1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29758
(51) E21C 37/16 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0533.1
(22) 18.04.2014
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(72) Поветкин Виталий Васильевич; Аскаров Ерлан
Сейткасымович; Поветкин Алексей Васильевич;
Шуханова Жулдуз Кенжебаевна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный технический университет им.
К.И. Сатпаева" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) SU 1813164, 30.04.1993г
(54) ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЗАК ДЛЯ РЕЗКИ
КАМНЯ С ДВУМЯ СОПЛАМИ
(57) Изобретение предназначено для использования
в области добычи камня, в частности для огневой
резки камня на руднике.
Термический резак для резки камня с двумя
соплами, состоящий из камеры сгорания, смесителя,
завихрителя, сопла, внутренних кожухов и второе
сопло, оба сопла симметрично установлены на
кронштейне с возможностью осевого выдвижения
из камеры сгорания, поворота на 180° и обратного
возврата в камеру сгорания со сменой
действующего сопла. Возможность периодической
автоматической смены сопл позволяет повысить
срок службы сопла и сохранение геометрии его
огневого отверстия, что обеспечивает долгое
сохранение необходимой формы огневого факела,
что несомненно поддерживает высокую
эффективность процесса резки камня.
(19)KZ(13)A4(11)29758

2. 29758
2
Изобретение предназначено для использования в
области добычи камня, в частности для огневой
резки камня на добывающем предприятии.
Известно техническое решение - термический
резак, состоящий из камеры сгорания-
цилиндрической трубы, с одной стороны которой
установлен смеситель, завихритель, с другой
стороны установлено сопло [ Ягупов А.В. Тепловое
разрушение горных пород и огневое бурение. - М.:
Недра, 1972, с.48]. В термический резак подается
топливо, например бензин или дизельное топливо и
воздух под давлением. В смесителе они
смешиваются и выбрасываются в камеру сгорания,
где происходит воспламенение горючей смеси.
Сопло резака формирует огненный факел
определенной формы, который производит
термическую резку камня.
Недостатком данного устройства является
высокий нагрев сопла, более 1000°С, что ведет к
деформации формы отверстия сопла, что, в свою
очередь, влияет на формирование правильной
формы огненного факела и понижает
производительность процесса резки.
Известно устройство [А.с. СССР №1813164,
опубл. 30.04.93, бюл. №16, МПК Е21С 37/16] Для
термического разрушения горных пород, принятое
авторами за прототип, состоящее из камеры
сгорания, смесителя, завихрителя, сопла,
внутренних кожухов для охлаждения сопла.
Недостатком данного устройства является
сложность конструкции и низкая степень
охлаждения сопла, длительная термическая и
механическая нагрузка на сопло, что требует
периодической длительной остановки процесса
работы для охлаждения сопла. Все это ведет к
уменьшению ресурса работы сопла. Вследствие
этого уменьшается производительность процесса
резки камня.
Технической задачей изобретения является
понижение термической и механической нагрузки
на сопло, что уменьшает величину деформирования
формы отверстия сопла, вследствие чего
повышается ресурс сопла, что в свою очередь
повышает производительность процесса.
Технический результат достигается тем, что
термический резак для резки камня, состоящий из
камеры сгорания, смесителя, завихрителя, сопла,
внутренних кожухов, дополнительно имеет второе
сопло, оба сопла установлены на кронштейне
симметрично с возможностью осевого выдвижения
из камеры сгорания, поворота на 180° и обратного
возврата в камеру сгорания со сменой
действующего сопла.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На
фиг.1 показана общая схема термического резака и
схема храпового механизма.
Предлагаемый термический резак с двумя
соплами состоит из многослойной камеры сгорания
1 (фиг.1), состоящей из внутренних кожухов 2, на
входном конце камеры сгорания 1 установлен
распределительный корпус 3, в который
устанавливается смеситель 4, в котором находится
заверитель 5. Также в корпусе 3 находится штуцер
6. На выходном конце камеры сгорания находится
головка сопла 7 с отверстием для установки сопла 8.
Резак имеет два сопла 8 (А и Б), которые
установлены на кронштейне 9, который установлен
на штоке 10 пневмоцилиндра 11, который
установлен на камере сгорания 1. На
пневмоцилиндре 11 установлена зубчатая рейка 12,
а на кронштейне 9 имеется зубчатое колесо 13,
которое взаимодействует с зубчатой рейкой 12.
Зубчатое колесо 13, установлено на кронштейне 9,
внутри колеса 13 имеется храповой механизм 14
(обгонная муфта), позволяющий кронштейну 9
вращаться совместно с зубчатым колесом 13 в одну
сторону, и находится в неподвижном состоянии,
когда зубчатое колесо 13 вращается в обратную
сторону. На камере сгорания 1 установлен
пневмораспределитель 15.
Термический резак работает следующим
образом. В камеру сгорания 1 поступает топливо
через штуцер 6 и воздух. В смесителе 4 происходит
смешивание топлива и воздуха, в завихрителе 5
производится завихрение и разгон топливной смеси
(топливо и воздух). В камере сгорания 1 топливная
смесь воспламеняется и через сопло 8 (А), которое в
это время установлено в головке 7, выбрасывается
мощный сформированный определенным образом
огненный факел. В это время термический резак
вводится в каменный блок и начинается процесс его
резки. Циркуляция воздуха между кожухами 2
создает некоторое охлаждение термического резака.
Через определенное время сопло 8 (А), которое
находится в рабочем положении начинает
испытывать значительные температурные нагрузки
и механическое давление газовой раскаленной
струи, выходящей из его отверстия.
Ориентировочно рабочая нагрузка, не оставляющая
остаточной деформации отверстия сопла 8,
составляет от 2 до 3 часов непрерывной работы.
После выработки этого периода-ресурса работы,
необходимо быстро и не поднимая резак из
прорезанной щели в камне, произвести замену сопла
8. По команде оператора прекращается подача
топлива, термический резак гаснет.
Пневмораспределитель 15 подает сжатый воздух в
пневмоцилиндр 11, шток 10 выдвигается вперед, он
двигает кронштейн 9 вместе с обоими соплами 8
(А и Б). Рабочее сопло 8 (А) выходит из головки 7.
На определенном расстоянии от головки 7
(расстояние должно обеспечить безпрепятственный
поворот кронштейна 9 с соплами 8), зубчатое колесо
13 входит в контакт с зубчатой рейкой 12. Колесо 13
начинает вращаться против часовой стрелки вместе
с кронштейном 9 и соплами 8. Вращение
производится на 180°. На виде В штриховой линией
показано положение сопел 8 при повороте на 90° и
180°. После этого пневмораспределитель 15 подает
воздух в другую полость пневмоцилиндра 11, шток
10 вместе с кронштейном 9 и соплами 8 начинает
двигаться в обратную сторону. В этой фазе зубчатое
колесо 13 вращается в обратную сторону, но
вхолостую, т.е. кронштейн 9 вместе с соплами 8
остается неподвижным, так срабатывает храповой
механизм 14, который разрывает кинематическую

3. 29758
3
цепь. При возврате штока 10 в исходную позицию в
головке 7 устанавливается другое сопло 8 (Б),
которое до этого находилось на запасной позиции и
в работе не участвовало. Оператор дает команду, в
резак подается топливо и воздух и весь цикл работы
повторяется, до следующей фазы смены сопла.
Возможность периодической автоматической
смены сопел позволяет повысить срок службы сопла
и сохранение геометрии его огневого отверстия, что
обеспечивает долгое сохранение необходимой
формы огневого факела, что несомненно
поддерживает высокую эффективность процесса
резки камня.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термический резак для резки камня, состоящий
из камеры сгорания, смесителя, завихрителя, сопла,
внутренних кожухов, отличающийся тем, что
имеется второе сопло, оба сопла симметрично
установлены на кронштейне с возможностью
осевого выдвижения из камеры сгорания, поворота
на 180° и обратного возврата в камеру сгорания со
сменой действующего сопла.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова