Гидроимпульсатор Советский патент 1984 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для гидравлического разрушения горных пород, а также для очистки поверхностей теплоэнергетического оборудования.

Известен гидроимпульсатор, содержаший гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод и генератор колебаний с рабочей и сбросной насадками, поршень-клапаном, седлами низкой и высокой стороны и воздушной полостью 1.

Недостатком устройства является невысокая эффективность его работы из-за повышенного сброса рабочей жидкости через сбросную насадку.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, соединенный с подводящей магистралью и ударным трубопроводом, состоящим из двух отрезков различного диаметра, рабочую насадку, установленную на конце отрезка меньшего диаметра, и генератор колебаний, расположенный между отрезками ударного трубопровода, со сбросной насадкой, поршень-клапаном, седлами низкой и высокой стороны, воздушной полостью и вентилем управления 2.

Недостатком устройства является низкая эффективность гидроотбойки из-зга торможения высоконапорной струи низконапорными импульсами.

.Целью изобретения является повышение эффективности гидроотбойки путем отвода низконапорных импульсов от рабочей насадки.

Указанная цель достигается тем, что гидроимпульсатор, включающий установленный на подводящей магистрали гидропневмоаккумулятор и размещенный на ударном трубопроводе генератор колебаний с рабочей и сбросной насадками, снабжен переключателем потока, установленным на ударном трубопроводе и выполненным в виде размещенных в корпусе седел, с образованием межседельной и заседельных камер, поршней, соединенных между собой штоком и размещенных в заседельных камерах, и сбросной насадки, гидравлически сообщенной с заседельной камерой, которая при помощи переводной трубки сообщена с запоршневой полостью, а рабочая насадка гидравлически сообщена с другой заседельной камерой, запоршневая полость которой сообщена с подводящей магистралью, при этом межседельная камера переключателя потока сообщена с ударным трубопроводом.

На чертеже изображен предлагаемый гидроимпульсатор, разрез.

Гидроимпульсатор содержит гидропневмоаккумулятор 1, соединенный с подводящей магистралью 2 и ударным трубопроводом, состоящим из двух отрезков 3 и 4 соответственно большого и малого диаметров. Он содержит также генератор 5 колебаний, установленный между отрезками 3 и 4 ударного трубопровода с поршень-клапаном 6 и сбросной насадкой 7: На конце отрезка 4 ударного трубопровода меньшего диаметра смонтирован переключатель 8 потока жидкости,, содержащий седла 9 и 10, запорный орган в виде соединенных штоком 11 поршней 12 и 13, расположенных в заседельных камерах 14 и 15 переключателя, рабочую насадку 16 и дополнительную

сбросную насадку 17. Насадки 16 и 17 установлены на заседельных камерах соответственно 14 и 15 со стороны седел 9 и 10. При этом запоршневая полость 18 сообщена с камерой 15 переводной трубкой 19, а запоршневая полость 20 соединена с подводя щей магистралью 2. Диаметр дополнительной сбросной насадки должен быть равен диаметру рабочей насадки 16, чтобы не было разрыва сплошности потока жидкости. Гидроимпульсатор работает следующим

0 образом.

После открытия доступа жидкости из магистрального трубопровода 2 гидроимпульсатор вводится в режим автоколебаний, каждый период которых состоит из двух фаз - низкой и высокой.

5 Низкая фаза колебаний наступает после перемещения порщень-клапана 6 генератора 5 колебаний в крайнее правое положение. При этом прекращается гидравлическая связь между отрезками 3 и 4 ударного трубопровода, и отрезок 3 сообщается со сброс0 ной насадкой 7 генератора колебаний. Давление жидкости в зоне генератора колебаний уменьшается, и по отрезку 3 трубопровода распространяется к гидропневмоаккумулятору 1 водна пониженного давления, отражаясь от него волной давления, близкого к

подводимому. Обычно в низкой фазе между генератором 5 колебаний и гидропневмоаккумулятором 1 распространяются три-пять волн низкого давления. С приходом к генератору колебаний каждой последующей отра0 женной волны скорость движения жидкости по отрезку 3 трубопровода и давление в зоне генератора 5 колебаний скачкообразно возрастают. Когда перепада давления на поршень-клапан 6 становится достаточно для его перемещения, он занимает крайнее ле5 вое положение. Закрывается сбросная насадка 7, отрезки 3 и 4 трубопровода сообщаются между собой, заканчивается низкая фаза колебаний и начинается высокая фаза. При закрытии сбросной насадки 7, имеющей малое гидравлическое сопротивление, давление в зоне генератора повышается и становится выще подводимого. Волна этого повышенного давления распространяется по отрезкам 3 и 4 трубопровода, причем скорость движения потока в отрезке 4 боль5 ше, чем в отрезке 3, так как его диаметр меньше. Таким образом, в обе стороны от генератора 5 колебаний распространяются ударные волны одинакового давления, йо различной скорости движения потока. Когда к генератору 5 колебаний возвращается отраженная от гидропневмоаккумулятора 1 волна повышенного давления, происходит перемещение порщень-клапана 6 в крайнее правое положение. Открывается доступ потоку к сбросной насадке 7, прекращается гидравлическая связь между отрезками 3 и .4, оканчивается высокая фаза и снова начинается низкая фаза колебаний. Распространяясь по отрезку 4 трубопровода, волна повышенного давления и повышенной скорости потока достигает переключателя 8 потока и одной из насадок 16 или 17. Вследствие большого сопротивления насадки скорость движения жидкости резко снижается, что приводит к дополнительному увеличению давления. Волна этого давления распространяется к генератору 5 колебаний и в зависимости от соотношения длин трубопроводов 3 и 4 может встретить тупик (если длины одинаковы), зону разрежения (если длина отрезка 4 больше длины отрезка 3) и отраженную от гидропневмоаккумулятора 1 волну предварительно повышенного давления. Отразившись в месте встречи, волна дополнительно повышенного давления возвращается к переключателю 8 потока, и давление в его межседельном пространстве снижается, становясь меньше подводимого. Этим заканчивается истечение потока жидкости через насадку под максимальным давлением, и при подходе следующих отраженных волн (а их количество равно количеству волн в отрезке 3 в низкой фазе) истечение происходит под давлением, не оказываюшим разрушающего действия на объект. Поэтому, если поток максимального давления истекает через рабочую насадку 16, то поток пониженного давления истекает через равную ей по диаметру насадку 17 и направляется в водосборник. Это происходит следующим образом. При подходе от генератора 5 колебаний по отрезку 4 волны предварительно повышенного давления к переключателю 8 потока и возрастании давления до максимального поршневая группа 11 -13 переключателя потока находится в нижнем крайнем положении, и межседельное пространство сообщено со сбросной ласадкОй 17. Ввиду того, что части полости 15 переключателя, разделенные поршнем 13, сообщены между собой трубкой 19, поршень 13 практически уравновешен. На поршневую группу 11 -13 действует усилие, определяемое действием максимального давления на площадь поршня 12, не перекрытую седлом 9, и подводимым (постоянным) давлением, действующим на всю площадь поршня 12 со стороны запоршневого пространства полости 14. Так как максимальное давление снизу во много раз больше подводимого (сверху), поршневая группа 11 -13 перемещается в крайнее верхнее положение, поршень 13 доходит до седла 10 и перекрывает доступ жидкости к сбросной насадке 17, и поток под максимальным давлением истекает через рабочую насадку 16 и разрушает объект, на который направлена струя жидкости. Это длится до тех пор, пока к переключателю 8 потока не подойдет первая отраженная от генератора 5 колебаний волна и не произойдет снижение давления в межседельном пространстве переключателя. При этом пониженное давление действует снизу на поршень 12 на всю его плошадь (за исключением площади потока штока 11), а на поршень 13 на часть его площади, не перекрытую седлом 10 (сверху). Так как часть усилий, действующих на порщни 12 и 13 уравновешены, то результирующее усилие определяется разностью усилий, действующих снизу и сверху на порщень 12. Усилие сверху - это произведение подводимого давления со стороны запоршневого пространства полости заседельной камеры 14 на всю площадь порщня 12. Усилие снизу - это произведение пониженного давления на часть площади порщня 12. Так как ti площадь, и давление сверху больше, то поршневая группа 11 -13 перемещается вниз, и истечение, вплоть до прихода Следующей волны, предварительно повышенного давления и дополнительного роста давления перед насадкой происходит через сбросную насадку 17. Работа устройства повторяется. Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность гидроотбойки путем отвода низконапорных импульсов от рабочей насадки.

ГИДРОИЛ;1ПУЛЬСАТОР, включающий установленный на подводящей маj гистрали гидропневмоаккумулятор и размеi щенный на ударном трубопроводе генератор колебаний с рабочей и сбросной насадками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроотбойки путем отвода низконапорных импульсов от рабочей насадки, он снабжен переключателем потока, установленным на ударном трубопроводе и выполненным в виде размещенных в корпусе седел с образованием межседельной и заседельных камер, поршней, соединенных между собой штоком и размещенных в заседельных камерах, и сбросной насадки, гидравлически сообщенной с заседельной камерой, которая при помощи переводной трубки сообщена с запоршневой полостью, а рабочая насадка гидравлически сообщена с другой заседельной камерой, запоршневая полость которой сообщена с i подводящей магистралью, при этом межседельная камера переключателя потока сообСП щена с ударным трубопроводом. СХ) 00 ел