Гидроимпульсатор Советский патент 1980 года по МПК E21C25/60 E21C45/04 

Изобретение относится к средствам разрушения горного массива пульсируюшими струями жидкости повышенного давления и может быть использовано в горнорудной промышленности и гидротехническом строительстве., Известен гидроимпульсатор, содержа-, ш,ий ударный трубопровод, гидропневмоаккумулятор, стволь с насадками разного диаметра, генератор колебаний с полым поршнем-клапаном и воздушной полостью j. Привод поршняклапана осуществляется автоматически за счет периодического изменения разности давления с обеих сторон поршня. Обе поршневые полости сообщены с ударным трубопроводом, одна из которых (полость Б) непосредственно через окна в гильзе поршня-клапана, . а другая (полость А), снабженная воздушной полостью, через переводную трубку. Вследствие соединения поддиафрагменного пространства воздушной полости с ударным трубопроводом давление в поршневой полости А не снижается ниже, чем в ударном трубопроводе. Это приводит к значительной длительности формирования импульса вследствие медленного перемещения поршня-клапана, движущегося только за счет перепада давления в полостях Б и А, обусловленного величиной прироста давления в полости Б в момент прихода отраженной волны пониженного давления.- . .. .. Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод, стволы срабочей и сбросной насадками, генератор колебаний с поршнемклапаном и седлами низкой и высокой стороны, воздушную полость, подмембранное пространство которой, сообщенное с поршневой полостью низкой стороны, соединено переводной трубкой с заседельным пространством высокой стороны 2. Соединение подмембранного про(::транства с заседельным пространством высокой стороны обеспечивает максимально возможную скорость перемещения поршня-клапана в сторону закрытия сбросной насадки, а следовательно, уменьщение длительности формирования импульса повышенного давления перед рабочей насадкой. Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к изобретению.

Недостатком этого устройства является то, что гидравлическое сопротивление переводной трубки остается неизменным как при втекании жидкости в полость А, так и при вытекании из нее. Поэтому время, в течение которого давление жидкости в полости А возрастает до величины, необходимой для открытия сброса (сбросной насадки), равно времени, в течение которого давление в этой полости снижается до величины, необходимой для закрытия сброса. Это значит, что после открытия сброса по ударному трубопроводу пробегает только одна волна пониженного давления. В результате жидкость преобретает только такую скорость, гапление которой позволяет получить перед рабочей насадкой величину повышенного давления, превышающего подводимое не более чем в 2 раза. Условия же эффективного разрушения забоя требуют как можно большей степени повышения давления перед рабочей насадкой. Этого можно достигнуть, если обеспечить пробег нескольких волн пониженного давления между гидропневмоаккумулятором и открытой сбросной насадкой. При этом значение скорости движения жидкости в ударном трубопроводе значительно возрастает, что приводит при ее гашении (закрытии сбросной насадки) к значительному росту повышенного давления перед рабочей насадкой.

Целью изобретения является цовышение производительности гидроотбойки путем увеличения степени повышения давления перед рабочей насадкой.

Это достигается тем, что генератор колебаний снабжен дросселем, установленным .в линии переводной трубки с возможностью изменения сопротивления в зависимости от направления движения воды через него.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого гидроимпульсатора.

Гидроимпульсатор включает гидропневмоаккумулятор 1, ударный трубопровод 2 и генератор колебаний, содержаший рабочую 3 и сбросную 4 насадки, полый поршеньклапан 5 с наконечником 6 и окнами 7, седла низкой 8 и высокой 9 стороны, воздушную полость 10 с разделительной диафрагмой, переводную трубку 11 с дросселем 12 переменного сопротивления и вентиль управления 13.

Запоршневая полость поршня-клапана 5 с низкой стороны (полость А) сообшена с поддиафрагменным пространством воздушной полости 10, которая в свою очередь соединена переводной трубкой 11 и дросселем 12 с заседельным пространством высокой стороны. Запоршневая Полость поршня-клапана 5 с высокой стороны (полость Б) через окна 7 в ги.аьзе поршня-клапана 5 сообш,ена с ударным трубопроводом 2.

При работе гидроимпульсатора в автоколебательном режиме, когда поршень-клапан 5 достигает правого крайнего положения, т. е. седла 9 высокой стороны, вода истекает через сбросную насадку 4 и в ударном трубопроводе 2 происходит ее разгон до определенной скорости. Между генератоS ром колебаний и гидpohнeвмoaккyмyлятoром 1 распространяются волны пониженного давления, причем в момент достижения отраженной волной генератора в полости Б и перед сбросной насадкой 4 давление и скорость скачкообразно увеличиваются.

Когда поршень-клапан 5 достигает левого крайнего положения, т. е. седла 8 низкой стороны, происходит гашение скорости воды в ударном трубопроводе 2. Вода под повышенным давлением истекает через рабочую насадку 3. Наступает высокая фаза автоколебаний.

В течение высокой фазы автоколебаний вода из заседельного прострачства высокой стороны по переводной трубке 11 поступает в поддиа.фрагменное пространство воздушной, полости 10 и в полость А. В результате давление в этой полости возрастает от минимального до максимального. В те чениё низкой фазы автоколебаний вода из полости А по переводной трубке 11 вытеJ кает в заседельное пространство высокой стороны и далее через рабочую насадку 3 - в атмосферу. В результате давление в полости А уменьшается от максимального до минимального. Следовательно, давление в полости А должно измениться на одну и

0 ту же величину за различное время. Это достигается путем установки в линии переводной трубки 11 дросселя 12. При втекании воды в полость А клапан дросселя 12 отжат от седла, поэтому сопротивление дросселя минимально, и давление в полости А успевает возрасти от минимального значения до максимального. При вытекании воды из полости А клапан дросселя 12 прижат к седлу, сопротивление дросселя максимально, так как вода проходит только

0 через отверстиеВ клапане, поэтому снижение давления в полости А от максимального до минимального происходит за время фазы автоколебаний. ..

Гидроимпульсатор работает следуюш.им образом.

При открытом вентиле управления 13 поршень-клапан 5 находится в крайнем левом положении, так как вода, поступающая в полость А по переводной трубке 11 с дросселем 12, вытекает через вентиль и давление в полости А близко к атмосферному, а в полости Б - близко к подводимому. Вода под подводимым давлением истекает через рабочую насадку 3. При закрытии вентиля управления 13 давление в полости

А начинает возрастать и когда оно станет близким по значению давлению в полости Б, поршень-клапан 5 перемешается в крайнее правое положение и достигает седла 9. Перемещение поршень-клапан 5 при близких по значению давлениях в полостях А и Б пр-оисходит за счет дополнительного усилия, которое оказывает давление воды на наконечник 6 поршня-клапана 5. В результате этого перемещения поршня-клапана 5 открывается доступ воды к сбросной насадке 4. сопротивление которой меньше, чем сопротивление рабочей насадки 3. Происходит гидравлический удар. Давление в зоне генератора колебаний уменьшается. По ударному трубопроводу 2 к гидропневмоаккумулятору 1 распространяется пониженного давления. Начинается низкая фаза автоколебаний давления, в течение которой по ударному трубопроводу 2 проходят несколько волн пониженного давления. В это же время вода из полости А истекает по переводной трубке 11 с дросселем 12 в заседельное пространство высокой стороны и далее через рабочую насадку 3 - атмосферу. Клапан дросселя 12 прижат к своему седлу, и вода проходит только через канал в клапане. Давление в полости А медленно снижается. Скорость изменения давления зависит от параметров воздушной полости 10 и сопротивления канала дросселя 12. В то время как давление в полости А плавно уменьшается, давление перед сбросной насадкой 4 и в полости Б с приходом каждой очередной отраженной от гидропневмоаккумулятора волны пониженного давления скачкообразно увеличивается, стремясь к величине подводимого давления. Скорость движения воды перед сбросной насадкой 4 увеличивается аналогично давлению. Когда давление в полости А станет меньше, чем давление в полости Б на величину, обусловленную конструктивными параметрами порщня-клапана 5, последний перемещается в левое крайнее положение и прижимается к седлу 8. Сопротивление системы увеличивается. Происходит гидравлический удар. Давление в зоне генератора колебаний возрастает до повышенного. Начинается высокая фаза автоколебаний. К гидропневмоаккумулятору 1 по ударному трубопроводу 2 распространяется волна повышенного давления. В течение высокой азы вода под повышенным давлениём истекает через рабочую насадку 3 и по переводной трубе 11 с дросселем 12 поступает в полость А. Клапан дросселя 12 при этом отжат от своего седла, поэтому гидравлическое сопротивление дросселя меньше, чемв случае вытеКания воды из полости А, и увеличение давления в последней происходит значительно быстрее, чем снижение в низкой фазе. Когда отраженная от гидропневмоаккумулятора 1 волна повышенного давления достигает генератора колебаний, давление в полости Б скачкообразно снижается от повышенного до подводимого и меньше последнего, что зависит от параметров рабочей насадки 3. К этому времени давление в полости А успевает увеличиться до величины, необходимой для перемещения поршняклапана 5 в правое крайнее положение. Когда это происходит, гидравлическое сопротивление системы уменьшается. По ударному трубопроводу распространяется волна пониженного давления по сравнению с подводимьш давлением. Процесс повторяется. Формула изобретения Гидроимпульсатор, включающий гидропневмоаккумулятор, соединенный ударным трубопроводом с генератором колебаний, содержащим рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан, седла вЬ1сокой и низкой частоты, воздушную полость, переводную трубку и вентиль управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени повышения давления и производительности гидроотбойки, генератор колебаний снабжен дросселем переменного сопротивления, установленным в линии переводной трубки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 244991, кл. Е 21 С 25/60, 1971. 2.Авторское свидетельство.СССР по заявке № 2317573/03, кл. Е 21 С 25/60, 1976 (прототип).

.... .-.,

, f V/. г--- (. .

vv/ asl s

zz /nzzzz

у I V ////71 /7