Гидроимпульсатор Советский патент 1991 года по МПК F15B21/12 E21C45/00 

Изобретение относится к гидроимпульсной технике и может быть использовано в горной промышленности, в гидротехническом строительстве для разрушения горных пород и угля пульсирующими струями жидкости, а также в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагре- гатов электростанций.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем обеспечения регулирования частоты пульсаций.

На чертеже представлен гидроимпуль- сатор.

Гидроимпульсатор включает напорную магистраль 1 с гидроаккумулятором 2, содержащий мембрану 3 с решеткой 4, ствол

5 с насадкой 6 и генератор колебаний (на чертеже не обозначен). Генератор колебаний, выполненный в виде управляемого клапана, содержит запорный орган 7, установленный в корпусе 8 между патрубком 9 подвода и патрубком 10 отвода, поршень 11 со штоком 12, образующие с корпусом 8 поршневую полость 13, подпор- шневую полость 14 и штоковую полость 15, воздушный колпак 16 взаимодействует с поршневой полостью 13 через мембрану 17, ограниченную решеткой 18. Трубопровод 19 с дросселем 20 служит для сообщения ствола 5 с поршневой полостью 13. Штоковая полость 15 соединена с источником 21 постоянного давления через вентиль 22. В заО Јь ГО

О

порном органе 7 выполнена расточка, образующая с буртом 23 штока 12 внутреннюю полость 24, сообщенную через каналы 25, 26 и 27 с подпоршневой полостью 14. Воздушный колпак 16 размещен в поршне 11 и ограничен со стороны подпоршневой полости 14 мембраной 28 и решеткой 29, а полость 14 связана через регулируемый вентиль 30 с атмосферой. На внешней поверхности запорного органа 7 выполнена кольцевая проточка 31.

Гидроимпульсатор работает следующим образом,

До момента подвода рабочей х идкости под давлением от центробежного насоса или насоса объемного действия к гидроим- пульсатору его основные элементы находятся в следующих положениях Шток 12 с поршнем 11 и запорный орган 7 находятся в крайнем нижнем положении у седла корпуса 8 генератора колебаний, перекрывая кольцевую проточку 31 и ствол 5 с рабочей насадкой 6. Разделительные мембраны 17 и 28 воздушного колпака 16 и мембраны 3 гидропневмоаккумулятора 2 прижаты давлением сжатого воздуха ч ограничительным решеткам 18, 29 и 4 соответственно. Вентиль 30 и запорный вентиль 22 закрыты,

Перед подачей рабочей жидкости к устройству открывается запорный вентиль 22 и полость 15 сообщается с источником 21 постоянного давления, например с маслостан- цией. При этом запорный орган 7 дожимается постоянным давпением к седлу, обеспечивая более надежное перекрытие кольцевой проточки 31 и ствола 5 с рабочей насадкой 6, Вентиль 30 закрыт. Рабочая жидкость под давлением из напорной магистрали 1 от насоса подается к гидроим- пульсатору. При этом жидкость, отжимая мембрану 3 от ограничительной решетки 4 гидропневмоаккумулятора 2, заполняет освободившееся пространство между ними, а также патрубок подвода 9 генератора колебаний перед запорным органом 7. Давление воздуха в гидропневмоаккуму ляторе 2 и между мембраной 3 и ограни- чительной решеткой 4 постоянно повышается. Происходит процесс зарядки гидропневмоаккумулятора 1, который будет продолжаться до тех пор, пока поршень 11 со штоком 12, перемещаясь под действием повышающего давления, не займет крайнее положение. Это происходит следующим образом.

Жидкость из полости под запорным органом 7 по осевому каналу 26 в штоке 12 и каналам 25 и 27 заполняет полость 24 и подпоршневую полость 14. Давление вначале будет плавно возрастать до тех пор. пока

разделительная мембрана 28, отжимаясь силой давления жидкости от ограничительной решетки 29 воздушного колпака 16, не достигнет такого положения, при котором

давление со стороны сжатого воздуха и жидкости, т.е. с обеих ее сторон будет одинаковым. После этого давление в подпоршневой полости 14 мгновенно возрастает до давления в полости генератора колебаний. В ре0 зультате возникает усилие, перемещающее поршень 11 со штоком 12 из нижнего крайнего положения в крайнее верхнее положение в поршневой полости 13. При своем перемещении поршень 11 со штоком 12 вза5 имодействуют с ограничителем хода запорного органа 7, отрывая его от седла. Запорный орган 7 сообщает внутреннюю полость гидропневмоаккумулятора 2 с кольцевой проточкой 31. При этом на торец за0 порного органа 7 начинает действовать давление, возникшее в кольцевой проточке 31, Это еще больше увеличивает скорость перемещения запорного органа 7 поршня 11 со штоком 12, которые перемещаются

5 впло ь до упора в перегородки корпуса 8.

С момента отрыва запорного органа 7 от седла начинается фаза разрядки гидро- пневмозккумулятора 2. Жидкость в виде им- пульса начинает истекать через насадку 6

0 ствола 5 в атмосферу на объект разрушения. В это же время часть жидкости по переводному трубопроводу 19 с дросселем 20 поступает в поршневую полость 13. Давление в ней вначале будет плавно возрастать до тех

5 пор, пока разделительная мембрана 17, отжимаясь силой давления жидкости от ограничительной решетки 18 воздушного колпака 16, не достигнет такого положения, при котором давление ,со стороны сжатого

0 воздуха и жидкости, т.е. с обеих сторон будет одинаковым. Под этим давлением разделительная мембрана 28 сядет на ограничительную решетку 29, выдавливая жидкость в подпоршневую полость 14, из

5 которой она через канал 27, осевой канал 26 в штоке 12 попадает в ствол 5 с рабочей насадкой 6, смешиваясь с основным потоком и вытекая на объект разрушения. Следовательно, когда давление жидкости в

0 поршневой полости 13 станет равным давлению в стволе 5, то на поршне 11 возникает усилие, перемещающее поршень 11 со штоком 12 из верхнего крайнего положения в нижнее. В это же время при истечении жид5 кости из ствола 5 через рабочую насадку 6 на объект разрушения давление в зоне гидропневмоаккумулятора 2 снижается. В начале это происходит плавно, т.е. до тех пор, пока мембрана 3, сжимаясь силой давления сжатого воздуха, не достигнет ограничительной решетки 4, а затем скачкообразно до давления, близкого к атмосферному. В момент, когда давление на торцовой повео- хности запорного органа 7 со стороны седла будет меньше, чем давление на ее торцовую поверхность со стороны полости 15, сообщенной с источником 21 постоянного давления, то запорный орган 7 начнет перемещаться к седлу. Следовательно, в одно и то же время поршень 11 со штоком 12 и запорный орган 7 под действием силы со стороны поршневой полости 13 и полости 15 перемещаются из крайних верхних положений в нижнее, В момент времени, когда запорный орган 7 сядет на седло, давление в кольцевой проточке 31 станет близким к атмосферному, при этом поршень 11 со штоком 12 также упрется Б седло. Заканчивается разрядка гидропневмоаккумулятора 2 и начинается его зарядка. Во время зарядки жидкость из поршневой полости 13 по переводному трубопроводу 19 с дросселем 20 вытесняется сжатым воздухом из воздушного колпака 16 через насадку 6 ствола 5. При этом давление истечения жидкости через насадку 6 ствола 5 будет разным. В начале она истекает под давлением, которое плавно уменьшается. Происходит это до тех пор, пока разделительная мембрана 17, отжимаясь силой давления сжатого воздуха воздушного колпака 16, ие достигнет ограничительной решетки 18, а затем под действием, скачкообразно уменьшающимся до атмосферного. Процесс работы повторяется, система входит в автоколебательный режим работы. Частота пульсаций давления в стволе 5 регулируется открытием вентиля 30. При закрытом вентиле 30 частота пульсаций давления в стволе 5 максимальна, а при полностью открытом вентиле 30 частота пульсаций давления минимальна.

Вывод системы из p8)K..r-ja автоколебании осуществляется путем прекращения подами рабочей жидкости к гидроигтульсз- тору 5

Формула изобретения Гидроимпулосятор. включающий напорную магистраль с гидропневмоаккуму- лятором, ствол с насадкой м генератор

0 колебаний, выполненный в виде управляемого клапана, содержащего запорный орган, установленный в корпусе между патрубком подвода связанным с. напорной магистралью и патрубком отвода, связан5 ным со стволом, поршень со штоком, установленный в корпусе с образованием поршневой, пидлоршневой и штокозпй полостей, воздушный колпак, связанны/ с поршневой полостью через мембрану, огра0 ничейную решеткой и переводной трубопровод с дросселем соединяющий поршчеаую полость со стволом, при этом шток установлен с возможностью взаимодействия с запорным органом, а штоковая

5 полость через вентипь соединена с источником постоянного давления, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности работы путем об тпече1 ия регулирования частоты пульсаций в запорном

0 органе, со стороны патрубка подвода выполнена расточка, штс1 снабжен оуртом и установлен в расточке с образованием внутренней полости, сообщенной через зыпол- ненные в штоке осевой и радиальные

5 каналы с подпоршневой полостью связанной с атмосферой через регулируемый езн- тиль, осевой канал штока открыт со стороны канала подвода, а ВОЗДУШНЫЙ колпак размещен в поршне с возможностью взаимодей0 ствия с подпоршневой полостью через дополнительную мембрану с решеткой.

f3

Изобретение м.б, использовано в горной промышленности для разрушения горных пород и угля пульсирующими струями жидкости. Цель изобретения - повышение эффективности работы гидроимпульсатора путем обеспечения регулирования частоты пульсаций. Генератор колебаний выполнен в виде управляемого клапана, содержащего запорный орган 7, установленный между патрубками 9, 10 подвода и отвода. Патрубок 9 связан с напорной магистралью 1, в к-рой установлен гидропневмоаккумулятор 2, патрубок 10 - со стволом 5. Поршень 11 с штоком 12 установлен в корпусе 8 с образованием поршневой, подпоршневой и штоко- вой полостей (П) 13, 14, 15. Воздушный колпак 16 связан с П 13 через мембрану 17, ограниченную решеткой 18. Трубопровод 19 с дросселем 20 соединяет П 13 со стволом 5. Шток 12 установлен с возможностью взаимодействия с органом 7. П 15 через вентиль 22 соединена с источником 21 постоянного давления. В органе 7 со стороны патрубка 9 выполнена расточка. Шток 12 снабжен буртом 23 и установлен в расточке с образованием внутренней П 24, сообщенной через выполненные в штоке 12 осевой и радиальный каналы 25, 26, 27 с П 14, связанной с атмосферой через регулируемый вентиль 30. Колпак 16 размещен в поршне 11 с возможностью взаимодействия с П 14 через мембрану 28 с решеткой 29. 1 ил.