Гидроимпульсатор-накопитель

 

Изобретение относится к гидроимпульсной технике им.б. использовано в угольной промьшшенности, гидротехническом строительстве для ния угля и горных пород импульсными струями высокого давления. Оно м.б. использовано в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций. Цель - по-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 E 21 С 25/60 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ф (21) 4255335/23-03 . (22) 01.06.87 (46) 30.03.89. Вюл . Р 12 (?1) Донецкий политехнический институт, (72) Г.И.Тимошенко, В.А. Вугрик, В.С.Коломиец и 10.В.Лебедев (53} 622,234.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1405387, кл. F. 21 С 25/60, 1986.

I (54) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР-НАКОПИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к гидроимпульсной технике и м.б. использовано в угольной промьпппенности, гидротехническом строительстве для разрушения угля и горных пород импульсными струями высокого давления. Оно м.б. использовано в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций. Цель - по1469126 вышение производительности гидроотбойки за счет увеличения величины дав. ления в импульсе. Гидроимпульсаторнакопитель включает запорный клапанклапан (П-К) 6, поршень-накопитель

8 и управляющий П-К 10. Заседельная полость ПК 6 сообщена со стволом 14.

Запоршневая полость 16 поршня-накопителя 8 соединена с жидкостной по.лостью гидропневмоаккумулятора (ГПА)

18 и напорной магистралью 19 — с источником постоянного давления. Поршень — накопитель 8 выполнен с дополнительной поршневой камерой (К) 17, Она расположена между поршнем и осИзобретение относится к гидроимпульсной технике, в частности к конструкциям гидроимпульсаторов-накопителей, и может быть использовано в угольной промышленности, гидротехническом строительстве для разрушения угля и горных пород импульсными струями высокого давления, а. также в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций.

Цель изобретения — повышение про1 иэводительности гидроотбойки за счет увеличения величины давления в импульсе. !

На чертеже приведена принципиальная схема гидроимпульсатора-накопителя.

Гидроимпульсатор-накопитель содержит установленный на подводящей магистрали 1, соединенной с насосом (не показан), струйный разделитель

2, включающий расположенные соосно подающий насадок 3 соединенный с подводящей магистралью 1, и приемный насадок 4, соединенный с корпусом 5 запорного клапана — поршня 6, корпусом 7 поршня — накопителя 8, корпусом 9 управляющего поршня-клапана 10. Клапан-поршень 6 имеет выполненные в корпусе 5 эапоршневую полость 11 и седло 12, которое сое— динено с одной стороны через заседельную полость 13 со стволом 14, а новной поршневой камерой поршня-накопителя 8. Посредством гидрораспределителя ?0 дополнительная К 17 в пог ложении I соединена с внутренней полостью 21 П-К .10, которая с другой стороны через заседельную полость ?2 соединена со сливной магистралью 23 гидросистемы механизированной крепи.

В положении II распределителя 20

К 17 соединена с ГПА 18, Внутри П-К

10 имеет канал 24 и образует в корпу. се 9 эапоршневую полость 25, соединенную с ГПА 18, и управляющую полость 26, соединенную с приемным насадком 4. 1 ил. с другой — с приемным насадком 4 и поршневой полостью 15 поршня-накопителя 8, площадь которой S, .

Поршень-накопитель 8 имеет также эапоршневую полость 16 площадью S и дополнительную поршневую камеру

17 площадью S>, величина которой составляет (0,6-2)Б . Запоршневая по10 лость 16 соединена с жидкостной полостью гидропневмоаккумулятора 18 и напорной магистралью 19 — с источником постоянного давления (не показан), в качестве которого исполь15 эуются одна или две насосные станции механизированных крепей.

Причем давление в подводящей магистрали 1. установлено на 8-123 выше давления в напорной магистрали

20 19. Дополнительная камера 17 посредством распределителя 20 в положении

I соединена с внутренней полостью седла 21 управляющего поршня-клапана 10, которое с другой стороны через заседельную полость 22 соединено со сливной магистралью 23 гидросистемы механизированной крени, и, таким образом, дополнительная камера 17 посредством распределителя 20

30 соединена с эаседельной полостью 22 поршня-клапана 10..

В положении II распределителя 20 дополнительная камера 17 соединена с гидропневмоаккумулятором 18. Поршень-клапан 10 имеет внутри канал 24

1469126 и образует в корпусе 9 запоршневую полость 25, соединенную с гидропнев-. моак к умуля тор ом 18, и упр авляющую полбсть 26, соединенную с приемным насадком 4. В корпусе 9 со стороны запоршневой полости 25 выполнено дополнительное седло 27. Внутренняя полость седла 21 соединена с запоршневой полостью 11 поршня-клапана 6.

Подготовка к работе гидроимпульсатора-накопителя производится следующим образом.

До момента подвода рабочей жидкости под давлением в подводящую магистраль 15

1 напорная магистраль 19 соединяется с источником постоянного давления Ро, и в запоршневой полости 25 создается высокое давление. Так как в полостях 26 и 22 атмосферное давление, 20 пор пень-клапан 10 перемещается вниз до упора в седло 21 и отсоединяет напорную магистраль 19 от сливной магистрали 23. В результате высокое давление появляется и в запоршневой 25 полости 11, под действием которого поршень-клапан 6 перемещается вверх и прижимается к седлу 12, изолируя ствол 14 от поршневой полости 15 поршня-накопителя 8 и приемного насадка 4.

Через некоторое время в гидропневмоаккумуляторе 18, а также в полоса тях 11, 16, 17, 25 устанавливается . высокое постоянное давление P источ-. о

35 ника (25-30 ИПа). Гидроимпульсаторнакопитель готов к запуску в автоколебательный режим.

Ввод устройства в режим автоколебаний нри работе в положении I рас- 40 пределителя 20 осуществляется подачей рабочей жидкости под давлением Р, на

8-12% превышающим давление в магистрали 19 (27-37. МПа), в подводящую магистраль 1, откуда она поступает к 45 подающему насадку 3 струйного разделителя 2, истекает в виде струи и по" падает в приемный насадок 4, где преобразуется в поток высокого давления.

Из приемного насадка 4 жидкость по- 50 ступает в поршневую полость 15 поршня-накопителя 8 и во внутреннюю полость седла 12 а также в управляющую полость 26.

Давление в этих полостях, а также на выходе приемного насадка 4 сразу

55 поднимается до давления Ро в магистрали 19 и запоршневой полости 16 и начинает превьппать его. Под действием небольшой разности давлений, определяемой силами трения, поршень-накопитель 8 перемещается вверх. При этом в его поршневую полость 15 пло- щадью S поступает весь расход жид1 кости из приемного насадка 4, в его дополнительную камеру 17 поступает расход, соответствующий ее площади

S, от источника постоянного давления через магистраль 19, запоршневую полость 25 и канал 24 поршня-клапана 10, а из запоршневой полости 16 вытесняется и принимается гидропневмоаккумулятором 18 расход, соот- ветствующий ее площади 8„, равной сумме площадей Б1 и S т.е. без учета сил трения давления в полостях

15-17 равны Р и гидропневмоаккумулятором 18 накапливается суммарная энергия, подводимая к гидроимпульсатору-накопителю из подводящей магистрали 1 и вспомогательной магистрали 19.

В это время дополнительный поршень-клапан 10 (площади ступеней которого .приняты такой величины, что при давлении в управлякнцей полости

26, не превышающем на 8-12Х давления в запоршневой полости 25, поршеньклапан 10 находится в крайнем нижнем положении, а при давлении в полости

26, превьппающем это значение, перемещается вверх) прижат к седлу 21 и по-прежнему изолирует напорную магистраль 19, запоршневую полость 11 и дополнительную камеру 1? от сливной магистрали 23. ПоршенЬ-клапан 6 под действием разности давлений в запоршневой полости 1 1 и заседельной полости 13 прижат к седлу 12 и изолирует ствол 14 от поршневой полости

15.

Фаза зарядки продолжается до мо-. мента, когда поршень-накопитель 8 перемещается вверх до упора в корпу- се 7. После этого прекращается расход из приемного насадка 4 в полость

15, и давление на выходе его и в управляющей полости 26 повышается до давления в подводящей магистрали т.е. на 8-12Х выше давления в запоршневой полости 25, За счет возникающего усилия поршень-клапан 10 перемещается вверх от седла 21 до упора в дополнительное седло 27.

При этом магистраль 19 изолируется от капала 24 поршня-клапана 10, 1469126 вая полость 11 поршня-клапана 6 и дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 изолируются от сливной магистрали 23 и сообщаются с напорной магистралью 19 и в них появляется высокое давление, под дЕйствием которого поршень-клапан 6 перемещается вверх до посадки на седло 12. Ствол

14 отсоединяется от- поршневой поI

З0 лости 15. Процесс работы повторяете. ся, и. гидроимпульсатор-накопитель входит в автоколебательный режим.

Рабочий процесс устройства в положении II распределителя 20 происходит аналогично положению I, только дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 соединена посредством распределителя 20 с запоршневой полостью .16 постоянно (и во время фазы заряд40 ки и во время фазы разрядки) и давления в них равны. Поэтому рабочая площадь запоршневой полости 16 становится равной S -S, т.е. равной площади S, поршневой полости 15, и

45 повышения давления в импульсе Р» при движении поршня-накопителя 8 внйэ не пронсходич: P„=P o °

Такая работа гидроимпульсатора-накопителя применяется при нормальной

55 а запоршневая полость 11 поршня-клапана 6 и камера 17 поршня-накопителя

8 через распределитель. 20 соединяются со сливной магистралью 23, и давление в них снижается до атмосферного.

Поршень-клапан 6 под действием давления со стороны внутренней полости седла 12 перемещается вниз от седла 12, и жидкость иэ приемного насадка 4 через внутреннюю полость седла 12, заседельную полость 13 поступает в ствол 14 и истекает в атмосферу. Так как подводимый к устройству расход ограничен, давление в стволе 14, полостях 13 и 15 начинает падать.

Под действгем высокого давления

Р ..со стороны запаршневой полости

16 поршень-накопитель 8 перемещается вниз, вытесняет жидкость из поршневой полости 15 через внутреннюю по лость седла 12 и полость 13 в ствол

14 и создает в них давление в импульсе Р» определяемое соотношением площадей S поршня-накопителя 8 в эапоршневой полости 16 и S — в поршневой полости 15 (без учета потерь на трение и подпор в сливной магистрали 23) P =Р— =Р - — -=Р(1+ ) =(1 6-3 0)Р

S S +Ss 8з

Р о 8 о S o S o

1 I 4

Таким образом, снабжение поршнянакопителя 8 дополнительной полостью

17 и такое соединение ее посредством распределителя 20 с заседельной полостью 22 поршня-клапана 10, что осуществляется поочередное сообщение этой полости 17 с напорной магистралью 19 и со сливной магистралью 23, обеспечивает повышение давления в

1,5"2,5 раза, давление в импульсе P> примерно равно давлению Р в гидропневмоаккумуляторе.

Такое повышение давления в импульсе (до 45-75 МПа) позволяет эффективно разрушать горные породы и монолиты шлака крепостью до 4-6 по шкале M.M.Ïðîòîäüÿêoíîâà, что поз.воляет применять гидроимпульсаторынакопители для разрушения вывалившихся негабаритов породы в очистных забоях и крепких монолитов шлака на теплоэнергетических элементах котлоагрегатов электростанций, а также в случае необходимости ускоренной подготовки ниш повысить производитель5

20 ность гидроотбойки в 1,8-3,0 раза эа счет использования мощностей насосных станций механизированной крепи.

Фаза разрядки и импульс давления в стволе 14 продолжаются до тех пор, когда поршень-накопитель 8 перемещается вниз до упора в корпус 7 и останавливается. При этом объем поршневой полости 15 становится неизменным, а давление в ней, стволе

14 и управляющей полости 26 значительно падает, в то время, как в эапоршневой полости ?5, соединенной с напорной магистралью 19, остается высокое давление, под действием которого дополнительный поршень-клапан

10 перемещается вниз до упора в седло 21. В результате этого запоршневыемке ниш, когда в очистном забое не создается аварийная ситуация, и при этом гидроимпульсатором-накопителем используется лишь незначительная мощность насосных станций мехкрепи (3-10X) для управления посредством поршня-клапана 10 поршнем-клапаном 6, Вывод системы из режима автоколебаний осуществляется прекращением по1469126 дачи рабочей жидкости под давлением в подводящую магистраль 1. порного клапана-поршня, и подводяСоставитель А.Толстов

Редактор И.Касарда Техред М.Ходанич

Корректор М.Шароши

Заказ 1333/35 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,!01

Формула изобретения

Гидроимпульсатор-накопитель, включающий запорный клапан-поршень с запоршневой полостью и с заседельной полостью, которая сообщена со стволом, управляющий поршень-клапан, за- 10 седельная полость которого соединена со сливной магистралью, а запоршневая полость которого сбединена с напорной магистралью источника постоянного давления, поршень-накопи- 15 тель| запоршневая полость которого сообщена с жидкостной полостью гидропневмоаккумулятора и с напорной магистралью источника постоянного давления, а поршневая полость которого 20 сообщена с заседельной полостью защую магистраль, которая через струйный разделитель соединена с управляющей полостью управляющего поршня-клапана, с заседельной полостью запорного клапана-поршня и поршневой полостью поршня-накопителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности гидро отбойки за счет увеличения. величины давления в импульсе, он снабжен гидрораспределителем, а поршень-накопитель выполнен с дополнительной поршневой камерой, расположенной между поршнем и основной поршневой камерой поршня-накопителя, при этом дополнительная поршневая камера поршня-накопителя имеет возможность периодического соединения через распределитель с заседельной полостью управляющего поршня-клапана и с запоршневой полостью поршня-накопителя.