CN109483738A - 一种静力串珠裂石器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静力串珠裂石器装置，包括多个放置在孔中并两两之间活动连接形成线性串珠结构的裂石器，所述裂石器内设有油路，通过液压源给所有连接形成线性串珠结构的裂石器同时供油推动活动设置在裂石器上的推动机构向外运动致使该孔所在的岩石胀裂。本发明中的裂石器为两两可拆卸连接，不仅可以调节长度、深度及角度后，再通过连接件进行固定，同时还能够根据具体施工需求确定需要的裂石器数量，来自由组成数个一组或多组施工，具有较高的灵活性。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种静力串珠裂石器装置。
背景技术
在施工中，遇到大量硬岩石需要破碎但又不能使用爆破方式时，是较为棘手的问题，通常的做法是使大破碎锤直接凿打或静态裂岩。为了提高破碎效率和降低施工成本，现在本发明提供一种模块化的液压裂石装置，相较于大型的工程施工设备，本发明中的结构体积较小，且通过模块化的结构设计从而提高更加广泛的使用场景。现有的裂石装置一般为固定式的柱状结构，在柱状本体上设有多个活塞推块，通过内部设有的油路供油推动活塞推块向外移动。原本裂石装置是放置在钻好的竖向孔中，在挖孔时即会根据设计设定好所挖孔的内径和深度。
裂石装置放置在孔中时，通过外部液压泵供油后，原本已经与孔壁存在较小间距或者直接贴合在孔内壁上的活塞推杆便开始朝向孔内壁运动。若此时另一侧的裂石装置与另一侧的孔内壁存在一定的间隙时，则会先将间隙填满后再通过两侧抵住孔内壁并进行胀裂，使得整个孔或对应的岩石便形成一个裂面，而该裂面是根据裂石装置的摆放位置而定。再换向液压源并使裂石装置内的液压油回流后再取出裂石装置，然后通过其他设备沿裂面用力便可将该岩石沿对应的裂面进行冲击以达到精准裂岩的效果。因为施工时的岩石体积较大，故会在预定位置打好多个孔，并通过多组裂石装置一起同时胀裂，从而可按照预定计划形成较为均质的单一裂面。但往往在实际施工过程中，会遇到许多不同的岩石尺寸和裂岩需求，而通过现有的柱状固定式裂石装置只能根据具体情况进行施工设计，则很多时候原本设计的最佳裂面因裂石装置的尺寸不合适且无法调节大小长度故只能有所取舍，则可能导致施工效率较低，需要重复多次反复进行胀裂。如果为了解决上述问题而采用多种不同型号的固定式裂石装置，则导致成本较高，且整套设备数量较大，运输和安装效率较低，且同时也无法保证达到最佳的胀裂效果。
同时，现有的设备均为柱状的直线型结构，则打孔时同样需要形成竖直的孔洞结构。但有些岩石的特殊结构和特殊的地理位置决定了可能最佳的裂面是曲面，只能通过曲型的孔才能够形成较好的裂面，此时现有的机构则无法达到上述效果。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种通过模块化的结构设计有效的提高了适应性的精力串珠装置。
本发明所采用的技术方案为：一种静力串珠裂石器装置，包括多个放置在孔中并两两之间活动连接形成线性串珠结构的裂石器，所述裂石器内设有油路，通过液压源给所有连接形成线性串珠结构的裂石器同时供油推动活动设置在裂石器上的推动机构向外运动在作用力与反作用力下致使该孔所在的岩石胀裂。
现有的设备均为柱状的直线型结构，则打孔时同样需要形成竖直的孔洞结构。但有些岩石的特殊结构和特殊的地理位置决定了可能最佳的裂面是曲面，只能通过曲型的孔才能够形成较好的裂面，此时现有的机构则无法达到上述效果。
而本发明的改进点则是通过模块化的设计思路将现有的固定式裂石装置分成多个子模块，也就是单个裂石器，然后通过在单个的裂石器内设有单独的油路，且每个裂石器上边设有至少一个推动机构。再由外部的液压源提供动力，并同时给每个裂石器提供油液，从而可以保证打开液压源开关时，所有的裂石器均能够同时接收到油液并使推动机构抵住孔内壁达到胀裂的效果。
而本发明中的裂石器为两两可拆卸连接，不仅可以调节长度、深度和角度后，再通过连接件进行固定，同时还能够根据具体施工需求确定需要的裂石器数量。在施工前，就可以预计需要携带的裂石器数量，同时可根据现场勘验对需要胀裂的岩石结构进行评估，并计算出最佳的断面位置，根据断面位置计算出需要打孔的数量、位置和孔尺寸。其中因为采用本发明中提供的裂石装置，故在孔的设计时即可按照需求进行设计。而确定好具体的孔的信息后，便直接确定携带的裂石器数量，然后再现场组装，并规划化多少组裂石装置由同一液压源供油。
也就是说，运输时只需将单个的裂石器和连接件单独放置，从而有效的提高了运输效率。而具体的供油方式则由多种，液压源可向同一孔中，多个裂石器串连供油给每一个裂石器，然后单组进行供油；或者将每组裂石器的油路串联形成连通的整体油路，从而只需将该整体油路的进油端和出油端设置在孔的开口一侧即可。
进一步的，所述油路包括输出油路和回收油路；通过向所述输出油路输入油液使得所述推动机构向外运动；通过向所述回收油路输入油液使得所述推动机构向内回收。
单个裂石器上设有单独的两个油路，其中的输出油路是与推动机构内侧端面连通，通过具有较大压力的油液注入推动机构内侧端面与裂石器之间的空腔中从而推动推动机构向外运动。而回收油路则是与推动机构的外侧端面连通，通过向推动机构的外侧端面与裂石器开口内壁之间的空间内注入高压油液使得推动机构向内收回。
而推动所述推动机构向外运动时，需要将回收油路与油液回收管路连通，然后将输出油路与液压源(即与油箱连接的液压泵)连接。推动机构向外运动时，回收油路便向回收管路输送油液；同理，在推动机构向内回收时，将输出油路与油液回收管路连通，而将回收油路与液压源连通。实际使用时，可在每个裂石装置的一侧设有换向阀进行油路的转换，从而提高便利性。
进一步的，所述裂石器内设有活塞腔，所述推动机构包括相互连接的活塞杆和活塞，所述活塞设置在活塞腔中并将活塞腔分隔为A油压室和B油压室；
所述B油压室与所述裂石器的开口连通并由所述活塞杆从开口插入B油压室并与活塞连接；
所述输出油路与A油压室连通，所述回收油路与B油压室连通。
进一步的，所述活塞杆在远离活塞一端设有膨大端，所述膨大端外侧面为球面。
进一步的，所述活塞杆与所述活塞为一体式结构，所述输出油路和回收油路均设置在推动机构上。
进一步的，所述推动机构上设有与输出油路连通的导管，所述导管一端与所述A油压室连通并通过将输出油路中的油液引入A油压室内。
这里值得说明的是，因为活塞杆和活塞为一体式结构，即为一种T型结构，而所述的输出油路和回收油路均设置在活塞杆一端的膨大端内，通过贯穿整个活塞杆和活塞的导管给A油压室提供油液。而在推动机构上还设有另一根引管，用于连接B油压室和回收油路。
整个过程为，先将所有的裂石器两两连接形成线性的串珠结构，然后将每个裂石器的输出油路依次连通形成一根贯通的油路，同样将回收油路依次连通形成一根贯通的油路。然后在两个油路的同一侧进行封闭，另一侧设有换向阀。换向阀另外两个接口是连接液压源和回收管路。先通过换向阀将液压源与输出油路连通，将回收管路与回收油路连通，由液压源将油液注入每个裂石器的A油压室内，推动活塞，致使所述活塞杆向外侧运动，所述膨大端便抵住孔的内壁，与整个裂石器的外壳共同作用进行胀裂。因为所述B油压室内存在一定的油液，而这部分油液收到挤压便从回收管路中流出。当胀裂完成后，便控制换向阀换向，使得液压源将油液注入B油压室内，并推动活塞向内运动，挤压A油压室内的油液进入回收管路中，致使活塞杆收回，最后将整个串珠结构取出即可。
进一步的，所述裂石器一侧设有耳座，另一端设有与另一裂石器的耳座配合铰接的固定耳；所述固定耳和耳座上均设有对应的固定孔；插入耳座内使得两侧固定孔对齐并向内插入插销或螺杆进行固定。
耳座是一种用来固定固定耳的结构，及为两个平行设置的凸块构成。而固定耳为单个凸块，连接时可将其中一个裂石器的固定耳插入耳座的中间空隙中，并使得两个固定孔对齐。值得说明的是，虽然裂石器之间采用这种铰接的固定方式，但因为考虑到胀裂过程中裂石器是以单个为功能单元进行的单独的胀裂过程，故即使是铰接也不会影响胀裂效果。同时，在设计之初即可考虑将孔的形状设计为独特的曲线形状，但一般为单凸面弧线，便于将由裂石器构成的串珠结构插入。
进一步的，所述输出油路和回收油路均设有两个开口，并在开口上设有用于连接线管的管连接头。
进一步的，所述管连接头外侧设有外螺纹，内侧靠近外螺纹一端的内径逐渐增大形成锥形腔体.
进一步的，所述相邻的两个裂石器之间的输出油路和回收油路均通过设置在两个裂石器之间的U型管连通。
因为输出油路和回收油路平行设置在膨大端内，并在两侧均设有开口，并在开口上设有管连接头，用来连接相邻的裂石器、液压源或回收管路。通过外螺纹的方式提供较好其高效的连接效果，且通过在连接处设置有胶圈进行密封。所述的U型管是一种用于连接相邻两个输出油路端口或者两个回收油路的管结构。
本发明的有益效果为：
本发明结构简单，无噪音无污染，通过多个单元组合形成较长的结构，从而能够根据实际需求进行灵活调节
中的裂石器为两两可拆卸连接，调节长度、深度和角度后，再通过连接件进行固定，同时还能够根据具体施工需求确定需要的裂石器数量。在施工前，就可以预计需要携带的裂石器数量，同时可根据现场勘验对需要胀裂的岩石结构进行评估，并计算出最佳的断面位置，根据断面位置计算出需要打孔的数量、位置和孔尺寸。其中因为采用本发明中提供的裂石装置，故在孔的设计时即可按照需求进行设计。而确定好具体的孔的信息后，便直接确定携带的裂石器数量，然后再现场组装，并规划化多少组裂石装置由同一液压源供油。运输时只需将单个的裂石器和连接件单独放置，从而有效的提高了运输效率。而具体的供油方式则由多种，在同一孔中，通过同一液压源单独连接每一个裂石器，然后单独进行供油；或者将每个裂石器的油路两两串联形成连通的整体油路，从而只需将该整体油路的进油端和出油端设置在孔的开口一侧即可。
附图说明
图1是本发明的串珠结构的示意图；
图2是本发明的单个裂石器的俯视结构示意图；
图3是本发明在胀裂过程中的油液供给示意图；
图4是本发明在胀裂完后收回活塞杆的示意图；
图5是本发明的裂石器侧面活塞处在最底部时的剖面结构示意图；
图6是本发明的活塞被推动一部分的剖面结构示意图；
图7是本发明的管连接头的横截面的结构示意图；
图8是本发明中使用裂解装置进行岩石胀裂时的示意图；
图9是本发明中两个相邻的裂石器之间通过U型管连接的结构示意图。
图中：1-裂石器，2-输出油路，3-回收油路，4-活塞杆，5-活塞，6-A油压室，7-B油压室，8-膨大端，9-耳座，10-固定耳，11-管连接头，12-锥形腔体，13-U型管，14-出油腔，A-公路，B-被胀裂的岩石部分，C-岩石主体，D-用来放置裂解装置的孔。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
实施例1：
本实施例提供一种静力串珠裂石器装置，如图1-图2所示，包括多个放置在孔中并两两之间活动连接形成线性串珠结构的裂石器1，所述裂石器1内设有油路，通过液压源给所有连接形成线性串珠结构的裂石器1同时供油推动活动设置在裂石器1上的推动机构向外运动致使该孔所在的岩石胀裂。
在石方施工中，遇到大量硬岩石需要破碎但又不能使用爆破方式时，是较为棘手的问题，通常的做法是使大破碎锤直接凿打或静态裂岩。为了提高破碎效率和和降低施工成本，现在本实施例提供一种模块化的液压裂石装置，相较于大型的工程施工设备，本实施例中的结构体积较小，且通过模块化的结构设计从而提高更加广泛的使用场景。现有的裂石装置一般为固定式的柱状结构，在柱状本体上设有多个活塞5推块，通过内部设有的油路供油推动活塞5推块向外移动。
原本裂石装置是放置在钻好的竖向孔中，在挖孔时即会根据设计设定好所挖孔的内径和深度。而裂石装置放置在孔中时，通过外部液压泵供油后，原本已经与孔壁存在较小间距或者直接贴合在孔内壁上的活塞5推杆便开始朝向孔内壁运动。若此时另一侧的裂石装置与另一侧的孔内壁存在一定的间隙时，则会先将间隙填满后再通过两侧抵住孔内壁并进行胀裂，使得整个孔或对应的岩石便形成一个裂面，而该裂面是根据裂石装置的摆放位置而定。再换向液压源并使裂石装置内的液压油回流后再取出裂石装置，然后通过其他设备沿裂面用力便可将该岩石沿对应的裂面进行冲击以达到精准裂岩的效果。
因为施工时的岩石体积较大，故会在预定位置打好多个孔，并通过多组裂石装置一起同时胀裂，从而可按照预定计划形成较为均质的单一裂面。
但往往在实际施工过程中，会遇到许多不同的岩石尺寸和裂岩需求，而通过现有的柱状固定式裂石装置只能根据具体情况进行施工设计，则很多时候原本设计的最佳裂面因裂石装置的尺寸不合适且无法调节大小长度故只能有所取舍，则可能导致施工效率较低，需要重复多次反复进行胀裂。如果为了解决上述问题而采用多种不同型号的固定式裂石装置，则导致成本较高，且整套设备数量较大，运输和安装效率较低，且同时也无法保证达到最佳的胀裂效果。
同时，现有的设备均为柱状的直线型结构，则打孔时同样需要形成竖直的孔洞结构。但有些岩石的特殊结构和特殊的地理位置决定了可能最佳的裂面是曲面，只能通过曲型的孔才能够形成较好的裂面，此时现有的机构则无法达到上述效果。
而本实施例的改进点则是通过模块化的设计思路将现有的固定式裂石装置分成多个子模块，也就是单个裂石器1，然后通过在单个的裂石器1内设有单独的油路，且每个裂石器1上边设有至少一个推动机构。再由外部的液压源提供动力，并同时给每个裂石器1提供油液，从而可以保证打开液压源开关时，所有的裂石器1均能够同时接收到油液并使推动机构抵住孔内壁达到胀裂的效果。
裂石器1为两两可拆卸连接，调节长度、深度和角度后，再通过连接件进行固定，同时还能够根据具体施工需求确定需要的裂石器1数量。在施工前，就可以预计需要携带的裂石器1数量，同时可根据现场勘验对需要胀裂的岩石结构进行评估，并计算出最佳的断面位置，根据断面位置计算出需要打孔的数量、位置和孔尺寸。其中因为采用本实施例中提供的裂石装置，故在孔的设计时即可按照需求进行设计。而确定好具体的孔的信息后，便直接确定携带的裂石器1数量，然后再现场组装，并规划化多少组裂石装置由同一液压源供油。
也就是说，运输时只需将单个的裂石器1和连接件单独放置，从而有效的提高了运输效率。而具体的供油方式则由多种，在同一孔中，通过同一液压源单独连接每一个裂石器1，然后单独进行供油；或者将每个裂石器1的油路两两串联形成连通的整体油路，从而只需将该整体油路的进油端和出油端设置在孔的开口一侧即可。
如图8所示，该图片中展示了裂石装置的使用方式，其中A即表示正在修的公路，而上部的突出的B需要进行胀裂，故通过在岩石B部分一侧打有多个D孔，而C即为整个山体主体。
实施例2：
本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定，
如图1-9所示，油路包括输出油路2和回收油路3；通过向所述输出油路2输入油液使得所述推动机构向外运动；通过向所述回收油路3输入油液使得所述推动机构向内回收。单个裂石器1上设有单独的两个油路，其中的输出油路2是与推动机构内侧端面连通，通过具有较大压力的油液注入推动机构内侧端面与裂石器1之间的空腔中从而推动推动机构向外运动。
回收油路3则是与推动机构的外侧端面连通，通过向推动机构的外侧端面与裂石器1开口内壁之间的空间内注入高压油液使得推动机构向内收回。而推动所述推动机构向外运动时，需要将回收油路3与油液回收管路连通，然后将输出油路2与液压源(即与油箱连接的液压泵)连接。
推动机构向外运动时，回收油路3便向回收管路输送油液；同理，在推动机构向内回收时，将输出油路2与油液回收管路连通，而将回收油路3与液压源连通。实际使用时，可在每个裂石装置的一侧设有换向阀进行油路的转换，从而提高便利性。
裂石器1内设有活塞腔，所述推动机构包括相互连接的活塞杆4和活塞5，所述活塞5设置在活塞腔中并将活塞腔分隔为A油压室6和B油压室7；所述B油压室7与所述裂石器1的开口连通并由所述活塞杆4从开口插入B油压室7并与活塞5连接；所述输出油路2与A油压室6连通，所述回收油路3与B油压室7连通。所述活塞杆4在远离活塞5一端设有膨大端8，所述膨大端8外侧面为球面。
实施例3：
本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定，
活塞杆4与所述活塞5为一体式结构，所述输出油路2和回收油路3均设置在推动机构上。推动机构上设有与输出油路2连通的导管，所述导管一端与所述A油压室6连通并通过将输出油路2中的油液引入A油压室6内。因为活塞杆4和活塞5为一体式结构，即为一种T型结构，而所述的输出油路2和回收油路3均设置在活塞杆4一端的膨大端8内，通过贯穿整个活塞杆4和活塞5的导管给A油压室6提供油液。而在推动机构上还设有另一根引管，用于连接B油压室7和回收油路3。
先将所有的裂石器1两两连接形成线性的串珠结构，然后将每个裂石器1的输出油路2依次连通形成一根贯通的油路，同样将回收油路3依次连通形成一根贯通的油路。然后在两个油路的同一侧进行封闭，另一侧设有换向阀。换向阀另外两个接口是连接液压源和回收管路。先通过换向阀将液压源与输出油路2连通，将回收管路与回收油路3连通，由液压源将油液注入每个裂石器1的A油压室6内，推动活塞5，致使所述活塞杆4向外侧运动，所述膨大端8便抵住孔的内壁，与整个裂石器1的外壳共同作用进行胀裂。因为所述B油压室7内存在一定的油液，而这部分油液收到挤压便从回收管路中流出。当胀裂完成后，便控制换向阀换向，使得液压源将油液注入B油压室7内，并推动活塞5向内运动，挤压A油压室6内的油液进入回收管路中，致使活塞杆4收回，最后将整个串珠结构取出即可。
裂石器1一侧设有耳座9，另一端设有与另一裂石器1的耳座9配合铰接的固定耳10；所述固定耳10和耳座9上均设有对应的固定孔；插入耳座9内使得两侧固定孔对齐并向内插入插销或螺杆进行固定。耳座9是一种用来固定固定耳10的结构，及为两个平行设置的凸块构成。而固定耳10为单个凸块，连接时可将其中一个裂石器1的固定耳10插入耳座9的中间空隙中，并使得两个固定孔对齐。
值得说明的是，虽然裂石器1之间采用这种铰接的固定方式，但因为考虑到胀裂过程中裂石器1是以单个为功能单元进行的单独的胀裂过程，故即使是铰接也不会影响胀裂效果。同时，在设计之初即可考虑将孔的形状设计为独特的曲线形状，但一般为单凸面弧线，便于将由裂石器1构成的串珠结构插入。
输出油路2和回收油路3均设有两个开口，并在开口上设有用于连接线管的管连接头11。所述管连接头11外侧设有外螺纹，内侧靠近外螺纹一端的内径逐渐增大形成锥形腔体12.
相邻的两个裂石器1之间的输出油路2和回收油路3均通过设置在两个裂石器1之间的U型管13连通。因为输出油路2和回收油路3平行设置在膨大端8内，并在两侧均设有开口，并在开口上设有管连接头11，用来连接相邻的裂石器1、液压源或回收管路。通过外螺纹的方式提供较好其高效的连接效果，且通过在连接处设置有胶圈进行密封。所述的U型管13是一种用于连接相邻两个输出油路2端口或者两个回收油路3的管结构。
如图5和图6所示，在A油压室6底部中心位置向内凹陷形成一个凹槽状的结构，即为出油腔14，所述出油腔14是便于当活塞杆4底部与A油压室6内底部接触抵住时，向A油压室6内注入油液能够顺利进入并推动活塞杆4向外运动。如果不存在该空腔结构，直接注入高压油液则无法进入或活塞与A油压室6内，只能在所述活塞杆4的内部油路中持续增压，则有可能会造成油路压力过大损坏设备。
本实施例不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：包括多个放置在孔中并两两之间活动连接形成线性串珠结构的裂石器(1)，所述裂石器(1)内设有油路，通过液压源给所有连接形成线性串珠结构的裂石器(1)同时供油推动活动设置在裂石器(1)上的推动机构向外运动致使该孔所在的岩石胀裂。
2.根据权利要求1所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述油路包括输出油路(2)和回收油路(3)；通过向所述输出油路(2)输入油液使得所述推动机构向外运动；通过向所述回收油路(3)输入油液使得所述推动机构向内回收。
3.根据权利要求2所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述裂石器(1)内设有活塞腔，所述推动机构包括相互连接的活塞杆(4)和活塞(5)，所述活塞(5)设置在活塞腔中并将活塞腔分隔为A油压室(6)和B油压室(7)；
所述B油压室(7)与所述裂石器(1)的开口连通并由所述活塞杆(4)从开口插入B油压室(7)并与活塞(5)连接；
所述输出油路(2)与A油压室(6)连通，所述回收油路(3)与B油压室(7)连通。
4.根据权利要求3所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述活塞杆(4)在远离活塞(5)一端设有膨大端(8)，所述膨大端(8)外侧面为球面。
5.根据权利要求3或4所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述活塞杆(4)与所述活塞(5)为一体式结构，所述输出油路(2)和回收油路(3)均设置在推动机构上。
6.根据权利要求5所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述推动机构上设有与输出油路(2)连通的导管，所述导管一端与所述A油压室(6)连通并通过将输出油路(2)中的油液引入A油压室(6)内。
7.根据权利要求3或4所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述裂石器(1)一侧设有耳座(9)，另一端设有与另一裂石器(1)的耳座(9)配合铰接的固定耳(10)；所述固定耳(10)和耳座(9)上均设有对应的固定孔；插入耳座(9)内使得两侧固定孔对齐并向内插入插销或螺杆进行固定。
8.根据权利要求3或4所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述输出油路(2)和回收油路(3)均设有两个开口，并在开口上设有用于连接线管的管连接头(11)。
9.根据权利要求8所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述管连接头(10)外侧设有外螺纹，内侧靠近外螺纹一端的内径逐渐增大形成锥形腔体(12)。
10.根据权利要求3或4所述的一种静力串珠裂石器装置，其特征在于：所述相邻的两个裂石器(1)之间的输出油路(2)和回收油路(3)均通过设置在两个裂石器(1)之间的U型管(13)连通。
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