Двухствольный гидроимпульсатор Советский патент 1980 года по МПК E21C25/60 E21C45/06 

1

Изобретение относится к средствам разрушения горного массива пульсирующими струями жидкости повышенного давления и может найти применение в горнорудной промышленности, гидротехническом строительстве.

Известен двухструйный гидроимпульсатор, имеюший запорное устройство с мембранным пневмогидроприводом, составной частью которого является запорный клапан 1. Межседельное пространство клапана сообшено с атмосферой, а заседельное соединено со стволами гидромонитора. Клапан помещен в межседельном пространстве. Его перемещение между седлами осуществляется при помощи мембраны, с которой он связан щтоком. Надмембранная полость соединена с ударным трубопроводом через переводную трубку и связана с полостью эластичным элементом через разделительную диафрагму. Кроме того, данная полость через вентиль управления соединена с атмосферой. Связь надмембранной полости с эластичным элементом необходима для того, чтобы импульс давления жидкости в стволах имел определенную продолжительность во времени. Однако, эта связь приводит к тому, что изменение давления в надмембранной полости происходит плавно. Это в свою очередь обуславливает плавное нарастание усилия на мембрану, которое перебрасывает клапаны из одного крайнего положения в другое, что вызывает недостаточно,быстрое изменение давления в стволах, а следовательно, и снижение производительности гидроотбойки полезного ископаемого.

Размещение клапана в межседельном

пространстве корпуса требует разъемного крепления одного из седел, что усложняет конструкцию, ухудщает условия эксплуатации, учитывая ударные нагрузки на седла, снижает надежность устройства.

Наиболее близким техническим решением является двухствольный гидроимпульсатор, имеющий запорное устройство с мембранным пневмогидроприводом, имеющий запорное устройство с мембранным пневмогидроприводом, составной частью которого является полный цилиндрический клапан 2. Межседельное пространство клапана сообшено со стволами с насадками разного диаметра, а заседельное со стороны ствола с насадкой большего диаметра - с напорным

трубопроводом. Полый цилиндрический клапан помещен в межседельном пространстве. Его перемещение между ними осуществляется с помощью мембраны, с которой он связан жестко. Надмембранное пространство сообщено через переводную трубку с напорным трубопроводом и связано с полостью эластичным элементом через разделительную диафрагму. Кроме этого, следует отметить, что данное пространство через, вентиль управления соединено с атмосферой. Подмембранное пространство сообщено через окна с напорным трубопротводом. - « - --V-- Т

Размещение полого цилиндрического клапана в межседельном пространстве корпуса требует разъемного крепления одного из седел, а это усложняет конструкцию, ухудщает условия эксплуатации и, учитывая ударные нагрузки на седлах, снижает надежность устройства. Вместе с тем, наличие массы клапана и возросщей скорости перемещения ее, создают больщие динаК1йчесйие нагрузки, приводящие к разрушенивэ корпуса, седел, посадочных мест и т.д., а это нарушает герметичность конструкции и снижает надежность устройства; - :- - -Изготовление полого цилиндрического клапана, корпуса с сёдлами требует большой точности и специальных покрытий внутренних поверхностей корпуса, что усложняет конструкцию в целом. НаЛйЧйёмастеГкЛапа на, атакже сил трения между клапаном и корпусом увеличивают инерционность запорного устройства.

Целью настоящего изобретения является уменьшение инерционности запорного органа, упрощение конструкции, а также повышение надежности и эффективности разрушения горных пород.

Указанная цель достигается тем, что в ,ш-.известном двухствольном гидроимпульсаторе, содержащем напорный трубопровод, разрядник, корпус, стволы с насадками различного диаметра, запорное устройство, переводную трубку, вентиль управления, полость с эластичным элементом и разделительной диафрагмой, запорное устройство выполнено в виде полого цилиндра с окнами, смещенными по Окружности друг относительно друга и снабжено приводным валом с резьбой, жестко закрепленной на корпусе запорного устройства, причем в полости с эластичным элементом установлены ограничительные рещетки.

Выполнение запорного устройства в виде полого Цилиндра с окнами, смещенными по окружности другОтносительно друга, позволило уменьщить его массу и тем самым увеличить скорость переброса, т.е. уменьшить инерционность запорного органа. Этому также способствует установка в полости с эластичным элементом рещеток для ограничения хода разделительной диафрагмы. Это приводит к тому, что изменение давления в начале осуществляется плавно до тех

пор ..пока разделительная диафрагма не достигает ограничительной решетки, а затем скачкообразно - до величины давления в запорном трубопроводе.

Выполнение привода в виде винтовой пары o6ecne4nBaet замену возвратно-постуггательного движения запорного органа, создающего ударные нагрузки на седла, на поворотно-поступательное, уменьщающее ударные нагрузки, увеличивая тем самым, надежность и долговечность. Вместе с тем это снизило требования к корпусу гидроимпульсатора, что значительно упростило конструкцию и повысило технологичность изготовления.

На фиг. 1 принципиальная схема двухствольного гидроимпульсатора в разрезе,-на фиг. 2-вразрез А-А фиг. 1.

Гидроимпульсатор включает в себя напорный трубопровод 1, разрядник 2, цилиндf рический корпус 3 с окнами, смещенными по окружности друг относительно друга, стволы с насадками 4 и 5 разного диаметра, запорное устройство 6, приводной вал 7, на котором выполнена винтовая нарезка с большим ходом, например, многозаходная с увеличенным шагом, обеспечивающая поворот цилиндрического запорного органа На 45°,входящая в гайку 8. Переводная труб-ка 9, вентиль управления 10 и полость с эЛастичным элементом 11 и разделительной диафрагмой 12, ход которой ограничен с двух сторон рещетками 13 и 14, образуют систему

управления гидроимпульсатрром. Запорное устройство б, состоит из полого цилиндрического органа, имеющего окна 15 и 16 сдвинутые по окружности друг относительно друга так, что при повороте приводного вала 7

происходит попеременное совмещение их с окнами корпуса 3 и стволами 4 и 5. Между запорным устройством б и полостью с эластичным элементом 11 расположена камера 17. Она соединяется с напорным трубопроводом переводной трубкой 9, а с атмосферой при помощи вентиля управления 10. Кроме того следует отметить, что камера. 18 расположена внутри запорного устройства б и ограничена снизу корпусом 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Вентиль управления 10 закрыт и окно 16 запорного устройства б совмещено с окном ствола с насадкой 5 большего диаметра, а рабочая жидкость, проходя через напорный трубопровод 1, окно 15, камеру 18, окно 16, ствол с насадком 5 больщего диаметра сбрасываетсяв атмосферу. Камера 17 сообщена через переводную трубку 9 с напорным трубопроводом 1, причем давление в камерах 17 и 18 равны, а рабочие площади запорного устройства со сторонь этих камер различны. Их соотнощение подобрано таким образом, чтобы обеспечить открытие ствола с насадком большего диаметра при закрытии вентиля управления и одинаковом давлении в напорном трубопроводе.

Включение гидроимпульсатора в работу осуществляется открытием вентиля управления 10. При этом давление в камере 17 становится меньше, чем в камере 18 и за счет перепада давлений запорное устройство 6 перемещается в крайнее верхнее положение с одновременным поворотом в винтовой паре 7 и 8. Оно перекрывает окно ствола с насадком 5 большего диаметра и открывает доступ жидкости к стволу с насадком 4 меньшего диаметра. При этом рабочая жидкость, проходя через напорный трубопровод 1, окно 15, камеру 18, окно 16, ствол с насадком 4 меньшего диаметра, истекает в атмосферу. А так как насадок 4 с меньщим диаметром имеет сопротивление больше, чем насадок 5, возникает гидравлический удар перед насадком 4. Волна повышенного давления распространяется по напорному трубопроводу к разряднику 2 и отражается от него в виде волны нормального давления. За время движения этой волны к разряднику и обратно давление в камере 17 плавно уменьшается, а при подходе отраженной волны к запорному устройству давление в камере 17 уменьщается скачком, так как диафрагма 12 опирается на решетку 14. Запорное устройство 6 резко переместится в крайнее верхнее положение, открывая доступ жидкости к насадку 4. При этом возникает гидравлический удар и волна повышенного давления распространяется К разряднику. Ппроцесс работы гидроимпульсатора повторяется. Система входит в режим автоколебаний. Следует отметить, что длительность импульса, т.е. промежуток времени в течение которого жидкость истекает через ствол с насадком большего диаметра, а следовательно, и частота пульсаций, регулируется гидравлическим сопротивлением переводной трубки 9 и первоначальным давлением воздуха в полости 11. С уменьшением сопротивления приводной трубки частота пульсаций увеличивается.

Формула изобретения

Двухствольный гидроимпульсатор, включающий напорный трубопровод с разрядником, стволы с насадками различного диаметра, запорное устройство, переводную трубку, полость, содержащую эластичный элемент и разделительную диафрагму, а также вентиль управления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности запорного устройства, упрощения конструкции и повышения производительности тидроотбойки, запорное устройство выполнено в виде полого цилиндра с окнами, смещенными по окружности цилиндра друг относительно друга, и снабжено приводным валом с резьбой и гайкой, жестко закрепленной на корпусе запорного устройства, причем в полости с эластичным элементом установлены ограничительные решетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР кл. Е 21 С 25/60, 21.11.69.

2.Авторское свидетельство СССР, кл. Е 21 С 25/60, 21.09.67.