Устройство для разрушения горных пород Советский патент 1977 года по МПК E21C37/14 E21C21/00 

1

Изобретение относится к горной промышленности.

Известно устройство для разрушения горных пород, включающее корпус, сопло, сообщенное с камерой сгорания, систему воспламенения и систему механической подачи метаемых тел,Ij .

Однако это устройство имеет низкую эксплуатационную надежность и частоту ударов, что снижает среднюю установочную мощность и тем самым снижает производительность устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для разрушения горных пород, включающее корпус, в котором выполнены камеры сгорания с выхлопными соплами, отражатель, подвижный шток, взаимодействующий с насадкой для истекающей струи. В этом устройстве горячую смесь воспламеняют в камере сгорания, и продукты взрыва (газовый факел) , отражаясь от экрана, истекают на забой в режиме детонации 2.

однако известное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что его рабочий инструмент - высокотемпературная газовая струя - разрушает горные породы в основном только за

счет температурного воздействия, т.е. при этом отсутствует высокоскоростной удар по забою, необходимый для эффективного разрушения крепких пород. Для создания высокоскоростного удара необходима высокая крутизна фронта ударной волны в истекающей газовой струе, что не может обеспечить данное устройство. Режим детонации для истечения

этой струи также не позволяет получить необходимую крутизну фронта, так как известно, что взрыв газовых либо газожидкостных смесей носит довольно мягкий характер. Кроме того, недостаток

известного устройства и в том, что

оно может применяться не для всех горных пород, так как не все они эффективно разрушаются под действием высокотемпературной газовой струи.

Целью изобретения является повышение :эффективности разрушения крепких пород путем кумуляции продуктов взрыва горючего газа.

Это достигается тем, что устройство снабжено кумулятивной головкой, жестко соединенной с корпусом, а отражатель смонтированна торце штока, при этом выхлопные сопла кумулятивной головки направлены к оси насадки

под острым углом, например, 20-40, На фиг. 1 изображен общий вид устройства, разрез; на фиг. 2 - дано сечение А-А на фиг. 1. Устройство состоит из взрывоустойчивого корпуса 1, в котором выполнены цилиндрические камеры сгорания 2 и экраны 3 для изменения направления детрнационных волн. Быстродействующий затвор, приводимый в действие с помощью электромагнита 4, имеет подвижный шток 5, на торце которого закреплен отражатель 6 подвижный шток 5, взаимодействуя с насадком 7, гермитизирует камеры сгорания перед инициированием взрыва. Шток 5 имеет также уплотнительные кол ца 8, а уплотнительное кольцо 9, изго товленное, например, из мягкого металла, размещено на торце насадка выхлопные сопла 10 выполнены в кумулятивной головке 11, жестко соединенной с корпусом, и направлены к оси насадка 7 под острым углом ос , равным 20-40°. Канал 12 и дроссельный клапан 13 предназначены для создания амортизационной подушки при подъеме штока 5. Устройство имеет также клапанную систему для впуска горючего газа в камеры сгорания, представляющая собой кольцевой коллектор 14 и автоматический вентиль 15, сообщенный урубопроводом с газогенератором горючего газа (на чертеже не показан).Для инициирования взрыва горючего гшэа имеется система воспламенения, в которую входит запальная свеча 16 и. раз гонный клапан 17. Кронштейн 18, жестко скрепленный с корпусом,, предназначен для монтирования к амортизационному узлу базовой машины (на чертеже не показана). Соединительные втулки 19 сообщают камеры сгорания с выхлопными соплами а металлическая прокладка 20 герметизирует камеру сгорания. Полости 21 и 22 охлаждают устройство водой. Работает устройство следуквдим образом. С помощью электромагнита 4 што 5 перемещается вниз и, взаимодейству с уплфтнительным кольцом 9, гep 4eтизирует насадок 7. Через автоматичесК,ий вентиль 15 производят впуск горю -чего газа в кольцевой коллектор 14 и в аМеры сгорания 2. Затем вентиль 1 .закрывают. Посредством электромагнит 4 перемещают шток 5, открывая насадо 7, и одновременно с этим производят инициирование горючего газа с помощь запальной свечи 16, Образовавшийся фронт пламени, тур булизуясь в разгонном канале 17, переходит в детонационный режим и ини.циирует детонационный взрыв основног газового заряда в коллекторе 14 и в камерах сгорания 2, Детонационная волна проходит по камерам сгорания 2 и, отразившись от экранов 3, истекает из выхлопных сопел 10 в сторону отражателя 6. Точка пересечения осей выхлопных сопел 10 расположена на некотором расстоянии от отражателя 6, и в этой точке происходит соударение детонационных волн. Между точкой соударения и отражателем образуется зона давления продуктов взрыва, т.е. газовая подушка. Благодаря наличию кумулятивной головки 11 и отражателя б в точке соударения детонационных волн образуется кумулятивная струя, -истекающая из насадка 7 с очень высокой скоростью. При ударе о забой она создает высокое удельное динамическое давление, приводящее к разрушению горной породы. Кумулятивная струя, образованная истекающими продуктами взрыва, является рабочим инструментом, производящим механическое разрушение горной породы. После окончания выстрела шток 5 снова перекрывает насадок 7, и цикл повторяется . Работа клапана 15, штока 5 и запальной свечи 16 может быть легко синхровизирована. Устройство позволяет получать скорость кумулятивной струи выше 3000 м/сек, что в свою очередь формирует на забое динамическое давление порядка 100000 кг/см при энергии ударного импульса выше ЮОООкгм. Частота выстрелов 10-20 в мин. Приведенные цифровые данные показывают достигнутую эффективность разрушения скальных пород в результате применения предлагаемого устройства. Формула изобретения. 1.- Устррйствр: для разрушения горньах пород, включающее .корпус, в котором выполн.ены. камеры .сгрРДния с выхлопными -соплами,-:отражатёль, подвижный ., взаимодействующий с насадком для дстекающей струи, о т л и ч аю щ е ес. я. Тем, что, с целью повышения эффективности разрушений крепких горных пород путем кумуляции продуктов взрыва горючего газа, устройство снабжено кумулятивной головкой, жестко соединенной с корпусом, а отражатель смонтирован на торце штока, 2, Устройство по п. 1отличаю щ е е с я тем, что выхлопные сопла кумулятивной головки направлены к оси насадка под острым углом, например, 20-40°. источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство №323962 кл. Б 21 С 37/00, 1969. 2. Авторское свидетельство №166292, кл, Е 21 С 21/00, 1964.