Гидроимпульсатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i! 769l36

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.03.78 (21) 2590020/25-06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) M К„з

F 15В 21/12

Е 21С 25/60

Е 21С 45/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621-540 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Г. М. Тимошенко, С. А. Лененко, К. А. Османян, В. И. Куркович, Н. П. Шакун, В. П. Гаврилов и В. И. Танский

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

Т 6 1 (54) ГИДРО ИМПУЛЬСАТОР

Изобретение относится к средствам разрушения горных пород пульсирующими струями жидкости повышенного давления и может найти применение в горнорудной промышленности, в гидротехническом строительстве, а также в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций.

Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод, генератор колебаний, имеющий рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан и воздушную полость, и переводную трубку (1).

Недостатком этого устройства является невысокая разрушающая способность струи жидкости, обусловленная значительной длительностью формирования импульса давления перед рабочей насадкой из-за замедленного перемещения поршень-клапана, поскольку перепад давления жидкости, воздействующий на него, ограничен величиной давления в ударном трубопроводе.

Известен также гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, установленный между магистральным и ударным трубопроводами, генератор колебаний, имеющий рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан, взаимодействующий с седлами высокой и низкой стороны, и воздушную полость, переводную трубку, снабженную вентилем управления (2).

Это устройство имеет недостаточно высокие КПД и производительность, так как

5 степень повышения давления жидкости в нем не может быть более двух, при этом часть потока повышенного давления используется для привода поршень-клапана, а не поступает в рабочую насадку. Указан10 ные недостатки объясняются тем, что сопротивление переводной трубки остается постоянным при изменениях направления движения жидкости в ней, поэтому по ударному трубопроводу в низкой фазе ко15 лебаний пробегает только одна волна пониженного давления, и жидкость разгоняется до такой скорости, гашение которой позволяет получить перепад давления перед рабочей насадкой, превышающий величину

20 повышенного давления не более чем в два раза, поскольку время низкой фазы практически равно времени высокой фазы.

Следует отметить, что при рабочих насадках малых диаметров (не превышающих 10 мм) непроизводительные потери относительно возрастают.

Целью изобретения является повышение

КПД и производительности путем увеличения степени повышения давления жидко30 сти

769130

Это достигается тем, что воздушная полость сообщена с магистральным трубопроводом при помощи переводной трубки и ее гидравлическое сопротивление больше сопротивления вентиля управления при его открытом положении.

Описываемое устройство схематически представлено на чертеже, Гидроимпульсатор содержит гидропневмоаккумулятор 1, установленный между магистральным 2 и ударным 3 трубопроводами, и гейератор колебаний 4. Генератор колебаний 4 имеет рабочую 5 и сбросную 6 насадки, поршень-клапан 7, взаимодействующий с седлами высокой 8 и низкой 9 стороны, и воздушную полость 10. Переводная трубка 11, снабженная вентилем управления 12, сообщает воздушную полость 10 с магистральным трубопроводом 2, причем гидравлическое сопротивление переводной трубки 11 больше гидравлического сопротивления вентиля управления 12 при его открытом положении.

Поршень-клапан 7 имеет осевой канал 13 н наконечник 14 и установлен в корпусе 15, образуя запоршневую полость 16 и полость

17. Полость 17 сообщается с осевым каналом 13 через радиальные отверстия 18.

Воздушная полость 10 образована при помощи разделительной мембраны 19, причем подмембранное пространство 20 сообщается с запоршневой полостью 16 каналом 21 и с атмосферой — через переводную трубку 11 и вентиль управления 12.

Гидроимпульсатор работает следующим образом.

При закрытом вентиле управления 12 жидкость из магистрального трубопровода

2 по ударному трубопроводу 3 через осевой канал 13 и радиальные отверстия 18 поршень-клапана 7 поступает в полость 17, а по переводной трубке 11 — в подмембранное пространство 20 и запоршневую полость 16. Давление в полости 16 равно подводимому, так как истечение жидкости через вентиль управления 12 отсутствует. При равных давлениях в полостях 16 и 17, вследствие наличия наконечника 14, поршень-клапан 7 перемещается вправо до упора в седло высокой стороны 8 и находится в этом положении до тех пор, пока не будет открыт вентиль управления 12. При этом поступающая из магистрального трубопровода 2 жидкость истекает через сбросную насадку 6, а скорость движения жидкости по ударному трубопроводу 3 достигает максимально возможного для данного диаметра сбросной насадки 6 значения.

Включение гидроимпульсатора в режим автоколебаний осуществляется открытием вентиля управления 12. При этом давление жидкости в подмембранном пространстве

20, а следовательно, и в полости 16 снижается по отношению к подводимому давлению и давлению в полости 17. В результа5

4 те разности давления в полостях 17 и 16 поршень-клапан 7 перемещается влево до упора в седло низкой стороны 9. Закрывается сбросная насадка 6 и открывается рабочая насадка 5. Так как гидравлическое сопротивление последней больше, происходит гидравлический удар. Скорость движения жидкости в ударном трубопроводе 3 резко уменьшается, а давление, в том числе и перед рабочей насадкой 5, увеличивается. Начинается высокая фаза колебаний давления. Волна повышенного давления от генератора колебаний 4 распространяется по ударному трубопроводу 3 в сторону гидропневмоаккумулятора 1. Отражаясь от последнего, волна повышенного давления возвращается к генератору колебаний 4 через время 2 l/с (l — длина ударного трубопровода 3, с — скорость распространения ударной волны в нем). Этим временем определяется длительность высокой фазы колебаний и существование повышенного давления перед рабочей насадкой 5.

При достаточно большом гидравлическом сопротивлении рабочей насадки 5 (например, для насадки диаметром не более 16—

18 мм) приход к генератору колебаний 4 отраженной волны повышенного давления влечет за собой снижение давления вплоть до атмосферного. Под действием более высокого давления в полости 16 поршень-клапан 7 перемещается вправо до упора в седло высокой стороны 8, Открывается сбросная насадка 6 и закрывается рабочая насадка 5. Оканчивается высокая и начинается низкая фаза колебаний давления.

По ударному трубопроводу 3 в сторону гидропневмоаккумулятора 1 распространяется первая волна пониженного давления.

Отразившись от гидропневмоаккумулятора

1, она возвращается к генератору колебаний 4 также через время 2 l/с. Приход отраженной волны пониженного давления к генератору колебаний 4 влечет за собой скачкообразное возрастание скорости истечения жидкости через сбросную насадку 6 и давления перед ней, а следовательно, и увеличение давления в полости 17. Однако это давление остается меньшим по величине, чем постоянное давление в подмембранном пространстве 20 и запоршневой полости 16, поэтому поршень-клапан 7 остается в прежнем положении, По ударному трубопроводу 3 распространяется вторая волна пониженного давления, за ней третья и т. д. до тех пор, пока давление жидкости в зоне генератора колебаний 4, а значит и в полости 17, скачкообразно повышаясь при каждом приходе отраженной волны пониженного давления, не станет большим, чем постоянное давление в полости 16. Как только давление в полости 17 станет больше, чем в полости 16 на величину, достаточную для перемещения поршень-клапана

7, последний перемещается влево до упора

769130 гд 7 у

77 27 20

Г г, б !7 7 g 78

Составитель В, Чернышев

Редактор М. Васильева Техред И. Заболотнова Корректор 3. Тарасова

Заказ 2267/11 Изд. № 527 Тираж 798 Подписное

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

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

Типография, пр. Сапунова, 2 в седло низкой стороны 9. Этим заканчивается низкая фаза колебаний и начинается высокая фаза. Процесс работы повторяется.

Система входит в режим автоколебаний.

Подвод в подмембранное пространство

20 постоянного давления из магистрального трубопровода 2, возможность регулирования его по величине исключают использование для перемещения поршень-клапана 7 потока повышенного давления, позволяет изменять в широких пределах длительность низкой фазы колебаний, а значит, максимально увеличить степень повышения давления перед рабочей насадкой 5. В результате этого увеличивается эффективность пульсирующей струи и, следовательно, КПД и производительность устройства.

Формула изобретения

Гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, установленный между магистральным и ударным трубопроводами, генератор колебаний, имеющий рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан, взаимодействующий с седлами высокой и низкой стороны, и воздушную полость, переводную трубку, снабженную вентилем управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и производительности путем увеличения степени повышения

1р давления, воздушная полость сообщена с магистральным трубопроводом при помощи переводной трубки и ее гидравлическое сопротивление больше сопротивления вентиля управления при его открытом положе15 ни и.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 244991, кл. E 21С 45/00, 1969.

2р 2. Авторское свидетельство СССР № 594322, кл. Е 21С 45/00, 1976.