Устройство для разрушения горных пород Советский патент 1981 года по МПК E21C37/18 B21J7/28 E01C19/05 

Изобретение относится к горному делу, к устройствам ударного действия использующим энергию гидравлического удара. Известен свайный гидромолот, предназначенный для погружения сваи путем разрушения породы колебаниями сваи, совершаемыми под действием гидравлических ударов жидкости создаваемых электроискровыми разрядами от электродов, который содержит цилинд римеский корпус, заполненный жидкость ударник, породоразрушающий инструмент и электроды 1 . Однако свайный гидромолот отличается низкой производительностью, так как он недостаточно эффективно исполь зует энергию гидравлического удара. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для разрушения горных пород, содержащее цилиндрический корпус, заполнен ный жидкостью ударник, породораЗрушающий Инструмент и электроды, подключенные к электрической цепи импульсного генератора 2. Недостатком устройства является его невысокая производительность, связанная с недостаточно высокой энергией удара, а именно для колебания . ударника и породоразрушающего инструмента используется только положительная амплитуда давления первофазной волны гидравлического удара, а отрицательная амплитуда давления первофазной волны, а так же все волны затухания, непроизводительно гасятся. Цель изобретения - повышение эффективности действия устройства путем увеличения энергии удара за счет использования для вынужденных, совместных возвратно-поступательных колебаний ударника и породоразрушающего инструмента, синфазно-попериодно суммированных волн гидравлических ударов, создаваемых электроискровымиразрядами с заданной частотой. Поставленная цель достигается.тем, ЧТО часть корпуса со стороны породоразрушающего инструмента закрыта ударником, который жестко связан с породоразрушающим инструментом, а электроды расположены в противопололсной части корпуса на рарстояний от ударника не меньшем длины волны гидравлического удара. Натройка модулирования электроискровых разрядов, подаваемых с постоянной частотой с импульсного генератора на электроды , производимая при подготовке устройства к работе, путем изменения величины расстояния между шарами формирующих разрывов, увеличивает, с увеличением расстояния между шарами, или уменьшает, с уменьшением этого.расстояния, крутизну вол ны гидравлического удара, создаваемой электроискровыми разрядами в жидкости, причем длина волны гидравлического удара соответственно уменьшается (что определя.ется по колебаниям ударника, а при испытании по показаниям осциллоскопа или осциллографа при увеличении крутизны, или наоборот увеличивается, при уменьшении кру тизны, до длины равной расстоянию, проходимому волной за один период колебания. Подача электрических, разрядов на электроды с заданной частотой и регулируемой крутизной электрических импульсов обеспечивает создание гармонических синусоид колебаний давления жидкости, от каждого электрического импульса, слагаемых синфазно в результирующую волну, попериодно, амплитудно наращиваемую,- движущуюся от электродов к ударнику в виде полуволны положительного, а затем отрицательного давления жидкости причем положительная полуволна давле ния выталкивает из цилиндра ударник с породоразрушающим инструментом, совершая работу разрушения горной породы, а отрицательная полуволна давления возвращает ударник с породораз рушающим инструментом обратно. На фиг.1 изображен общий вид устройства, разрез по вертикальной оси; на фиг.2 -принципиальная схема импульсного генератора. Устройство для разрушения горных пород содержит цилиндрический корпус 1, заполненный жидкостью 2, ударник породоразрушающий инструмент 4, электроды 5, электропроводку 6 и импульсный генератор 7. В нижней части цилиндрического корпуса 1, герметично закрытой ударником 3, имеющим возможность совершать возвратно-поступательные колебания совместно с породоразрушающим инструментом Ц, расположены фиксационные пружины 8, которые обеспечивают ударнику 3 его нейтрально - нерабочее положение. Цилиндрический корпус 1 для возможности его подъема или опускания в породу через обсадную трубу 9 или без нее имеет в верхней сферической . крышке 10 крепление для штанги или гибкой связи 11 и колпака 12. Импульсный генератор 7 включает высоковольтный трансформатор 13 с выпрямителем и конденсатором, прерыватель 14и формирующие разрывы 15. При работе цилиндрический корпус 1 при помощи штанги 11 подвешивается и опирается на породу породоразрушающим инструментом k. Подключая питание к контактам трансформатора 13 и включая в работу прерыватель 1, обеспечивают этим разрывы и включения электрической цепи ,в которую включены формирующие разрывы 15 которые за счет предварительной регулировки и установки зазоров между шарами,обеспечивают подачу на .электроды 5 смодулированных электрических импульсов, а именно такой крутизны и длины, которая обеспечивает в жидкости 2 волну гидравлического удара с заданной длиной. Электроискровой разряд между электродами 5 создает в жидкости 2 волну гидравлического удара, которая движется от электродов 5 к ударнику 3 в виде сначала полуволны сжатия, а затем полуволны разряжения, представляемых графически в виде синусоиды с положительной и затем отрицательной амп- литудами давления. При этом ударник 3, под действием положительного давления волны гидравлического удара выдвигается из цилиндрического корпуса 1 , толкая породоразрушащий инструмент k, который разру шает породу, а под действием отрицательного давления волны гидравлического удара ударник 3 вдвигается внутрь цилиндрического корпуса 1 вместе с породоразрушающим инструментом k.. Такой же цикл повторяется от каждой из последующих волн затухания, волны гидравлического удара, вызван58ной от первого электроискрового разряда,но вследствие того, что второй и последующие электроискровые разряды подаются на электроды 5 через промежутки времени, равные времени од ого периода колебания волны гидравлического уд ара,вторая вновь создаваема и.последующие за ней,вновь создаваемые Волны гидравлического удара попериодно синфазно суммируясь с волной затухания от предь1дущего гидравлического удара, поступают от электродов 5 к ударнику 3 в виде результирующей волны гидравлического удара с высокими показа телями амплитуд давления, максимум которых наступает, например через 2с от начала работы устройства, в котором заполняющая цилиндрический кор пус 1 жидкость 2 имеет коэффициент затухания (добротность) соответствующий технической воде, а частота колебаний равна 200 Гц. В таком режиме устройство работает до момента прекращения подачи электрических импульсов от импульсно го генератора 1, Использование в устройстве для колебания ударника не только положительных, но и отрицательных амплитуд давления волны гидравлического удара увеличивает КПД устройства. Формула изобретения Устройство для разрушения горных пород, содержащее цилиндрический корпус, заполненный жидкостью, ударник, породоразрушающий инструмент и электроды, подключенные к электрической цепи импульсного генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности действия устройства путем увеличения энергии удара, часть корпуса со CTopOhw породоразрушающего инструмента закрыта ударником, который жестко связан с породоразрушающим инструментом, а электроды расположены в противоположной части корпуса на расстоянии от ударника не меньшем длины волны гидравлического удара. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Е 02 D 7/06, 19б9. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 288з8 9/03, кл. Е 21 В 7/15, 1980 (прототип

«-- :

: ,.(... .. «

1,

.;

Фие.2