Двухствольный импульсный гидромонитор Советский патент 1981 года по МПК E21C25/60 E21C45/02 

I

Изобретение относится к устройст вам, создающим пульсирующие струи жидкости с повышением давления в импульсе, и может быть использовано при гидроотбойке полезного ископаемого и в гидротехническом строительстве .

Известен двухствольный импульсный гидромонитор, у которого пульсации потока жидкости осуществляются при помощи прерывателя потока, выполненного в виде штока, на концах которого закреплены диски с эластичными элементами, работающего в автоколебательном режиме -1. корпус прерывателя снабжен двумя взаимно перпендикулярными перегородками, одна из которых установлена в горизонтальной плоскости по штоку, а другая - со стороны стволов посредине ксрпуса. Торцовые поверхности корпуса совместно с перегородками и ребрами образуют посадочные места запорных органов, т.е. седла. Запорные органы размещены в заседельных пространствах корпуса и соединены между собой штоком, причем полости с упругим элементом, например сжатым воздухом, и разделительными диафрагмами, имеющими ограничительные решетки, установлены по обеим сторонам корпуса за запорными органами,

Такое выполнение устройства обеспечивает повышение производительности гидроотбойки за счет уве/ичения частоты пульсаций струи.

Недостатком устройства является то, что давление в стволах не превы0шает подводимого, т.е. в течение импульса остается постоянным, а повышение производительности гидроотбсйки обеспечивается только за счет попеременного воздействия

5 струй на разрушаемый объект. В этих условиях эффективность разрушения может быть повышена не только за счет повышения давления в импульсе, но и за счет изменения его амплиту0ды.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому эффекту является гидромонитор, содержащий поворотные шарниры, корпус, прерыватель

5 потока, стволы с насадками одинакового диаметра, полости с упругим элементом и разделительными диафрагмами с ограничительными решётками, переводные трубки, вентиль управления,

0 ,гидропневмоаккумулятор и разделитель

потока, выполненный в виде цилиндра и поршня 2.

Недостатком данного устройства является то, что давление в стволах имеет малую амплитуду повышенного давления, причем форма не меняется, а повьачение эффективности гидроотбсйки обеспечивгется только за счет амплитуды повышенного давления в импульсе при взаимодействии струй на разрушаемый объект. В этих условиях эффективность разрушения мо5кет быть повышена как за счет увеличения амплитуды повышенного давления в импульсе, так и за счет изменения его формы.

Цель изобретения - повышение эффектиьности гидроотбойки за счет изменения формы и амплитуды высокого давления в импульсе.

Указанная цель достигается тем, что цилиндр разделителя потока выполнен в виде несвязанных друг с другом камер, каждая из которых соединена с противоположным стволом.

Такое выполнение двухствольного импульсного гидромонитора позволяет получить в пределах длительности импульса в стволах не только повышение давления, но и изменение формы и амплитуды по сравнению с подводимым давлением, что повышает эффективность гидроотбойки.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного двух{стврльного импульсного гидромотора в разрезе.

Двухствольный импульсный гидромонитор содержит установленный на магистрали 1 гицропневмоаккумулятор 2, к которому при помощи поворотных шарниров 3 подсоединен корпус 4 с седлами 5 и б,прерыватель 7 потока, выполненный в виде штока 8, на концах которого закреплены металлические диски 9 и 10 с эластичными элементами 11 и 12. Корпус 4 образован цилиндрической трубой 13 и снабжен двумя взаимно перпендикулярными перегородками 14 и 15, одна из которы 14 установлена в горизонтальной плокости по диаметру корпуса, деля последний на две части, каждая из котбсялх представлена полуцилиндрами 16 и 17, а другая 15 - со стороны сз гволов 18 и 19 с насадками одинакового диаметра посредине полуцилиндра 17 корпуса 4. Это позволяет разделить внутреннюю часть корпуса 4 на три камеры: 20 - подводящая, расположенная между седлами 5 и 6, и соединенпая через поворотные шарнир 3 и гидропневмоаккумулятор 2 с магистралью 1; 21 и 22 - отводящие, расположенные в межседельном пространстве и разделенные между собой перегородкой 15, а от подводящей перегородкой 14, причем соединены со стволами 18 и 19 соответственно.

Следовательно, отвсдящие камеры 21 и 22 соединены с подводящей 20 через торцовую часть корпуса и не связаны друг с другом. В заседельном пространстве расположен прерыватель

7потока и полости 23 и 24 с упруги элементом, например ся.атым воздухом, с разделительными диафрагмами 25 и 26, имеющими ограничительные решетки 27, 28, 29 и 30. Полости, расположенные между прерывателем 7 потоке, и полостями 23 и. 24 с упруги элементом, обозначим через А и В. Они сообщены со смежными стволами

,18 и 19 переводными трубками 31 и 3 гидравлическое сопротивление которы значительно больше, чем сопротивление насадок, к одной из полостей, например полости А, подсоединен вентиль 33 управления. Кроме того, между стволами 18 и 19 установлен разделитель 34 потока, выполненный в виде цилиндра 35, соединяющего стволы, и поршней 36 и 37, помещенных в него, причем в цилиндре 35 установлена перегородка 38, делящая цилиндр на две камеры 39 и 40, не связанные друг с другом, но соединенные с противоположными стволами переводными трубками 41 и 42.Поршни 36 и 37 жестко связаны между собой штоком 43.

Устройство работает следующим образом.

Когда вентиль 33 управления открыт, а прерыватель 7 потока находится в крайнем левом положении, то жидкость из магистрали 1, проходя через внутренние полости гидропневмоаккумулятора 2 и поворотных шарниров 3, заполняет камеру 20, проходит щель между прерывателем 7 потока и седлом 5, отводящую камеру 21, поступает в ствол 18 и, отжимая поршни 36 и 37 со штоком 43 в крайнее правое положение, выходит через насадку ствола 18 в атмосферу

8то же время жидкость из ствола

18 по переводным трубкам 31 и 42 заполняет полость А и камеру 39, но так как вентиль J3 управления открыт, то давление в полости А близко к атмосферному, а давление в камере 39 равно давлению жидкости в стволе 18. Кроме того давление в полости В и камере 40 равно атмосферному. Разделительные диафрагмы 25 и 26 воздушных пол.остей 23 и 24 прижатыдавлен ем газа к решеткам 28 и 29.

Работа двухствольного импульсного гидромонитора в автоколебательном режиме, начинается после закрыти вентиля 33 управления. Это привод1 т к тому, что давление в полости А возрастает. Рост давления будет длиться во времени до тех пор,пока разделительная диафрагма 25, перемещаясь под действием разности давлений на нее влево, не достигнет ограничительной решетки 27. В этот момент рремени давление в камере А скачкообразно возрастает до подводимого, т.е. давления,равного даглению в стволе 18. В результате возникгшзт усилия, перемещающие прерыватель 7 потока в правое крайнее положение. Доступ жидкости к стволу

18закрывается, а к стволу 19 - открывается. Основной поток жидкости проходит через насадку ствола 19

и, перемещая поршни 37 и 36, соединенные штоком 43, заполняет цилиндр

35со стороны поршня 37 и камеру

40 по переводной трубке 41. Жидкость, занимающая цилиндр 35 со стороны поршня 36 и камеру 39, проходя через вну1-р°ннюю полость цилиндра 35 и переводную трубку 42, истекает через насадку ствола 18. До тех пор, пока поршень 37 не достигнет перегородки 38, сопротивление систе(«ы будет определяться гидравлическим сопротивлением насадки ствола 19 и гидравлическим сопротивлением переводных трубок 41 и 42. Время, в течение которого жидкость заполняет цилиндр

СО стороны поршня 37 и камеру 40 по переводной трубке 41, а также выжимает жидкость из камеры 39, зависит от обьема цилиндра, камер, гидравлического сопротивления переводных трубок, а также первоначальной величины давления в стволе 19, которая равняется разности давлений,достаточной для перемещения поршней 37 и

36со штоком 43 в цилиндре 35 из крайнего правого положения в крайнее левое.

Протекающий при этом в системе переходный процесс характеризуется распространением ударных волн дав/тения между разделителем 34 потока и гидропневмоаккумулятором 2 и разгоном жидкости в правой проточной части двухствольного импульсного гидромонитора. Увеличение скорости движения жидкости будет наблюдаться до тех пор, пока поршень 37 со штоком 43 и поршнем 36 будет перемещаться в цилиндре 35. В момент времени, когда поршень 37 разделителя 34 потока займет крайнее левое положение, т.е. упрется в перегородку 38, происходит торможение жидкости, разгонной в правой проточной части гидромонитора, перед насадкой ствола 19. В системе возникает гидравлический удар. Давление в стволе

19с насадкой резко возрастает. Волна повьошенного давления распространяется от насадки по внутренней полости ствола 19, через отводящую камеру 22, щель между седлом 6 и прерывателем 7 потока, подводящую

камеру 20,внутренние полости поворотных шарниров 3 к гидропневмоаккумулятору 2, установленному на магистрали 1. Отражается она от гидропневмоаккумулятора 2 в виде волны давления, близкого к давлению в магистрали. За время движения ударной волны к гидропневмоаккумулятору и обратно. давление жидкости в полос- . ти В, которая по переводной трубке 32 заполняется жидкостью из ствола

0 19, вначале.плавно возрастает до тех пор, пока разделительная диафрагма 26,отжимаясь от решетки 29, не дЬстигнет решетки 30, а затем скачкообразно до значения в стволе

5 19. В то же время из полости А жидкость вытекает по переводной трубке 31 в полость ствола 18. При этом давление в полости А плавно снижается до тех пор, пока разделительная диафрагма 25, отжимаясь от решетки

0 27, не достигнет 28. После этого давление скачкообразно снижается до давления в стволе 18, т.е. близкого к атмосферному. Давление перед насадкой ствола 19 вначале

5 возрастает до повышенного по сравнению с давлением в магистрали, а затем - постепенно приближаясь к значению последнего. После окончания перераспределения давлений в полостях А и В происходит перемещение прерывателя 7 потока из крайнего правого положения в левое.

Процесс повторяется и система входит в автоколебательный режим работы.

S

Формула изобретения

. Двухствольный импульсный гидромонитор, содержащий поворотные шарниры, корпус, прерыватель потока, стволы с насадке1ми одинакового диаметра, полости с упругим элементом и разделительными диафрагмами с ограничительными решетками, переводные трубки. Вентиль управления, гидропневмо5аккумулятор и разделитель потока, выполненный в виде цилиндра и поршня, отличающийся тем, что, с целью повьааения эффективности гидроотбойки за счет изменения формы и амплитуды высокого давления в импульсе, цилиндр разделителя потока выполнен в виде несвязанных друг с другом камер, каждая из которых соединена с противоположным стволом.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

по заявке № 2593410, кл. Е 21 С 25/60, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2696473, кл.Е 21 С 25/60, 1978.

а

30