Способ разделки блоков природного камня
METHOD OF CUTTING BLOCKS OF NATURAL STONE

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к промышленности строительных материалов, в частности к технологическим процессам по добыче и распиливанию блоков природного камня.
Известен способ обычного распиливания горных пород зубчатыми пилами. Сущность этого способа заключается в выпиливании блоков из массива горных пород малой крепости и распиливания этих блоков на плиты с помощью пил, представляющих собой закаленную металлическую полосу с нарезанными зубьями треугольной или близкой к треугольной форме или с напаянными в корпус пилы твердосплавными режущими элементами (1. Сычёв Ю.И., Берлин Ю.Я. Распиловка камня. - М.: Стройиздат, 1989, с. 6, с. 63, с. 128.). Недостатком данного способа является низкая производительность и уход пильного полотна от заданного положения.
В настоящее время широко применяются штрипсовые станки, у которых возвратно-поступательные движения пилы осуществляется за счет привода с кривошипно-шатунным механизмом (2. Сычёв Ю.И., Берлин Ю.Я., Шалаев И.Я., Оборудование для распиловки камня, Л., 1983.). Траектория движения пилы при этом может быть прямолинейной или криволинейной. Прямолинейные движения обеспечивают горизонтальные направляющие, по которым перекатываются ролики пилы. Криволинейное движение может создаваться различными механизмами. Вертикальная подача осуществляется за счет привода со встроенными в колонны станка парами «ходовой винт - ходовая гайка», либо с цепной подачей. Одновременно в пропил подается суспензия, как правило, состоящая из воды и абразива.
Примером осуществления подобного способа является устройство для распиловки на плиты блоков камня твердых пород, содержащее станину, направляющие колонны, на которых установлены направляющие механизма подачи пильной рамы и ее возвратно-поступательного движения, блок управления, состоящий из приспособления управления маневровой и циклической передачами и дополнительного приспособления управления рабочим колебательным равноускоренным и равнозамедленным движением направляющих (3. SU 1468765, Мифлиг и др., 30.03.1989).
Этот способ в настоящее время является самым экономически выгодным для разделки крупных блоков твердых особенно кварцесодержащих пород на заготовки для дальнейшей обработки. Данный способ рассматривается автором в качестве аналога.
Общим недостатком штрипсовых станков является необходимость натяжения пильного полотна, что усложняет конструкцию пильной рамы, а так же необходимость использования большого количества суспензии. Так же производительность, а, следовательно, экономическая эффективность штрипсовых станков сильно зависит от количества одновременно используемых пил. Это делает невозможным использовать данный способ при необходимости производства предварительной разделки крупных блоков для их дальнейшей транспортировки на небольших горных предприятиях.
Известен "СПОСОБ РЕЗКИ КАМНЕЙ", при котором пила с зубцами из твердых сплавов совершает возвратно-поступательные движения вдоль пропила, а ударно-колебательные нормально пропила, при этом частоту ударных импульсов выбирают так, что бы удары приходились на край скола материала от предыдущего удара (4. SU 105819, "Способ резки камней", опубликовано 00.00.1957 г. автор Кузнецов Б.Л.). Этот способ позволяет повысить производительность станков при предварительной разделке блоков. Он так же позволяет упростить конструкцию станков, так как более жесткое пильное полотно не нуждается в устройствах натяжения. Данный способ так же рассматривается автором в качестве аналога.
Недостатком данного способа является возможность отскока пилы от дна пропила после нанесения удара. При этом разрушение происходит в основном за счет выкрашивания и скалывания, что негативно сказывается на качестве распиленной поверхности. Так же использование пил с твердосплавными вставками менее экономично, чем применение абразива.
Известен "СПОСОБ РАСПИЛОВКИ ПРИРОДНОГО КАМНЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ", при котором контакт полосовых пил с поверхностью обрабатываемого камня осуществляют при перемещении полосовых пил в одном направлении, при этом при перемещении полосовых пил в обратном направлении осуществляют их отвод от поверхности обрабатываемого камня на некоторое расстояние, в течение контакта полосовых пил с поверхностью обрабатываемого камня обеспечивают постоянное усилие прижатия.
Данный способ позволяет абразиву лучше проникать в зону контакта пилы и распиливаемого камня, а постоянное усилие прижатия пилы к пропилу повышает эффективность процесса разрушения. Автор считает данный способ наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и рассматривает его в качестве прототипа.
Однако длительное отсутствие контакта пилы и распиливаемого блока снижает эффективность ее работы, а использование специальных механических устройств для ее прижатия к пропилу усложняет конструкцию станка. Кроме того при подаче абразива с верхней части пропила изнашиваются боковые поверхности пилы и повышается сопротивление ее движению в пропиле.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в том чтобы уменьшить затраты энергии на движение пилы во время ее полезной работы, увеличить скорость разделки блоков камня за счет повышения эффективности его разрушения в зоне контакта с пилой и уменьшения расхода абразива.
Технический результат достигается за счет того, что производят возвратно-поступательное движение пилы относительно распиливаемого блока, подачу охлаждающей жидкости и абразивного материала к месту пропила, обеспечивают контакт пилы с поверхностью обрабатываемого камня путем ее прижатия к месту пропила и периодическое прерывание контакта пилы и места пропила с последующим его восстановлением, осуществляемым путем удара пилы по поверхности пропила, а так же тем, что в верхней части пилы крепят утяжелитель, а во время движения пилы ее края по переменно приподнимаются, а суспензия, содержащая абразив, под давлением впрыскивается в пропил со стороны прерванного контакта пилы и места пропила непосредственно перед достижением пилой крайней точки своего горизонтального перемещения в данном направлении, после чего обеспечивается свободное падение этого края пилы до контакта с поверхностью пропила.
Принципиальная схема осуществления способа показана на фиг. 1.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. На горизонтальной площадке 1 размещают рамную конструкцию 2, внутри которой располагают разделываемый блок 3 помещенный на подложки 4, например деревянные шпалы. В верхней части рамной конструкции размещают механизм обеспечения возвратно-поступательные движения 5 пилы 6 вдоль пропила 7, его конструкция не является принципиальной. Для контроля вертикального положения полотна пилы используют тяги либо штанги 8, закрепленные на пиле и верхней части рамной конструкции 2 с возможностью свободного вертикального перемещения. Верхний край пилы 6 для обеспечения ее прижатия к месту пропила 7 снабжают утяжелителем, например металлическим бруском 9, а для обеспечения периодического прерывания контакта пилы и места пропила используют эксцентрики 10 расположенные по обеим сторонам рамной конструкции 2 и опускаемые по мере продвижения пропила 7. Механизм вращения эксцентриков 10 и их связь с пилой 6 на фиг 1. не показаны. В целях облегчения контакта между пилой 6 и эксцентриками 10 концы утяжелителя 9 имеют цилиндрическую форму. Частота вращения эксцентриков может регулироваться как механически, так и электрически. Схема регулировки вращения эксцентриков 10 на фиг. 1 не показана. Для впрыска суспензии, содержащей абразив в пропил со стороны прерванного контакта пилы используют форсунки снабженные прерывателем 11, а для хранения суспензии резервуар высокого давления 12 с которым форсунки 11 соединены гибкими шлангами 13. Форсунки 11 и эксцентрики 10 могут быть закреплены на одной платформе 14, которая имеет возможность вертикально перемещаться вдоль боковых стоек рамной конструкции 2
При возвратно-поступательном движении пила 6 поочередно входит в зацепление с эксцентриками 10 концами утяжелителя 9, поэтому ее края по поочередно приподнимается и образующийся в блоке пропил 7 имеет "V" образную форму, соответственно площадь контакта пилы и блока меньше, чем при ее горизонтальном движении. Это уменьшает площадь контакта боковых поверхностей пилы 6 и пропила 7, что снижает затраты энергии на ее продвижение. В пространство, образующееся между дном пропила 7 и пилой 6 суспензия содержащая абразив 15 подается под давлением и распределяется только по дну пропила 7, а по его боковым стенкам, что так же облегчает движение пилы 6. При разрыве контакта эксцентрика и конца утяжелителя пила под действием силы тяжести опускается на дно пропила, где уже находится суспензия с абразивом 15, в количестве достаточном для заполнения дна пропила. При этом зубья пилы 6 внедряются в дно пропила 7, а утяжелитель 9 не позволяет разорвать контакт между пилой и дном пропила при обратном ходе пилы 6, что повышает эффективность резания горной породы, так как в данном случае происходит выкалывание горной породы вследствие ударной нагрузки, скол и резание вследствие возвратно-поступательного движения пилы. Кроме того, "V" образная форма пропила облегчает удаление продуктов разрушения из пропила 7 при охлаждении пилы 6 водой или иной жидкостью. Так же на снижение усилия продвижения пилы 6 в пропиле 7 влияет тот факт, что при движении пилы "вверх" уменьшается "рыскание" пилы из-за что точки контакта пилы 6 и пропила 7 все время будут находиться в самом нижнем из возможных положений, и любые отклонения будут направлены против силы тяжести, которая автоматически их погасит.
Таким образом, заявляемый технический результат достижим, а признаки, характеризующие предлагаемый способ необходимы и достаточны для его реализации.