Гидроимпульсатор

 

О П И C А " -:Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ пц768968

Ссиз Сееетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.06.78 (21) 2622409/22-03 (51) М. Кл.з

Е 21С 25/60 с присоединением заявки №

ГосУдарстееиимй комитет (23) Приоритег (53) УДК 622.232.5 (088.8) (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 ло делам изобретений

И OTKPblTHll (72) Авторы изобретения Г. M. Тимошенко, С. А. Лененко, О. А. Листровой, В. С. Коломиец, Г. В. Доценко, В. М. Иванов и Ю. Н. Лужанский (71) Заявитель Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР

Изобретение относится к средствам разрушения горного массива пульсирующими струями жидкости повышенного давления и может найти применение в горнорудной промышленности, гидротехническом строительстве, а также в энергетике для очистки теплоэнергетического оборудования электростанций от продуктов сгорания топлива.

Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод, стволы с рабочей и сбросной насадками, генератор колебаний с поршень-клапаном и седлами низкой и высокой стороны, а также гидропневмопривод с воздушной полостью, разделенной диафрагмой и поддерживающей решеткой:,(1).

Недостатком указанного гидроимпульсатора является то, что переводная трубка, соединяющая поддиафрагменное пространство воздушной полости с заседельным пространством высокой стороны, обладает неизменным сопротивлением как при втекании жидкости в поддиафрагменное пространство, так и при вытекании из него. Поэтому, время низкой фазы (фазы разгона), в течение которого давление в поддиафрагменном пространстве падает, практически равно времени высокой фазы, в течение которого это давление возрастает. А это значит, что по ударному трубопроводу пробегает только одна. волна пониженного давления и жидкость приобретает только такую скорость, гашение которой обеспечивает повы5 шение давления перед насадком на более, чем в 2 раза по сравнению с подводимым.

Условия же эффективного разрушения забоя требует как можно большей степени повышения давления.

1О Известен гидроимпульсатор, ударный трубопровод и генератор колебаний с рабочей и сбросной насадками, поршень-клапаном, седлами низкой и высокой ступени, воздушной полостью (2).

15 Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предлагаемому изобретению.

Недостатком этого устройства является ,то, что увеличение скорости истечения жид20 кости в ударном трубопроводе в низкой фазе, а следовательно и увеличение повышенного давления перед рабочей насадкой в высокой фазе колебаний может происходить только до вполне определенной, предельной

25 величины, зависящей от сопротивления ударного трубопровода и сбросной насадки.

Вследствие этого производительность гидроотбойки является также предельной. Кроме этого при работе гидроимпульсатора в этих

768968 (предельных) режимах существенно снижается его КПД, т. к. непроизводительный сброс жидкости через сбросную насадку при этом увеличивается.

Целью настоящего изобретения является увеличение производительности гидроотбойки путем повышения давления на выходе из системы.

Указанная цель достигается тем, что в известном гидроимпульсаторе, содержащем гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод, состоящий из двух отрезков различного диаметра, рабочую насадку и генератор колебаний с поршень-клапаном, ход которого ограничен седлами высокой и низкой стороны, сбросную насадку, воздушную полость, переводную трубку и вентиль управления, генератор колебаний установлен между отрезками ударных трубопроводов, причем диаметр трубопровода, присоединенного к седлу высокой стороны, на одну треть меньше диаметра трубопровода, подсоединенного к седлу низкой стороны, и в

4 — 5 раз больше диаметра рабочей насадки.

На чертеже изображена принципиальная схема гидроимпульсатора.

Гидр оимпульсатор содержит гидропневмоаккумулятор 1, ударный трубопровод, состоящий w двух отрезков большого 2 и малого 3 диаметров, в месте сочленения которых установлен генератор колебаний с поршень-клапаном 4, ход которого ограничен седлами низкой 5 и высокой 6 стороны, сбросной насадок 7, воздушная полость 8, поддиафрагменное пространство, которое сообщено с поршневой полостью поршеньклапана 4 со стороной седла 5 непосредственно, а с магистральным трубопроводом 9 и атмосферой — соответственно посредством переводной трубки 10 и вентиля управления

11. На свободном конце ударного трубопровода 3 установлена рабочая насадка 12.

Гидроимпульсатор работает следующим образом. При открытом вентиле управления

11, вода, поступающая по переводной трубке 10 из магистрального трубопровода 9 в поддиафрагменное пространство воздушной полости 8, свободно истекает в атмосферу.

Это приводит к тому, что в поршневой полости со стороны седла 5 (полость А) давление остается близким к атмосферному.

Поэтому, когда вода поступает из магистрального трубопровода 9 во внутреннюю полость поршень-клапана 4 и давление в поршневой полости со стороны седла 6 (полость В) становится равным подводимому, последний перемещается в крайнее левое положение до упора в седло 5. В результате вода, пройдя через генератор колебаний, заполняет ударный трубопровод 3 и истекает через рабочую насадку 12, После этого необходимо вентиль управления 11 закрыть, что приведет к росту давления в полости А до подводимого. Равенство давлений в полостях А и В пор4 шень-клапана 4 приводит к перемещению его в крайнее правое положение до упора в седло высокой стороны 6. Открывается доступ воды из трубопровода 2 к сбросной насадке 7 и прекращается доступ воды в трубопровод 3, Происходит разгон воды в ударном трубопроводе 2 до максимально возможной скорости.

Ввод гидроимпульсатора в режим авто)о колебаний происходит после снижения давления в полости А до величины меньшей, чем давление в полости В, путем открывания вентиля управления 11. В дальнейшем давление в полости А остается IIocTORHHbIM

15 и по величине меньшим, чем подводимое (в магистральном трубопроводе 9).

Как только давление в полости А станет ниже, чем в полости В, поршень-клапан 4 переместится в крайнее левое положение.

20 Закрывается доступ воды к сбросной насадке 7 и ооа ударных трубопровода сообщаются между собой. Начинается высокая фаза колебаний потока в ударном трубопроводе 2.

25 Поступая в ударный трубопровод 3 меньшего сечения, поток воды имеет большую скорость по сравнению со скоростью потока воды, проходящего в это время по ударному трубопроводу 2, так как сечение пос30 леднего больше. Таким образом, по обоим ударным трубопроводам от генератора колебаний распространяются ударные волны повышенного до одинакового давления, но различной скорости, причем скорость в тру35 бопроводе 3 больше, чем в трубопроводе 2, Когда ударная волна, распространяющаяся по трубопроводу 3, достигает рабочей насадки 12, скорость потока уменьшается, т. и. сопротивление насадки больше, чем со40 противление трубопровода 3. В результате этого, давление снова возрастает и волна этого вторично повышенного давления распространяется от рабочей насадки 12 к генератору колебаний.

45 В это же время по ударному трубопроводу 2 в сторону гидропневмоаккумулятора 1 распространяется волна предварительно повышенного давления, которая отражается от последнего волной подводимого давле5о ния, Когда отраженная от гидропневмоаккумулятора 1 волна подходит к генератору колебаний, давление у последнего снижается и становится меньше, чем давление в полости А поршень-клапана. В результате

55 разности давлений в полостях А и В, поршень-клапан 4 перемещается в крайнее правое положение. Доступ воды из трубопровода 2 в трубопровод 3 прекращается, а сбросная насадка 7 открывается. Окан60 чивается высокая фаза колебаний давления в ударном трубопроводе 2 и начинается низкая. К гидропневмоаккумулятору 1 распространяется первая волна пониженного давления. После того как эта волна отра65 зится от гидропневмоаккумулятора и по768968

65 дойдет к генератору колебаний, давление перед сбросной насадкой 7 в полости В несколько возрастает, оставаясь однако меньшим, чем постоянное давление в полости А поршень-клапана 4, Поэтому сбросная насадка 7 остается открытой и по ударному трубопроводу 2 распространяется следующая волна пониженного давления и т. п.

При работе гидроимпульсатора в таранном режиме количество волн давления, пробегающих по ударному трубопроводу 2, в оба конца в низкой фазе обычно равно 3 — 5 и зависит от величины постоянного давления в полости А поршень-клапана 4. Закрытие сбросной насадки 7 и окончание низкой фазы колебаний давления воды в ударном трубопроводе 2 происходит тогда, когда давление перед сбросной насадкой 7 и в полости В поршень-клапана 4, возрастающее скачкообразно с каждым приходом отраженной от гидропневмоаккумулятора 1 волны, не станет больше, чем в полости А.

В течение низкой фазы в трубопроводе 2, он гидравлически не связан с трубопроводом 3. Поэтому колебания потока в обоих трубопроводах не влияют друг на друга.

Состояние потока в ударном трубопроводе 3 в непосредственной близости к генератору колебаний на момент начала низкой фазы зависит от соотношения длин обоих трубопроводов. Если эти длины одинаковы, то в момент открытия сбросной насадки 7, т. е, в момент начала низкой фазы, к генератору колебаний по ударному трубопроводу 3 от рабочей насадки 12 подходит волна повышенного давления и встречает тупик, Скорость гасится до нуля. Так как скорость движения потока в подошедшей волне имеет вектор, направленный в сторону рабочей насадки 12, то ее снижение до нуля приводит к снижению давления. Волна этого сниженного давления распространяется снова к рабочей насадке 12. Когда волна достигает последней, истечение через нее воды под повышенным давлением прекращается.

Давление снижается и к генератору колебаний идет волна этого сниженного давления и скорости, имеющие направление в сторону рабочей насадки. В течение низкой фазы между насадками 12 и генератором колебаний пробегает такое же количество ударных волн как и в трубопроводе 2 между генератором колебаний и гидропневмоаккумулятором 1.

Если длина ударного трубопровода 3 больше, чем ударного трубопровода 2, то картина колебаний потока в первом из них несколько отличается от рассмотренной. B этом случае в момент открытия сбросной насадки 7, т. е. в момент начала низкой фазы колебаний потока в ударном трубопроводе 2, в ударном трубопроводе 3 происходит отрыв потока,от генератора колебаний.

В результате образуется разрыв сплошности потока. Давление снижается ниже ат5

40 мосферного и волна этого давления распространяется к насадке 12 и встречается с волной повышенного давления, которая движется от насадки 12 к генератору колебаний. Место встречи этих волн зависит от соотношения длин трубопроводов 2 и 3. В результате встречи этих волн образуется новая ударная волна, и когда она достигает насадки 12 перед последней давление снижается от повышенного до атмосферного. По всей длине ударного трубопровода 3 устанавливается атмосферное давление.

Длительность существования перед насадкой 12 повышенного давления, как и в первом случае определяется продолжительностью высокой фазы в ударном трубопроводе 2. И, наконец, если длина ударного трубовода 3 меньше, чем трубопровода 2, то за время высокой фазы колебаний между генератором и рабочей насадкой 12 успевает пробежать несколько волн повышенного давления. Причем, максимально повышенное давление перед рабочей насадкой будет существовать только в течение части высокой фазы, т. е. в течение времени потребного для пробега ударной волны от насадки к генератору колебаний и обратно. После этого, давление перед рабочей насадкой 12 устанавливается близким к значению давления, которое возникает в начале высокой фазы в зоне генератора колебаний, т. е. к тому давлению, которое было бы перед рабочей насадкой, если бы трубопровод 3 отсутствовал.

Когда оканчивается низкая фаза колебаний в ударном трубопроводе 2, т. е. поршень-клапан 4 перемещается в крайнее левое положение, сбросная насадка 7 закрывается. Начинается высокая фаза колебаний. Оба трубопровода гидравлически сообщаются между собой. Процесс работы повторяется. Гидроимпульсатор входит в режим автоколебаний.

Формула изобретения

1. Гидроимпульсатор, содержащий гидр опневмо аккумулятор, ударный трубопро.вод, состоящий из двух отрезков различного диаметра, рабочую насадку и генератор колебаний с поршень-клапаном с седлами высокой и низкой стороны сбросной насадкой, воздушной полостью и вентилем управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности гидроотбойки путем повышения давления на выходе из системы, генератор колебаний установлен между отрезками ударного трубопровода.

2. Устройство по п. 1, отл и ча ю щ е ес я тем, что диаметр трубопровода, подсоединенного к седлу высокой стороны, на одну треть меньше диаметра трубопровода, подсоединенного к седлу низкой стороны и в 4 — 5 раз больше диаметра рабочей насадки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 594322, кл. Е 21С 25/60, 06.12.77.

768968

2. -Авторское свидетельство СССР по заявке № 2473071(22-03, кл. E 21С 45/00, 13.04,77.

Составитель Г. Мареев

Редактор Т. Авдейчик Техред О. Павлова Корректор О. Тюрина

Заказ 2550/2 Изд. 490 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2