Гидроимпульсатор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

735765

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.К . (22) Заявлено 13.04.77 (21) 2473071/22-03

Е 21 С 25/60 с присоединением заявки №вЂ”

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 10.06.80 (53) УДК 622,232, 5 (088.8) да делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Г. M. Тимошенко, С. A. Лененко, П. Ф. Зима, В. П. Алиферов, В. М. Иванов, В. С. Коломиец и Г. В. Доценко

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (7!) Заявитель (54) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР

Государстееииый комитет (23 П 23) Приоритет—

СССР

Изобретение относится к средствам разрушения горного массива пульсирующими струями жидкости повышенного давления и может быть использовано в горнорудной промышленности и гидротехническом строительстве.

Известен гидроимпульсатор, содержа-, щий ударный трубопровод, гидропневмоаккумулятор, стволы с насадками разного диаметра, генератор колебаний с полым поршнем-клапаном и воздушной полостью ().

Привод поршняклапана осуществляется 10 автоматически за счет периодического изменения разности давления с обеих сторон поршня. Обе поршневые полости сообщены с ударным трубопроводом, одна из которых (полость Б) непосредственно через окна в гильзе поршня-клапана, а другая (полость А), снабженная воздушной полостью, через переводную трубку.

Вследствие соединения поддиафрагменного пространства воздушной полости с ударным трубопроводом давление в поршневой полости А не снижается ниже, чем в ударном трубопроводе. Это приводит к значи.тельной длительности формирования импульса вследствие медленного перемещения поршня-клапана, движущегося только за счет перепада давления в полостях Б и А, обусловленного величиной прироста давления в полости Б в момент прихода отраженной волны пониженного давления. -.

Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод, стволы с рабочей и сбросной насадками, генератор колебаний с поршнемклапаном и седлами низкой и высокой стороны, воздушную полость, подмембранное пространствб которой, сообщенное с поршневой полостью низкой стороны, соединено переводной трубкой с заседельным пространством высокой стороны (2).

Соединение подмембранного пространства с заседельным пространством высокой стороны обеспечивает максимально возможную скорость перемещения поршня-клапана в сторону закрытия сбросной насадки, а следовательно, уменьшение длительности формирования импульса повышенного давления перед рабочей насадкой.

Данное устройство по техничЕской сущности и достигаемому результату наиболее близко к изобретению.

735765

Недостатком этого устройства является то, что гидравлическое сопротивление переводной трубки остается неизменным как при втекании жидкости в полость А, так и при вытекании из нее. Поэтому время, в течение которого давление жидкости в полости А возрастает до величины, необходимой для открытия сброса (сбросной насадки), равно времени, в течение которого давление в этой полости снижается до величины, необходимой для закрытия сброса. Это значит, что после открытия сброса по ударному трубопроводу пробегает только одна волна пониженного давления. В результате жидкость преобретает только такую скорость, гашение которой позволяет получить перед рабочей насадкой величину повышенного давления, превышаюц1его подводимое не более чем в 2 раза. Условия же эффективного разрушения забоя требуют как можно большей степени повышения давления перед рабочей насадкой. Этого можно достигнуть, если обеспечить пробег нескольких волн пониженного давления между гидропневмоаккумулятором и открытой сбросной насадкой. При этом значение скорости движения жидкости в ударном трубопроводе значительно возрастает, что приводит при ее гашении (закрытии сбросной насадки) к значительному росту повышенного давления перед рабочей насадкой. Целью изобретения является повышение производительности гидроотбойки путем увеличения степени повышения давления геред рабочей насадкой.

Это достигается тем, что генератор колебаний снабжен дроссслем, установленным в линии переводной трубки с возможностью изменения сопротивления в зависимости от направления движения воды через него.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого гидроимпульсатора.

Гидроимпульсатор включает гидропневмоаккумулятор 1, ударный трубопровод 2 и генератор колебаний, содержащий рабочую

3 и сбросную 4 насадки, полый поршеньклапан 5 с наконечником 6 и окнами 7, седла низкой 8 и высокой 9 стороны, воздушную полость 10 с разделительной диафрагмой, переводную трубку ll с дросселем 12 переменного сопротивления и вентиль управления 13.

Запоршневая полость поршня-клапана 5 с низкой стороны (полость А) сообщена с поддиафрагменным пространством воздушной полости 10, которая в свою очередь соединена переводной трубкой 11 и дросселем 12 с заседельным пространством высокой стороны. Запоршневая Ьолость поршня-клапана 5 с высокой стороны (полость Б) через окна 7 в гильзе поршня-клапана 5 сообщена с ударйым трубопроводом 2.

При работе гидроимпульсатора в автоколебательном режиме, когда поршень-клапан 5 достигает правого крайнего положения, т. е. седла 9 высокой стороны, вода истекает через сбросную насадку 4 и в ударндм трубопроводе 2 происходит ее разгон до определенной скорости. Между генератором колебаний и гидройневмоаккумулятором 1 распространяются волны пониженного давления, причем в момент достижения отраженной волной генератора в полости Б и перед сбросной насадкой 4 давление и скорость скачкообразно увеличиваются. Когда поршень-клапан 5 достигает левого крайнего положения, т. е. седла 8 низкой стороны, происходит гашение скорости воды в ударном трубопроводе 2. Вода под повышенным давлением истекает через рабочую насадку 3. Наступает высокая фаза авто коле ба ни й.

В течение высокой фазы автоколебаний вода из заседельного прострачства высокой стороны по переводной трубке 11 поступает в поддиафрагменное пространство воз @ душной полости 10 и в полость А. В результате давление в этой полости возрастает от минимального до максимального. В течение низкой фазы автоколебаний вода из полости А по переводной трубке 11 вытекает в заседельное пространство высокой стороны и далее через рабочую насадку 3— в атмосферу. В результате давление в полости А уменьшается от максимального до минимального. Следовательно, давление в полости А должно измениться на одну и з6 ту же величину за различное время. Это достигается путем установки в линии переводной трубки 11 дросселя 12. При втекании воды в полость А клапан дросселя

12 отжат от седла, поэтому сопротивление дросселя минимально, и давление в полости

33

А успевает возрасти от минимального значения до максимального. При вытекании воды из полости А клапан дросселя 12 прижат к седлу, сопротивление дросселя максимально, так как вода проходит только р через отверстие в клапане, поэтому снижение давления в полости А от максимального до минимального происходит За время низкой фазы автоколебаний.

Гидроимпульсатор работает следующим образом.

При открытом вентиле управления 13 поршень-клапан 5 находится в крайнем левом положении, так как вода, поступающая в полость А по переводной трубке 11 с дросселем 12, вытекает через вентиль и давление в полости А близко к атмосферному, а в полости Б — близко к подводимому.

Вода под подводимым давлением истекает через рабочую насадку 3. При закрытии вентиля управления 13 давление в полости

А начинает возрастать и когда оно станет близким по значению давлению в полости

Б, поршень-клапан 5 перемещается в крайнее правое положение и достигает седла 9.

735765

Перемещение поршень-клапан 5 при близких по значению давлениях в полостях А и Б происходит за счет дополнительного усилия, которое оказывает давление воды на наконечник 6 поршня-клапана 5. В результате этого перемещенйя поршня-клапана 5 от- крывается доступ воды к сбросной насадке 4. сопротивление которой меньше, чем сопротивление рабочей насадки 3. Происходит гидравлический удар. Давление в зоне генератора колебаний уменьшается. По ударно- му трубопроводу 2 к гидропневмоаккуму- 1о лятору 1 распространяется водна пониженного давления. Начинается низкая фаза автоколебаний давления, в течение которой по ударному трубопроводу 2 проходят несколько волн пониженного давления. В это же время вода из полости А истекает по переводной трубке 11 с дросселем 12 в заседельное пространство высокой стороны и далее через рабочую насадку 3 — атмосферу. Клапан дросселя 12 прижат к своему седлу, и вода проходит только через ка- zp нал в клапане. Давление в полости А медленно снижается. Скорость изменения давления зависит от параметров воздушной полости 10 и сопротивления канала дросселя 12.

В то время как давление в полости А плавно уменьшается, давление перед сбросной насадкой 4 и в полости Б с приходом каждой очередной отраженной от гидропневмоаккумулятора волны пониженного давления скачкообразно увеличивается, стремясь к величине подводимого давления. Скорость движения воды перед сбросной насадкой 4 увеличивается аналогично давлению. Когда давление в полости А станет меньше, чем давление в полости Б на величину, обусловленную конструктивными параметрами поршня-клапана 5, последний перемещается в левое крайнее положение и прижимается к седлу 8. Сопротивление системы увеличивается. Происходит гидравлический удар.

Давление в зоне генератора колебаний ао возрастает до повышенного. Начинается высокая фаза автоколебаний. К гидропневмоаккумулятору 1 по ударному трубопровоб ду 2 распространяется волна повышенного давления. В течение высокой азы вода под повышенным давлением истекает через ра- бочую насадку 3 и по переводной трубе 11 с дросселем 12 поступает в полость А. Клапан дросселя 12 при этом отжат от своего седла, поэтому гидравлическое сопротивление дросселя меньше, чем в случае вытекания воды из полости А, и увеличение давления в последней происходит значительно быстрее, чем снижение в низкой фазе.

Когда отраженная от гидропневмоаккумулятора 1 волна повышенного давления достигает генератора колебаний, давление в полости Б скачкообразно снижается от повышенного до подводимого и меньше последнего, что зависит от параметров рабочей насадки 3. К этому времени давление в полости А успевает увеличиться до величины, необходимой для перемещения поршняклапана 5 в правое крайнее положение.

Когда это происходит, гидравлическое сопротивление системы уменьшается. По ударному трубопроводу распространяется волна пониженного давления по сравнению с подводимым давлением. Процесс повторяется.

Формула изобретения

Гидроимпульсатор, включающий гидропневмоаккумулятор, соединенный ударным трубопроводом с генератором колебаний, содержащим рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан, седла высокой и низкой частоты, воздушную полость, переводную трубку и вентиль управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени повышения давления и производительности гидроотбойки, генератор колебаний снабжен дросселем переменного сопротивления, установленным в линии переводной трубки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 244991, кл. Е 21 С 25/60, 1971.

2. Авторское свидетельство. СССР по заявке № 2317573/03, кл. Е 21 С 25/60, 1976 (прототип) .

Составитель Г. Мареев

Редактор Т. Смирнова Texpeä К. Шуфрии Корректор M. Г!ожо

Заказ 2386/25 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Г1ПП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4