RU2087711C1

RU2087711C1 - Hydraulic wedging device

Info

Publication number: RU2087711C1
Application number: RU9595106115A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Шарапов; Юрий Николаевич Марченко
Original assignee: Совместное предприятие "РИДА"
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: mining, particular, hydraulic mechanisms for separation of monolithic blocks from rock mass in natural stone cutting. SUBSTANCE: the offered device has wedge working member in form of main wedge located between movable apart webs, auxiliary wedge with hydraulic cylinder located between stopping members installed on bar connected with main wedge and made for interaction with main wedge and movable-apart webs. The design of hydraulic wedge device provides for use of hydraulic wedging force unit of hydraulic wedging device for servicing several wedge working members installed in several drilled hobs. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к гидравлическим механизмам для разрушения горных пород, и может быть использовано для отделения блоков от горного массива по строчке шпуров или скважин при добыче естественного камня для строительных и архитектурных целей. Изобретение также может применяться для разрушения проточных монолитных оснований и фундаментов подлежащих сносу инженерных сооружений. The invention relates to mining, in particular to hydraulic mechanisms for the destruction of rocks, and can be used to separate blocks from the rock massif along the line of holes or wells in the extraction of natural stone for construction and architectural purposes. The invention can also be used to destroy flowing monolithic foundations and foundations of engineering structures to be demolished.

При разработке месторождений природного камня важное значение придается средствам механизации отделения блоков камня от горного массива, позволяющим получить блоки, требуемых габаритов, и сохранить декоративные свойства камня. Для этих целей на практике применяются различные средства механического отделения блоков от горного массива, преимущественно врубовые машины, ударно-врубовые машины, кольцевые фрезы, а также различные устройства для клиновой отбойки блоков от забоя. When developing natural stone deposits, great importance is attached to the means of mechanization of separating stone blocks from the massif, which allows to obtain blocks of the required dimensions and preserve the decorative properties of the stone. For these purposes, in practice, various means of mechanical separation of blocks from the rock mass are used, mainly cutting machines, hammer-cutting machines, ring mills, as well as various devices for wedge breaking blocks from the bottom.

Известно, что при разработке наиболее прочных пород камня, типа гранита, применение различных камнерезных и врубовых машин экономически себя не оправдывает вследствие низкой производительности и быстрого износа рабочих органов машин. В таких условиях предпочтение отдают клиновой отбойке блоков с применением различных гидравлических клиновых устройств (гидроклиньев). It is known that when developing the most durable types of stone, such as granite, the use of various stone-cutting and cutting machines does not economically justify itself due to low productivity and rapid wear of the working bodies of the machines. In such conditions, preference is given to wedge breaking of blocks using various hydraulic wedge devices (hydraulic wedges).

Известен гидроклин (SU, A1, 662712), включающий основной гидроцилиндр, взаимодействующий с клином, установленным между раздвижными щетками, и гидравлический усилитель, соединенный с надпоршневой полостью основного гидроцилиндра и представляющий собой два жесткосвязанных между собой поршня, установленных в соответствующих гильзах и имеющих различные диаметры. Надпоршневая полость основного гидроцилиндра и надпоршневая полость гидравлического усилителя со стороны поршня с большим диаметром соединены с напорной магистралью. Поршневая полость гидроусилителя со стороны поршня с меньшим диаметром соединена с надпоршневой полостью основного гидроцилиндра. Famous hydroclin (SU, A1, 662712), comprising a main hydraulic cylinder interacting with a wedge installed between the sliding brushes, and a hydraulic amplifier connected to the supra-piston cavity of the main hydraulic cylinder and consisting of two pistons rigidly connected to each other, installed in respective sleeves and having different diameters . The piston cavity of the main hydraulic cylinder and the piston cavity of the hydraulic amplifier on the piston side with a large diameter are connected to the pressure line. The piston cavity of the hydraulic booster from the piston side with a smaller diameter is connected to the supra piston cavity of the main hydraulic cylinder.

Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость с напорной магистрали подается через обратный клапан в надпоршневую полость основного гидроцилиндра. Поршень основного гидроцилиндра перемещает клин между щетками, обеспечивая предварительное разрывное усилие. При прекращении движения поршня основного гидроцилиндра от недостатка давления в напорной магистрали рабочая жидкость подается в надпоршневую полость гидроусилителя со стороны поршня с большим диаметром. Давление в подпоршневой полости гидроусилителя со стороны поршня с меньшим диаметром увеличивается во столько раз, во сколько раз площадь этого поршня меньше площади поршня с большим диаметром. При этом во столько же раз увеличивается и давление в надпоршневой полости основного гидроцилиндра, поршень которого связан с клином, а значит увеличивается и разрывное усилие, развиваемое гидроклином. The device operates as follows. The working fluid from the pressure line is fed through a non-return valve into the over-piston cavity of the main hydraulic cylinder. The piston of the main hydraulic cylinder moves the wedge between the brushes, providing preliminary tensile force. When the movement of the piston of the main hydraulic cylinder stops due to a lack of pressure in the pressure line, the working fluid is supplied to the piston cavity of the hydraulic booster from the side of the piston with a large diameter. The pressure in the piston cavity of the hydraulic booster from the side of the piston with a smaller diameter increases by so many times, how many times the area of this piston is less than the area of the piston with a larger diameter. At the same time, the pressure in the supra-piston cavity of the main hydraulic cylinder, the piston of which is connected with the wedge, also increases by the same amount, and therefore the breaking force developed by the hydrocline also increases.

Описанная конструкция обеспечивает увеличение разрывного усилия только при условии повышения давления в гидроцилиндрах или при условии увеличения размеров гидроцилиндров, а также требует в обороте значительных объемов рабочей жидкости, что увеличивает вес и габариты конструкции снижает эффективность ее применения, особенно при использовании высоконапорного гидравлического оборудования. The described design provides an increase in breaking strength only if the pressure in the hydraulic cylinders increases or if the dimensions of the hydraulic cylinders increase, and it also requires significant volumes of working fluid in circulation, which increases the weight and dimensions of the structure and reduces its efficiency, especially when using high-pressure hydraulic equipment.

Известен гидроклин для разрушения горных пород (SU, A1, 883425), конструкция которого позволяет сократить длительность цикла отбойки блока от горного массива и увеличить развиваемое устройством разрывное усилие без существенного увеличения веса устройства. Known hydrocline for the destruction of rocks (SU, A1, 883425), the design of which allows to reduce the cycle time of breaking the block from the rock mass and to increase the breaking force developed by the device without significantly increasing the weight of the device.

Рассматриваемый гидроклин состоит из корпуса, в котором смонтированы основной и вспомогательный гидроцилиндры, каждый из которых включает гильзу и поршень со штоком, причем шток основного гидроцилиндра выполнен в виде гильзы вспомогательного гидроцилиндра, в которой установлены поршень со штоком вспомогательного гидроцилиндра и возвратная пружина между поршнем вспомогательного гидроцилиндра и упорной втулкой, установленной в штоке основного гидроцилиндра. Такая конструкция по существу представляет два последовательно соединенных гидроцилиндра, причем диаметр поршня первого (основного) гидроцилиндра значительно превышает диаметр поршня второго (вспомогательного) гидроцилиндра. Шток вспомогательного гидроцилиндра соединен с клином, который расположен между раздвижными щеками. Раздвижные щетки закреплены с помощью накидной гайки на корпусе устройства. Надпоршневая полость основного гидроцилиндра соединена с напорной магистралью гидравлической системы, а штоковая полость со сливной магистралью. Надпоршневая полость вспомогательного гидроцилиндра через запорный вентиль также соединена с напорной магистралью. The considered hydroclin consists of a housing in which the main and auxiliary hydraulic cylinders are mounted, each of which includes a sleeve and a piston with a rod, the rod of the main hydraulic cylinder made in the form of a sleeve of the auxiliary hydraulic cylinder, in which a piston with a rod of the auxiliary hydraulic cylinder and a return spring between the piston of the auxiliary hydraulic cylinder are installed and a thrust sleeve installed in the stem of the main hydraulic cylinder. Such a design essentially represents two serially connected hydraulic cylinders, the piston diameter of the first (main) hydraulic cylinder being much larger than the piston diameter of the second (auxiliary) hydraulic cylinder. The rod of the auxiliary hydraulic cylinder is connected to a wedge, which is located between the sliding cheeks. Sliding brushes are fixed with a union nut on the device. The over-piston cavity of the main hydraulic cylinder is connected to the pressure line of the hydraulic system, and the rod cavity is connected to the drain line. The supra piston cavity of the auxiliary hydraulic cylinder is also connected to the pressure line through a shut-off valve.

Описанное устройство работает следующим образом. Рабочий орган устройства (раздвижные щеки с расположенным между ними клином) устанавливают в шпур, предварительно пробуренный в горном массиве. Рабочую жидкость с некоторым расходом под давлением подают в надпоршневую полость вспомогательного гидроцилиндра через открытый запорный вентиль. Одновременно рабочую жидкость с таким же расходом подают в надпоршневую полость основного гидроцилиндра. Поскольку диаметр поршня вспомогательного гидроцилиндра значительно меньше диаметра поршня основного гидроцилиндра, то перемещение поршня вспомогательного гидроцилиндра при одинаковом расходе рабочей жидкости происходит гораздо быстрее, чем перемещение поршня основного гидроцилиндра. При этом шток вспомогательного гидроцилиндра перемещает соединенный с ним клин между раздвижными щетками, осуществляя предварительное внедрение клина, в результате которого выбираются зазоры между клином и щеками, а также между поверхностью щек и стенок шпура. После выборки зазоров предварительное перемещение клина прекращается вследствие недостаточности усилия, развиваемого вспомогательным гидроцилиндром. Запорный вентиль перекрывают, обеспечивая гидравлическое замыкание вспомогательного гидроцилиндра. Рабочая жидкость продолжая поступать в надпоршневую полость основного гидроцилиндра, обеспечивает дальнейшее перемещение клина уже под воздействием основного гидроцилиндра. Так как площадь поршня основного гидроцилиндра значительно больше площади поршня вспомогательного гидроцилиндра, распорное усилие рабочего органа оказывается достаточным для раскалывания породы. Поскольку предварительное внедрение клина осуществляют вспомогательным гидроцилиндром, то ход поршня основного гидроцилиндра, требуемый для раскалывания породы, невелик. Последнее обстоятельство позволяет увеличить диаметр поршня основного гидроцилиндра, а значит и увеличить разрывное усилие, развиваемое устройством, без значительного увеличения веса устройства, так как не требуется большая длина основного гидроцилиндра. Однако в рассматриваемом устройстве, как и в вышеописанном аналоге, развиваемое разрывное усилие при заданном угле клина определяется двумя параметрами давлением в напорной магистрали и диаметром поршня основного гидроцилиндра увеличение которых ограничено. Так, увеличение давления в напорной магистрали гидравлической системы требует применение специального высоконапорного гидравлического оборудования и высоконапорных подводящих шлангов, которые являются наиболее уязвимым звеном конструкции. Увеличение диаметра поршня вызывает увеличение габаритов и веса, что приемлемо с учетом того, что гидроклинья, как правило, являются переносным оборудованием и часто используются в стесненных условиях, т.е. эффективность применения описанного гидроклина ограничена невозможностью дальнейшего наращивания разрывного усилия без увеличения габаритов и веса устройства или без увеличения рабочего давления в гидросистеме. Кроме того, конструкция устройства не позволяет использовать его силовой блок (гидросистема, основной гидроцилиндр, вспомогательный гидроцилиндр), обеспечивающий перемещение основного клина между раздвижными щетками, для обслуживания нескольких рабочих органов, установленных в нескольких шпурах или скважинах, при отрыве блоков от горного массива в заданном направлении по строчке шпуров или скважин, когда требуется одновременное приложение разрывных усилий в нескольких шпурах или скважинах по линии отрыва блока. Производство таких работ при использовании описанного гидроклина требует одновременного применения нескольких гидроклиньев в их полном комплекте, что усложняет работы и снижает их эффективность с учетом относительной сложности конструкции описанного гидроклина. The described device operates as follows. The working body of the device (sliding cheeks with a wedge located between them) is installed in the hole previously drilled in the rock mass. The working fluid with a certain flow rate under pressure is fed into the supra-piston cavity of the auxiliary hydraulic cylinder through an open shut-off valve. At the same time, the working fluid with the same flow rate is fed into the supra-piston cavity of the main hydraulic cylinder. Since the diameter of the piston of the auxiliary hydraulic cylinder is much smaller than the diameter of the piston of the main hydraulic cylinder, the movement of the piston of the auxiliary hydraulic cylinder at the same flow rate of the working fluid is much faster than the movement of the piston of the main hydraulic cylinder. In this case, the rod of the auxiliary hydraulic cylinder moves the wedge connected to it between the sliding brushes, carrying out the preliminary introduction of the wedge, as a result of which the gaps between the wedge and the cheeks, as well as between the surface of the cheeks and the walls of the hole, are selected. After sampling the gaps, the preliminary movement of the wedge is stopped due to insufficient effort developed by the auxiliary hydraulic cylinder. The shut-off valve is closed, providing hydraulic closure of the auxiliary hydraulic cylinder. The working fluid, continuing to flow into the supra piston cavity of the main hydraulic cylinder, provides further movement of the wedge already under the influence of the main hydraulic cylinder. Since the area of the piston of the main hydraulic cylinder is much larger than the area of the piston of the auxiliary hydraulic cylinder, the spacer force of the working body is sufficient to split the rock. Since the preliminary introduction of the wedge is carried out by an auxiliary hydraulic cylinder, the piston stroke of the main hydraulic cylinder required to split the rock is small. The latter circumstance allows to increase the piston diameter of the main hydraulic cylinder, and therefore to increase the breaking force developed by the device, without significantly increasing the weight of the device, since a large length of the main hydraulic cylinder is not required. However, in the device under consideration, as in the analogue described above, the developed breaking force at a given wedge angle is determined by two parameters of pressure in the pressure line and the piston diameter of the main hydraulic cylinder whose increase is limited. So, increasing the pressure in the pressure line of the hydraulic system requires the use of special high-pressure hydraulic equipment and high-pressure supply hoses, which are the most vulnerable part of the design. An increase in the diameter of the piston causes an increase in dimensions and weight, which is acceptable given that wedges are usually portable equipment and are often used in cramped conditions, i.e. the effectiveness of the use of the described hydroclin is limited by the inability to further increase the breaking strength without increasing the dimensions and weight of the device or without increasing the working pressure in the hydraulic system. In addition, the design of the device does not allow the use of its power unit (hydraulic system, main hydraulic cylinder, auxiliary hydraulic cylinder), which provides the movement of the main wedge between the sliding brushes, to service several working bodies installed in several holes or wells, when the blocks are separated from the rock mass in a given direction along the line of holes or wells, when simultaneous application of tensile forces in several holes or wells is required along the separation line of the block. The production of such works using the described hydrocline requires the simultaneous use of several hydroclines in their complete set, which complicates the work and reduces their effectiveness, taking into account the relative complexity of the design of the described hydrocline.

Известно гидроклиновое устройство (SU, A3, 1774994), конструкция которого позволяет по сравнению с описанным аналогами повысить разрывное усилие рабочего органа без увеличения давления в гидросистеме и без увеличения размеров исполнительных гидроцилиндров. Указанное гидроклиновое устройство по мнению заявителя является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и рассматривается в качестве прототипа. A hydrocline device is known (SU, A3, 1774994), the design of which allows, in comparison with the described analogues, to increase the breaking strength of the working body without increasing the pressure in the hydraulic system and without increasing the size of the executive hydraulic cylinders. The specified hydrocline device according to the applicant is the closest in technical essence to the claimed device and is considered as a prototype.

Гидроклиновое устройство содержит корпус, рабочий орган в виде раздвижных щек с расположенным между ними основным клином, основной гидроцилиндр, гильза которого соединена с корпусом, а шток с верхним упорным элементом, траверсу, соединенную с нижним упорным элементом и основным клином, установленным перпендикулярно к оси траверсы, вспомогательные клинья, встречно установленные между верхним и нижним упорным и элементами с возможностью взаимодействия своими скошенными поверхностями друг с другом и с указанными верхним и нижним упорными элементами, вспомогательные гидроцилиндры, гильзы которых шарнирно соединены с указанной траверсой, а штоки шарнирно соединены с указанным вспомогательными клиньями. Указанные раздвижные щеки соединены с корпусом зубчатыми рейками, которые выполнены с возможностью взаимодействия с зубчатыми башмаками замкового устройства, установленного на верхнем упорном элементе, обеспечивая при срабатывании замкового устройства соединение верхнего упорного элемента через зубчатые рейки с корпусом, а значит и фиксацию штока основного гидроцилиндра относительно его гильзы. Устройство содержит также гидравлическую систему со средствами ручного и автоматического регулирования режимов работы основного и вспомогательных гидроцилиндров. The hydrocline device comprises a housing, a working body in the form of sliding cheeks with a main wedge located between them, a main hydraulic cylinder, a sleeve of which is connected to the housing, and a rod with an upper stop element, a crosshead connected to the lower stop element and the main wedge installed perpendicular to the axis of the crosshead auxiliary wedges counterclosed between the upper and lower thrust and elements with the possibility of interaction with their beveled surfaces with each other and with the specified upper and lower thrust and elements, auxiliary hydraulic cylinders, the liners of which are pivotally connected to the specified traverse, and the rods are pivotally connected to the specified auxiliary wedges. These sliding cheeks are connected to the housing by gear rails, which are configured to interact with the gear shoes of the locking device mounted on the upper stop element, providing, when the locking device is triggered, the upper stop element is connected through the gear racks to the housing, and therefore the main cylinder cylinder is fixed relative to it sleeves. The device also contains a hydraulic system with means of manual and automatic regulation of the operating modes of the main and auxiliary hydraulic cylinders.

Рассматриваемое гидроклиновое устройство работает следующим образом. Рабочий орган, выполненный в виде раздвижных щек с расположенным между ними основным клином, помещают в предварительно пробуренную в горном массиве скважину. Напорную магистраль гидравлической системы подключают к надпоршневой полости основного гидроцилиндра, штоковую полость основного гидроцилиндра соединяют со сливом. При этом шток основного гидроцилиндра перемещается в направлении основного клина и через верхний упорный элемент, вспомогательные клинья, нижний упорный элемент и траверсу передает усилие на основной клин, перемещая его между раздвижными щеками, которые раздвигаясь под действием основного клина, вызывают разрывные усилия, радиально предлагаемые к стенкам скважины. При достижении заданного предельного давления в надпоршневой полости основного гидроцилиндра напорная магистраль гидросистемы автоматически соединяется с надпоршневыми полостями вспомогательных гидроцилиндров, а штоковые полости указанных гидроцилиндров соединяются со сливом. Вспомогательные гидроцилиндры своими штоками начинают встречно перемещать вспомогательные клинья между верхним и нижним упорными элементами. Один из вспомогательных клиньев при ого перемещении взаимодействует с замковым устройством, обеспечивает срабатывание замкового устройства, соединение зубчатых башмаков с зубчатыми рейками, а значит и соединение верхнего упорного элемента с корпусом устройства. Этим обеспечивается фиксация штока основного гидроцилиндра относительно его гильзы, т.е. замыкание основного гидроцилиндра. Дальнейшее перемещение вспомогательных клиньев вызывает увеличение осевого усилия, воздействующего со стороны вспомогательных клиньев через нижний упорный элемент и траверсу на основной клин, что в свою очередь вызывает увеличение разрывного усилия рабочего органа вплоть до раскалывания горного массива, т.е. первоначально основной гидроцилиндр выбирает зазоры в цепи "шток основного гидроцилиндра верхний упорный элемент вспомогательные клинья нижний упорный элемент траверса основной клин щеки стенки скважины" и предварительно нагружает скважину разрывным усилием, величина которого определяется давлением в напорной магистрали гидросистемы и диаметром поршня основного гидроцилиндра. Дальнейшее увеличение разрывного усилия обеспечивается дальнейшим перемещением основного клина под действием на него вспомогательных клиньев, перемещаемых между упорными элементами вспомогательными гидроцилиндрами. Такое решение позволяет существенное увеличить осевую нагрузку на основной клин, а значит и разрывное усилие, без увеличения давления гидроцилиндров. Consider a hydrocline device operates as follows. The working body, made in the form of sliding cheeks with the main wedge located between them, is placed in a well pre-drilled in the rock mass. The pressure line of the hydraulic system is connected to the supra-piston cavity of the main hydraulic cylinder, the rod cavity of the main hydraulic cylinder is connected to the drain. The rod of the main hydraulic cylinder moves in the direction of the main wedge and through the upper thrust element, auxiliary wedges, lower thrust element and crosshead transfers force to the main wedge, moving it between sliding cheeks, which move apart under the action of the main wedge, cause breaking forces radially offered to the walls of the well. Upon reaching the specified maximum pressure in the supra-piston cavity of the main hydraulic cylinder, the pressure line of the hydraulic system is automatically connected to the supra-piston cavities of the auxiliary hydraulic cylinders, and the rod cavities of these hydraulic cylinders are connected to the drain. Auxiliary hydraulic cylinders with their rods begin to counter-move auxiliary wedges between the upper and lower thrust elements. One of the auxiliary wedges, when moving, interacts with the locking device, ensures the operation of the locking device, the connection of gear shoes with gear racks, and therefore the connection of the upper thrust element with the housing of the device. This ensures the fixation of the stem of the main hydraulic cylinder relative to its liner, i.e. short circuit of the main hydraulic cylinder. Further movement of the auxiliary wedges causes an increase in the axial force acting on the side of the auxiliary wedges through the lower thrust element and the beam on the main wedge, which in turn causes an increase in the breaking force of the working body until the rock mass splits, i.e. Initially, the main hydraulic cylinder selects the gaps in the chain “the main hydraulic cylinder rod upper stop element auxiliary wedges lower stop element crosshead of the main wedge of the borehole wall” and preloads the well with a breaking force, the value of which is determined by the pressure in the pressure line of the hydraulic system and the piston diameter of the main hydraulic cylinder. A further increase in breaking strength is provided by the further movement of the main wedge under the action of auxiliary wedges moving between the thrust elements by auxiliary hydraulic cylinders. This solution allows you to significantly increase the axial load on the main wedge, and hence the breaking force, without increasing the pressure of the hydraulic cylinders.

Общими заявляемым решением признаками в рассматриваемом устройстве являются клиновой рабочий орган, выполненный в виде основного клина, расположенного между раздвижными щеками, вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом, расположенное между упорными элементами, выполненными с возможностью взаимодействия с основным клином и раздвижными щеками. The general solution claimed by the solution in the device under consideration is a wedge working body made in the form of a main wedge located between the sliding cheeks, an auxiliary wedge device with a hydraulic drive located between the stop elements made with the possibility of interaction with the main wedge and the sliding cheeks.

Анализуемое в качестве прототипа устройство позволяет получить значительные разрывные усилия без увеличения давления в гидросистеме и размеров гидроцилиндров, однако имеет сложную конструкцию, обусловленную множеством функциональных узлов, кинематически взаимодействующих друг с другом (корпус, траверса, три гидроцилиндра, замковое устройство, механизм срабатывания замкового устройства), сложную гидравлическую систему, обеспечивающую необходимый режим работы трех гидроцилиндров, не позволяет использовать силовой блок устройства, обеспечивающий перемещение основного клина между раздвижными щеками для обслуживания нескольких рабочих органов, установленных в нескольких шпурах или скважинах при отрыве блоков от горного массива в западном направлении по строчке шпуров или скважин, когда требуется одновременное приложение разрывных усилий в нескольких шпурах или скважинах до отрыва блока, что усложняет работы и снижает их эффективность с учетом сложности конструкции описанного гидроклинового устройства. The device being analyzed as a prototype allows to obtain significant breaking forces without increasing the pressure in the hydraulic system and the dimensions of the hydraulic cylinders, however, it has a complex structure due to the many functional units kinematically interacting with each other (body, traverse, three hydraulic cylinders, locking device, locking mechanism of the locking device) , a complex hydraulic system that provides the necessary mode of operation of the three hydraulic cylinders does not allow the use of the power unit of the device, ensuring the movement of the main wedge between the sliding cheeks to serve several working bodies installed in several holes or wells when the blocks are separated from the rock mass in the western direction along the line of holes or wells, when simultaneous application of tensile forces in several holes or wells is required before the block is detached, which complicates the work and reduces their effectiveness, given the complexity of the design of the described hydrocline device.

В основу изобретения поставлена техническая задача создания постоянного гидроклинового устройства, конструктивное решение которого обеспечивало бы возможность использования силового блока устройства для обслуживания нескольких клиновых рабочих органов, установленных в нескольких шпурах или скважинах, и за счет этого повысило бы производительность и эффективность выполнения работы по отрыву блоков от горного массива по строчке шпуров или скважин с одновременным приложением разрывных усилий в нескольких местах по линии отрыва. При этом устройство должно обеспечивать значительное разрывное усилие без увеличения давления в гидросистеме и размеров гидроцилиндров. The basis of the invention is the technical task of creating a permanent hydrocline device, the design solution of which would make it possible to use the power unit of the device for servicing several wedge working bodies installed in several boreholes or wells, and thereby would increase the productivity and efficiency of work on separation of blocks from massif along the line of holes or wells with simultaneous application of breaking forces in several places along the separation line. In this case, the device should provide a significant breaking force without increasing the pressure in the hydraulic system and the size of the hydraulic cylinders.

Поставленная задача достигается тем, что в гидроклиновом устройстве, содержащем клиновой рабочий орган, выполненный в виде основного клина, расположенного между раздвижными щеками, вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом, расположенное между упорным элементами, выполненными с возможностью взаимодействия с основным клином и раздвижными щеками, согласно изобретению упорные элементы установлены на штанге с возможностью перемещения вдоль ее оси, один конец указанной штанги соосно соединен с основным клином со стороны его вершины, на свободном конце штанги выполнены средства фиксации, второй со стороны клина упорного элемента; вспомогательное клиновое устройство выполнено в виде вспомогательного клина, установленного с возможностью взаимодействия своими скошенными поверхностями с рабочими поверхностями упорных элементов, а гидропривод выполнен в виде гидроцилиндра, гильза которого соединена с вспомогательным клином, а шток соединен с одним из указанных упорных элементов и ориентирован параллельно рабочей поверхности этого упорного элемента. The problem is achieved in that in a hydrocline device containing a wedge working body made in the form of a main wedge located between the sliding cheeks, an auxiliary wedge device with a hydraulic drive located between the stop elements configured to interact with the main wedge and the sliding cheeks, according to the invention thrust elements are mounted on the rod with the possibility of movement along its axis, one end of the specified rod is coaxially connected to the main wedge from its side rhin, on the free end of the rod are made fixing means, the second from the side of the wedge of the thrust element; the auxiliary wedge device is made in the form of an auxiliary wedge installed with the possibility of interacting with its beveled surfaces with the working surfaces of the thrust elements, and the hydraulic actuator is made in the form of a hydraulic cylinder, the sleeve of which is connected to the auxiliary wedge, and the rod is connected to one of these thrust elements and is oriented parallel to the working surface this thrust element.

Перечисленные признаки изобретения в своей совокупности заявитель считает необходимыми и достаточными для достижения поставленной технической задачи создания простого гидроклинового устройства, обеспечивающего возможность использования единственного силового блока для обслуживания нескольких шпуров или скважин, в которых установлены клиновые рабочие органы, т.е. при помощи единственного силового блока осуществлять расклинивание рабочих органов последовательно в нескольких шпурах или скважинах. The above-mentioned features of the invention, taken together, the applicant considers necessary and sufficient to achieve the technical task of creating a simple gidroklinnogo device that allows the use of a single power unit to service several holes or wells in which wedge working bodies are installed, i.e. using a single power unit to wedge the working bodies sequentially in several holes or wells.

Техническая задача решается конструктивным выполнением гидроклинового устройства, позволяющим после расклинивания рабочего органа в шпуре или скважине разблокировать устройство, фиксирующее упорные элементы на штанге, снять со штанги силовой блок, включающий упорные элементы и вспомогательное клиновое устройство с гидроприводом, и использовать снятый силовой блок для расклинивания рабочего органа, установленного в другом шпуре или скважине, при этом рабочий орган в первом шпуре или скважине остается в расклиненном состоянии. The technical problem is solved by the constructive implementation of the hydrocline device, which allows, after wedging the working body in the hole or well, to unlock the device that fixes the thrust elements on the rod, remove the power block from the rod, including the thrust elements and the auxiliary wedge device with hydraulic drive, and use the removed power block to wedge the working body installed in another hole or well, while the working body in the first hole or well remains in a wedged state.

Применение такого устройства повышает эффективность выполнения работ по отрыву монолитных блоков от горного массива в заданном направлении по строчке шпуров или скважин, когда требуется установка клиновых распорных механизмов в нескольких шпурах или скважинах для одновременного приложения разрывных усилий в нескольких точках вдоль линии отрыва моноблока от горного массива. The use of such a device increases the efficiency of work on the separation of monolithic blocks from the rock mass in a given direction along the line of holes or wells, when it is necessary to install wedge spacers in several holes or wells for the simultaneous application of tensile forces at several points along the line of separation of the monoblock from the rock mass.

Целесообразно каждый упорный элемент выполнить в виде плиты с отверстием, при помощи которого упорный элемент установлен на штанге, средства фиксации второго со стороны основного клина упорного элемента выполнить в виде упорной головки на свободном конце штанги и разъемных вдоль оси втулок, установленных на штанге между упорной головкой и вторым со стороны основного клина упорным элементом, а вспомогательный клин выполнить со сквозным пазом со стороны его рабочих поверхностей, направленным от основания к вершине клина, при помощи которого вспомогательный клин установлен на штанге с возможностью перемещения вдоль ее оси, а также относительно упорных элементов. Целесообразность такого конструктивного решения основных элементов заявляемого гидроклинового устройства объясняется простотой, надежностью в работе и удобством монтажа и демонтажа силового блока на штанге. It is advisable that each thrust element is made in the form of a plate with an aperture by means of which the thrust element is mounted on the rod, and the means for fixing the second from the side of the main wedge of the thrust element are made in the form of a thrust head on the free end of the rod and bushings installed along the axis of the rod mounted on the rod between the and the second thrust element from the side of the main wedge, and make the auxiliary wedge with a through groove from the side of its working surfaces, directed from the base to the top of the wedge, with which th auxiliary wedge mounted on a rod movable along its axis and relative stop elements. The feasibility of such a constructive solution of the main elements of the inventive wedge device is explained by the simplicity, reliability and ease of installation and dismantling of the power unit on the rod.

На фиг. 1 изображен общий вид гидроклинового устройства в разрезе; на фиг.2 разрез по A-A на фиг.1 на фиг.3 вид по стрелке B на фиг.1
Гидроклиновое устройство состоит из рабочего органа, выполненного в виде основного клина 1, расположенного между раздвижными щеками 2 и 3, штанги 4, которая соединена с основным клином 1 со стороны его вершины. На штанге 4 установлены с возможность перемещения вдоль ее оси упорные элементы 5 и 6, каждый из которых выполнен в виде плиты с отверстием 7, через которое проходит штанга 4. Между упорными элементами 5 и 6 установлен вспомогательный клин 8. Угол между рабочими поверхностями 9 и 10 упорных элементов 5 и 6 в направлении перемещения вспомогательного клина 8 выполнен равным углу вспомогательного клина 8. Вспомогательный клин 8 со стороны его скошенных поверхностей выполнен со сквозным пазом 11, разделяющим вспомогательный клин 8 на два клиновых участка 12 и 13, жестко связанных между собой и расположенных по обе стороны штанги 4. Такое выполнение вспомогательного клина 8 позволяет расположить его симметрично относительно штанги 4, уравновешивая тем самым нагрузки, действующие на конструктивные элементы устройства, и обеспечивает возможность перемещения вспомогательного клина 8 вдоль продольной оси штанги 4 относительно упорных элементов 5 и 6 в поперечном относительно штанги 4 направлении. Гидропривод вспомогательного клина 8 выполнен в виде гидроцилиндра 14, гильза 15 которого жестко соединена с вспомогательным клином 8 со стороны его вершины, а шток 16 гидроцилиндра 14 соединен с кронштейном упорного элемента 6. При этом гидроцилиндр 14 установлен таким образом, что ось штока 16 расположена параллельно рабочей поверхности 10 упорного элемента 6, т.е. того упорного элемента с которым соединен шток 16 гидроцилиндра 14. Такое выполнение обеспечивает возможность перемещения вспомогательного клина 8 относительно упорных элементов 5 и 6 при помощи гидроцилиндра 14. На свободном конце штанги 4 выполнена упорная головка 17, диаметр которой больше диаметра штанги 4, по меньшей мере диаметра отверстий 7 в упорных элементах 5 и 6. Для компенсации зазора 18 между штангой 4 и упорными элементами 5 и 6, каждый упорный элемент снабжен разъемной центрирующей втулкой 19 и 20. Центрирующие втулки 19 и 20 обеспечивают возможность перемещения упорных элементов 5 и 6 вдоль штанги 4 без перекосов. Между разъемной центрирующей втулкой 20 и упорной головкой 17 установлены разъемные втулки 21 и 22, с помощью которых выбираются зазоры между рабочим органом и стенками шпура, первоначально имеющие место после установки рабочего органа в шпур. При удалении разъемных центрирующих втулок 19 и 20, а также разъемных втулок 21 и 22, упорные элементы 5 и 6 вместе с вспомогательным клином 8 и гидроцилиндром 14 могут быть демонтированы со штанги 4, что обеспечивается диаметром отверстий 7 в упорных элементах 5 и 6 и диаметром упорной головки 17. Монтаж упорных элементов 5 и 6, вспомогательного клина 8 и гидроцилиндра 14 на штанге 4 может быть выполнен путем проведения штанги 4 через отверстия 7 в упорных элементах 5 и 6 с последующей установкой разъемных центрирующих втулок 19 и 20. Таким образом обеспечивается возможность использования силового блока (упорные элементы 5 и 6, вспомогательный клин 8, гидроцилиндр 14) для обслуживания нескольких рабочих органов, установленных в различных шпурах или скважинах. Упорный элемент 6 взаимодействует через центрирующую втулку 20 и разъемные втулки 21 и 22 с упорной головкой 17 на свободном конце штанги 4. Упорный элемент 5 через центрирующую втулку 19 взаимодействует с торцами 23 раздвижных щек 2 и 3.In FIG. 1 shows a General view in section of a hydrocline device; in Fig.2 a section along AA in Fig.1 in Fig.3; a view along arrow B in Fig.1
The hydrocline device consists of a working body made in the form of a main wedge 1 located between the sliding cheeks 2 and 3, a rod 4, which is connected to the main wedge 1 from the side of its top. On the rod 4, thrust elements 5 and 6 are installed with the possibility of movement along its axis, each of which is made in the form of a plate with an opening 7 through which the rod 4 passes. Between the thrust elements 5 and 6, an auxiliary wedge is installed 8. The angle between the working surfaces 9 and 10 thrust elements 5 and 6 in the direction of movement of the auxiliary wedge 8 is made equal to the angle of the auxiliary wedge 8. The auxiliary wedge 8 from the side of its beveled surfaces is made with a through groove 11 separating the auxiliary wedge 8 into two wedge sections and 12 and 13, rigidly interconnected and located on both sides of the rod 4. This embodiment of the auxiliary wedge 8 allows you to position it symmetrically relative to the rod 4, thereby balancing the loads acting on the structural elements of the device, and provides the ability to move the auxiliary wedge 8 along the longitudinal the axis of the rod 4 relative to the thrust elements 5 and 6 in the transverse relative to the rod 4 direction. The hydraulic drive of the auxiliary wedge 8 is made in the form of a hydraulic cylinder 14, the sleeve 15 of which is rigidly connected to the auxiliary wedge 8 from the side of its top, and the rod 16 of the hydraulic cylinder 14 is connected to the bracket of the thrust element 6. In this case, the hydraulic cylinder 14 is installed so that the axis of the rod 16 is parallel the working surface 10 of the thrust element 6, i.e. of the thrust element to which the rod 16 of the hydraulic cylinder 14 is connected. This embodiment makes it possible to move the auxiliary wedge 8 relative to the thrust elements 5 and 6 using the hydraulic cylinder 14. At the free end of the rod 4 there is a thrust head 17, the diameter of which is larger than the diameter of the rod 4, at least the diameter of the holes 7 in the stop elements 5 and 6. To compensate for the gap 18 between the rod 4 and the stop elements 5 and 6, each stop element is provided with a detachable centering sleeve 19 and 20. The centering bushings 19 and 20 provide the ability to move the thrust elements 5 and 6 along the rod 4 without distortions. Between the detachable centering sleeve 20 and the thrust head 17, detachable sleeves 21 and 22 are installed, with the help of which the gaps between the working body and the walls of the hole are selected, which initially occur after the working body is installed in the hole. When removing the detachable centering sleeves 19 and 20, as well as the detachable sleeves 21 and 22, the stop elements 5 and 6 together with the auxiliary wedge 8 and the hydraulic cylinder 14 can be removed from the rod 4, which is ensured by the diameter of the holes 7 in the stop elements 5 and 6 and the diameter thrust head 17. The installation of the thrust elements 5 and 6, the auxiliary wedge 8 and the hydraulic cylinder 14 on the rod 4 can be performed by holding the rod 4 through the holes 7 in the thrust elements 5 and 6 with the subsequent installation of detachable centering sleeves 19 and 20. Thus ensuring etsya possibility of using the power unit (abutting elements 5 and 6, the auxiliary wedge 8, hydraulic cylinder 14) to serve several working elements, set in different boreholes or wells. The stop element 6 interacts through the centering sleeve 20 and the split sleeves 21 and 22 with the stop head 17 at the free end of the rod 4. The stop element 5 through the centering sleeve 19 interacts with the ends 23 of the sliding cheeks 2 and 3.

Устройство работает следующим образом. Основной клин 1 вместе со штангой 4 и раздвижными щеками 2 и 3 устанавливают в шпур или скважину, пробуренную в разрушаемом горном массиве. На штанге 4, используя разъемные центрирующие втулки 19 и 20, монтируют упорные элементы 5 и 6, вспомогательный клин 8 и гидроцилиндр 14, обеспечивая при этом соприкасание центрирующей втулки 19 с торцами 23 раздвижных щек 2 и 3, а между центрирующей втулкой 20 и упорной головкой 17 устанавливают разъемные втулки 21 и 22, подбирая их длину таким образом, чтобы обеспечить минимальный зазор между раздвижными щеками 2 и 3 и стенкой шпура. После этого гидравлическую жидкость подают в надпоршневую полость гидроцилиндра 14, а со штоковой полости гидроцилиндра 14 обеспечивают слив гидравлической жидкости. Гильза 15 под действием давления гидравлической жидкости перемещается относительно штока 16, а значит и относительно упорного элемента 6, с которым жестко связан шток 16. Перемещение гильзы 15 приводит к перемещению вспомогательного клина 8 между упорными элементами 5 и 6, так как гильза 15 жестко соединена с вспомогательным клином 8. Перемещение вспомогательного клина 8 вызывает перемещение упорного элемента 6 в направлении от вспомогательного клина 8, так как упорный элемент 5, упираясь через разъемную центрирующую втулку 19 в торцы 3 раздвижных щек 2 и 3, остается неподвижным. Упорный элемент 6, упираясь через разъемную центрирующую втулку 20 и разъемные втулки 21 и 22 в упорную головку 17 и продолжая перемещаться под воздействием вспомогательного клина 8, перемещает штангу 4, а вместе с ней и основной клин 1 относительно раздвижных щек 2 и 3, обеспечивая расклинивание рабочего органа и возрастание разрывного усилия, действующего на стенки шпура или скважины, вплоть до раскола горного массива. The device operates as follows. The main wedge 1, together with the rod 4 and the sliding cheeks 2 and 3, are installed in a hole or a well drilled in a destructible mountain range. On the rod 4, using detachable centering sleeves 19 and 20, mount the stop elements 5 and 6, an auxiliary wedge 8 and a hydraulic cylinder 14, while ensuring that the centering sleeve 19 is in contact with the ends 23 of the sliding cheeks 2 and 3, and between the centering sleeve 20 and the thrust head 17, detachable sleeves 21 and 22 are installed, choosing their length in such a way as to provide a minimum clearance between the sliding cheeks 2 and 3 and the borehole wall. After that, the hydraulic fluid is fed into the piston cavity of the hydraulic cylinder 14, and the hydraulic fluid is drained from the rod cavity of the hydraulic cylinder 14. The sleeve 15 under the pressure of the hydraulic fluid moves relative to the rod 16, and therefore relative to the thrust element 6, with which the rod 16 is rigidly connected. Moving the sleeve 15 leads to the movement of the auxiliary wedge 8 between the thrust elements 5 and 6, since the sleeve 15 is rigidly connected to auxiliary wedge 8. The movement of the auxiliary wedge 8 causes the stop element 6 to move away from the auxiliary wedge 8, since the stop element 5 abuts through the split centering sleeve 19 against the ends 3 of the sliding cheeks 2 and 3 remain motionless. The stop element 6, abutting through the detachable centering sleeve 20 and detachable bushings 21 and 22 against the stop head 17 and continuing to move under the influence of the auxiliary wedge 8, moves the rod 4, and with it the main wedge 1 relative to the sliding cheeks 2 and 3, providing wedging the working body and the increase in breaking strength acting on the walls of the hole or well, up to the split of the rock mass.

При выполнении работ по отрыву блоков по строчке шпуров или скважин с одновременным приложением разрывных усилий в нескольких местах вдоль линии отрыва, в каждую из скважин устанавливают рабочей орган в виде основного клина 1 со штангой 4 и раздвижными щетками 2 и 3. После этого силовой блок (упорные элементы 5 и 6, вспомогательный клин 8, гидроцилиндр 14) монтируют описанным выше образом на штанге 4 первого шпура, производят, как описано выше, расклинивание рабочего органа до требуемого разрывного усилителя, после чего демонтируют силовой блок со штанги 4. При этом остающийся в скважине рабочий орган сохраняет свое состояние, т.е. обеспечивает достигнутое его расклиниванием разрывное усилие без участия силового блока. Указанные операции выполняют на втором, третьем и так далее шпурах, обеспечивая обслуживание единственным силовым блоком множества рабочих органов, установленных в различных шпурах или скважинах. When performing work on tearing blocks along a line of holes or wells with simultaneous application of breaking forces in several places along the tear line, a working body is installed in each well in the form of a main wedge 1 with a rod 4 and sliding brushes 2 and 3. After that, the power block ( the stop elements 5 and 6, the auxiliary wedge 8, the hydraulic cylinder 14) are mounted as described above on the rod 4 of the first bore hole, as described above, the working body is wedged to the desired breaking amplifier, and then the power unit is dismantled from the rod 4. In this case, the working body remaining in the well retains its state, i.e. provides the breaking force achieved by its wedging without the participation of a power block. These operations are performed on the second, third, and so on bore holes, providing a single power unit with a plurality of working bodies installed in various bore holes or wells.

Описанный вариант использования заявляемого изобретения является, по мнению заявителя, лучшим но не единственным. Заявитель считает возможным и другие варианты реализации изобретения, которые следует рассматривать как технические эквиваленты, если они находятся в пределах сущности заявляемого изобретения. The described use of the claimed invention is, according to the applicant, the best but not the only one. The applicant considers it possible and other options for implementing the invention, which should be considered as technical equivalents, if they are within the essence of the claimed invention.

Claims

1. Hydrocline device, including a wedge working body, made in the form of a main wedge located between the sliding cheeks, an auxiliary wedge device with a hydraulic drive located between the stop elements made with the possibility of interaction with the main wedge and the sliding cheeks, characterized in that the stop elements are installed on the rod with the possibility of movement along its axis, one end of the specified rod is coaxially connected to the main wedge from the side of its top, at the free end of the rod the means of fixing the second thrust element from the wedge side, the auxiliary wedge device is made in the form of an auxiliary wedge installed with the possibility of interaction with its beveled surfaces with the working surfaces of the thrust elements, and the hydraulic actuator is made in the form of a hydraulic cylinder, the sleeve of which is connected to the auxiliary wedge, and the rod is connected to one of these thrust elements and is oriented parallel to the working surface of this thrust element.

2. The device according to claim 1, characterized in that each of the thrust elements is made in the form of a plate with a hole by means of which each thrust element is mounted on a rod.

3. The device according to claim 1, characterized in that the means of fixing the second from the side of the main wedge of the thrust element are made in the form of a thrust head on the free end of the rod and detachable bushes installed along the axis between the thrust head and the second thrust element from the side of the main wedge .

4. The device according to claim 1, characterized in that the auxiliary wedge is made with a through groove from the side of its beveled surfaces, directed from the base to the top of the auxiliary wedge, by means of which the auxiliary wedge is mounted on the rod with the possibility of movement along its axis, and also relatively persistent elements.