Результат интеллектуальной деятельности: Малогабаритная смесительно-зарядная машина для подземных горных работ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для механизированного заряжания шпуров и скважин непатронированными взрывчатыми веществами, преимущественно в подземных горных работах.

Известно устройство для пневматического заряжания шпуров и скважин россыпным взрывчатым веществом (а.с. №338638, опубл. 15.05.1972), включающее бункер, дозирующую камеру с загрузочным и разгрузочным отверстиями, трубопровод сжатого воздуха и конусный затвор с перемещающим устройством, соединенные полым штоком с аэрирующими отверстиями в нижней части. В данном устройстве перемещающее устройство конусного затвора выполнено в виде пневмоцилиндра, который поршнем перемещает шток и закрывает или открывает загрузочное отверстие.

Недостатком данного устройства является низкая надежность, связанная с заклиниванием пневмоцилиндра.

Известен порционный пневматический зарядчик типа ЗП-2 (Л.И. Кантович, В.Г. Мерзляков. Горные машины и оборудование для подземных горных работ. М.: МГГУ, 2013, с. 306-307, рис. 6.55), включающий бункер, дозирующую камеру с загрузочным и разгрузочным отверстиями, трубопровод сжатого воздуха и конусный затвор с перемещающим устройством, соединенные полым штоком с аэрирующими отверстиями в нижней части. В данном пневматическом зарядчике перемещающее устройство конусного затвора выполнено, подобно аналогу, в виде пневмоцилиндра, который поршнем перемещает шток и закрывает или открывает загрузочное отверстие.

Недостатком данного устройства является низкая надежность, а также низкие эксплуатационные характеристики, так как перед каждым использованием устройств с пневмоцилиндром требуется уход и смазка, что снижает еще и эксплуатационные характеристики.

Известен эжекторный зарядчик (а.с. SU №1764396, опубл. 20.09.1999). Эжекторный зарядчик, включающий смесительную камеру с эжектором, сообщенные со смесительной камерой бункер для сыпучих материалов и бак для жидких добавок, механизм управления подачи сжатого воздуха, состоящий из пневматической камеры с подводящим патрубком, которая сообщена со смесительной камерой продувочным каналом и зарядным каналом сообщена с эжектором, установленным в пневматической камере с возможностью продольного перемещения и перекрытия в своих крайних положениях подводящего патрубка или продувочного канала, подпружиненного со стороны надпоршневой своей полости поршня со штоком и закрепленным на конце штока клапаном, и элемент управления, сообщенный с надпоршневой полостью пневматической камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, эжекторный зарядчик снабжен кольцевой перегородкой с осевым каналом, закрепленной периферийной кромкой в подпоршневой полости пневматической камеры, на боковой поверхности поршня выполнены кольцевая выемка и канал, сообщающий кольцевую выемку с подпоршневой полостью, при этом кольцевая выемка сообщена с подводящим патрубком, шток установлен коаксиально с зазором в осевом канале, поршень установлен с возможностью перекрытия осевого канала в своем крайнем верхнем положении, а кольцевая выемка сообщена с надпоршневой полостью через дроссель.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, а также повышенная опасность ведения работ по заряжанию скважин из-за работы со взрывчатым веществом.

Известен пневматический зарядчик для пластичных взрывчатых веществ (патент SU №467645, опубл. 27.09.2004). Пневматический зарядчик для пластичных взрывчатых веществ, включающий камеру с аэратором, введенным в ее внутреннюю полость, патрубки и трубопровод, с целью повышения плотности заряжания, он снабжен концентрично расположенным с внешней стороны камеры тором с каналом, связанным посредством патрубков с аэратором, который выполнен в виде диаметрально расположенных трубок.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, а также повышенная опасность ведения работ по заряжанию скважин из-за работы со взрывчатым веществом.

Известна зарядная машина (патент RU №2304756, опубл. 20.08.2007). Машина характеризуется тем, что бункер зарядной машины выполнен в виде съемного контейнера, устанавливаемого внутри кузова автомобиля и крепящегося к его полу четырьмя винтовыми разъемами, разделенного продольной и поперечными наклонными перегородками под углом 45° на 4 или 6 секций для загрузки ВВ и изолированный от ВВ вспомогательный отсек для установки бака с технологической жидкостью, на боковых стенках секций в местах сопряжения перегородок выполнены разгрузочные люки с шиберными затворами, работающие от пневмосистемы автомобиля, к которым присоединены навесные объемные дозаторы с шиберными заслонками, контейнер в верхней части оснащен загрузочными люками с закрывающимися крышками и фитингами для крепления строп грузоподъемных механизмов. При использовании зарядной машины для изготовления взрывчатых веществ типа игданита машина дополнительно оснащается системой подачи жидкого компонента, состоящей из бака, двух дозаторов, распылителя жидкого компонента, связанных системой трубопроводов, обеспечивающих подачу жидкого компонента в навесной дозатор секции контейнера.

Недостатком данного устройства является большие габариты, не позволяющие использовать его в условиях ограниченного пространства подземных горных выработок.

Известен пневматический камерный зарядчик для непатронированных взрывчатых веществ (патент RU №2558550, опубл. 10.08.2015). Зарядчик состоит из бункера, дозирующей камеры с загрузочным и разгрузочным отверстиями, трубопровода сжатого воздуха, конусного затвора с перемещающим устройством, соединенных полым штоком с аэрирующими отверстиями в нижней части. Перемещающее устройство выполнено в виде мембранного механизма, установленного в бункере на скобе. Мембранный механизм состоит из корпуса с крышкой, между которыми закреплена мембрана. Под мембраной установлены пружина и шток. Шток мембранного механизма жестко соединен со штоком конусного затвора, а трубопровод сжатого воздуха снабжен четырехходовым краном.

Недостатком данного изобретения является громоздкость конструкции, что влечет за собой повышенную трудоемкость технического обслуживания.

Известна малогабаритная смесительно-зарядная машина для подземных горных работ, принятая за прототип (патент РФ №160048, опубл. 27.02.2016, бюл. №6), включающая раму с пневматическими шинами с жестко закрепленными ней емкостями для газогенерирующей добавки, воды, смесителем эмульсии, насосами-дозаторами компонентов, трехходовым краном и емкость для эмульсии, отличающаяся тем, что рама выполнена в виде передвижной тележки с ручками и защитными кожухами, емкость для эмульсии выполнена в виде отдельного контейнера, подключаемого через адаптер с помощью шланга к гидравлической системе устройства, пневматические поршневые насосы, управляемые контроллером, связанные через пневматическую станцию с внешним источником энергии, соединены гидравлически с емкостями для эмульсии, газогенерирующей добавки, воды и с зарядным шлангом, трехходовой кран, установленный на гидравлической линии между поршневым насосом для перекачивания газогенерирующей добавки и инжектором для смешивания газогенерирующей добавки с эмульсией, инжектор, жестко закрепленный на раме, включенный в гидравлическую линию на входе в зарядный шланг, а статический миксер установлен в адаптере, соединяющем конец зарядного шланга с гасителем факела распыления эмульсионного взрывчатого вещества, выполненного в виде полого цилиндра с выходной частью в форме цилиндра.

Недостатком известного устройства являются большие габаритные размеры, обусловленные конструктивными особенностями устройства, а также невозможность создания колонки заряда эмульсионного взрывчатого вещества выдержанной формы.

Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритных размеров с возможностью создания колонки заряда эмульсионного взрывчатого вещества выдержанной формы.

Технический результат достигается тем, что в малогабаритной смесительно-зарядной машине для подземных горных работ, включающей внешний источник энергии, пневматически соединенный магистралью с емкостями для газогенерирующей добавки и эмульсии, инжектор для смешивания газогенерирующей добавки и эмульсии, выполненный с возможностью коаксикального ввода газогенерирующей добавки в эмульсию, включенный в гидравлическую линию на входе в зарядный шланг, на конце которого установлен адаптер со статическим миксером, при этом емкость для эмульсии снабжена съемной крышкой, а магистрали, емкости и гидравлическая линия снабжены кранами, согласно изобретению емкости для эмульсии и газогенерирующей добавки выполнены герметичными и соединены с внешним источником энергии через ресивер и газовый редуктор, установленные на магистрали, съемная крышка емкости для эмульсии соединена цепью с мембраной, разделяющей эмульсию и воздух, между адаптером и инжектором на зарядном шланге установлен кран.

Малогабаритная смесительно-зарядная машина для подземных горных работ поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, где:

1 - внешний источник пневматической энергии, например, шахтная пневматическая магистраль;

2 - ресивер;

3 - емкость для газогенерирующей добавки;

4 - емкость для эмульсии;

5 - пневматические связи, например пневматические шланги;

6 - шаровой кран емкости 3 для газогенерирующей добавки, выполненной герметичной;

7 - шаровой кран емкости для эмульсии 4, выполненной герметичной;

9 - шаровой кран пневматической магистрали;

10 - инжектор для смешивания газогенерирующей добавки и эмульсии;

11 - зарядный шланг;

12 - адаптер со статическим миксером на конце зарядного шланга;

13 - кран для включения подачи эмульсии и газогенерирующей добавки;

14 - съемная крышка емкости 4 для эмульсии, например, на резьбовом соединении;

15 - мембрана, отделяющая воздух от эмульсии;

16 - цепь, соединяющая мембрану 15 и съемную крышку 14;

17 - гидравлические связи;

18 - полость с воздухом;

19 - полость с эмульсией;

20 - газовый редуктор.

Использование эмульсионных взрывчатых веществ позволяет радикально улучшить безопасность транспортировки и заряжания взрывчатого вещества, так как перевозятся и заряжаются невзрывчатые компоненты и конечный «взрывной продукт» образуется только в заряженных скважинах. В настоящее время интенсивно развиваются технологии использования эмульсионных взрывчатых веществ в подземном пространстве. Основным недостатком уже имеющихся на рынке решений являются большие габариты устройств для перевозки взрывчатых веществ и их компонентов, что в условиях стесненного пространства, например подземного, неприемлемо. Также в ряде технологий предусматривается неполная зарядка шпуров, на качество которой оказывает непосредственное влияние геометрически выдержанная колонка эмульсионного взрывчатого вещества.

Малогабаритная смесительно-зарядная машина для подземных горных работ содержит следующие основные элементы. Ресивер 2, подключенный к внешнему источнику 1 пневматической энергии, например шахтной пневматической магистрали, через газовый редуктор 20. Емкость 3 для газогенерирующей добавки, пневматически соединенную пневматическими связями 5, например, пневматическими шлангами, с ресивером 2. Емкость 4 для эмульсии, пневматически соединенную пневматическими связями 5, например пневматическими шлангами, с ресивером 2. Емкость 4 для эмульсии снабжена съемной крышкой 14, например, на резьбовом соединении. Внутри емкости 4 для эмульсии установлена мембрана 15, отделяющая воздух от эмульсии. Для удобства извлечения мембраны 15 ее закрепляют, например, с помощью цепи 16 на съемной крышке 14. В процессе использования устройства внутри емкости 4 образуется полость с воздухом 18 и полость с эмульсией 19.

На выходе емкости 3 для газогенерирующей добавки, выполненной герметичной, установлен шаровой кран 6, например, трехходовой. На выходе из емкости 4 для эмульсии, выполненной герметичной, установлен шаровой кран 7. Между ресивером 2 и внешним источником пневматической энергии, например шахтной пневматической магистралью, установлен шаровой кран 9 пневматической магистрали. Емкость 3 для газогенерирующей добавки и емкость 4 для эмульсии связаны гидравлически с помощью гидравлических связей 17 через инжектор 10 для смешивания газогенерирующей добавки и эмульсии. К инжектору 10 подключен зарядный шланг 11. На конце зарядного шланга 11 установлен адаптер 12 со статическим миксером. Между адаптером 12 и инжектором 10 на зарядном шланге установлен кран 13 для включения подачи эмульсии и газогенерирующей добавки. Также газогенерирующая добавка может добавляться непосредственно в зарядный шланг 11 за счет эффекта эжекции с помощью эжектора (условно не показан).

Малогабаритная смесительно-зарядная машина для подземных горных работ работает следующим образом. Через пневматические связи 5, например, пневматические шланги от внешнего источника 1 пневматической энергии, например, шахтной пневматической магистрали подают под давлением воздух в ресивер 2 для поддержания давления в системе путем открытия шарового крана 9 пневматической магистрали. Далее от ресивера 2 через пневматические связи 5 воздух подают во внутренние полости емкости 3 для газогенерирующей добавки и емкости 4 для эмульсии. Для этого открывают шаровой кран 6 емкости 3 для газогенерирующей добавки, выполненной герметичной и шаровой кран 7 емкости для эмульсии 4, выполненной герметичной. За счет того, что емкости 3 и 4 выполнены герметичными, воздух под давлением начинает вытеснять эмульсию и газогенерирующую добавку в инжектор 10 для смешивания газогенерирующей добавки и эмульсии. После включения давления воздуха на емкости 3 и 4 открывают кран 13 для включения подачи эмульсии и газогенерирующей добавки, им же производят регулировку количества подаваемого продукта. Эмульсия и газогенерирующая добавка вытесняются в зарядный шланг 11 под одинаковым давлением и в нужных пропорциях. Далее эмульсия и газогенерирующая добавка проходят адаптер 12 со статическим миксером на конце зарядного шланга для смешивания и получения сенсибилизированного продукта в шпуре или скважине. После опустошения одной из емкостей - емкости 3 для газогенерирующей добавки или емкости 4 для эмульсии - кран 9 закрывают, сбрасывают давление их емкостей, например, с помощью клапанов (условно не показаны) и производят заполнение соответствующим компонентом данные емкости. Для заполнения емкости 4 эмульсией снимают (откручивают) съемную крышку 14. Извлекают мембрану 15, отделяющую воздух от эмульсии с помощью цепи 16. Мембрана 15 отделяет полость 18 с воздухом от полости 19 с эмульсией. Возможно исполнение емкостей 4 и 3 в виде кассет, в таком случае после опорожнения пустую емкость меняют на полную с соблюдением требуемых мер безопасности.

Применение малогабаритной смесительно-зарядной машины для подземных горных работ обеспечивает следующие преимущества:

- получение колонки заряда взрывчатого вещества выдержанной формы;

- снижение трудоемкости изготовления колонки заряда выдержанной формы за счет качественного перемешивания компонентов;

- минимизация габаритных размеров устройства за счет компактной конструктивной компоновки.