Гидроинструмент Советский патент 1983 года по МПК E21B7/18 F41B9/00 

2.Гидроинструмент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, опора выполнена с отверстием, а вибрационный элемент в виде связанного с электровибратором конического пальца, установленного в опоре с возможностью перекрытия выполненного в ней отверстия.

3,Гидроинструмент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работы, он снабжен защитным экраном, установленным вокруг втулки и выполненным в виде патрубка из пористой вибростойкой резины или полимерного материала..f

4, Гидроннструмент по п. 1, о тл. и ч а К) щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, корпус рабочего органа выполнен пер,фориров ан ным. ,

1. ГИДРОИНСТРУМЕНТ, содержащий источник энергии, резервуар рабочей жидкости и рабочий орган, состоящий из насадка и корпуса, о тличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощности, он снабжен электровибратором и вибрационным элементом с опорой, а насадок рабочего органа установлен на вибра-. ционном элементе и выполнен в виде втулки с каналом переменного сечения, сужающимся на входе по экспоненте, переходящей в параболу, и расширяющимся на выходе также по экспоненте. /3. 9 4 ;о СП) 4 00 УбЮП

Изобретение относится к машиностроению, а именно к инструментам для резки и пробивки отверстий с помощью высоконапорной жидкостной струи.V Известно устройство, содержащее источник энергии, резервуар рабочей жидкости и рабочий орган, состоящий из Насадка трубчатой формы и корпуса 1, Недостатками устройства йвляются низкий КПД и большая металлоемкость Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидроинструмент содержеиций источник энергии, резервуар рабочей жидкости и рабочий орган, состоящий из насадка и корпуса 2. Недостатком известного устройства является низкий КПД. Целью изобретения является повышение удельной мощности и КПД гидроинструмента. Поставленная цель достигается тем что гидроинструмент, содержащий источник энергии, резервуар рабочей , жидкости, и рабочий орган, состоящий из, насадка и корпуса, снабжен электровибратором и.вибрационным элементом с опорой, а насадок рабочего органа установлен на вибрационном элементе и выполнен в виде втулки с каналом переменного сечения, сужающимся на входе по экспоненте, переходящей в параболу, и расширяющимся на . выходе Тожже по экспоненте. При этом, с целью повышения экономичности, опора может быть выполне на с отверстием, а вибрационный элемент в виде связанного с электровибратором конического пальца, установленного в опоре с возможностью перекрытия выполненного в ней отверстия. Кроме того, с целью повышения без опасности работы, гидроинструмент может быть снабжен защитным экраном, установленным вокруг втулки и выполненным в виде патрубка из пористой вибростойкой резины или полимерного материала. Причем, с целью повышения производительности, корпус рабочего органа может быть выполнен перфорированным. На фиг. 1 изображен гидроинструмент, общий вид в разрезе; на фиг.2 и 3 - втулка насадка;на фиг. 4 - узел I на фиг. 3. Гидройнструмент содержит заключенный в корпус 1 рабочий орган, состоящий из упругого, например стального, насадка 2 в виде втулки, опертого выходным для рабочей концом на жесткий фланец 3 корпуйа 1, а входным для рабочей жидкости концом на связанный с электровибратором 4 вибрационный элемент 5, снабженный проходными для рабочей жидкости окнами б. Канал .7 насадка 2 связан через всасьтакхций патрубок 8 и выполненный в виде гидрошланга ввод 9 с резервуаром рабочей жидкости (условно не показан) ,. Вибрационный элемент 5 установлен на жесткой опоре Ю, связан с электровибратором 4 посредством жесткого пальца И и выполнен в виде решетки, образованной- радиальными ребрами 12, Насадок 2 вместе с вибрационным элементом 5 и опорой 10 установлен с некоторым рабочим поджатием, создаваемым с помощью регулировочной гайки 13, связанной с корпусом 1, например Лосредством резьбового соединения. Всасывающий патрубок 8 герметично пристыкован к регулировочной гайке 13 и герметично закрыт с другого конца жестким опорным фланцем 14 с торцевым регулировочным навинчиваемым элементом 15, поджимакнцим рабочую часть 16 .электровибратора 4. В целом по форме гидроинструмент может иметь самое различное конструктивное выполнение в зависимости от назначения и условий эксплуатации. На фиг. 1 предлагаемый гидроинструмент выполнен в форме пистолета с рукояткой .17, внутри которой вмонтированы все необходимые для работы устройства подводящие коммуникации и элементы, в частности подводящий электрокабель 18, соединяющий электровибратор 4 с источником электропитания (условно не показан); контакт|ный крючок 19, замыкающий и размыкаю |1ций электроконтакты (условно показа1ны пунктирными линиями) fp упругие (демпфирующие) и герметизирующие про кладки 20; словные места 21 соединений. Стрелками 22 - 24 показаны направления течения поступающей в ра бочий канал 7 рабочей жидкости, в ка честве которой может быть использована вода или другая специальная жид кообразная текучая среда (суспензия, эмульсия, раствор, расплав и т.д.). Для осуществления работы гидроинструмента в регулируемом периодическом, импульсном режиме в соответствии с условиями эксплуатации, т.е. для того, чтобы иметь возможность включить и выключить устройство по мере надобности без потери при этом рабочей жидкости и создавать иголь чатую струю в виде непрерывной жид костной очереди, или же в виде отдельных капельных выстрелов, жесткий палец 11 выполнен с конической поверхностью, а опора 10 - с ответным седловым отверстием с коничес кой поверхностью 25, в которое полот но входит, закрывая его, палец 11, так ЧТО в совокупности жесткий палец 11 и опора 10 с седловым отверстием обра зуют клапанное устройство,работающее в резонансном колебательном режиме сов местно с рабочей частью 16 электровибратора 4. Стрелками 26 показаны направления работы клапанного устрой ства, С целью обеспечения защиты окружающей среды от высокочастотного излучения насадка 2 внутри корпуса 1, вдоль его внутренних стенок и наружных стенок насадка 2 установлен поглощающий ультразвук защитный экран 27, выполненный в виде толстостенного, профилированного патрубка, напри мер из пористой вибростойкой резины или полимерного материала. С целью повышения производительности путем увеличения непрерывной работы осуществляют охлаждение насадка 2 за счет осуществления прокач ки вдоль его наружных стенок внешнего воздушного потока, для чего в .кор пусе 1 и в защитном экране 27 вьтолиены входные 28 и выходные 29 сквозные отверстия, через которые соответ ственно засасывается в направлении стрелки 30, прокачивается и выбрасывается в направлении стрелки 31 внеш НИИ воздух, образующий тем самым охлаждающий циркуляционный поток, Насадок 2 выполняют в виде капилляра, т.е. с сечением канала до 0,52 NiM, который может иметь различную форму сечения: цилиндрическую, коническую, специальным образом профилированную. В частности, на фиг. 3 показан профилированный насадок 2, имеющий постепенно по экспоненциальному закону сужающийся входной для рабочей жидкости участок 32, плавно переходящий в средний параболический участок 33, который, резко расширяясь по экспоненте, переходит в выходной участок 34, стенки 35 которого постепенно по экспоненте утолщаются. На фиг. 3 указанные участки 32 - 34 условно отделены друг от друга пунктирными линиями. Такая профилированная форма наСадка 2 и его канала 7 позволяет сущестт венно повысить эффективность (КПД) преобразования упругой энергии возбуждаемых в его стенках радиальноизгибных волн в кинетическую э.нергию движения разгоняемой с их помо:Щью рабочей жидкости и создавать за счет сужения канала и расположения его стенок под острым углом кумулятивную струю, скорость истечения ко торой может многократно превышать скорость распространения (фазовую скорость) самих возбузэдаёмых упругих волн. Гидроинструмент работает следующим образом. Рабочая жидкость,- например вода из резервуара (баллона), по связанному с ним подводящему гидрошлангу 9 подается во всасывающий патрубок 8« Подача рабочей жидкости осуществляется или под действием некоторого избыточного давления в баллоне, где она хранится, или исключительно за счет работы самого насадка 2, действующего подобно всасывающему насосу, или же за счет и того и другого. При включении электровибратора 4 путем замыкания злектроконтактов с помощью контактного крючка 19 под действием колебательного воздействия его рабочей части 16 через вибрационный элемент 5 в стенках насадка 2 возбуждаются упругие радиально-изгибные бегущие волны 36 (фиг. 3), распространяющиеся в направлении стрелки 37, В процессе вибрации палец 11 клапанного устройства периодически с частотой, равной частоте колебательного движения непосредственно воздействующей- на него рабочей части 16 электровибратора 4, открывает и закрьшает проходное отверстие в опоре 10, обеспечивая тем самым непрерывное порциальное поступление (ст 5ёлки 23, 24) рабочей .жидкости из всасываквдего патрубка 8 в канал 7. При выключении электровибратора 4 палец 11 автоматически запирает указанное проходное отверстие для рабочей жидкости и тем самым предот вращает ее дальнейшее поступление в неработающий канал 7, что исключа ет потерю рабочей жидкости. Поступа щие в канал 7 через клапанное устро ство (стрелки 23, 24) порции рабоче жидкости захватываются буграми-впад нами возбуждаемых бегущих волн 36 (фиг. 3) и разгоняются в нем до ско рости V; , примерно равной фазовой Уф скорости самих волн.ц Для повышения эффективности волнообразования .колебательное воздейг ствие -на насадок 2 .осуществляют в, . резонансном режиме,-в частности в режиме параметрического резонанса, с соотношением частот собственных и подводшлых колебаний, близким к 1/2 Резонансный колебательный режим определяется экспериментально или рассчитывается известным способом. С целью получения регулярных одно направленных бегущих волн 36 i исклю чения обратных волн колебательное воздействие согласуют с реактивной. включая и полезную, нагрузкой с помощью изве.стных способов и средств. В частности, с целью обеспечения условия постепенного затухания возбуждаемых прямых волн, стенки 35 кон цевого участка 34 насадка 2 (фиг.З) .выполнены плавно по экспоненте утол щающимися. В зависимости от размеров сечения (диаметра) канала амплитуды возбуждаемых в его стенках упругих радиально-изгибйых бегущих волн 36 может иметь место та или иная эффектив ность разгона рабочей жидкости и та или иная толщина выбрасываемой иэ него жидкостной струи 38. Стрелкой 39 показано направление истечения струи ЗВ. В предлагаемом гидроинструменте диаметр его канала не превышает 0,52 мм/ хотя в общем случае он может быть и выше. Соответствующую толщину (величину сечения) имеет и выбрасываемая из него жидкостная струя. В прямолинейном трубчатом капилляре скорость разгона жидкости не мс жет превышать величины фазовой скорости Уф возбуждаемых в нем упругих волн, т.е. . УсловиеУ,, имеет место при-полном перекрывании сечения разгонного канала противолежащими буграми упругих волн. Поэтому, с целью дальнейшего повышения скорости разгона жидкости, его осуществляют в специальным образом профилированном канале, в частности, как показано на фиг. 3, в экспоненциальном капилляре, и используют возникающий при этом кумулятивный эффект. Кумуляция упругой энергии в разгоняемом, жидкостном объеме создается за счет сдавливающего воздействия на этот объем расположенных под острым углом 2оС 90°(см.фиг.З) волнообраэуювдих стенок капилл;|ра. С целью повышения качества (цельности, сплошности) и дальнобойности выбрасываемой из разгонного канала , жидкостной струи за счет устранения взаимодействия уже разогнанной струя со стенками выходного пассивного (так как в нем упругие волны интенсивно затухают) участка 34 и прежде всего устранения трения этот участок имеет резкое и значительное расширение, обеспечивакедее отрыв сформированной в активном участке канала жидкостной струи 38 от этих .пассивных стенок. Использованием упругих иэгибных бегущих волн, скорость распространения которых (фазовая скорость) весьма высока (в частности, в пределе для стального капилляра составляет более 5000 м/с, достигается высокая скорость выбрасывания жидкой струи. Использование при этом капилляр:ного разгонного канала позволяет создавать игольчатые жидкостные струи с сечением, не превышающим 2-0,5 мм и менее. По сравнению с .базовым объектом использование предлагаемого изобретения позволяет повысить удельную .мощность гидроинструмента, экономичность и безопасность его работы.