Машина ударного действия Советский патент 1981 года по МПК E21B1/30 B25D9/00 

(54) МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

1

Изобретение относится к машинам ударного действия и может быть ис-пользовано в строительной и горнодобывающей промышленности, в частности для разрушения крепких горных пород.

Известна машина ударного действия для разрушения крепких горных пород, состоящая из станины, схемы управления запальньЕм устройством энергоносителя, ствола, в котором происходит высвобождение энергии энергоносителя непосредственно на поршень рабочего органа, выполненногов виде стержня с наконечником (волновода), и упругой системы, обеспечивающей непрерывную подачу машины на забой и плотное прижатие рабочего органа к породному забою f3.

Однако вследствие того, что длительность силового импульса на штоке рабочего органа при разрушении породы составляет весьма малую долю от продолжительности цикла работы машины.

производительность работы машины низкая.

Известна также машина ударного действия, содержащая станину, рабочий орган, выполненный в виде- волновода с поршнем, ствол, промежуточную массу, упругую систему и схему управления запальным устройством энергоносителя Г2Л.

При срабатывании запального устtoройства энергоноситель воспламеняется, развивается давление взрывных газов, действующее на промежуточную массу - боек, последний разгоняется в стволе, ударяет по поршню волновода

15 и создает в нем кратковременный :силовой импульс большой амплитуды, который распространяется по волноводу в виде волны сжатия, воздействующей на породу, а затем отражается в виде волны

20 растяжения, которая распространяется уже к другому торцу волновода и т.д.

Однако в известной машине продолжительность силового давления волновода на горную породу определяется затухающим волновым процессом, и весь этот процесс ударного нагружения на горную породу сконцентрирован во времени и занимает малую долю продолжительности цикла работы машины. Весь цикл работы машины определяется временем подачи энергоносителя в камеру сгорания, воспламенением, повышением давления газов на промежуточную массу, перемещением ее, взаимодействием промежуточной массы с волноводом, выгоранием энергоносителя и удалением отработанных газов из канала (выхлоп) Малая доля силового воздействия на горную породу от продолжительности цикла работы машины не обеспечивает высокой производительности машины ударного действия.

Избестна также схема управления работой индуктора, встроенного в волновод, содержащая емкостные накопители, блок заряда, встроенный, в волновод, последовательно соединенные усилитель-формирователь импульсов, линию задержки, счетчик импульсов и дешифратор.

Эта схема обеспечивает постоянный приток энергии в ударный импульс, распространяющийся по волноводу, для компенсации его. затухания при многократном прохождении по волноводу.

Целью изобретения является повьшгёние производительности разрушения крепких горных пород за счет увеличения доли силового воздействия на забой от продолжительности цикла работы машины.

Цель дотигается тем, что машина ударного действия снабжена индуктором схемой управления работой индуктора и двумя преобразователями удара, встроенными соответственно в волновод рабочего органа и в промежуточную массу, а индуктор встроен в поршень волновода рабочего органа, причем индуктор, схема управления запальным устройством и преобразователи удара подключены к входам схемы управления . работой индуктора, а схема управления работой индуктора снабжена тиристорами заряда и разряда, соединенными со схемами управления ими, и блоком блокировки, выполненным в виде двух усилителей-формирователей, подключенных к триггеру, выход которого подклю- 55 го

чен ко входу установки нуля счетчика импульсов схемы синхронизации,а выходы дешифратора схемы синхронизации

соединены со схемами управления тиристорами заряда и разряда, через первые из которых емкостные накопители подключены к блоку заряда, а через. вторые - емкостные накопители соединены с индуктором, при этом выходы усилителей-формирователей блоков синхронизации и блокировки являются входами схемы управления работой индуктора.

На чертеже приведена конструктивная схема устройства.

Машина ударного действия содержит станину I, схему управления запальным устройством энергоносителя 2, ствол 3, в котором происходит высвобождение энергии энергоносителя на промежуточную массу 4, волновод 5, и систему 6, обеспечивающую непрерывную подачу машины на забой и плотное прижатие волновода 5 к породному забою 7. При этом волновод 5 имеет поршень 8 и выполнен в виде устройства с магнитно-импульсной подкачкой энергии в фазу продольных колебаний волн сжатия, индуктор 9 которого помещен в поршне. Схема управления работой индуктора включает в себя блоки 10 емкостных накопителей, содержащие емкостный накопитель 11, электрически связанный через тиристор 12 заряда с блоком заряда 13, тиристор 14 разряда, схему управления 15 тиристором з&ряда и схему управления 16 тиристором разряда. Причем входы и выходы блоков 10 параллельно подключены соответственно к блоку заряда и обмотке индуктора 9. Управление блоками емкостных накопителей происходит с помощью схемы синхронизации I7. Схема синхронизации включает в себя измерительный преобразователь 18 удара, закрепленный в теле волновода 5, усилитель-формирователь 19 ударного импульса, линию задержки 20, счетчик

5 21. импульсов и дешифратор 22, управляющий схемами управления 16 тиристоров разряда и схемами управления 15 тиристоров заряда в блоках 10 емкостных накопителей. Кроме того, для прекращения работы схемы при взрыве энергоносителя она снабжена блоком 23 блокировки, включающим в себя схему управления запальным устройством, усилитель-формирователь 24 запальнователь 25 удара, закрепленный в теле промежуточной массы 4, усилитель-формирователь 26 и Я5 -триггер 27. импульса, измерительный преобразо5Машина работает следующим образом При воспламенении энергоносителя рабочей камере происходит взрыв и со ударение .промежуточной массы 4 с пор шнем 8 волновода 5. При этом в облас соударения формируется импульс дефор мации сжатия, который распространяет ся по направлению к рабочему торцу наконечнику волновода. В области нак нечника происходит отражение импульс со сменой знака.деформации, .и образо в авшийся импульс (отразившийся) деформ ции растяжения распространяется по нап равлению к поршню волновода, где вновь происходит отражение со сменой знака деформации. При отражении в области рабочего наконечнр ка, в последней происходит ударное возбуждение, разрушительно действующее на горную породу. Таким образом, при од нократном ударном нагружении волновода в нем возбуждаются продольные колебания, причем от поршня к наконечнику Сле дуют -импульсы деформации сжатия, а обратно - растяжения. Компенсирование потерь энергии производится с помощью работы магнитно-импульсного индуктора 9 синхронно с фазой проГдольных колебаний волн сжатия. Импульс деформации сжатия возбуждает в преобразователе 18 удара электри ческий импульс, поступающий на вход усилителя-формирователя 19. Импульс поступает далее через линию задержки 20 на счетчик 21 импульсов и дешифратор 22. Выходы дешифратора 22 соединены со входами схем управления 1 5 ти ристоров заряда t 2 и схем управления I 6 тиристоров разряда 14 в блоках емкос ных накопителей 10. Конкретное соеди нение выходов дешифратора с входами схем управления тиристорами зависит от кол-ва блоков емкостных накопителей и выбора режима подкачки энергии в фазу проходящего импульса (т.е. в каждый импульс, в каждый 2-й, 3-й и т.д.). Пусть, например, число блоков емкостных накопителей три, и подкачка энергии осуществляется в каждый третий проходящий импульс, Объем счетчика при этом равен 9. Изменение вышеуказанных значений не приводит к принципиальным изменениям схемы, а лишь к изменению объема счетчика, так что V d-fa , где V - объем счетчика Я - число блоков емкостных накопителей;3 b - кратность импульсов, и которые подкачивается -.энергия. При вышепринятом количестве блоков емкосшых накопителей (три) и кратности подкачиваемых импульсов (три) выходы дешифратора 22 соединены со схемами управления тиристоров розряда так, что в 1-й блок поступает i-и. импульс, во 2-П блок поступает 4-й.импульс, в 3-й блок поступает 7-й импульс. На входы схем управления тиристорами заряда поступают в 1-й блок2-й импульс, во 2-й блок - 5-й импульс, в 3-й блок - 6-й импульс. При конкретно выбранной кратности импульсов, в которые подкачивается энергия, в N-й блок с дешифратора 22 поступает на вход схемы управления тиристором разряда L(N-1)l b + Q-и импульс , на вход схемы управления тиристором заряда rCN-l)xb + 2J-и импульс. При поступлении соответствующего импульса на вход схемьг управления 16 в последней вырабатывается импульс, открывающий соответственный тиристор i разряда. При этом емкостной накопитель 11 разряжается через тиристор 14 на обмотку индуктора 9, Взаимодействие электромагнитного поля индуктора с вихреными токами, возникающими в теле волновода в области индуктора (в поршне 8 волновода 5), приводит к возникновению импульса деформации сжатия. Время злдержки в линии задержки 2, подбирается таким образом, чтобы импульс деформации сжатия, возникающий при работе магнитно-импульсного индуктора, совпадал по фазе с проходящим по волноводу в результате отражения. Т.е. время задержки должно соответствовать времени прохождения импульса деформации от сечения с закрепленным преобразователем 18 удара до рабочего наконечника плюс время прохождения от области наконечника до торца поршня. Импульс, поступающий на вход схемы правления 15, вызывает открывание тиистора 12 заряда, и емкостной накопиель I1, разрядившийся при предьадуем импульсе, начинает вновь заряжатья от зарядного устройства 13. Процесс носит циклический харакер. Блок блокировки работает следующим бразом. Сигнал пуска со схемы упавления запальным устройством 2 чеез усилитель-формирователь запалього импульса 24 поступает на S -вход 5-триггера 27. При этом на прямом 7 выходе R5 -триггера устанавливается 0(низкий потенциал), поступающий н вход установки нуля счетчика 21. Сче чик принудительно находится в нулево (начальном состоянии) и не реагирует на проходящие импульсы. Усилительформирователь 26 имеет порог срабаты вания, только от сигнала, вырабатыва мого преобразователем усилия 25 при соударении промежуточной массы 4 с поршнем волновода 8. Сигнал с усилителя-формирователя 26 подается на Р-вход Й5--триггера 27 и на его прямом выходе устанавливается 1 (высокий потенциал). Тем самым снимается принудительное нулевое состояние счетчика 21. Последний начинает считать проходящие, импульсы и схема управления вновь находится в рабочем состоянии. Таким образом, предлагаемая машин ударного действия позволяет существенно повысить долю силового воздействия на забой от времени общего цик ла работы и, тем самым, поднять производительность разрушения горной породы. Повьппение производительности при применении предлагаемого изобретения можно приближенно оценить следующим образом. Формула изобретения 1, Машина ударного действия, содержащая станину, рабочий орган, выполненный в виде волновода с поршнем, отвод, промежуточную массу, упругую систему и схему управления запальным устройством, о т л и ч а .Ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности разрушения горных пород, она снабжена индукторо 3 схемой управления работой индуктора и двумя преобразователями удара, встроенными соответственно и в волновод рабочего органа и в промежуточную массу, а индуктор встроен в поршень волновода рабочего органа, причем индуктор, схема управления запальным устройством и преобразователи удара подключены к входам управления работой индуктора. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что схема управления работой индуктора, содержащая емкостные накопители, блок заряда и схему синхронизации включающую последовательно соединенные усилитель-формирователь импульсов, линию задержки, счетчик импульсов и дешифратор, о т личающаяся тем, что она снабжена тиристорами заряда и разряда, соединенными со схемами управления ими, и блоком блокировки, выполненным в виде двух усилителей формирователей, подключенных к триггеру, выход которого подключен ко входу установки нуля счетчика импульсов.схемы синхронизации, а выходы дешифратора схемы синхронизации соединены со схемами управления тиристорами заряда и разряда, через первые из которых емкостные накопители, подключены к блоку заряда, а через вторые - емкостные накопители соединены с индуктором, при зтом входы усилителей-формирователей блоков синхронизации и блокировки являются входами схемы управления работой индуктора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Разрушение горного массива машинами взрывоимпульсного действия. М., Наука, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2669841/25-28, кл. Е 21 С 3/00. 1978.

-j1

-

Г

II

nr