Устройство для разрушения монолитных объектов - RU2183271C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройству для разрушения монолитных объектов, в котором тонкую металлическую проволоку (пример субстанции, которая расплавляется и испаряется) очень быстро расплавляют и испаряют под воздействием электрической энергии, подаваемой на нее в течение короткого периода времени, и разрушаемый объект в форме бетонной структуры основной породы или плиты взрывают, используя силу расширения при испарении, вызванную расплавлением и испарением.

Из авт. свид. SU 883389, кл. Е 21 С 3/20, 37/18, опубл. 23.11.1981 известно устройство для разрушения монолитных объектов, содержащее ударник, вмонтированный с возможностью перемещения в сосуд и нанесения удара по разрушаемому объекту путем соударения с поверхностью разрушаемого объекта, узел генерирования силы расширения, предусмотренный в сосуде и предназначенный для создания силы расширения для понуждения ударника к соударению с поверхностью взрываемого объекта, причем упомянутый узел генерирования силы расширения включает вставленные в сосуд электроды и жидкое взрывное вещество для передачи к ударнику силы расширения, генерируемой путем подачи электрической энергии на электроды, средства для прижима сосуда к разрушаемому объекту. Однако в случае, когда известное устройство используется для разрушения объекта, представляющего собой подобие плиты, и в разрушаемом объекте не делают отверстие для установки, а сосуд просто помещают на поверхности разрушаемого объекта, то почти вся сила расширения, вызванная расплавлением и испарением тонкой механической проволоки, вырывается в воздух, и, следовательно, существенная часть усилия разрушения не передается на разрушаемый объект.

Технической задачей настоящего изобретения является создание устройства для разрушения монолитных объектов, эффективно использующего создаваемое разрушающее усилие.

Техническим результатом изобретения явилось создание устройства для разрушения монолитных объектов, наиболее эффективно использующего создаваемое разрушающее усилие.

Данный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для разрушения монолитных объектов, содержащем ударник, вмонтированный с возможностью перемещения в сосуд и нанесения удара по разрушаемому объекту путем соударения с поверхностью разрушаемого объекта, узел генерирования силы расширения, предусмотренный в сосуде и предназначенный для создания силы расширения для понуждения ударника к соударению с поверхностью взрываемого объекта, причем упомянутый узел генерирования силы расширения включает вставленные в сосуд электроды и жидкое взрывное вещество для передачи к ударнику силы расширения, генерируемой путем подачи электрической энергии на электроды, средства для прижима сосуда к разрушаемому объекту, согласно изобретению в каждый электрод вставлены тонкие металлические проволоки так, чтобы их можно было выдвигать в зазор между электродами, а для передачи к ударнику силы расширения тонкую металлическую проволоку выполняют с возможностью быстрого расплавления и испарения путем подачи на нее электрической энергии посредством электродов в течение короткого периода времени, при этом в устройстве выполнены впускной канал для подачи взрывного вещества в сосуд, выпускной канал для выпуска отработанного взрывного вещества из сосуда и запорные средства для запирания впускного и выпускного каналов соответственно.

Предпочтительно в сосуд вставлено множество пар электродов и тонкая металлическая проволока вставлена в каждый электрод так, чтобы иметь возможность выдвигаться в зазор между парой электродов.

Кроме того, предпочтительно в сосуде сформирована наклонная или изогнутая отражающая поверхность для концентрации силы расширения на ударнике.

Далее изобретение пояснено более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг. 1 изображено в разрезе устройство для разрушения, выполненное в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения;
на фиг. 2 - электрическая схема для подачи энергии для первого варианта исполнения устройства для разрушения;
на фиг. 3 - в разрезе устройство для разрушения, выполненное в соответствии со вторым вариантом исполнения настоящего изобретения;
на фиг. 4 - в разрезе устройство для разрушения, выполненное в соответствии с третьим вариантом исполнения настоящего изобретения;
на фиг. 5 - в разрезе устройство для разрушения, выполненное в соответствии с четвертым вариантом исполнения настоящего изобретения.

Для более подробного описания настоящего изобретения первый вариант выполнения настоящего изобретения поясняется со ссылками на прилагаемые фиг. 1 и 5.

Устройство 1 для разрушения монолитных объектов согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения выполнено так, что силу расширения, создаваемую тогда, когда тонкую металлическую проволоку (например, медную) 8 быстро расплавляют и испаряют путем подачи на нее электрической энергии, передают посредством взрывного вещества (воды или масла) 3 так, что разрушаемый объект H1 разрушают, используя силу расширения. Это устройство 1 для разрушения особенно пригодно для разрушения разрушаемого объекта H1 в форме плиты.

Устройство 1 для разрушения содержит сосуд 2 для разрушения, который плотно прижимают к поверхности разрушаемого объекта H1. Этот сосуд 2 для разрушения выполнен так, что один конец (со стороны, обращенной к взрываемому объекту H1) открыт, а другой конец закрыт, и он снабжен узлом А для генерирования силы расширения, предназначенным для понуждения тонкой металлической проволоки 8 генерировать силу расширения. Следует отметить, что сосуд 2 для разрушения изготовлен из металла, чтобы он мог противостоять силе расширения, создаваемой тонкой металлической проволокой 8 и взрывным веществом 3.

Узел А для генерирования силы расширения оснащен разрушающей головкой Р, которую вставляют с возможностью удаления с использованием фиксатора 2с в отверстие 2а, выполненное в барабане сосуда 2 для разрушения. Разрушающая головка Р содержит пару электродов 4, вставленных в крышку 2b, и тонкую металлическую проволоку 8, которой соединены между собой электроды 4.

Кроме того, узел А для генерирования силы расширения содержит взрывное вещество 3 для передачи описанному ниже ударнику 22 силы расширения, генерируемой тогда, когда тонкую металлическую проволоку 8 быстро расплавляют и испаряют путем подачи на нее электрической энергии в течение короткого периода времени; электрическую цепь 9 для подачи электрической энергии на тонкую металлическую проволоку 8; впускной канал 18 для впуска взрывного вещества 3 в сосуд 2 для разрушения и выпускной канал 19 для выпуска отработанного взрывного вещества 3 из сосуда 2 для разрушения.

Как показано на фиг.2, электрическая цепь 9 для подачи энергии содержит источник энергии 10, соединенный с выходными контактами 5 электродов 4 проводами 5а; конденсатор 13, соединенный параллельно источнику энергии 10 и выходным контактам 5; контроллер 11 для управления зарядкой, который установлен между конденсатором 13 и источником энергии 10 и снабжен переключателем зарядки (не показан) и переключателем разряжения 12, установленным между контроллером 11 и одним из выходных контактов 5.

Также впускной канал 18 и выпускной канал 19 размещены на другой стороне сосуда 2 для разрушения и выполнены так, чтобы их можно было свободно открывать и закрывать. Вентили (один пример запорных средств) 20, 21, которые могут противостоять силе расширения, генерируемой тогда, когда тонкую металлическую проволоку 8 расплавляют и испаряют, установлены на впускном канале 18 и на выпускном канале 19, соответственно.

Ударником 22 наносят удар по поверхности разрушаемого объекта Hl путем их соударения. Ударник 22 смонтирован с возможностью перемещения в сосуд 2 для разрушения с одной его стороны и ему придана такая форма, при которой он снабжен множеством заостренных выступов 23 с ударной его стороны, которой он соударяется с разрушаемым объектом H1 и частью 30 увеличенного диаметра, имеющей воспринимающую давление поверхность 33, выполненную со стороны основания ударника. В сосуде 2 для разрушения сформирован круговой буртик для ограничения перемещения части 30 увеличенного диаметра. Следует отметить, что ударник 22 изготавливают из металла, чтобы он мог противостоять удару, взрываемому силой расширения.

С другой стороны сосуда 2 для разрушения расположен шток 25 пневмоцилиндра (один пример средств для прижима; не показан) так, чтобы им можно было прижимать сосуд 2 для разрушения к разрушаемому объекту H1.

Далее следует описание способа проведения разрушения объекта H1 с использованием устройства 1 для разрушения, выполненного в соответствии с приведенным выше описанием. Во-первых, предварительно определенное количество разрушающих головок Р подготавливают путем установки пары электродов 4 в крышке 2b и размещения между концами электродов 4 тонкой металлической проволоки 8, прикрепляемой к ним путем приваривания или каким-либо другим способом. Крышку 2b вставляют в отверстие 2а, изготовленное в барабане сосуда 2 для разрушения, и закрепляют с помощью фиксаторов 2с. Далее сосуд 2 для разрушения заполняют взрывным веществом 3 через впускной канал 18, оснащенный вентилятором 20, который открывают, а вентиль 21 закрывают, и после заполнения вентиль 20 закрывают. В этом состоянии тонкая металлическая проволока оказывается погруженной во взрывное вещество 3.

Ударник 22 прижимают к одной стороне сосуда 2 для разрушения, т.е. к разрушаемому объекту H1 за счет давления, создаваемого благодаря заполнению разрушающим веществом 3 сосуда 2 для разрушения. Часть 30 увеличенного диаметра направляют направляющей поверхностью 32, а заостренные выступы 23 ударника 22 выступают из сосуда 2 для разрушения. Когда вводят в действие пневмоцилиндр, в то же время направляя шток 25 к сосуду 2 для разрушения, сосуд 2 для разрушения оказывается прижатым к стороне поверхности разрушаемого объекта H1, преодолевая давление взрывного вещества 3. Таким образом, торец одной стороны сосуда 2 для разрушения прижимают к поверхности разрушаемого объекта H1 и в то же самое время ударник 22 прижимают к другой стороне сосуда 2 для разрушения так, что заостренные выступы 23 оказываются прижатыми к поверхности разрушаемого объекта H1.

В этом состоянии электрическую цепь 9 для подачи энергии подсоединяют к выходным контактам 4 зарядный переключатель коллектора 11 включают, чтобы подать электрическую энергию на конденсатор 13 и зарядить его. Затем электрическую энергию подают на тонкую металлическую проволоку 8 по электродам 4 в течение очень короткого периода времени путем включения разрядного переключателя 12.

Таким образом тонкую металлическую проволоку 8 быстро расплавляют и испаряют, и взрывное вещество 3 быстро испаряется так, что в это время генерируется сила расширения. Так как впускной канал 18 и выпускной канал 19 герметично закрыты вентилями 20 и 21 и сосуд 2 для разрушения прижат к разрушаемому объекту H1 штоком 25 пневмоцилиндра, генерируемая сила расширения действует на воспринимающую давление поверхность 33 ударника 22 так, что заостренные выступы 23 ударника 22 наносят удар по поверхности разрушаемого объекта H1 и взрывают или раскалывают его.

После этого шток 25 отводят путем сброса давления в пневмоцилиндре и отработанное взрывное вещество 3 выводят через выпускной канал 19 путем открывания вентиля 21, в результате чего сосуд 2 для разрушения отделяют от разрушаемого объекта H1.

Когда работы по разрушению монолитного объекта производят постоянно, разрушающую головку Р заменяют путем удаления фиксатора 2с, взрывное вещество 3 вновь заливают в сосуд 2 для разрушения через впускной канал 18 при открытом вентиле 20 и закрытом вентиле 21, как и в ранее упомянутом случае, а затем вентиль 20 закрывают. Заостренные выступы 23 ударника 22 понуждают к плотному прижиму к поверхности разрушаемого объекта H1, и шток 25 пневмоцилиндра понуждают к плотному прижиму к другой стороне сосуда 2 для разрушения, а сам сосуд 2 для разрушения прижимают к поверхности разрушаемого объекта H1, преодолевая давление взрывного вещества 3, путем включения пневмоцилиндра и включают электрическую цепь 9 для подачи электрической энергии на выходные контакты 5 электродов 4. После этого зарядный переключатель коллектора 11 включают, чтобы подать электрическую энергию на конденсатор 13 и зарядить его. Затем электрическую энергию подают на тонкую металлическую проволоку 8 в течение очень короткого периода времени путем включения разрядного переключателя 12. В результате этого тонкую металлическую проволоку 8 быстро расплавляют и испаряют и взрывное вещество 3 быстро испаряется так, что в это время генерируется сила расширения. Под действием силы расширения заостренные выступы 23 ударника 22 наносят удар по поверхности разрушаемого объекта H1, в результате чего разрушаемый объект H1 разрушается или раскалывается.

Следует отметить, что сосуд 2 для разрушения и ударник 22 могут быть использованы повторно, так как изготовлены из металла, чтобы выдерживать удар, вызванный силой расширения тонкой металлической проволоки 8 и взрывного вещества 3.

Как было описано выше, в первом варианте выполнения настоящего изобретения ударник 22 понуждают соударяться (он плотно прижат) с поверхностью взрываемого объекта H1, используя силу расширения тонкой металлической проволоки 8 и взрывного вещества 3. После этого, даже если разрушаемый объект H1 имеет форму плиты, он может быть разрушен благодаря эффективному использованию силы расширения тонкой металлической проволоки 8 и взрывного вещества 3.

Кроме того, сосуд 2 для разрушения и ударник 22 изготовлены из металла, чтобы выдерживать удар, вызванный силой расширения тонкой металлической проволоки 8 и взрывного вещества 3, так что они могут быть использованы повторно. Разрушающая головка Р содержит также пару электродов 4, вставленных в крышку 2b, и тонкая металлическая проволока 8 протянута между электродами 4. В результате этого, когда работы по разрушению производят постоянно, устройство 1 для разрушения может быть восстановлено простой заменой разрушающей головки Р, что достаточно удобно и позволяет повысить эффективность труда.

Далее второй вариант выполнения настоящего изобретения описан со ссылками на фиг.3. В устройстве 1 для разрушения монолитного объекта, выполненном в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения, впускной канал 18 и выпускной канал 19 выполнены в барабане сосуда 2 для разрушения и снабжены вентилями 20 и 21 соответственно. Для того, чтобы сконцентрировать силу расширения на ударнике 22, отражающая поверхность 35 конической формы выполнена на внутренней поверхности с другой стороны сосуда 2 для разрушения. Только один заостренный выступ 23 также выполнен с ударной стороны ударника 22, который соударяется с разрушаемым объектом H1. Конфигурация разрушающей головки Р и другие конструкции такие же, как и те, которые были описаны в ранее упомянутом первом варианте исполнения, и поэтому их пояснение здесь опущено.

При такой конфигурации заполнение и выпуск взрывного вещества 3 выполняют через впускной канал 18 и выпускной канал 19, выполненные в барабане сосуда 2 для разрушения, соответственно. Когда подают электрическую энергию на тонкую металлическую проволоку 8, генерируемая сила расширения действует сконцентрированно на центральную часть воспринимающей давление поверхности 33 ударника 22 благодаря действию отражающей поверхности 35 конической формы.

Таким образом, разрушаемый объект H1 может быть взорван с уверенностью ударником 22.

Каждый раз, когда работы по разрушению заканчивают, разрушающую головку Р заменяют и взрывное вещество 3 в сосуде 2 для разрушения заменяют. Другие операции и действия являются такими же, что и в первом варианте выполнения и, таким образом, их пояснение здесь опущено.

Хотя отражающая поверхность 35 выполнена в виде конуса в ранее упомянутом втором варианте выполнения, ее вид не ограничен этой формой, и отражающей поверхности может быть придана полусферическая или параболическая, или какая-либо другая криволинейная форма. В этом случае также сила расширения, генерируемая, когда электрическую энергию подают на тонкую металлическую проволоку 8, действует сконцентрированно на центральную часть воспринимающей давление поверхности 33 ударника 22 благодаря действию отражающей поверхности 35. Таким образом, разрушаемый объект H1 может быть разрушен с уверенностью ударником 22.

Далее третий вариант выполнения настоящего изобретения описан со ссылками на фиг.4. В устройстве 1 для разрушения, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, шток 25 пневмоцилиндра, которым прижимают другую сторону сосуда 2 для разрушения, выполнен полым и рабочий конец штока 25 также используют в качестве крышки 41, которой закрывают отверстие 40, выполненное с другой стороны сосуда 2 для разрушения. В крышку 41 вставлено множество пар (три пары изображено на фигуре) электродов 4, и тонкая металлическая проволока 8 протянута между электродами 4 каждой пары, из которых образована разрушающая головка.

Впускной канал 18 и выпускной канал 19 выполнены в барабане сосуда 2 для разрушения и снабжены вентилями 20, 21 соответственно. Также, только один заостренный выступ 23 сформирован на ударной стороне 22, который приводят в соударение с разрушаемым объектом H1. У основания ударника 22 сформирована часть 30 большего диаметра, снабженная воспринимающей поверхностью 33. В сосуде 2 для разрушения сформирована круговая направляющая поверхность 32, предназначенная для направления при перемещении части 30 увеличенного диаметра, и круговой буртик 31 для ограничения перемещения этой части.

В устройстве 1 для разрушения, выполненном в соответствии с приведенным выше описанием, множество пар электродов 4 вставлено в крышку 41, и тонкая металлическая проволока протянута между электродами 4 каждой пары, из которых образованы разрушающие головки Р. Таким образом, сила расширения, генерируемая, когда электрическую энергию подают на каждую тонкую металлическую проволоку 8, больше, чем в случае, когда используют одну тонкую металлическую проволоку 8, и сила расширения, воздействующая на воспринимающую давление поверхность 33 ударника 22, увеличивается. Далее, так как сила, посредством которой заостренный выступ 23 ударника 22 прижимают к разрушаемому объекту H1, увеличивается, сила разрушения может быть увеличена, и разрушаемый объект H1 может быть разрушен с уверенностью. Каждый раз, когда заканчивают работы по разрушению, разрушающую головку Р заменяют и взрывное вещество 3 в сосуде 2 для разрушения заменяют.

Далее четвертый вариант выполнения настоящего изобретения описан со ссылками на фиг.5. В устройстве 1 для разрушения, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, шток 25 пневмоцилиндра, которым прижимают другую сторону сосуда 2 для разрушения, выполнен полым и рабочий конец штока 25 также используют в качестве крышки 41, которой закрывают отверстие 40, выполненное с другой стороны сосуда 2 для разрушения. Пара электродов 4 вставлена в крышку 41 сосуда 2 для разрушения, и тонкие металлические проволоки 8, 8 вставлены в каждый из электродов 4 так, чтобы их можно было выдвигать в зазор между заостренными концами электродов 4. Остальные элементы конструкции такие же, как и в третьем варианте выполнения, и поэтому их описание здесь опущено.

В устройстве 1 для разрушения, выполненном в соответствии с приведенным выше описанием, электроды 4 сначала вставляют в крышку 41, и тонкие металлические проволоки 8 вставляют в соответствующие электроды 4 после чего разрушающая головка Р готова. В это время кончик тонкой металлической проволоки 8 слегка выступает внутрь зазора между электродами 4, и тонкие металлические проволоки 8 не контактируют между собой.

Далее взрывное вещество 3 заливают в сосуд 2 для разрушения через впускной канал 18, при этом открывают вентиль 20 и закрывают вентиль 21, а затем закрывают вентиль 20. В это время тонкие металлические проволоки 8 оказываются погруженными во взрывное вещество 3.

Ударник 22 прижат к одной стороне сосуда 2 для разрушения под действием давления взрывного вещества 3, и часть 30 увеличенного диаметра направляют с помощью направляющей поверхности 32 так, чтобы заостренный выступ 23 ударника 22 выступал из сосуда 2 для разрушения.

В этом состоянии заостренный выступ 23 понуждают прийти в плотное соприкосновение с поверхностью разрушаемого объекта H1, и сосуд 2 для разрушения прижимают к поверхности разрушаемого объекта H1, преодолевая давление взрывного вещества 3 путем включения в работу пневмоцилиндра. Затем ударник 22 отжимают назад к другой стороне сосуда 2 для разрушения и торцевую поверхность одной стороны сосуда 2 для разрушения понуждают плотно прижаться к поверхности разрушаемого объекта H1. После этого электрическую цепь 9 для подачи электрической энергии соединяют с выходными контактами 5 электродов 4. Включением зарядного переключателя контроллера 11 подают электрическую энергию на конденсатор 13 и заряжают его. В альтернативном варианте электрическую энергию подают на конденсатор 13 и заряжают его заранее, а электрическую энергию подают на тонкую металлическую проволоку 8 посредством электродов 4 в течение очень короткого периода времени путем включения разряжающего переключателя 12. Затем происходит разряд в зазоре между кончиками тонких металлических проволок 8. В результате этого кончики (выступающие части из каждого электрода) тонких металлических проволок 8 быстро расплавляются и испаряются, и взрывное вещество 3 быстро испаряется так, что генерируется сила расширения в это время. Генерированная сила расширения действует на воспринимающую давление поверхность 33 ударника 22, и разрушаемый объект H1 разрушается и раскалывается заостренным выступом 23 ударника 22.

После этого отработанное взрывное вещество 3 выпускают через выпускной канал 19 путем открывания вентиля 21, и сосуд 2 для разрушения отделяют от разрушаемого объекта H1, сбрасывая давление в пневмоцилиндре.

Когда работы по разрушению выполняют постоянно, тонкие металлические проволоки 8 выдвигают в зазор и взрывное вещество 3 заливают в сосуд 2 для разрушения через впускной канал 18 и при этом открывают вентиль 20, а вентиль 21 закрывают, а затем вентиль 20 закрывают. Заостренный выступ 23 ударника 22 понуждают плотно соприкасаться с поверхностью разрушаемого объекта H1, а сосуд 2 для разрушения прижимают к поверхности разрушаемого объекта H1, преодолевая давление взрывного вещества 3 путем включения в работу пневмоцилиндра.

Так как электрическую энергию подают на тонкие металлические проволоки 8 в течение очень коротких периодов времени, кончики тонких металлических проволок 8 быстро расплавляются и испаряются, и взрывное вещество 3 быстро испаряется. Благодаря силе расширения, генерируемой в это время, заостренный выступ 23 ударника 22 наносит удар по поверхности разрушаемого объекта H1 так, что разрушаемый объект H1 разрушается или раскалывается.

В упомянутом четвертом варианте выполнения работы по разрушению можно выполнять постоянно путем выдвижения тонкой металлической проволоки в зазор и путем заливания взрывного вещества 3 в сосуд 2 для разрушения. Таким образом, эффективность работ по разрушению монолитного объекта может быть повышена.

Хотя установлена одна пара электродов 4 в упомянутом четвертом варианте исполнения, конструкция не ограничена таким исполнением. Как и в упомянутом третьем варианте выполнения, может быть вставлено множество пар электродов 4 в крышку 41. При такой конфигурации тонкие металлические проволоки 8 вставляют в каждый электрод 4 и электрическую энергию подают на каждую тонкую металлическую проволоку 8 одновременно, в результате чего тонкие металлические проволоки 8 и взрывное вещество 3 расширяются так, что разрушаемый объект H1 разрушается под действием силы расширения. В этом случае сила расширения увеличивается так, что разрушаемый объект H1 может быть разрушен с уверенностью.

Как было описано выше, настоящее изобретение применимо в том случае, когда сложно создать отверстие для установки в разрушаемом объекте H1, или в случае, когда проводятся работы по разрушению очень разного характера.

Реферат

Изобретение относится к области горного дела и строительства. Сущность: тонкую проволоку, помещенную в сосуд, расплавляют и испаряют путем подачи определенного количества электрической энергии на нее в течение короткого периода времени, в результате чего помещенное в сосуд взрывное вещество расширяется. Таким образом, сила расширения, возникающая в результате расплавления и испарения тонкой металлической проволоки, перемещает ударник так, что ударник, соударяющийся с разрушаемым объектом, наносит удар по объекту и его разрушает. Металлическая проволока вставлена в электроды так, чтобы ее можно было выдвигать в зазор между электродами, при этом в устройстве выполнены впускной и выпускной каналы для подачи взрывного вещества в сосуд и его выпуска из сосуда. Устройство обеспечивает повышение эффективности разрушения объектов за счет увеличения разрушающего усилия. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула