Гидроклин Советский патент 1990 года по МПК E21C37/02 

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к устройствам для отделения блоков от массива по строчке шпуров дробления негабаритов и разрушения фундаментов.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

На фиг.1 изображен гидроклин, общий вид, совмещенный с продольным разрезом; на фиг.2 - силовой гидроцилиндр, продольный разрез; на фиг.З - взаимное расположение деталей мультипликатора и силового гидроцилиндра перед началом их затяга (взаимное расположение деталей мультипликатора и гидроцилиндра после окончания их затяга в процессе сборки показано на фиг.2); на фиг.4 - расчетная схема действия устройства (схема усилий, действующих в зоне контакта эластичного кольца и опорного кольцевого элемента).

Гидроклин содержит клин 1, распорные щеки 2 и 3, упругие элементы 4 и 5, корпус 6, уплотнение 7, шпильки 8, гайки 9, гидроцилиндр 10 с резьбовыми отверстиями 11 и 12, поршень 13 со штоком 14, опорный кольцевой элемент 15 со ступенью 16, эластич- . ные (резиновые) кольца 17, опорные кольцевые элементы 18, одна поверхность 19 которых выполнена конической, т.е. толщина элементов 15 и 18 уменьшается от центра в радиальном направлении, а вторая поверхность 20 выполнена плоской со ступенью 21, в радиальном направлении имеющей фаску 22 под углом 45°.

Набор колец 17 с расположенными между ними элементами 18 установлен на поршне в поршневой полости гидроцилиндра 10 и ограничен с одной стороны элементами 15, а с другой стороны поршнем 13. примыкающая к набору поверхность 23 которого также выполнена конической. При этом внутри цилиндра 10 между его торцом и элементом 15 установлена распорная пру-, жина 24, а между поршнем 13 со стороны штока и торцом гидроцилиндра, образуемым корпусом 6, установлена распорная пружина 25. Гидроцилиндр 10 образует фланцевое соединение с кррпусом 6, прокладкой 26, шпильками 8 и гайками 9. Между корпусом 6 и штоком 14 установлено уплотнение 7. Клин 1 связан со штоком 14, распорные щеки 2 охватывают клин 1 и связаны с корпусом гидроцилиндра. Эластичные кольца 17 являются радиальными клиновыми элементами. Распорные пружины 24 и 25 являются прижимными элементами. Элементы 17, 24. 25, 15 и 18 образуют мультипликатор.

Гидроклин работает следующим

ЗОИ.

Рабочий орган устройства, состоящий из распорных щек 2,3 и расположенного между ними клина 1, вставляют в предварительно пробуренный шпур, затем через от- 5 верстие 11 в гидроцилиндр 10 подают рабочую жидкость, давление которой в си- . ловом гидроцилиндре преобразуется в осевом усилие, передаваемое штоком 14 клину 1. В результате распирания клином 1 щек 2 10 и 3 выбирается зазор между ними и стенками шпура, а дальнейший рост осевого усилия, передаваемого штоком 14 клину 1, приводит к тому, что распорные щеки 2 и 3 раскалывают породу. После разрушения по- 15 роды рабочую жидкость подают в отверстие 12 гидроцилиндра 10 и возвращают устройство в.исходное положение. Суммарное осевое усилие Р, передаваемое штоком 14 клину 1, равно 20Р PI + Р2 + Рз. ,

где PI - осевое усилие, создаваемое давлением рабочей жидкости на поршень 13;

р2 - осевое усилие, создаваемое давлением рабочей жидкости на элемент 15; 25РЗ - осевое усилие, создаваемое резиновыми кольцами 1-7 в результате их радиального давления на конические поверхности элементов 18.

Усилие PI определяется п о формуле 30Р1 р -л; -О /4,

где р - величина внутреннего давления рабочей жидкости;

D - внутренний диаметр колец 17. Усилие Р 2 определяется по формуле 35P2 pvT()/4,

где D 1 - внутренний диаметр гидроцилиндра 10;

D 2 - внутренний диаметр элемента 15. Помимо того, что рабочая жидкость ока- 40 зывает осевое давление на поршень 13 (создавая усилие PI) и. элемент 15 (создавая усилие Р2). она одновременно оказывает ра- диальное давление на резиновые кольца 17.

45Радиальное усилие, созданное давлением рабочей жидкости на одном резиновом кольце 17, определяется по. формуле (см. фиг.4}

Рр р я -О (д -h),

50 где д-высота резинового кольца 17(по его внутреннему диаметру);

h - высота ступени 21 в металлическом элементе 18.

Указанное радиальное усилие преобра- 55 зуется на конической поверхности 19 металлического элемента 18-в осевое усилие.

РО Рр ctg«.

Поэтому осевое усилие Рз: создаваемое всеми вместе резиновыми кольцами 17 в

результате их давления на конические поверхности металлических элементов 18. можно определить по формуле

РЗ РО п Рр ctga -п

рлО(д- h)ctga -п, где п - количество резиновых колец.

Оптимальными являются величины угла а в пределах от 4 до 10° (чем меньше величина а, тем больше усилие Рз).

Так, например, при D 2 см; DI 6 см; DZ 2 см; р 300 кгс/см ; б 1,4 см ; h 4 получим следующие

Р2 7536 кгс; РЗ

0,4 см; а 7°; п

величины усилий;

PI 942 кгс; 61372 кгс.

Суммарное осевое усилие, передаваемое штоком 14 на клин 1, составляет

Р PI + Р2 + Рз 69850 кгс,

Гидроклин собирают следующим образом (фиг.2, 3).

В гидроцилиндр 10, установленный вниз дном, закладывают пружину 24, затем элемент 15, далее, чередуя, кольца 17 и элементы 18 (причем кольца 17 располагаются внутри ступеней 16 и 21 элементов 15 и 18, как это показано на фиг.З), а после последнего кольца 17 устанавливают поршень 13, пружину 25, и между цилиндром 10 и корпуом 6 помещают прокладку 26, а затем с помощью шпилек 8 и гаек 9 затягивают ланцевое соединения, образованное цииндром 10 и корпусом 6.

При этом происходит деформация резиновых колец 17 (из положения, показанного на фиг.З, в положение, показанное на иг.2), и силовой гидроцилиндр готов к использованию.

Рабочее положение гидроклинового устройства показано на фиг.1. При этом гидроцилиндр 10 расположен вверх дном,

5 с1эормулаизобретбния

1.Гидроклин, включающий силовой гидроцилиндр с поршнем со штоком, клин, связанный со штоком, охватывающие клин

0 распорные щеки, связанные с корпусом гидроцилиндра, мультипликатор с прижимными радиальными клиновыми и прилегающими к ним опорными кольцевыми элементами, отличающийся тем,

5 что с цель-ю упрощения конструкции радиальные клиновые элементы выполнены в виде эластичных колец, соосно установденных в гидроцилиндре на поршне с чередованием по высоте гидроцилиндра с опорными эле0 ментами, имеющими толщину, уменьшающуюся от центра в радиальном направлении.

2.Гидроклин по п. 1, о тл и ч а ю щ и й- с я тем, что одна из поверхностей каждого

5 опорного кольцевого элемента, прилегающая к соответствующему эластичному кольцу, выполнена в радиальном направлении с упорной ступенью, имеющей фаску под углом 45°.

0 3. Гидроклин по п. 1,отличающийся тем, что прижимные элементы выполнены в виде распорных пружин, установленных в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра между его торцовыми стен5 ками и крайним от поршня опорным кольцом и поверхностью поршня со стороны, штока соответственно.

21

1 7 20

13 1

1S 17 16

75J 24

22

Изобретение относится к горному делу и строительству и предназначено для разрушения горных пород и прочих монолитных объектов. Цель изобретения - упрощение конструкции гидроклина. Гидроклин содержит силовой гидроцилиндр (СГЦ) 10 с поршнем 13 со штоком 14, с которым связан клин. Он охвачен распорными щеками, связанными с СГЦ 10. Соосно в СГЦ 10 на поршне 13 установлены эластичные кольца (ЭК) 17 с чередованием по высоте СГЦ 10 с опорными кольцевыми элементами (КЭ) 15 и 18. Толщина КЭ 15 и 18 уменьшается от центра в радиальном направлении. Одна из поверхностей каждого КЭ 15 и 18, прилегающая к соответствующему КЭ 15 и 18, выполнена в радиальном направлении с упорной ступенью. В поршневой и штоковой полостях СГЦ 10 между его торцовыми стенками и крайним от поршня 13 опорным кольцом 15 и поверхностью поршня 13 со стороны штока 14 установлены прижимные элементы в виде распорных пружин 24 и 25. Упираясь в торцы СГЦ 10 пружины 24 и 25 сжимают пакет ЭК 17 и КЭ 15, 18. Пружины 24 и 25, ЭК 17 и КЭ 15 и 18 образуют мультипликатор. При подаче жидкости под давлением в СГЦ 10, она давит на поршень 13 непосредственно и через КЭ 15. Кроме того, дополнительное усилие возникает при радиальной раздвижке ЭК 17. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.

Фиг А