Гидроклиновое устройство Советский патент 1992 года по МПК E21C37/02 

Изобретение относится к горному делу, а именно к скважинным и шпуровым устройствам для разрушения горных пород, и может быть использовано для отрыва по строчке шпуров или скважин мелких и крупных монолитов природного камня, создания искус- ственной подошвы при разработке месторождений строительного камня высокими уступами, горных выработок в твердых породах, проходке траншей на суше и по дну моря, а также при разрушении прочных монолитных оснований и фундаментов из бетона и железобетона подлежащих сносу инженерных сооружений.

Известен гидроклин, включающий корпус с основным и вспомогательным гидроцилиндром с поршнями и штоком и клин, при этом вспомогательный гидроцилиндр размещен в штоке поршня основного гидроцилиндра, а клин закреплен на штоке поршня вспомогательного гидроцилиндра.

Указанное устройство для развития необходимых расклинивающих усилий требует применения высокого давления в гидросистеме, что приводит к увеличению энергетических затрат и снижению надежности устройства.

Известно гидроклиновое устройство, выбранное в качестве прототипа, включающее корпус, основной цилиндр с поршнем и штоком, основной клин, вспомогательный цилиндр с поршнем и штоком, размещенXI

2

Ю

2

со

.кый в поршне-штоке основного цилиндра, раздвижные щеки с камерами, заполненными упругими вкладышами, установленными с возможностью взаимодействий с основным клином через распорные сухари. Обес- печениеавтоматической

последовательности срабатывания основного и вспомогательного гидроцилиндров достигается установкой золотника на вспомогательном гидроцилиндре,

Указанное устройство не позволяет значительно увеличить эффект расклинивания ввиду того, что основной и вспомогательный цилиндры установлены ссосно, обеспечивая, этим простое сложение усилий, передаваемых на гзспоиагательмый к основной клинья. Кроме того, .nan, упругих вкладышей, являющихся демпфирующими устройствами; приводит к погпощен но и рассеиванию части энергии, нагреванию элементов устройства и снижению их долговечности. Распорные сухэри подвергаются высоким нагрузкам от двух гидроцмлинд- рон, порождающим значительные контактные и сжимающие напряжения.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства и расширения его функциональных возможностей за счет увеличения распирающего усилия при снижении энергоемкости расклинивания.

На чертеже изображен пример исполнения гидроклинового устройства с элементами гидросистемы,

Гмдроклмновое устройство содержит корпус 1. основной цилиндр 2 с поршнем м штоком, соединенным через посредство пальца 3 с упором 4, имеющим проушины с замком, состоящим из шарнмрно прикрепленных к проушинам двуплечих рычагов 5 и 6, связанных диагонально тягами 7. На верхних концах рычагов 5 и О шарнирно установлены зубчатые башмаки 8, взаимодействующие с зубчатыми рейками 9, которые являются тягами корпуса 1 и имеют упорные зубья. Вспомогательные односторонние клинья 10 м 11, взаимодействующие своими скошенными поверхностями друг с другом, шарнирно закреплены на штоках поршней вспомогательных цилиндров 12 и 13, соответственно. Вспомогательные цилиндры 12 и ГЗ установлены на траверсе 14, жестко связанной с упором 15 и перпендикулярным ей основным клином 16, который размещен между раздвижными щеками 17 с внутренними скошенными поверхностями, параллельными пролегающим рабочим поверхностям основного клина 16.-Концевая часть боковой поверхности раздвижных щек 17 выполнена конической, а обращенная к траверсе часты 18, связанная с зубчатыми рейками 9, - ступенчато-цилиндрической с нарастанием по диаметру снизу вверх.

Гидропривод устройства содержит бак

19, насос 20, предохранительный клапан 21, сливной фильтр 22, управляемый вручную распределитель 23, регулируемый гидроуп- равляемый распределитель 24, напорную

0 магистраль 25 основного цилиндра 2, сливную магистраль 26, магистраль обратной связи 27, напорную магистраль 28 и магистраль обратной связи 29 вспомогательных цилиндров 12 и 13.

5 Устройство, помещенное раздвижными щеками 17 в предварительно подготовленную в разрушаемом объекте скважину соответствующих размеров, -работает следующим образом.

0

Включают насос 20, забирающий масло из Озка 19 и, при ненагр уженной системе, сливающий масло через предохранительный клапан 21 и фильтр 22 обратно в бак 19.

5 При ручном включении распределителя 23 (в положении, изображенном на фиг. 1) масло поступает в рабочую полость основ- ного цилиндра 2, воздействуя через поршень, шток и палец 3 на упор 4, далее на

0 вспомогательные клинья 10 и 11 и на упор траверсы 15 с основным клином 16, передающим усилие на раздвижные щеки 17. Вся система (поршень-шток-упор-дополнительные клинья-упор траверсы с основным кли5 ном), включая траверсу 14, перемещается вниз до тех пор, пока не произойдет остановка вследствие достиджения предельных усилий в напорной полости основного цилиндра (либо не произойдет разрушение

0 объекта, если его сопротивление меньше развиваемых усилий). Масло под давлением проходит из напорной магистрали 25 основ- ного цилиндра 2 в магистраль обратной связи 27 и переключает регулируемый

5 гидроуправляемый распределитель 24 в положение подачи давления в рабочие полости вспомогательных цилиндров 12 и 13. Вспомогательный клин 10, перемещаясь, нажимает на свободный конец двуплечего

0 рычага 5, отклоняет его и рычаг 6 через тяги 7 и вводит в зацепление зубчатые башмаки S и рейки 9, отключая основной цилиндр 2, таким образом, от воздействия осевой нагрузки, запирая на корпус упор 4 основного

5 гидроцилиндра, Усилия перемещаемых вспомогательных клиньев 10 и 11 передаются через нижний упор 15 на основной клин 16 и раздвижные щеки 17 с величинами, пропорциональными произведению коэффициентов расклинивания.

Конусность концевой части раздвижных щек 17 приводит к тому, что напряжения разлома, воздействующие на стенки скважины, перемещаются сверху вниз, увеличивая вероятность возникновения разлома на поверхности разрушаемого объекта и распространения его вглубь в нужном направлении. Для увеличения глубины и ширины разлома после того, как вся длина хода основного клина 16 использована, в образовавшийся зазор между стенками скважины и раздвижными щеками 17 последовательно вводят ступенчато-цилиндрическую часть 18 раздвижных щек 17 до образования надежного разлома разрушаемого объекта. Если разрушение объекта произошло, то возврат устройства в исходное положение осуществляется вручную с помощью распределителя 23,

В случае сминания стенок скважины без разлома объекта происходит резкое падение давления в напорной магистрали основного цилиндра 2, регулируемый гидроуправляемый распределитель 24 переключает дополнительные цилиндры 12 и 13 на обратный ход, зубчатые башмаки 8 и рейки 9 выходят из зацепления и произойдет повторение описанного выше цикла.

Устройство позволяет получать значительные разрывные усилия без наращивания давления в гидросистеме с использованием стандартного оборудования на 16 МПа. Если в прототипе усилия возрастают в 1,5-2 раза, по сравнению с его аналогами, то в заявляемом устройстве, благодаря применению дополнительных клиньев, получаемые разрывные усилия возрастают на порядок. Так при рабочем давлении 16 МПа, использование основного и дополнительного цилиндров диаметром 80 мм и раздвижных щек длиной 600 мм на скважине диаметром 100 мм позволяет достигнуть разрывных усилий порядка 10В Н. Практически наращивание разрывных усилий сдерживается лишь прочностными характеристиками конструкций и значениями предельных напряжений на сжатие разрушаемых объектов (сниманием стенок скважин).

Используя заявляемое изобретение, можно разработать ручные (для скважин диаметром 40-60 мм) или навесные (для скважин диаметром 60-105 мм) гидроклиновые установки для разрушения монолитов.

Устройство может быть навешенным на стрелу экскаватора, установленным на буровой станок или смонтированным на врубовой машине в групповой комбинации для проходки горизонтальных тоннелей и вертикальных стволов.

Использование заявляемого изобретения позволяет отказаться от взрывов, опасных для здоровья человека порошков и жидкостей. Оно менее энергоемко, чем, например, электрогидравлические установки. Величина получаемых разломов позволяет осуществлять разборку разрушаемого объекта без дополнительных устройств для раздвижки глыб. Величины достигаемых

разрывных усилий позволяют увеличить шаг скважин в 3-4 раза по сравнению с существующими установками и снизить затраты на бурение.

15

Формула изобретения

1. Гидроклиновое устройство, содержащее корпус, сообщенные с гидросистемой основной и вспомогательный цилиндры с

поршнями и штоками, каждый из которых соединен с клином, и раздвижные щеки, о т- личающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства и расширения его функциональных возможностей, за счет увеличения распирающего усилия при снижении энергоемкости расклинивания, оно снабжено дополнительным вспомогательным цилиндром с поршнем и штоком, соединенным с клином,

траверсой с упором, на которой перпендикулярно оси основного цилиндра и симметрично ей шарнирно. закреплены вспомогательные цилиндры с клиньями, причем клинья вспомогательных цилиндров

соединены с их штоками шарнирно, упором, шарнирно соединенным со штоком основного цилиндра, замком, установленным с возможностью жесткого соединения упора основного цилиндра с корпусом, при этом

вспомогательные клинья шарнирно соединены со штоками и установлены между упором основного цилиндра и траверсы с возможностью взаимодействия между собой рабочими гранями и перемещения упора основного цилиндра с клином перпендикулярно перемещению клиньев вспомогательных цилиндров.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что упор основного цилиндра выполнен с проушинами, а замок выполнен в виде зубчатых башмаков, шарнирно установленных на концах двух диаметрально связанных тягами двуплечих рычагов, оси которых параллельны и пересекают оси проушин

упора, установленных с возможностью взаимодействия с зубчатыми рейками, закрепленными на корпусе, а свободный конец одного из двуплечих рычагов размещен с возможностью взаимодействия с одним из клиньев вспомогательных цилиндров.

3.Устройство поп, 1,отличающее- с я тем, что гидросистема снабжена регулируемым гидроуправляемым распределителем.

4.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью снижения боковых нагрузок не корпус, клинья вспомогательных цилиндров выполнены с односторонними скосами, обращенными друг к другу.

5. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что часть боковых поверхностей раздвижных щек, расположенная со стороны траверсы, выполнена ступенчато-цилиндрической, а концевая часть - конической.

Сущность изобретения: устройство содержит корпус, основной и два вспомогательных цилиндра с поршнями и штоками, клинья, раздвижные щеки, траверсу с упором. Вспомогательные цилиндры шарнирно закреплены на траверсе перпендикулярно основному. Клинья вспомогательных цилиндров соединены со штоками, шарнирно. Устройство имеет упор с замком для жесткой фиксации основного цилиндра. Упор шарнирно соединен со штоком основного цилиндра. Замок состоит из двуплечих рычагов, связанных диагонально тягами. На верхних концах рычагов шарнирно установлены зубчатые башмаки. Вспомогательные клинья контактируют рабочими гранями и перемещают упор основного цилиндра перпендикулярно своему перемещению. Гидропривод устройства содержит управляемый вручную распределитель, регулируемый гидроуправляемый распределитель. Вначале работает основной цилиндр, перемещая основной клин. По достижении предельных усилий в работу включаются дополнительные цилиндры. Они, перемещаясь, запирают замок и перемещают основной клин. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. Ё

Я