Устройство для направленного разрушения горной породы Советский патент 1993 года по МПК E21C37/00 E21C37/12 

Изобретение относится к разрушению горных пород и может быть использовано для раскалывания негабаритов, добычи и обработки строительного камня.

Известно устройство для разрушения горных пород, включающее гидроцилиндр с ударным поршнем и обратным клапаном на входе рабочей жидкости, вводимый в шпур полый перфорированный насадок.

Это устройство не предназначено для направленного разрушения горной породы. Оно может быть использовано лишь при наличии шпура.

В качестве прототипа принято устройство для разрушения горных пород, включающее гидроцилиндр с обратным клапаном, ударный поршень и насадок, установленный в подпоршневой части гидроцилиндра и примыкающий своей боковой поверхностью к внутренней поверхности гидроцилиндра с возможностью осевого перемещения.

С помощью этого устройство можно разрушать горную породу при условии, если имеется шпур, что и является его недостатком.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения за счет совмещения процессов лункообразования и гидравлического разрыва.

Поставленная цель достигается тем, что подпоршневая часть гидроцилиндра выполнена в продольном сечении шестиугольной формы, а насадок выполнен в виде двух раздвижных щек с твердосплавными наконечниками, при этом щеки имеют в продольном сечении форму неправильных четырехугольников, образующих при смыкании клип с обращенным к поршню основанием и треугольным углублением в нем.

VI 00 Os

ГО СП

ел

На чертеже показано устройство для разрушения горной породы в продольном разрезе.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с кольцевым выступом 2, продоль- ными вырезами 3, отверстием 4 с резьбой для подачи рабочей жидкости. Ниже отверстия 4 часть 5 корпуса 1 выполнена в продольном сечении шестиугольной формы. В корпусе 1 установлен ударный поршень 6 с кольцевым выступом 7, отверстием 8 и кольцевыми углублениями 9. На поршень 6 насажена пружина 10, которая расположена между кольцевым выступом 7 и торцом корпуса 1, Через продольные вырезы 3 иотвер- стие 8 пропущен стержень 11. В кольцевых углублениях 9 установлены уплотнительные кольца 12, В отверстие 4 ввинчен штуцер 13 с обратным клапаном, состоящим из шарика 14 и пружины 15. В подпоршневой части 5 корпуса 1 установлены щеки 16 с твердосплавными наконечниками 17, Щеки 16 в продольном сечении имеют форму неправильных четырехугольников, которые при смыкании образуют клин с обращенным к поршню 6 основанием и треугольным углублением 18 в нем. Твердосплавные наконечники 17 выступают за пределы корпуса 1 на величину, необходимую для образования в горной породе лунки требуемой глубины,

Устройство работает следующим образом .

Используя выступ 2 на корпусе 1, устройство прикрепляют к базовой машине и с ее помощью придавливают к горной породе 19 (например, блоку камня). Через штуцер 13 подают рабочую жидкость. Затем к ударному поршню 6 периодически прикладывают импульсную нагрузку, которая через жидкость и щеки 16с твердосплавными на- конечниками 17 передается горной породе, образуя в последней выкол в виде лунки 20, Когда твердосплавные наконечники проникают в лунку 20 (за счет увеличения ее размеров) на заданную глубину, корпус 1 упирается в горную породу, В результате щеки 16 приобретают возможность не только внедряться в горную породу, но и раздвигаться. С этого момента процесс разрушения протекает в основном под дей- ствием растягивающих напряжений. Вначале образуется трещина 21 за счет раздвижения щек 16, а затем в результате проникновения в эту трещину рабочей жидкости через зазор между твердосплавными наконечниками 17 происходит гидроразрыв горной породы. Импульсную нагрузку к ударному поршню 6 прикладывают до тех пор, пока не произойдет раскол горной породы на отдельные части, либо не прекратится рост трещины 21. Затем устройство с помощью базовой машины (стрелы) перемещают в другое место.

Пружина 10 помогает поршню 6 возвращаться в исходное состояние. Благодаря ей снижаются требования к системе подачи рабочей жидкости. Стержень 11 ограничивает ход ударного поршня 6 в направлении от щек 16.

Пример конкретного выполнения.

Опытный образец устройства изготовили в механических мастерских, Испытание его провели в лабораторных условиях на блоке оргстекла размерами 300x300x200 мм. Оргстекло выбрали потому, что оно позволяет наблюдать процесс разрушения визуально и колется хуже, чем многие горные породы (например, гранит, сиенит, мрамор, ракушечник), ибо обладает высокой пластичностью.

Устройство придавили к блоку с помощью двух металлических плит следующим образом. На нижнюю плиту установили блок, а в верхней плите выполнили отверстие, в которое вставили устройство со стороны ударного поршня 6. На устройство предварительно насадили сжимающую пружину так, что она оказалась между плитой и кольцевым выступом 2. Плиты стянули между собой четырьмя болтами М22. В полость устройства через штуцер 13 подали подкрашенную воду от ручного насоса, Затем по поршню 6 начали наносить удары кувалдой. Вначале в блоке образовался выкол, в результате чего твердосплавные наконечники 17 углубились в оргстекло, а корпус 1 уперся в поверхность блока. При этом, благодаря пружине между верхней плитой и кольцевым выступом 2, устройство оставалось прижатым к блоку. Затем от выкола образовалась трещина, заполненная под крашенной жидкостью, которая с каждым ударом по поршню 6увеличивалась в размерах, что привело к расколу блока на отдельные части. Всего по поршню 6 было нанесено шесть сравнительно легких удара.

Устройство предполагается использовать в качестве навесного приспособления к существующим самоходным машинам, в которых имеются пневмо- или гидроударные элементы.

Формула изобретения

Устройство для направленного разрушения горной породы, включающее гидроцилиндр с обратным клапаном, ударный поршень и насадок, установленный в под- поршневой части гидроцилиндра и примыкающий своей боковой поверхностью к внутренней поверхности гидроцилиндра с возможностью осевого перемещения, о т л

ичающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет совмещения процессов лункообразования и гидравлического разрыва, подпоршневая часть гидроцилиндра выполнена в продольном сечении шестиугольной формы, а насадок выполнен в виде двух раздвижных щек с

твердосплавными наконечниками, при этом щеки имеют в продольном сечении форму неправильных четырехугольников, образующих при смыкании клин с обращенным к поршню основанием и треугольным углублением в нем.

Использование: раскалывание негабаритов, добыча и обработка строительного камня. Сущность изобретения: в корпусе гидроцилиндра установлен ударный поршень с возвратной пружиной. Подпоршневая часть гидроцилиндра выполнена в продольном сечении шестиугольной формы. В ней установлен насадок в виде двух раздвижных щек с твердосплавными наконечниками. Щеки имеют в продольном сечении форму неправильных четырехугольников. При смыкании щеки образуют клин с обращенным к поршню основанием и треугольным углублением в нем. Подпоршневую часть гидроцилиндра заполняют жидкостью. К поршню периодически прикладывают импульсную нагрузку. Под действием нагрузки щеки внедряются в породу, образуя лунку. Затем щеки раздвигаются и разрушают породу. Проникновение жидкости в зазор между щеками способствует разрушению. 1 ил. Ё