Породоразрушающий инструмент

(51) Я Еккг уг МймФч МСВМЦПАТЕ 11 Т(омитст 1 оссийской Федерации ио патентам и товариым знакам ИСАНИЕ ИЗО(73) Берман Александр Валсрианович(57) Сущность цзобретенитт породоразрушающийинструмент содержит хвостовик клипс с бразную рабочую часть и ультразвуковой генератор с излучаРЕТЕНИЯ телем Рабочал часть образована передней поверхностью с продольными выемками, задней поверхностью с фигурным пазом и боковыми поверхностлми. На задней поверхности рабочей части расположены дополнительные пазы Ультразвуковой генсратор расположен во внутренней полости рффузорного участка фигурного паза Излучатель ультразвукового генератора ориентирован в напрзвлении к критическому сечению фигурного паза Вход каждого дополнительного паза распо - ло:кон на соответствующей боковой стенке диффузорного участка фигурного паза Выход каждого дополнительного паза расположен на соответствующей боковой поверхности рабочей части 4 ип.Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оснащения рабочих органов горных и землеройных машин,Известен породоразрушающий инструмент, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью с продольными выемками, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенными вдоль продольной оси симметрии фигурным пазом.Недостаток данного инструмента заключается в том. что фигурный паз задней поверхности не предотвращает полностью отрыв турбулизированного потока разрушаемой массы от стенок в расширяющейся полости паза, а нестабильное движение этой массы обуславливает увеличение интенсивности износа инструмента, в особенности его задней поверхности.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является породоразрушающий инструмент, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью с продольными выемками, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенными вдоль продольной оси симметрии фигурным пазом.Недостатком прототипа является то, что не достигается устойчивость движения инструмента в горизонтальной плоскости. Рыскание носка происходит иэ-за нестабильности специфической вихревой дорожки Кармана, возникающей эа фигурным пазом задней поверхности, что приво. дит к сдвиговым явлениям в пограничном слое, в начале задней поверхности и соответственно интенсивному ее износу.Цель изобретения - повышение долговечности за счет снижения интенсивности износа задней поверхности. Цель достигается тем, что породораэрушающий инструмент включает хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью с продольными выемками, боковыми поверхностями и задней поверхностью с расположенным вдоль продольной оси симметрии фигурным пазом, который снабжен ультразвуковым генератором с излучателем, при этом на задней поверхности рабочей части выполнены дополнительные пазы, площадь поперечного сечения каждого иэ которых увеличивается в направлении к соотвегствующей боковой поверхности рабочей части, при этом фигурный паз имеет5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 форму сопла Лаваля. во внутренней полости диффузорного участка которого по продольной оси симметрии последнего размещен ультразвуковой генератор, излучатель которого ориентирован в направлении к критическому сечению фигурного паза, а продольные оси симметрии дополнительных пазов расположены симметрично относительно продольной оси задней поверхности и пересекаются под углом, вершина которого ориентирована в направлении к конфузорному участку фигурного паза, причем вход каждого дополнительного паза расположен на соответствующей боковой стенке диффуэорного участка фигурного паза, а выход каждого дополнительного паза расположен на соответствующей боковой поверхности рабочей части.Сущность изобретения состоит в том, что путем пережима фигурного паза на задней поверхности пото диспергированной массы ускоряется в горлышке и в диффузорной части уже двигается в виде турбулизированных вихрей по спирали, так как часть сопла Лаваля составляет шероховатая поверхность подошвы забоя. Этим обеспечивается ускоренное вращение вихрей и существенное уменьшение линейной скорости движения потока диспергированной массы.За счет создания разрежения (низкого давления) в определенных точках боковых поверхностей диффузора сопла Лаваля турбулизированный поток прижимается к этой поверхности, т.е, ликвидируется его отрыв, а следовательно. и колебания инструмента в вертикальной и горизонтальной плоскостях существенно снижается. Последнее, как известно, увеличивает долговечность инструмента, так как снижается интенсивность износа.Одновременно шаг спирали, по которой двигаются турбулиэированные вихри, уменьшается, что снижает динамическую нагруженность инструмента. Предлагаемое в данном изобретении конструктивное решение обеспечивает разрежение за счет отсоса воздуха через дополнительные наклонные расширяющиеся пазы, расположенные под углом к продольной оси симметрии, соединяющие внутреннюю полость диффуэора сопла Лаваля с боковыми поверхностями инструмента. Это происходит изза контактирования "отверстий" дополнительных расширяющихся пазов на боковых поверхностях рабочей части инструмента с перемещаемой массой. По данным экспериментов, зто стабилизирует динамические нагрузки на задней поверх- НОСТИ.50 Благодаря встречным импульсам давления в начале диффузора от излучателя генератора ультразвуковых колебаний, расположенного непосредственно в его полости, шаг движения турбулиэированных вихрей по спирали еще более сжимается. При этом обеспечивается не только предотвращение налипания разрушаемой массы, но даже несколько углубляется диффузор фигурного паза задней поверхности, так как вихри действуют наподобие фреэы, Следовательно, предлагаемой конструкцией обеспечивается безотрывный проход диспергированной массы вдоль фигурного паза, что существенно снижает интенсивность износа основной задней поверхности.Совокупность признаков позволяет получить повышенную устойчивость динамических процессов, ликвидировать отрыв турбулизированной диспергированной массы в диффузоре продольного сопла Лаваля,Отличительные признаки не обнаружены в известных технических решениях, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия",На фиг.1 показан профиль породоразрушающего инструмента; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же. вид снизу; на фиг,4 - породоразрушающий инструмент, взаимодействующий с разрушаемой породой, вид снизу.Породоразрушающий инструмент включает хвостовик 1 и клинообразную рабочую часть 2, которая образована передней поверхностью 3 с продольными выемками 4, боковыми поверхностями 5 и 6 и задней поверхностью 7 с расположенным вдоль продольной оси симметрии фигурным пазом 8, который снабжен ультразвуковым генератором 9 с излучателем 10, при этом на задней поверхности 7 клинообразной рабочей части 2 выполнены дополнительные пазы 11 и 12, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к соответствующей боковой поверхности 5 или 6 рабочей части 2, при этом фигурный паз 8 имеет форму сопла Лаваля, во внутренней полости 13 диффузорного участка 14 которого по продольной оси симметрии последнего размещен ультразвуковой генератор 9, излучатель 10 которого 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ориентирован в направлении к критическому сечению - горлышку 15 фигурного паза 8, а продольные оси симметрии дополнительных пазов 11 и 12 расположены симметрично относительно продольной оси задней поверхности 7 и пересекаются под углом, вершина 16 которого ориентирована в направлении к конфузорному участку 17 фигурного паза 8. причем входы 18 и 19 дополнительных пазов 11 и 12 расположены соответственно на боковых стенках 20 и 21 диффуэорного участка 14 фигурного паза 8, а выходы 22 и 23 этих пазов расположены на соответствующей боковой поверхности 5 или 6 рабочей части 2,В процессе работы породоразрушающего инструмента на его заднюю поверхность 7 попадает поток диспергированной массы 24, который ускоряется за счет специфической формы фигурного паза 8 и турбулизируется. Пониженное давление, создаваемое в начале диффузора 14 за счет подсоса воздуха через дополнительные расширяющиеся пазы 11 и 12 перемещающейся массой 25 породы вдоль боковых поверхностей 5 и 6, создает безотрывное течение турбулиэированных вихрей по спиральным траекториям с меньшим шагом, т.е, с меньшей линейной скоростью вдоль сопла Лаваля 8, но с большей скоростью вращения самих вихрей 26 потока. Направленное излучение 27 излучателя 10 ультразвукового генератора 9, установленного в полости диффузора 14, еще более уменьшает шаг спиральной траектории движения турбулизированных вихрей 26, которые, работая наподобие фреэ, предотвращают налипание, т,е, обеспечивается предотвращение отрыва турбулизированного слоя в фигурном пазу 8, а следовательно. существенно снижаются колебания инструмента как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. В результате сдвиговые деформации на носке основной задней поверхности породоразрушающего инструмента также существенно снижаются, увеличивая тем самым долговечность инструмента,(56) Авторское свидетельство СССРМ 1684444, кл. Е 02 Р 9/28. 1989.Авторское свидетельство СССРМ 1694800, кл. Е 21 С 25/38, 1989,/Рог чставитель А.Берманхред М.Моргентал Корректор В,Петраш едакто аказ 3120 Тираж ПодписиНПО "Поиск" Роспатента35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж ул,Гагарина, 10 Формула изобретенияпОРОДОРлзРушАющий инструмент, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, которая образована передней поверхностью с продольными выемками, задней поверхностью с расположенным вдоль продольной оси фигурным пазом и боковыми поверхностями, отличающийся тем, что он снабжен ультразвуковым генератором с излучателем, а на задней повер хности рабочей части выполнены дополнительные пазы, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к соответствующей боковой поверхности рабочей части, при 15 этом фигурнцй паз имеет форму сопла Лаваля, во внутренней полости диффузорного участка по продольной оси симметрии последнего размещен ультразвуковой генератор, излучатель которого ориентировзн в направлении к критическому сечению фигурного паза, а продольные оси симметрии дополнительных пазов расположены симметрично относительно продольной оси задней поверхности и пересекаются под углом, вершина которого ориентирована в направлении к конфузорному участку фигурного паза, причем вход каждого дополнительного паза расположен на соответствующей боковой стенке диффузорного участка фигурного паза, а выход каждого дополнительного паза расположен на соответствующей боковой поверхности рабочей части,