专利名称：一种开采石料的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开采石料的装置，尤其是用于开采天然石料的无爆破采石方
法所使用的膨胀头元件，俗称裂石器。
背景技术：
传统的开采大理石、花岗岩石料以及煤矿巷道的无震掘进等方法主要采用以下几种方式 (1)使用风镐，潜孔钻或凿岩机在石料上打出需要的孔洞。在钻好的孔口部装上钢楔子，然后用锤子敲击。这种开采方法工人劳动强度大，生产效率低，有时需借助火药爆破同时作业，而且力只作用在孔口部，成材率低。 (2)使用液压劈裂机开采。其破岩原理与人工楔一样，首先将液压劈裂机的楔头部分插入岩石的孔口上，然后开动油泵，驱动液压劈裂机上的液压缸来给楔头施力，这种破岩方法存在着以下问题，楔头作用在岩石上的力只在孔口部，成材率低，而且该设备价格贵，使用寿命短。 (3)使用静力破碎剂开采，将配有水的静力破碎剂灌入预先钻好的岩石孔中，并用水泥或炮泥把孔封住。水与破碎剂发生反应产生膨胀力，该膨胀力把岩石胀裂。这种方法破岩的缺点是使用费高，作用时间长，装破碎剂过程慢，且时有破碎剂喷出伤人的事故发生，破碎剂的保管条件也比较严格。 (4)利用高压水破岩采用高压水泵、回转接头、回转电机和封孔装置等，封孔装置装在岩石孔口部，封住注入岩孔中的高压水，从而使高压水压力不断升高，利用与岩石孔直接接触的高压水使岩石破碎。 上述方法的不足是设备造价昂贵，能耗大，噪音、灰尘等污染严重，而且设备不易搬动，无法在多山多石的自然环境或野外环境下使用。所说的打孔方式也存在诸多问题。如采用人工把持风镐钻孔，虽然费用低。操作简单，但所钻孔直径较小，耗时长且所钻的孔眼垂直度和同心圆度精度差；如采用机械化的潜孔钻(①80-①100)和凿岩机(O30-O60)钻孔，虽然速度快、精度高，但设备一次性采购成本是风镐的十几倍，移动不便，需要辅助设备较多，且钻孔尺寸范围较窄。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种开采石料的装置，包括膨胀头元件，该元件是柱形体，在柱形体内有衬套壳体(19)，衬套滑块(18)，膨胀胶管(20)，套头盖(9);在该元件的中心设置膨胀胶管(20)，胶管(20)的内部填充使胶管膨胀变形的工作介质，胶管的外周设置沿着套头盖(9)的异型法兰凹槽径向移动的衬套滑块(18)，衬套滑块(18)的两端有凸出物，对外传输定向力的衬套壳体(19)抵靠该凸出物，其特征在于所说的膨胀头元件的长径比是4-25 : 1。 该装置可对各种石料，混凝土材料或煤矿进行定向裂切。使用该装置时，首先采用
3薄壁钻机在石料上钻孔，然后，将预先组装好的膨胀头元件(裂石器)放置在钻好的孔眼 内，将工作介质源与膨胀头元件的工作介质入口接通。通过工作介质的压力扩大膨胀胶管 的容积，向膨胀头元件衬套壳体，并通过壳体向孔眼壁传输定向作用力，该定向力均匀有效 地作用在膨胀头元件周围的孔壁上，使石料定向开裂。当石料中形成裂纹时，工作介质的压 力减至零，此时受预加应力弹簧作用的膨胀头元件的所有可移动部分，以及与支撑嵌入物 和壳体接合元件连接的弹性膨胀胶管均回复到初始状态。所述膨胀头元件(裂石器)可在 孔眼内向周围产生巨大的定向作用力，能有效地对周围坚硬物体造成定向开裂。
图1是膨胀头元件(裂石器)现场使用示意图； 图2是膨胀头元件的外观示意图； 图3是膨胀头元件内膨胀胶管的工作示意图； 图4是膨胀头元件的结构示意图； 图5是图4中套头盖的局部示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行具体描述。 图1是膨胀头元件(裂石器)现场使用示意图。在石材103已钻好的孔眼内放置 膨胀头元件102，采用手动液压泵101通过高压橡胶管104对膨胀头元件102传输能量。在 手动液压泵101和高压胶管104之间设置能量分配器105，通过膨胀头释放定向力均匀有效 地作用在石料孔眼的孔壁上，在开裂面106使石料定向开裂。 图2是膨胀头元件102的外观示意图，膨胀头壳体使用钢材制造，两个半环状的壳 体201所起的作用是将内部的压力能量传递出来并改变力的方向。能量的积累和传递是由 手动液压泵输送液体介质202通过高压橡胶管104流动转移到膨胀头元件的膨胀胶管20 内。液体介质的压力扩大弹性室容积，借助膨胀胶管20的变形(参见图3)，向裂石器壳体 的衬套滑块和衬套壳体传输定向作用力使石料定向开裂。 图4是膨胀头元件102的结构示意图。预先组装好的膨胀头元件(裂石器)通 过曲线型控制装置16和调节螺丝17对元件的给定行程进行调节，此后将工作介质入口 12 与工作介质源，即手动液压泵IOI，接通，将该膨胀头元件放置在预先准备好的孔眼内。通 过外接头5提供的工作介质，即液体介质202使膨胀胶管20扩张，膨胀胶管20的扩张力直 接作用在衬套滑块18和衬套壳体19上，最终通过衬套壳体19对外传输定向力。受工作介 质影响而扩大的膨胀胶管20依靠与弹性密封件10侧壁相互间的锐角作用来保障密封垫片 和环形腔的平基座紧密贴合，保障丝堵7接头锥形端内管状弹性室端头的可靠固定。在工 作周期中膨胀头元件的衬套壳体19接合元件靠支撑衬套滑块18端头中的凸出物来保障其 无偏斜的均匀位移，它在工作周期中将沿套头盖9的异型法兰上的沟槽径向往复移动。曲 线型控制装置16用于控制膨胀胶管20内壁的扩张位移，引起朝向膨胀头元件中心部分的 预加应力推杆的移动。当曲线型控制装置16达到预先给定的位移量时，位于工作介质限位 器内的球形体15受弹簧14作用发生位移覆盖工作介质入口 12，阻止工作介质进入膨胀胶 管20的内腔。在工作周期中放入孔眼中的膨胀头元件使受力体被定向力作用而形成裂纹时，工作介质的压力减至零，此时受预加应力弹簧片作用的膨胀头元件的所有可移动部分， 以及衬套壳体19接合元件连接的膨胀胶管20的弹力均回复到初始状态。膨胀头元件的附 加调节可用调节工具进行。为此要打开接头以便释放工作介质，将调节工具对准曲线型控 制装置16尾孔中调节螺丝17进行调节，调整结果要达到在衬套壳体19中将衬套滑块18 移动到需要的距离，即膨胀头元件设计的最大扩张裂缝距离。膨胀头元件在衬套壳体19对 外结合部产生巨大的扩张作用力，可有效地使膨胀头元件所在空洞周围坚硬物体造成定向 的开裂。 图4显示的是一种开采石料的装置，包括膨胀头元件，该元件是柱形体，在柱形体 内有衬套壳体19，衬套滑块18，膨胀胶管20，套头盖9 ;在该元件的中心设置膨胀胶管20， 胶管20的内部填充使胶管膨胀变形的工作介质，胶管的外周设置沿着套头盖9的异型法兰 凹槽径向移动的衬套滑块18，衬套滑块18的两端有凸出物，对外传输定向力的衬套壳体19 抵靠该凸出物，所说的膨胀头元件102的长径比，S卩，长度与直径或长度与横截面最大尺寸 之比为4-25 : 1，优选4-8 : 1。 图4中各部件的名称如下提手l，上封盖2，定位锁紧螺丝3，顶丝4，外接头5，铜 垫圈6，丝堵7，套头帽8，套头盖9，弹性密封件10，挂钩弹簧11，工作介质入口 12，工作介质 出口 13，弹簧14，球形体15，曲线型控制装置16，调节螺丝17，衬套滑块18，衬套壳体19，膨 胀胶管20，尾帽21，密封螺丝22，下封盖。 图5是图4中套头盖的局部示意图，该套头盖9是一异型法兰，其内圆的边缘倒 角，从而降低了对膨胀胶管20的剪切力，可以延长胶管的使用寿命。该倒角的尺寸是尺= lmm_2. 5mm。 采用本实用新型的定向开采石料装置与现有技术的裂石技术相比，大大简化了操 作步骤，提高了生产效率，降低了劳动强度，符合环保要求，无噪音、无尘、安全、易操作、易 养护，能耗低，节省能源。
权利要求一种开采石料的装置，包括膨胀头元件，该元件是柱形体，在柱形体内有衬套壳体(19)，衬套滑块(18)，膨胀胶管(20)，套头盖(9)；在该元件的中心设置膨胀胶管(20)，胶管(20)的内部填充使胶管膨胀变形的工作介质，胶管的外周设置沿着套头盖(9)的异型法兰凹槽径向移动的衬套滑块(18)，衬套滑块(18)的两端有凸出物，对外传输定向力的衬套壳体(19)抵靠该凸出物，其特征在于所说的膨胀头元件的长径比是4-25∶1。
2. 根据权利要求1所述的开采石料的装置，其特征在于所述膨胀头元件的长径比是4_8 : i。
3. 根据权利要求l所述的开采石料的装置，其特征在于所述套头盖(9)是一异型法兰，其内圆的边缘倒角，该倒角的尺寸是R = lmm-2. 5mm。
专利摘要本实用新型涉及一种开采石料的装置，用于对各种石料、混凝土或煤矿等进行定向裂切。使用该装置时，首先钻孔，在孔眼内放置开采石料的装置——膨胀头元件，借助膨胀头元件的变形使石料定向开裂。该膨胀头元件是柱形体，在柱形体内有衬套壳体19，衬套滑块18，膨胀胶管20，套头盖9；在该元件的中心设置膨胀胶管20，胶管20的内部填充使胶管膨胀变形的工作介质，胶管的外周设置沿着套头盖9的异型法兰凹槽径向移动的衬套滑块18，衬套滑块18的两端有凸出物，对外传输定向力的衬套壳体19抵靠该凸出物，所说的膨胀头元件的长径比是4-25∶1。使用该装置不需要大型机械，仅仅使用手工液压泵就可开采石料。
文档编号E21C47/10GK201539256SQ20092014510
公开日2010年8月4日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者黄晓东 申请人:黄晓东