Гидроимпульсатор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) iS1) 4 Е 21 С 25/60, 45/00

Q(c л л р., 1»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3685094/22-03 ,(22) 04.01.84 (46) 15.09.86. Бюл. Ф 34 (71) Донецкий ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт и Государственный союзный завод по механической и химической очистке котлоагрегатов "Котлоочистка (72) С. А. Лененко, В. Г, Кравец, В ° И. Танский и Т. С. Лененко (53) 622.232.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 964137, кл. Е 21 С ?5/60, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 768968, кл. Е 21 С 25/60, 1978. (54)(57) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР, включающий генератор колебаний, в корпусе которого размещен поршень-клапан с образованием эаседельной и запоршневой полостей, рабочую и сбросную насадки и переводную трубку, сообщающую заседельную полость с подводящим трубопроводом, о т л и ч а ю щ и it —c я ° тем, что, с целью повьппения производительности гидроотбойки эа счет увеличения частоты пульсаций, он снабжен дополнительным генератором колебаний, подключенным к подводящему трубопроводу параллельно основному генератору колебаний, при этом запоршневая полость основного генератора колебаний сообщена посредством дополнительной переводной трубки с заседельной полостью дополнительного генератора колебаний.

1257207

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гидравлического разрушения горных пород пульсирующими струями повышенного давления.

Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод и генератор колебаний с рабочей и сбросной насадками, поршень-клапан, воздушкой полостью и переводной трубкой, которая соединяет воздушную полость с заседельным пространством высокой стороны.

Недостатком этого устройства является низкая частота пульсаций > что не позволяет обеспечить высокую производительность гидроотбойки, Наиболее близким к предлагаемому является гидроимпульсатор, включающий генератор колебаний, в корпусе которого размещен поршень-клапан с образованием эаседельной и запоршневой полостей, рабочую и ебросную насадки и переводную трубку, сообщающую заседельную полость с подводящим трубопроводом.

Недостатком известного устройства является невысокая разрушающая способность струи жидкости, обусловлен— ная э .ттачительной длительностью формирования импульса давления перед рабочей насадкой вследствие эаттедлен— ного перемещения поршень-клапана, Цель изобретения — повышение производительности гидроотбойки путем увеличения частоты пульсаций.

Укаэанная цель достигается - M что гидроимпульсатор, включающий генератор колебаний, в корпус.: которого размещен поршень-клапан с образованием эаседельной и запоршкевой полостей, рабочую и сброскую насадки и переводную трубку, сообщающую заседельную полость с подводящим трубопроводом, снабжен дополнительным генератором колебаний, подключенным к подводящему трубопроводу параллельно основному генератору колебаний, при этом запоршневая полость основного генератора колебаний сообщена посредством дополнительной переводной трубки с заседелькой полостью дополнительного генератора колебаний.

На чертеже схематически изображен предлагаемый гидроимпульсатор, разрез, Гидроимттульсатор содержит ударные трубопроводы 1 и 2, соединенные

r. подводя>пими трубопроводом 3, и генераторы колебаний — основной 4 и дополнительный 5. Оки нключатат в себя корпуса 6 и 7, поршень-клв.пак 8 и 9, установленные в направляющих

l0, 11 и 12, 13, рабочие )4 и 15 и сбросные 16 и 17 насадки раэли -.ного диаметра, седла высокой 18, 19 и низкой 20, 21 сторон ° Элементы поршеньклапанов 8 и 9 и корпусов 6 и 7 образуют камеры высокого 22, 23 и низкого 24, 2 давления,,а также эаседельные 26, 27 и запоршневые 28, 29 полости. Полости 28 и 29 сообщены с ударными трубопроводами 1 и 2 непосредственнс через отверстия =0 и

31 в поршень-клапанах 8 и 9, поэтому при работе устройства в любой момент времени давление воды в них равно давлению в конечном сечении ударных трубопроводов 1 и 2, примьттсающих к генераторам 4 и 5 колебаний.

В камерах 22 и 23 высокого давления давление в процессе работы колеблется от повышенного до атмосферного, а в камерах 24 и 25 низкого давления — от пониженного до атмосферного.

Полость 26 основного генаратор» 4 колебаний посредством переводкой трубки 32, длина которой равна удвоенной длине ударного трубопровода

? до места его соединения с трубопроводом 1 и подводящим трубопроводом 3, сообщена с ударньпт трубопроводом 2 кепосредстветтко у основного генератора 4 колебаний, Оцнако в некоторых случаях целесообраэнс> соедлнение полости 26 с полостью 28.

Для обеспечения запуска устройства в режим автоколебакий полость 26 основного генератора 4 колебаний посредством вентиля ЗЗ управления имеет возможность сообщаться с атмосферой, полость 28 при помощи переводной трубки 34 соединена с полостью 27 дополнительного ген»с атора 5 колебаний, а поршень-клаттаньт 8 и 9 за счет наконечников 35 и 6 имеют большие перекрывающие плсщади со стороны седла низкой стороны 20 и 21 по сравнению с площадью тсрцов со сторокы седел высокой стороны 18 и 19, Кроме того, седла высокой стороны 18 и )9 соединены с корпусами

6 и 7 генераторов 4 и 5 колебаний перегородками 37 и 38 с окнами 39

I 57207 и 40, которые деля . камеры 22 и 23 высокого давления на две камеры, одни из которых доседельные 41 и 42, а другие — заседельные 43 и 44. Они соединяются между собой окнами 39 и 40 в перегородках 37 и 38.

Работа гидроимпульсатора осуществляется следующим образом.

l0

При открытом вентиле 33 управления вода, поступающая из подводящего трубопровода 3, проходя ударные трубопроводы и 2, поступает к генераторам 4 и 5 колебаний. Ввиду того, что полость 26 основного генера- f5 тора 4 колебаний при открытом вентиле 33 управления сообщена с атмос— ферой, вода через отверстия 30 поступает в полость 28 основного генератора 4 колебаний и через отверстие 20

31 в поршень-клапане 9 в полость 29 дополнительного генератора 5 колебаний, а также по переводной трубке

34 — в полость 27 дополнительного генератора 5 колебаний, что приво в 2s дит к тому, что в зависимости от предшествующего положения поршеньклапанов 8 и 9, поршень-клапан 8 основного генератора 4 колебаний перемещается до упора в седло низкой стороны 20, перекрывая доступ воды к сбросной насадке 16 и открывая доступ к рабочей насадке 14, а поршень-клапан 9 дополнительного генератора 5 колебаний перемещается под

35 действием усилий, действующих на него со стороны полости 27 и наконечника 35, к седлу высокой стороны 19, закрывая доступ воды к рабочей насадке 15 и открывая доступ воды к сбросной насадке !7. Вода из трубопровода 3, проходя ударные трубопроводы 1 и 2, седла низкой стороны 20 и 21 дальше в основном генераторе 4 колебаний — нако» ечник 36, поршеньклапан 8, щель между седлом высокой стороны 18 и поршень-клапаном 8, доседельную камеру 42, окна 40 в перегородке 38, заседельную камеру 44 камеры 2? высокого давления поступает к рабочей насадке 14 и из нее истекает в атмосферу на объект разрушения. В дополнительном генераторе 5 колебаний вода, пройдя щель между седлом низкой стороны 21 и наконечником 35 поршень-клапана 9, камеру

25 низкого давления, поступает к сбросной насадке 17, а из нее истекает в атмосферу и используется для смыва отби гой горной массы., В режим автоколебаннй гилроимпульсатор включается закрытием вентиля ЗЗ управления. Это приводит к тому, что давление в полости 26 становится таким же, как и в полости 28.

Но так как площадь наконечника.36, перекрытая седлом низкой стороны 20, больше площади свободного торца поршень-клапана 8 со стороны седла высокой стороны 18, при этом равном давлении на все рабочие площади поршень-клапана 8 последний перемещается в крайнее верхнее положение, садясь на седло высокой стороны )8. Открывается доступ воды к сбросной насадке 16 и одновременно прекращается доступ воды в камеру 22 высокого давления с доседельной 42 и заседельной 44 камерами и рабочей насадке 14. Вследствие того, что диаметр сбросной насадки 16 больше, а гидравлическое сопротивление меньше, чем диаметр рабочей насадки 14, гидравлическое сопротивление системы уменьшается. Это вызывает гидравлический удар с понижением давления в зоне основного генератора 4 колебаний. Давление в полости 28 уменьшается. Такое же давление находится и в полости 27 дополнительного генератора 5 колебаний. При этом давлении в полости 29, которая через отверстия 31 сообщена с ударным трубопроводом и в которой давление равно подводимому, поршень-клапан 9 перемещается из верхнего крайнего положения в нижнее, садясь на седло низкой стороны 2) в направляющих ll, 13 корпуса 7 дополнительного генеI ратора 5 колебаний. Открывается доступ воды к рабочей насадке 15 и одновременно прекращается доступ воды в камеру 25 низкого давления к сбросной насадке 17. Вследствие того, что диаметр рабочей насадки )5 меньше, а гидравлическое сопротивление больше, чем диаметр сбросной насадки 17, гидравлическое сопротивление системы увеличивается. Дчя основного генератора-4 колебаний начинается низкая фаза колебаний давления и по ударному трубопрово,у 2 в сторону сосоединения ударных трубопроводов и подводящего трубопровода 3 идет ударная волна понижснног

Происходит сложение этих двух волн, 2п давление снижается до подводимоro, а скорость движения воды в ударном трубопроводе 1 уменьшается до минимальной величины, при этом скорость движения жидкости в ударном трубо- 25 проводе 2 увеличивается до максимально. возможной величины .Отраженные волны подводимого давления H разной скорости распространяются от места их соединения к генераторам 4 и 5 б колебаний. Когда волна подводимого давления повышенной скорости отражается от места соединения ударных трубопроводов 1, 2 и подводящего трубопровода 3, идущая: по переводной трубке 32 волна пониженного давления достигает только половины ее длинь, К моменту, когда отраженная от соединения трубопроводов волна подводимого давления и повышенной скорости, О идущая по переводной трубке 34, достигает генератора 4 колебаний и, следовательно, полости 28 основного генератора 4 колебаний и полости 27 дополнительного генератора колебаний 5, давление в них повышается от пониженного до подводимого, волка пониженного давления проходит всю длину переводной трубки 32, так как ее длина равна удвоенной длине ударного трубопровода 2 до места соединения его с подводящим трубопроводом 3, достигает камеры 26 открытия сброса 2 и давление в ней снижается от подводимого до пониженного, В ре эультате этого возникает разнос.ть давлений, действующих на поршеньклапан 8, которая перемещает его в

207 Ь крайнее положение цо упора в седло низкой стороны 20, Прекращается доступ воды к сбросной насадке 16, и одновременно открывается доступ к рабочей насадке 14. Сопротивление системы увеличивается, что вызывает гидравличе:кий удар, сопровождающийся ростом давления ° Оканчивается низкая сфера колебаний давления, и начинается высокая фаза. По ударному трубопроводу 2 в сторону соединения трубопроводов и по переводной трубке 32 в сторону камеры 26 открытия сброса распространяется волна повышенного давления. Под этим же давлением вода истекает через рабочую насадку !4. Таким образом, на протяжении высокой фазы в камере 22 высокого давления, а также в полости 28 и перед рабочей насадкой 14 сохраняется повышенное давление, при этом в полости 26 и камере 24 низкого давления — давление пониженное и близкое к атмосферному, До момента перемещения поршеньклапана 8 из верхнего крайнего положения от седла высокой сторон.t 18 в крайнее нижнее положение к седлу низкой стороны 20 отраженная волна подводимого давления и пониженнэй скорости от места соединения трубопроводов подходит к дополнительному генератору 5 колебаний. Давлгниг в полости 29 понижается от повышенного до подводимого, а в полости 27 от пониженного до подводимого. Давления с обеих сторон поршеньклапана 9 выравниваются, но так как площадь наконечника 35, перекрытая сецлом низкой стороны 21,. больше площади свободного торца поршеньклапана 9 со стороны седла высокой стороны 19, то при этом поршень-клапан 9 перемещается из нижнего положения от седла низкой стороны 21 в с верхнее крайнее положение к седлу высокой стороны 9, Открывается доступ воды к сбрасываемой насадке 17

Н3 ударного трубопровода 1 через камеру 23 высокого цавления, доседельную камеру 41, заседельную камеру 43, соединенные через окна 39 в перегородке 37, и к рабочеи насадке !

5. Гидравлическое сопротивление системы уменьшается, Это вызывает гидравлический удар с понижением давления в зоне дополнительного re12572

10 нератора 5 колебаний. Начинается низкая фаза колебаний д.авления, Когда волна пониженного давления, идущая по ударному трубопроводу ), и повышенного давления, идущая по ударному трубопроводу 2, достигают места соединения трубопроводов и отражаются от него в виде волн подводимого давления и повышенной скорости для ударного трубопровода ) и пониженной скорости для ударного трубопровода 2, волна повышенного давления, идущая по переводной трубке 32, достигает только половины ее длины. Давление в полости 28 и по- 15 лости 27 повышенное. Это обеспечивает удержание поршень-клапана 8 у седла низкой стороны 20» апоршень-клапа- на 9 — у седла высокой стороны )9.

К моменту прихода отраженных от 20 места соединения трубопроводов волн подводимого давления, но пониженной и повышенной скорости .к генераторам

4 и 5 колебаний, давление в камерах закрытия сброса 28 и открытия сбро- 25 са 27 снижается от повышенного до подводимого, Волна повышенного давления, идущая по переводной трубке 32, достигает полости 26, и давление в ней повышается от подводимо — ЗО

ro давления до повышенного,, В результате перераспределения давления ,на поршень-клапане 8 основного ненератора 4 колебаний происходит пе07 8 ремещение поршень-клапана 8 от седла низкой стороны 20 к седлу высокой стороны 18, т.е. из нижнего крайнего положения в верхнее, Открь|вается доступ воды к сбросной насадке !6.

Давление в зоне основного генератора

4 колеоаний снижается и становится ниже подводимого. Такое же давдение становится и в камерах 28 и 27, которые соединены между собой переводной трубкой 34, Это приводит к тому, что поршень-клапан 9 в результа-те перераспределения давления на нем в полостях 27 и 29 перемещается из верхнего крайнего положения в нижнее, садясь на седло низкой стороны 21 °

Прекращается доступ жидкости к сбросной насадке 17, и открывается доступ к рабочей насадке 15, Сопротивление системы для основного генератора 4 колебаний уменьшается, а для дополнительного 5 — увеличивается. Процесс работы повторяется. Система входит в устойчивый режим автоколебаний, характеризующийся равенством во времени низкой и высокой фаз ° Для вывода системы иэ режима автоколебаний достаточно открыть вентиль 33 управления.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность гидроотбойки путем увеличения частоты пульсаций °

1257207

Составитель Н, Клочков

Техред Л.Олейник Корректор Е, Ро «

Редактор С. Лисина

Заказ 4890/26 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дегам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35„, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие„ г, Ужгород, ул. Проектная, 4