Устройство для разрушения горных пород

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕ НИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающее ко пус, камеры сгорания и расширения, ра деленные внутренней пластиной с отверстием , перекрываемым запорным, клапаном, установленным в камере сгорания, поршеньбоек , рабочий инструмент и источник сжатого воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства путем стабилизации открытия запорного клапана, последний выполнен в виде плоского золотника с отверстиями и имеет механизм поворота, который выполнен из жестко прикрепленных к золотнику рычагов и соединенных с ними посредством Шатунов поршней, которые установлены в выполненных в корпусе сквозных каналах и имеют фиксаторы их крайних положений, при этом сквозные каналы сообщены с источником сжатого воздуха.а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1051255

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

Сп

ЬР

©и

Сл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3487980/22-03 (22) 31.08.82 (46) 30.10.83. Бюл. № 40 (72) Е. Г. Фонберштейн, В. С. Кузнецов, А.А. Лебедев и О. Е. Дерябин (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени геолого-разведочный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622.233.059:622.235 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 386137, кл. Е 21 С 31/10, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 804834, кл. Е 21 С 31/14, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающее корпус, камеры сгорания и расширения, разделенные внутренней пластиной с отверстием, перекрываемым запорным. клапаном, установленным в камере сгорания, поршеньбоек, рабочий инструмент и источник сжатого воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства путем стабилизации открытия запорного клапана, последний выполнен в виде плоского золотника с отверстиями и имеет механизм поворота, который выполнен из жестко прикрепленных к золотнику рычагов и соединенных с ними посредством шатунов поршней, которые установлены в выполненных в корпусе сквозных каналах и имеют фиксаторы их крайних положений, при этом сквозные каналы сообщены с источником сжатого воздуха.

1051255

30

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для разрушения крепких горных пород.

Известно устройство для разрушения горных пород, включающее источник сжатого воздуха, соединенный через клапан управления с камерой сгорания, корпус самого устройства с размещенным в нем поршнембойком, который взаимодействует с рабочим инструментом (1) .

Недостатком указанного устройства является использование в качестве энергоносителя только твердо1 о топлива, которое является источником повышенной опасности при хранении и эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разрушения горных пород, включающее корпус, камеры сгорания и расширения, разделенные внутренней пластиной с отверстием, перекрываемым запорным клапаном, установленным в камере сгорания, поршень-боек, рабочий инструмент и источник сжатого воздуха (2).

Недостатком известного устройства является наличие колебаний запорного клапана, снижающее полезную мощность устройства и давление в камере расширения.

Цель изобретения — повышение эффективности устройства путем стабилизации открытия запорного клапана.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разрушения горных пород, включающем корпус, камеры сгорания и расширения, разделенные внутренней пластиной с отверстием, перекрываемым запорным клапаном, установленным в камере сгорания, поршень-боек, рабочий инструмент и источник сжатого воздуха, запорный клапан выполнен в виде плоского золотника с отверстиями и имеет механизм поворота, который из жестко прикрепленных к золот нику рычагов и соединенных с ними посредством шатунов поршней, которые установлены в выполненных в корпусе сквозных каналах и имеют фиксаторы их крайних положений, при этом сквозные каналы сообщены с источником сжатого воздуха.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2— сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — графики давления в камере сгорания и расширения в предлагаемом и известном устройствах.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, разделенного пластиной 2 на камеру 3 расширения и камеру 4 сгорания. В пластине 2 имеется одно или ряд отверстий

5, равномерно расположенных по окружности и сообщающих камеру 4 сгорания с камерой 3 расширения. Отверстия 5 перекрываются уширенным плоским торцом подпружиненного плоского золотника 6, контактирующего с пластиной 2. В теле уширенного торца золотника имеются отверстия

7, которые в исходном положении не совпадают с отверстиями 5 пластины 2. ЗоJIoTHHK поджимается к пластине 2 пружиной

8. Золотник 6 снабжен механизмом поворота, содержащим рычаги 9, шарнирно скреп ленные с шатунами 10, которые шарнирно соединены с поршнями 11, размещенными в сквозных каналах 12, выполненных в стенках камеры 4 сгорания в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса. Механизм поворота обеспечивает поворот золотника 6 на требуемый угол at . .Каналы

12 с внешней стороны закрыты крышками

13 с отверстиями 14 для подачи воздуха в поршневую полость каналов 12 от источника сжатого воздуха (не показан). В корпусе 1 устройства имеются выхлопные окна

15, служащие для своевременного выпуска отработанных газов, а в камере 3 расширения размещен поршень-боек 16, контактирующий в конце рабочего хода с ударником 17, расположенным в отдельном корпусе 18, присоединенном к корпусу 1 устройства. Подбойковая полость 19 корпуса 1 устройства снабжена патрубком 20 для выхода воздуха при сближении поршня-бойка

16 с ударником 17, на наружном конце которого закреплен рабочий инструмент 21 при помощи штифтов 22. Камера 4 сгорания снабжена впускным клапаном 23, через который происходит закачка горючей смеси, выхлопным клапаном 24, через который производится выпуск отработанных газов из камеры сгорания в атмосферу и продувка последней, а также свечой 25 зажигания. В корпусе камеры 4 сгорания имеются -отверстия 26 (фиг. 2), в которых располагаются фиксаторы 27, контактирующие с боковой поверхностью поршней 11.

Фиксаторы 27 поджимаются через опору

28 пружиной 29 посредством регулировочных пробок 30 к стопорным углублениям 31 и 32, расположенным на боковых поверхностях поршней.

Устройство работает следующим образом. При контакте рабочего инструмента 21 с разрушаемой средой он совместно с ударником 17 перемещается в крайнее верхнее положение. В подбойковую полость 19 через патрубок 20 подается сжатый воздух, под действием которого поршень-боек

16 перемещается к пластине 2 в рабочее положение. Одновременно подается воздух через отверстия 14 в сквозные каналы

12, в результате чего поршни 11 также перемещаются в крайние рабочие положения, осуществляя через шатуны 10 и рычаги 9 поворот золотника 6, перекрытие отверстий

5 и герметизацию камеры 4 сгорания. Фиксаторы 27 взаимодействуют с углублениями

32 поршней 11, фиксируя их. После этого воздух из поршневых полостей каналов 12 выпускается. В камеру 4 сгорания через впускной клапан 23 подается под давлением бензиновоздушная смесь. При дости1051255

Фиг. Я жении требуемого давления подача смеси через клапан 23 прекращается и она воспламеняется от свечи 25 зажигания. В результате сгорания горючей смеси давление в камере 4 с большой скоростью возрастает, соответственно и усилие, действующее на поршни 11. При превышении этим усилием сил сопротивления, создаваемых пружинами 29 фиксаторов 27, последние выходят из углублений 32,а поршни 11 при этом продвигаются от центра камеры 4 и поворачивают посредством шатунов 10 и рычагов 9 золотник 6 в положение, при котором отверстия 7 золотника совпадают с отверстиями 5 пластины 2. Фиксаторы 27 взаимодействуют с углублениями

31. Через образовавшиеся каналы продукты сгорания истекают в камеру 3 расширения и, воздействуя на поршень-боек 16, разгоняют его до высокой скорости. В конце хода поршень-боек 16 соединяется с ударником и передает через него свою энергию рабочему инструменту 21, который воздействует на разрушаемый объект. Одновременно с этим отработавшие газы истекают в атмосферу через выхлопные окна 15 и выхлопной клапан 24.Затем снова весь цикл повторяется.

Преимуществом предлагаемого устройства является исключение промежуточной посадки клапана и полное открытие канала, соединяющего камеры сгорания и расширения на протяжении всего рабочего хода поршня-бойка, и полное использование энергии истекающих газов.

На фиг. 3 представлены совмещенные во времени графики изменения давлений в камерах сгорания и расширения (Рсг и

Р ) объекта-прототипа после открытия запорного клапана. Как уже отмечалось ранеЕ, график изменения давления в камере сгорания носит экспоненциальный характер, снижаясь от максимума до давле10 ния, при котором происходит продувка камеры сгорания. График давления газов в камере расширения имеет два экстремума в начале и середине рабочего цикла.

Известно, что энергия, а значит и пре15 дударная скорость поршня-бойка, полученные за время действия силы, прямо пропорциональна статическому моменту площади импульса силы и обратно пропорциональна массе бойка. Следовательно, наиболее эффективным будет изменение давления в камере расширения, полностью повторяющее по форме изменение давления в камере сгорания за исключением потерь в отверстиях пластины (пунктирная линия на фиг. 3).

Потери в использовании энергии продуктов сгорания в существующей конструкции устройства в результате несовершенства ее конструкции можно оценить величиной, пропорциональной заштрихованной части графика, т. е. между пунктирной линией и частью графика давления в камере расширения между двумя экстремумами.

Рц

Составитель А. Калиничев

Редактор А. Власенко Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 8631 34 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4