Устройство для разрушения горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ деленные внутренне ем, перекрываемы установленным в ка боек, рабочий инст того воздуха, отл целью повышения ства путем стабил ного клапана, посл плоского золотника механизм поворота жестко прикреплен гов и соединенных тунов поршней, кот полненных в корпу имеют фиксаторы при этом сквозные точником сжатого в Уие. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО 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 СССР386137, кл. Е 21 С 31/10, 1970.2. Авторское свидетельство СССР804834, кл. Е 21 С 31/14, 1978.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающее корпус, камеры сгорания и расширения, разв и пластинои с отверстим запорным. клапаном, мере сгорания, поршеньрумент и источник сжаичающееся тем, что, с эффективности устройизации открытия запоредний выполнен в виде с отверстиями и имееткоторый выполнен из ных к золотнику рычас ними посредством шаорые установлены в высе сквозных каналах и их крайних положений, каналы сообщены с исоздуха, 105125515 20 25 30 35 40 45 50 55 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 поршнем- бойком, который взаимодействует с рабочим инструментом 1 .Недостатком указанного устройства является использование в качестве энергоносителя только твердо 1 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 эффектпвности устройства путем стабилизацииоткрытия 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, Золотник 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 ю. 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, г 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 1. 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 совмещенныево времени графики изменения давлений в камерах сгорания и расширения (Рсг и РрсД объекта-прототипа после открытия запорного клапана, Как уже отмечалось ранеЕ, график изменения давления в камере сгорания носит экспоненциальный характер, снижаясь от максимума до давле 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 предударная 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 ка О мере расширения, полностью повторяющеепо 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.(Риг, 3Составитель А. КалиничевРедактор А. Власенко Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи Заказ 8631/34 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4