Гідроклиновий пристрій

1 Гідроклиновий пристрій, якій містить упорний елемент із ручками, в отворі якого розташована штанга основного клина, при цьому упорний елемент виконано з можливістю переміщення по штанзі основного клина, якій відрізняється тим, що на штанзі основного клина, який має не менше однієї кільцевої проточки, виконано поздовжній паз, а упорний елемент складається з верхнього пуансона і компенсатора, у корпусі якого на нарізці розташована втулка з порожниною, у якій розміщено замок, виконаний з можливістю руху і який складається, щонайменше, із двох сегментів, між якими розміщена стиснута пружина, а втулка виконана з можливістю поздовжнього переміщення по пазу штанги основного клина за допомогою шпонки, закріпленої на внутрішній поверхні втулки 2 Гідроклиновий пристрій за п 1, якій відрізняється тим, що в сегментах виконано паз, який взаємодіє з обмежником ходу сегментів, виконаний у вигляді регулювального гвинта, встановленого в порожнині втулки 3 Гідроклиновий пристрій за п 1, якій відрізняється тим, що ручки, розташовані на корпусі компенсатора, виконані з'ємними з можливістю повороту у вертикальній площині Винахід відноситься до пристроїв для отбойки корисних копалин за допомогою клинів, зокрема до скважинним і шпурових пристроїв для руйнування гірських порід, а конкретно, до силових клинових пристроїв, у яких повний робочий хід силового виконавчого органа складається з декількох циклів роботи допоміжного силового клинового пристрою і для який необхідно компенсувати зазор, що утвориться між частинами пристрою при виконанні одного циклу роботи допоміжного силового клинового пристрою Винахід може бути використане для відриву по рядку шпурів шпар чи дрібних і великих МОНОЛІТІВ природного каменю, при розробці гірських вироблень у твердих породах, а також при руйнуванні міцних монолітних споруджень з бетону і залізобетону чи при руйнуванні браку сталеливарного виробництва - т зв чавунних "козлів" вагою від 60 до 200 тн , крім того, цей пристрій може бути використане в інших силових механізмах - наприклад, домкратах, гільйотинах і інших пристроях Відомо гідроклиновий пристрій (а с СРСР № 1774994, МПК Е21С37/02, 1992р), що містить корпус, повідомлені з гідросистемою основний і допоміжний циліндри з поршнями і штоками, кожний з яких з'єднаний із клином, і розсувні щоки, причому пристрій постачений додатковим допоміжним циліндром з поршнем і штоком, з'єднаним із клином, траверсою з упором, на якій перпендикулярно осі основного циліндра і симетрично їй шарнірно закріплені ДОПОМІЖНІ циліндри з клинами, причому клини допоміжних циліндрів з'єднані з їхніми штоками шарнірно, упором, шарнірно з'єднаним зі штоком основного циліндра, замком, установленим з можливістю твердого з'єднання упора основного циліндра з корпусом, при цьому ДОПОМІЖНІ клини шарнірно з'єднані зі штоками і встановлені між упором основного циліндра і траверси з можливістю взаємодії між собою робочими гранями і переміщення упора основного циліндра з клином перпендикулярно переміщення клинів допоміжних циліндрів Недоліками пристрою є складність пристрою, досить великі массо-габаритные показники, незручність роботи з пристроєм у складних геологічних умовах, а компенсатор цього пристрою складний конструктивно і являє собою гідроциліндр, що обумовлює наявність безлічі функціональних вузлів, кинематически взаимодействующих друг із другом, а сам пристрій має складну гідравлічну систему, що забезпечує необхідний режим роботи трьох гідроциліндрів со 00 48392 Найбільш близьким по технічній сутності і технічному результаті, який досягається і обраним як прототип є пдроклиновий пристрій (пат України, МПК Е21С37/02, 1994р), який включає основний клин, розташований між розсувними щоками, і допоміжний клиновий пристрій з пдроприводорм, розташоване між першим і другої упорними елементами, взаємодіючими з основним клином, причому пристрій додатково містить штангу, соосно з'єднану з основним клином з боку його вершини, на якій послідовно встановлені з можливістю переміщення уздовж и осі перший і другий упорними елементи, засоби фіксації другого з боку основного клина упорного елемента на зазначеній штанзі, допоміжний клиновий пристрій виконаний у виді допоміжного клина, установленого з можливістю взаємодії своїми скошеними поверхнями з робочими поверхнями першого і другого упорних елементів, а пдропривід виконаний у виді гідроциліндра, гільза якого з'єднана з допоміжним клином, а шток з'єднаний з одним із зазначених упорних елеменбтів і орієнтований паралельно робочої поверхні цього упорного елемента Крім того, кожен упорний елемент виконаний у виді плити з отвором, за допомогою якого кожен упорний елемент установлений на штанзі, а засобу фіксації другого упорного елемента на штанзі, а засобу фіксації другого упорного елемента на штанзі виконані у виді упорної голівки на вільному КІНЦІ штанги і рознімних утулок, установлених на штанзі між упорною голівкою і другим упорним елементом, при цьому засобу фіксації другого упорного елемента на штанзі виконані у виді нарізного сполучення другого упорного елемента зі штангою, причому робоча поверхня другого упорного елемента, взаємодіюча з допоміжним клином, виконані перпендикулярно осі штанги, а допоміжний клин виконаний з пазом, за допомогою якого вшб установлений на штанзі з можливістю переміщення уздовж и осі і щодо першого і другого упорних елементів, при цьому в штанзі уздовж и осі виконаний наскрізний паз, а допоміжний клин розташований у зазначеному пазу перпендикулярно осі штанги з можливістю переміщення уздовж и осі і щодо першого і другого упорних елементів У прототипі другий упорний елемент виконаний у виді плити з отвором, за допомогою якого він установлений на штанзі основного клина, причому засіб фіксації верхнього упорного елемента на штанзі виконано у виді нарізного сполучення його зі штангою При цьому другий упорний елемент виконує двох функцій - верхнього упорного елемента (пуансона), що передає зусилля від допоміжного клина до штанги основного клина, - компенсатора, що усуває зазор між допоміжним клином і другим упорним елементом наприкінці неодруженого ходу допоміжного клина Недоліком прототипу є наявність відкритої різьбової ділянки штанги основного клина, що неминуче ушкоджується при експлуатації пдроклинового пристрою (посадка основного клина з розсувними щоками в шпур чи екстрений, аварійний витяг основного клина зі шпуру, коли потрібно силовий вплив на штангу, наприклад, у виді декіль кох ударів кувалди) і після 3-5 виправлень стає непрацездатним через появу люфту (прослабления різьблення), у результаті чого не усі витки різьблення будуть однаково навантажені, що обов'язково приведе до зминання (зрізанню) самих навантажених витків різьблення і до втрати основного клина і верхнього упорного елемента В основу винаходу поставлена задача створення компенсатора пдроклинового пристрою шляхом синтезу нової конструкції для досягнення технічного результату - забезпечення підвищення ДОВГОВІЧНОСТІ основного клина і пристрою в цілому, а також для підвищення зручності і безпеки експлуатації пдроклинового пристрою Поставлена задача зважується тим, що пдроклиновий пристрій, включає упорний елемент із ручками, в отворі якого розташована штанга основного клина, при цьому упорний елемент виконано з можливістю переміщення по штанзі основного клина, на якій виконаний поздовжній паз і мається не менш однієї кільцевої проточки, а упорний елемент складається з верхнього пуансона і компенсатора, у корпусі якого на різьбленні розташована втулка з порожниною, у якій розміщено замок, виконаний з можливістю руху и якій складається, щонайменше, із двох сегментів, між якими розміщена стиснута пружина, а втулка виконана з можливістю поздовжнього переміщення по пазу штанги основного клина, за допомогою шпонки, закріпленої на внутрішній поверхні втулки, крім того, у сегментах виконано паз, який взаємодіє з обмежником ходу сегментів, виконаний у вигляді регулювального гвинта, встановленого в порожнині втулки, а ручки, розташовані на корпусі компенсатора, виконані з'ємними і виконані з можливістю повороту у вертикальній площині Істотними ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є - упорний елемент із ручками, - в отворі упорного елемента розташована штанга основного клина, - упорний елемент виконано з можливістю переміщення по штанзі основного клина ВІДМІТНИМИ ІСТОТНИМИ ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки - на штанзі основного клина виконано поздовжній паз, - на штанзі основного клина мається не менш однієї кільцевої проточки, - упорний елемент складається з верхнього пуансона і компенсатора, - у корпусі компенсатора на різьбленні розташована втулка, - втулка має порожнину, - у порожнині втулки розташований замок, - замок виконаний з можливістю руху, - замок складається, щонайменше, із двох сегментів, - між сегментами розташована стиснута пружина, - втулка виконана з можливістю поздовжнього переміщення по пазу штанги основногоклина, - втулка переміщається по штанзі основного клина за допомогою шпонки, - шпонка закріплена на внутрішній поверхні втулки 48392 Перерахована сукупність загальних із прототипом і ВІДМІТНИМИ істотними ознаками є необхідної і достатній у всіх випадках використання винаходу, на які поширюється обсяг правової охорони, що проситься Окремі випадки використання винаходу, а саме, конкретні форми виконання пдрокпинового пристрою, що заявляється, характеризуються наступними ВІДМІТНИМИ ознаками - у сегментах виконано паз, - с пазами в сегментах взаємодіє обмежник ходу сегментів, - обмежник ходу сегментів виконаний у виді регулювального гвинта, - регулювальний гвинт встановлено у порожнині втулки, - на корпусі компенсатора розташовані ручки, - ручки виконані сьемнимі, - ручки мають можливість повороту у вертикальній площині Технічний результат, що досягається, полягає в забезпеченні підвищення ДОВГОВІЧНОСТІ ОСНОВНО ГО клина і пристрою в цілому, а також у підвищенні зручності і безпеки експлуатації пдрокпинового пристрою, а конкретно, у відсутності можливості ушкодження різьбової ділянки основного клина, тому що и просто немає, і у виключенні ушкодження різьбової ділянки компенсатора, тому що вона знаходиться на внутрішній поверхні компенсатора і недоступна для випадкового ненавмисного впливу, а також в автоматичному викиді замків при виході з компенсатора наприкінці циклу роботи з даною кільцевою проточкою основного клина, тому що компенсатор у режимі робочого ходу допоміжного клина (силового рушія) повинний забезпечити захоплення не менш 8 витків різьблення компенсатора для того, щоб не зім'яти, не зірвати і не зрізати невелике (що залишається наприкінці робочого циклу висування основного клина) КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ різьблення, тому що в цей момент зростають зусилля розклинення розсувних щік і переміщення основного клина вимагає великих зусиль допоміжного клина Перераховані вище особливості компенсатора дозволяють забезпечити просту, надійну і тривалу експлуатацію пдроклинового пристрою в цілому, підвищити ефективність робіт з відриву МОНОЛІТІВ від гірського масиву по рядку шпар чи шпурів Таким чином, можна відзначити, що технічний результат, що досягається за допомогою перерахованих вище істотних ознак, дозволить забезпечити виконання задачі, поставленої в основу даного винаходу, що докладно буде викладено далі при описі роботи пристрою Між ІСТОТНИМИ ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок У корпусі компенсатора на різьбленні розташована втулка, що є передавальним навантаження ланкою між корпусом компенсатора, що опирається на пуансон, і кільцевою проточкою основного клина за допомогою різьблення на ЗОВНІШНІЙ поверхні втулки і внутрішньої поверхні корпуса компенсатора, таким чином, різьбовий ділянка компенсатора знаходиться усередині його корпуса і не доступна для випадкового ушкоджен ня Втулка має порожнину, у якій розташований рухливий замок, що є сигналізатором і запобіжником закінчення циклу роботи компенсатора з даною кільцевою проточкою основного клина Це виключає роботу компенсатора під навантаженням при неповному різьбовому контакті корпуса компенсатора і втулки наприкінці проміжного робочого циклу з даною кільцевою проточкою основного клина, коли КІЛЬКІСТЬ витків різьблення, що знаходяться у взаємодії між корпусом компенсатора і втулки залишається менш 8 витків При цьому рухливий замок виходить за межі корпуса компенсатора й оператор чітко бачить його і робить перестановку компенсатора на нову кільцеву ділянку основного клина Усе це виключає можливість зриву, зминання декількох витків різьблення, що залишилися, при великих навантаженнях на основний клин Замок складається, щонайменше, із двох сегментів, що переміщаються за межі корпуса компенсатора и які сигналізують про небезпеку зминання різьблення і предотвращающих роботу компенсатора в цьому режимі, тому що через них передається зусилля навантаження по ланцюзі поперечний клин - верхній пуансон - корпус компенсатора - втулка - сегменти рухливого замка, що упираються в кільцеву проточку основного клина основний клин При переміщенні компенсатора по оголовку основного клина у визначений момент часу сегменти замка виявляються цілком напроти порожнини втулки компенсатора і виходять за межі корпуса компенсатора, при цьому вони також виходять з кільцевої проточки основного клина і зазначений ланцюг передачі навантаження розривається, тим самим охороняючи різьбову ділянку компенсатора від ушкодження Між сегментами розташована стиснута пружина, що переміщає сегменти замка при ПІДХОДІ нижньої крайки замка до нижньої поверхні порожнини втулки компенсатора Конструктивно замок може складатися з більшої КІЛЬКОСТІ сегментів, але це недоцільно й ускладнює конструкцію компенсатора На штанзі основного клина виконаний поздовжній паз для поздовжнього переміщення втулки компенсатора по ньому без можливості обертання, тим самим забезпечується робота різьбових ділянок втулки і корпуси компенсатора і передача зусилля навантаження від допоміжного клина до основного клина, при цьому втулка переміщається по подовжньому пазу штанги основного клина за допомогою шпонки, укріпленої на внутрішній поверхні втулки ВІДМІТНІ ІСТОТНІ ознаки, що характеризують окремі випадки використання винаходи спрямовані на підвищення зручності експлуатації пристрою, наприклад - т к у сегментах виконаний паз, з яким взаємодіє обмежник ходу сегментів, а сам обмежник ходу сегментів виконаний у виді регулювального гвинта, встановленого в порожнині втулки, то при спрацьовуванні сегментів вони виходять за межі корпуса компенсатора, але не випадають з нього, що виключає їхню втрату, а також спрощує експлуатацію пристрою в цілому, 48392 - виконання ручок, розташованих на корпусі компенсатора, знімними і з можливістю повороту у вертикальній площині, дозволяє більш компактно упаковувати і зберігати пристрій, а також експлуатувати його в стиснутих умовах Інші ВІДМІТНІ ознаки технічного рішення, що заявляється, забезпечують працездатність даного конструктивного рішення пдроклинового пристрою Можливість здійснення технічного рішення, що заявляється, підтверджується описом, що нижче приводиться, його практичної реалізації Загальний вид компбнсатора пдроклинового пристрою зображений на фіг 1 Компенсатор силового клинового пристрою складається з корпуса 1 з ручками 2 Корпус 1 розташований зовні штанги 3 основні клини 4 і має можливість переміщення по ньому до упора в поверхню пуансона 5 У корпусі 1 компенсатора на різьбленні 6 розташована втулка 7 з порожниною 8, у якій розміщений рухливий замок 9, що складається з двох чи більш сегментів 10, між якими розміщена стиснута пружина 11 (на фіг 1 пружина 11 умовно не показана) На штанзі 3 основного клину 4 мається не менш однієї кільцевої проточки 12 і виконаний подовжній паз 13 Усередині втулки 6 укріплена шпонка 14, що входить у подовжній паз 13 штанги 3 основного клину 4 і не дає провертатися втулці 7 щодо штанги 3 при обертанні корпуса компенсатора за ручки 2 У сегментах 10 виконані пази 15, у яких розміщені обмежники ходу сегментів 16, виконані у виді регулювальних гвинтів, встановлених у порожнині 8 втулки 7 Ручки 2 виконані знімними і мають шарніри 17, завдяки яким ручки 2 повертаються у вертикальній площині Крім того, для опису роботи пристрою, що заявляється, на фіг 1 зображені наступні деталі і вузли пдроклинового пристрою - гідроциліндр 18 з допоміжним клином 19 і двома поршнями 20, - нижній пуансон 21 опирається на поверхню блокового каменю, що добувається, - розсувні щоки 22 Компенсатор пдроклинового пристрою працює в такий спосіб Основний клин 4 разом з розсувними щоками 22 встановлюється в шпур чи шпару, пробурену в гірському масиві, що розривається На штангу 3 основні клини 4 установлюється нижній пуансон 21 до упора в поверхню блокового каменю, що добувається Зверху на нижній пуансон 21 установлюється рушій, що складається із силового клинового пристрою з пдроприводом (поз 18, 19, 20), при цьому штанга 3 основного клину 4 проходить через порожнину в гідроциліндрі 18, допоміжному клині 19 і пуансоні 5 Потім на штангу 3 основного клину 4 установлюють втулку 7 із замком 9 на найближчу до пуансона 5 кільцеву проточку 12 основного клина 4 Зверху на штангу 3 основного клину 4 нагвинчують корпус 1 компенсатора на різьблення втулки 8 7 із замком 9 При цьому сегменти 10 замка 9 стискуються, переборюючи дію пружини Н, що розтискає Корпус 1 нагвинчують на втулку 7 до упора у верхню поверхню пуансона 5 Гідроклиновий пристрій з компенсатором готово до роботи Повний робочий хід основного клина 4 складається з декількох повторюваних циклів роботи допоміжного клина 19 і компенсатора Розглянемо один цикл роботи пдроклинового пристрою Перемикачем гідросистеми (умовно не показани) робоча рідина під тиском до 160атм подається в порожнину гідроциліндра 18 При цьому відбувається переміщення допоміжного клина 19 разом з поршнями 20 у друге крайнє положення (робочий хід) У результаті взаємодії робочих поверхонь допоміжного клина 19 зі скошеними робочими поверхнями пуансона 5 і нижнього упорного елемента 21, останні переміщаються уздовж штанги 3 основні клини 4 на величину різниці толщин основ допоміжного клина 19 Але тому що нижній упорний елемент 21 спирається на поверхню блокового каменю, що добувається, а пуансон 5 упирається в корпус 1 компенсатора, то при русі пуансона 5 і нижнього упорного елемента 21 щодо допоміжного клина 19 відбувається переміщення основного клина 4 щодо нерухомих щік 22 на величину різниці товщин основ допоміжного клина І9, тобто на величину допоміжного робочого ходу рушія Далі перемикач гідросистеми встановлюється на реверс і робочу рідину під тиском подасться в другу порожнину гідроциліндра 18 При цьому відбувається переміщення допоміжного клина 19 у вихідне крайнє положення (холостий хід) І МІЖ робочими поверхнями допоміжного клина 19 і скошеними робочими поверхнями нижнього упорного елемента 21 і пуансона 5 утвориться зазор, дорівнює величині допоміжного робочого ходу рушія Цей зазор перед наступним циклом роботи гидроклиного пристрою необхідно усунути, що виконується переміщенням корпуса 1 компенсатора по різьбленню втулки 7 до упора у верхню поверхню пуансона 5 Обертання корпуса 1 компенсатора здійснюється за допомогою рукояток 2 Потім робочі цикли пдроклинового пристрою повторюються до розриву гірського чи масиву'до повного витягу основного клина 4 зі шпуру Розглянемо докладніше роботу компенсатора Силове навантаження від гідроциліндра 18 передаються на поршні 20, зв'язані з допоміжним клином 19, скошені поверхні якого взаємодіють ВІДПОВІДНО зі скошеними поверхнями пуансона 5 і нижнього упорного елемента 2) Нижній упорний елемент 21 опирається на поверхню блокового каменю, що добувається, що сприймає зусилля навантаження від нижнього упорного елемента, при цьому розсувні щоки 22 розклинюються основним клином із зусиллями в сотні тонн і можуть переміщатися тільки в горизонтальній площині разом зі стінками шпуру чи шпари до утворення тріщини в кам'яному чи масиві до відділення (руйнування) кам'яного блоку від масиву 48392 10 Пуансон 5 передає силове навантаження на жини 11 "вистріливаються" з вікна порожнини 8 основний клин 4 по наступному ланцюзі пуансон 5 втулки 7, тобто виходять з контакту з проточкою 12 - корпус 1 компенсатора - внутрішнє різьблення основного клина і виступають за межі корпуса корпуса 1 компенсатора - наружне різьблення втукомпенсатора, тим самим охороняючи різьблення лки 7 - замок 9 (сегменти 10) - верхня поверхня компенсатора від ушкодження і сигналізуючи про однієї з кільцевих проточек 12 штанги 3 основні необхідність перестановки компенсатора на нову клини 4 проточку 12 основного клина 4 Наприкінці циклу роботи з конкретною кільцеПри цьому сегменти 10 замка 9 утримуються вою проточкою після чергового холостого ходу від випадання з корпуса 1 компенсатора за рахудопоміжного клина 19 сегменти 10 виходять з коннок наявності регулювальних гвинтів 16, установтакту з поверхнею кільцевої проточки 12 основного лених у втулці 7 і взаємодіючих з пазами 15, викоклина 4, переміщаючи за межі корпуса 1 компеннаними в сегментах 10, що підвищує зручність сатора, тим самим розриваючи ланцюг передачі експлуатації компенсатора і пдроклинового присилового навантаження від пуансона 5 до основстрою в цілому ного клина 4 Після завершення циклу роботи компенсатора У цей момент КІЛЬКІСТЬ витків різьблення втулна самій нижній проточці 12 основного клина 4, ки 7, що знаходяться в зачепленні з витками різьостанній цілком виходить зі шпуру блення корпуса 1 компенсатора, залишається не Таким чином, можна затверджувати, що поменш 8 (необхідних і достатніх для передачі зуставлена задача цілком виконується пристроєм, силь робочого ходу допоміжного клина 19 на осщо заявляється, з досягненням технічного резульновний клин 4) тату, зазначеного вище Якщо при цьому сегменти 10 не виходили б з Заявник вважає можливими й іншими варіанконтакту з кільцевою проточкою 12 основного клитами реалізації винаходу, який варто розглядати на 4, то при подальшому обертанні компенсатора як еквіваленти, якщо вони знаходяться в межах КІЛЬКІСТЬ витків різьблення його корпуса і і втулки 7 сутності винаходу стало б менше 8, що при силовому навантаженні Пропонований компенсатор силового клиробочого ходу допоміжного клина 19 могло б принового пристрою відрізняється простотою, зручнісвести до руйнування (зминанню, зрізанню) ділянки тю і безпекою в експлуатації, дозволяє підвищити різьблення корпуса 1 і втулки 7, що знаходяться в ефективність виконання робіт з відриву МОНОЛІТІВ зачепленні від гірського масиву по рядку шпурів чи шпар і забезпечує підвищення ДОВГОВІЧНОСТІ основного клиТому конструкцією компенсатора передбачена і пристрою в цілому, а також підвищує зручність но, що як тільки нижня частина замка 9 порівняі безпеку роботи всього пдроклинового пристрою, ється з нижнім обрізом порожнини 8 корпуса 1 частиною якого є вищерозглянутий компенсатор компенсатора, сегменти 10 замка 9 під дією пру я ///////A/////SS Фіг. І 11 48392 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12