專利名稱：發(fā)力部分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采礦業(yè)，確切說(shuō)，屬于發(fā)力部件。
本發(fā)明能最有效地用于沿炮眼行將天然巖石斷裂成單獨(dú)大塊，然后再將其破成碎塊;可用于在巖層中掘進(jìn)巷道;用于破碎舊建筑物的地基以及其他牢固的基礎(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明，此發(fā)力部件可在分層開(kāi)采時(shí)，用于鉆井中對(duì)難以破壞的頂板進(jìn)行軟化(降低強(qiáng)度);用于為煤層強(qiáng)迫排除有害氣體;斷開(kāi)含油層和天然氣層;研究自然條件下礦石巖體的應(yīng)力變形狀態(tài);作為壓力機(jī)、千斤頂、剪斷機(jī)工作機(jī)構(gòu)以及其他需要發(fā)揮很大定向力裝置的大能量小型發(fā)力驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的任務(wù)在于創(chuàng)造一種發(fā)力部件，其連接彈性管腔端頭的結(jié)構(gòu)能在發(fā)力部件增大定向劈開(kāi)力時(shí)保證提高其使用的可靠性。
目前，在采礦業(yè)和建筑業(yè)中，液壓楔得到了廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)在實(shí)際上不加大外形尺寸和重量的情況下，不可能再繼續(xù)增大由它發(fā)揮出來(lái)的定向力了。
此外，液壓楔的驅(qū)動(dòng)裝置布置在鉆井或炮眼之外，同樣會(huì)增加液壓楔的重量，這是由于當(dāng)其液壓系統(tǒng)的壓力增大時(shí)，必須要增大液壓缸壁厚之故。
將液壓楔的工作機(jī)構(gòu)緊靠炮眼或鉆井的入口部分布置，會(huì)大大限制液壓楔的使用范圍及其最大的劈開(kāi)力，這是由于，裂紋只能在工作機(jī)構(gòu)的附近定向延伸，而負(fù)載集中在炮眼或鉆井的入口處只會(huì)被劈對(duì)象造成表層脫落，而不會(huì)形成需要的劈開(kāi)平面。
增大劈開(kāi)定向力只有在創(chuàng)造完全新的“發(fā)力部件”結(jié)構(gòu)(按SU，A，1033829)時(shí)才有可能。
已知的發(fā)力部件包括一個(gè)沿其縱向軸線分開(kāi)的殼體，殼體內(nèi)同軸地裝有彈性管腔和二個(gè)支撐塊，每一個(gè)支撐塊都布置在殼體的開(kāi)啟線一側(cè)。從與殼體軸線相垂直的平面來(lái)看，支撐塊為梯形截面，其大底面支撐在彈性管腔上，而二個(gè)側(cè)面支撐在殼體的內(nèi)壁上。此外，發(fā)力部件還包括二個(gè)座環(huán)，每個(gè)座環(huán)內(nèi)裝有一個(gè)向彈性管腔內(nèi)供應(yīng)工作介質(zhì)用的接管嘴。彈性管腔的每一端都裝在接管嘴與座環(huán)之間。在彈性管腔內(nèi)沿其縱向軸線裝有多孔管狀芯棒，其兩端都制成連接管狀。每個(gè)座環(huán)都是一個(gè)有內(nèi)螺紋的套環(huán)，內(nèi)螺紋與連接管的外螺紋相嚙合。這樣，兩個(gè)座環(huán)之間通過(guò)管狀芯棒剛性連接起來(lái)。座環(huán)用來(lái)使彈性管腔兩端密封。
當(dāng)在壓力下往彈性管腔內(nèi)送入工作介質(zhì)時(shí)，部分殼體也與管腔和支撐塊一樣膨脹?，F(xiàn)有發(fā)力部件的缺點(diǎn)就是它的效率低。
這里的效率應(yīng)理解為發(fā)力部件在規(guī)定方向上發(fā)揮的力與彈性管腔所發(fā)揮的力之比。因此，已知的發(fā)力部件沒(méi)有在劈開(kāi)大塊天然石料，如花岡巖，方面得到廣泛應(yīng)用，這是由于管腔發(fā)揮的力有限，比如10百萬(wàn)帕，因此，發(fā)力部件不能在要求方向(即與裂開(kāi)平面相垂直的方向)上發(fā)揮必要的力。這是因?yàn)?，在管狀芯棒中產(chǎn)生的大量軸向載荷將它拉長(zhǎng)了。這會(huì)造成在殼體端面與每個(gè)座環(huán)朝著彈性管腔的端面之間出現(xiàn)縫隙。往該縫隙中會(huì)“擠進(jìn)”芯棒拉伸物料，然后它會(huì)破裂。此外，由于芯棒拉伸會(huì)使彈性管腔兩端的密封性降低，這會(huì)導(dǎo)致工作介質(zhì)的泄漏，增大芯棒的橫斷面面積能夠減小芯棒的拉伸。但是，這將會(huì)顯著增大發(fā)力部件的外形尺寸和金屬用量，或者是保持原來(lái)發(fā)力部件的外形尺寸，則要縮小殼體活動(dòng)部分的工作行程并增大支撐塊側(cè)面與殼體內(nèi)表面接觸處的單位壓力。這種情況不希望發(fā)生，因?yàn)檫@樣必須采用特殊材料和特殊潤(rùn)滑油。還應(yīng)指出，支撐塊的梯形截面并非理想，因?yàn)?，?dāng)殼體的伸出部分不均勻壓在炮眼或鉆井表面時(shí)，就會(huì)在每個(gè)支撐塊的側(cè)表面與殼體內(nèi)表面之間形成縫隙，這樣，彈性管腔的材料就會(huì)“擠入”該縫隙中。
由于要增大定向劈開(kāi)力，因此必須加大彈性管腔內(nèi)的工作介質(zhì)壓力，從而導(dǎo)致要研制“發(fā)力部件”(按SU，A，4690460)。
已知的發(fā)力部件包括一個(gè)能沿著本身的縱軸線開(kāi)啟的殼體，殼體內(nèi)同軸地裝著彈性管腔。殼體中裝有支撐塊，每個(gè)支撐塊都裝在殼體開(kāi)啟平面一側(cè)并在與殼體軸線相垂直的平面上具有梯形截面，其大底面支撐在彈性管腔上，而兩個(gè)側(cè)面則支撐在殼體的內(nèi)表面上。有兩個(gè)往彈性管荒詮└ぷ鶻櫓實(shí)牧幼觳⑼庇美磁懦芮荒詰目掌?。连接嘴分别装哉N翹宓牧蕉瞬⒛苧仄渲嵯咭貧?，弹性管菈哪每庚f送范紀(jì)ü潭潭ㄔ諏幼斕耐凡俊５怨芮輝諏幼焱凡康墓潭且桓鎏淄?，它与座环刚谢洭接。座环具有中心通道覇T惆滄傲幼熗幼斕腦倉(cāng)斡胱緞味蝸嘟櫻瀋上呦嘍蘊(yùn)淄滄葜嵯叩那閾苯嵌仁怯肓幼焱凡康淖睹媲閾苯嵌認(rèn)嘁恢?jǐn)n分兇緞蚊嫻納上呦嘍宰紛葜嵯叩那閾苯嵌仁怯肓幼焱凡康牧硪蛔緞蚊嬪上叩那閾苯嵌認(rèn)嘁恢隆 發(fā)力部件的這種結(jié)構(gòu)型式可以擴(kuò)大其使用范圍，如用于高強(qiáng)度天然巖石大型巖體的非爆破分離，在巖體中打孔以確定地殼的應(yīng)力狀態(tài)，預(yù)防由于增大了由發(fā)力部件發(fā)揮的最大定向力而引起的“山崩(ГopНblxyдаpoВ)”等現(xiàn)象。這一點(diǎn)是靠由發(fā)力部件殼體將軸向力吸收的辦法來(lái)達(dá)到，而軸向力是彈性管腔中工作介質(zhì)壓的縱向分力。由于在發(fā)力部件使用過(guò)程中，殼體的分啟部分吸收很多的軸向載荷，因此造成發(fā)力部件的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。這就避免了在殼體中產(chǎn)生塑性變形，從而提高了發(fā)力部件的可靠性和壽命。由于增強(qiáng)了發(fā)力部件的縱向剛性，從而提高了它在彈性管腔的工作介質(zhì)壓力增大很多的情況下的工作可靠性。這是因?yàn)闇p少了在高壓下在殼體與座環(huán)法蘭之間產(chǎn)生微小縫隙的緣故。此外，這些微小縫隙被環(huán)抱彈性管腔的彈性元件的膨脹所補(bǔ)償，每個(gè)彈性元件都裝在殼體內(nèi)表面的環(huán)形槽內(nèi)。每個(gè)彈性元件都與座環(huán)端面、環(huán)形槽表面和支撐塊的端面接觸。這就避免了彈性管腔的材料“擠入”縫隙，從而大大提高了發(fā)力部件在彈性管腔內(nèi)工作介質(zhì)很高壓力(100百萬(wàn)帕以上)下的工作可靠性。
但是，這種發(fā)力部件的結(jié)構(gòu)型式的殼體開(kāi)啟部分的行程有限，因而降低了發(fā)力部件的生產(chǎn)率，降低了劈開(kāi)定向力，增加了發(fā)力部件的長(zhǎng)度及重量。
因此，本發(fā)明的任務(wù)就在于創(chuàng)造一種發(fā)力部件，其固定彈性管腔兩端的固定裝置的結(jié)構(gòu)型式要能保證在發(fā)力部件增大劈開(kāi)定向力的情況下提高其使用的可靠性。
提出的任務(wù)通過(guò)下列方式解決發(fā)力部件包括一個(gè)沿著縱向軸線開(kāi)啟的殼體，殼體內(nèi)同軸地裝著彈性管腔、支撐塊，每個(gè)支撐塊裝在殼體開(kāi)啟平面一側(cè)，在與殼體垂直面上它具有梯形截面，其大底面支撐在彈性管腔上，而兩側(cè)面支撐在殼體壁的內(nèi)表面上，兩個(gè)向彈性管腔供應(yīng)工作介質(zhì)和排除空氣的連接嘴，后者裝在殼體的兩個(gè)端面并能沿著縱軸線移動(dòng)，和彈性管腔每個(gè)端頭在連接嘴頭部的固定件。根據(jù)發(fā)明，彈性管腔每端在連接嘴頭部的固定件是由兩個(gè)彼此靠榫槽連接的圓柱形套筒構(gòu)成，它們裝在殼體內(nèi)并形成中心通道，后者的軸線與殼體的軸線相重合，通道壁在與殼體平行的平面上為兩個(gè)截錐形，兩個(gè)大邊彼此相對(duì)，通道錐形表面的生成線實(shí)際上是與連接嘴頭部的一個(gè)錐形表面的生成線是平行的，而通道的另一條生成線是與連接嘴頭部的另一錐形表面的生成線相平行。
發(fā)力部件的這種結(jié)構(gòu)型式可以由于將彈性管腔端頭的固定件布置在環(huán)形槽內(nèi)而使其外形尺寸及金屬用量減小。環(huán)形槽開(kāi)在殼體每個(gè)開(kāi)啟部分的內(nèi)壁上。根據(jù)發(fā)明，發(fā)力部件這種結(jié)構(gòu)型式可以省掉以下零件，即三角形彈簧圈、墊圈及座環(huán)。在發(fā)力部件工作過(guò)程中，每個(gè)套筒的端面都起防止在支撐塊端面與殼體的開(kāi)啟部分之間形成微小縫隙的作用，這樣就顯著增長(zhǎng)了彈性管腔的使用期限。由于連接嘴在彈性管腔的材料彈性限度內(nèi)能夠縱向移動(dòng)，則在壓力下往彈性管腔內(nèi)送入工作介質(zhì)時(shí)會(huì)使管腔產(chǎn)生自身密封。管腔內(nèi)的壓力越大，其端頭在連接嘴頭部的錐面與圓柱形套筒的相應(yīng)錐面之間壓得越緊。這樣就可防止在高壓情況下彈性管腔失去密封性之患。
去掉座環(huán)可以增大殼體開(kāi)啟部分的行程，這樣會(huì)提高發(fā)力部件的工作效益和增大有效系數(shù)。
發(fā)力部件的這種結(jié)構(gòu)型式可增大殼體開(kāi)啟部分的行程。這樣可以縮短在需要劈開(kāi)平面的方向上裂紋發(fā)展的時(shí)間。繼之，推薦的發(fā)力部件的有利特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單，這會(huì)使它工作可靠。此外，殼體的每個(gè)端頭部分的壁厚加大了，從而就更增加了發(fā)力部件的使用可靠性。
構(gòu)成發(fā)力部件的零件數(shù)量減少會(huì)縮短它的工作準(zhǔn)備時(shí)間和提高它的維修保養(yǎng)方便性。
兩個(gè)圓柱形套筒彼此之間徑向布置的緊固件固定是很適宜的。
這種強(qiáng)力部件的結(jié)構(gòu)型式能提高使用的可靠性，因?yàn)樵诩訅簳r(shí)會(huì)產(chǎn)生套筒在緊固件的材料彈性限饒?jiān)懩纵向邑毌和当柯N蹇舨糠盅由焓輩幕沸撾⒎煜侗惶淄捕嗣嬗肟翹寤沸尾郾諮菇舳玫講鉤ァ 根據(jù)本發(fā)明所制造的發(fā)力部件，當(dāng)重量為1公斤，直徑為30毫米和長(zhǎng)度為300毫米時(shí)，可以發(fā)揮約60000公斤的力，在這種情況下，它所發(fā)揮的功率折合到質(zhì)量單位上，它將比世界上優(yōu)秀的能造成定向力的裝置樣機(jī)高5～10倍。比如目前在采礦業(yè)和建筑業(yè)中使用廣泛的液壓楔，它可在直徑40～45毫米的炮眼中發(fā)揮達(dá)150噸的劈開(kāi)力，重量為25公斤，而按本發(fā)明制造的發(fā)力部件，對(duì)于同樣直徑的炮眼，劈開(kāi)力150噸，其重量為2.5公斤。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)力部件的工藝性好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造它不需要短缺的結(jié)構(gòu)材料和復(fù)雜的設(shè)備，其特點(diǎn)是使用方便和便于修理。
本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下列構(gòu)造的實(shí)際例子和圖示將一目了然。


圖1-根據(jù)本發(fā)明繪制的發(fā)力部件簡(jiǎn)圖，上面有局部縱剖面;
圖2-圖1上Ⅱ-Ⅱ剖面圖;
圖3-圖1上Ⅲ-Ⅲ剖面圖。
根據(jù)本發(fā)明，比如開(kāi)發(fā)天然石礦，其方法是沿炮眼行從巖體上劈下單獨(dú)大巖塊，然后再將其破成碎塊，用的發(fā)力部件具有一個(gè)能沿其縱軸線打開(kāi)的殼體1(圖1)，殼體中同軸裝有彈性管腔2和支撐塊3(圖2)，每個(gè)支撐塊布置在殼體1開(kāi)啟面一側(cè)，而在與殼體1軸線垂直的平面上，它具有梯形截面，其底邊支撐在彈性管腔2上，而其側(cè)面支撐在殼體1壁的內(nèi)表面上。裝有兩個(gè)連接嘴(圖1)，用來(lái)往彈性管腔2中送入工作介質(zhì)和從管腔中排除空氣。連接嘴裝在殼體1的兩個(gè)端面并能沿其縱軸線移動(dòng)。在發(fā)力部件中裝有彈性管腔2每個(gè)端頭在連接嘴4的頭部6上裝有固定件5。上述固定件5是由兩個(gè)圓柱形套筒7和8構(gòu)成，二者之間彼此用榫槽連接，兩個(gè)套筒裝在殼體1內(nèi)并形成中心通道，通道的軸線與殼體1的軸線相重合。所謂榫槽連接應(yīng)理解為，在圓柱形套筒8上制有環(huán)形凸臺(tái)，而在圓柱形套筒7上制有環(huán)形溝槽。在與殼體1縱軸線平行的平面上的9和10二壁分別都是截錐體的一個(gè)生成線。兩個(gè)截錐體大底彼此相對(duì)。通道壁9實(shí)際上是與連接嘴4的頭部6的一個(gè)錐面生成線11相平行，而通道的另一個(gè)壁實(shí)際上與連接嘴4的頭部6的另一錐面的生成線12相平行。圓柱形套筒7和8之間是通過(guò)徑向布置的緊固件13(圖3)固定的。在殼體1中制有環(huán)形槽14(圖1)，其中裝有圓柱形套筒7和8。在環(huán)形槽15中從可打開(kāi)的殼體1的外表面套裝一個(gè)彈性圈16。為了當(dāng)彈性管腔彈性變形時(shí)使殼體1的開(kāi)啟部件能均勻地進(jìn)行徑向移動(dòng)裝有導(dǎo)向銷釘17(圖3)。
發(fā)力部件按下列方式工作當(dāng)通過(guò)連接嘴2(圖1)往彈性管腔2中送入工作介質(zhì)時(shí)，管腔開(kāi)始膨脹，這時(shí)的力直接由彈性管腔2以及支撐塊3傳遞給殼體1的各開(kāi)啟部分。在彈性管腔2內(nèi)的工作介質(zhì)作用下，連接嘴4在彈性管腔2的材料彈性限度內(nèi)進(jìn)行縱向移動(dòng)，這樣可以保證彈性管腔端頭的自我密封，也就是說(shuō)，將其夾緊在連接嘴4頭部6的錐面與圓柱形套筒7和8的錐面之間。套筒7和8的每一端面都能防止在支撐塊3的側(cè)面與殼體1的開(kāi)啟部分之間形成環(huán)形微小縫隙，從而防止彈性管腔2的材料“擠出”。當(dāng)工作壓力降到零時(shí)，發(fā)力部件的所有活動(dòng)部分在彈性圈16的作用下都回到初始狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.發(fā)力部件包括可沿本身縱向軸線開(kāi)啟的殼體(1)，殼體內(nèi)同軸地裝著彈性管腔(2)，支撐塊(3)，每個(gè)支撐塊裝在殼體(1)開(kāi)啟平面一側(cè)，在與殼體(1)相垂直的平面上，它具有梯形截面，其大底邊支撐在彈性管腔(2)上，而其側(cè)面支撐在殼體(1)壁的內(nèi)表面上，有兩個(gè)連接嘴(4)往彈性管腔送入工作介質(zhì)和從中排除空氣，連接嘴裝在殼體(1)的兩端并能沿縱軸線移動(dòng)，和將彈性管腔(2)的每一端固定在連接嘴頭部(6)上的固定件(5)。發(fā)力部件的特點(diǎn)是將彈性管腔(2)的每一端固定在連接嘴(4)頭部(6)上的固定件(5)是由彼此以“榫-槽”連接的兩個(gè)圓柱形套筒(7，8)構(gòu)成，后者裝在殼體(1)內(nèi)并形成中心通道，其軸線與殼體(1)的軸線相重合，與殼體(1)縱軸線平行的平面上的通道壁為兩個(gè)截錐形，其大底邊彼此相對(duì)，通道錐面的生成線實(shí)際上是與連接嘴(4)頭部(6)的一個(gè)錐面的生成線相平行，而通道錐面的另一生成線實(shí)際上與連接嘴(4)頭部(6)的另一錐面生成線平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，發(fā)力部件的特點(diǎn)是，兩個(gè)圓柱形套筒(7，8)彼此之間是用徑向布置的緊固件(13)固定的。
全文摘要
在發(fā)力部件中，將彈性管腔(2)的每一端固定在連接嘴(4)頭部(6)上的固定件(5)是由兩個(gè)彼此以“榫-槽”形式連接的圓柱形套筒構(gòu)成，后者裝在殼體(1)內(nèi)并形成中心通道，其軸線與殼體(1)的軸線相重合。在與殼體(1)縱軸線平行的平面上，通道壁具有兩個(gè)截錐體形，大底邊彼此相對(duì)。通道錐面的生成線實(shí)際上與連接嘴(4)頭部(6)的一個(gè)錐面的生成線平行，而通道另一錐面的生成線則與連接嘴(4)頭部(6)的另一錐面的生成線相平行。
文檔編號(hào)F01CGK1037946SQ8810307
公開(kāi)日1989年12月13日 申請(qǐng)日期1988年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1986年11月24日
發(fā)明者朱里·阿爾弗里多維克·利比迪夫 申請(qǐng)人:國(guó)立戈?duì)栔Z·阿爾泰斯克師范學(xué)院