專利名稱：一種開采石料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開采石料的裝置，尤其是用于開采天然石料的無爆破采石方
法所使用的膨脹頭元件，俗稱裂石器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的開采大理石、花崗巖石料以及煤礦巷道的無震掘進(jìn)等方法主要采用以下幾種方式 (1)使用風(fēng)鎬，潛孔鉆或鑿巖機(jī)在石料上打出需要的孔洞。在鉆好的孔口部裝上鋼楔子，然后用錘子敲擊。這種開采方法工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，有時(shí)需借助火藥爆破同時(shí)作業(yè)，而且力只作用在孔口部，成材率低。 (2)使用液壓劈裂機(jī)開采。其破巖原理與人工楔一樣，首先將液壓劈裂機(jī)的楔頭部分插入巖石的孔口上，然后開動油泵，驅(qū)動液壓劈裂機(jī)上的液壓缸來給楔頭施力，這種破巖方法存在著以下問題，楔頭作用在巖石上的力只在孔口部，成材率低，而且該設(shè)備價(jià)格貴，使用壽命短。 (3)使用靜力破碎劑開采，將配有水的靜力破碎劑灌入預(yù)先鉆好的巖石孔中，并用水泥或炮泥把孔封住。水與破碎劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生膨脹力，該膨脹力把巖石脹裂。這種方法破巖的缺點(diǎn)是使用費(fèi)高，作用時(shí)間長，裝破碎劑過程慢，且時(shí)有破碎劑噴出傷人的事故發(fā)生，破碎劑的保管條件也比較嚴(yán)格。 (4)利用高壓水破巖采用高壓水泵、回轉(zhuǎn)接頭、回轉(zhuǎn)電機(jī)和封孔裝置等，封孔裝置裝在巖石孔口部，封住注入巖孔中的高壓水，從而使高壓水壓力不斷升高，利用與巖石孔直接接觸的高壓水使巖石破碎。 上述方法的不足是設(shè)備造價(jià)昂貴，能耗大，噪音、灰塵等污染嚴(yán)重，而且設(shè)備不易搬動，無法在多山多石的自然環(huán)境或野外環(huán)境下使用。所說的打孔方式也存在諸多問題。如采用人工把持風(fēng)鎬鉆孔，雖然費(fèi)用低。操作簡單，但所鉆孔直徑較小，耗時(shí)長且所鉆的孔眼垂直度和同心圓度精度差；如采用機(jī)械化的潛孔鉆(①80-①100)和鑿巖機(jī)(O30-O60)鉆孔，雖然速度快、精度高，但設(shè)備一次性采購成本是風(fēng)鎬的十幾倍，移動不便，需要輔助設(shè)備較多，且鉆孔尺寸范圍較窄。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種開采石料的裝置，包括膨脹頭元件，該元件是柱形體，在柱形體內(nèi)有襯套殼體(19)，襯套滑塊(18)，膨脹膠管(20)，套頭蓋(9);在該元件的中心設(shè)置膨脹膠管(20)，膠管(20)的內(nèi)部填充使膠管膨脹變形的工作介質(zhì)，膠管的外周設(shè)置沿著套頭蓋(9)的異型法蘭凹槽徑向移動的襯套滑塊(18)，襯套滑塊(18)的兩端有凸出物，對外傳輸定向力的襯套殼體(19)抵靠該凸出物，其特征在于所說的膨脹頭元件的長徑比是4-25 : 1。 該裝置可對各種石料，混凝土材料或煤礦進(jìn)行定向裂切。使用該裝置時(shí)，首先采用
3薄壁鉆機(jī)在石料上鉆孔，然后，將預(yù)先組裝好的膨脹頭元件(裂石器)放置在鉆好的孔眼 內(nèi)，將工作介質(zhì)源與膨脹頭元件的工作介質(zhì)入口接通。通過工作介質(zhì)的壓力擴(kuò)大膨脹膠管 的容積，向膨脹頭元件襯套殼體，并通過殼體向孔眼壁傳輸定向作用力，該定向力均勻有效 地作用在膨脹頭元件周圍的孔壁上，使石料定向開裂。當(dāng)石料中形成裂紋時(shí)，工作介質(zhì)的壓 力減至零，此時(shí)受預(yù)加應(yīng)力彈簧作用的膨脹頭元件的所有可移動部分，以及與支撐嵌入物 和殼體接合元件連接的彈性膨脹膠管均回復(fù)到初始狀態(tài)。所述膨脹頭元件(裂石器)可在 孔眼內(nèi)向周圍產(chǎn)生巨大的定向作用力，能有效地對周圍堅(jiān)硬物體造成定向開裂。

圖1是膨脹頭元件(裂石器)現(xiàn)場使用示意圖； 圖2是膨脹頭元件的外觀示意圖； 圖3是膨脹頭元件內(nèi)膨脹膠管的工作示意圖； 圖4是膨脹頭元件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖4中套頭蓋的局部示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述。 圖1是膨脹頭元件(裂石器)現(xiàn)場使用示意圖。在石材103已鉆好的孔眼內(nèi)放置 膨脹頭元件102，采用手動液壓泵101通過高壓橡膠管104對膨脹頭元件102傳輸能量。在 手動液壓泵101和高壓膠管104之間設(shè)置能量分配器105，通過膨脹頭釋放定向力均勻有效 地作用在石料孔眼的孔壁上，在開裂面106使石料定向開裂。 圖2是膨脹頭元件102的外觀示意圖，膨脹頭殼體使用鋼材制造，兩個(gè)半環(huán)狀的殼 體201所起的作用是將內(nèi)部的壓力能量傳遞出來并改變力的方向。能量的積累和傳遞是由 手動液壓泵輸送液體介質(zhì)202通過高壓橡膠管104流動轉(zhuǎn)移到膨脹頭元件的膨脹膠管20 內(nèi)。液體介質(zhì)的壓力擴(kuò)大彈性室容積，借助膨脹膠管20的變形(參見圖3)，向裂石器殼體 的襯套滑塊和襯套殼體傳輸定向作用力使石料定向開裂。 圖4是膨脹頭元件102的結(jié)構(gòu)示意圖。預(yù)先組裝好的膨脹頭元件(裂石器)通 過曲線型控制裝置16和調(diào)節(jié)螺絲17對元件的給定行程進(jìn)行調(diào)節(jié)，此后將工作介質(zhì)入口 12 與工作介質(zhì)源，即手動液壓泵IOI，接通，將該膨脹頭元件放置在預(yù)先準(zhǔn)備好的孔眼內(nèi)。通 過外接頭5提供的工作介質(zhì)，即液體介質(zhì)202使膨脹膠管20擴(kuò)張，膨脹膠管20的擴(kuò)張力直 接作用在襯套滑塊18和襯套殼體19上，最終通過襯套殼體19對外傳輸定向力。受工作介 質(zhì)影響而擴(kuò)大的膨脹膠管20依靠與彈性密封件10側(cè)壁相互間的銳角作用來保障密封墊片 和環(huán)形腔的平基座緊密貼合，保障絲堵7接頭錐形端內(nèi)管狀彈性室端頭的可靠固定。在工 作周期中膨脹頭元件的襯套殼體19接合元件靠支撐襯套滑塊18端頭中的凸出物來保障其 無偏斜的均勻位移，它在工作周期中將沿套頭蓋9的異型法蘭上的溝槽徑向往復(fù)移動。曲 線型控制裝置16用于控制膨脹膠管20內(nèi)壁的擴(kuò)張位移，引起朝向膨脹頭元件中心部分的 預(yù)加應(yīng)力推桿的移動。當(dāng)曲線型控制裝置16達(dá)到預(yù)先給定的位移量時(shí)，位于工作介質(zhì)限位 器內(nèi)的球形體15受彈簧14作用發(fā)生位移覆蓋工作介質(zhì)入口 12，阻止工作介質(zhì)進(jìn)入膨脹膠 管20的內(nèi)腔。在工作周期中放入孔眼中的膨脹頭元件使受力體被定向力作用而形成裂紋時(shí)，工作介質(zhì)的壓力減至零，此時(shí)受預(yù)加應(yīng)力彈簧片作用的膨脹頭元件的所有可移動部分， 以及襯套殼體19接合元件連接的膨脹膠管20的彈力均回復(fù)到初始狀態(tài)。膨脹頭元件的附 加調(diào)節(jié)可用調(diào)節(jié)工具進(jìn)行。為此要打開接頭以便釋放工作介質(zhì)，將調(diào)節(jié)工具對準(zhǔn)曲線型控 制裝置16尾孔中調(diào)節(jié)螺絲17進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整結(jié)果要達(dá)到在襯套殼體19中將襯套滑塊18 移動到需要的距離，即膨脹頭元件設(shè)計(jì)的最大擴(kuò)張裂縫距離。膨脹頭元件在襯套殼體19對 外結(jié)合部產(chǎn)生巨大的擴(kuò)張作用力，可有效地使膨脹頭元件所在空洞周圍堅(jiān)硬物體造成定向 的開裂。 圖4顯示的是一種開采石料的裝置，包括膨脹頭元件，該元件是柱形體，在柱形體 內(nèi)有襯套殼體19，襯套滑塊18，膨脹膠管20，套頭蓋9 ;在該元件的中心設(shè)置膨脹膠管20， 膠管20的內(nèi)部填充使膠管膨脹變形的工作介質(zhì)，膠管的外周設(shè)置沿著套頭蓋9的異型法蘭 凹槽徑向移動的襯套滑塊18，襯套滑塊18的兩端有凸出物，對外傳輸定向力的襯套殼體19 抵靠該凸出物，所說的膨脹頭元件102的長徑比，S卩，長度與直徑或長度與橫截面最大尺寸 之比為4-25 : 1，優(yōu)選4-8 : 1。 圖4中各部件的名稱如下提手l，上封蓋2，定位鎖緊螺絲3，頂絲4，外接頭5，銅 墊圈6，絲堵7，套頭帽8，套頭蓋9，彈性密封件10，掛鉤彈簧11，工作介質(zhì)入口 12，工作介質(zhì) 出口 13，彈簧14，球形體15，曲線型控制裝置16，調(diào)節(jié)螺絲17，襯套滑塊18，襯套殼體19，膨 脹膠管20，尾帽21，密封螺絲22，下封蓋。 圖5是圖4中套頭蓋的局部示意圖，該套頭蓋9是一異型法蘭，其內(nèi)圓的邊緣倒 角，從而降低了對膨脹膠管20的剪切力，可以延長膠管的使用壽命。該倒角的尺寸是尺= lmm_2. 5mm。 采用本實(shí)用新型的定向開采石料裝置與現(xiàn)有技術(shù)的裂石技術(shù)相比，大大簡化了操 作步驟，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，符合環(huán)保要求，無噪音、無塵、安全、易操作、易 養(yǎng)護(hù)，能耗低，節(jié)省能源。
權(quán)利要求一種開采石料的裝置，包括膨脹頭元件，該元件是柱形體，在柱形體內(nèi)有襯套殼體(19)，襯套滑塊(18)，膨脹膠管(20)，套頭蓋(9)；在該元件的中心設(shè)置膨脹膠管(20)，膠管(20)的內(nèi)部填充使膠管膨脹變形的工作介質(zhì)，膠管的外周設(shè)置沿著套頭蓋(9)的異型法蘭凹槽徑向移動的襯套滑塊(18)，襯套滑塊(18)的兩端有凸出物，對外傳輸定向力的襯套殼體(19)抵靠該凸出物，其特征在于所說的膨脹頭元件的長徑比是4-25∶1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采石料的裝置，其特征在于所述膨脹頭元件的長徑比是4_8 : i。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開采石料的裝置，其特征在于所述套頭蓋(9)是一異型法蘭，其內(nèi)圓的邊緣倒角，該倒角的尺寸是R = lmm-2. 5mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種開采石料的裝置，用于對各種石料、混凝土或煤礦等進(jìn)行定向裂切。使用該裝置時(shí)，首先鉆孔，在孔眼內(nèi)放置開采石料的裝置——膨脹頭元件，借助膨脹頭元件的變形使石料定向開裂。該膨脹頭元件是柱形體，在柱形體內(nèi)有襯套殼體19，襯套滑塊18，膨脹膠管20，套頭蓋9；在該元件的中心設(shè)置膨脹膠管20，膠管20的內(nèi)部填充使膠管膨脹變形的工作介質(zhì)，膠管的外周設(shè)置沿著套頭蓋9的異型法蘭凹槽徑向移動的襯套滑塊18，襯套滑塊18的兩端有凸出物，對外傳輸定向力的襯套殼體19抵靠該凸出物，所說的膨脹頭元件的長徑比是4-25∶1。使用該裝置不需要大型機(jī)械，僅僅使用手工液壓泵就可開采石料。
文檔編號E21C47/10GK201539256SQ20092014510
公開日2010年8月4日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者黃曉東 申請人:黃曉東