【技术实现步骤摘要】
本申请属于破岩设备领域，尤其涉及一种岩石裂纹扩展破碎装置及方法。
技术介绍
1、岩石破碎指的是将固态岩石物质通过施加外力或能量，使其发生破裂、粉碎或分解的过程，岩石破碎是一种常见的采矿、建筑、地质勘探和工程施工活动，在岩石破碎过程中，通常会使用钻孔爆破、冲击破碎、液压破碎等方法，将坚硬的岩石破碎成更小的颗粒或块状物料，以便于处理、运输或进一步加工利用。
2、其中，钻孔爆破是一种通过在岩石上钻孔、装药，并最终爆破来破碎岩石的方法。钻孔爆破会对周围的岩石造成较大的扰动。爆破过程中释放的能量会引起岩石的震动和位移，可能导致周围岩层的破裂和变形。这种扰动对整个巷道的安全构成潜在威胁，可能引发岩体失稳、岩层崩塌等不良后果。这种方法由于需要进行钻孔和装药等复杂操作，因此施工速度相对较慢的同时，安全风险较高，需要进行严格的安全控制和监测，大大增加了施工的复杂性和成本。
3、冲击破碎即机械破岩最常见的是利用掘进机的截齿破碎岩石，截齿将局部的岩石彻底粉碎，使得岩石从母体上脱落，这种方法破碎的岩石细小、产生的粉尘大、能耗大、刀具磨损严重，而液压破碎为使用液压动力的机械设备，通过将压力施加到岩石上以实现破碎，常见的设备例如岩石劈裂机(液压劈裂棒)，它由高压泵站及劈裂棒组成，压力120-160mpa，组合使用劈裂力达一千八百-三千六百吨，需一定孔径和孔深的钻孔，放入劈裂棒劈裂时间1分钟，劈裂深度达1-3米，其棒体上均匀分布9-11个液压千斤顶，可将岩石大面积劈裂出来，岩石劈裂机可以提供精确的力量和压力，使操作人员能够准确控制岩石
4、而岩石劈裂机使用的是较高的力量和压力，通常需要外部较多的能源供应，如电力或液压系统，这意味着在使用岩石劈裂机时，需要有稳定的电力或液压供应，且岩石劈裂机的效果受岩石的物理性质影响较大，对于某些特殊或特别坚硬的岩石，岩石劈裂机需要更多的力量和压力，若达不到，可能无法实现有效的劈裂，导致效果不佳，对于较脆弱的岩石，使用岩石劈裂机时需要精确控制施加的力，以避免过大的力量导致岩石过度破碎，脆弱的岩石内部可能存在许多裂缝和孔隙，这些裂缝和孔隙会影响岩石劈裂机的效果，可能导致劈裂结果不如预期，可能在劈裂位置之外发生意外的断裂和破碎，影响岩石破碎块状物料的形状，可能导致劈裂结果不如预期，由此可见，现有技术有待于进一步地改进和提高。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种岩石裂纹扩展破碎装置及方法，以至少解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种岩石裂纹扩展破碎装置，包括相互连接的内刃破岩组件以及外刃破岩组件；
4、所述外刃破岩组件设于钻孔外侧，其包括外刃以及能够使外刃朝向钻孔方向移动的第一动力机构；所述内刃破岩组件设于钻孔内部，其包括内刃以及能够使内刃朝向外刃方向移动的第二动力机构，所述内刃能够朝向钻孔孔壁扩展以嵌入岩石内部，所述第二动力机构动作使内刃朝向外刃方向移动以使岩石内部产生裂纹，所述第一动力机构动作使所述外刃朝向钻孔方向移动后挤压岩石外壁，以使岩石外部产生裂纹，内部以及外部裂纹相互拓展连接，以实现破岩。
5、本专利技术的岩石裂纹扩展破碎装置，设置了外刃单元以及内刃单元，内刃单元在岩石内部嵌入裂纹后，在由内向外拉的同时，在岩石外部，外刃单元也会在液压的驱动下由外向内挤压；这使得岩石内外同时受力，岩石在外部压力与内部拉力下，从岩石内部和外部产生裂纹，依靠其产生裂纹扩展连接来破岩，当拉动力超过岩石的抗拉强度时，岩石会发生破裂，在破岩过程中几乎不含有噪声，在地质状况相同、机器功率相同的条件下，作用点更小，可以集中能量的传递，使得岩石或其他材料在局部区域受到更高的应力和压力，从而更容易破碎，可以巧妙地控制破岩的位置以及破碎程度，可控性高，破岩过程不会将岩石完全粉碎，故会获得形状比较规则的石块，这使得破岩耗费的能量低，获得的石块也方便运输。
6、在优选的实现方式中，所述内刃由至少一对具有尖角的内刃单元构成，内刃单元的边缘设有向内倾斜的刃口。
7、破岩尖角的尖锐角度可以集中施加破碎力量，从而能够快速嵌入岩石内部，在内刃单元的各个边缘皆加工有向内倾斜的刃口，便于拉压力破碎岩石过程中增大压强，提升破岩效果。
8、在优选的实现方式中，所述内刃单元的形状为弧形、月牙形或斧形。
9、弧形、月牙形或斧形的形状影响劈裂物体时的应用力分布和效果，例如斧子的头部比较宽大，尖端较尖锐，这种形状使得劈裂力集中在一个相对较小的区域上，当斧子施加劈裂力时，这个集中的力会在物体上产生较大的压力，从而容易造成物体的裂开，内刃单元刃口是倾斜的，这样在过程中向外拉动时，可以通过削剪作用减小物体的阻力，使劈裂更容易进行。
10、在优选的实现方式中，所述外刃包括安装盘和外刃单元，外刃单元一端连于安装盘，另一端设有倾斜的刃口，外刃单元的刃口与内刃单元的刃口竖向对应。
11、外刃单元的末端皆加工有向内倾斜的刃口，刃口的设置使得岩石裂纹扩展破碎装置在破岩的过程中可以向岩石施加更大的压强，外刃单元的刃口与内刃单元的刃口竖向对应，数量也与内刃单元对应，使二者各自劈裂产生的裂纹更容易扩展连接，从而快速破岩。
12、在优选的实现方式中，所述外刃单元与安装盘可拆卸连接，以更换不同尺寸或形状的外刃单元。
13、在优选的实现方式中，所述第一动力机构包括外活塞杆以及第一缸筒，所述第二动力机构包括内活塞杆和第二缸筒，所述第一缸筒和第二缸筒连接，外活塞杆与外刃固连，外活塞杆与第一缸筒组成第一液压单元，以对外刃提供朝向钻孔方向移动的动力，内活塞杆与第二缸筒组成第二液压单元，以对内刃提供朝向外刃方向移动的动力。
14、在优选的实现方式中，所述内刃单元连接扩展机构，所述扩展机构连接内活塞杆，扩展机构能够使内刃单元位于第一位置以保持收缩姿态进入钻孔，或位于第二位置以保持扩展姿态嵌入岩石内部。
15、在优选的实现方式中，所述扩展机构包括第三缸筒，第三缸筒连接破岩活塞杆，第三缸筒与破岩活塞杆构成第三液压单元，破岩活塞杆的端部固定有支架，支架设有连接孔，第三缸筒外侧至少设有两个连接耳板，内刃单元设有两个通孔，所述连接耳板转动连接连杆一端，连杆另一端连接其中一个通孔，另一通孔与连接孔通过连接件转动连接，所述破岩活塞杆动作使内刃单元扩张或收缩。
16、在优选的实现方式中，所述安装盘设有穿孔，第一液压单元、第二液压单元的液压管通过穿孔穿出连接外界液压设备。
17、在优选的实现方式中，所述的岩石裂纹扩展破碎装置的使用方法，包括以下步骤：
18、s1:开始使用之前，根据预期设计的碎石形状，使用打孔工具在岩石上钻多个孔，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，包括相互连接的内刃破岩组件以及外刃破岩组件；
2.根据权利要求1所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述内刃由至少一对具有尖角的内刃单元构成，内刃单元的边缘设有向内倾斜的刃口。
3.根据权利要求2所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述内刃单元的形状为弧形、月牙形或斧形。
4.根据权利要求2所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述外刃包括安装盘和外刃单元，外刃单元一端连于安装盘，另一端设有倾斜的刃口，外刃单元的刃口与内刃单元的刃口竖向对应。
5.根据权利要求4所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述外刃单元与安装盘可拆卸连接，以更换不同尺寸或形状的外刃单元。
6.根据权利要求1所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述第一动力机构包括外活塞杆以及第一缸筒，所述第二动力机构包括内活塞杆和第二缸筒，所述第一缸筒和第二缸筒连接，外活塞杆与外刃固连，外活塞杆与第一缸筒组成第一液压单元，以对外刃提供朝向钻孔方向移动的动力，内活塞杆与第二缸筒组成第二液压
7.根据权利要求2所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述内刃单元连接扩展机构，所述扩展机构连接内活塞杆，扩展机构能够使内刃单元位于第一位置以保持收缩姿态进入钻孔，或位于第二位置以保持扩展姿态嵌入岩石内部。
8.根据权利要求7所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述扩展机构包括第三缸筒，第三缸筒连接破岩活塞杆，第三缸筒与破岩活塞杆构成第三液压单元，破岩活塞杆的端部固定有支架，支架设有连接孔，第三缸筒外侧至少设有两个连接耳板，内刃单元设有两个通孔，所述连接耳板转动连接连杆一端，连杆另一端连接其中一个通孔，另一通孔与连接孔通过连接件转动连接，所述破岩活塞杆动作使内刃单元扩张或收缩。
9.根据权利要求6所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述安装盘设有穿孔，第一液压单元、第二液压单元的液压管通过穿孔穿出连接外界液压设备。
10.一种基于权利要求1～9任一项权利要求所述的岩石裂纹扩展破碎装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，包括相互连接的内刃破岩组件以及外刃破岩组件；
2.根据权利要求1所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述内刃由至少一对具有尖角的内刃单元构成，内刃单元的边缘设有向内倾斜的刃口。
3.根据权利要求2所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述内刃单元的形状为弧形、月牙形或斧形。
4.根据权利要求2所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述外刃包括安装盘和外刃单元，外刃单元一端连于安装盘，另一端设有倾斜的刃口，外刃单元的刃口与内刃单元的刃口竖向对应。
5.根据权利要求4所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述外刃单元与安装盘可拆卸连接，以更换不同尺寸或形状的外刃单元。
6.根据权利要求1所述的一种岩石裂纹扩展破碎装置，其特征在于，所述第一动力机构包括外活塞杆以及第一缸筒，所述第二动力机构包括内活塞杆和第二缸筒，所述第一缸筒和第二缸筒连接，外活塞杆与外刃固连，外活塞杆与第一缸筒组成第一液压单元，以对外刃提供朝向钻孔方向移动的动力，内活塞杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：逯振国，李贵显，曾庆良，郑睿，赵子亮，朱志博，施学林，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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