SE457209B - Tryckelement foer soenderbrytning av berg - Google Patents

Description

457 209 2 sad av husets delar utskjutes stämpeln, samtidigt som den utövar en kraft- eller tryckpåverkan på ett föremål.

Detta kända tryckelement är dimensionerat att alstra en i förut- bestämd riktning uppträdande kraft, som är proportionell mot are- an hos den yta hos stämpeln, som är i kontakt med den elastiska kammaren. Detta innebär med andra ord, att det kända tryckelemen- tets verkningsgrad är låg.

Med verkningsgrad avses här och fortsättningsvis förhållandet mellan den kraft, som skall alstras av tryckelementet i den förut- bestämda riktningen, och den av den elastiska kammaren alstrade kraften. Den sidokomposant av den av den elastiska kammaren alst- rade, från drivmedelstrycket härrörande kraften, vars vektor är vinkelrät mot den av tryckelementet, i den förutbestämda rikt- ningen alstrade kraftens vektor, användas icke för åstadkommande av kraften i den förutbestämda riktningen. Denna sidokomposant förorsakar deformation av husets orörliga del, vilket leder till att plastiska deformationer alstras i huset, varför tryckelemen- tets funktionssäkerhet minskas. När drivmedelstrycket i den elas- tiska kammaren blir högre, ökas sidokomposanten, vilket resulterar i att spalter bildas mellan stämpeln och husets orörliga del, varvid det elastiska kammarmaterialet "strömmar" in i dessa spal- ter. Den elastiska kammaren brytes härigenom och dess täta till- slutande rubbas. En ökning av husets styvhet leder till en ökning av material, bl.a. metallåtgângen eller gör tillverkningen av det- ta kända tryckelement mycket komplicerad. I Försök att öka tryckelementets verkningsgrad har lett fram till ett genom det sovjetiska uppfinnarcertifikatet nr. 1 033 819, klass E 21 C 37/06, år 1982 känt tryckelement.

Detta kända tryckelement innefattar ett hus, som är isärförbart utefter sin längdaxel och innehåller en elastisk, koaxiellt an- ordnad rörformad kammare, och två isärförande insatsstycken, vil- ka vart och ett är anordnade vid var sin sida om isärföringslin- jen för huset. Insatsstycket har ett trapetsfprmat tvärsnitt, sett i ett mot husets centrumaxel vinkelrätt plan, varvid insatsstyc- kets större bassida vilar mot den elastiska kammaren, medan dess a 457 209 sidoyta vilar mot husets innervägg. Dessutom innefattar detta kän- da tryckelement tvâ mantlar, vilka var och en innehåller ett rör- stycke för inmatning av ett arbets- eller drivmedel i den elas- tiska kammaren. Vardera änden hos den elastiska kammaren är an- ordnad mellan resp. rörstycke och mantel. I den elastiska kamma- ren är utefter dess längdaxel anordnad en perforerad rörformad kärna. Vardera änden hos kärnan har formen av ett rörstycke. Var- je mantel utgöres av en hylsa med invändiga skruvgångor, som in- griper med rörstyckets utvändiga skruvgängor. Mantlarna är allt- så stelt förbundna med varandra medelst den rörformiga kärnan.

Mantlarna är avsedda att tätt tillsluta var sin ände hos den elas- tiska kammaren.

När drivmedel under tryck inmatas i den elastiska kammaren, ut- vidgas husets delar medelst den elastiska kammaren och de isärfö- rande insatsstyckena.

Detta kända tryckelement har icke fått något vidsträckt använd- ningsområde vid bortbrytning, från ett stenmassiv, av stora styc- ken av natursten, exempelvis granit, på grund av att den elastis- ka kammaren alstrar en begränsad kraft av exempelvis ca 10 mPa, eftersom detta kända tryckelement icke kan åstadkomma den önskade kraften i förutbestämd riktning, nämligen i en mot bortklyvnings- eller bortbrytningsplanet vinkelrät riktning. Detta beror på att avsevärda axiella belastningar, som alstras i rörkärnan, inverkar dragande på kärnan, varför en spalt bildas mellan husets ändyta och vardera mantelns mot den elastiska kammaren vända ändyta.

Det elastiska kammarmaterialet pressas in i denna spalt, varför den elastiska kammaren brytes. Genom att kärnan sträckes brytes den täta tillslutningen vid den elastiska kammarens ändytor, var- igenom drivmedlet läcker ut. Kärnans sträckning kan minskas genom ökning av dess tvärsnittsyta, vilket emellertid leder till en kraf- tig ökning av tryckelementets dimensioner och materialåtgången för framställning av tryckelementet eller till - vid bibehållna förutvarande dimensioner hos tryckelementet - en minskning av ar- betsslaglängden hos husets rörliga delar och en ökning av den spe- cifika tryckkraften vid det ställe, där insatsstyckenas sidoytor är i kontakt med husets insida, vilket är oönskat på grund av att. speciella material och smörjmedel måste användas. 457 209 4 Det bör även påpekas, att de isärförande insatsstyckenas trapets- formade tvärsnitt icke är optimalt, eftersom en spalt bildas mel- lan varje insatsstyckes sidoyta och husets insida, när husets isärförbara delar pressas olikformigt mot spränghålets eller borr- hålets yta, varvid det elastiska kammarmaterialet pressas in i denna spalt.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett funktionssäkert tryckelement, vars mantlar är utformade på ett sådant sätt, att tryckelementets hus kan upptaga i den elastiska kammaren uppträdande dragkrafter, vilket resulterar i en avsevärd ökning av den tryckbelastning, som kan överföras från drivmedlet till det föremål, som skall utsättas för tryckkraften, samtidigt som tryckelementets dimensioner och materialâtgången för framställning av tryckelementet blir mindre.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst ett tryck- element i enlighet med patentkravet 1.

En dylik konstruktiv utformning av tryckelementet enligt förelig- gande uppfinning bidrar till att tryckelementet får ett vidsträckt användningsområde exempelvis för sprängningslös bortbrytning, från ett massiv, av stora monolitiska stycken (s.k. monoliter) av na- tursten med hög hållfasthet, för brytning av hål i steniga massiv i och för fastställande av jordskorpans spänningstillständ, före- byggande;av bergstötar etc. Detta säkerställas tack vare en ökning av den maximala riktade kraft, som kan alstras av tryckelementet, genom att tryckelementets hus kan upptaga den axiella kraft, som utgöresav en längsgående komposant av drivmedelstrycket i den elas- tiska kammaren, vilket möjliggöres genom att vardera mantelns fläns är anordnad i det ringformade spåret, som är upptaget på in- nerväggen hos vardera delen av det löstagbara huset. Tryckelemen- tets hus kan härigenom upptaga avsevärda axiella belastningar, eftersom husets tvärsnittsyta är avsevärt större än tvärsnittsytan hos den rörformade kärnan i det i det sovjetiska uppfinnarcertifi- katet nr. 1 033 819 beskrivna tryckelementet. Detta medverkar till att öka tryckelementets styvhet i längdriktningen, varigenom man kan klara sig utan rörkärnan, vilket i sin tur minskar materialåt- gângen och förenklar processtekniken för framställning av tryck- s 457 209 elementet. Eftersom husets löstagbara delar är dimensionerade att under tryckelementets arbetsförlopp upptaga avsevärda axiella belastningar, blir tryckelementet förspänt, vilket förhindrar att plastiska deformationer alstras i huset, varför tryckelementet får högre funktionssäkerhet och längre livslängd. ökningen av tryckelementets styvhet i längdriktningen bidrar till att tryck- elementets funktionssäkerhet ökas vid en avsevärd ökning av driv- medelstrycket i den elastiska kammaren, eftersom de spalter med mycket liten tjocklek, som vid höga tryck bildas mellan huset och mantlarnas flänsar, blir mindre. Dessutom kompenseras dessa spal- ter genom utvidgning av de elastiska, den elastiska rörformade kammaren omgivande elementen, vilka vart och ett är anordnade i det ringformade, på husets insida upptagna spåret. Varje elastiskt element är i kontakt med mantelns ändyta, det ringformade spårets yta och det isärförande insatsstyckets ändyta, vilket förhindrar att det elastiska kammarmaterialet pressas in i spalterna, varför tryckelementets funktionssäkerhet ökas avsevärt vid höga drivme- delstryck i den elastiska kammaren, exempelvis vid tryck översti- gande 100 mPa.

Genom att de elastiska elementen har formen av konformade ringar kan en kileffekt användas för överföring av krafter till mutter- brickan, som under tryckelementets arbetsförlopp tillsluter den ringformade spalten med mycket liten tjocklek mellan mantelns fläns och tryckelementets rörliga delar. Detta möjliggöresegenom att- de konformade ringarna kan utvidgas radiellt och att ringarnas bas- ytor uppbäres av de axiellt förflyttbara brickorna av exempelvis metall. När den elastiska rörkammaren utvidgas, utvidgas även i en viss grad de konformade ringarna radiellt, vilka med sina bas- ytor trycker brickorna mot ändytorna hos husets isärtagbara delar och hos de isärförande insatsstyckena, vilket medverkar till att kompensera de ringformade mikrospalter, som bildas vid höga tryck, och följaktligen till att förhindra att det elastiska kammarmate- rialet pressas in i dessa spalter. Tryckelementets funktionssäker- het ökas härigenom avsevärt.

En föredragen utföringsform av uppfinningen anges i patentkravet 2.

När tryckelementet enligt föreliggande uppfinning monteras, fast- 457 209 e klämmes den elastiska kammarens ändar mellan resp. koniska ytor.

Samtidigt som drivmedlet under tryck inmatas i den elastiska kammaren genom rörstycket, tillslutes den elastiska kammarens ändar tätare av sig själva, eftersom rörstycket kan röra sig i längdriktningen inom elasticitetsgränserna för det elastiska kam- marmaterialet. Det bör även observeras, att den elastiska kamma- rens ändar fastklämmes hårdare mellan den koniska ytan hos rör- styckets huvud och resp. koniska yta i mantelns inre hålrum, ju högre trycket i den elastiska kammaren är. Härigenom kan man för- hindra att den elastiska kammarens täta tillslutning brytes vid så höga tryck som 100 mPa, vilket medverkar till att den tryck- kraft, som kan alstras av tryckelementet, ökas. Den elastiska kammarens ändar tillslutes alltså tätare genom att de hoptryckes vid den koniska ytan hos rörstyckets huvud med en kraft, som är proportionell mot drivmedelstryckökningen i den elastiska kammaren.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna tryckelementet kan användas i stor omfattning inom olika industrigrenar exempelvis inom gruvtekniken och byggnadstekniken - för stenbrytning från naturstentag genom bortklyvning, längs en linje för spränghål, av stora stenstycken från ett massiv med efterföljande uppdelning därav i stenblock - för sprängningsfri håldrivning i brott (exempelvis tunnlar, gruvgângar etc.) i steniga berg, när utförande av sprängningsar- beten icke är tillåtet ' - vid sönderbrytning av hàllfasta fundament samt fundament hos gam- la byggnader - för rengöring av släntförstärkningar vid byggande av vägar, vat- tenbyggnader och andra anläggningar i bergomrâden - för minskning av hâllfastheten hos takkonstruktioner, som är svå- ra att rasera - för tvångsavgasning av kollager och förebyggande av plötsliga förkastningar genom tvångsvis avlastning av lager - för brytning av lager i olje- och gashål - för undersökning av deformations- och hållfasthetsegenskaperna samt spänningstillstândet hos ett bergmassiv med valfri hållfast- het i borrhål på förutbestämt djup. 7 457 209 Inom maskinbyggnadstekniken och metallbearbetningsindustrin kan tryckelementet enligt föreliggande uppfinning - tack vare att det har kompakta dimensioner, hög effekt och hög funktionssäkerhet - användas som allsidig drivanordning med riktad verkan för - kraftiga pressar och stansar (med ensidig och allsidig hoptryck- ning) med en sammanlagd presskraft av upp till 100 000 t och där- över - kraftiga domkrafter eller stödbensanordningar, när en avsevärd arbetsslaglängd icke erfordras - giljotinsaxar för skärning av stålplât, linor, kättingar och and- ra material.

Dessutom har tryckelementet enligt föreliggande uppfinning goda utsikter att användas i påverkningsorgan hos industrirobotar.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifoga- de ritning, på vilken fig. 1 schematiskt visar ett delvis sektio- nerat längdsnitt genom tryckelementet enligt föreliggande uppfin- ning och fig. 2 visar ett 9o° vrider; snitt längs linjen Ir-II i fig. 1.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna tryckelementet, som är avsett exempelvis för stenbrytning från naturstentag genom bortklyvning, längs en«linje för spränghål, av stora stenstycken från ett massiv och efterföljande uppdelning därav i stenblock, innefattar ett utefter sin längdaxel isärtagbart hus 1 (fig. 1), vari en elastisk rörformad kammare 2 är koaxiellt anordnad. Kam- marens 2 ändar är monterade på rörstycken 3, varvid vardera änden hos kammaren 2 är infäst mellan en med en fläns 5 försedd mantel 4 och en hylsa 6, som är försedd med en cylindrisk, för upptagande av rörstycket 3 avsedd kanal, som är anpassad till en konisk yta, vars generatris lutar mot hylsans 6 längdaxel med en vinkel, som motsvarar lutningsvinkeln för generatrisen hos en konisk yta hos rörstyckets 3 huvud. Generatrisen hos en konisk, i manteln 4 ut- formad yta lutar mot mantelns 4 längdaxel med en vinkel, som mot- svarar lutningsvinkeln för en andra konisk yta hos rörstyckets 3 huvud, varvid hylsans 6 och mantelns 4 koniska ytor med sina stör- re bassidor är vända mot varandra. Den elastiska rörkammarens 2 457 209 8 ändar är fastklämda mellan de komiska ytorna hos rörstyckets 3 huvud och hylsan 6 medelst en mutter 7 och en mutterbricka 8.

Vid sidorna om husets 1 isärtagningslinje är anordnade isärföran- de insatsstycken 9 (fig. 2), vilka vart och ett har ett trapets- format tvärsnitt, sett i ett mot husets 1 centrumlinje vinkelrätt plan. Insatsstyckena 9 är anordnade att medelst mellanlägg 10 av elastiskt material uppbäras av den elastiska rörkammren 2. I flänsarnas 5 ändytor (fig. 1) är upptagna koniska fördjupningar, i vilka elastiska element i form av konformade ringar 11 är an- ordnade. Ringarnas 11 basytor anligger mot mutterbrickor 12. I ringformade, i husets 1 utsida upptagna urtag är anordnade elas- tiska ringar 13, vilka är omgivna av stela begränsningsringar 14.

Tryckelementet fungerar på följande sätt.

När ett drivmedel genom rörstycket 3 inmatas i den elastiska, rör- formade kammaren 2, utvidgas denna, samtidigt som tryckkraften direkt överföres till husets 1 löstagbara delar medelst kammaren 2 och de isärförbara insatsstyckena 9. Det i den elastiska kamma- ren 2 uppträdande drivmedelstrycket verkar så, att rörstycket 3 rör sig i längdriktningen inom elasticitetsgränserna för det elas- tiska kammarmaterialet, varför kammarens 2 ändar tillslutes tätt av sig själva. Det bör härvid observeras, att kammarens 2 ändar fastklämmes hårdare mellan den koniska ytan hos rörstyckets 3 hu- vud och mantelns 4 resp. koniska insida, ju högre drivmedelstryc- ket i kammaren 2 är. Detta gör det möjligt att éliminera eventuell brytning av kammarens 2 täta tillslutande vid så höga tryck som 100 mPa. Drivmedelstrycket överföres över den elastiska rörkamma- ren 2 till de konformade ringarna 11 och verkar så, att ringar- na 11 utvidgas elastiskt radiellt och härigenom med en tryckkraft trycker mutterbrickorna 12 mot de isärförande insatsstyckenas 9 ändytor och mot sidoytan hos de ringformade, i husets 1 inSiåä upptagna spåren, i vilka mantlarna 4 är stelt låsta i längdrikt- ningen, vilket medverkar till att utfylla ringformade mikrospal- ter, som bildas vid höga tryck. Härigenom förhindras att det elas- tiska kammarmaterialet pressas in i dessa spalter. När arbets- trycket sjunker till noll, återgår samtliga rörliga delar av tryckelementet till utgångsläget under inverkan av de elastiska ringarna 13, som bringas till anliggning mot de stela begränsninga- I: 9 457 209 ringarna 14.

Användningen av tryckelementet enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att i hög grad öka arbetsproduktiviteten vid bryt- ning och bearbetning av byggnadssten, att öka personsäkerheten och att förenkla processtekniken för vissa av produktionsprocess- förloppen under underjordsförhållanden. När tryckelementet enligt föreliggande uppfinning används inom maskinbyggnadstekniken och metallbearbetningsindustrin som kraftig drivanordning för påverk- ningsorgan i presssr och stödbensanordningar, kan deras konstruk- tion förenklas och deras dimensioner minskas.

Den ekonomiska effekten, som uppnås genom användning av tryckele- mentet enligt föreliggande uppfinning, anges nedan under hänvis- ning till ett möjligt exempel på användning av tryckelementet.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna tryckelementet med en längd av 40 cm och en ytterdiameter av 42 cm åstadkommer en tryckkraft av 300 t vid ett drivmedelstryck av 100 mPa i den elas- tiska kammaren, varför det kan användas som arbetsorgan vid bort- klyvning av stora stycken av natursten utefter en linje för spräng- hål.

Claims (2)

457 209 10 Patentkrav

1. Tryckelement för sönderbrytning av berg, innefattande dels ett utefter sin längdaxel delat, radiellt expanderbart hus (1), i vilket är koaxiellt anordnad en rörformad, elastisk kammare (2), dels två insatsstycken (9) för isärföring av husdelarna och anordnade på motstående sidor om den elastiska kammaren (2) och med, sett i ett mot husets (1) centrumaxel vinkelrätt plan, ett trapetsformigt tvärsnitt, vars större bassida vilar mot den elas- tiska kammaren (2) och vars sidoytor vilar mot insidor hos huset (1), dels två mantlar (4), som vid var sin ände av tryckelementet omsluter ett rörstycke (3), som med ett förstorat huvud är infört i den elastiska kammaren (2) för inmatning av ett drivmedel däri, varvid vardera änden hos den elastiska rörkammaren (2) är inklämd mellan rörstyckets (3) huvud och en i manteln (4) fäst hylsa (6), k ä n n e t e c k n a t av att varje mantel (4) är försedd med en fläns (5), som är anordnad i ett ringformigt, på husets (1) insida upptaget spår, som inrymmer ett kammaren (2) omgivande elastiskt element i form av en konformad ring (11), som är anord- nad i en konisk fördjupning i en änddel av mantelns (4) fläns (5), vilken ring är anordnad att anligga mot manteln (4) och mot in- satsstyckenas (9) ändytor över en bricka (12), varvid rörstyckena (3) är axiellt förskjutbara i respektive hylsa (6).

2. Element enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att hyl- san (6) är försedd med en cylindrisk, för upptagande av rörstyc- ket (3) avsedd kanal, som är ansluten till en konisk yta, vars generatris lutar mot hylsans (6) längdaxel med en vinkel, som mot- svarar lutningsvinkeln hos generatrisen för en konisk yta hos rör- styckets (3) huvud, under det att generatrisen hos en andra, i manteln (4) utformad konisk yta lutar mot mantelns (4) längdaxel med en vinkel, som motsvarar lutningsvinkeln hos generatrisen för en andra konisk yta hos rörstyckets (3) huvud, varvid hylsans (6) och mantelns (4) koniska ytor med sina större bassidor är vända mot varandra. 4)