Гидроимпульсатор

да делам изобретеиий и открытийДонецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР 1Изобретение относится к средствам разрушения горного массива пульсирующимиструями жидкости повышенного давленияи может быть использовано в горноруднойпромышленности и гидротехническом строительстве,Известен гидроимпульсатор, содержа-,щий ударный трубопровод, гидропневмоаккумулятор, стволы с насадками разногодиаметра, генератор колебаний с полым поршнем-клапаном и воздушной полостью .Привод поршняклапана осуществляется 10автоматически за счет периодического изменения разности давления с обеих сторонпоршня. Обе поршневые полости сообщеныс ударным трубопроводом, одна из которых(полость Б) непосредственно через окна вгильзе поршня-клапана, а другая (полость А), снабженная воздушной полостью, через переводную трубку.Вследствие соединения поддиафрагменного пространства воздушной полости с ударным трубопроводом давление в поршневой 2 вполости 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 поршнем- клапаном 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 пространства с заседельным пространством высокой стороны обеспечивает максимально возможную скорость перемещения поршня-клапана в сторону закрытия сбросной насадки, а следовательно, уменьшение длительности формирования импульса повышенного давления перед рабочей насадкой.Данное устройство по техничЕской сущности и достигаемому результату наиболее близко к изобретению.735765 3Недостатком 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 поло- сти 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, гашение которой позволяет получить перед рабочей насадкой величину повышенного давления, превышаюц 1 его 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 повышение производительности гидроотбойки путем увеличения степени повышения давления перед рабочей насадкой.Это достигается тем, что генератор колебаний снабжен дроссслем, 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, содержащий рабочую 3 и сбросную 4 насадки, полый поршень- клапан 5 с наконечником 6 и окнами 7, седла низкой 8 и высокой 9 стороны, воздушную полость 1 О 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) сообщена с поддиафрагменным пространством воздушной полости 10, которая в свою очередь соединена переводной трубкой 11 и дросселем 12 с заседельным пространством высокой стороны. Запоршневая Ьолость поршня-клапана 5 с высокой стороны (полость Б) через окна 7 в гильзе поршня-клапана 5 сообщена с ударйым трубопроводом 2.При работе гидроимпульсатора в авто- колебательном режиме, когда поршень-клапан 5 достигает правого крайнего положения, т. е. седла 9 высокой стороны, водаистекает через сбросную насадку 4 и в ударном трубопроводе 2 происходит ее разгон доопределенной скорости. Между генерато 3 ром колебаний и гидроЬневмоаккумулятором 1 распространяются волны пониженногодавления, причем в момент достижения отраженной волной генератора в полости Би перед сбросной насадкой 4 давление искорость скачкообразно увеличиваются,1 ф Когда поршень-клапан 5 достигает левогокрайнего положения, т. е. седла 8 низкойстороны, происходит гашение скорости воды в ударном трубопроводе 2. Вода подповышенным давлением истекает через рабочую насадку 3. Наступает высокая фазаавтоколебаний,В течение высокой фазы автоколебанийвода из заседельного прострачства высокойстороны по переводной трубке 11 поступает в поддиафрагменное пространство возф душной полости 10 и в полость А, В результате давление в этой полости возрастаетот минимального до максимального. В течение низкой фазы автоколебаний вода изполости А по переводной трубке 11 вытекает в заседельное пространство высокойстороны и далее через рабочую насадку 3 -в атмосферу. В результате давление в полости А уменьшается от максимального доминимального, Следовательно, давление вполости А должно измениться на одну и36 ту же величину за различное время. Этодостигается путем установки в линии переводной трубки 11 дросселя 12. При втекании воды в полость А клапан дросселя12 отжат от седла, поэтому сопротивлениедросселя минимально, и давление в полости33А успевает возрасти от минимального значения до максимального. При вытеканииводы из полости А клапан дросселя 12 прижат к седлу, сопротивление дросселя максимально, так как вода проходит толькор через отверстие в клапане, поэтому снижение давления в полости А от максимальногодо минимального происходит За время низкой фазы автоколебаний.Гидроимпульсатор работает следующимобразом.4 При открытом вентиле управления 13 поршень-клапан 5 находится в крайнем левом пложении, 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 перемещается в крайнее правое положение и достигает седла 9,Перемещение поршень-клапан 5 при близких по значению давлениях в полостях А и Б происходит за счет дополнительного усилия, которое оказывает давление воды на наконечник 6 поршня-клапана 5. В результате этого перемещенйя поршня-клапана 5 от-крывается доступ воды к сбросной насадке 4.сопротивление которой меньше, чем сопротивление рабочей насадки 3, Происходит гидравлический удар. Давление в зоне генератора колебаний уменьшается. По ударно. му трубопроводу 2 к гидропневмоаккуму лятору 1 распространяется водна 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 ка- о нал 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, обуслов- И ленную конструктивными параметрами поршня-клапана 5, последний перемещается в левое крайнее положение и прижимается к седлу 8. Сопротивление системы увеличивается. Происходит гидравлический удар. Давление в зоне генератора колебаний40 возрастает до повышенного. Начинается высокая фаза автоколебаний. К гидропневмоаккумулятору 1 по ударному трубопровобду 2 распространяется волна повышенного давления. В течение высокой азы вода под повышенным давлением истекает черезра-бочую 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, чем в 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 поршня- клапана 5 в правое крайнее положение. Когда это происходит, гидравлическое сопротивление системы уменьшается. По ударному трубопроводу распространяется волна пониженного давления по сравнению с подводимым давлением. Процесс повторяется,Формула изобретенияГидроимпульсатор, включающий гидропневмоаккумулятор, соединенный ударнымтрубопроводом с генератором колебаний,содержащим рабочую и сбросную насадки,поршень-клапан; седла высокой и низкойчастоты, воздушную полость, переводнуютрубку и вентиль управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения степениповышения давления и производительностигидроотбойки, генератор колебаний снабжендросселем переменного сопротивления, установленным в линии переводной трубки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР244991, кл, Е 21 С 25/60, 1971,2. Авторское свидетельство. СССР по заявке2317573/03, кл, Е 21 С 25/60, 1976