УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
IMPACT DEVICE

Изобретение относится к устройствам для обработки материалов ударным воздействием за счет энергии сжатого газа и может быть использовано, в частности, в горной промышленности для разрушения горных пород и дробления негабаритов.
Известно устройство для разрушения монолитных объектов (см. патент на полезную модель RU 54094 U1, опубл. 10.06.2006, Бюл. № 16, МПК Е21С 37/04), содержащее взрывную камеру с выхлопным каналом и затвором, в полости которого помещен газогенерирующий заряд, сообщающийся с взрывной камерой ствол, установленный в шпуре, перегородку с осевым отверстием и стопорное устройство.
Принцип действия устройства основан на том, что взрывная камера с присоединенным стволом вставляется в шпур (или скважину) до упора, после чего осуществляется фиксация ствола по боковым стенкам шпура (скважины). Во внутренней поверхности взрывной камеры размещается заряд ВВ с электродетонатором, от которого выведены провода для его подрыва.
После подрыва заряда ВВ продукты взрыва, проходя через отверстия в стволе в шпур, разрушают скальную породу или бетон.
Недостатком данного устройства является необходимость предварительного шпурения скальной породы или бетона.
Известно устройство ударного действия, принятое за прототип (см. патент на изобретение RU 2060151 С1, опубл. 20.05.1996, Бюл. № 14, МПК В25D 9/14, Е21С 3/24), содержащее закрытый с обоих торцов цилиндрический корпус, установленный в нем поршень с двухсторонним штоком, концы которого размещены в отверстиях торцевых стенок корпуса, взаимодействующий с обрабатываемым материалом инструмент, жестко связанный со штоком, узел удержания поршня в исходном состоянии и средство для демпфирования, образованное перепускной расточкой корпуса и выполненными на концах штока выхлопными пазами. Устройство содержит также источник сжатого газа, например зарядную камеру с подрываемым при срабатывании устройства зарядом взрывчатого вещества или иной источник сжатого газа, связанный с надпоршневым объемом корпуса через специальное отверстие.
Недостатком этого устройства является точечное воздействие ударного инструмента на разрушаемый блок в одной точке соприкосновения инструмента с блоком, что ограничивает размеры разрушаемого блока и не позволяет производить раскол с прогнозируемым направлением разрушения блока, например раскол вдоль линии.
Решаемая техническая задача состоит в формировании воздействия устройства на блок одновременно в нескольких точках, расположенных, например, вдоль прямой линии.
Техническим результатам заявляемого изобретения является повышение надежности раскалывания крупногабаритных протяженных объектов с прогнозируемым направлением разрушения объекта, обеспечение требуемого усилия, необходимого для раскалывания каждого конкретного объекта.
Технический результат достигается тем, что в устройство ударного действия, содержащее корпус с внутренним цилиндром, с установленным в нем поршнем с рабочим инструментом, источник сжатого газа, сообщенный с надпоршневым объемом цилиндра, узел удержания поршня в исходном положении и средство демпфирования, введено от двух и более идентичных поршней с рабочим инструментом, размещенных каждый в своем рабочем цилиндре, устройство снабжено коллектором, размещенным между источником сжатого газа и надпоршневым объемом цилиндров и сообщенным каналом с источником сжатого газа и каналами с одинаковой пропускной способностью с каждым надпоршневым объемом, объем камеры коллектора выбран из условия плавной подачи газа на поршни, при этом задействование каждого поршня осуществляется за счет открытия собственных запорных устройств, а число узлов удержания и средств демпфирования соответствует количеству поршней.
Введение в устройство двух и более идентичных поршней с рабочим инструментом, размещенных каждый в своем рабочем цилиндре, с числом узлов удержания и средств демпфирования, соответствующих числу введенных поршней, позволяет надежно раскалывать крупногабаритные протяженные объекты с прогнозируемым направлением разрушения объекта и обеспечивать требуемое усилие, необходимое для раскалывания каждого конкретного объекта. Введение коллектора, соединенного с помощью заявляемых признаков, и выбор объема его камеры обеспечивают выравнивание давления для равномерного распределения сжатого газа по каналам задействования каждого из поршней. Соответствие количества запорных устройств количеству поршней позволяет задействовать число поршней, необходимое для раскалывания каждого конкретного объекта с обеспечением требуемого усилия и мест воздействия на объект.
На Фиг.1 показано сечение одного из рабочих цилиндров предлагаемого устройства с рабочим инструментом вместе с сечением коллектора, источника сжатого газа и запорным устройством.
На Фиг.2 показано сечение варианта предлагаемого устройства с четырьмя рабочими цилиндрами в районе расположения надпоршневых объектов, вместе с сечением источника сжатого газа, камеры коллектора, каналов и запорных устройств.
На Фиг.3 показано запорное устройство, располагаемое на каждом канале, подводящем газ к надпоршневому пространству в положении «закрыто».
На Фиг.4 показано запорное устройство, показанное на Фиг.3 в положении «открыто».
Устройство конкретного выполнения содержит источник сжатого газа выполненный в виде взрывной камеры 1, с газогенерирующим зарядом, например ВВ 11, размещенным в полости 9 взрывной камеры 1, снабженной затвором 14 с отверстием 15 для проводки элементов подрыва ВВ 12, коллектор 2, содержащий камеру коллектора 8 с каналами 7 для подводки газа к надпоршневым объемам 5 рабочих цилиндров 3 и каналом 10 для подводки газа высокого давления из взрывной камеры, причем каналы 7 снабжены запорными устройствами 6 с перепускными отверстиями 13.
Устройство работает следующим образом.
В полость 9 взрывной камеры 1 помещается газогенерирующий заряд 11 с вынесенными за пределы камеры элементами для его подрыва. Устройство размещается над разрушаемым объектом 16, при этом исходное расстояние H между рабочим инструментом 4 и разрушаемым объектом 16 выбирается из условия оптимального сочетания массы рабочего инструмента, характеристик разрушаемого объекта и скорости соударения рабочего инструмента с объектом.
Число рабочих цилиндров 3, задействованных для раскалывания каждого конкретного объекта 16, может варьироваться от 2 и более рабочих цилиндров 3, содержащихся в установке (в иллюстрированном варианте - 4). Включение в работу каждого рабочего цилиндра 3 производится путем открытия запирающего устройства 6 этого цилиндра перед каждым конкретным задействованием устройства.
После задействования газогенерирующего заряда 11 (подрыва ВВ) газы из полости 9 взрывной камеры 1 через канал 10, соединяющий полости взрывной камеры и коллектора, проходят в камеру 8 коллектора 2, а затем через каналы 7 коллектора 2 и отверстия 13 запорного устройства 6 задействованных рабочих цилиндров проходят в надпоршневые полости 5 рабочих цилиндров 3 и разгоняет рабочие инструменты 4 этих рабочих цилиндров до требуемых скоростей, вследствие чего рабочие инструменты, ударяя по разрушаемому объекту 16, раскалывают последний, причем линия раскола примерно совпадает с линией, соединяющей точки удара рабочих инструментов по разрушаемому объекту. Были проведены опыты заявляемого устройства с двумя рабочими цилиндрами по раскалыванию гранитного блока. Линия раскола совпала с линией воздействия рабочих инструментов на объект.
Применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить раскалывание крупногабаритных блоков горных пород и бетонных конструкций при помощи газов, находящихся в сосудах под высоким давлением, в том числе при помощи продуктов взрыва промышленных ВВ, пороховых зарядов и других газовых источников, подрываемых в специальных взрывных камерах, причем наличие нескольких рабочих цилиндров позволяет варьировать число рабочих инструментов, воздействующих на разрушаемый объект в зависимости от его размера, прочности и необходимости обеспечения линии раскола в заданном направлении.