FI82970B

FI82970B - Pressure element

Info

Publication number: FI82970B
Application number: FI853976A
Authority: FI
Inventors: Jury Alfredovich Lebedev
Original assignee: Gorno Altaisky G Ped I
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1991-01-31
Also published as: FI82970C; FI853976A0; FI853976L

Abstract

The invention relates to a pressure element. The pressure element according to the present invention comprises a housing 1 which can be demounted along its longitudinal axis and in which an elastic tubular chamber 2 is coaxially arranged. Arranged between the demountable parts of the housing 1, on either side of the demounting line of the housing 1, are demounting insert pieces of trapezoidal cross section, the larger base side of which are supported by the elastic tubular chamber 2 and the lateral sides of which are supported by the inner walls of parts of the housing 1. A working or drive agent is intended to be fed into the chamber 2 through two tubular pieces 3 which are each arranged in a casing 4 in such a manner that they can move in the longitudinal direction. The pressure element according to the present invention is characterized in that the casing 4 is provided with a flange 5 which is arranged in an annular groove which is formed in the inside of the housing 1, and which also

Description

1 829701 82970

Paine-elementtiThe pressure element

Esillä oleva keksintö liittyy kaivostekniikkaan ja sen kohteena on erityisesti sanottuna kallion louhintaan 5 tarkoitettu paine-elementti. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on paine-elementti kallion rikkomista varten, joka paine-elementti käsittää pituusakselinsa suunnassa jaetun, säteittäisesti laajenevan vaipan, jonka sisälle on sama-akselisesti järjestetty putkimainen elastinen kammio, 10 kaksi sisäkappaletta vaippaosien viemiseksi toisistaan erilleen, jotka sisäkappaleet on järjestetty elastisen kammion vastakkaisille puolille ja jotka omaavat katsottuna tasossa, joka qn kohtisuorassa vaipan keskiakseliin nähden, puoli suunnikkaan muotoisen poikkileikkauksen, jon-15 ka pidempi kantasivu lepää vasten elastista kammiota ja jonka sivupinnat lepäävät vasten vaipan sisäsivuja, kaksi vaippaosaa, jotka paine-elementin molemmissa päissä sulkevat sisäänsä putkiyhteen, joka on viety elastisen kammion sisään työväliaineen syöttämiseksi elastiseen kammioon, 20 jolloin elastisen kammion molemmat päät on puristettu putkiyhteen pään ja vaippaosaan kiinnitetyn hoikin väliin.The present invention relates to mining technology and relates in particular to a pressure element for rock excavation. More specifically, the invention relates to a pressure element for breaking a rock, which pressure element comprises a radially expanding jacket divided in the direction of its longitudinal axis, inside which a tubular elastic chamber is arranged coaxially, two inserts for separating the jacket parts from each other, which inserts are arranged in an elastic chamber. opposite sides and having, in a plane perpendicular to the central axis of the jacket, a half-parallelepiped-shaped cross-section with a base side longer than the elastic chamber and whose side surfaces resting against the inner sides of the jacket , which is inserted inside the elastic chamber to supply the working medium to the elastic chamber, wherein both ends of the elastic chamber are pressed between the end of the pipe connection and the sleeve attached to the jacket part.

Keksintöä voidaan soveltaa suurten kallionlohkarei-den lohkaisemiseen räjäytysreikien muodostamaa linjaa pitkin, minkä jälkeen lohkareet hajotetaan pienemmiksi loh-25 koiksi, ilman räjäytyksiä suoritettavaan kallionlouhintaan ja vanhojen rakennusten perustusten tai muiden tukevien kivijalkojen hävittämiseen. Kun voimalaitetta käytetään porarei'issä, sitä voidaan käyttää vaikeasti sortuvan katon heikentämiseen louhittaessa kerroksellisia muodostu-30 mia, kivihiilijuonteiden täydelliseen kaasunpoistoon, öl-jykivilajien ja kaasua sisältävien kerrostumien murtamiseen ja luonnontilassa olevan kallioperän jännitysten ja muodonmuutosten tutkimiseen.The invention can be applied to splitting large boulders along a line formed by blasting holes, after which the boulders are broken up into smaller boulders, to blasting without blasting and to destroy the foundations of old buildings or other supporting stone legs. When used in boreholes, the power plant can be used to weaken a roof that is difficult to collapse when excavating layered formations, to completely degas coal lines, to break up oil and gas-containing deposits, and to study stresses and deformations in the natural bedrock.

Esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää konepaja-35 teollisuudessa voimakkaana, pienikokoisena voimanlähteenä 2 82970 puristimien, nostimien, leikkureiden ja muiden huomattavia tietyn suuntaisia voimia vaativien laitteiden toimilaitteissa.The present invention can be used in the machine shop-35 industry as a powerful, compact power source for actuators of 2,82970 presses, hoists, cutters and other devices requiring significant forces in a certain direction.

Ennestään tunnetaan paine-elementti (SU-keksijän-5 todistus 420779, E 21 C 39/00, 1974), johon kuuluu vaippa-osa, jonka sisällä on pituusakselin suuntainen, koko sen pituudelle ulottuva joustava putkilo ja jonka päihin on sovitettu tiivistyselimet. Tämän paine-elementin vaippa muodostuu kahdesta osasta, joista ensimmäinen on kiinteä 10 paine-elementin akselin suhteen, kun taas toinen on ulos työnnettävä metallimäntä. Kun hydraulijärjestelmän painetta kohotetaan, joustavan putkilon sisätila täyttyy työvä-liaineella ja putkilo laajenee. Koska joustavan putkilon täyttämää tilaa rajoittavat vaipan osat, työntyy mäntä 15 ulospäin ja vaikuttaa työkohteeseen.A pressure element is known (SU inventor-5 certificate 420779, E 21 C 39/00, 1974), which comprises a jacket part with a flexible tube extending along its entire length, extending along its entire length, and having sealing means fitted at its ends. The jacket of this pressure element consists of two parts, the first of which is fixed with respect to the axis of the pressure element 10, while the second is a metal piston which can be pushed out. As the pressure in the hydraulic system is increased, the interior of the flexible tube is filled with working fluid and the tube expands. Since the space filled by the flexible tube is limited by the parts of the jacket, the piston 15 protrudes outwards and affects the workpiece.

Tämä tunnettu paine-elementti kehittää tietyn suuntaisen voiman, joka on verrannollinen joustavaan putkiloon koskettavaan männän pinta-alaan. Näin ollen edellä mainittua rakennetta olevalla paine-elementillä saavutetaan huo-20 no hyötysuhde.This known pressure element develops a force in a certain direction which is proportional to the surface area of the piston in contact with the flexible tube. Thus, a pressure element having the above-mentioned structure achieves a high efficiency of 20%.

Hyötysuhteella tarkoitetaan tässä paine-elementin määrättyyn suuntaan kohdistaman voiman ja joustavan putkilon kehittämän voiman välistä suhdetta. Joustavan putkilon työväliaineen paineen poikittaiskomponentti, jonka 25 vektori on kohtisuorassa paine-elementin ennalta määrättyyn suuntaan kohdistaman voimavektorin suuntaa vastaan, ei tule käytetyksi hyväksi voiman kehittämiseen mainittuun ennalta määrättyyn suuntaan. Poikittaiskomponentti venyttää vaipan kiinteää osaa ja synnyttää siihen plasti-30 siä muodonmuutoksia, jotka heikentävät paine-elementin toiminnan luotettavuutta. Kun työväliaineen painetta joustavassa putkilossa nostetaan, poikittaiskomponentin suuruus kasvaa. Poikittaiskomponentin kasvu saa aikaan välysten syntymisen männän ja vaipan kiinteän osan välille, 35 joihin joustavan putkilon materiaali tunkeutuu. Tämä joh- 3 82970 taa joustavan putkilon murtumiseen eli sen paineen purkautumiseen. Pyrkimykset vaipan jäykkyyden parantamiseen johtavat joko metallimäärän kasvuun tai paine-elementin valmistusmenetelmien olennaiseen vaikeutumiseen kokonaisuu-5 dessaan.Efficiency here refers to the relationship between the force exerted by a pressure element in a given direction and the force generated by a flexible tube. The transverse component of the pressure of the working medium of the flexible tube, the vector of which is perpendicular to the direction of the force vector applied by the pressure element in a predetermined direction, is not utilized to generate a force in said predetermined direction. The transverse component stretches the fixed part of the jacket and causes plastic deformations in it, which impair the reliability of the operation of the pressure element. As the pressure of the working medium in the flexible tube is increased, the magnitude of the transverse component increases. The growth of the transverse component causes gaps to form between the piston and the fixed part of the jacket, into which the material of the flexible tube penetrates. This results in the rupture of the flexible tube, i.e. the release of its pressure. Efforts to improve the stiffness of the jacket will lead either to an increase in the amount of metal or to a substantial complication of the pressure element manufacturing methods as a whole.

Kun on pyritty parantamaan paine-elementin hyötysuhdetta, on päädytty SU-keksijäntodistuksessa 1033819, E 21 C 37/06, 1982, esitettyyn rakenteeseen.In an effort to improve the efficiency of the pressure element, the structure disclosed in SU-inventor certificate 1033819, E 21 C 37/06, 1982, has been arrived at.

Tämä tunnettu paine-elementti käsittää pituussuun-10 nassa halkaistun vaipan, jonka sisällä on samanakselisesti joustava putkilo ja laajennusvälikkeet, jotka kumpikin sijaitsevat vaipan jakoviivan puolella. Välikkeen poikkileikkaus on vaipan akselia vastaan kohtisuorassa tasossa puolisuunnikkaan muotoinen ja sen pitempi kanta nojaa 15 joustavaa putkiloa vasten ja sen sivut nojaavat vaipan sisäseinää vasten. Paine-elementtiin kuuluu lisäksi kaksi pidikeosaa, jotka kumpikin on varustettu putkiyhteellä työväliaineen syöttämiseksi joustavan putkilon sisälle. Joustavan putkilon kumpikin pää sijaitsee putkiyhteen ja 20 pidikeosan välissä. Rei'itetty putkimainen sydänosa on sovitettu joustavan putkilon sisälle sen pituusakselin suuntaisesti. Rei'itetyn putkimaisen sydänosan kumpikin pää on tehty putkiyhteeksi. Kumpikin pidikeosa muodostuu olennaisesti hoikista, jonka sisäpuolinen kierre kytkeytyy 25 putkiyhteen ulkopuoliseen kierteeseen, jolloin pidikeosat on kytketty jäykästi toisiinsa rei'itetyn sydänosan välityksellä. Pidikeosien tarkoituksena on sulkea joustavan putkilon päät tiiviisti.This known pressure element comprises a longitudinally split jacket with a coaxially flexible tube and expansion spacers, each located on the jacket dividing line side. The cross-section of the spacer is trapezoidal in a plane perpendicular to the axis of the sheath and its longer base rests against the flexible tube 15 and its sides rest against the inner wall of the sheath. The pressure element further comprises two holding parts, each of which is provided with a pipe connection for feeding the working medium inside the flexible pipe. Each end of the flexible tube is located between the tube connection and the holder portion 20. The perforated tubular core portion is arranged inside the flexible tube parallel to its longitudinal axis. Each end of the perforated tubular core portion is made into a tubular connection. Each holding part consists essentially of a sleeve, the inner thread of which is connected to the outer thread of the pipe connection, the holding parts being rigidly connected to each other by means of a perforated core part. The purpose of the holder parts is to seal the ends of the flexible tube tightly.

Kun työväliainetta johdetaan paineella joustavan 30 putkilon sisälle, vaipan osat laajenevat sekä joustavan putkilon että laajennusvälikkeiden vaikutuksesta.When the working medium is introduced under pressure into the flexible tube 30, the parts of the jacket expand under the action of both the flexible tube and the expansion spacers.

Tämä tunnettu paine-elementti ei ole saanut laajaa käyttöä lohkottaessa kallioperästä luonnonkivilohkareita, esim. graniittia, joustavan putkilon aikaansaaman rajoite-35 tun voiman, esim. n. 10 MPa, takia, koska paine-elementti 4 82970 ei pysty synnyttämään vaadittua voimaa ennalta määrättyyn suuntaan eli murtumistasoa vastaan kohtisuoraan suuntaan. Tämän selitetään johtuvan siitä, että putkimaisessa sydän-osassa vaikuttavat huomattavat aksiaaliset voimat venyttä-5 vät sitä. Vaipan pään ja kummankin pidikeosan joustavan putkilon puoleisen pään väliin muodostuu tästä syystä välys. Joustavan putkilon materiaali tunkeutuu tähän välykseen ja putkilo rikkoutuu. Lisäksi sydänosan venyminen heikentää joustavan putkilon päiden tiiviyttä, mistä ai-10 heutuu työväliaineen vuotoa. Sydänosan venymistä voidaan vähentää suurentamalla sydänosan poikkipinta-alaa. Tämä johtaa kuitenkin paine-elementin kokonaismittojen ja me-tallimäärän jyrkkään kasvuun tai säilytettäessä paine-elementin alkuperäiset kokonaismitat se pienentää vaipan 15 liikkuvien osien työiskua ja kasvattaa painetta kohdissa, joissa välikkeiden sivupinnat koskettavat vaipan sisäpintoihin, mikä ei ole toivottavaa, koska se edellyttää erikoismateriaalien ja voiteluaineiden käyttöä.This known pressure element has not been widely used for cutting natural stone boulders, e.g. granite, from the bedrock due to the limited force provided by the flexible pipe, e.g. about 10 MPa, because the pressure element 4 82970 is not able to generate the required force in a predetermined direction. that is, in a direction perpendicular to the plane of fracture. This is explained by the fact that it is stretched by considerable axial forces in the tubular core part. A clearance is therefore formed between the end of the jacket and the flexible tube-side end of each holder part. The material of the flexible tube penetrates this clearance and the tube breaks. In addition, the elongation of the core portion impairs the tightness of the ends of the flexible tube, resulting in ai-10 leakage of working medium. The elongation of the core part can be reduced by increasing the cross-sectional area of the core part. However, this leads to a sharp increase in the overall dimensions and metal content of the pressure element or, while maintaining the original overall dimensions of the pressure element, reduces the impact of moving moving parts 15 and increases pressure use.

Tulee huomata, että puolisuunnikkaan muoto ei ole 20 laajennusvälikkeiden osalta paras mahdollinen, koska siinä tapauksessa, että vaipan laajenevat osat painautuvat epätasaisesti räjäytys- tai porareiän pintaa vasten, kummankin välikkeen sivupinnan ja vaipan sisäpinnan välille muodostuu välys, johon joustavan putkilon materiaali tun-25 keutuu.It should be noted that the trapezoidal shape is not optimal for the expansion spacers 20 because in the event that the expanding portions of the sheath press unevenly against the blast or bore surface, a clearance is created between the side surface of each spacer and the inner surface of the sheath.

Keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on saada aikaan toiminnaltaan luotettava paine-elementti, jossa vaippa voi ottaa pidikeosien rakenteen ansiosta vastaan joustavassa putkilossa syntyvät venyttävät voimat, mikä johtaa 30 työväliaineesta työkohteeseen siirtyvän voiman huomatta vaan kasvuun ja paine-elementin kokonaismittojen ja metal-limäärän pienenemiseen.The main object of the invention is to provide a functionally reliable pressure element in which the sheath can receive the tensile forces generated in the flexible tube due to the structure of the holding parts, which results in a considerable increase in the force transferred from the working medium to the workpiece and a reduction in the overall dimensions and metal content.

Tähän tavoitteeseen päästään kun johdannon mukaisessa paine-elementissä kumpikin vaippaosa on varustettu 35 laipalla, joka on sovitettu renkaanmuotoisen, vaipan sisä- 5 82970 sivulle tehdyn uran sisään, joka ura pitää sisällään kammiota ympäröivää elastista elintä, jonka muodostaa kar-tionmuotoinen rengas, joka on järjestetty vaippaosan laipan päätyosan kartionmuotoiseen syvennykseen, joka rengas 5 on sovitettu lepäämään vasten vaippaosaa ja vasten sisä-kappaleiden päätypintoja aluslevyn kautta, jolloin putki-yhteet ovat aksiaalisesti siirrettävissä hoikissaan. Edullisesti holkki on varustettu sylinterimäisellä, putkikap-paleen vastaanottamista varten tarkoitetulla kanavalla, 10 joka liittyy kartiomaiseen pintaan, jonka emäviivan kaltevuuskulma hoikin pituusakseliin nähden vastaa putkiyhteen pään kartiomaisen pinnan kaltevuuskulmaa, ja vaippaosaan muodostetun toisen kartiomaisen pinnan emäviivan kaltevuuskulma vaippaosan pituusakseliin nähden vastaa putki-15 yhteen pään toisen kartiomaisen pinnan emäviivan kaltevuuskulmaa, jolloin hoikin ja vaippaosan kartiomaiset pinnat on sovitettu pidemmät kantasivut vastatusten.This object is achieved when, in the pressure element according to the preamble, each jacket part is provided with 35 flanges fitted inside an annular groove made on the inner side of the jacket, which groove contains an elastic member surrounding the chamber formed by a conical ring arranged to the conical recess of the end part of the flange of the jacket part, which ring 5 is adapted to rest against the jacket part and against the end surfaces of the inner parts through a washer, whereby the pipe connections are axially displaceable in their sleeves. Preferably, the sleeve is provided with a cylindrical channel for receiving a tubular body 10 associated with a conical surface having a base line inclination with respect to the longitudinal axis of the sleeve and a conical surface 15 the angle of inclination of the base line of the second conical surface, the conical surfaces of the sleeve and the sheath part being matched by the longer base sides of the abutments.

Keksinnön mukaisesti paine-elementtiä voidaan käyttää esim. suurten, erittäin lujien luonnonkivilohkareiden 20 ilman räjäytystä tapahtuvaan lohkomiseen kallioperästä, kallioperään tehtyjen porareikien murtamiseen pyrittäessä selvittämään maaperän jännitystilaa, estämään kallion murskautumista jne.. Tähän päästään kasvattamalla paine-elementin kehittämää suurinta suunnattua voimaa siten, 25 että aksiaalivoima, joka muodostuu pääasiassa joustavassa putkilossa vaikuttavan työväliaineen pituussuuntaisesta komponentista, otetaan vastaan paine-elementin vaipan avulla. Tämä on tullut mahdolliseksi sovittamalla kummankin pidikeosan laipat rengasmaisiin uriin, jotka on tehty 30 vaipan halkaistujen osien sisäpintaan. Tällöin paine-elementin vaippa pystyy ottamaan vastaan huomattavia aksiaa-livoimia, koska sen poikkipinta-ala on merkittävästi suurempi kuin SU-keksijäntodistuksessa 1033819 esitetyn paine-elementin sydänosan poikkipinta-ala. Tämä parantaa pai-35 ne-elementin pitkittäisjäykkyyttä, minkä ansiosta voidaan 6 82970 jättää pois putkimainen sydänosa, pienentää metallimäärää ja yksinkertaistaa paine-elementin valmistusmenetelmiä. Koska vaipan halkaistut osat ottavat paine-elementtiä käytettäessä vastaan huomattavia aksiaalivoimia, paine-ele-5 mentin rakenne esijännitetään. Tämä estää plastisten muodonmuutosten syntymisen vaippaan, mikä parantaa paineele-mentin luotettavuutta ja kestävyyttä. Paine-elementin pitkittäis jäykkyyden kasvun ansiosta toiminnan luotettavuus lisääntyy kohotettaessa työväliaineen painetta huomatta-10 vasti joustavassa putkilossa, koska vaipan ja pidikeosien väliin suurilla paineilla syntyvät välykset pienenevät. Lisäksi nämä välykset kompensoituvat joustavaa putkiloa ympäröivien joustavien elementtien laajenemisen ansiosta kummankin joustavan elementin sijaitessa rengasmaisessa 15 urassa, joka on tehty vaipan sisäpintaan. Kumpikin joustava elementti on kosketuksissa pidikeosan otsapintaan, rengasmaisen uran pintaan ja laajennusvälikkeen otsapintaan. Tämä estää joustavan putkilon materiaalia tunkeutumasta välyksiin ja parantaa siten huomattavasti paine-ele-20 mentin toiminnan luotettavuutta, kun työväliaineen paine joustavassa putkilossa on suuri, yli 100 MPa.According to the invention, the pressure element can be used e.g. for blasting large, very strong natural stone boulders 20 from the bedrock without blasting, for breaking boreholes in the bedrock in order to find out the soil stress state, prevent rock crushing, etc. This can be achieved by increasing the the axial force, which consists mainly of the longitudinal component of the working medium acting in the flexible tube, is received by means of the jacket of the pressure element. This has been made possible by fitting the flanges of each holder part into annular grooves made in the inner surface of the split parts of the sheath 30. In this case, the jacket of the pressure element is able to receive considerable axial forces because its cross-sectional area is significantly larger than the cross-sectional area of the core part of the pressure element disclosed in SU-inventive certificate 1033819. This improves the longitudinal stiffness of the pressure element, which allows the tubular core part to be omitted, reduces the amount of metal and simplifies the methods of manufacturing the pressure element. Since the split parts of the jacket receive considerable axial forces when the pressure element is used, the structure of the pressure element 5 is prestressed. This prevents plastic deformation from occurring in the jacket, which improves the reliability and durability of the pressure element. Due to the increase in the longitudinal stiffness of the pressure element, the reliability of the operation is increased by significantly increasing the pressure of the working medium in the flexible tube, because the clearances created at high pressures between the jacket and the holding parts are reduced. In addition, these clearances are compensated for by the expansion of the flexible elements surrounding the flexible tube, with each flexible element located in an annular groove 15 made in the inner surface of the sheath. Each resilient element is in contact with the end face of the holder portion, the surface of the annular groove, and the end face of the expansion spacer. This prevents the flexible tube material from penetrating the clearances and thus considerably improves the reliability of the operation of the pressure element when the pressure of the working medium in the flexible tube is high, more than 100 MPa.

Paine-elementtiä koottaessa joustavan putkilon päät puristetaan asianomaisten kartiomaisten pintojen väliin. Kun työväliaine johdetaan paineella putkiyhteen kautta 25 joustavan putkilon sisään, sen päät tiivistyvät entisestään, koska putkiyhde on järjestetty liikkumaan pituussuunnassa joustavan putkilon materiaalin joustavuuden asettamissa rajoissa. Tulee huomata, että mitä suurempi paine joustavan putkilon sisällä on, sitä voimakkaammin 30 sen päät puristuvat putkiyhteen pään kartiomaisen pinnan ja pidikeosan sisällä olevan vastaavan kartiomaisen pinnan väliin. Tämän ansiosta on mahdollista välttyä paineen purkautumiselta joustavasta putkilosta suurilla (luokkaa 100 MPa) paineilla ja kasvattaa siten voimalaitteen kehit-35 tämää voimaa. Joustavan putkilon päiden tiivistyksen luo- 7 82970 tettavuus paranee näin ollen siltä syystä, että ne puristuvat putkiyhteen pään kartiomaista pintaa vasten voimalla, joka on verrannollinen työväliaineen paineen kasvuun joustavassa putkilossa.When assembling the pressure element, the ends of the flexible tube are pressed between the respective conical surfaces. When the working medium is introduced under pressure through the pipe connection 25 into the flexible pipe, its ends are further sealed because the pipe connection is arranged to move longitudinally within the limits set by the flexibility of the flexible pipe material. It should be noted that the higher the pressure inside the flexible tube, the more strongly its ends are pressed between the conical surface of the end of the tube connection and the corresponding conical surface inside the holding part. This makes it possible to avoid the release of pressure from the flexible pipe at high pressures (in the order of 100 MPa) and thus to increase the force generated by the power plant. The reliability of the sealing of the flexible tube ends is thus improved because they are pressed against the conical surface of the end of the tube joint with a force proportional to the increase in working medium pressure in the flexible tube.

5 Tekemällä joustavat elementit kartiomaisiksi ren kaiksi voidaan klilavaikutusta käyttää siirtämään voimat aluslevyyn, joka paine-elementin ollessa toiminnassa peittää rengasmaisen välyksen pidikeosan laipan ja rakenteen liikkuvien osien välissä. Tämä tapahtuu siitä syystä, että 10 kartiomaiset renkaat pystyvät laajenemaan säteittäisesti ja niiden kantasivut nojaavat aksiaalisesti liikkuvia aluslevyjä vasten, jotka on valmistettu esim. metallista.5 By making the resilient elements conical rings, the clill effect can be used to transfer forces to the washer, which, when the pressure element is in operation, covers the annular clearance between the flange of the holding part and the moving parts of the structure. This is because the conical rings 10 are able to expand radially and their base sides rest against axially movable washers made of e.g. metal.

Joustavan putkilon laajeneminen aikaansaa tietyn säteit-täisen laajentumisen kartiomaisissa renkaissa, jotka kan-15 tasivuillaan työntävät aluslevyjä vaipan halkaistujen osien otsapintoja ja laajennusvälikkeiden otsapintoja vasten, jolloin ne kompensoivat suurilla paineilla muodostuvat rengasmaiset välykset ja estävät siten joustavan put kilon materiaalia tunkeutumasta mainittuihin välyksiin. 20 Tämä parantaa huomattavasti paine-elementin toiminnan luotettavuutta .The expansion of the flexible tube provides a certain radial expansion in conical rings which, on their support sides, push the washers against the end faces of the split portions of the sheath and the end faces of the expansion spacers, compensating for high pressure annular clearances and thus preventing elastic material. 20 This considerably improves the reliability of the operation of the pressure element.

Keksinnön mukaisella paine-elementillä on laajaa käyttöä eri teollisuuden aloilla, esim. kaivos- ja rakennustekniikassa: 25 kallion louhinta, jossa suuria kallionlohkareita lohkaistaan kallioperästä räjäytysreikien muodostamaa linjaa pitkin, minkä jälkeen lohkareet hajotetaan pienemmiksi lohkoiksi, ilman räjäytyksiä suoritettava kallion louhinta 30 (tunnelit, avoperät jne.), kun räjäytystyö ei ole sallittua, tukevien kivijalkojen ja vanhojen rakennusten perustusten hävittäminen, pengerten tasoittaminen tie- ja vesirakennustöissä 35 ja muissa kohteissa maaston ollessa mäkistä.The pressure element according to the invention has a wide range of applications in various industries, e.g. mining and construction technology: 25 rock excavation, in which large boulders are cleaved from the bedrock along a line formed by blasting holes, after which the boulders are broken into smaller blocks, excavation etc.) when blasting is not permitted, the destruction of supporting stone legs and foundations of old buildings, the leveling of embankments in civil engineering works 35 and other sites where the terrain is hilly.

___ Γ" e 82970 vaikeasti sortuvan katon heikentäminen, pakotettu kaasunpoisto kivihiili juonteista ja äkillisten purkautumisten estäminen varmalla juonteiden irrotuksella, 5 kerrostumien murtaminen öljy- ja kaasurei'issä, deformaatio- ja lujuusominaisuuksien tutkiminen ja minkä tahansa lujuisen kallioperän jännitystilan selvittäminen porarei'istä tietyltä syvyydeltä.___ Γ "e 82970 weakening of a roof that is difficult to collapse, forced degassing of coal lines and prevention of sudden discharges by safe removal of lines, 5 rupture of deposits in oil and gas holes, investigation of deformation and strength properties of boreholes.

Ottaen huomioon sen pienen koon, voimakkuuden ja 10 suuren luotettavuuden keksinnön mukaista paine-elementtiä käytetään koneenrakennus- ja metallintyöstöteollisuudessa yleisvoimanlähteenä tietyn suuntaisen liikkeen aikaansaamiseksi : voimakkaissa puristimissa ja puristustyökaluissa 15 (sekä yksipuolista että kaikensuuntaista muokkausta varten) aina 100 000 tonnin tai jopa suuremmallakin kokonais-voimalla, voimakkaissa nostolaitteissa, kun ei vaadita suurta työliikettä, 20 leikkureissa, joita käytetään teräslevyjen, teräs- köysien, ketjujen ja muiden materiaalien leikkaamiseen.Due to its small size, strength and high reliability, the pressure element according to the invention is used in the mechanical engineering and metalworking industries as a universal power source for a certain direction of motion: in powerful presses and press tools 15 (for both unilateral and omnidirectional machining) up to 100,000 tons , in heavy lifting equipment, when no large working movement is required, in 20 cutters used for cutting steel plates, steel ropes, chains and other materials.

Keksinnön mukainen paine-elementti näyttää lupaa-valta toimilaitteelta teollisuusroboteissa.The pressure element according to the invention looks like a promising actuator in industrial robots.

Keksinnön muut tarkoitusperät ja edut käyvät ilmi 25 seuraavasta kuvauksesta, jossa selostetaan edullista so-vellutusmuotoa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description, in which a preferred embodiment is described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista paine-elementtiä leikkauskuvantona.Figure 1 schematically shows a pressure element according to the invention in a sectional view.

30 Kuvio 2 on leikkaus pitkin viivaa II-II kuviosta 1 90e kierrettynä.Fig. 2 is a section along the line II-II from Fig. 190e twisted.

Keksinnön mukainen paine-elementti, joka on suunniteltu esim. kallion louhintaa varten, jossa suuria kal-lionlohkareita lohkaistaan kallioperästä räjäytysreikien 3b muodostamaa linjaa pitkin, minkä jälkeen lohkareet hajote- 9 82970 taan pienemmiksi lohkoiksi, käsittää pituussuunnassa halkaistun vaipan 1 (kuvio 1), jonka sisällä on samanakseli-sesti joustava putkilo 2. Joustavan putkilon päät on asetettu putkiyhteiden 3 päälle. Joustavan putkilon 2 kum-5 pikin pää on kiinnitetty laipalla 5 varustetun vaippa- tai pidikeosan 4 ja hoikin 6 väliin. Tässä hoikissa on lieriömäinen läpivienti putkiyhdettä 3 varten ja se liittyy kar-tiomaiseen pintaan, jonka emäviivan kaltevuuskulma hoikin 6 pituusakselin suhteen vastaa putkiyhteen 3 pään kartio-10 maisen pinnan kaltevuuskulmaa, ja pidikeosaan 4 muodostetun kartiomaisen pinnan emäviivan kaltevuuskulma pidikeosan 4 pituusakselin suhteen vastaa putkiyhteen 3 pään toisen kartiomaisen pinnan emäviivan kaltevuuskulmaa, jolloin hoikin 6 ja pidikeosan 4 kartiomaiset pinnat on sovi-15 tettu pidemmät kantasivut vastatusten. Joustavan putkilon 2 päät on puristettu putkiyhteen 3 pään ja hoikin 6 kar-tiomaisten pintojen väliin mutterilla 7 ja aluslevyllä 8. Vaipan 1 jakoviivan puolella sijaitsevat laajennusvälik-keet 9 (kuvio 2), joiden kummankin poikkileikkaus vaipan 20 pituusakselia vastaan kohtisuorassa tasossa on puolisuun-nikkaan muotoinen. Välikkeet 9 nojaavat joustavaa putkiloa 2 vasten vuorausliuskojen 10 välityksellä, jotka on valmistettu joustavasta materiaalista. Laippojen 5 päätypin-toihin (kuvio 1) on tehty kartiomaiset urat, jotka sisäl-25 tävät joustavat elementit, jotka muodostuvat kartiomaisis-ta renkaista 11, jotka nojaavat kantasivuillaan aluslevyjä 12 vasten. Joustavat renkaat 13, joita ympäröivät jäykät rajoitinrenkaat 14, on sovitettu vaipan 1 ulkopintaan tehtyihin rengasmaisiin uriin.The pressure element according to the invention, designed e.g. for rock excavation, in which large rock boulders are cleaved from the bedrock along the line formed by the blast holes 3b, after which the boulders are broken into smaller blocks, comprises a longitudinally split jacket 1 (Fig. 1), inside there is a coaxially flexible tube 2. The ends of the flexible tube are placed on the pipe connections 3. The end of the rubber-5 pitch of the flexible tube 2 is fixed between the jacket or holder part 4 provided with the flange 5 and the sleeve 6. This sleeve has a cylindrical bushing for the pipe connection 3 and is associated with a conical surface whose base line inclination angle with respect to the longitudinal axis of the sleeve 6 corresponds to the conical surface of the pipe joint 3 and the conical surface the angle of inclination of the base line of the second conical surface, whereby the conical surfaces of the sleeve 6 and the holding part 4 are fitted with longer base sides opposite to each other. The ends of the flexible pipe 2 are pressed between the end of the pipe connection 3 and the conical surfaces of the sleeve 6 by a nut 7 and a washer 8. On the dividing side of the jacket 1 there are expansion spacers 9 (Fig. 2) each with a cross-section perpendicular to the longitudinal axis shaped. The spacers 9 rest against the flexible tube 2 by means of lining strips 10 made of flexible material. The end faces of the flanges 5 (Fig. 1) are provided with conical grooves comprising resilient elements formed by conical rings 11 which rest on their base sides against the washers 12. The flexible rings 13, surrounded by rigid stop rings 14, are fitted in annular grooves made in the outer surface of the sheath 1.

30 Paine-elementti toimii seuraavalla tavalla.30 The pressure element operates as follows.

Kun työväliainetta johdetaan putkiyhteen 3 kautta joustavan putkilon 2 sisään, viimeksi mainittu laajenee. Tässä tapauksessa voima siirtyy vaipan halkaistuihin osiin sekä joustavan putkilon 2 että laajennusvälikkeiden 9 vä-35 lityksellä. Työväliaineen paineen vaikuttaessa joustavan 10 82970 putkilon 2 sisällä putkiyhde 3 siirtyy pituussuunnassa joustavan putkilon materiaalin joustavuuden asettamissa rajoissa, jolloin voidaan taata joustavan putkilon päiden tiivistyminen itsestään. Tulee huomata, että mitä suurempi 5 työväliaineen paine joustavassa putkilossa on, sitä voimakkaammin sen päät puristuvat putkiyhteen 3 pään kartio-maisen pinnan ja pidikeosan vastaavan sisäpuolisen kartio-maisen pinnan väliin. Tämän ansiosta on mahdollista välttää paineen purkautuminen joustavasta putkilosta 2 suuril-10 la, yli n. 100 MPa paineilla. Työväliaineen paine välittyy joustavan putkilon 2 kautta kartiomaisiin renkaisiin 11, jolloin viimeksi mainitut laajenevat joustavasti säteen suunnassa. Tämän seurauksena kartiomaiset renkaat 11 puristavat aluslevyt 12 laajennusvälikkeiden 9 otsapintoja 15 vasten ja vaipan sisäpintaan tehtyjen rengasmaisten urien sivupintoja vasten, joihin uriin pidikeosat 4 on jäykästi kiinnitetty siten, että ne eivät pääse liikkumaan pituussuunnassa. Näin voidaan kompensoida suurilla paineilla syntyvät rengasmaiset välykset ja estää joustavan putkilon 20 2 materiaalia tunkeutumasta välyksiin. Kun työväliaineen paine lasketaan nollaan, kaikki paine-elementin liikkuvat osat palautuvat alkuperäisiin asemiinsa joustavien renkaiden 13 vaikutuksesta, jotka tukeutuvat jäykkiin rajoitin-renkaisiin 14.When the working medium is introduced through the pipe connection 3 into the flexible pipe 2, the latter expands. In this case, the force is transmitted to the split parts of the jacket through both the flexible tube 2 and the expansion spacers 9-35. When the pressure of the working medium acts under the flexible tube 2 82970, the pipe connection 3 moves longitudinally within the limits set by the flexibility of the material of the flexible tube, whereby self-sealing of the ends of the flexible tube can be guaranteed. It should be noted that the higher the pressure of the working medium 5 in the flexible tube, the more strongly its ends are pressed between the conical surface of the end of the tube connection 3 and the corresponding inner conical surface of the holding part. Thanks to this, it is possible to avoid the release of pressure from the flexible pipe 2 at pressures greater than about 10 MPa. The pressure of the working medium is transmitted through the flexible tube 2 to the conical rings 11, whereby the latter expand resiliently in the radial direction. As a result, the conical rings 11 press the washers 12 against the end faces 15 of the expansion spacers 9 and against the side surfaces of the annular grooves made in the inner surface of the sheath, to which grooves the holding parts 4 are rigidly fixed so that they cannot move longitudinally. This makes it possible to compensate for the annular clearances created by high pressures and to prevent the material of the flexible tube 20 2 from penetrating the clearances. When the pressure of the working medium is reduced to zero, all the moving parts of the pressure element return to their original positions under the action of the flexible rings 13 which rest on the rigid stop rings 14.

25 Käyttämällä keksinnön mukaista paine-elementtiä voidaan olennaisesti kohottaa työn tuottavuutta louhittaessa ja työstettäessä rakennuskiviä ja parantaa tiettyjen maanalaisten louhintatöiden turvallisuutta ja yksinkertaistaa niiden työmenetelmiä. Käyttämällä paine-ele-30 menttiä koneenrakennus- ja metallintyöstöteollisuudessa voimakkaana voimanlähteenä puristimien ja nostimien toimilaitteille voidaan yksinkertaistaa niiden rakennetta ja pienentää kokonaismittoja.By using the pressure element according to the invention, it is possible to substantially increase the productivity of work in the excavation and processing of building stones and to improve the safety of certain underground excavation works and to simplify their working methods. By using the pressure element 30 in the mechanical engineering and metalworking industries as a powerful source of power for actuators for presses and hoists, their design can be simplified and overall dimensions reduced.

Keksinnön taloudellista merkitystä on tutkittu sen 35 erään sovellutusmuodon osalta, joka on tarkoitettu käytet- 11 82970 täväksi yhdellä mainituista sovellutusalueista.The economic significance of the invention has been studied for one of the 35 embodiments intended for use in one of said applications.

Keksinnön mukainen paine-elementti, jonka pituus on 40 cm ja ulkohalkaisija 42 mm, kehittää 300 tonnin voiman, kun työväliaineen paine joustavassa putkilossa on 100 MPa, 5 joten sitä voidaan käyttää työvälineenä lohkottaessa kal-lionlohkareita räjäytysreikien muodostamaa linjaa pitkin.A pressure element according to the invention with a length of 40 cm and an outer diameter of 42 mm generates a force of 300 tonnes when the pressure of the working medium in the flexible tube is 100 MPa, 5 so that it can be used as a tool for cutting rock boulders along the blast hole line.

Claims

1. Pressure element for breaking apart rock, comprising partly a longitudinal axis divided by a longitudinally extending, expandable housing (1), which is coaxially disposed of a tubular, elastic chamber (2) and two insert pieces (9) for separating the housing parts. and arranged on resistive slides about the elastic chamber (2) and with, seen in a perpendicular tab to the center axis of the housing (1), a staggered cross-section, the longer base of which rests against the elastic chamber (2) and whose side surfaces rests on the insides of the housing (1) and two jacket portions (4), which at both ends of the pressure element enclose a pipe piece (3) inserted into the elastic chamber (2) for feeding a propellant therein, each of which the end of the elastic chamber (2) is clamped between the head of the tube piece (3) and a sleeve (6) fixed in the casing part (4), characterized in that each casing part (4) is provided with a flange (5), which is arranged in an annular, on the housing of the housing (1) in the occupied groove which accommodates a chamber (2) surrounding elastic element constituted by a cone-shaped ring (11), which is arranged in a conical depression in an end part of the flange (5) of the casing part (4), which ring is arranged to abut against the casing part (4) and towards the end surfaces of the insert pieces (9) over a washer (12), the pipe pieces (3) being axially displaceable in the respective sleeve (6).

Pressure element according to Claim 1, characterized in that the sleeve (6) is provided with a cylindrical channel for receiving the pipe piece (3), which is connected to a conical surface, whose generatrix is inclined towards the sleeve (6). longitudinal axis having an angle corresponding to the angle of inclination of the generating die for a conical surface of the head of the pipe piece (3), while the generating die of a second conical surface formed in the casing part (4) is inclined towards ice 82970 the longitudinal axis of a an angle corresponding to the inclination angle of the generator matrix for a second conical surface of the head of the pipe piece (3), the conical surfaces of the sleeve (6) and the sheath portion (4) having their larger base sides facing each other.