Камнерезное устройство

Предложена конструкция камнерезного устройства, работающего на тепловой энергии, создаваемой электрической дугой и паром. При проходе пара через электрический разряд (дугу) вода разлагается на водород и кислород - образуется плазма, температура которой достигает 8000°С. Резка камня осуществляется путем воздействия теплового потока на горные породы, в результате которого происходит их разрушение.

Полезная модель «Камнерезное устройство» относится к горному делу, так как предназначено для отделения крупных монолитов камня от горного массива и разделки их на поделочные плиты.

Наиболее трудоемкой и дорогостоящей операцией в технологии обработки образцов горных пород является отделение крупных монолитов камня (блоков) от горного массива, которое осуществляется при помощи обуривания блока шпурами, терморезаками, канатными пилами, ченнелерами, камнерезными машинами [1-3] и т.д.

За прототип полезной модели - камнерезное устройство приняты терморезаки, содержащие газовые горелки, самоходную тележку, раму [1].

Существенными недостатками терморезаков являются:

- малая производительность труда;

- большой удельный расход топлива (керосина, дизельного топлива) и кислорода;

- повышенные требования к технике безопасности.

Целью полезной модели является создание камнерезного устройства, не имеющего выше перечисленных недостатков.

Предлагаемая полезная модель «Камнерезное устройство» предназначено для резки камня при отделении блоков от массива и разделки блока на плиты.

Поставленная цель достигается тем, что резание камня осуществляется энергией теплового потока, в создании которого участвуют электрическая дуга и пар.

Схема камнерезного устройства представлена на фиг.1 и 2.

Полезная модель - камнерезное устройство (плазменная горелка) содержит корпус 7, внутри которого расположен электрод (катод) 2, выполненный из тугоплавкого материала или углерода, анод 3, шайб 4, трубку для подвода пара 5, источника питания 6, механизм для подачи анода 7, анод 3, выполненный в виде кольцевой втулки, имеющий отверстие для прохода пара, является соплом.

Принцип действия камнерезного устройства следующий. При подаче напряжения на катод и анод между ними возникает электрический разряд - дуга. По паропроводу 5 пар из парогенератора 10 под давлением устремляется к коллектору 11 и к выходному отверстию в сопле. Проходя через зону электрической дуги, пар «отрывает» ее от внутренней поверхности сопла, вытягивает дугу наружу и замыкает на внешнюю кромку сопла. В узком сечении выходного отверстия пар обжимает электрическую дугу со всех сторон, центрирует ее, не давая замкнуться на боковую поверхность анода.

При взаимодействии с электрической дугой часть водяных паров переходит в четвертое агрегатное состояние - плазму, температура которой достигает 8000°С.

В результате взаимодействия теплового потока плазмы с камнем или горным массивом происходит их разрушение, т.е. резка.

Резка камня может осуществляться одной плазменной горелкой (ручная резка) или двумя и более (полуавтоматическая или автоматическая резка).

На фиг.2 представлено камнерезное устройство, содержащее четыре плазменные горелки, работающие одновременно. Количество плазменных горелок определяется длиной прорезанной щели. Многоплазменная горелка содержит бар 8, на котором закрепляются корпуса горелок, общий паропровод 9, коллектор 10, парогенератор 11, оснащенный манометром 12, предохранительным клапаном 13, реле давления 14, пробкой для залива воды 15, тены 16.

От парогенератора пар подается в общий паропровод - коллектор, из которого он поступает в горелки, расположенные под углом к обрабатываемой поверхности.

Перемещение бара на забой происходит в ручном режиме, или автоматически при помощи специального механизма.

Предлагаемая полезная модель «Камнерезное устройство» выгодно отличается от прототипа, так как степень безопасности при его работе более высокая (отсутствует кислород) и удельная себестоимость резки камня ниже.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ржевский В.В. Процессы открытых горных пород. - М.: Недра, 1978. 543 с.

2. Хироаки Араи, Хидехико Масхата. Устройство и способ разрушения электрическим разрядом. Патент 2165526 С2; опубл. 20.04.2001.

3. Левин Б.А., Кононов В.М., Чесноков Д.В. Устройство для разрушения горных пород. Патент 2399761 С1; опубл. 20.09.2010.

1. Камнерезное устройство, содержащее горелки, отличающееся тем, что состоит из плазменных горелок, расположенных на баре под углом к обрабатываемой поверхности камня.

2. Камнерезное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит парогенератор и общий паровой коллектор.