Устройство для разрушения горных пород

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород преимущественно исполнительными органами горных машин. Цель - повышение эффективности разрушения за счет дополнительного гидравлического воздействия воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений. Устройство включает кулак 1 с каналом (К) 2 для соединения с магистралью 3 для подачи воды и продольным отверстием 4, в котором с возможностью перемещения установлена конусная рабочая головка (РГ) 5. ПОСЛЕДНЯЯ ВЫПОЛНЕНА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ОТВЕРСТИЕМ 6, РАСТОЧКОЙ 7 В ЕЕ ХВОСТОВОЙ ЧАСТИ И РАДИАЛЬНЫМ К 8, СООБЩЕННЫМ С К 2. В РАСТОЧКЕ 7 РГ 5 размещен стержень 9 с хвостовиком 10 для взаимодействия с упором 11 кулака 1 и с цилиндрическим выступом, расположенным в отверстии 6 РГ 5. СТЕРЖЕНЬ 9 ИМЕЕТ К 13, ВХОД КОТОРОГО СООБЩЕН С К 8, А ВЫХОД ЧЕРЕЗ ОБРАТНЫЙ КЛАПАН СООБЩЕН С ПОЛОСТЬЮ 15, ОБРАЗОВАННОЙ СТЕНКАМИ РАСТОЧКИ 7. НА ВЫСТУПЕ 12 ЖЕСТКО ЗАКРЕПЛЕНА, НАПРИМЕР, С ПОМОЩЬЮ СТОПОРНОГО КОЛЬЦА 16 ТВЕРДОСПЛАВНАЯ ВСТАВКА (ТС) 17 с режущими кромками 18, которая расположена в отверстии 6 РГ 5. СТЕРЖЕНЬ 9 И ТС 17 выполнены со сквозным каналом 19, вход которого через предохранительный клапан 20 сообщен с полостью 15, а его выходные отверстия 21 расположены на режущих кромках 18 ТС 17. ПРИ ВРАЩЕНИИ ШНЕКА ВМЕСТЕ С КУЛАКАМИ 1 УСТРОЙСТВО ПЕРИОДИЧЕСКИ ВНЕДРЯЕТСЯ В МАССИВ, ОБРАЗУЯ СЕРПОВИДНЫЙ ЗАБОЙ. ВОДА ВЫМЫВАЕТ ПРОДУКТЫ РАЗРУШЕННОГО ЯДРА И ПРОНИКАЕТ В МИКРОТРЕЩИНЫ ПЛАСТА, РАСШИРЯЯ ЗОНУ ОСЛАБЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА. ЭТО ПОВЫШАЕТ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПОРОДЫ. 3 З.П.Ф-ЛЫ, 1 ИЛ.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) А1 (gl)5 Е 21 С 25/38, 25/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР (21) 4402854/23-03 (22.) 04. 04. 88 (46) 23. 08. 90 Бюп. У 31 (71) Тульский политехнический ин- ститут (72) M.М.Калинин, В.П.Полежаев, И.Г.Шмакин, Н. Г.Жучкова и В.А.Бреннер (53) 622.232.05(088.8) (56) Заявка ЕР Ф 0111143, кл. Е 21 С 35/18, опублик. 1984, Авторское свидетельство СССР

Ф 141.1455, кл Е 21 С 25/38, 1985. (54) > ойСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород преимущественно исполнительными органами горных машин. Цель — повышение эффективности разрушения эа счет дополнительного гидравлического воздействия Воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений, Устр-во включает кулак 1 с каналом (К) 2 для соединения с магистралью 3 для подачи воды и продольным отверстием 4, в котором с возможностью перемещения, установлена конусная рабочая головка (РГ) 5. Последняя выполнена с цилиндИзобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород преимущест венно исполнительными органами горных машин, 2 рическим отверстием 6, расточкой 7 в ее хвостовой части и радиальным К

8, сообщенным с К 2. В расточке 7РГ

5 размещен стержень 9 с хвостовиком

10 для взаимодействия с упором 11 кулака 1 и с цилиндрическим выс,упом, расположенным в отверстии 6 РГ 5.

Стержень 9 имеет К 13 вход которого сообщен с К 8, а выход через обрат-.. ный клапан сообщен с полостью 15 образованной стенками расточки 7. На выступе 12 жестко закреплена, чапример, с помощью стопорного кольца 16 твердосплавная вставка (ТС) 17 с режущими кромками 18, которая расположена в отверстии 6 РГ 5., Стержень 9 и ТС 17 выполнены со сквозным каналом 19, вход которого через предохранительный клапан 20 сообщен с полостью 15, а его выходные отверстия

21 расположены на режущих кромках

18 ТС 17, При вращении шнека вместе с кулаками 1 устр-во периодически внедряется в массив, образуя серповидный забой Вода вымывает продукты разрушенного ядра и проникает в микротрещины пласта, расширяя зону ослабления материала. Это повышает эффективность разрушения породы. 3 з,п, ф-лы, 1 ил.

Цель изобретения — повышение эффективности разрушения за счет дополнительного гидравлического воздействия воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений.

1587187

На чертеже показано устройство д1чя разрушения горных пород, общий . вИд с,местным разрезом по осевой линИи породоразрушающего резца. . 5

Устройство для разрушения горных прород содержит кулак 1, в котором выполнены канал 2 для соединения,с магистралью 3 для подачи воды и продольное отверстие 4о В продольном отверстии 4 кулака 1 установлена с возможностью перемещения конусная рабочая головка 5 с осевым цилиндриеским отверстием 6, расточкой 7 в ее хвостовой части и радиальным каалом 8, который сообщен с каналом

1 . в кулаке .l. В расточке 7 рабочей 1оловки 5 размещен стержень 9 с хво товиком 10 для взаимодействия с упофом 11 кулака 1 и с цилиндрическим выступом 12, который расположен в отверстии 6 рабочей головки 5. Стерфень 9 имеет канал 13, вход которого сообщен с радиальным каналом 8, а выход через обратный клапан 14 сообщен 25 полостью 15 которая образована стенками расточки 7, в рабочей головке 5 и выступе 12 стержня 9. На выступе 12 жестко закреплена, например, с помошью стопорного кольца 16 гвердосплавная вставка 17 с режущи-! ми кромками 18. которая расположена в отверстии 6 рабочей головки 5. Тверлосплавная вставка 17 и стержень 9

|выполнены со сквозным каналом 19, вход .которого через предохранительный клапан 20 сообщен с полостью 15, а его выходные отверстия 21 расположены на режущих кромках 18 .встав1ки 17. Рабочая головка 5 может быть 40 выполнена с твердосплавным колпачком

22. В полости 15 расположена пружина

23. В качестве ограничителя перемещения рабочей головки 5 служат стопорные кольца 24 и 25.

Между кулаком 1 и рабочей головкой 5 и между рабочей головкой 5 и стержнем 9 могут быть размещены уплотнительные элементы 26 для снижения утечек воды. 50

Для беспрепятственного подвода воды из магистрали 3 к полости 15 при перемещении рабочей головки 5 в кулаке 1 продольное отверстие 4 кулака 1 и боковая поверхность стержня 9 ,могут быть выполнены соответственно с кольцевыми канавками 27 и 28. При таком выполнении водоподводящего приспособления выходное отверстие канала

2 расположено на дне канавки 27, а входное отверстие канал» 13 расположено .на дне канавки 28.

Устройство для разрушения горных пород работает следующим образом.

Устройство для разрушения горных пород может быть установлено на исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов, а также может быть использовано в качестве пики в угольных стругах. Устройство кулаками 1 может быть прикреплено к лопастям шнека (не показано). При вращении шнека вместе с кулаками 1 устройство .периодически внедряется в массив, образуя серповидный забой.

Таким образом, при внедрении в за- . бой под действием упора !1 кулака

1 усилия от вращающегося шнека передаются через хвостовик 10 стержня 9 твердосплавной вставки 17, а также от стержня 9 через пружину 23 — к конусной рабочей головке 5, оснащенной твердосплавным колпачком 22. Сначала внедряется твердосплавная встав" ка 17,.перед рабочей головкой 5 об,разуется уплотненное ядро из разру-! шенных пород, и при этом силы сопротивления пород резанию воэрастают .— рабочая головка. 5 отстает от твердосплавной вставки !7 и сжимает пружину

23,. уменьшается объем полости 15, в. которой возрастает давление воды. В начальный период возрастания давления воды обратный клапан 14 перекрывает канал 13, давление возрастает до максимума, т.е. до величины настройки предохранительного клапана 20, При максимальном давлении клапан 20 открывается и вода из полости 15 устрем" ляется через канал 19 к отверстиям

21 на режущей кромке 18. Вода проникает в образовавшиеся в массиве микротрещины и ослабляет горные породы, разрушает их вместе с твердосплавной вставкой 17 и способствует эффективному удалению отбитых от массива кусков горных пород из-под рабочей головки 5о При этом рабочая головка 5 внедряется в ослабленную породу под действием пружины 23 и расширяет забой вместе с твердосплавной вставкой 17, При этом объем полости

15 увеличивается, давление в ней падает и предохранительный клапан 20 закрывается, а обратный клапан 14 открывается и полость 15 заполняется водой из магистрали 3. При выходе

5 15871 головки 5 из серповидного забоя под действием пружины 23 полость 15 увеличивается в объеме окончательно. Далее циклы повторяются, Таким обра1 зом, при работе устройства рабочая головка 5 перемещается взад-вперед в продольном отверстии "4 кулака 1 и одновременно повоРачивается вокруг своей осевой линии, как обычные известные резцы типа PKC. Изношенные твердосплавные колпачок 22 и встав-. ка 17 могут быть заменены: новая твердосплавная вставка 17 крепится стопорным кольцом 16, которое выполнено из упругих материалов, например, из капролактама, а.твердосплавный колпачок 22 может крепиться к рабочей головке 5 медной пайкой.

Согласно общеизвестным из теории 20 резания пород принципом периодичности процессов дробления и скола в некоторый момент Перед передней гранью устройства порода отделяется по наклонной поверхности, обра- 25 зуя уступ. Твердосплавная вставка 17 и головка 5 занимают исходное. положение, показанное на чертеже. При дальнейшем движении устройства кромка 18 внедряется в уступ породы, деформируя и дробя ее, вызывая местные трещины в материале. Образующееся при этом уплотненное ядро возрастает.

B размерах, увеличивая сопротивление дальнейшему продвижению вставки 17 и головки 5. Под действием этой Реакции пласта рабочая головка 5 смещается вдоль стержня 9, сжимая пружину

14, и дополнительно накапливает потенциальную;энергию, сжимая в полос- 4р ти 15 до величины настройки клапана

20 воду, которая затем по каналу 19 в виде кинематической энергии обрушается на уплотненное ядро, увеличивая его напряженное состояние до раз- 45 рушающего. При этом вода вымывает продукты разрушенного ядра, проникает в микротрещины пласта,- расширяя зону ослабления материала и предопределяя скол более крупных кусков. породы от растягивающих напряжений, что повышает эффективность разрушения породы. .Формула из обретения

1, Устройство для р азрушения горных пород, включающее кулак с продольным отверстием и упором, установленную с воэможностью перемещения в продольном отверстии кулака конусную рабочую головку с осевым цилиндрическим отверстием и расточкой в ее хвостовой части, размещенный в рас-, точке рабочей головки стержень с хвостовиком для взаимодействия с упором кулака и с цилиндрическим выступом, которьп+ расположен в отверстии рабочей головки, твердосплавную вставку с Режущими кромками, которая .жестко соединена с цилиндрическим выступом стержня и установлена в отверстии рабочей головки, и пружину, расположенную в полости, которая образована стенками расточки в рабочей головке и цилиндрического выступа на стержне, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса разрушения за счет дополнительного гидравлического воздействия воды высокого давления в зоне возникновения разрушающих напряжений, кулак выполнен с каналом для соединения с магистралью для подачи воды, а рабочая головка выполнена с радиальным каналом, который сообщен с каналом в кулаке, при этом стержень выполнен с каналом, вход которого сообщен с радиальным каналом в рабочей головке, а его выход. посредством обратного клапана сообщен с полостью, образованной стенками расточки в рабочей головке и цилиндрического выступа на стержне, причем твердосплавная вставка и стержень выполнены со

Ф сквозным каналом, вход которого посредством предохранительного клапана сообщен с полостью, образованной стенками расточки в рабочей головке и цилиндрического выступа на стержне, а его выходные отверстия расположены на режущих кромках твердосплавной вставки.

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно имеет уплотнительные элементы, которые расположены между кулаком и рабочей головкой и между рабочей головкой и стержнем, 3. Устройство по п.l, о т л и— . ч а ю щ е е с я тем, что продольное отверстие кулака и боковая поверхность стержня выполнены с кольцевыми канавками, при этом выходное отверстие канала в кулаке и входное отверстие сообщенного с радиальным канат-;:! 587187

О 9 гв zbzo 15 гбгр

1726 б 5

21

Ле

6

1б

27 2 19

Составитель А.Толстов

Редактор О.Головач Техред А.кравчук Корректор M,Øàðîøè

Заказ 2404 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям р иям п и ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательскии комбинат Патент, r.Óæãîð д, у

У о л. Гагарина 101

У лом в рабочей головке канала в стержне расположены на дне соответственно кольцевой канавки продольного отверстия кулака и кольцевой канавки стержня.

4. Устройство по и,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что соединение твердоснлавной вставки с выступом стержня выполнено в виде стопорного кольца.