Гидропушка Советский патент 1981 года по МПК E21C45/00 

(54) ГИДРОПУШКА

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для разрушения горных пород путем воздействия на забой импульсными сверхзвуковыми струями воды. Известна гидропушка включающая ствол с гидроударной камерой и соплом, силовой цилиндр с поршнем и. штоком и ресивер для сжатого газа. При выстреле поршень со штоком под действием сжатого воздуха разгоняется, и шток бы вырубает заряд (порцию) воды из непрерывной струи, поступающей самотеком или под напором в сквозной канал, выполненный в корпусе гидроударной камеры перед соплом перпендикулярно его оси. В результате гидравлического ударника заряд воды под больишм давлением выбрасывается из сопла на разрушаемый объект fl. Недостаток данной конструкции заключается в том, что вакуумировать сопло и ударнун камеру в данной конструкции не представляется возможньм так как это.приводит к заполнению сопла водой. Кроме того, между штоком и непрерывной струей образовывается воздушная подушка, которая при выстреле приводит к образованию болъ шого количества водо-воздушной эмульсии. Указанные недостатки значительно снижают скорость выброса воды из сопла и эффективность разрушения (на 30+50%). Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидропушка, выполненная в виде ствола с соплом и ударным поршнем,который перемещается в стволе под воздействием сжатого газа, находящегося в газовом аккумуляторе. В исходном положении поршень с помощью штока Зс1мкового устройства своим уплотняющим в задней части прижимается к горловине газового аккумулятора. Удержание воды перед поршнем до выстрела осуществляется с псялощью водяного затвора с быстродействующим приводом, убирающегося непосредственной перед выстрелом. Работа самостоятельных гидравлических приводов водяного затвора и замкового устройства коммутируется синхронизатором, обеспечивающим необходимую последовательность их взаимодействия 2. Недостатки конструкции заключаются в том, что наличие раздельных Приводов водяного затвора и замкового устройства в случае рассогласования их работы из-ра неисправностей в синхронизаторе или цепях управления может привести к серьезным авариям гидропушки. Кроме того, с начального момента спуска поршня давление газа в ресивере распространяется на-всю площадь поршня,развивая при этом большое воздействующее усилие,воспринимаемое замковым устройством.

Цель изобретения - повышение надежности работы при одновременном увеличении быстродействия гидропушки путем введения жесткой кинематическо Связи между замковым и зарядным устройствами

Поставленная цель достигается тем, что гидропушка снабжена уравнительным механизмом, приводным гидроцилиндром со штоком и кулачковыми валами с возможностью взаимодействия кулачков с ударным поршнем и уравнительным механизмом, при этом замково и зарядное устройства соединены со штоком гидроцилиндра, а в ударном поршне выполнена проточка.

Кроме того, замковое устройство соединено уравнительным-механизмом с кулачковыми валами, входящими в зацепление с проточкой в ударном поршне.

При этом взаимодействующие поверхности проточки и кулачков выполнены по эвольвентному профилю.

На фиг. 1 изображена гидропушка, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг.1; на. фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 - разведенные кулаки при выстреле, вид в плане.

Гидропушка включает- ствол 1 с ударной камерой 2 (передняя часть ствола), сопло 3 с трехпозиционным золотником 4, камеру сгорания 5 с отсечнь1м клапаном б, подводящим патрубком 7 и запальной свечой 8, зарядное, устройство 9, состоящее из корпуса 10 с общим приводным гидроцилиндром 11, на штоке 12 которого выполнены клапанный поясок, 13 и головка 14, соединенная с поршнем 15 .водяного цилиндра 16. В корпусе 10 выполнены подводящий канал 17, ь котором установленобратный клапан 18 канал 19, в котором установлен обратный клапан 20 и седло 21 клапана. Шток 22 водяного цилиндра соецинен с быстродействующим приводом замкового устройства 23, на штоке 24 которого установлен уравнительны механизм, состоящий из коромысла 25 и серег 26, соединенных с рычагами кулачковых валов 27, взаимодействующих с проточкой 28 ударного поршня 29 кулачками 30. При этом взаимодействующие поверхности 31 проточки и кулачков вьщолнены по эвольвентному профилю. На передней части поршня 29 выполнен уступ 32, соотв.етствующий диаметру входной

части сопла 3, на задней части - уплотняющий поясок 33, взаимодействующий с соплом камеры сгорания 5. На стволе 1 установлены дренажные клапаны 34 и 35.

Работа устройства происходит следующим образом.

После завершения очерёдного цикла (выстрела) узлы гидропушки находятся в следующем положении. Поршень г29 располагается в крайнем правом положении, золотник 4 соединяет сопло 3 напрямую с атмосферой, шток 12 гидроцилиндра, поршень 13 и шток 22 находятся в крайнем правом положении. Шток 24 гидроцилиндра 11 находится в крайнем правом положении, при этом кулачковые валы 27 развернуты, и кулачки 30, выйдя из зацепления с проточкой 28 ударного поршня 29, не препятствуют его перемещению в стволе. Дренажные клапаны 34 и 35 закрыты.

Для подготовки к очередному циклу производят следующие операции. Золотник 4 переключают для подачи сжатого воздуха в сопло. Одновременно открывается дренажныйклапан 34. Под действием сжатого воздуха ударный поршень 29 перемещается влево в исходное положение, вытесняя при этом продукты сгорания из задней части ствола через клапан 34 в атмосферу. После возвращения поршня в исходное положение включается гидроцилиндр 11, который перемещает поршень 15 влево и возвращает замковое устройство в исходное положение, при этом кулачковые валы 27 поворачиваются, и кулачки 30, войдя в зацепление с проточкой 28 поршня, прижимают уплотнитель ный поясок 33 поршня к соплу взрывной камеры 5 и тем самым ее герметизируют. Затем одновременно производят следующие операции. Переключением золотника 4 прекращают подачу сжатого воздуха в сопло 3 и ствол 1, закрывают дренажный клапан 34 и открывают на 1-1,5 с дренажный клапан 35 для сброса в атмосферу избыточног давления воздуха и остатков водяного заряда в стволе. Включают отсечной Клапан 6 и тем сгмым подают топливную смесь в камеру сгорания 5. Подают водяной заряд в водяной цилиндр 16 через подводящий канал 17, при этом поджатие клапанного пояска 13 к седлу 21 защищает ствол от преждевременного попадания в него воды. После закрытия дренажного клапана 35 переключают золотник 4 и через вакуунасос производят отсос воздуха и ствола 3.

Заполнением водяного цилиндра 16 водой и камеры сгорания 5 топливной смесью (после чего производят закрытие отсечного клапана 6) завершается подготовка гидропушки к очередному выстрелу.

Выстрел проиэводитсгя в автоматическом режиме по сигналу оператора.

При выстреле золотник 4 устанавливается в положение, в котором сопло 3 напрямую сообщается с атмосферой. Затем включается гидроцилиндр 11. При,ходе штока 12 и поршня 15 вправо вода из водяного цилиндра . 16 через обратный клапан и канал 19 вытесняется в ствол.. В конце хода гидроциликдра 11 срабатывает быстродействуквдий привод замкового-устройства 23, шток 24 перемещается вправо и через коромысло 25 и серьги 26 поворачивает кулачковые валы 27, освобождая ударный поршень 29. .После выхода кулачков 30 из зацепления с проточкой 28 поршня от датчика положения кулачковых валов 27.производится подачу электрического разряда на запальную свечу 8. Топливная смес воспламеняется, и продукты сгорания начинают с большим ускорением перемещать ударный поршень, собирая пере собой заряд воды. При этом обратный клапан 20 защищает зарядное устройство 9 от проникновения в него продуктов сгорания,заполняющих ствол всле за движущимся поршнем. В конце хода вода заполняет ударную камеру 2, давление скачком возрастает, и следстви резкого ускорения при втекании в суживающееся сопло 3 водяного заряда происходит выброс сверхзвуковой импульсной водяной струи. Остаток водяного заряда, благодаря наличию уступа 32 на передней части ударного поршня, запирается между поршнем и торцом входной части сопла и как гидравлический тормоз затормаживает поршень, йтим завершается процесс выстрела.

Формула изобретения

с соплом и ударным поршнем, источник сжатого газа для перемещения поршня, замковое устройство для удержания и спуска поршня, зарядное устройство для подачи водяного заряда в ствол, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы при одновременном увеличении быстро0действия гидропушки путем введения жесткой кинематической связи между замковым и зарядный устройствами,гидропушка снабжена уравнительньм механизмом, приводным гидроцилиндром со

5 штоком и кулачковыми валами, кулачки которых имеют возможность взаимодействия с ударным поршнем и уравнительным механизмом, при этом замковое и зарядное устройство соединены со

0 штоком гидроцилиндра,, а на ударном поршне выполнена проточка.

5 механизмом с кулачковыми валами.

0 выполнены по эвольвентному профилю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

t

26

Z6

Л вид A

Фиг.2

2

IB