ИМПУЛЬСНЫЙ НАСОС С ПРИВОДОМ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1995 года по МПК B22D41/02 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для ломки футеровки металлургических агрегатов, горных пород в карьерах, фундаментов и стен зданий и др.

Известна машина для ломки футеровки сталеразливочных ковшей, включающая ходовую часть, механизмы поворота и подъема стрелы с бутобоем и пневмоударником, являющимися основными рабочими органами машины. Разрушение футеровки осуществляется зубилом.

Наряду с достоинством - возможностью механизировать тяжелый ручной труд в условиях значительной запыленности и высокой температуры, указанная машина имеет недостаток, заключающийся в том, что работа возможна при температуре ниже 400-500^о С. Поэтому футеровку необходимо предварительно охлаждать водой. Кроме того, конструкция стрелы достаточно сложна и имеет большие габариты, а стойкость зубила ограничена.

Известна машина для ломки футеровки металлургических емкостей, содержащая ходовую тележку с поворотной платформой, каретку на роликах с установленным на ней импульсным насосом с ударной камерой и соплом, в котором установлен поршень со штоком.

Недостатком прототипа является большой объем штоковой полости при значительных коэффициентах мультипликации, что предопределяет низкий КПД насоса и снижение скорости взвода подвижных частей привода ударного действия.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, сохранение высокого КПД импульсного насоса независимо от выбранного коэффициента мультипликации.

Техническим результатом является увеличение коэффициента мультипликации, равного отношению площади шток-поршня гидропривода ударного действия к площади штока ударной камеры, надежность работы уплотнений, а также неизменно высокая скорость взвода подвижных частей в рабочее положение при сохранении КПД.

Технический результат достигается за счет того, что импульсный насос с приводом ударного действия, включающий источник высокого давления, рабочий цилиндр со шток-поршнем и соосно расположенную ударную камеру со штоком, дополнительно снабжен промежуточной обоймой, соединяющей рабочий цилиндр и ударную камеру, при этом длина внутренней полости промежуточной обоймы соответствует величине хода поршня, причем во внутренней полости промежуточной обоймы расположено шарнирное соединение шток-поршня рабочего цилиндра со штоком ударной камеры, при этом опорная торцовая поверхность штока ударной камеры выполнена сферической, опирающейся на ответную сферическую поверхность подпятника, установленного с радиальным зазором на плоской торцовой поверхности гнезда шток-поршня рабочего цилиндра.

Импульсный насос с приводом ударного действия включает гидроаккумулятор 1 (фиг.1), соединенный с источником 2 высокого давления с помощью трубопроводов 3, фильтра 4 и жиклера 5. Гидроаккумулятор 1 (фиг.1) герметично охватывает рабочий цилиндр 6 со шток-поршнем 7-8, который соединен с соосно установленным штоком 9 ударной камеры 10, причем соединение рабочего цилиндра 6 и ударной камеры 10 производится посредством промежуточной обоймы 11 (фиг.1), во внутренней полости которой расположено соединение штока 7 рабочего цилиндра 6 со штоком 9 ударной камеры 10, при этом длина внутренней полости промежуточной обоймы 11 соответствует величине хода поршня 8. Соединение штока 9 со штоком 7 может быть выполнено неразъемным (фиг.1).

Как вариант для компенсации возможной при изготовлении несоосности и перекоса ударной камеры 10 относительно рабочего цилиндра 6 соединение штока 9 ударной камеры 10 со шток-поршнем 7-8 рабочего цилиндра 6 может быть выполнено шарнирным, при этом опорная торцовая поверхность 12 (фиг.2) штока 9 выполнена сферической и опирается на ответную сферическую поверхность подпятника 13, установленного с радиальным зазором на плоской торцовой поверхности гнезда 14 штока 7.

Крепление штока 9 в гнезде 14 штока 7 осуществляется гайкой 15, опирающейся на втулку 16, установленную на конусообразную хвостовую часть штока 9.

Внутренняя полость 17 (фиг.1) аккумулятора 1 соединена отверстиями подвода 18 со штоковой полостью 19 рабочего цилиндра 6, а с поршневой полостью 20 соединена отверстиями подвода 21 с помощью импульсного клапана 22, закрепленного герметично в корпусе аккумулятора 1.

Импульсный клапан 22 включает корпус 23 со щелевыми пазами 24, седло 25, клапан 26, прижатый к седлу 25 пружиной 27 с помощью гайки 28. Седло 25 корпусом 23 прижато к фланцу 29 аккумулятора 1.

Со сливной магистралью импульсный клапан 22 соединен посредством осевого отверстия 30 клапана 26, трубопровода сброса 31, гибкого рукава 32 и клапана управления 33.

Рабочий цилиндр 6 закреплен к аккумулятору 1 с помощью фланца 34 промежуточной обоймы 11. На торце ударной камеры 10 с помощью фланца 35 закреплено сопло 36. Подвод воды к ударной камере 10 осуществляется через отверстия 37, отвод воздуха из полости камеры 38 осуществляется через отверстия 39. Рабочий цилиндр 6 и импульсный клапан 22 имеют гидротормозные полости 40 и 41.

Импульсный насос работает следующим образом.

При открытом на слив клапане управления 33 давление жидкости в полости 17 аккумулятора 1, в штоковой 19 и поршневой 20 полостях привода равно давлению сливной магистрали, так как проходное сечение жиклера 5 во много раз меньше сечения сливной магистрали. При этом клапан 26 управления под действием пружины 27 "садится" на седло 25, отделяя штоковую полость 19 и аккумуляторную полость 17 от поршневой полости 20 и слива.

Давление в полостях 17, 19 начинает расти, и шток-поршень 7-8 перемещается в право до упора в торец фланца 29. Затем давление жидкости в полостях 17, 19 устанавливается равным давлению источника 2. В этом взведенном положении шток-поршень 7-8 может стоять неограниченное время.

Для производства рабочего хода клапан управления 33 закрывают и за счет естественных утечек через уплотнения шток-поршня 7-8 седла 25 давление в поршневой полости 20 начинает расти и при достижении, например, 1/5 давления жидкости в гидроаккумуляторе 1 клапан 26 начинает перемещаться вправо, сжимая пружину 27. Упруго сжатая в полости 17 аккумулятора 1 жидкость устремится через отверстия подвода 21, щелевые пазы 24 в зазор между клапаном 26 и седлом 25 в поршневую полость 20, отбрасывая клапан 26 вправо и разгоняя шток-поршень 7-8 влево.

При этом потенциальная энергия упруго-сжатой жидкости с минимальными потерями, определяемыми, в основном, сечением и длиной отверстий подвода 21, трансформируется в кинематическую энергию поступательного движения шток-поршня 7-8. Одновременно шток 9 вытесняет подаваемую в ударную камеру 10 воду, а шток 7 входит, практически без сопротивления, во внутреннюю полость 38 промежуточной обоймы 11 и вытесняет из нее воздух через отверстия 39.

Перемещаясь вдоль ударной камеры 10, шток 9 частично вытесняет воду как через сопло 36, так и через подводящие воду отверстия 37. Однако после перекрытия штоком 9 отверстий 37 давление в ударной камере 10 резко возрастает и в зоне 42 образуется порция выбрасываемой жидкости максимального давления, которая, например, разрушает огнеупорную футеровку.

В конце хода избыточная кинетическая энергия шток-поршня 7-8 и клапана 26 поглощается в гидротормозных полостях 40 и 41 соответственно. После совершения шток-поршнем 7-8 хода влево вся упруго-сжатая жидкость из полости 17 аккумулятора 1 перетекает в поршневую полость 20 и давление во всех полостях: 17, 19, 20 падает, так как постоянное поступление жидкости высокого давления в полость 17 через жиклер 5 во много раз меньше расхода жидкости из поршневой полости 20 при движении шток-поршня 7-8 влево. При этом клапан 26 под действием пружины 27 "садится" на седло 25, отделяя штоковую полость 19 и полость 17 аккумулятора 1 от поршневой полости 20. Клапан управления 33 открывают на слив, давление в полостях 17 и 20 начинает расти, шток-поршень 7-8 перемещается вправо до упора во фланец 29, ударная камера 10 вновь заполняется водой. В дальнейшем цикл повторяется. Необходимо отметить, что импульсный гидропривод может работать как одиночными "выстрелами", так и в автоматическом режиме.

Таким образом, благодаря соединению рабочего цилиндра 6 с ударной камерой 10 посредством промежуточной обоймы 11 обеспечена возможность минимально необходимого перепада сечения поршня 8 и штока 7, это позволяет выполнить объем штоковой полости 19 минимальным, что, в конечном счете, ведет к максимально возможной скорости взвода шток-поршня 7-8 в рабочее положение.

Одновременно внутренняя полость 38, заполненная воздухом промежуточной обоймы 11, соединенная через каналы 39 с атмосферой, обеспечивает минимальное сопротивление перемещению штока 7 и возможность максимально необходимо перепада сечения поршня 8 к сечению штока 9 ударной камеры 10, т.е. полученный максимально возможный коэффициент мультипликации, равный отношению Sпоршня/Sударной камеры, обеспечивает предлагаемому импульсному насосу максимальный КПД.

Надежность и долговечность работы импульсного насоса в целом обеспечивается также шарнирным соединением шток-поршня 7-8 со штоком 9 ударной камеры 10, так как это соединение компенсирует неточности изготовления - возможный перенос и параллельное смещение ударной камеры 10 относительно рабочего цилиндра 6 - путем возможного переноса на сферической поверхности 12 и параллельного смещения штока 9 ударной камеры 10 совместно с подпятником 13 относительно гнезда 14 шток-поршня 7-8 рабочего цилиндра 6.

Максимальный КПД, максимально возможная скорость взвода, надежность работы и долговечность уплотнений обеспечивают предлагаемому импульсному насосу высокую производительность при "ломке" огнеупорной футеровки металлургических агрегатов.

Сущность изобретения: импульсный насос включает источник высокого давления энергоносителя, рабочий цилиндр со шток-поршнем и соосно расположенную ударную камеру со штоком, дополнительно снабжен промежуточной обоймой, соединяющей рабочий цилиндр и ударную камеру, при этом длина внутренней полости промежуточной обоймы соответствует величине хода поршня, причем во внутренней полости промежуточной обоймы расположено шарнирное соединение шток-поршня рабочего цилиндра со штоком ударной камеры, а опорная торцовая поверхность штока ударной камеры выполнена сферической, опирающейся на ответную сферическую поверхность подпятника, установленного с радиальным зазором на плоской торцовой поверхности гнезда шток-поршня рабочего цилиндра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ИМПУЛЬСНЫЙ НАСОС С ПРИВОДОМ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий источник высокого давления энергоносителя, рабочий цилиндр с шток-поршнем и соосно с ним расположенную ударную камеру с штоком, отличающийся тем, что он снабжен промежуточной обоймой, соединяющей рабочий цилиндр и ударную камеру, причем длина внутренней полости промежуточной обоймы соответствует величине хода поршня, при этом соединение штока ударной камеры с шток-поршнем выполнено ступенчатым. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что соединение шток-поршня рабочего цилиндра с штоком ударной камеры выполнено неразъемным. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что соединение шток-поршня с штоком ударной камеры выполнено разъемным в виде шарнира, при этом опорная торцевая поверхность штока ударной камеры выполнена сферической, опертой на ответную сферическую поверхность подпятника, установленного с радиальным зазором на плоской торцевой поверхности гнезда шток-поршня цилиндра.