Гидроимпульсатор Советский патент 1984 года по МПК E21C25/60 E21C45/04 

1- 1 Изобретение относится к горной промышленности и. может быть нспользовано при гидроразмьше горных пород пульсирующими струями высокого давления. Известен гидроимпульсатор, содержащий соединенный с подводящей магистралью гидропневмоаккумулятор, ствол с рабочей насадкой, расположенный перед ним генератор колебаНИИ, имеющий установленный в корпусе прерыватель потока, вьшолненный в виде поршня, и газовую полость, отделенную разделительной диафрагмой и ограничительной решеткой til. Однако устройство характеризуется недостаточно высокой эффективностью разрушения горных пород. Наиболее близок к предлагаемому гидроимпульсатор, включакяций гидропневмоаккумулятор соединенный с генератором колебаний, содержащим поршень-клапан, установленный в корпусе между седлами с образование запоршневой и заседельной полостей, воздушную полость с эластичной диафрагмой, ствол с насадкой и перевод ную трубку с дросселем, сообщающую ствол с поддиафрагменной полостьюCZJ Недостатком известного устройств является низкая мощность струи, что не обеспечивает высокой производительности гидроотбойки. Цель изобретения - повышение производительности гидроотбойки путем увеличения мощности струи. Указанная цель достигается тем, что гидроимпульсатор, включающий гидропневмоаккумулятор, соединенный с генератором колебаний, содержащим поршень-клапан, установленный в корпусе между седлами с образование запоршневой и заседельной полостей, воздушную полость с эластичной диафрагмой, ствол с насадкой и.перевод ную трубку с дросселем, сообщающую ствол с поддиафрагменной полостью, снабжен дополнительным поршнем со штоком, при этом дополнительный поршень установлен в поддиафрагменной полоски с образованием посредст вом перегородки подпоршневой полост сообщенной с атмосферой, а щток рас положен в запоршневой полости с возможностью взаимодействия с поршнем-клапаном, причем конец штока вы полнен сферическим, а запоршневая полость вьшолнена изолированной и 1 сообщена с источником постоянного давления. Па чертеже изображен гидроимпульсатор. Гидроимпульсатор содержит гидропневмоаккумулятор 1 с мембраной 2 и ограничительной решеткой 3, подсоединенный к магистрали 4, расположенный за ним генератор 5 колебаний и ствол 6 с рабочей насадкой 7. Корпус генератора 5 колебаний разделен перегородкой 8 на две изолированные камеры в одной, из которых расположены прерыватель потока, вьшолненный в виде поршня-клапана 9, и седло 10, а в другой установлен дополнительный поршень II со штоком 12, выполненным со сферическим концом, расположенным в запоршневой полостн 13 прерывателя потока, подсоединенной к источнику постоянного давления трубопроводом 14 с запорным вентилем 15. Заседельная полость 16 сообщена со стволом 6. Поддиафрагменная полость 17 сообщена переводной трубкой 18,в которой установлен дроссель 19,со стволом 6. Полость 17 отделена от воздупшой полости 20 разделительной диафрагмрй 21 и ограничительной решеткой 22. Подпоршневая полость 23 сообщена с атмосферой через отверстие 24. Гидроимпульсатор работает следующим образом. При открытии вентиля 15 запоршневая полость 13 сообщается с источником Ьостоянного давления, например с маслостанцией, при этом поршень 9 прижимается к седлу 10, закрывая проход воде к стволу 6 с рабочей насадкой, и весь поток воды от насоса поступает к гидропневмоаккумулятору I. Происходит его зарядка. Мембрана 2 отходит от ограничительной решетки 3, вода заполняет подмем ренное пространство, давление вхэды под мембраной 1 и перед поршнем 9 возрастает,возрастает также и давление сжатого газа над мембранной 2 гидропневмоаккумулятора 1. В процессе зарядки гидропневмоаккумулятора 1 под действием давления в запоршневой полости 13 поршень 9 прижат к седлу 10, а дополнительН|,1Й поршень 1 1 находится в правом крайнем положении. Заседельная 16 и Поддиафрагменная 17 полости находятся под атмосферным давлением, а диафрагма 21 воздушной полости 20 J1 прижата давлением сжатого воздуха к ограничительной решетке 22. Зарядка гидропневмоаккумулятора происходит до тех пор, пока давление в его подмембранном пространстве, а следовательно, и перед поршнем 9 не возрастает до величины, при которой сила, обусловленная действием этого давления на площадь поршня 9, перекрытую седлом 10, ие станет больше силы, обусловленной действием постоянного давления . в запоршневой полости 13 на всю площадь поршня 9. При возникновении результирующей силы поршень 9 отходи от седла 10, поток воды заполняет заседельную полость 16, что увеличивает результирующую силу, так как теперь давление зарядки действует ухе на всю площадь поршня 9 и он занимает правое крайнее положение. Поток воды с давлением зарядки посту пает к рабочей насадке 7 и, истекая через нее, воздействует на объект разрушения.Оканчивается фаза зарядки аккумулятора 1 и начинается фаза его разрядки. .Давление зарядки зависит от соот ношения площадей поршня 9 и седла 10, а также от величины постоянного давления в запоршневом пространстве 13 и, естественно, от давления, создаваемого насосом. Время зарядки гидропневмоаккумулятора 1, или продолжительность фазы зарядки, зависи от геометрического объема гидропнев моаккумулятора I, величины первоначального давления воздуха в его надмембранной полости и расхода, со даваемого насосом. Поршень 9 и дополнительный поршень 11 находятся в фазе разрядки в крайнем правом положении. Подмембра ное .пространство гидропневмоаккумул тора 1, заседельная полость 16 и рабочая насадка 7 сообщены между собой. Поток воды от насоса 4 из гидропневмоаккумулятора 1 истекает через рабочую насадку 7 и одновременно через дроссель 19 по переводной трубке 18 заполняет поддиафрагменную полость 17. Давление воды в ней практически мгновенно возрастае до величины первоначального давлени воздуха в воздушной полости 20, пос ле чего диафрагма 21 отходит от ограничительной решетки 22 и вода из полости 17 заходит в полость между решеткой 22 и диафрагмой 21, 14 сжимая воздух в полости 20. С этого момента рост давления воды в полости 17 замедляется. По мере роста давления возрастает сила, обусловленная действием этого давления на площадь поршня II. Эта сила и сила, обусловленная действием постоянного давления в полости 13 на всю площадь поршня 9, стремятся переместить поршневую группу влево. Сила обусловленная действием рабочего давления в полости 16 на всю площадь поршня 9, и сила, обусловленная действием постоянного давления в полости 13 на площадь щтока поршня 11, стремятся воспрепятствовать этому перемещению. Однако в результате того, что рабочее давление в полости 16 по мере разрядки гидропневмоаккумулятора 1 и истечения потока через рабочую насадку 7 снижается, а в полости 17 в это же время давление возрастает наступает такой момент, когда силы, действующие влево, становятся больше, и поршневая группа перемещается в левое крайнее положение, поршень 9 садится на седло 10 и отсекает заседельную полость 16 и рабочую насадку 7 от гидропневмоаккумулятора 1. Заканчивается фаза разрядки и снова начинается фаза зарядки гидропневмоаккуг улятора 1. Весь поток воды от насоса принимается гидропневмоаккумулятором 1 и дополнительно сжимает воздух в его надмембранной полости от минимального до максимального давления. Но в отличие от первоначальной фазы зарядки в это же время происходит разрядка воздушной полости 20. Здесь под действием сжатого в полости 20 воздуха вода вытесняется из полости 17 через переводную трубку 18, дроссель 19 и рабочую насадку 7 в атмосферу. Этот процесс происходит до тех пор, пока давление в воздушной полости 20 не снизится от давления разрядки до первоначального давления сжатого воздуха. Как только это произойдет диафрагма 21 достигнет ограничительной решетки 22, давление в полости 17 снизится до атмосферного, поршень П под действием постоянного давления полости 13 на площадь штока переместится в крайнее правое положение, выходя из сопрйкос новения с поршнем 9.

} 11161616

Вследствие того, что. воздушнаяпоршень II не препятствует перемещеполость 20 по объему значительнонию поршня 9 в правое крайнее положеменьше гидропневмоаккумулятора 1 иние под действием указанных сил.

рост давления воздуха в ней в процес-Заканчивается фаза зарядки и снова

се ее зарядки незначителен по срав- 5начинается фаза разрядки гидропневнению с начальным давлением воздуха,моаккумулятора I. Процесс работы

разрядка воздушной полости 20 про-повторяется.

исходит в несколько раз быстрее, чем Предлагаемое устройство позволяет

зарядкагидропневмоаккумулятора 1.повысить производительность гидроПоэтому к моменту возрастания дав- foотбойки путем увеличения мощности

Ленин в последнем до максимальногоструи.

ПЩРОИМПУЛЬСАТОР, включающий гидропневмоаккумулятор, соединенный с генератором колебаний, содержащим поршень-клапан, установленный в корпусе между седлами с образованием запоршневой и заседельной полостей. воздушную полость с эластичной диафрагмой, ствол с насадкой и переводную трубку с дросселем, сообщающую ствол с поддиафрагменной полостью, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности гидроотбойки путем увеличения мощности струи, он снабжен дополнительным поршнем со штоком, при этом дополнительный поршень установлен в поддиафрагменной полости с образованием посредством перегородки подпоршневой полости,- сообщенной с атмосферой, а шток расположен в запоршневой полости с возможностью взаимодействия с поршнем-клапаном, причем конец штока вьшолнен сферическим, а запоршневая полость сообщена с источником постоянного давления и изолирована от подпоршневой полости. P const Од Од 18