Гидроимпульсатор

0 П И С А Н И Е р 1176930ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реслублик(51) М Кл зГ 15 В 21/12 Е 21 С 25/60 Е 21 С 45/00 явкис присоединением сударстееииый комитет СССР(45) Дата опубликования описания 07.10.80ло делам изобретеи и открытий(72) Авторы изобретени Тимошенко, С, А. Лененко, К. А, Османян, В, И. КурковН, П, Шакун, В. П. Гаврилов и В. И, ТанскийДонецкий ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт(54) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР Изобретение относится к средствам разрушения горных пород пульсирующими струями жидкости повышенного давления и может найти применение в горнорудной промышленности, в гидротехническом строительстве, а также в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций.Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, ударный трубопровод, генератор колебаний, имеющий рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан и воздушную полость, и переводную трубку 1.Недостатком этого устройства является невысокая разрушающая способность струи жидкости, обусловленная значительнойдлительностью формирования импульса давления перед рабочей насадкой из-за замедленного перемещения поршень-клапана, поскольку перепад давления жидкости, воздействующий на него, ограничен величиной давления в ударном трубопроводе.Известен также гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, установленный между магистральным и ударным трубопроводами, генератор колебаний, имеющий рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан, взаимодействующий с седлами высокой и низкой стороны, и воздушную полость, переводную трубку, снабженную вентилем управления 2.Это устройство имеет недостаточно высокие КПД и производительность, так как 5 степень повышения давления жидкости внем не может быть более двух, при этом часть потока повышенного давления используется для привода поршень-клапана, а не поступает в рабочую насадку. Указан ные недостатки объясняются тем, что сопротивление переводной трубки остается постоянным при изменениях направления движения жидкости в ней, поэтому по ударному трубопроводу в низкой фазе ко лебаний пробегает только одна волна пониженного давления, и жидкость разгоняется до такой скорости, гашение которой позволяет получить перепад давления перед рабочей насадкой, превышающий величину 20 повышенного давления не более чем вдва раза, поскольку время низкой фазы практически равно времени высокой фазы.Следует отметить, что при рабочих насадках малых диаметров (не превышаю щих 10 мм) непроизводительные потери относительно возрастают.Целью изобретения является повышениеКПД и производительности путем увеличения степени повышения давления жидко сти3Это достигается тем, что воздушная полость сообщена с магистральным трубопроводом при помощи переводной трубки и еегидравлическое сопротивление больше сопротивления вентиля управления при егооткрытом положении,Описываемое устройство схематическипредставлено на чертеже,Гидроимпульсатор содержит гидропневмоаккумулятор 1, установленный междумагистральным 2 и ударным 3 трубопроводами, и гейератор колебаний 4. Генераторколебаний 4 имеет рабочую 5 и сбросную 6насадки, поршень-клапан 7, взаимодействующий с седлами высокой 8 и низкой 9 стороны, и воздушную полость 10. Переводнаятрубка 11, снабженная вентилем управления 12, сообщает воздушную полость 10 смагистральным трубопроводом 2, причемгидравлическое сопротивление переводнойтрубки 11 больше гидравлического сопротивления вентиля управления 12 при егооткрытом положении,Поршень-клапан 7 имеет осевой канал 13н наконечник 14 и установлен в корпусе 15,образуя запоршневую полость 16 и полость17. Полость 17 сообщается с осевым каналом 13 через радиальные отверстия 18,Воздушная полость 10 образована припомощи разделительной мембраны 19, причем подмембранное пространство 20 сообщается с запоршневой полостью 16 каналом 21 и с атмосферой - через переводнуютрубку 11 и вентиль управления 12.Гидроимпульсатор работает следующимобразом,При закрытом вентиле управления 12жидкость из магистрального трубопровода2 по ударному трубопроводу 3 через осевойканал 13 и радиальные отверстия 18 поршень-клапана 7 поступает в полость 17, апо переводной трубке 11 - в подмембранное пространство 20 и запоршневую полость 16. Давление в полости 16 равно подводимому, так как истечение жидкости через вентиль управления 12 отсутствует. Приравных давлениях в полостях 16 и 17,вследствие наличия наконечника 14, поршень-клапан 7 перемещается вправо до упора в седло высокой стороны 8 и находитсяв этом положении до тех пор, пока не будетоткрыт вентиль управления 12. При этомпоступающая из магистрального трубопровода 2 жидкость истекает через сброснуюнасадку 6, а скорость движения жидкостипо ударному трубопроводу 3 достигает максимально возможного для данного диаметра сбросной насадки 6 значения.Включение гидроимпульсатора в режимавтоколебаний осуществляется открытиемвентиля управления 12. При этом давлениежидкости в подмембранном пространстве20, а следовательно, и в полости 16 снижается по отношению к подводимому давлению и давлению в полости 17. В результа 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4те разности давления в полостях 17 и 16 поршень-клапан 7 перемещается влево до упора в седло низкой стороны 9. Закрывается сбросная насадка 6 и открывается рабочая насадка 5, Так как гидравлическое сопротивление последней больше, происходит гидравлический удар. Скорость движения жидкости в ударном трубопроводе 3 резко уменьшается, а давление, в том числе и перед рабочей насадкой 5, увеличивается. Начинается высокая фаза колебаний давления, Волна повышенного давления от генератора колебаний 4 распространяется по ударному трубопроводу 3 в сторону гидропневмоаккумулятора 1. Отражаясь отпоследнего, волна повышенного давления возвращается к генератору колебаний 4 через время 2 1/с (1 - длина ударного трубопровода 3, с - скорость распространения ударной волны в нем). Этим временем определяется длительность высокой фазы колебаний и существование повышенного давления перед рабочей насадкой 5.При достаточно большом гидравлическом сопротивлении рабочей насадки 5 (например, для насадки диаметром не более 16 - 18 мм) приход к генератору колебаний 4 отраженной волны повышенного давления влечет за собой снижение давления вплоть до атмосферного. Под действием более высокого давления в полости 16 поршень-клапан 7 перемещается вправо до упора в седло высокой стороны 8, Открывается сбросная насадка 6 и закрывается рабочая насадка 5. Оканчивается высокая и начинается низкая фаза колебаний давления.По ударному трубопроводу 3 в сторону гидропневмоаккумулятора 1 распространяется первая волна пониженного давления. Отразившись от гидропневмоаккумулятора 1, она возвращается к генератору колебаний 4 также через время 2 1/с, Приход отраженной волны пониженного давления к генератору колебаний 4 влечет за собой скачкообразное возрастание скорости истечения жидкости через сбросную насадку 6 и давления перед ней, а следовательно, и увеличение давления в полости 17. Однако это давление остается меньшим по величине, чем постоянное давление в подмембранном пространстве 20 и запоршневой полости 16, поэтому поршень-клапан 7 остается в прежнем положении, По ударному трубопроводу 3 распространяется вторая волна пониженного давления, за ней третья и т, д. до тех пор, пока давление жидкости в зоне генератора колебаний 4, а значит и в полости 17, скачкообразно повышаясь при каждом приходе отраженной волны пониженного давления, не станет большим, чем постоянное давление в полости 16, Как только давление в полости 17 станет больше, чем в полости 16 на величину, достаточную для перемещения поршень-клапана 7, последний перемещается влево до упора7 Тираж 798 Подписноитета СССР по делам изобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5 Изд,дарственного113035, Москв Заказ 2267/11НПО Поиск Г Типография, пр, Сапуно в седло низкой стороны 9. Этим заканчивается низкая фаза колебаний и начинается высокая фаза, Процесс работы повторяется, Система входит в режим автоколебаний.Подвод в подмембранное пространство 20 постоянного давления из магистрального трубопровода 2, возможность регулирования его по величине исключают использование для перемещения поршень-клапана 7 потока повышенного давления, позволяет изменять в широких пределах длительность низкой фазы колебаний, а значит, максимально увеличить степень повышения давления перед рабочей насадкой 5. В результате этого увеличивается эффективность пульсирующей струи и, следовательно, КПД и производительность устройства,Формула изобретенияГидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор, установленный между магистральным и ударным трубопроводами, генератор колебаний, имеющий рабочую и сбросную насадки, поршень-клапан, взаимодействующий с седлами высокой и низ кой стороны, и воздушную полость, переводную трубку, снабженную вентилем управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и производительности путем увеличения степени повышения 1 О давления, воздушная полость сообщена смагистральным трубопроводом при помощи переводной трубки и ее гидравлическое сопротивление больше сопротивления вентиля управления при его открытом положе ни и. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР244991, кл. Е 21 С 45/00, 1969.2, Авторское свидетельство СССР594322, кл. Е 21 С 45/00, 1976.