Газодинамическое импульсное устройство Советский патент 1992 года по МПК E21C37/14 E02F5/30 

Изобретение относится к горной промышленности, может буть использовано для разрушение горных пород строями газа, бурения скважин а также мочет быть использовано для проветривания горных выработок.

Из вестно устройство для обрушения материала в бункерах и течках, имеющее основную емкость для сжатого воздуха, внутри которой расположен цилиндр с поршнем. Цилиндр одним торцом прикреплен к стенке емкости, а другим торцом сообщается с емкостью. На конце штока поршня имеется клапан, кото- рь.й перекрывает выходное сопло. К основной полости емкости и запорной емкости (подпорной емкости цилиндра)

подведены трубопроводы, соединенные между собой и снабженные соответствен-, но двухходовым и трехходовым кранами. Устройство снабжено дополнительным источником энергии, выполненным в виде двух емкостей для жидкости, связанных между собой насосом. При этом одна емкость связана с патрубком для подачи сжатого воздуха, емкостью для сжатого воздуха и приводом клапана, а другая сообщена с атмосферой.

Недостаток такого устройства в том, что оно работает на видах энергии (сжатый ггз и вода), что неудойно в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому гвляется устройство для разрушения

to

грунта высоким импульсным давлением газа, содержащее рабочий винтовой наконечник и жестко соединенный с ним трубчатый корпус, где образована за- полняемая сжатым газом емкость. В непосредственной близости от рабочего наконечника в трубчатом корпусе выполнены выхлопные отверстия для выброса газа под давлением из емкости, в ко- торой расположен подпружиненный поршень , соединенный тягой с перекрывающим выхлопные отверстия клапаном и разделяющий пространство емкости на две камеры. Одна камера посредством управляющего клапана сообщена с подводящей газовой магистралью, а другая - с выхлопными отверстиями, Перемещение поршня в направлении выхлопных отверстий ограничено упорным кольцом. Камеры могут периодически сообщаться между собой с помощью сквозных каналов в поршне, в которых установлены подпружиненные клапаны. Поперечное сечение поршня больше, чем поперечное сечение выпускного клапана. Благодаря наличию поршня, давление газа в выпускной камере можно регулировать в зависимости от прочности разрушаемого грунта.

Недостаток такого устройства в невысокой эффективности при разрушении крепких пород. Хотя в этом устройстве и предусмотрено регулирование давления в накопительной камере, но на- ибольшее давление не может быть выше, чем давление в сети сжатого газа, В устройстве не предусмотрена возможность дополнительного повышения давления в выхлопной (накопительной) камере .

Цель изобретения - повышение эф фективности разрушения крепких пород за счет дополнительного повышения давления в накопительной камере.

Поставленная цель достигается тем, что в газодинамическом импульсном устройстве, содержащем цилиндрический корпуср размещенные в нем подпружиненный относительно корпуса клапан, перекрывающий выходное сопло в цилинд ре, накопительную камеру, расположенную со стороны клапана, и подпорную камеру, расположенную со стороны поршня, которые сообщены с источником

сжачого газа, при этом клапан соединен с поршнем штоком, подпорная и накопительная .камеры имеют обратные -; клапаны, соединенные4 с источником

) 0

,-

5

0

0

5

сжатого газа, подпорная камера посредством крана сброса связана с атмосферой, согласно изобретению на штоке горшня установлен второй поршень, подпружиненный относительно основного поршня и образующий с ьим камеру переменного объема,которая имеет обратный клапан, а также посредством крана сброса сообщена с атмосферой, обратные клапаны подпорной, нагнетательной камер и камеры переменного объема через механизм последовательного включения соединены с источником сжатого газа.

На чертеже представлена принципи- альная схема устройства.

Газодинамическое импульсное устройство состоит из корпуса-цилиндра

1.В корпусе помещен первый поршень

2,соединенный штоком 3 с клапаном , имеющем форму обтекателя с параболической образующей, клапан перекрывает сужающееся сопло 5. На штоке 3 установлен с возможностью перемещения второй поршень 6, Поршни в цилиндре образуют три камеры: накопительную камеру 7, подпорную камеру 8 и камеру переменного объема 9. В камере 9 расположена пружина 10 с заданным усилием, которое выбирается в зависимости от необходимой Степени сжатия. В камеры 7 и 8, а также 9 сжатый газ подается через обратные клапаны 11-13 соответственно. Эти обратные клапаны соединены с источником сжатого газа . с помощью механизма . Механизм 1 может быть выполнен в Bi/де вентиля, последовательно открывающего подачу сжатого газа сначала к клапанам 11, 12, а затем к клапану 13. Камера В снабжена краном сброса сжатого газа 15, а камера 9 - краном сброса 16. Шток 3 выполнен полым. В его полости установлена возвратная пружина 17, упирающаяся одной стороной в дно ци-1 линдра 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии за счет пружин 17 и 10 клапан k перекрывает сопло 5, сжатый газ в камерах отсутствует, обратные клапаны 11-13 открыты, 15, 16 и механизм 1 закрыты. Для работы устройства включают механизм Й„ При этом сжатый газ через обратные клапаны 11 и 12 поступает в накопительную камеру 7 и подпорную камеру 8. Поршень 6 за счет сжатого

5

газа воздействует на пружину 10 и приводит ее в напряженное состояние. После того как давление в камерах 7 и 8 достигнет велиш/ны давления в сети сжатого газа, обратные клапаны 11 и 12 закрываются. При этом за счет пружины 10 и поршня 6 давление в камере 7 повышается. После закрытия клапанов 11, 12 механизм И через клапан 13 подает сжгтый газ в камеру 9. При повышении давления в камере 9 происходит дополнительное, сжатие газа в камере 7. Когда давление в камере 9 достигнет заданной величины, закрывается обратный клапан 13. При этом механизм k отключается. Устройство готово к формированию импульсной газодинамической струи. При открытии крана 15 происходит сброс сжатого газа в. атмосферу из подпорной камеры 8. Поршень 2 резко смещается вправо, клёпан k открывает сопло 5. При этом сжатый газ из накопительной камеры 7 по параболическому обтекателю клапана Ь устремляется в сужающееся сопло 5, формируя ударную волну с крутым фронтом„ В сужающемся сопле сжатый газ еще больше сжимается и ускоряется. На выходе из сопла формируется ударный . Затем краном 16 сбрасывают газ из камеры 9. Устройство готово ; следующему циклу работы.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенное устройство имеет большую эффективность работы при разрушении крепких пород за счет долол

нительного сжатия газа в нагнетательной камере и как следствие, большего сжатия газа в струе и большей скорости истечения газа из сопла.

0

5

0

5

0

5

Формула изо бретения Газодинамическое импульсное устройство, содержащее цилиндрический корпус, размещенный в нем подпружиненный относительно корпуса поршень, который соединен штоком с клапаном, перекрывающим выходное сопло в цилиндрическом корпусе, расположенную со стсроны клапана накопительную камеру и подпорную камеру, расположенную со стороны поршня, которые сообщены с источником сжатого газа посредством обратных клапанов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения крепких пород за счет дополнительного повышения давления в накопительной камере,устройство снабжено установленным на штоке вторым поршнем, который подпружинен относительно первого поршня и образует с последним камеру перемекного объема, сообщенную с источником сжатого газа посредством обратного клапана, и с атмосфеоой - посредством крана сброса , при этом камера переменного объема , накопительная и подпорная камеры сообщены с источником сжатого газа посредством механизма для последовательной подачи сжатого газа снимала в накопительную и подпорную ссамеры, а затем - в камеру переменного объема.

У

i

Использование: для разрушения горных пород струями газа, бурения скважин, а также может быть использовано для проветрив;ния выработок. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса-цилиндра. В корпусе помещен поршень, соединенный I штоком и клапаном, имеющим форму обтекателя с параболической образующей, клапан перекрывает сужающееся сопло. На штоке установлен с возможностью перемещения второй поршень. Поршни в цилиндре образуют три камеры: накопительную камеру, подпорную камеру и камеру переменного объема между поршнями. В камере расположена пружина с заданным усилием, которое выбирается в зависимости от необходимой степени сжатия. В камеры сжатый газ подается через обратные клапаны. Эти клапаны соединены с источником сжатого газа с помощью механизма, который последовательно подает сжатый газ к клапанам. Подпорная камера снабжена краном сброса. 1 ил. сл