Гидроимпульсатор Советский патент 1990 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения материалов пульсирующими струями жидкости повьппенного давления,

Целью данного изобретения является повышение эффективности гидроотбойки за счет увеличения, давления в импульсе.

На чертеже изображен глдроимпульсатор,

Гидрокмпульсатор содержит гидро- пневмоаккумулйтор 1, соедине1шьй с подводящей магистралью 2 и ударным трубопроводом состоящим из двух отрезков 3 и 4 соответственно большего и меньшего диаметров, между которыми установлен генератор 5 колеба- . НИИ с по.ршнем клапаном 6,. сбросной насадкой 7 и воздушной полостью 8, .

На конце отрезка 4 ударного трубопровода меньшего диаметра установлен обратный клапан 9, за которым i расположен дополнительный гидропнев- моаккумулятор 10, в корпусе которого расположены ограничительная решётка 1, разделительная мембрана 12 и газовая полость 13. К подмбмбранной полости 14 гидропневмоаккумулятора 10 подсоединеп дополиительньй генератор 15 колебаний, в корпусе которого расположен дифференциальньй пор- шейь со штоком 17, имеющим конус- иый наконечтпс 1.6, взаимодействующий с седлЬм 19. .

Заседательное пространство 20 кйа- пана сообщенЬ. с рабочей насадкой 21. Запоршневая йолость 22 клапана йод- .соединена к источнику постоянного давления, ..

10

1$

4$

Гидроимпупьсатор работйёт следующим образом.

После открытия дйступа жидкости из подводяо1е1) магистрали 2. гидро- импульсатор с помощью воздушной rto- лостИ 6 вводится в режим автоколебаний, каждый период которых состоит из двух фаз: низкой и высокой.

Низкая фаза колебаний наступает fiocjie перемещеиия поршйя-клапана 6 в крайн&е правое положение. При этом прекращается гидравлическая связь между отрезками 3 и. 4 ударного трубопровода и отрезок 3 сообщается со сбросной насадкой 7. Давление жидкое- ти в зоне генератора 5 колебаний уменьшается и по отрезку 3 ударного трубопровода распространяется к гидро12319591

пневмоаккумулятору 1 волна пониженного по сравнению с давлением в подводящей магистрали 2 давления, отражаясь от него волной давления, близко- J го подводимому. Обычно в низкой фазе между генератором 5 колебаний и гид- ропневмоаккумулятором 1 распространяются 3-5 волн пониженного давления (такой режим назьгоается таранньм, и именно он позволяет значительно повысить давление). С приходом к генератору 5 колебаний каждой последующей отраженной волны скорость движения жидкости по отрезку 3 трубопровода и давление в зоне генератора 5 колебаний скачкообразно увеличивается.

Когда перепада давления на поршне-клапане 6 становится достаточно для его перемещения, он занимает И крайнее левое положение. Закрывается сбросная насадка 7, отрезки 3 и 4 ударного трубопровода сообщаются между собой, заканчивается низкая фаза колебаний и начинается высо- кая фаза.

При закрытии сбросной насадки 7, имеющей малое гидравлическое сопротивление, давление в зоне генерато ра 5 колебаний повьшгается и становится вьш1е подводимого Волна этого повышенного давления распространяется по отрезкам 3 и 4 ударного трубопровода, причем скорость, движения потока в отрезке 4 больше, чем в отрезке 3, так как его диаметр меньше. Таким образом, в обе стороны от гене- . ратора 5 колебаний распространяются ударные волны одинакового давления, но различной скорости движения потр- . ка. Когда к генератору 5 колебаний возвратится отраженная от гидропнев- моаккумулятора 1 волна, происходит перемещение поршня-клапана 6 в крайнее правое положение. Отрезок 3 ударного трубопровода сообщается со сбросной насадкой 7, прекращается его гидравлическая связь с отрезком 4, оканчивается высокая фаза, и снова начинается низкая фаза колебаний потока в отрезке 3.

15

30

35

40

SO

с другой стороны, в начале высокой фазы по отрезку 4 ударного трубопровода от генератора 5 колебаний также распространяется волна.предварительно повышенного давления. Когда она достигает обратного клапана 9, он открывается, и, проходя его, потбк встречает зак1А1тый допол.

с другой стороны, в начале высокой фазы по отрезку 4 ударного трубопровода от генератора 5 колебаний также распространяется волна.предварительно повышенного давления. Когда она достигает обратного клапана 9, он открывается, и, проходя его, потбк встречает зак1А1тый допол31231

нительный генератор 15 колебаний и может быть принят только гидропнев- моаккумулятором 10„ Гидравлическое сопротивление движению потока возрастает, так как его перетоку в гидро- j пневмоаккумулятор 10 препятствует предварительно сжатый воздух над мембраной 12. В результате этого скорость движения потока уменьшается, что приводит к дополнительному ю росту его давления. Благодаря этому поток преодолевает сопротивление сжатого воздзгха и втекает в подмем- бранную полость гидропневмоаккуму- лятора 10, отжимая кверху мембра- jj ну 12 Волна дополнительно повьппен- ного давления распространяется по отрезку 4 ударного трубопровода к генератору 5 колебаний. При равных длинах отрезков 3 и 4 к моменту при- JQ хода этой волны к генератору 5 колебаний к нему с другой стороны подходит волна давления отражения от гидропневмоаккумулятора 1, что приводит к перемещению вправо поршня- 5 клапана 6, а значит к началу низкой фазы колебаний и прекращению гидравлической связи между отрезками 3 и 4 ударното трубопровода, поэтому давление у генератора 5 колебаний со стороны отрезка 4 снижается до величины несколько большей, чем под- водимое давление, а скорость движения потока становится равной нулю и волна этого давления и нулевой скорости распространяется по отрез- ку 4 в сторону обратного клапана 9- По достижении этой волной обратно- го клапана он закрывается, так как давление, действующее на него со стороны гидропневмоаккумулятора 10, больше. В результате давление перед обратнш клапаном 9 снижается, и на этого давления и нулевой скорос- ти снова распространяется к генератору 5 колебаний. Колебания потока жидкости в отрезке 4 (между двумя туяиками: закрытым обратным клапаном 9 и генератором 5 колебаний) продолжаются с постепенным снижением давления до тех пор, пока не окончится низкая фаза колебаний потока в отрезке 3 трубопровода и снова не установится гидравлическая связь между отрезками 3 и 4 ударного тру

40

45

50

55

31

j ю jj JQ 5

0

5

0

5

9594

бопровода. Как только гэто произойдет, снова наступит высокая фаза и по отрезку 4 ударного трубопровода снова пойдет к обратному клапану 9 волна предварительно повышенного давления. Процесс повторяется, и гидропневмоаккумулятор 10 снова принимает в себя импульс (объем жидкости) повышенного давления. С увеличением принятого объема, а следовательно и сжатия воздуха в надмембран- ной газовой полости 13, гидравлическое сопротивление.гидропневмоаккумулятора 10 увеличивается, что влечет за собой и увеличение давления в волне, которая возникает перед обратным клапаном 9 в высокой фазе. Зарядка гидропневмоаккумуляфора 10 происходит до тех пор, пока давление воздуха над мембраной 13 (и давление жидкости под ней) не возрастет настолько, что сила действия, его на.площадь конусного наконечника 18 не станет больше силы действия давления в запоршневой полости 22 на площадь поршня 16. Как только это произойдет, последний сместится вниз, сила, перемещающая поршень 16, возрастет, так как давление со стороны гидропневмоаккумулятора 10 станет действовать уже на площадь всего штока 17, поршень 16 сместится вниз до упора, и поток жидкости под повышенным давлением станет истекать через рабочую насадку 21, Весь накопленный объем жидкости лсд . высоким давлением в виде импульсной струи воздействует на объект разрушения.

3. - , .- . - . .

Истечение жидкости через рабо- чую насадку 21 происходит при плавном снижении давления в гидропневмо- аккумуляторе 10. Когда величина давления снизится настолько, что сила снизу (давление в полости 22 на площадь поршня 16) станет больше силы сверху (давление в гидропневмо- аккумуляторе 10 на площадь штока 17), поршент 16 переместится вверх, доступ жидкости к рабочей насадке 21 прекращается, оканчивается процесс разрядки гидропневмоаккумулятора 10 и снова начинается его зарядка. Процесс работы повторяется.