RU2023155C1

RU2023155C1 - Device for directed breakage of monolithic objects

Info

Publication number: RU2023155C1
Authority: RU
Inventors: Б.Ф. Брюхов; А.С. Телешов; Ш.А. Нургалин
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: mining and construction. SUBSTANCE: device has forced-apart jaws, outward thrust chamber, working fluid pressure system and spring members. Forced- apart jaws are made in form of semicylinders contacting each other with hollows on inner surfaces. One of jaws is sectional in form of wedge pair and provided with handle connected to outer wedge. Outward thrust chamber with membrane side walls is installed between jaws, in their hollows. Hollow surface is congruent to outer surface of outward thrust chamber. EFFECT: higher efficiency in breakage of rocks (oversizes) in mining minerals by blocks by their separation from rock mass, and breakage of reinforced concrete foundations. 2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и строительству, конкретно к устройствам для направленного разрушения монолитных объектов, и может быть использовано для разрушения горных пород (негабаритов), при добывании различных полезных ископаемых блоками путем отрыва их от массива и при разрушении железобетонных фундаментов. The invention relates to mining and construction, specifically to devices for the directed destruction of monolithic objects, and can be used to destroy rocks (oversized), when mining various minerals in blocks by detaching them from the array and when destroying reinforced concrete foundations.

Известно устройство для разрушения горных пород, включающее корпус цилиндрический полый со щелями, пластины распирающие, состоящие из пружинящих полос и твердосплавных сегментов, и размещенный между ними силовой элемент в виде баллона из тонкостенного эластичного материала [1]. Недостатками известного устройства являются относительно малая эффективная (участвующая в создании усилия распора) площадь баллона, определяемая шириной пружинящих полос, которая конструктивно значительно меньше диаметрального размера корпуса, а также недостаточная надежность эластичного баллона на участках, прилегающих к зазорам между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и наружной поверхностью пружинящих полос распорных пластин. В процессе работы этого устройства зазоры уменьшаются от максимальной величины в исходном положении распорных пластин, которое на фигуре не показано, до нуля в конечном их положении, изображенном на фиг.2 (авт.св. N 901522). Условия работы эластичного баллона особенно неблагоприятны на стадии перемещения распорных пластин после упора их вершин в стенки шпура, при этом давление рабочего тела, возрастающее до момента разрушения монолитного объекта, выдавливает эластичный баллон в зазоре между корпусом и ограничителями хода и в момент разрушения монолитного объекта эластичный баллон защемляется между ними). При этом надежность и эффективность устройства снижается по мере увеличения габаритов и прочности монолитных объектов и давления рабочего тела. A device for the destruction of rocks, comprising a cylindrical hollow body with slots, bursting plates, consisting of spring strips and carbide segments, and placed between them a power element in the form of a cylinder of thin-walled elastic material [1]. The disadvantages of the known device are the relatively small effective (participating in the creation of a spreading force) cylinder area, determined by the width of the spring strips, which is structurally significantly smaller than the diametrical size of the body, as well as the insufficient reliability of the elastic cylinder in areas adjacent to the gaps between the inner cylindrical surface of the body and the outer surface spring bands of spacer plates. In the process of operation of this device, the gaps decrease from the maximum value in the initial position of the spacer plates, which is not shown in the figure, to zero in their final position, shown in figure 2 (ed. St. N 901522). The working conditions of the elastic balloon are particularly unfavorable at the stage of movement of the spacer plates after their vertices rest against the borehole walls, while the pressure of the working fluid, which increases until the monolithic object collapses, squeezes the elastic balloon in the gap between the body and the travel stops and at the moment the monolithic object collapses, the elastic balloon pinched between them). At the same time, the reliability and efficiency of the device decreases as the size and strength of monolithic objects and the pressure of the working fluid increase.

Известно также устройство, включающее в себя распорные щеки, связанные пружинами, установленный между щеками распирающий элемент в виде замкнутой камеры с мембранными стенками и систему нагнетания рабочей жидкости в полости камеры, при этом распорные щеки имеют в поперечном сечении эллиптическую форму, а в стенках камеры выполнены впадины, повторяющие в поперечном сечении форму распорных щек [2]. Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает полного (и эффективного) использования деформации камеры на полезную работу - разрушение монолитного объекта, так как некоторая часть деформации (общая величина которой ограничена пределом упругости мембранных стенок и невелика) расходуется на ликвидацию зазоров между устройством (щеками и камерой) и стенками шпура. Еще одним недостатком устройства является то, что при контакте камеры со щеками и стенками шпура продольные участки ее стенок и концевые части остаются свободными, что препятствует повышению давления рабочей жидкости и, следовательно, увеличению распорного усилия и эффективности разрушения монолитных объектов. A device is also known that includes spacer cheeks connected by springs, a bursting element installed between the cheeks in the form of a closed chamber with membrane walls and a system for pumping the working fluid in the chamber cavity, while the spacer cheeks are elliptical in cross section and are made in the chamber walls hollows repeating in cross section the shape of the spacer cheeks [2]. A disadvantage of the known device is that it does not provide full (and effective) use of the camera deformation for useful work - the destruction of a monolithic object, since some of the deformation (the total value of which is limited by the elastic limit of the membrane walls and is small) is spent on eliminating gaps between the device ( cheeks and camera) and the walls of the hole. Another disadvantage of the device is that when the chamber contacts the cheeks and the walls of the borehole, the longitudinal sections of its walls and end parts remain free, which prevents an increase in the pressure of the working fluid and, therefore, an increase in the spacer force and the destruction efficiency of monolithic objects.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения монолитных объектов. The aim of the invention is to increase the destruction efficiency of monolithic objects.

Достигается это тем, что в устройстве для направленного разрушения монолитных объектов, включающем раздвижные щеки, связанные между собой пружинными элементами, замкнутую распорную камеру с мембранными боковыми стенками, установленную между щеками, и систему нагнетания рабочей жидкости в полость распорной камеры, раздвижные щеки выполнены в виде примыкающих друг к другу полуцилиндров с выемками на внутренних поверхностях, в которых размещена распорная камера, при этом одна из раздвижных щек выполнена в виде клиновой пары с сопряженными наклонными поверхностями и снабжена рукояткой, установленной на наружном клине, а поверхности выемок конгруэнтны поверхности распорной камеры. This is achieved by the fact that in the device for the directed destruction of monolithic objects, including sliding cheeks, interconnected by spring elements, a closed expansion chamber with membrane side walls installed between the cheeks, and a system for pumping the working fluid into the cavity of the expansion chamber, the sliding cheeks are made in the form adjacent to each other half-cylinders with recesses on the inner surfaces in which the spacer chamber is located, while one of the sliding cheeks is made in the form of a wedge pair with and inclined surfaces and provided with a handle mounted on an outer wedge surface and recesses congruent surface expansible chamber.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 и 4 - соответственно сечения по А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг. 5, 6 и 7 - камера соответственно в форме коробок мембранной, сильфонной и с боковыми узлами податливости; на фиг.8, 9 и 10 - разрезы по Г-Г, по Д-Д и по Е-Е соответственно на фиг.5, 6 и 7. In FIG. 1 shows a device, a general side view; figure 2 is the same, a top view; figure 3 and 4, respectively, a section along aa and bb in figure 1; in FIG. 5, 6 and 7 - the chamber, respectively, in the form of membrane boxes, bellows and with lateral compliance nodes; in Fig.8, 9 and 10 - sections along G-D, D-D and EE respectively in Fig.5, 6 and 7.

Устройство для направленного разрушения монолитных объектов содержит раздвижные щеки 1 и 2, замкнутую распорную камеру 3, систему нагнетания рабочей жидкости в полость распорной камеры, например, штуцер 4 и патрубок 5, и пружинные элементы, например, кольца 6 и 7. Раздвижные щеки выполнены в виде примыкающих друг к другу полуцилиндров с выемками на внутренних поверхностях для размещения распорной камеры 3, при этом раздвижная щека 1 выполнена цельной, а раздвижная щека 2 - составной по толщине, а именно в виде клиновой пары 8 и 9 с сопряженными наклонными поверхностями и снабжена рукояткой, установленной на наружном клине 9. Замкнутая распорная камера 3 выполнена в форме удлиненной коробки, например мембранной, сильфонной или другой, которая образована жестко соединенными друг с другом профилированными частями из тонкостенного упругого металла, например гофрированной хромоникелевой стали, и выполнена с возможностью деформирования при податливости преимущественно в направлении своей толщины в и раздвижных щек 1 и 2. Поверхность выемок на внутренней поверхности раздвижных щек 1 и 2 конгруэнтна поверхности распорной камеры 3. A device for directed destruction of monolithic objects contains sliding cheeks 1 and 2, a closed expansion chamber 3, a system for pumping the working fluid into the cavity of the expansion chamber, for example, a nozzle 4 and a pipe 5, and spring elements, for example, rings 6 and 7. The sliding cheeks are made in in the form of adjoining half-cylinders with recesses on the inner surfaces to accommodate the expansion chamber 3, while the sliding cheek 1 is made integral, and the sliding cheek 2 is integral in thickness, namely in the form of a wedge pair 8 and 9 with paired with bosom surfaces and equipped with a handle mounted on the outer wedge 9. The closed expansion chamber 3 is made in the form of an elongated box, for example a membrane, bellows or another, which is formed by rigidly connected to each other profiled parts of thin-walled elastic metal, such as corrugated nickel-chromium steel, and is made with the possibility of deformation with compliance mainly in the direction of its thickness in and sliding cheeks 1 and 2. The surface of the recesses on the inner surface of the sliding cheeks 1 and 2 congruent to the surface of the expansion chamber 3.

Устройство работает следующим образом. Устройство, распорная камера 3 которого через систему 4, 5 нагнетания рабочей жидкости присоединена к трубопроводу насоса или мультипликатора (не показаны), удерживают за рукоять, ориентируют так, чтобы плоскость В-В примыкания полуцилиндрических раздвижных щек 1 и 2 совпадала с плоскостью намечаемого разрыва монолитного объекта, вводят в предварительно пробуренный шпур до упора в дно и нажимают на рукоять. При этом составляющая 9 клиновой пары (составной щеки 2) перемещается продольно и в результате взаимодействия сопряженных клиновых поверхностей в поперечном (радиальном) направлении, а составляющая 8 и щека 1 с распорной камерой 3 смещаются в противоположном радиальном направлении. The device operates as follows. The device, the expansion chamber 3 of which is connected to the pipeline of the pump or the multiplier (not shown) through the pumping system 4, 5, is held by the handle, oriented so that the contact plane B-B of the semi-cylindrical sliding cheeks 1 and 2 coincides with the plane of the intended gap of the monolithic object, enter into the pre-drilled hole until it stops at the bottom and press the handle. In this case, the component 9 of the wedge pair (composite cheek 2) moves longitudinally and as a result of the interaction of the mated wedge surfaces in the transverse (radial) direction, and the component 8 and the cheek 1 with the spacer chamber 3 are displaced in the opposite radial direction.

Таким образом, до нагнетания в распорную камеру 3 рабочей жидкости ликвидируется зазор между цилиндрической поверхностью щек 1 и 2 и стенками шпура в плоскости последующего приложения распорного усилия, т.е. создаются условия, необходимые для эффективной работы распорной камеры 3. По мере порционного нагнетания рабочей жидкости в камеру 3 давление жидкости возрастает и камера, деформируясь, расширяется в направлении раздвижных щек 1 и 2, которые смещаются в радиально-противоположных направлениях и воздействуют на монолитный объект с возрастающим усилием, пропорциональным давлению жидкости, вызывая в нем постепенное увеличение напряжений растяжения, в момент, когда последние достигнут в опасном сечении критической величины, монолитный объект разрушается. Thus, before injection into the expansion chamber 3 of the working fluid, the gap between the cylindrical surface of the cheeks 1 and 2 and the walls of the hole is eliminated in the plane of the subsequent application of the expansion force, i.e. the conditions necessary for the efficient operation of the expansion chamber 3 are created. As the working fluid is injected portionwise into the chamber 3, the fluid pressure increases and the chamber, deforming, expands in the direction of the sliding cheeks 1 and 2, which are displaced in radially opposite directions and act on the monolithic object with increasing force proportional to the pressure of the liquid, causing a gradual increase in tensile stresses in it, at the moment when the latter are reached in a dangerous section of a critical value, a monolithic volume t destroyed.

П р и м е р. Раздвижные щеки в виде примыкающих друг к другу полуцилиндров с выемками на внутренних поверхностях и щелевой паз, образуемый выемками, позволяет увеличить ширину а распорной камеры до диаметрального размера d щек и, следовательно, увеличить эффективную площадь S_э единицы длины камеры до величины, максимально возможной в пределах диаметра d устройства (S_э = а х l), тогда как трубчатые, эллипсные, пазовые и другой формы камеры имеют эффективную ширину a=(1/3 - 3/4)d.PRI me R. Sliding cheeks in the form of half-cylinders adjacent to each other with recesses on the inner surfaces and a slit groove formed by the recesses, allows to increase the width a of the expansion chamber to the diametric dimension d of the cheeks and, therefore, increase the effective area S _{e of the} unit length of the chamber to the maximum possible within the diameter d of the device (S _e = a x l), while tubular, ellipse, groove and other shapes of the chamber have an effective width a = (1/3 - 3/4) d.

Выполнение одной из раздвижных щек составной в виде клиновой пары с сопряженными наклонными поверхностями и снабжение ее рукояткой, установленной на наружном клине, позволяет до нагнетания в камеру рабочей жидкости выбирать зазор между стенками шпура и поверхностью раздвижных щек свободно опущенного в шпур устройства и таким образом использовать деформацию камеры в пределах упругости ее стенок непосредственно на создание полезной нагрузки на монолитный объект. The execution of one of the sliding cheeks in the form of a wedge pair with mating inclined surfaces and supplying it with a handle mounted on the outer wedge allows you to choose the gap between the walls of the borehole and the surface of the sliding cheeks of the device freely lowered into the borehole, and thus use the deformation cameras within the elasticity of its walls directly to create a payload on a monolithic object.

Конгруэнтность поверхности выемок раздвижных щек и поверхности распорной камеры создает благоприятные условия нагружения стенок камеры и позволяет резко увеличить давление Р рабочей жидкости по сравнению с давлением, выдерживаемым как камерами из эластичного материала, так и из тонкостенного металла, имеющими свободные участки, не контактирующие с поверхностью щек и шпура. The congruence of the surface of the notches of the sliding cheeks and the surface of the spacer chamber creates favorable conditions for loading the walls of the chamber and allows a sharp increase in the pressure P of the working fluid compared to the pressure withstood by both chambers made of elastic material and thin-walled metal having free areas not in contact with the surface of the cheeks and borehole.

Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить как эффективную площадь S_э распорной камеры, так и допустимое давление рабочей жидкости, что обеспечивает существенное увеличение предельно возможного усилия распора Р = S_э ˙р и повышение эффективности разрушения монолитных объектов, в особенности таких, как крупногабаритные прочные породы и фундаменты с арматурой.The use of the present invention allows to increase both the effective area S _{e of the} spacer chamber and the permissible pressure of the working fluid, which provides a significant increase in the maximum possible thrust force P = S _e ˙ p and an increase in the destruction efficiency of monolithic objects, especially such as large-sized strong rocks and foundations with reinforcement.

Claims

1. DEVICE FOR DIRECTED DESTRUCTION OF MONOLITHIC OBJECTS, including sliding cheeks, interconnected by spring elements, a closed expansion chamber with membrane side walls installed between the cheeks, and a system for pumping the working fluid into the cavity of the expansion chamber, characterized in that, in order to increase efficiency destruction, sliding cheeks are made in the form of adjacent to each other half-cylinders with recesses on the inner surfaces in which the spacer chamber is located, while one of the sliding cheeks in polyene component in the form of a wedge couple with mating inclined surfaces and provided with a handle mounted on the outer wedge.

2. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the recesses is congruent with the outer surface of the spacer chamber.