устройство для разрушения плит и покрытий раскалыванием и дроблением

Формула изобретения

1. Устройство для разрушения плит и покрытий раскалыванием и дроблением, имеющее в своем составе разрушающий рабочий орган и снабженное амортизатором и средством для подсоединения к подъемно-транспортному устройству, отличающееся тем, что в качестве рабочего органа используется совокупность пневмоударных инструментов, закрепленных на нижней плите с обеспечением возможности расположения их заостренных наконечников на разных уровнях относительно нижней поверхности нижней плиты, средство для подсоединения к подъемно-транспортному устройству закреплено на верхней плите, между плитами установлен амортизатор, а само устройство снабжено системой управления, предназначенной для изменения усилия статического воздействия.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве амортизатора использована система пружин.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что использованы пневмоударные инструменты неодинаковой мощности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для дробления и раскалывания крупногабаритных изделий из глины, камня, бетона, железобетонных плит, а также для разрушения асфальтового покрытия, ледового покрова, в частности, вблизи нефтедобывающих морских платформ, впереди морских и речных судов, на дорогах и в других случаях, когда имеет место толстый слой оледенения.

Известно устройство - «Виброраскалыватель», патент RU 2355845 С1, Е01Н 5/12, опубликованный 20.05.2009 в Бюл. № 14. В этом устройстве дробящие инструменты вмонтированы в плиту, вибрация которой сообщается определенным образом установленными на ней дебалансными вибровозбудителями. Вращение роторов вибровозбудителей осуществляется через редуктор или клиноременную передачу от двигателя внутреннего сгорания. Устройство перемещают по ледовому покрытию с помощью колесной пары.

К недостаткам этого устройства следует отнести сложность конструкции, требующей использования относительно дорогого дебалансного вибровозбудителя, содержащего тяжело нагруженные подшипники качения и требующего значительных непроизводительных энергозатрат, а также редуктора или клиноременной передачи, сложность необходимой регулировки расстояния от наконечника разрушающего инструмента до разрушаемого объекта.

Известно также «Устройство для разрушения льда» (патент RU 2113580, Е02В 15/02, от 20.06.1998 г.), предназначенное для разрушения льда у причальных сооружений, перемещаемое с помощью подъемно-транспортного средства, принятое за прототип.

Устройство включает подвижную часть, состоящую из заостренного конусообразного рабочего органа, соединенного с вертикальным цилиндрическим кожухом, в котором установлен вибромолот, связанный кабелем с источником энергии, и неподвижную часть в виде поплавка, устанавливаемого на ледовое поле и снабженного отверстием, в которое вводится подвижная часть устройства, имеющая возможность возвратно-поступательного перемещения. Подъемная сила поплавка превышает вес подвижной части устройства. К верхней части устройства прикреплено амортизирующее упругое кольцо. Кроме этого, устройство снабжено нагревателем. Устройство перемещается с помощью подъемно-транспортного средства (крана). При работе устройства вибрация вибромолота передается подвижной части устройства, которое под воздействием собственного веса и вибрации производит разрушение льда. Основным недостатком устройства-прототипа является сложность конструкции и то, что оно позволяет осуществлять дробление только льда и на большие куски, то есть имеет ограниченные возможности и сферу применения.

В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала средств, и создание простой конструкции, позволяющей производить разрушение крупногабаритных объектов из различных материалов. Достигаемый технический результат - повышение эффективности дробления.

Поставленная задача решается тем, что устройство для разрушения плит и покрытий раскалыванием и дроблением имеет в своем составе разрушающий рабочий орган и снабжено амортизатором и средством для подсоединения к подъемно-транспортному устройству. От прототипа устройство отличается тем, что в качестве рабочего органа в нем используется совокупность пневмоударных инструментов, закрепленных на нижней плите с обеспечением возможности расположения их заостренных наконечников на разных уровнях относительно нижней поверхности нижней плиты. При этом средство для подсоединения к подъемно-транспортному устройству закреплено на верхней плите, между плитами установлен амортизатор, а само устройство снабжено системой управления, предназначенной для изменения усилия статического воздействия.

В качестве амортизатора может быть использована система пружин. В устройстве могут быть использованы пневмоударные инструменты как одинаковой, так неодинаковой мощности.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации с использованием в качестве амортизатора системы пружин.

Пример реализации иллюстрируется Фиг.1, на которой представлен общий вид предлагаемого устройства, подвешенного с помощью троса на подъемно-транспортном устройстве.

Устройство содержит нижнюю плиту 1, которая путем пружин 2 растяжения-сжатия связана с верхней плитой 3. Вместо представленных в примере пружин 2 может использоваться любой приемлемый амортизатор, обладающий достаточной демпфирующей способностью, например, пневматическое или гидравлическое амортизирующее устройство. На нижней поверхности нижней плиты 1 посредством держателей 4 закреплены пневмоударные инструменты 5, в качестве которых могут быть использованы серийно выпускаемые перфораторы. На одном устройстве может быть закреплено до 20 и более перфораторов. Как показано на Фиг.1, они закреплены на нижней плите 1 таким образом, что их заостренные наконечники расположены на разных уровнях относительно нижней поверхности этой плиты. Устройство подвешивается к тросу 6 подъемно-транспортного устройства 7, например, с помощью проушин. Трос 6 снабжен датчиками, позволяющими измерять натяжение троса, а само устройство снабжено системой управления (на Фиг.1 не показано), предназначенной для изменения натяжения троса, и тем самым для изменения усилия статического воздействия.

Для раскалывания железобетонной плиты или ледяного покрова 8 устройство устанавливается над разрушаемым объектом при помощи подъемно-транспортного устройства 7, опускается до соприкосновения с разрушаемым объектом, после чего на инструменты начинают действовать реакция разрушаемого объекта (-F), а на устройство - равная и противоположная сила F. При этом сила натяжения Т троса 6 становится равной разности между весом Р устройства (сумма веса обеих плит, перфораторов с элементами их закрепления и амортизатора) и силой F:

Реакция (-F) представляет собой суммарную силу сопротивления разрушаемого объекта проникновению наконечников инструмента; эта сила зависит от прочностных свойств разрушаемого объекта. Вес Р устройства должен быть больше силы F, поэтому, согласно формуле (1), натяжение троса Т должно быть всегда положительно. Для эффективности процесса разрушения, в зависимости от стадии разрушения, варьируют величину натяжения троса, с обеспечением определенной силы воздействия инструментов на разрушаемый объект. Это может быть обеспечено либо оператором через устройство управления натяжением троса, либо по программе автоматическим управляющим устройством с отрицательной обратной связью.

Важным элементом предлагаемого устройства являются пружины 2, соединяющие плиты 1 и 3. Они, совместно с плитой 3, виброизолируют трос и все подъемно-транспортное устройство от действия знакопеременных усилий, передаваемых от пневмоударных инструментов на плиту 1. С этой целью они должны быть достаточно «мягкими», что сводится к требованию, чтобы частота свободных колебаний нижней плиты с инструментами была по крайней мере, в три раза ниже частоты ударов при работе инструментов (см., например, монографию В.Л. Бидермана, Теория механических колебаний. - М. - Ижевск, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009. - 414 с.).

Поскольку

где с - жесткость пружин,

m - масса нижней плиты с инструментами,

то условие сводится к следующему требованию для жесткости пружин

Для повышения эффективности работы устройства наконечники инструментов могут располагаться на разных уровнях относительно нижней поверхности нижней плиты. Для этого в конструкции предусмотрены дополнительные узлы или детали, не являющиеся предметом настоящего изобретения. Инструменты могут отличаться один от другого развиваемым усилием и мощностью. На первых этапах дробления в контакте с объектом находятся нижние наконечники, которые осуществляют предварительное охрупчивание и дробление на большие куски. Затем трос опускается настолько, что дополнительно вводятся в работу наконечники верхнего уровня. Нагрузка перераспределяется, что позволяет в сумме экономить усилия и мощность при дроблении на мелкие куски. Степень дробления зависит от поставленных задач и достигает уровня, позволяющего осуществлять дальнейшую транспортировку и утилизацию раздробленного материала, а для льда - достаточно мелкие куски, чтобы они не разрушали опоры платформ или позволяли беспрепятственно проходить судну.

Подтягиванием и опусканием троса осуществляется управление процессом.

Таким образом, в отличие от прототипа, воздействие на разрушаемый материал осуществляется на площади (например, 5×5 м) и дробление осуществляется на более мелкие фракции. Перенастройка параметров устройства позволяет его использовать для различных объектов и различных материалов. Простота конструкции обеспечивается возможностью применения серийно выпускаемых перфораторов.