УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ШПУРОВ

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использовано при заряжании шпуров патронированными и россыпными взрывчатыми веществами при разработке многолетнемерзлых пород.
Буровая мелочь с пылью остаются в шпуре после окончания его бурения. При ручном заряжании патронированными взрывчатыми веществами создаются условия для заклинивания патронов из-за сужения проходного отверстия в шпуре. Извлечение патрона из шпура становится невозможным. Опасность взрывных работ повышается. При пневматическом заряжании россыпными взрывчатыми веществами оставшаяся в шпуре буровая мелочь с пылью выдуваются из него в окружающую воздушную среду, создавая условия для вдыхания пыли и буровой мелочи заряжающим.
Правила безопасности при взрывных работах предусматривают предварительную очистку шпуров от буровой мелочи перед заряжанием (Единые правила безопасности при взрывных работах, ПБ 13-407-01, раздел 1У, п.16).
Правила безопасности при подземной разработке месторождений полезных ископаемых предусматривают, что уровень запыленности воздуха на рабочих местах не должен превышать 30% от установленных допустимых концентраций (Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом, ПБ 03-553-03, раздел X, п.451).
Правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом предусматривают мероприятия по борьбе с пылью (Единые правила безопасности при разработке полезных ископаемых открытым способом. Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России, от 09 сентября 2002 г., №57, раздел X11, п.514)
Буровая мелочь с пылью удаляется из шпура различными устройствами для очистки шпуров. От их конструкции зависят: количество выносимой пыли с буровой мелочью в окружающую среду после прекращения подачи сжатого воздуха, обмерзание воздушных каналов в результате охлаждения увлажненного сжатого воздуха, а также затраты его изготовления. Это оказывает существенное влияние на запыленность рудничного воздуха в забое и показатели взрывных работ.
Таким образом, проблема очистки шпуров заключается в следующем:
- уменьшение количества выдувания буровой мелочи с пылью из шпура в окружающую воздушную среду при его очистке после прекращения подачи сжатого воздуха;
- уменьшение обмерзания каналов сжатого воздуха;
- снижение затрат на изготовление устройства.
Известно устройство для очистки шпуров от буровой мелочи и пыли при бурении шпуров (Оборудование, применяемое при комплексном оздоровлении труда на горно-обогатительных предприятиях цветной металлургии. Каталог. Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований цветной металлургии. Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт профилактики пневмокониозов и техники безопасности. Москва. 1969 г., стр.304-319,,рис.1), включающее буровой перфоратор с центральной трубкой, бур с внутренним отверстием для подачи сжатого воздуха, буровую коронку, герметизатор устья шпура, включающий цилиндрический корпус с пылеотводом, шланг для подачи сжатого воздуха, шланг для транспортирования отсасываемой из шпура буровой мелочи с пылью и пылеприемник с эжектором.
Общими признаками известного устройства с заявляемым изобретением являются:
- наличие цилиндрического корпуса в устье шпура;
- наличие трубки для подача сжатого воздуха в шпур для его очистки;
- наличие пылеотвода;
- наличие шлангов для подачи сжатого воздуха и транспортирования буровой мелочи с пылью;
- наличие пылеприемника с эжектором для складирования буровой мелочи с пылью;
Недостатками устройства являются: неполная очистка шпура от буровой мелочи с пылью после окончании бурения, выдувание буровой мелочи с пылью из шпура через щели между цилиндрическим корпусом и стенками шпура, сложность поддержания в устойчивом положении цилиндрического корпуса в устье шпура, что увеличивает продолжительность очистки шпура, а также значительные затраты на изготовление известного устройства.
Известно устройство для очистки шпуров от буровой мелочи с пылью при бурении шпуров (Оборудование, применяемое при комплексном обеспыливании рудников и щахт. Альбом. ВостНИИ, Гипроуглемаш, Гипроникель, ДонГипроуглемаш, Ждановский машиностроительный завод, Криворожский филиал ИГД им. М.М.Федорова, ИГД АН Казахской ССР, МакНИИ, НИГРИ, ПермНИУИ, ХИГМАВТ, УНИПРОМЕДЬ, ЦНИГРИ, Центральная комиссия по борьбе с силикозом. Недра. Москва. 1964 г., стр.102-103, рис.1), включающее буровой перфоратор с центральной трубкой, бур с внутренним отверстием для транспортировки буровой мелочи с пылью, буровую коронку, шланг для подачи сжатого воздуха, шланг для транспортирования отсасываемой из шпура через канал бура и центральную трубку перфоратора буровой мелочи с пылью и пылеприемник с эжектором. Очистка шпура производится без герметизатора.
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются:
- наличие шлангов для подачи сжатого воздуха и транспортирования буровой мелочи с пылью;
- наличие пылеприемника с эжектором, для складирования пыли и буровой мелочи.
Недостатком известного устройства является неполная очистка шпура от буровой мелочи с пылью и значительный вынос буровой мелочи с пылью при пневмозаряжании шпуров
Известно устройство для улавливания просыпи и пыли при пневмозаряжании шпуров (Журнал «Безопасность труда в промышленности», 1977, №4, с.35-36.), включающее зарядную трубку, приемную чашу с прорезями и усиками пружины для крепления ее к устью шпура, вращающуюся чашу с отводным каналом, направленным в сторону увлажненной почвы.
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются:
- наличие шлангов для подачи сжатого воздуха;
- наличие трубки для подачи сжатого воздуха в шпур;
- наличие пылеотвода.
Недостатками известного устройства являются:
- выдувание буровой мелочи с пылью через щели между приемной чашей и неровностями поверхности устья шпура, а также через пылеотвод;
- значительное увеличение объема выдуваемой буровой мелочи с пылью через щели между приемной чашей и неровностями поверхности устья шпура при расположении шпура под углом к поверхности взрываемого забоя;
- увеличение продолжительности очистки шпуров в результате создания увлажненной почвы в условиях многолетнемерзлых пород;
- обмерзание конструктивных элементов при низкой температуре пород и окружающего воздуха:
- значительные затраты на изготовление устройства.
Известно устройство для улавливания просыпи и пыли при заряжании шпуров (SU №1202317, Е21С37/00, Е21С7/00, опубликовано 20.09.1999), включающее последовательно размещенные на зарядной трубе и связанные между собой герметизатор устья шпура в виде диска с цилиндрическим патрубком и наружным эластичным уплотнителем, пылеприемник в виде емкости с боковыми стенками из фильтрующей ткани и торцовой стенки, в котором герметизатор устья шпура снабжен распорной пробкой, установленной на зарядной трубе с возможностью продольного перемещения, и толкателями распорной пробки, выполненными в виде вилки, жестко связанной с торцовой стенкой пылеприемника, и упорного бурта, установленного на зарядной трубе с противоположной стороны распорной пробки, при этом цилиндрический патрубок выполнен с коническим расширением со стороны пылеприемника и продольными разрезами на цилиндрической части, а торцовая стенка жестко связана с зарядной трубой.
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются:
- наличие шланга для подачи сжатого воздуха;
- наличие трубки для подачи сжатого воздуха в шпур;
- наличие цилиндрического корпуса герметизатора устья шпура;
- наличие полого эластичного элемента на цилиндрическом корпусе;
- наличие пылеприемника.
Недостатками известного устройства являются:
- выдувание буровой мелочи с пылью через щели между наружным эластичным уплотнителем и неровностями поверхности устья шпура в результате создания неравномерного давления на герметизатор устья шпура;
- выдувание буровой мелочи с пылью через проем между пылеприемником и герметизатором устья шпура;
- значительное увеличение объема выдуваемой буровой мелочи с пылью через щели между наружным эластичным уплотнителем и неровностями поверхности устья шпура при расположении шпура под углом к поверхности взрываемого забоя;
- незначительная емкость пылеприемника требует дополнительного времени на освобождение его от буровой мелочи с пылью, что увеличивает продолжительность очистки шпуров;
-обмерзание каналов увлажненного сжатого воздуха при его охлаждении;
- значительные затраты на изготовление известного устройства.
Известно устройство для очистки скважины от песчаной пробки (RU №2298643, Е21В 37/00, Е21В 21/00, опубликовано 2007.05.10), включающее колонну труб, патрубок, заглушенный снизу и концентрично установленный, в полом корпусе, который оснащен цилиндрической насадкой, установленной на нижнем конце полого корпуса, отводами, соединяющими внутреннее пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, ограничитель, жестко соединенный с полым корпусом, и установленную втулку, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса, патрубок выше отводов снабжен обратным клапаном, в полом корпусе выше самоуплотняющейся манжеты с зажимной гайкой и в установленной втулке в средней части выполнены соответственно радиальные отверстия и сквозные отверстия, причем установленная втулка, соединенная сверху с колонной труб и снабженная ниже сквозных отверстий пальцами, герметично выше зажимной гайки охватывает верхнюю часть полого корпуса, а на наружной поверхности полого корпуса между самоуплотняющейся манжетой и радиальными отверстиями выполнены вертикальные пазы, взаимодействующие с пальцами установочной втулки так, что при расположении пальца в верхней части вертикального паза радиальные отверстия полого корпуса герметично перекрыты установочной втулкой - транспортное положение, а при расположении пальца в нижней части вертикального паза радиальные отверстия полого корпуса и сквозные отверстия установочной втулки совмещены между собой - рабочее положение.
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются:
- наличие самоуплотняющейся манжеты, прижимающейся к стенкам скважины.
Недостатками известного устройства являются:
- выдувание буровой мелочи с пылью из шпура в результате недостаточного прижатия самоуплотняющейся манжеты к стенкам шпура. Это происходит в результате образования замерзающей влаги при охлаждении сжатого воздуха и примерзания манжеты к внешней поверхности цилиндрического корпуса.
- неполная очистка шпура в результате скопления буровой мелочи с пылью между поверхностью цилиндрического корпуса со стороны открытого его торца и стенкой шпура;
- значительные затраты на изготовление известного устройства.
Известно устройство для очистки скважины от песчаной пробки (RU 2298085 C1 E21B 37/00, Е21 В 21/00, опубликовано 2007.04.27), включающее колонну труб, патрубок, заглушенный снизу и концентрично установленный в полом корпусе, который оснащен цилиндрической насадкой, установленный на нижнем конце полого корпуса, отводы, соединяющие внутренние пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, ограничитель и установленную втулку с центральным клапаном. Втулка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса. Патрубок снабжен выше отводов обратным клапаном. Выше установочной втулки снаружи выполнены ребра, а ниже установочной втулки, но выше отводов,- заглушка, выполненная с возможно герметического взаимодействия с центральным каналом установочной втулки. Установочная втулка оснащена самоуплотняющейся манжетой и боковыми каналами, расположенными выше нижней заделки самоуплотняющейся манжеты, выполненной в виде надувного рукава. Верхний конец рукава жестко и герметично зафиксирован зажимной гайкой. Ограничитель жестко присоединен снизу к установочной втулке и охватывает снаружи, с возможностью герметичного осевого перемещения, корпус. Верхний конец патрубка взаимодействует с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения с технологической втулкой, жестко соединенной с колонной труб и оснащенной радиальными каналами, которые выполнены с возможностью сообщения с внутренним пространством колонны труб или герметичного перекрытия патрубком
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются:
- наличие самоуплотняющейся манжеты, выполненной в виде надувного рукава, прижимающейся к стенкам скважины.
Недостатками известного устройства являются:
- выдувание бурой мелочи с пылью из шпура в результате недостаточного прижатия надувного рукава к стенкам шпура. Это происходит в результате образования замерзающей влаги из охлаждающегося сжатого воздуха и примерзания надувного рукава к внешней поверхности цилиндрического корпуса;
- неполная очистка шпура в результате скопления буровой мелочи с пылью между внешней поверхностью цилиндрического корпуса и поверхностью шпура;
- значительные затраты на изготовление известного устройства.
Известно устройство для герметизации устья скважин (RU №466324 Al, 6Е21 В21/015, опубликовано 1975.04.05), включающее корпус с уплотнителем буровой штанги, пневматическую муфту в виде эластичного цилиндра для уплотнения устья скважины, при этом корпус снабжен двумя втулками с цилиндрическими проточками, образующими с корпусом кольцевые полости, в которых свободно установлен эластичный цилиндр, причем кольцевые полости сообщены с затрубным пространством при помощи разгрузочных отверстий.
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются:
- наличие шлангов для подачи сжатого воздуха;
- наличие трубки для подачи сжатого воздуха в шпур;
- наличие цилиндрического корпуса в виде стакана с дном и открытым торцом;
- наличие полого эластичного элемента, закрепленного на цилиндрическом корпусе для уплотнения устья шпура;
- наличие пылеотвода;
Недостатками известного устройства являются:
- неполная очистка шпура от буровой мелочи с пылью в результате скопления ее между наружной поверхностью цилиндрического корпуса со стороны открытого торца и поверхностью шпура;
- выдувание буровой мелочи с пылью через щели уплотнителя трубки для подачи сжатого воздуха;
- замерзание незначительного по размерам канала для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента при выделении замерзающей влаги из охлажденного сжатого воздуха;
- увеличение продолжительности очистки шпура в результате использования штуцера для подачи сжатого воздуха в полость эластичного цилиндра;
- значительные затраты на изготовление известного устройства.
Известен герметизатор устья скважин (Оборудование, применяемое при комплексном оздоровлении условий труда на горно-обогатительных предприятиях цветной металлургии: каталог / Мин-во цветной металлургии СССР, Центральный научно-исследовательский институт информации технико-экономических исследований цветной металлургии, Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт профилактики пневмокониозов и техники безопасности. - Москва, 1969, с.69, с.70, рис.2).
Общими признаками известного устройства с заявляемой полезной моделью являются: цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана с дном и открытым торцом, полый эластичный элемент, закрепленный на цилиндрическом корпусе, в котором выполнено отверстие и патрубок для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента, трубка для подачи сжатого воздуха, установленная в дне цилиндрического корпуса и пропущенная через цилиндрический корпус за открытый его торец, пылеотвод, расположенный у дна цилиндрического корпуса.
Недостатками известного устройства являются:
- неполная очистка шпура от буровой мелочи с пылью в результате ее скопления между наружной поверхностью цилиндрического корпуса и поверхностью шпура;
- выдувание буровой мелочи с пылью через уплотнитель трубки для подачи сжатого воздуха при очистке шпуров и оставшейся буровой мелочи с пылью между внешней поверхностью цилиндра и стенкой шпура;
- увеличение продолжительности очистки шпура за счет времени, необходимого для подачи сжатого воздуха в полый эластичный цилиндр через дополнительный штуцер;
- обмерзание патрубка для подачи сжатого воздуха вследствие отсутствия обмена сжатого воздуха в полости эластичного элемента:
- значительные затраты на изготовление известного устройства из-за большой его длины, специальной трубки для подачи сжатого воздуха и дополнительного пускового крана.
За прототип принято устройство для очистки шпуров по патенту Российской Федерации на изобретение №2362115 кл. F42D 1/08 (2006.01) Е21В 21/16 (2006.01), опубликовано 20.07.2009, как наиболее близкое по технической сущности и выполняемой им функции
Устройство для очистки шпуров содержит цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана с дном и открытым торцом, полый эластичный элемент, закрепленный на цилиндрический корпусе, трубку для подачи сжатого воздуха, жестко закрепленную в дне цилиндрического корпуса и пропущенную через него за открытый его конец, пылеотвод, установленный у дна этого цилиндра, при этом в цилиндрическом корпусе и трубке для подачи сжатого воздуха на участке, охватываемом полым эластичным элементом, выполнены отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента и выхода сжатого воздуха из этой полости, причем в трубке для подачи сжатого воздуха установлена поперечная перегородка, кроме того по радиусу трубки для подачи сжатого воздуха установлены каналы, соединяющие отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента, и отверстия для выхода сжатого воздуха из этой полости, а конец полого эластичного элемента у открытого торца цилиндрического корпуса загнут внутрь и закреплен на наружной поверхности цилиндрического корпуса с напуском, обеспечивающим раздувание полого эластично элемента за пределы открытого торца цилиндрического корпуса.
Общими признаками известного устройства с заявляемым являются: цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана с дном и открытым торцом, полый эластичный элемент, закрепленный на цилиндрическом корпусе, трубку для подачи сжатого воздуха, жестко закрепленную в дне цилиндрического корпуса и пропущенную через него за открытый его торец, пылеотвод, установленный у дна этого цилиндра, при этом в цилиндрическом корпусе и трубке для подачи сжатого воздуха на участке, охватываемом полым эластичным элементом, выполнены отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента и выхода сжатого воздуха из этой полости, причем в трубке для подачи сжатого воздуха установлена поперечная перегородка, кроме того, по радиусу трубки для подачи сжатого воздуха установлены каналы, соединяющие отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента, и отверстия для выхода сжатого воздуха из этой полости, а конец полого эластично элемента у открытого торца цилиндрического корпуса загнут внутрь и закреплен на наружной поверхности цилиндрического корпуса с напуском, обеспечивающим раздувание полого эластичного элемента за пределы открытого торца цилиндрического корпуса.
Недостатками известного устройства и их причинами являются:
- увеличенное количество буровой мелочи с пылью, выдуваемой из шпура, после прекращения подачи сжатого воздуха. Причина заключается в том, что после выхода последней порции сжатого воздуха из полости эластичного элемента он занимает нерабочее положение, то есть плотно прижимается к внешней поверхности цилиндрического корпуса. Отражаясь от дна шпура, эта порция сжатого воздуха проходит участок между прижатым к внешней поверхности цилиндрического корпуса эластичным элементом и стенками шпура и выдувает из шпура в окружающую среду буровую мелочь с пылью, оставшуюся между внешней поверхностью полого эластично элемента и стенками шпура.
- обмерзание каналов при поступлении увлажненного сжатого воздуха в полость эластичного элемента и выходе его из этой полости. Причина заключается в том, что обмерзание происходит при охлаждении увлажненного сжатого воздуха в результате: значительного количества и большой длины каналов сжатого воздуха, их недостаточного поперечного сечения, увеличенного пути прохода сжатого воздуха в полости эластичного элемента и ее объема, вызывающего резкое охлаждение увлажненного сжатого воздуха при его расширении с образованием льда.
- значительные затраты на изготовление устройства. Причина заключается в установке значительного количества и большой длины каналов сжатого воздуха внутри цилиндрического корпуса, а также удлиненного цилиндрического корпуса с полым эластичным элементом.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задач:
- уменьшить количество выдуваемой из шпура буровой мелочи с пылью в окружающую среду после прекращения подачи сжатого воздуха;
- предотвратить обмерзание каналов для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента и выхода его из этой полости;
- снизить затраты на изготовление устройства для очистки шпуров.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в уменьшении количества выдуваемой из шпура буровой мелочи с пылью в окружающую воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха, предотвращении обмерзания каналов для поступления увлажненного сжатого воздуха в полость эластичного элемента и выходе его из этой полости при охлаждении сжатого воздуха, а также сокращении затрат на изготовление устройства.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается во-первых, тем, что трубка для подачи сжатого воздуха прикреплена внешней поверхностью к внутренней поверхности цилиндрического корпуса по линии их контакта, расположенной параллельно продольной оси цилиндрического корпуса и проходящей через дно в точке, диаметрально противоположной точке сопряжения стенки пылеотвода с дном цилиндрического корпуса; В результате такого расположения и закрепления трубки для подачи сжатого воздуха создаются условия для: уменьшения количества и длины каналов для поступления и выхода сжатого воздуха в полость и из полости эластичного элемента, соответственно, увеличения: площади поперечного сечения этих каналов, уменьшения пути прохождения сжатого воздуха в полости эластичного элемента и его объема, создания давления сжатого воздуха, обеспечивающего мгновенное нарастание его давления по образующей внутренней поверхности эластичного элемента для отрыва эластичного элемента от внешней поверхности цилиндрического корпуса и прижатия его к стенкам шпура. В результате уменьшается вынос буровой мелочи с пылью в окружающую воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха, предотвращается обмерзание каналов и снижаются затраты на изготовление устройства. Взаимное положение трубки для подачи сжатого воздуха и пылеотвода (в одной вертикальной плоскости) предотвращает произвольный поворот устройства для очистки шпуров вокруг оси цилиндрического корпуса в шпуре, исключая вынос из шпура буровой мелочи с пылью.
Во-вторых, технический результат заявляемой полезной модели достигается также тем, что отверстие для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха, отверстие для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента, выполненное в цилиндрическом корпусе, отверстие для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента, выполненное в цилиндрическом корпусе, отверстие для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха, выполнены в форме прямоугольника, длинные стороны которых расположены поперек цилиндрического корпуса и трубки для подачи сжатого воздуха, а короткие стороны - симметрично относительно оси трубки для подачи сжатого воздуха. В результате этого создаются условия для уменьшения длины каналов, их количества, цилиндрического корпуса с полым эластичным элементом, пути прохождения сжатого воздуха в полости эластичного элемента и увеличения площади поперечного сечения каналов. При этом, сокращается вынос буровой мелочи с пылью в окружающую воздушную среду после прекращения поступления сжатого воздуха, и обмерзание каналов, создается давление сжатого воздуха для мгновенного его распространения по образующей периметра внутренней поверхности эластичного элемента, обеспечивая отрыв эластичного элемента от внешней поверхности цилиндрического корпуса и прижатие его к стенкам шпура.
В третьих, технический результат достигается также тем, что поперечная перегородка, установленная в трубке для подачи сжатого воздуха для перекрытия поступления сжатого воздуха в цилиндрический корпус, выполнена в форме, ограниченной внутренней поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха, дополнительно установленными между трубкой для подачи сжатого воздуха и цилиндрическим корпусом вдоль его продольной оси двумя продольными перегородками и контуром внутренней поверхности эластично элемента. В результате этого сокращается путь прохождения сжатого воздуха в полости эластичного элемента до толщины поперечной перегородки, а также длина контакта эластично элемента со стенкой шпура. В результате этого уменьшается количество буровой мелочи с пылью, выносимой из шпура в окружающую воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха и обмерзание каналов.
В четвертых, канал для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента и канал для выхода сжатого воздуха из этой полости образованы поперечной перегородкой, установленной в трубке для подачи сжатого воздуха, двумя продольными перегородками и двумя дополнительно установленными поперечными перегородками, причем, две дополнительные поперечные перегородки установлены по длинной стороне отверстий между внешней и внутренней поверхностями трубки для подачи сжатого воздуха и цилиндрического корпуса, соответственно. В результате этого два смежных канала с общей поперечной перегородкой сокращают длину цилиндрического корпуса и эластичного элемента, уменьшают количество и длину каналов, увеличивают площадь их поперечного сечения и обеспечивают мгновенное увеличение давления сжатого воздуха по образующей периметра эластичного элемента для отрыва его от внешней поверхности цилиндрического корпуса и прижатие к стенкам шпура. В результате уменьшается вынос буровой мелочи с пылью из шпура в окружающую воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха, предотвращается обмерзание каналов, а также снижаются затраты на изготовление устройства для очистки шпуров.
В пятых, крепления полого эластичного элемента и загнутого внутрь конца полого эластичного элемента к цилиндрическому корпусу выполнены вдоль длинных сторон отверстий для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента и выхода сжатого воздуха из этой полости. В результате этого, дополнительно уменьшается количество буровой мелочи с пылью, выносимое из шпура в окружающую воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха, из-за сокращения длины контакта эластичного элемента с поверхностью шпура за счет уменьшения длины участка цилиндрического корпуса, охватываемого полым эластичным элементом. Это объясняется следующим. Крепление загнутого внутрь конца эластичного элемента выполняют вдоль открытого торца цилиндрического корпуса. Участок цилиндрического корпуса с двумя смежными каналами размещают вплотную к этому креплению, а крепление эластичного элемента устанавливают вплотную к участку цилиндрического корпуса с противоположной его стороны. Таким образом, эластичный элемент крепится к цилиндрическому корпусу строго по длинным сторонам отверстий без оставления свободной поверхности цилиндрического корпуса между участком с двумя смежными каналами и креплениями. Длина участка цилиндрического корпуса со смежными каналами становится равной расстоянию между двумя креплениями. При этом, дополнительно предотвращается обмерзание каналов за счет сокращения объема полости эластичного элемента, в которой конденсируется и выпадает в виде льда влага при расширении охлажденного сжатого воздуха. Уменьшаются затраты на изготовление цилиндрического корпуса и полого эластичного элемента. При расстоянии между двумя креплениями, превышающем длину участка цилиндрического корпуса с двумя смежными каналами, этот участок может находится в трех положениях. Вплотную к креплению загнутого внутрь конца эластичного элемента, вплотную к креплению эластичного элемента и на расстояниями до каждого из креплений. В этих положениях длина контакта эластичного элемента с поверхностью шпура превышает длину этого контакта, которая образуется при равенстве расстояния между двумя креплениями длине участка цилиндрического корпуса с двумя смежными каналами. С другой стороны, если расстояние между креплениями меньше длины участка цилиндрического корпуса с двумя смежными каналами, то площадь поперечного сечения отверстий для поступления и выхода сжатого воздуха в полость эластичного элемента и из его полости, соответственно, уменьшается. При этом, каналы обмерзают за счет увеличения скорости движения сжатого воздуха. Таким образом, равенство расстояния между креплениями длине участка цилиндрического корпуса с двумя смежными каналами есть величина оптимальная, обеспечивающая достижение технического результата.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез устройства для очистки шпуров в нерабочем состоянии, на фиг.2 - вид устройства сверху без полого эластичного элемента в нерабочем состоянии, на фиг.3 - поперечный разрез устройства на участке крепления трубки для подачи сжатого воздуха и цилиндрического корпуса без полого эластичного элемента в нерабочем состоянии, на фиг.4 - поперечный разрез устройства по поперечной перегородке, расположенной по длинной стороне отверстий для поступления сжатого воздуха в полость эластично элемента со стороны дна цилиндрического корпуса в нерабочем состоянии, на фиг.5 -поперечный разрез устройства по середине короткой стороны отверстий для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента со стороны дна цилиндрического корпуса в нерабочем состоянии, на фиг.6 -поперечный разрез устройства по поперечной перегородке, установленной в трубке для подачи сжатого воздуха для перекрытия поступления сжатого воздуха в цилиндрический корпус в нерабочем состоянии, на фиг.7 - поперечный разрез устройства по середине короткой стороны отверстий для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента со стороны открытого торца цилиндрического корпуса в нерабочем состоянии, на фиг.8 - поперечный разрез устройства по поперечной перегородке, расположенной по длинной стороне отверстий для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента со стороны открытого торца цилиндрического корпуса в нерабочем состоянии, на фиг.9 - продольный разрез устройства в рабочем состоянии. Сплошными стрелками на фиг.9. показано направление движения струи чистого сжатого воздуха, пунктирными стрелками - загрязненного сжатого воздуха (с буровой мелочью и пылью).
В состав устройства для очистки шпуров входит пусковой кран сжатого воздуха, а также элементы пылеулавливающей установки для бурения шпуров: шланги для подачи сжатого воздуха и транспортирования буровой мелочи с пылью, емкость для складирования буровой мелочи с пылью грубой очистки и емкость для складирования буровой мелочи с пылью тонкой очистки с эжектором, которые на чертежах не показаны.
Устройство для очистки шпуров содержит цилиндрический корпус 1, выполненный в виде стакана с дном и открытым торцом, полый эластичный элемент 2, закрепленный на цилиндрическом корпусе 1 со стороны его дна креплением 3 и загнутого внутрь конца 4 полого эластичного элемента 2 со стороны открытого торца цилиндрического корпуса 1 креплением 5, трубку для подачи сжатого воздуха 6, установленную в дне цилиндрического корпуса 1, жестко скрепленную с ним и пропущенную через него за открытый его торец. У дна цилиндрического корпуса 1 установлен пылеотвод 7. Трубка для подачи сжатого воздуха 6 прикреплена внешней поверхностью к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 по линии их контакта 8, расположенной параллельно оси цилиндрического корпуса 1 и проходящей через его дно в точке, диаметрально противоположной точке сопряжения стенки пылеотвода 7 с дном цилиндрического корпуса 1. В цилиндрическом корпусе 1 на участке, охватываемом полым эластичным элементом 2, выполнено отверстие 9 для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и отверстие 10 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2. В трубке для подачи сжатого воздуха 6 на этом же участке выполнено отверстие 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и отверстие 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2.
При этом отверстия 9, 10, 11, 12 выполнены в форме прямоугольника, длинные стороны которых расположены поперек цилиндрического корпуса 1 и трубки для подачи сжатого воздуха 6, а короткие стороны - симметрично относительно продольной оси трубки для подачи сжатого воздуха 6.
При этом отверстие 9 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента выполненное в цилиндрическом корпусе 1 и отверстие 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6, соединены каналом 13, а отверстие 10 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6, соединены каналом 14.
Кроме того каналы 13, 14 разделены между собой поперечной перегородкой 15, установленной в трубке для подачи сжатого воздуха 6 для перекрытия поступления сжатого воздуха в цилиндрический корпус 1 и выполненной в форме, ограниченной внутренней поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 6, дополнительно установленными между трубкой для подачи сжатого воздуха 6 и цилиндрическим корпусом 1 вдоль его продольной оси двумя продольными перегородками 16, 17 и контуром внутренней поверхности эластичного элемента 2.
Со стороны дна и открытого торца цилиндрического корпуса 1 установлены дополнительно две поперечных перегородки, каждая из которых состоит из двух симметрично выполненных относительно линии контакта 8 трубки для подачи сжатого воздуха 6 и цилиндрического корпуса 1 перегородок 18, 19, 20, 21. Перегородки 19, 20 установлены со стороны дна цилиндрического корпуса 1. по длинной стороне отверстий 9, 11 Перегородки 20, 21 установлены со стороны открытого торца цилиндрического корпуса 1, по длинной стороне отверстий 10, 12. Перегородки 18, 19, 20, 21 выполнены между внешней и внутренней поверхностями трубки для подачи сжатого воздуха 6 и цилиндрического корпуса 1, соответственно, с примыканием к продольным перегородкам 16, 17 и с двух сторон к линии контакта крепления 8 внешней и внутренней поверхностей трубки для подачи сжатого воздуха 6 цилиндрического корпуса 1, соответственно.
Крепление 3 эластичного элемента 2 к поверхности цилиндрического корпуса 1 выполнено вдоль длинных сторон отверстий 9, 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненных в цилиндрическом корпусе 1 и трубке для подачи сжатого воздуха 6, соответственно, а крепление 5 загнутого внутрь конца 4 полого эластичного элемента 2 выполнено вдоль отверстий 10, 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненных в цилиндрическом корпусе 1 и трубке для подачи сжатого воздуха 6, соответственно.
Устройство для очистки шпура работает следующим образом.
После окончания бурения шпуров к устройству подсоединяются шланги для подачи сжатого воздуха и транспортирования буровой мелочи с пылью. Устройство устанавливается в шпур таким образом, чтобы цилиндрический корпус 1 полностью входил в устье шпура на длину эластичного элемента. При включении пускового крана сжатый воздух поступает в трубку для подачи сжатого воздуха 6 до поперечной перегородки 15 и через канал 13; соединяющий отверстие 9 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6, подается в полость эластичного элемента 2, раздувая и прижимая его к стенкам шпура. При этом, полый эластичный элемент 2 раздувается за пределы открытого торца цилиндрического корпуса 1. Одновременно с раздутием эластичного элемента 2 сжатый воздух поступает в канал 14, соединяющий отверстие 10 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6.
При этом сжатый воздух из канала 13 в канал 14 проходит очень короткий путь, огибая только поперечную перегородку 15. При этом длина и объем полости эластичного элемента уменьшаются в результате установки крепления вдоль длинных сторон отверстий и прямоугольной формы отверстий. Это способствует уменьшению обмерзания каналов, уменьшению длины цилиндрического корпуса и затрат на его изготовление.
Сжатый воздух из канала 14 направляется в трубку для подачи сжатого воздуха 6, выходя из которой он выдувает буровую мелочь с пылью из шпура путем изменения направления струи сжатого воздуха в сторону цилиндрического корпуса 1. Загрязненный сжатый воздух (с буровой мелочью и пылью) движется вдоль шпура и по межтрубному пространству между наружной поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 6 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1, доходит до дна стакана цилиндрического корпуса 1, выдается через пылеотвод 7 в шланг для транспортирования буровой мелочи с пылью. Буровая мелочь с пылью, осаждается в пылеприемниках.
При использовании предлагаемого устройства для очистки шпуров уменьшаются: длина и количество каналов сжатого воздуха, путь прохода сжатого воздуха через полость эластичного элемента, длина контакта полости эластичного элемента с поверхностью шпура, объем полости эластичного элемента при ее раздутии, длина цилиндрического корпуса и эластичного элемента, увеличивается площадь поперечного сечения каналов сжатого воздуха. В результате уменьшается количество буровой мелочи с пылью, выносимой из шпура в окружающую воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха, предотвращается обмерзание стенок каналов при охлаждении увлажненного сжатого воздуха и снижаются затраты на изготовление устройства для очистки шпуров.