройство для разрушения горных пород работает следугацим образом

Устройство для разрушения горных пород может быть установлено на ис- . полнительных органах очистных и проходческих комбайнов, а также может быть использовано в качестве пики в угольных стругахо Устройство кулаками 1 может быть прикреплено к лопастям шнек.а (не показано) При вращении шнека вместе с кулаками 1 устройство .периодически внедряется в массив, образуя серповидный забой Таким образом, при внедрении в за- бой под действием упора 1 Г кулака 1 усилия от вращающегося шнека передаются через хвостовик 10 стержня 9 твердосплавной вставки 17, а также от стержня 9 через пружину 23 - к конусной рабочей головке 5, оснащенной твердосплавным колпачком 22 Сначала внедряется твердосплавная встав- ка 17,.перед рабочей головкой 5 образуется уплотненное ядро из разру- шенных пород, и при этом силы сопро- тивления пород резанию возрастают - рабочая головка 5 отстает от твердосплавной вставки 17 и сжимает пружину 23,. уменьшается объем полости 15, в. которой-возрастает давление воды В начальный период-возрастания давления воды обратный клапан 14 перекрывает канал 13, давление возрастает до максимума , т „ е о до величины настройки предохранительного клапана 20 При максимальном давлении ютапан 20 от- . крывается и вода из полости 15 устремляется через канал Э к отверстиям 21 на режущей, кромке 18 Вода проникает в образовавшиеся в массиве микротрещины и ослабляет ropjttie породы, разрушает их- вместе с твердосплавной вставкой 17 и способствует.эффективному удалению отбитых от массива кусков горных пород из-под рабочей головки 5. При этом рабочая головка 5 внедряется в ослабленную породу под действием пружины 23 и расширяет забой вместе с твердосплавной вставкой 17, При этом.объем полости . 15 увеличивается, давление в ней падает и пред охр анительнь:й клапан 20 закрывается, а обратный клапан 14 открываетбя и полость 15 заполняется водой из магистрали 3, При выходе

голопки 5 из серповидного забоя под действием пружи ы 23 полость 15 -увеличивается в оЪъеме окончательное Длее циклы повторяются. Таким образом, при работе устройства рабочая головка 5 перемещается взад-вперед в продольном отверстии кулака 1 и одновременно поворачивается вокруг своей осевой линии, как обычные известные резцы типа РКСо Изношенные твердосплавные колпачок 22 и вставка 17 могут быть заменены: новая тведосплавная вставка 17 крепится стопорным кольцом 16, которое выполнено из упругих материалов, например, из капролактама, а.твердосплавный колпачок 22 может крепиться к рабочей головке 5 медной пайкой

. Согласно общеизвестным из .теории резания пород принципом периодичности процессов дробления и скола в некоторый момент перед передней гранью устройства порода отделяется по наклонной поверхности, образуя уступ, Твердоспл.авная вставка 17 и головка 5 занимают исходное, положение, показанное на чертеже. При дальнейшем двIiжeнии устройства кромка 18 внедряется в уступ породы, деформируя и дробя ее, вызывая местные трещины в материалео Образунщееся при этом уплотненное ядро возрастает в размерах, увеличивая сопротивление дальнейшему продвижению вставки 17 и головки 5, Под действием этой реакции пласта рабочая головка 5 смещается вдоль стержня 9, сжимая пружину 14, и дополнительно накаплив.ает потенциальную-.энергию, сжимая в полости 15 до величины, настройки клапана 20 воду, которая затем по каналу 19 в виде кинематической энергии .обру- шается на уплотненное ядро, увеличивая его напряженное состояние до разрушающего. При этом вода вымывает продукты разрушенного ядра, проникает в. микротрещиш плас та,- расширяя зону ослабления материала и предопределяя скол более крутых кусков породы от растягивающих напряжений, что повышает эффективность разрушения породы . . . .

.Формула из обре-т ения

1, Устройство для разрушения горных пород, включающее кулак с про- .дольным отверстием и упором, уста 1587187

новленную. с возможностью перемещения - в продольном отверстии кулака конусную рабочую головку t осевым цилинд- , рическим отверстием и расточкой в ее хвостовой, части, размещенный в рас-. точке рабочей головки стержень с хвостовиком для взаимодействия с упором кулака и с цилиндрическим выступом,

Q KOTOpbDi расположен в отверстш рабочей головки, твердосплавную вставку с режущими кромками, которая -жестко соединена с цилиндрическим выступом стержня и установлена в отверстии

5 рабочей головки, и пружину, расположенную в полости, которая образована стенками расточки в раб.очей головке и цилиндрического выступа на стерж- .не, отличающееся тем,

0 что, с целью повышения эффективности процесса разрушения за счет дополнительного гидравлического воздействия воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений, ку5 лак выполнен с каналом дпя соединения с магистр алью для подачи воды, а рабочая головка выполнена с радиальным каналом, который сообщен с каналом в кулаке, при этом стержень вы0 полнен С каналом, вход которого сообщен с радиальным каналом в рабочей головке, а его выход.посредством обратного клапана сообщен с полостью, образованной стенками расточки в раc бочей головке и цилиндрического выступа на ст ержне, причем твердосплавная

вставка и стержень выполнены со

сквозным кан алом, вход которого по- , средством предохранительного клапана 0 сообщен с полостью, образованной стенками расточки в рабочей головке и цилиндрического выступа на стержне, . а его выходные отверстия расположены

на режущих кромках твердосплавной 5 вставкио.

2 о Устройство по По 1, отличающееся тем, что оно имее.т уплот- нительные элементы, которые располо- же1Ш между кулаком к рабочей головкой и между рабочей головкой и стержнем,

Зо Устройство по По 1 , о т л и чающееся тем, что,.продольное отверстие кулака и боковая поверхность стержня выполнены с кольцевыми канавками, при этом выходное отверстие канала в кулаке и входное отвертие сообщенного с радиальным канапо.

лом в рабочей головке канала в стержне расположены на дне соответственно кольцевой канавки продольного отверстия кулака и кольцевой канавки стержняо

4 о Устройство по По 1, отличающееся тем, что соединение твердосплавной вставки с выступом стержня выполнено в виде стопорного кольца

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород преимущественно исполнительными органами горных машин. Цель - повышение эффективности разрушения за счет дополнительного гидравлического воздействия воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений. Устройство включает кулак 1 с каналом (К) 2 для соединения с магистралью 3 для подачи воды и продольным отверстием 4, в котором с возможностью перемещения установлена конусная рабочая головка (РГ) 5. ПОСЛЕДНЯЯ ВЫПОЛНЕНА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ОТВЕРСТИЕМ 6, РАСТОЧКОЙ 7 В ЕЕ ХВОСТОВОЙ ЧАСТИ И РАДИАЛЬНЫМ К 8, СООБЩЕННЫМ С К 2. В РАСТОЧКЕ 7 РГ 5 размещен стержень 9 с хвостовиком 10 для взаимодействия с упором 11 кулака 1 и с цилиндрическим выступом, расположенным в отверстии 6 РГ 5. СТЕРЖЕНЬ 9 ИМЕЕТ К 13, ВХОД КОТОРОГО СООБЩЕН С К 8, А ВЫХОД ЧЕРЕЗ ОБРАТНЫЙ КЛАПАН СООБЩЕН С ПОЛОСТЬЮ 15, ОБРАЗОВАННОЙ СТЕНКАМИ РАСТОЧКИ 7. НА ВЫСТУПЕ 12 ЖЕСТКО ЗАКРЕПЛЕНА, НАПРИМЕР, С ПОМОЩЬЮ СТОПОРНОГО КОЛЬЦА 16 ТВЕРДОСПЛАВНАЯ ВСТАВКА (ТС) 17 с режущими кромками 18, которая расположена в отверстии 6 РГ 5. СТЕРЖЕНЬ 9 И ТС 17 выполнены со сквозным каналом 19, вход которого через предохранительный клапан 20 сообщен с полостью 15, а его выходные отверстия 21 расположены на режущих кромках 18 ТС 17. ПРИ ВРАЩЕНИИ ШНЕКА ВМЕСТЕ С КУЛАКАМИ 1 УСТРОЙСТВО ПЕРИОДИЧЕСКИ ВНЕДРЯЕТСЯ В МАССИВ, ОБРАЗУЯ СЕРПОВИДНЫЙ ЗАБОЙ. ВОДА ВЫМЫВАЕТ ПРОДУКТЫ РАЗРУШЕННОГО ЯДРА И ПРОНИКАЕТ В МИКРОТРЕЩИНЫ ПЛАСТА, РАСШИРЯЯ ЗОНУ ОСЛАБЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА. ЭТО ПОВЫШАЕТ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПОРОДЫ. 3 З.П.Ф-ЛЫ, 1 ИЛ.

26

Ц 2f

3 28 2В 20 15 26 23

.

Составитель АоТолстов Редактор 0«Головач Техред А.Кравчук Корректор М.Шароши

Заказ 2404

Тираж 390

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

вв«.в в-™«1И.в- - - ------ -- ---- - ---

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

1226 6 5

22

18 21

19

Подписное