Гидроимпульсатор Советский патент 1990 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промьппленмости и предназначено для гилроразмыва горных пород, а также для очистки по 1ерхнос.тей наг рева.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности гидроотбойки за счет увеличения частоты пульсаций.

На чертеже изображен описываемый гидроимпульсатор.

Гидроимпульсатор содержит гидро- пневмоаккумулятор 1 с мембраной 2 и ограничительной решеткой 3, подсоединенный к питающей магистрали или непосредственно к насосу, и располо- женньш за ним генератор 4 колебаний, имеющий входной и выходной монтажные патрубки 5 и 6, К выходному патрубку 6 подсоединен ствол с насадкой 7, а входной патрубок 5 соеди нен с гидропневмоаккумулятором 1, Корпус генератора 4 колебаний перегородками 8 и 9 разделен на три изолированные камеры.

В первой из них расположены прерыватель потока, вьтолненньй в виде поршня-.слапана 10; и седло 11, делящие камеру на доседельную полость 2 непосредственно сообщенную с входным патрубком 5 и поднембранной пол/ стьго гидропневмоаккумулятора 1, заседель- ную tionocTb 13 5 непосредственно сообщенную с выходным патрубком 6, и за- поршнев5то полость I4, подсоединенную к исйгочнику постоянного давления трубкой 55 с запорным вентилем 16,

Во второй камере установлен поршень 57 со штоком 18, выполненным со сферическим концом и расположенным в запоршневой полости 14 с-возможностью взаимодействия с поршнем-клапаном 10. Поршень 17 делит камеру на штоковую полость 19, сообщенную с ат моферой посредстйЪм отверстия 20 j и поддиафрагменную полость 21 , отделен ную от воздушной полости 22 дополнительного гидропневмоаккумулятора разделительной диафрагмой 23 и ограничительной решеткой 24.

В третьей камере расположенной со стороны доседельной полости 12, установлен дополнительный поршень 25 со штоком 26, размещенным в доседельной полости 12 с возможностью взаимо- действия с поршнем-клапаном 10, Поршень 25 делит камеру на штоковую полость 27, сообщенную переводной трубкой 28 с поддиафрагменной полостью

fO

15

20

25

- и запоршневую полость 29, сообщенную с выходным патрубком 6 переводной трубкой 30. Выходной патрубок б соединен переводной трубкой 31, в которой установлен дроссель 32,«с поддиафрагменной полостью 2i.

Работа гидроимпульсатора осуществляется следующим образом.

При открытии вентиля 16 запоршне- вая полость 14 сообщается с источником постоянного давления, например маслостанцией. При этом поршень-клапан 10 прижимается к седлу II и препятствует перетоку жидкости из доседельной полости 12 в заседельную полость 13 и далее к выходному патрубку 6 и насадке 7. Поэтому вся жидкость, поступающая от насоса или из магистрали, заполняя полость гидро- пневмоаккумуляторл 1 и доседельную полость 12, воздействует на мембрану 2р отжимая ее от ограничительной решетки 3, и дополнительно сжимает газ над мембраной 2. Происходит зарядка гидропневмоаккумулятора 1. При этом под действием давления на TopLpsS штоков i 8 и 26 поршней 17 и 25 они занимают крайнее верхнее и нижнее положение соответственно, т.е. выходят из контакта с поршнем-клапаном 10. Полость 14 находится под по- стоянным давлением, полость 12 - под возрастаюищм давлением зарядки, а полости 21 и 27 - под атмосферным дав- 35 пением. Диафрагма 23 воздушной полости 22 прижата к ограничительной решетке 24.

30

Зарядка гидропневмоаккумулятора 1 будет происходить до тех пор, пока давление в доседельпой полости 12 не возрастет до такой величины, при которой сила от действия его на свободную от седла 11 площадь поршня- клапана 10 не станет больше силы от действия постоянного давления в полости 14 на всю площадь порщия- клапана. Как только это. произойдет, т.е. появится результирующая сила, направленная вверк, поршень-клапаи 10 начнет перемещаться вверх и отойдет от седла 1I, при этом доседель- нак и заседельная полости 12 и 13

сообщаются между собой. От действия возникшего в полости 13 давления на освободившуюся часть площади поршня- клапана 10 . р.езультирующая сила увеличивается. Кроме этого, давление, возникшее в заседельной полости 13,

практически мгновенно передается по переводной трубке 30 и в полость 29. Так как в полости 21, из-за наличия дросселя 32 в переводной трубке 31 и воздушной полости 22 давление будет расти с определенной задержкой, а значит с задержкой оно распространится и по переводной трубке 28 в полость 27, то на поршне 25 возникает сила, перемещающая его вверх. Он своим штоком 26 входит в контакт с поршнем-клапаном 10 и увеличивает действук ц,/ю на него силу, а значит и скорость его перемещения. Чем больше скорость перемещения поршня-клапана 10, тем быстрее возрастает давление в полости 13 и перед насадкой 7s а значит тем круче фронт импульса и эффективнее разрушение забоя,

Отрывом поршня-клаг ана 10 от седла 11 начинается фаза разрядки гидро- пневмоаккумулятора 1, Жидкость истекает через насадку 7, заполняет под тем же давлением полость 29 и по трубке 31 поступает в полость 21 и далее по трубке 28 в полость 27. Однако вследствие наличия дросселя 32 и воздушной полости 22 давление жидкости в полостях 21 и 27 возрастает медпенно и благодаря значительной площади поршня 17 достигает величины практически всегда значительно меньшей, чем давление в полости 13 перед окончанием процесса разрядки. . Таким образом, при разрядке гидро- пневмоаккумулятора I давление жидкости в полостях 12 и 13 сниэкается, а в полостях 2 и 27 возрастает, На каком-то этапе роста давления в полости 21 поршень 17 перемещается вниз и входит в контакт штоком 18 ч; поршнем-клапаном 10, не оказывая заметного на него давления, В определенный момент, который зависит от

соотношения площадей поршней 17 и 25 45 когда диафрагма 23 достигает эешетки

и поршня-клапана 10, а также от параметров дросселя 32, воздушной полости 22 и заданной разницы между дав- /лением начала и конца разрядки гидро-пневмоаккумулятора 1, давление в по- 50 рядкой положение.

-

10

15

280952

лости 21 возрастет настолько, что сила от действия его на поршень, t 7 и сила от действия постоянного даеле- ния в полости 14 ня поршень-кпапан 0 станет больше силы, действз ощей на него со стороны полостей 12 и 13, и силы от действия поршня 25. Поршень-клапан 10 станет перемещаться вниз. По мере его двиясения давление в заседельной полости З, перед насадкой 7 и в запоршневой полости 29 уменьшается, а в полостях 21 и 27 продолжает увеличиваться. Рост давления в полостях 21 к. 27 б/дет чро- исходить до тех пор, пока .уменьшающееся давление s полости 13 не станет равным давлению в полости 21. Такое перераспред&пе.ийе давления приводит к тому, чтчо по мере движения поршня-клапана 10 воздействие на него поряня 17 увел йчивается, а противодействие порпзня 25 уменьЕиается. Это обеспечивает резкое уменьшение давления перед насадкой 7 и дос-гаточ- 2 нуто крутизну заднего фронта импульса давления, т.е. четк:/м и надежную работу ytiTpoficTBa, Началом двг-шення поршня-клапана 10 вниз заканчивается разрядка гидропневмоаккукул.йгора I, а после посадки поршня-клапана 10 на седло снова начлнается зарядаа. Процесс работы повторяется.

20

30

После посадки поршня-клапана 10 ка седло 1 данленке в эаседельной полости 13 и запораневой полости 29 практически мгновенно становится близким к атмосферному и поршень 25, выходя из контак.та с поршнем-клапа- ном 10J занимает крайнее нижнее поло жение. В полостях 21 и 27 давление снижается медленна за счет наличия воздушной полости 22 и дросселя 32 н становится равным атмосферному тогда у

24. После этого шток 18 поршня 17 выходит из контакта с поршнем-клапаном и занимает крайнее верхнее положение Система занимает исходг ое яеред раз

2f