Устройство для разрушения твердых сред Советский патент 1992 года по МПК E21C37/02 

сл

С

Использование: разработка горных пород и мерзлых грунтов. Сущность изобретения: устройство устанавливают в шпур. Заполняют полости корпуса водой. Осуществляют замораживание воды путем циркуляции хладагента через каналы, размещенные в сердечнике. Канал для заполнения корпуса водой примыкает к сердечнику и замерзает в первую очередь. В результате утечка воды из корпуса исключается. При дальнейшем замораживании вода воздействует на стенки шпура и разрушает породу. При помощи нагревательных элементов растапливает лед и извлекают устройство из шпура. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке горных пород и мерзлых грунтов.

Известно устройство для разрушения горных пород, содержащее корпус, внутреннюю полость и нагревательный элемент для плавления льда в этой полости.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность разрушения из-за невозможности многократного нагружения стенок шпура при пластической деформации его стенок.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разрушения твердых сред, содержащее катушечный корпус, включающий сердечник с торцевыми дисками и продольными ребрами, в сердечнике выполнены каналы для циркуляции хладагента, имеется канал подвода жидкости к внутренней полости устройства, а торцевые диски снабжены упругими уплотнительными элементами, причем устройство с боковой поверхности может быть заключено в гибкую оболочку.

Недостатками этого устройства является недостаточная надежность работы из-за возможных утечек жидкости, длительное время естественного оттаивания пристеночного слоя жидкости при необходимости извлечения устройства и недостаточная эффективность разрушения твердых сред с повышенной пластичностью за счет невозможности организации последовательно повторяющихся циклов нагружения в расширяющемся при этом шпуре из-за чрезмерно длительного оттаивания объема жидкости в полости устройства при положительных температурах окружающей среды и полной невозможности оттаивания при отрицательных температурах.

Целью изобретения является сокращение времени и повышение надежности 00

4 ГО 4

боты устройства, а также эффективности разрушения посредством автоматического перекрытия канала подвода жидкости в пространство между торцевыми дисками и многократного применения устройства без изменения его положения в шпуре.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

,. Устройство состоит из катушечного корпуса, включающего сердечник 1 с торцевыми дисками 2 и продольными ребрами 3. По образующей боковой поверхности корпус может быть закрыт гибкой оболочкой 4. В сердечнике 1 выполнена система охлаждения в виде каналов 5 для циркуляции хладагента. Ребра торцевых дисков 2 снабжены упругими уплотнительными элементами 6. В полости между ребрами 3 введены нагревательные элементы 8, расположенные продольно полостям в геометрических центрах их поперечных сечений. В одном из торцевых дисков выполнен канал подачи жидкости 9, расположенный вблизи канала 5 для циркуляции хладагента между этим каналом и одним из нагревательных элементов. Нагревательные элементы 8 за исключением расположенного рядом с каналом 9 подачи жидкости могут быть закреплены на торцевых дисках через теплоизолирующие элементы 7.

Устройство работает следующим образом.

Устройство вводится в предварительно пробуренный в разрушаемом материале шпур на требуемую глубину, после чего заполняется через канал 9 подачи жидкости, преимущественно водой. После заполнения устройства по каналам 5 осуществляется циркуляция хладагента, например керосина, в результате чего от жидкости, содержащейся в устройстве, интенсивно отводится тепло и она замерзает, расширяясь при этом. В первую очередь замерзает жидкость в канале 9, так как он расположен в непосредственной близости от канала 5 для циркуляции хл а до носителя. Замерзшая в канале 9 жидкость надежно перекрывает его, что исключает возможность утечки жидкости из полости устройства через этот канал. Поскольку катушечный корпус устройства, состоящий из сердечника 1, торцевых дисков 2 и продольных ребер 3, является жестким, расширение жидкости

при замерзании идет преимущественно в сторону боковых стенок, создавая распирающие усилия в шпуре, за счет чего происходит деформация его стенок и разрушение

твердой среды, в которой он выполнен. Уплотнения 6 и гибкая оболочка 4 служат для предотвращения утечек из полости устройства при повышении в ней давления по зазору между торцевыми дисками 2 и шпуром

и трещины и полости в разрушаемой среде. После полного замерзания жидкости в полости устройства она растапливается при помощи нагревательных элементов 8, при этом одновременно растапливается жидкость в канале 9 и устройство полностью заполняется водой, чем компенсируется объем, на который реформировались стенки шпура. После заполнения полости устройства жидкостью циклы могут повторяться до разрушения твердой среды. Нагревательные элементы 8 за исключением расположенного рядом с каналом 9 подачи жидкости и осуществляемого растапливание замерзшей в нем жидкости, могут быть

установлены на верхнем торцевом диске на теплоизолирующих элементах 7, чем предотвращается непроизводительный отвод тепла в верхний диск, не имеющий постоянного

контакта с жидкостью при ее оттаивании.

Формула изобретения Устройство для разрушения твердых сред, включающее корпус с торцевыми дисками и каналом для подачи жидкости, сердечник, выполненный с каналами для циркуляции хладагента и размещенный между торцевыми дисками, продольные ребра, закрепленные на сердечнике и торцевых дисках, и разделяющие корпус на несколько полостей, уплотнительные элементы, установленные на торцевых дисках, отличающееся тем, чтог с целью повышения эффективности работы устройства за счет многократного нагружения твердой среды, оно снабжено нагревательными элементами, размещенными в геометрических центрах поперечных сечений полостей параллельно ребрам, а канал для

подачи жидкости расположен в одном из торцевых дисков между одним из нагревательных элементов и сердечником и примыкает к последнему.