Гидроимпульсатор Советский патент 1991 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород пульсирующими струями высокого давления

Цель изобретения - повышение эффек- тивности гидроотбойки за счет увеличения импульсов давления струи.

На чертеже изображена схема гидроим- пульсатора.

Гидроимпульсатор содержит гидро- пневмоаккумулятор 1 с мембраной 2 и ограничительной решеткой 3 и расположенный за ним генератор колебаний 4 со стволом 5 и насадкой 6. Корпус генератора 4 колебаний перегородкой 7 разделен на две изолированные камеры. В одной из них расположена втулка 8, ход которой ограничен съемным седлом 9 и упором 10. Во втулке 8 размещены стакан 11 и поршень-клапан 12, соединенный с хвостовиком 13. На внутрен- ней поверхности втулки 8 со стороны запор- шневой полости 14 выполнен кольцевой выступ 15, ограничивающий перемещение поршень-клапана 12 относительно втулки 8. На наружной поверхности втулки 8 со сто- роны седла 9 выполнена кольцевая проточка 16. Прилегающим к седлу 9 концом втулка 8 делит заседельную полость на внутреннюю поршневую полость 17 и полость 18 кольцевой проточки 16, сообщенные между собой дроссельным каналом 19. выполненным в стенке втулки 8.

Запоршневая полость 14 сообщена с источником постоянного давления (например, маслостанцией) посредством вентиля 20 и снабжена воздушной камерой 21 с диафрагмой 22 и ограничительной решеткой 23.

Во второй изолированной камере корпуса генератора 4 колебаний расположен поршень-толкатель 24, шток 25 которого размещен в поршневой полости 14 с возможностью взаимодействия со стаканом 11. Поршневая полость 26 поршень-толкателя 24 снабжена воздушной полостью 27 с ди- афрагмой 28 и ограничительной решеткой 29 и сообщена с полостью 18 переводной трубкой 30 с дросселем 31. Штоковая полость 32 поршень-толкателя 24 сообщена с атмосферой, а доседельная полость 33 гене- ратора 4 колебаний - поддиэфрагменной полостью гидропневмоаккумулятора 1

Седло 9 выполнено в виде шайбы с посадочными поверхностями на обоих тор- цэх.

Гидроимпульсатор работает следую щим образом.

При подключении устройства к насосу и открытии вентиля 20, сообщающего запор- шневую полость 14 с источником постоян

ного давления, система занимает исходное положение, при котором поршень-клапан 12 и втулка 8 прижаты к седлу 9, поршень- толкатель 24 занимает крайнее правое положение, диафрагма 28 воздушной полости 27 прижата к ограничительной решетке 29. э диафрагма 22 воздушной камеры 21 находится выше ограничительной решетки 23. так как начальное давление воздуха в полости 27 меньше давления управления, создаваемого маслостанцией.

По мере поступления жидкости от насоса мембрана 2 гидропневмоаккумуллтора 1 все больше отходит от ограничительной решетки 3 и освободившийся объем заполняется жидкостью, давление которой постепенно возрастает. Происходит зарядка гидропневмоаккумулятора 1, в который поступает практически вся жидкость от насоса. На поршень-клапан 12 и втулку 8, кроме сил трения, действуют следующие силы. Справа, со стороны запоршневой полости 14, действует препятствующая перемещению вправо сила, обусловленная действием постоянного давления управления на площадь стакана 11 и на кольцевую площадь втулки 8. Слева, со стороны доседельной полости 33, действует способствующая перемещению вправо сила, обусловленная действием рабочего давления на поршень- клапан 12, перекрытый седлом 9, т.е. на площадь, равную площади отверстия в седле 9. Сила, действующая на стакан 11 со стороны внутренней полости 17, отсутствует (или незначительна), так как давление в этой камере близко к атмосферному вследствию наличия дроссельного канала 19 во втулке 8 и сообщения внутренней полости 17 с наружной полостью 18 и далее через ствол 5 и насадку 6 с атмосферой. Проходное сечение дроссельного канала 19 выбирается из условий пропуска того небольшого количества жидкости, проход которого возможен во внутреннюю полость 17, вследствие нарушения герметичности пары седло-клапан.

По мере зарядки гидропневмоаккумулятора 1 давление жидкости в доседельной полости 33 возрастает до расчетного, сила слева становится больше силы справа, возникает результирующая сила, отжимающая поршень-клапан 12 от седла 9. В образовавшуюся щель между седлом 9 и поршень-клапаном 12 устремляется все возрастающее количество жидкости из доседельной полости 33. Теперь уже дроссельный канал 19 не в состоянии пропустить через себя поступающую во внутреннюю полость 17 жидкость и давление в полости 17, а значит и сила, действующая на стакан 11. возрастает. Сила слева увеличивается, что приводит к увеличению скорости перемещения поршень- клапана 12. Сила справа остается неизменной, так как выталкиваемый стаканом 11 обьем жидкости в запоршневую полость 14 принимается воздушной камерой 21 и дав- ление управления в полости 14 остается постоянным. Поршень-клапан 12 в конце своего хода относительно втулки 8 достигает выступа 15 и увлекает за собой втулку 8. После отхода последней от седла 9 сила слева, действующая на систему поршень- клапан - втулка, увеличивается за счет действия давления на торцовую поверхность втулки 8 со стороны заседельной полости, в частности со стороны полости 18. Скорость движения постоянно возрастает, так как по мере отхода втулки 8 от седла 9 давление в полости 18 увеличивается, а в запоршневой полости 14 благодаря воздушной полости 27 остается практически постоянным. При достижении втулкой 8 упора 10 заканчивается процесс зарядки гидропневмоаккуму- лятора 1 и начинается его разрядка. Жидкость, истекая через насадку 6 в виде импульсной струи, воздействует на разру- шаемый объект.

По мере отхода втулки 8 от седла 9 и роста давления в полости 18 жидкость, истекая через ствол 5- и насадку 6, одновременно по переводной трубке 30 и через дроссель 31 поступает в поршневую полость 26 поршень-толкателя 24. Однако давление в поршневой полости 26 возрастаете меньшей интенсивностью, чем в наружной полости 18, так как резкому увеличению давления препятствует наличие воздушной полости 27. Возрастающее давление в поршневой полости 26, действуя на поршень- толкатель 24, перемещает его влево до контакта штоком 25 со стаканом 11. С этого момента действующая на поршень-клапан 12 сила слева определяется действием давления разрядки, т.е. давлением во внутренней полости 17, сила справа определяется давлением в запоршневой 14 и поршневой 26 полостях, сила от которого передается через шток 25. Но так как по мере разрядки гидропневмоаккумулятора 1 давление в полости 17 падает, а в поршневой полости 26 возрастает, возникает момент, когда ре- зультирующая сила, действующая на поршень-клапан 12, начинает перемещать его влево. По мере приближения поршень-клапана 12 к седлу 9, скорость перемещения увеличивается, так как давление в полости 17 (а значит и сила слева) уменьшается

вследствие увеличения гидростатического сопротивления щели между поршень-клапаном 12 и седлом 9.

Когда поршень-клапан 12 доходит до упора в седло 9, заканчивается фаза разрядки гидропневмоаккумулятора 1 и снова начинается его зарядка. Вся поступающая от насоса жидкость принимается гидропнев- моаккумулятором 1. занимая обьем между решеткой 3 и мембраной 2. Давление в заседельной полости, стволе 5 и перед насадкой 6 становится равным практически атмосферному. Втулка 8 под действием давления в запоршневой полости 14 перемещается влево до упора в седло 9. Освобождаемое пространство заполняется жидкостью из воздушной камеры 21, которая вытесняется из-под диафрагмы 22 сжатым воздухом. После посадки поршень- клапана 12 на седло 9 начинается переток жидкости из поршневой полости 26 через дроссель 31. переводную трубку 30. полость 18, ствол 5 и насадку 6 Жидкость вытесняется из-под диафрагмы 28 под действием сжатого воздуха в полости 27. Когда диафрагма 28 достигнет решетки 29. давление в поршневой полости 26 снижается практически до атмосферного. Поршень-толкатель 24 под действием постоянного давления на торец штока 25 перемещается вправо до упора, т.е. выходит из контакта со стаканом 11. Система занимает исходное положение

Работа устройства повторяется.

Формула изобретения Гидроимпульсатор, включающий гидро- пневмоаккумулятор. соединенный с генератором колебаний. содержащим расположенные в корпусе поршень-толкатель со штоком, втулку с кольцевой проточкой на ее боковой стенке, полость которой сообщена со стволом, и поршень-клапан, размещенный во втулке с образованием поршневой полости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроотбойки за счет увеличения амплитуды импульсов давления струи, он снабжен стаканом, расположенным во втулке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия со штоком поршня-толкателя, а поршень-клапан снабжен хвостовиком, расположенным в полости стакана, при этом полость кольцевой проточки сообщена с поршневой полостью посредством дроссельного канала, выполненного в боковой стенке втулки.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разрушения горных пород пульсирующими струями высокого давления. Цель-повышение эффективности гидроотбойки за счет увеличения амплитуды импульсов давления струи. Гидроимпульсатор включает гидро/ л 26 12 1в 48 15 U f t/fIЛП / , / у х / ///Лл . 7ЛГ77Г77 Р#ГЈ Н T Јsfetfr й пневмоаккумулятор 1, соединенный с генератором 4 колебаний В корпусе генератора 4 колебаний расположены поршень-толкатель 24 со штоком 25, втулка 8 с кольцевой проточкой 16 на ее боковой стенке и поршень-клапан 12 Полость кольцевой проточки 16 сообщена со стволом 5. Поршень-клапан 12 размещен во втулке 8 с образованием поршневой полости 17 Во втулке 8 расположен стакан 11 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия со штоком 25 На поршне-клапане 12 установлен, хвостовик 13, расположенный в полости стакана 11 Полость кольцевой проточки 16 сообщена с поршневой полостью 17 дроссельным каналом 19, выполненным в боковой стенке втулки 8 По мере зарядки гидропневмоаккумулятора 1 возрастает сила отжимающая поршень-клапан 12 от седла 9 В образовавшуюся щель между седлом 9 и поршнем-клапаном 12 поступает жидкость. Поршень-клапан 12 увлекает за собой втулку 8. Жидкость истекает через ствол 5 и насадку 6 в виде импульсной струи 1 ил 30 I 31 21 22 26 f t/fIЛП / х / ///Лл . 77 Р#ГЈ Н T Јsfetfr й 7 ё О сл Јь сл VJ 28 Р-const