CN111715368A - 一种柔性裂岩装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性裂岩装置及其制作方法,柔性裂岩装置包括柔性膨胀装置,所述柔性膨胀装置的外部固设有填充胶层,所述填充胶层内穿设有多个螺旋弹簧,所述螺旋弹簧内穿设有N条第一钢丝绳,N为大于等于零的整数,所有的所述螺旋弹簧以及所有的所述第一钢丝绳共同构成柔性牵引层。本发明的有益效果:具有轴向可弯曲径向高抗压的特性,针对岩孔局部破裂保护装置不被破坏的同时,还能向岩石继续传递开裂力;解决了劈裂枪、劈裂棒等器械在岩孔不直、孔径不均匀时导致的不能插入的问题以及解决了岩石局部破裂导致的器械损坏的问题;可任意形状、尺寸组合拼装,简化了制作难度,降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及裂岩装置的技术领域,具体来说,涉及一种柔性裂岩装置及其制作方法。
背景技术
在进行矿山开采、石材、混凝土的破碎、矿石的分裂等工作时,通常采用的刚性裂岩装置有劈裂枪、劈裂棒、涨裂器等,由于岩石结构比较复杂,其断裂不受控制,尤其是局部破裂情况频发,因此很容易导致刚性裂岩装置损坏或无法从岩孔内拔出。
针对相关技术中的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题,本发明提出一种柔性裂岩装置,其整体呈柔性,解决了劈裂枪、劈裂棒等器械在岩孔不直、孔径不均匀时导致的不能插入的问题以及解决了岩石局部破裂导致的器械损坏的问题,比如劈裂枪的滑楔弯曲甚至断裂的问题,劈裂棒的柱塞卡死不能复位、涨裂器局部鼓涨失效的问题。
为实现上述技术目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种柔性裂岩装置,包括柔性膨胀装置,所述柔性膨胀装置的外部固设有填充胶层,所述填充胶层内穿设有多个螺旋弹簧,所述螺旋弹簧内穿设有N条第一钢丝绳,N为大于等于零的整数,所有的所述螺旋弹簧以及所有的所述第一钢丝绳共同构成柔性牵引层。
进一步地,所述填充胶层内设置有网套,所述网套构成抗磨拉伸层,所述柔性牵引层位于所述抗磨拉伸层与所述柔性膨胀装置之间。
进一步地,所述网套通过第二钢丝绳编织而成,编织工艺采用经编或纬编。
进一步地,多排所述螺旋弹簧沿远离所述柔性膨胀装置的方向间隔排布,每排所述螺旋弹簧包括若干个所述螺旋弹簧。
进一步地,在每排所述螺旋弹簧中,相邻的两个所述螺旋弹簧彼此间隔,每个所述螺旋弹簧内均穿设一条所述第一钢丝绳。或者,在每排所述螺旋弹簧中,相邻的两个所述螺旋弹簧彼此交叠且二者的交叠处形成一咬合通道,所述咬合通道内穿设有咬合钢丝绳,仅位于每排所述螺旋弹簧首尾两端的所述螺旋弹簧内穿设所述第一钢丝绳。
进一步地,所述螺旋弹簧的螺距等于1.15倍的所述螺旋弹簧的线径。
进一步地,所述填充胶层采用橡胶材料或热塑性弹性体材料制成。
本发明还提供了一种柔性裂岩装置的制作方法,包括以下步骤:
S1将多个螺旋弹簧及多条第一钢丝绳裁剪好后备用;
S2在每个所述螺旋弹簧内穿入N条第一钢丝绳后形成第一组件,N为大于等于零的整数;
S3将多个所述第一组件安装在柔性膨胀装置的外部后形成第二组件;
S4将所述第二组件放置在模具内并注入橡胶材料或热塑性弹性体材料;
S5硫化后脱模或固化后脱模。
进一步地,在S4中,首先将所述第二组件的外部套好网套后形成第三组件,然后再将所述第三组件放置在所述模具内,所述网套通过第二钢丝绳在线编织或预先编织而成,编织工艺采用经编或纬编。
本发明的有益效果:具有轴向可弯曲径向高抗压的特性,针对岩孔局部破裂保护装置不被破坏的同时,还能向岩石继续传递开裂力;解决了劈裂枪、劈裂棒等器械在岩孔不直、孔径不均匀时导致的不能插入的问题以及解决了岩石局部破裂导致的器械损坏的问题;可任意形状、尺寸组合拼装,简化了制作难度,降低了制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的柔性裂岩装置的正视剖视图;
图2是根据本发明实施例所述的柔性裂岩装置的侧视剖视图;
图3是根据本发明实施例所述的抗磨拉伸层的示意图;
图4是根据本发明实施例所述的第一组件的示意图;
图5是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图一;
图6是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图二;
图7是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图三;
图8是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图四;
图9是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图五;
图10是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图六;
图11是根据本发明实施例所述的柔性牵引层的截面图七;
图12是根据本发明实施例所述的螺旋弹簧的示意图。
图中:
1、柔性膨胀装置;2、柔性牵引层;3、抗磨拉伸层;4、填充胶层;5、螺旋弹簧;6、第一钢丝绳;7、咬合钢丝绳;8、进液接头;9、连接接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-12所示,根据本发明实施例所述的一种柔性裂岩装置,包括柔性膨胀装置1,所述柔性膨胀装置1的外部固设有填充胶层4,所述填充胶层4内穿设有多个螺旋弹簧5,所述螺旋弹簧5内穿设有N条第一钢丝绳6,N为大于等于零的整数,所有的所述螺旋弹簧5以及所有的所述第一钢丝绳6共同构成柔性牵引层2。
在本发明的一个具体实施例中,所述填充胶层4内设置有网套,所述网套构成抗磨拉伸层3,所述柔性牵引层2位于所述抗磨拉伸层3与所述柔性膨胀装置1之间。
在本发明的一个具体实施例中,所述网套通过第二钢丝绳编织而成,编织工艺采用经编或纬编。
在本发明的一个具体实施例中,多排所述螺旋弹簧5沿远离所述柔性膨胀装置1的方向间隔排布,每排所述螺旋弹簧5包括若干个所述螺旋弹簧5。
在本发明的一个具体实施例中,在每排所述螺旋弹簧5中,相邻的两个所述螺旋弹簧5彼此间隔,每个所述螺旋弹簧5内均穿设一条所述第一钢丝绳6。或者,在每排所述螺旋弹簧5中,相邻的两个所述螺旋弹簧5彼此交叠且二者的交叠处形成一咬合通道,所述咬合通道内穿设有咬合钢丝绳7,仅位于每排所述螺旋弹簧5首尾两端的所述螺旋弹簧5内穿设所述第一钢丝绳6。
在本发明的一个具体实施例中,所述螺旋弹簧5的螺距等于1.15倍的所述螺旋弹簧5的线径。
在本发明的一个具体实施例中,所述填充胶层4采用橡胶材料或热塑性弹性体材料制成。
本发明还提供了一种柔性裂岩装置的制作方法,包括以下步骤:
S1将多个螺旋弹簧5及多条第一钢丝绳6裁剪好后备用;
S2在每个所述螺旋弹簧5内穿入N条第一钢丝绳6后形成第一组件,N为大于等于零的整数;
S3将多个所述第一组件安装在柔性膨胀装置1的外部后形成第二组件;
S4将所述第二组件放置在模具内并注入橡胶材料或热塑性弹性体材料;
S5硫化后脱模或固化后脱模。
在本发明的一个具体实施例中,在S4中,首先将所述第二组件的外部套好网套后形成第三组件,然后再将所述第三组件放置在所述模具内,所述网套通过第二钢丝绳在线编织或预先编织而成,编织工艺采用经编或纬编。
为了方便理解本发明的上述技术方案,以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。
本发明所述的柔性裂岩装置包括柔性膨胀装置1、柔性牵引层2、抗磨拉伸层3和填充胶层4。
柔性膨胀装置1采用现有技术(如专利号为CN111070519A的专利)中的柔性膨胀装置。柔性膨胀装置1可以采购或自制。柔性膨胀装置1的一端具有贯通的进液接头8,用于进液和排液,柔性膨胀装置1的另一端具有封堵的连接接头9。
填充胶层4用于将柔性牵引层2和抗磨拉伸层3固定在柔性膨胀装置1的外部,填充胶层4可选用橡胶、热塑性弹性体等材料,如丁腈橡胶、聚氨酯、浇筑预聚体等。
抗磨拉伸层3用于提高整体的耐磨性,抗磨拉伸层3为一个由第二钢丝绳编织成的网套,网套呈筒状,网套可以预先编织好也可以制作过程中在线编织成,编织工艺采用经编或纬编。
柔性牵引层2包括间隔排布的多排第一组件,每排第一组件包括若干个第一组件,第一组件由螺旋弹簧5与若干条第一钢丝绳6组合而成。第一钢丝绳6穿在螺旋弹簧5内部,这样的结构保证了第一钢丝绳6的丝束在受挤压的时候不会散开、变形,在保持形状的同时还具有轴向弯曲的特性。柔性牵引层2利用了第一钢丝绳6具有高强度的抗拉特性,同时又兼具可弯曲的特性,还利用了螺旋弹簧5的螺旋结构来与第一钢丝绳6结合,使得第一组件在受到挤压时能保证其中的第一钢丝绳6的丝束不会散开,同时螺旋弹簧5也兼具可弯曲特性。
为了保证柔性牵引层2在极端使用情况下不造成结构异常,可将每排螺旋弹簧5中相邻的两个螺旋弹簧5彼此交叠,此时二者的交叠处会形成一咬合通道,将咬合钢丝绳7穿入咬合通道内后,可使相邻的两个第一组件咬合在一起,从而在承受径向拉力的情况下也不会分离。当多个螺旋弹簧5依次咬合成一排后,若位于每排中间的螺旋弹簧5内的剩余空间不足以放入第一钢丝绳6时,该螺旋弹簧5内也可以不放置第一钢丝绳6。
为保证螺旋弹簧5可以与其它的螺旋弹簧5正常咬合在一起,螺旋弹簧5需要保持一定的螺距,其计算公式为:t=1.15d,t为螺旋弹簧5的螺距,d为螺旋弹簧5的线径。
柔性牵引层2可划分成彼此对称的两部分,柔性膨胀装置1位于这两部分之间,由于每部分都是由多个第一组件组合排列形成的,因此每部分的组成和截面形状可任意调整,比如可采用不同直径的第一组件进行排列组合,截面形状可以是半圆形、T字形、三角形和梯形等。当两部分的截面形状都制作成半圆形时可实现对岩石的开裂,都制作成T字形或三角形时可实现对岩孔间的破穿,都制作成梯形时可实现对岩石的推移等工作。
柔性裂岩装置的制作步骤如下:
1)根据需求计算柔性膨胀装置1、螺旋弹簧5、第一钢丝绳6等部件的尺寸;
2)采购或制作所需尺寸的柔性膨胀装置1待用;
3)将多个螺旋弹簧5和多个第一钢丝绳6裁剪成所需尺寸后待用;
4)将上一步裁剪好的每个螺旋弹簧5内穿入N条第一钢丝绳6后组装成第一组件待用,N为大于等于零的整数(即有的螺旋弹簧5内不穿入第一钢丝绳6);
5)将上一步组装好的所有第一组件,按照一定的组合排列方式安装在柔性膨胀装置1上方和下方后组装成第二组件;
6)在上一步组装好的第二组件外部,在线编织或直接套装预先编织好的网套后组装成第三组件;
7)将上一步组装好的第三组件,放置在模具内;
8)将聚氨酯充入模具中进行填充胶层4的制作,如采用其它材料(如橡胶)则将该材料充入模具中即可;
9)固化后脱模,如采用橡胶材料则硫化后脱模;
10)后期硫化到最大强度后即可完成柔性裂岩装置的制作;
11)将制作成的柔性裂岩装置测试入库。
综上所述,借助于本发明的上述技术方案,具有轴向可弯曲径向高抗压的特性,针对岩孔局部破裂保护装置不被破坏的同时,还能向岩石继续传递开裂力;解决了劈裂枪、劈裂棒等器械在岩孔不直、孔径不均匀时导致的不能插入的问题以及解决了岩石局部破裂导致的器械损坏的问题;可任意形状、尺寸组合拼装,简化了制作难度,降低了制造成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性裂岩装置,其特征在于,包括柔性膨胀装置(1),所述柔性膨胀装置(1)的外部固设有填充胶层(4),所述填充胶层(4)内穿设有多个螺旋弹簧(5),所述螺旋弹簧(5)内穿设有N条第一钢丝绳(6),N为大于等于零的整数,所有的所述螺旋弹簧(5)以及所有的所述第一钢丝绳(6)共同构成柔性牵引层(2)。
2.根据权利要求1所述的柔性裂岩装置,其特征在于,所述填充胶层(4)内设置有网套,所述网套构成抗磨拉伸层(3),所述柔性牵引层(2)位于所述抗磨拉伸层(3)与所述柔性膨胀装置(1)之间。
3.根据权利要求1所述的柔性裂岩装置,其特征在于,所述网套通过第二钢丝绳编织而成,编织工艺采用经编或纬编。
4.根据权利要求1所述的柔性裂岩装置,其特征在于,多排所述螺旋弹簧(5)沿远离所述柔性膨胀装置(1)的方向间隔排布,每排所述螺旋弹簧(5)包括若干个所述螺旋弹簧(5)。
5.根据权利要求4所述的柔性裂岩装置,其特征在于,在每排所述螺旋弹簧(5)中,相邻的两个所述螺旋弹簧(5)彼此间隔,每个所述螺旋弹簧(5)内均穿设一条所述第一钢丝绳(6)。
6.根据权利要求4所述的柔性裂岩装置,其特征在于,在每排所述螺旋弹簧(5)中,相邻的两个所述螺旋弹簧(5)彼此交叠且二者的交叠处形成一咬合通道,所述咬合通道内穿设有咬合钢丝绳(7),仅位于每排所述螺旋弹簧(5)首尾两端的所述螺旋弹簧(5)内穿设所述第一钢丝绳(6)。
7.根据权利要求6所述的柔性裂岩装置,其特征在于,所述螺旋弹簧(5)的螺距等于1.15倍的所述螺旋弹簧(5)的线径。
8.根据权利要求1所述的柔性裂岩装置,其特征在于,所述填充胶层(4)采用橡胶材料或热塑性弹性体材料制成。
9.一种柔性裂岩装置的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1将多个螺旋弹簧(5)及多条第一钢丝绳(6)裁剪好后备用;
S2在每个所述螺旋弹簧(5)内穿入N条第一钢丝绳(6)后形成第一组件,N为大于等于零的整数;
S3将多个所述第一组件安装在柔性膨胀装置(1)的外部后形成第二组件;
S4将所述第二组件放置在模具内并注入橡胶材料或热塑性弹性体材料;
S5硫化后脱模或固化后脱模。
10.根据权利要求9所述的柔性裂岩装置的制作方法,其特征在于,在S4中,首先将所述第二组件的外部套好网套后形成第三组件,然后再将所述第三组件放置在所述模具内,所述网套通过第二钢丝绳在线编织或预先编织而成,编织工艺采用经编或纬编。
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