Устройство для направленного разрушения монолитных объектов Советский патент 1991 года по МПК E21C37/02 

Ю // f 5

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбойки пород отрывом от массива. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения отрыва части монолита без упоров в дно скважины. Устройство содержит силовой цилиндр (Ц) 1 с поршнем 3. Сквозь Ц 1 и поршень 3 пропущен шток (Ш) 2 с буртом для упора в поршень 3 и клиновой распорный конец (К) 4. Цанга 5 связана с Ц 1 и охватывает К 4. На Ц 1 жестко закреплен узел нанесения удара по концу Ш 2, оппозитному К 4. Между упором Ш 2 и цангой 5 расположен узел радиального распора в виде расположенных вокруг Ш 2 и упруго связанных между собой сегментов 7 со скосами на внутренних поверхностях для взаимодействия с К 4. После ввода цанги 5 в скважину и подачи рабочего тела в рабочую полость Ц 1 поршень 3 вдавливает К 4 в цангу 5, раздвигая ее лепестки, которые внедряются клиновыми выступами в стенку породы. Наносится удар по Ш 2, затем К 4 взаимодействует с сегментами 7, которые расширяются в стенки скважины, и усилие идет на отрыв породы в сторону устья. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

21 1 322 I 13 /« 16 15 // IS

. UJ..j/,/,./ ,./

ж

Д-Vv У. ,|

2J

|0

ы

о

S

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для разрушения горных пород, и может быть использовано при невзрывной отбойке горной массы в проходческих и очистных забоях, при раздельной отработке тонких жил драгоценных металлов и т.д.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения отрыва части монолита без упора в дно скважины.

На чертеже показано устройство в скважине до включения в работу, продольный разрез.

Устройство включает силовой цилиндр

Iсо штоком 2 и поршнем 3. На штоке 2 выполнен буртик, который размещен в полости поршня 3. Оба конца штока 2 пропущены через торцовые крышки силового цилиндра 1. Распорный клиновой конец 4 штока пропущен через цангу 5, жестко соединенную с торцом силового цилиндра 1. На этом конце штока вокруг него между цангой 5 и торцовым упором 6 размещен узел радиального распора, состоящий из уп- ругосвязанных между собой сегментов 7, поджатых к цанге 5 пружиной 8. С наружной поверхности сегменты 7 снабжены поперечными 9 инденторами (или фрикционным материалом, например резиной), обеспечивающими их сцепление со стенками скважины 10. Внутренние поверхности

I1сегментов 7 выполнены со скосами с возможностью взаимодействия с клиновым концом 4 штока 2. Цилиндрический участок 12 штока 2 размещен в полости 13 корпуса 14 узла нанесения ударов. Корпус 14 этого узла соосно и жестко соединен с силовым цилиндром 1. В полости 13 корпуса 14 размещен ступенчатый поршень-боек 15 с каналами 16, соединяющими полость 13 с полостью 17. Задняя крышка 18 корпуса 14 выполнена с возможностью осевого перемещения. В корпусе И выполнены каналы

19,соединяющие полость 13 с атмосферой. Механизм перекрытия каналов 19 на чертеже не показан. В крышке 18 имеется канал

20,соединяющий полость 17с источником питания. Каналы 21 и 22 соединяют полости прямого 23 и обратного 24 хода силового цилиндра 1 с источником питания.

Устройство работает следующим образом.

Цанга 5 вводится в скважину 10. В полость 23 прямого хода силового цилиндра 1 через канал 22 подается рабочая среда (сжатый воздух, жидкость), под воздействием которой поршень 3 упирается в буртик штока 2 и выталкивает шток 2 через цангу 5. При этом клиновой конец 4 штока 2 взаимодействует с лепестками цанги 5 и прижимает их к стенкам скважины 10. Этому способствует усилие пружины 8 и избыточное давление в полости 13, действуя на торец цилиндрического участка 12 штока 2. За счет этих усилий в стенках скважины 10 в плоскости касания клиновых выступов лепестков цанги возникает круговая область концентрации напряжений. Избыточное давление в

полости 13 создается при закрытом канале 19, поскольку сжатый воздух от источника питания через канал 20 крышки 18 поступает в полость 17 и через каналы 16 в полость 13. При одинаковом давлении в полостях 13

и 17 поршень-боек 15 за счет разности площадей поперечного сечения перемещается в крайнее правое положение. При резком открывании канала 19 давление в полости 13 сравнивается с атмосферным и поршеньбоек 15 за счет избыточного давления в полости 17 разгоняется в корпусе 14 и наносит удар по торцу цилиндрического участка 12 штока 2. Для получения наибольшей энергии удара (за счет уменьшения величины

падения давления в полости 17 при перемещении поршня-бойка 15) поршень-боек 15 и крышка 18 выполнены пустотелыми. Изменение хода поршня-бойка 15 достигается За счет осевого перемещения крышки 18.

Ударный импульс через шток 2 и цангу 5 передается на стенки скважины 10, вызывает возникновение поперечной трещины в

плоскости клиновых выступов. В передаче импульса поршень 3 не участвует, так как буртик штока 2 свободно перемещается в сторону цанги 5. Дальнейшее перемещений штока под статическим давлением вызывает внедрение клиновых выступов цанги 5 в трещину и ее развитие вглубь массива. После выхода из цанги 5 линовой участок 4 штока 2 взаимодействует со скошенными поверхностями 11 сегментов 7, вызывая радиальные перемещения последних. За счет инденторов 9 сегменты 7 сцепляются со стенками скважины 10 и распираются в ней, создавая упор для штока 2. При его дальнейшем проталкивании через цангу 5 происходит приложение растягивающих усилий к берегам поперечной трещины и ее развитие до выхода на свободную поверхность без упора в дно скважины.

После отделения блока от массива в полость 24 через канал 21 подается рабочая среда и поршень 3 возвращает шток 2 в крайнее правое положение. При этом сегменты 7 за счет упругих связей перемещаются радиально к оси штока 2 и выходят из контакта со стенками скважины 10. Подача

сжатого воздуха через канал 20 при закрытых каналах 19 вызывает перемещение поршня-бойка 15 в крайнее правое положение и на этом завершается подготовка устройства к последующему размещению в скважи- не и отделению блока горных пород от массива.

Таким образом, наличие между торцовым упором и цангой подпружиненного распорного узла, выполненного из упругосвязанных сегментов, радиально перемещающихся при взаимодействии с клиновым концом штока, обеспечивает своевременное приложение растягивающих усилий к берегам поперечной трещины без упора торца штока в дно скважины, что значительно сокращает временные затраты при эксплуатации устройства.

Размещение в корпусе ударного узла только цилиндрического участка шТока, жесткое соединение корпусом ударного узла и силового цилиндра, а также выполнение задней крышки ударного узла с возможностью осево- го перемещения позволяет увеличить величину статического и динамического воздействия на шток.

Формула изобретения

2.Устройство поп, 1,отличающее- с я тем, что сегменты выполнены с поперечными инденторами на наружных поверхностях.