Силовой элемент - RU2095569C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для безвзрывного отделения от массива монолитных блоков пород при добыче природного камня, проходке горных выработок и т.д. а также разрушения различных объектов, разупрочнения объектов за счет создания в них направленных трещин и др.

Известно устройство для направленного разрушения монолитных объектов, содержащее разъемный корпус с кольцевыми проточками у краевых частей на внутренних поверхностях и трубчатой эластичной камерой: а также элементы для подвода рабочей жидкости [1]
Недостатками известного решения являются сложность его изготовления, а также недостаточный срок службы устройства, связанный с преждевременны разрушением корпуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является силовой элемент, включающий разъемный вдоль продольной оси корпус, на внутренней поверхности которого у торцевых частей выполнены кольцевые проточки для размещения соединительных элементов, трубчатую эластичную камеру, коаксиально установленную внутри разъемного корпуса, распирающие вставки, установленные в зазоре между частями разъемного корпуса и взаимодействующие с эластичной камерой. Средства фиксации эластичной камеры в корпусе и соединения ее к подводящей магистрали размещены в полости, образованной кольцевой проточкой [2]
Однако, процесс изготовления корпуса силового элемента требует значительных затрат труда, что обусловлено сложной внутренней его поверхностью как в поперечном сечении, так и по его длине. Кроме того, в процессе эксплуатации устройства имеют место случаи разрушения частей разъемного корпуса в районе внутренней кольцевой проточки вследствие наличия зоны концентрации напряжений.

Предлагаемый силовой элемент позволяет сократить трудоемкость изготовления элементов разъемного корпуса, повысить надежность и срок его службы.

Это достигается тем, что в силовом элементе, содержащем разъемный вдоль своей продольной оси корпус с кольцевыми проточками в торцов с его внутренней стороны, расположенную внутри разъемного корпуса эластичную камеру, распирающие вставки, установленные между частями разъемного корпуса со стороны плоскости разъема и взаимодействующие с ними, а также с эластичной камерой, торцевые цилиндрические запорные фланцы, штуцер подвода рабочего агента, кольцевые упругие уплотнители и шайбы, размещенные на ластичной камере и в кольцевых полостях корпуса, средства крепления последней и соединения ее с подводящим каналом, размещенные в кольцевых полостях корпуса, каждый из разъемных элементов корпуса выполнен из нескольких частей, при этом торцевые их части закреплены на срединных посредством разъемного соединения с образованием кольцевых полостей, причем данное соединение снабжено фиксатором, предотвращающим поворот срединной и торцевой части корпуса друг относительно друга, при этом на срединной части корпуса могут быть закреплен обе его торцевые части, для чего может быть использовано байонетное соединение, а элемент, предотвращающий поворот соединенных между сбой срединной и торцевой частей разъемного корпуса, выполнен в виде винта или болта, на штуцере подвода рабочего агента установлен клапан ограничителя объема рабочего агента, корпус которого выполнен с продольной прорезью и содержит регулировочную втулку, установленную с возможностью продольного перемещения, а подпружиненный запорный элемент с толкателем размещены в подающем канале, толкатель взаимодействует с регулировочной втулкой посредством упругого управляющего элемента, контактирующего с внутренней стенкой эластичной камеры, шайба выполнена с направляющим пазом, расположенным на ее торце со стороны распирающих вставок параллельно плоскости разъема частей элементов корпуса, а торцы распирающих вставок снабжены соответствующими этому пазу выступами торцы смежных элементов корпуса соединены между собой возвратными пружинами, при этом разъемные элементы корпуса и распирающие вставки упруго связаны с наружной поверхностью эластичной камеры.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства при байонетном соединении частей элементов его корпуса и сомкнутом положении разъемного корпуса; на фиг. 2 то же в рабочем состоянии при закрытом клапана; на фиг. 3 принципиальная схема поперечного сечения силового элемента; на фиг. 4 - соединение частей разъемного корпуса силового элемента; на фиг. 5 поперечный разрез силового элемента по ограничителю объема рабочего агента; на фиг. 6 - поперечный разрез по направляющему пазу шайбы.

Силовой элемент состоит из разъемного вдоль своей продольной оси корпуса 1, внутри которого коаксиально установлена эластичная трубчатая камера 2, а также распирающие вставки 3, размещенные со стороны плоскости разъема корпуса 1 и в плоскости, перпендикулярной продольной оси последнего, имеют трапецеидальное сечение. Их большее основание контактирует с ластичной трубчатой камерой 2, а боковые грани с поперечными скосами на внутренних стенках разъемного корпуса 1. Для подвода рабочего агента в полость эластичной трубчатой камеры 2 и для стравливания из нее воздуха со стороны торцов корпуса 1 размещены штуцеры 4 с конусообразным концом, размещаемом в корпусе 1 силового элемента.

Крепление штуцеров 4 в корпусе 1 к концам эластичной трубчатой камеры 2 осуществлено посредством уплотняющей шайбы 5, торцевого запорного фланца 6 и демпферного кольца 7, расположенных в кольцевой полости 8 внутри корпуса 1, путем обжатия каждого конца эластичной трубчатой камеры 2 на конусах штуцера 4.

Каждый элемент разъемного корпуса 1 выполнен составным, состоящим из нескольких частей, при этом одна или обе его торцевые 9 части соединены со срединной 10 частью корпуса. Предпочтительным является такое выполнение элементов разъемного корпуса 1, когда обе его торцевые 9 части соединены со срединной 10 разъемным соединением.

В результате соединения торцевой 9 и срединной 10 частей элементов разъемного корпуса 1 образуется кольцевая полость 8.

Для фиксации торцевых 9 и срединной 10 частей элементов корпуса 1 их соединение снабжено специальным элементом, предотвращающим в т.ч. их поворот друг относительно друга. В качестве такового элемента может быть использован винт 11 или болт, головка которого не имеет каких-либо выступов над наружной поверхностью элементов корпуса 1. Данный фиксирующий элемент проходит через отверстия в торцевой 9 части элемента корпуса 1 и завинчивается в срединную 10.

В качестве разъемного соединения, закрепляющего торцевые части 9 на срединной части 10 элементов корпуса 1, может быть использовано любое, в т. ч. и байонетное. В качестве вариантов подобного соединения может быть использована комбинация кольцевой проточки 12 на одной части, например, срединной 10 с подобным ей выступом 13 на торцевой части 9.

На наружной поверхности торцевых цилиндрических запорных фланцев 4 установлены ограничители 14 хода разъемных частей корпуса 1. На торцевых частях 9 элементов корпуса 1 установлены возвратные пружины 15, соединяющие друг с другом смежные элементы корпуса 1.

На торцах распирающих вставок 3 выполнены выступы 16, а на уплотняющих шайбах 5 соответствующие им пазы 17.

На штуцере 4 подвода рабочего агента устанавливается клапан, ограничивающий максимальный ход раздвигающихся в процессе цикла элементов разъемного корпуса 1 путем перекрытия подводящего канала. Клапан состоит из корпуса 18 с продольной прорезью 19, закрепленного в конусообразном конце штуцера 4. Свободный конец корпуса 18 снабжен регулировочной втулкой 20, имеющей возможность перемещения вдоль продольной оси корпуса 18, например посредством их резьбового соединения. Через прорезь 19 в корпусе 1 клапана установлен упругий управляющий элемент 21, например в виде пружины. Один конец управляющего элемента 21 упирается в регулировочную втулку 20, а второй запрессован в размещенный в подающем канале штуцера 4 толкатель 22. Средняя часть упругого управляющего элемента 21 контактирует с внутренней стенкой эластичной камеры 2. Толкатель 22 имеет продольные каналы для пропуска рабочего агента во внутреннюю полость эластичной камеры 2 и контактирует с подпружиненным запорным элементом 23. Пружина запорного элемента 23 и толкателя 22 взаимодействует с упорной втулкой 24, имеющей продольный канал для подачи рабочего агента и вворачиваемой в подводящий штуцер 4.

Наружная поверхность эластичной камеры 2 может быть соединена с распирающими вставками 3 и/или частями разъемного корпуса при помощи упругой связи, например клея.

Силовой элемент работает следующим образом. Собранный в заводских условиях силовой элемент регулируют на заданное перемещение (ход) посредством втулок 20, 24, после чего подключают к подводящему каналу и размещают в скважине. Подаваемый через штуцер 4 рабочий агент расширяет эластичную трубчатую камеру 2, передавая усилия от нее как непосредственно на разъемные части корпуса 1, так и через распирающие вставки 3.

Стенки эластичной трубчатой камеры 2, расширяясь под воздействием рабочего агента, за счет расположения боковых стенок демпферного кольца 7 под острым углом друг к другу, обеспечивают прижатие уплотняющей шайбы 5 и торцевого запорного фланца 6 к плоским основаниям кольцевой полости 8 и надежное закрепление концов эластичной трубчатой камеры 2 на конусах штуцеров 4.

Соединение торцевых 9 и срединных 10 частей элементов разъемного корпуса 1 позволит ликвидировать зону концентрации напряжений в районе внутренней кольцевой полости 8 и предотвратить таким образом их разрушение в процессе эксплуатации.

Равномерность перемещения элементов разъемного корпуса 1 в процессе рабочего цикла обеспечивается наличием выступов 16 на распирающих вставках 3, перемещающихся в процессе рабочего цикла в пазах 17 уплотняющей шайбы 5. Упругий управляющий элемент 21 отслеживает перемещение внутренней стенки эластичной камеры 2 в процессе рабочего цикла, что вызывает перемещение толкателя 22 вовнутрь силового элемента и приводит к перекрытию подводящего канала запорным элементом 23.

При понижении рабочего давления до нуля все подвижные части силового элемента под действием возвратных пружин 15, а также упругости эластичной камеры 2, связанной с распирающими вставками 3 и элементами разъемного корпуса 1, возвращается в первоначальное положение.

Реферат

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для безвзрывного отделения от массива монолитных блоков пород, при проходе выработок и т.д. и позволяет сократить трудоемкость его изготовления, повысить надежность и срок его службы. Силовой элемент содержит разъемный вдоль своей продольной оси корпус, торцевые части которого закреплены на срединных посредством разъемного соединения, например, байонетного, трубчатую эластичную камеру и распирающие вставки. Разъемные соединения срединных и торцевых частей элементов корпуса дополнительно снабжены фиксаторами, предотвращающими их поворот друг относительно друга в виде винта или болта. На подводящем штуцере установлен ограничитель объема рабочего агента, корпус которого имеет продольную прорезь, содержит регулировочную втулку, упругий управляющий элемент, контактирующий с внутренней стенкой эластичной камеры и взаимодействующий с регулировочной втулкой и подпружиненным запорным элементом. Уплотняющая шайба выполнена с направляющим пазом, а на торцах распирающих вставок - соответствующие им выступы. Торцы смежных элементов корпуса соединены между собой возвратными пружинами. Распирающие вставки могут быть упруго связаны с наружной поверхностью эластичной камеры. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула