Пневмоклиновий пристрій

УКРАЇНА (19) (5і)б U A ,„, 21693 (13) Е 21 С 37/02 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України Г*3769 XII від 23 XII 1993 р Публікується в редакції заявника (54)ПНЕВМОКЛИНОВИЙ ПРИСТРІЙ 1 (21)95052369 (22)16 05.95 І . (24)20.01.98 (46)30 04.98. Бюл. №2 (47)20.01.98 {72) Кузьмінський Віталій Павлович. Кухар Віктор Юрійович (73) Науково-дослідний та проектно-конструкторський Інститут машинобудування для видобування твердих корисних копалин Світового океану (НДПІ океанмаш) (57) 1. Пневмоклиновое устройство, включающее корпус с силовым пневмоцилиндром, распорный клин, раздвижные щеки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено пневмобаллоном, полость которого соединена с поршневой полостью силового пневмоцилиндра через управляемое перепускное устройство. 2 Пневмоклиновое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пневмобаллон установлен подвижно относительно корпуса, а корпус снабжен толкателем, расположенным с возможностью перемещения им запорного элемента управляемого перепу скного устройства при перемещении пневмобаллона 3. Пневмоклиновое устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что запорный элемент управляемого перепускного устройства выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной. 4. Пневмоклиновое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в штоковой полости силового пневмоцилиндра установлена возвратная пружина. 5. Пневмоклиновое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что Пневмобаллон снабжен управляемым обратным клапаном, установленным с возможностью соединения рабочей полости пневмобаллона с атмосферой. 6 Пневмоклиновое устройство по пп.1 и 5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что запорный элемент обратного клапана выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной, а сам клапан снабжен толкателем, установленным с возможностью выталкивания шарика из гнезда. Изобретение относится к горному делу, а именно к клиновым устройствам, предназначенным для разрушения горных пород и бетона. Известно устройство (аналог), включающее корпус, гидроцилиндр, связанный с гидросистемой, поршень, клин, соединенный со штоком поршня, две щеки, имеющие ско сы, соответствующие уклону клина, размещенные с ограниченной подвижностью в стакане, установленном на корпусе гидроцилиндра, содержащее дополнительный гидроцилиндр, размещенный внутри поршня основного гидроцилиндра, и гидроимпульсный механизм, при этом шток гидроцилиндра жестко связан с поршнем С О> Ю СО 21693 дополнительного гидроцилиндра [Авт.ев, СССР № 955768, кл. Е 21 С 37/02, 1980]. Основные недостатки известного устройства - наличие магистралей, связывающих его с гидронасосной станцией, и 5 сложность устройства. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является гидроклиновое устройство для разрушения 10 монолитных объектов, включающее корпус с силовым гидроцилиндром с поршнем и штоком, распорный клин, связанный со штоком, раздвижные щеки, установленные на торце корпуса со стороны клина, гидромагистраль, 15 связывающую штоковую и надпоршневую полости гидроцилиндра, гидронасос, установленный на корпусе, обратный клапан и управляемый вентиль [Авт.св. СССР № 1198201, кл.Е 21 С 37/02, 1985]. 20 Недостатками этого устройства являются необходимость подвода энергии к приводу насоса, обуславливающую наличие внешних коммуникаций, а также сложность устройства. 25 Задача изобретения -упрощение конструкции, повышение удобства работы и обеспечение возможности применения устройства в дистанционно управляемых агрегатах за счет исключения соединяющих 30 клиновое устройство и источник энергии внешних магистралей. Это достигается тем, что пневмоклиновое устройство снабжено пневмобаллоном, полость которого соединена с поршневой полостью силового пнев- 35 моцилиндра через управляемое перепускное устройство. Пневмобаллон установлен подвижно относительно корпуса, а корпус снабжен толкателем, расположенным с возможностью перемещения им за- 40 порного элемента управляемого перепускного устройства при перемещении пневмобаллона. Запорный элемент управляемого перепускного устройства выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле та- 45 рельчатой пружиной. Кроме того, в штоковой полости силового пневмоцилиндра установлена возвратная пружина. Дополнительно пневмобаллон снабжен управляемым обратным клапаном, установленным с 50 возможностью соединения рабочей полости пневмобаллона с атмосферой, а его запорный элемент выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной, причем сам клапан снабжен толкателем, ус- 55 тановленным с возможностью выталкивания шарика из гнезда. На фиг.1 представлено пневмоклиновое устройство; на фиг.2 - перепускной шариковый клапан; на фиг.З - клапан аварийного сброса давления; на фиг.4 - тарельчатая пружина. Пневмоклиновое устройство включает корпус, состоящий из силового пневмоцилиндра 1 с поршнем 2 и штоком 3, распорного клина 4, раздвижных щек 5, установленных на силовом пневмоцилиндре I, возвратной пружины 6 и устройства создания высокого давления в пневмоцилиндре, состоящего из установленного с возможностью перемещения в стакане 7 пневмобаллона 8, заправленного газом под высоким давлением. Стакан 7 закреплен с возможностью демонтажа на заднем конце силового пневмоцилиндра 1. Торец пневмобаллона 8 имеет установленный на конической резьбе перепускной шариковый клапан 9. Корпус клапана 10 имеет кольцевой пояс II, на наружной поверхности которого в проточке установлено уплотнение 12. Запорным элементом клапана служит прижимаемый тарельчатой пружиной 13 шарик 14. Корпус клапана 10 закрыт крышкой 15, в которой выполнены перепускные отверстия 16. На противоположном торце пневмобаллона на конической резьбе установлен клапан аварийного сброса давления 17, состоящий из корпуса 18, запорного элемента, выполненного в виде шарика 19, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной 20, крышки 21, имеющей сквозные отверстия 22, и толкателя 23 Соосно с шариковым клапаном 9 в торце силового пневмоцилиндра 1, обращенного к пневмобаллону 8 установлен толкатель 24. Между торцом пневмоцилиндра 1 и пневмобаллона 8 установлены предохранительные пружины 25. В торце пневмоцилиндра 1 выполнены кольцевой пояс 26, перепускные отверстия 27, а в боковых стенках пневмоцилиндра 1 в его передней части - выхлопные отверстия 28. Устройство работает следующим образом. Рабочий орган пневмоклина (клин 4 и щеки 5) вставляются в шпур пробуренный в разрушаемом объекте. При этом поршень 2 и пневмобаллон 8 находятся в верхнем крайнем положении, перепускной шариковый клапан 9 под действием давления, находящегося в пневмобаллоне 8 газа, закрыт. Кольцевой пояс 11 клапана 9 концентрично входит в кольцевой пояс 26 пневмоцилиндра 1, при этом уплотнение 12 обеспечивает герметичное соединение полости пневмобаллона 8 и штоковой полости пневмоцилиндра 1. При нажатии на торец пневмо&аллон 8 перемещается вниз, преодолевая сопротивление предохранительных пружин 25. Толкатель 24, упираясь в шарик 14, выталкивает его из седла в про 21693 странство' между тарельчатой пружиной 13 и крышкой клапана 15, открывая тем самым клапан, при этом находящийся в пневмобаллоне 8 газ через клапан поступает в пространство между кольцевыми поясами 11 и 5 26 и далее через отверстия 22 в поршневую полость пневмоцилиндра 1. Тарельчатая пружина 13 не позволяет шарику 14 опуститься е седло клапана и закрыть проходное отверстие. При этом поршень 2, шток 3 10 и клин 4, преодолевая сопротивление возвратной пружины 6, совершают холостой ход до тех пор, пока щеки 5 не придвинутся вплотную к стенкам шпура, после чего клин 4, внедряясь между щек 5, раздвигает их, и 15 последние разрывают породу. Сброс давления из пневмоцилиндра 1 происходит через выхлопные отверстия 28, открываемые поршнем 2 при достижении им крайнего нижнего положения. 20 Аварийный сброс давления из пневмобаллона 8 производится через клапан 17 при выталкивании посредством толкателя 23 шарика 19 из седла корпуса 18 в пространство между тарельчатой пружиной 20 и 25 крышкой клалана 21, вследствие чего газ из пневмобаллона 8 и пневмоцилиндра 1 выбрасывается в атмосферу через отверстия 16 и 22. Тарельчатая пружина 20 не позволяет шарику 19 опуститься в седло клапана и 30 закрыть проходное отверстие. Для приведения пневмоклина в исходное состояние от пневмоцилиндра 1 отсоединяется стакан 7 с пневмобаллоном 8, под воздействием возвратной пружины 6 пор- 35 шень 2, шток 3 и клин 4 перемещаются в верхнее положение. Находящийся в поршневой полости пневмоцилиндра 1 газ при движении поршня 2 вверх выталкивается в атмосферу через перепускные отверстия 27. 40 Клапан 9 демонтируется из пневмобаллона 8, крышка 15 выворачивается из корпуса 10, извлекается шарик 14 и тарельчатая пружина 13, шарик 14 устанавливается в седло корпуса 10, поджимается сверху пружиной 45 13 и фиксируется крышкой 15. После этогох собранный клапан монтируется в корпусе пневмобаллона 8. При необходимости аналогично приводится в исходное состояние клапан аварийного сброса давления 17. Для зарядки сжатым газом пневмобаллон 8 совместно со стаканом 7 подсоединяется к источнику высокого давления, снабженному вентилем. При открытии вентиля сжатый газ поступает в полость перепускного шарикового клапана 9. Разность давлений в полостях клапана 9 и пневмобаллона 8 отжимает шарик 14 от седла, открывая тем самым клапан 9, и газ поступает в пневмобаллон 8. При этом шарик 14 остается в пространстве между седлом клапана и тарельчатой пружиной 13. После уравнивания давлений в пневмобаллоне 8 и источнике высокого давления шарик 14 клапана 9 под действием тарельчатой пружины 13 закрывается, прекращая поступление газа в пневмобаллон 8. Вентиль закрывается, пневмобаллон 8 со стаканом 7 отсоединяется от источника высокого давления и устанавливается на корпус пневмоцилиндра 1. Таким образом, благодаря использованию пневмобаллона, установленного подвижно на корпусе силового пневмоцилиндра, и снабженного управляемыми перепускными устройствами, достигнуто упрощение конструкции, повышение удобства работы и обеспечена возможность применения автономного пневмоклина в дистанционно управляемых и автоматических агрегатах. Разработано техническое предложение на автономный пневмоклин, предназначенный для комплектации установки с дистанционным управлением для работы в зоне радиоактивного заражения (объект "Укрытие", Чернобыльская АЭС), выполнены предварительные расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции. В настоящее время ведутся работы на уровне эскизного проекта с изготовлением и испытанием макетов. 21693 УКРАЇНА (19) U A 21693 „ 03) (506 Е 21 С 37/02 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України N(3769-XII від 23 XII 1993 р Публікується в редакції заявника (54) ПНЕВМОКЛИНОВИЙ ПРИСТРІЙ 1 (21)95052369 . . ' . (22)16 05.95 , . (24)20.01.98 (46) 30 04 98. Бюл. № 2 (47)20 01 98 {72) Кузьмінський Віталій Павлович, Кухар Віктор Юрійович (73) Науково-дослідний та проектно-конструкторський Інститут машинобудування для видобування твердих корисних копалин Світового океану (НДПІ океанмаш) (57) 1. Пневмоклиновое устройство, включающее корпус с силовым пневмоцилиндром, распорный клин, раздвижные щеки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено пневмобаллоном, полость которого соединена с поршневой полостью силового пневмоцилиндра через управляемое перепускное устройство. 2 Пневмоклиновое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пневмобаллон установлен подвижно относительно корпуса, а корпус снабжен толкателем, расположенным с возможностью перемещения им запорного элемента управляемого перепу скного устройства при перемещении пневмобаллона 3. Пневмоклиновое устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что запорный элемент управляемого перепускного устройства выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной. 4. Пневмоклиновое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в штоковой полости силового пне в мо цилиндра установлена возвратная пружина 5. Пневмоклиновое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что Пневмобаллон снабжен управляемым обратным клапаном, установленным с возможностью соединения рабочей полости пневмобаллона с атмосферой. 6. Пневмоклиновое устройство попп.1 и 5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что запорный элемент обратного клапана выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной, а сам клапан снабжен толкателем, установленным с возможностью выталкивания шарика из гнезда. С > ю \> Изобретение относится к горному делу, а именно к клиновым устройствам, предназначенным для разрушения горных пород и бетона. Известно устройство (аналог), включающее корпус, гидроцилиндр, связанный с гидросистемой, поршень, клин, соединенный со штоком поршня, две щеки, имеющие ско сы, соответствующие уклону клина, размещенные с ограниченной подвижностью в стакане, установленном на корпусе гидроцилиндра, содержащее дополнительный гидроцилиндр, размещенный внутри поршня основного гидроцилиндра, и гидроимпульсный механизм, при этом шток гидроцилиндра жестко связан с поршнем 21693 дополнительного гидроцилиндра [Авт.св. СССР l\fe 955768, кл. Е 21 С 37/02, 1980]. Основные недостатки известного устройства - наличие магистралей, связывающих его с гидронасосной станцией, и 5 сложность устройства. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является гидроклиновое устройство для разрушения 10 монолитных объектов, включающее корпус с силовым гидроцилиндром с поршнем и штоком, распорный клин, связанный со штоком, раздвижные щеки, установленные на торце корпуса со стороны клина, гидромагистраль, 15 связывающую штоковую и надпоршневую полости гидроцилиндра, гидронасос, установленный на корпусе, обратный клапан и управляемый вентиль [Авт св. СССР N: 1198201. кл. Е 21 С 37/02, 1985]. 20 Недостатками этого устройства являются необходимость подвода энергии к приводу насоса, обуславливающую наличие внешних коммуникаций, а также сложность устройства. 25 Задача изобретения - упрощение конструкции, повышение удобства работы и обеспечение возможности применения устройства в дистанционно управляемых агрегатах за счет исключения соединяющих 30 клиновое устройство и источник энергии внешних магистралей. Это достигается тем, что пневмоклиновое устройство снабжено пнеемобаллоном. полость которого соединена с поршневой полостью силового пнев- 35 моцилиндра через управляемое перепускное устройство. Пневмобаллон установлен подвижно относительно корпуса, а корпус снабжен толкателем, расположенным с возможностью перемещения им за- 40 порного элемента управляемого перепускного устройства при перемещении пневмобаллона. Запорный элемент управляемого перепускного устройства выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле та- 45 рельчатой пружиной. Кроме того, в штоковой полости силового пневмоцилиндра установлена возвратная пружина. Дополнительно пневмобаллон снабжен управляемым обратным клапаном, установленным с 50 возможностью соединения рабочей полости пневмобаллона с атмосферой, а его запорный элемент выполнен в виде шарика, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной, причем сам клапан снабжен толкателем, ус- 55 тановленным с возможностью выталкивания шарика из гнезда. На фиг.1 представлено пне вмокли новое устройство; на фиг.2 - перепускной шариковый клапан; на фиг.З - клапан аварийного сброса давления; на фиг.4- тарельчатая пружина. Пневмоклиновое устройство включает корпус, состоящий из силового пневмоцилиндра 1 с поршнем 2 и штоком 3, распорного клина 4, раздвижных щек 5, установленных на силовом пневмоцилиндре I, возвратной пружины 6 и устройства создания высокого давления в пневмоцилиндре, состоящего из установленного с возможностью перемещения в стакане 7 пневмобаллона 8, заправленного газом под высоким давлением. Стакан 7 закреплен с возможностью демонтажа на заднем конце силового пневмоцилиндра 1. Торец пневмобалЛона 8 имеет установленный на конической резьбе перепускной шариковый клапан 9. Корпус клапана 10 имеет кольцевой пояс II, на наружной поверхности которого в проточке установлено уплотнение 12. Запорным элементом клапана служит прижимаемый тарельчатой пружиной 13 шарик 14. Корпус клапана 10 закрыт крышкой 15, в которой выполнены перепускные отверстия 16. На противоположном торце пневмобаллона на конической резьбе установлен клапан аварийного сброса давления 17, состоящий из корпуса 18, запорного элемента, выполненного а виде шарика 19, удерживаемого в седле тарельчатой пружиной 20, крышки 21, имеющей сквозные отверстия 22, и толкателя 23. Соосно с шариковым клапаном 9 в торце силового пневмоцилиндра 1, обращенного к пневмобаллону 8 установлен толкатель 24. Между торцом пневмоцилиндра 1 и пневмобаллона 8 установлены предохранительные пружины 25. В торце пневмоцилиндра 1 выполнены кольцевой пояс 26, перепускные отверстия 27, а в боковых стенках пневмоцилиндра 1 в его передней части - выхлопные отверстия 28. Устройство работает следующим образом. Рабочий орган пневмоклина (клин 4 и щеки 5) вставляются в шпур пробуренный в разрушаемом объекте. При этом поршень 2 и пневмобаллон 8 находятся в верхнем крайнем положении, перепускной шариковый клапан 9 под действием давления, находящегося в пневмобаллоне 8 газа, закрыт. Кольцевой пояс 11 клапана 9 концентрично входит в кольцевой пояс 26 пневмоцилиндра 1, при этом уплотнение 12 обеспечивает герметичное соединение полости пневмобаллона 8 и штоковой полости пневмоцилиндрз 1. При нажатии на торец пневмо&аллон 8 перемещается вниз, преодолевая сопротивление предохранительных пружин 25. Толкатель 24, упираясь в шарик 14, выталкивает его из седла в про 21693 странство'между тарельчатой пружиной 13 и крышкой клапана 15, открывая тем самым клапан, при этом находящийся в пневмобаллоне 8 газ через клапан поступает в пространство между кольцевыми поясами 11 и 5 26 и далее через отверстия 22 в поршневую полость пневмоцилиндра 1. Тарельчатая пружина 13 не позволяет шарику 14 опуститься в седло клапана и закрыть проходное отверстие. При этом поршень 2, шток 3 10 и клин 4, преодолевая сопротивление возвратной пружины 6, совершают холостой ход до тех пор, пока щеки 5 не придвинутся вплотную к стенкам шпура, после чего клин 4, внедряясь между щек 5, раздвигает их, и 15 последние разрывают породу. Сброс давления из пневмоцилиндра 1 происходит через выхлопные отверстия 28. открываемые поршнем 2 п ри достижении им крайнего нижнего положения. 20 Аварийный сброс давления из пневмобаллона 8 производится через клапан 17 при выталкивании посредством толкателя 23 шарика 19 из седла корпуса 18 в пространство между тарельчатой пружиной 20 и 25 крышкой клапана 21, вследствие чего газ из пневмобаллона 8 и пневмоцилиндра 1 выбрасывается в атмосферу через отверстия 16 и 22. Тарельчатая пружина 20 не позволяет шарику 19 опуститься в седло клапана и 30 закрыть проходное отверстие. Для приведения пневмоклина в исходное состояние от пневмоцилиндра 1 отсоединяется стакан 7 с пневмобаллоном 8, под воздействием возвратной пружины 6 пор- 35 шень 2, шток 3 и клин 4 перемещаются в верхнее положение. Находящийся в поршневой полости пневмоцилиндра 1 газ при движении поршня 2 вверх выталкивается в атмосферу через перепускные отверстия 27. 40 Клапан 9 демонтируется из пневмобаллона 8, крышка 15 выворачивается из корпуса 10, извлекается шарик 14 и тарельчатая пружина 13, шарик 14 устанавливается в седло корпуса Ю, поджимается сверху пружиной 45 13 и фиксируется крышкой 15. После этого собранный клапан монтируется в корпусе пнеамобаллона 8. При необходимости аналогично приводится в исходное состояние клапан аварийного сброса давления 17. Для зарядки сжатым газом пневмобаллон 8 совместно со стаканом 7 подсоединяется к источнику высокого давления, снабженному вентилем. При открытии вентиля сжатый газ поступает в полость перепускного шарикового клапана 9. Разность давлений в полостях клапана 9 и пневмобаллона 8 отжимает шарик 14 от седла, открывая тем самым клапан 9, и газ поступает в пневмобаллон 8. При этом шарик 14 остается в пространстве между седлом клапана и тарельчатой пружиной 13. После уравнивания давлений в пневмобаллоне 8 и источнике высокого давления шарик 14 клапана 9 под действием тарельчатой пружины 13 закрывается, прекращая поступление газа в пневмобаллон 8. Вентиль закрывается, пневмобаллон 8 со стаканом 7 отсоединяется от источника высокого давления и устанавливается на корпус пневмоцилиндра 1. Таким образом, благодаря использованию пневмобаллона, установленного подвижно на корпусе силового пневмоцилиндра, и снабженного управляемыми перепускными устройствами, достигнуто упрощение конструкции, повышение удобства работы и обеспечена возможность применения автономного пневмоклина в дистанционно управляемых и автоматических агрегатах. Разработано техническое предложение на автономный пневмоклин, предназначенный для комплектации установки с дистанционным управлением для работы в зоне радиоактивного заражения (объект "Укрытие", Чернобыльская АЭС), выполнены предварительные расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции. В настоящее время ведутся работы на уровне эскизного проекта с изготовлением и испытанием макетов. 21693 Фие.і 21693 Фаг. З Фиг. З