Гидроинструмент

(19 Р 4 1(511 Е 21 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ОПИС ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВ:(54)(57) 1. Гжащий источни с,РО ИНСК энерги Т содер"зервуар 1 Хбб 11 410448/21.03.823.10.83.И.Беляе21.967(0Друяное рабочей жидкости и рабочий орган,состоящий иэ насадка и корпуса, о т- .л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це-лью повышения удельной мощности, онснабжен элетровибратором и вибрационным элементом с опорой, а насадокрабочего органа установлен на вибрационном элементе и выполнен в видевтулки с каналом переменного сечения,сужающимся на входе по экспоненте,переходящей в параболу, и расширяющимся на выходе также по экспоненте.1049648 2. Гидроинструмент по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности, опора выполнена с отверстием, а вибрационный элемент в виде связанного с электровибратором конического пальца, установленного в опоре с нозможнос" тью перекрытия выполненного в ней отверстия.3, Гидроинструмент по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с це"Изобретение относится к машиностроению, а именно к инструментам для резки и пробивки отверстий с помощью высоконапорной жидкостнойструи. 5Известно устройство, содержащее источник энергии, резервуар рабочей жидкости и рабочий орган, состоящий из насадка трубчатой формы и корпуса 1), 10Недостатками устройства являются низкий КПД и большая металлоемкость,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидроинструмент,5 содержащий источник энергии, резервуар рабочей жидкости и рабочий орган, состоящий из насадка и кордуса 2 .Недостатком известного устройства является низкий КПД.Целью изобретения является повы" шенив удельной мощности и КПД гидро- инструмента.Поставленная цель достигается тем, что гидроинструмент, содержащий источник энергии, резервуар рабочей жидкости и рабочий орган, состоящий из насадка и корпуса, снабжен элект" ровибратором и.вибрационным элементом с опорой, а насадок рабочего ор- ЗО гана установлен на вибрационном эле" менте и выполнен в виде втулки с каналом переменного сечения, сужающимся на входе по экспоненте, переходящей в параболу, и расширяющимся на 35 выходе также по экспоненте.При этом, с целью повышения экономичности, опора может быть выполнена с отверстием, а вибрационный элемент в виде связанного с электровиб ратором конического пальца, установленного в опоре с воэможностью перекрытия выполненного в ней отверстия,Кроме того, с целью повышения безопасности работы, гидроинструмент 45 может быть снабжен защитным экраном, установленным вокруг втулки и выполненным в виде патрубка иэ пористой лью повышения безопасности работы,он снабжвн защитным экраном, установленным вокруг втулки и ныполненнымн виде патрубка из пористой вибростойкой резины или полимерного материала.4, Гидроинструмвнт по п. 1, о тл.и ч а ю щ и й с я твм, что, с целью повышения производительности,корпус рабочего органа ныполнен пер,форированным,.вибростойкой резины или полимерногоматериала,Причем, с целью повышения производительности, корпус рабочего орга"на может быть выполнен перфорированным,На фиг1 изображен гидроинструмент, общий вид в разреза; на фиг.2и 3 - втулка насадка,на фиг. 4 - узел1 на фиг. 3.Гидроинструмент содержит заключенный в корпус 1 рабочий орган, состоящий из упругого, например стального,насадка 2 в виде втулки, опертого выходным для рабочей жидкости концом нажесткий фланец 3 корпуса 1, а входным для рабочей жидкОсти концом -на связанный с электровибратором 4вибрационный элемент 5, снабженныйпроходными для рабочей жидкости окнами 6. Канал .7 насадка 2 связан черезвсасывающий патрубок 8 и выполненныйн виде гидрошланга ввод 9 с резервуаром рабочей жидкости (условно не показан),Вибрационный элемент 5 установленна жесткой опоре 10, связан с электровибратором 4 посредством жесткогопальца 11 и выполнен в виде решетки,образованной радиальными ребрами 12,Насадок 2 вместе с вибрационнымэлементом 5 и опорой 10 установленс некоторым рабочим поджатием, создаваемым с помощью регулироночнойгайки 13, связанной с корпусом 1,например йосредстном резьбового соединения,Всасывающий патрубок 8 герметично пристыкован к регулировочной гайке 13 и герметично закрыт с другогоконца жестким опорным фланцем 14 сторцевым регулировочным навинчивае"мым элементом 15, поджимающим рабочую часть 16 .электронибратора 4.В целом по форме гидроинструментможет иметь самое различное конструктивное выполнение в зависимости отназначения и условий эксплуатации.На фиг. 1 предлагаемый гидроин" струмент выполнен в форме пистолета с рукояткой .17, внутри которой вмонтированы нсе необходимые для работы устройства подводящие коммуникации и элементы, в частности подводящий электрокабель 18, соединяющий электровибратор 4 с источником электропитания (условно не показан) контактный крючок 19, замыкающий и размыкающий электроконтакты (условно показаны пунктирными линиями);, упругие (демпфирующие) и герметизирующие прокладки 20; условные места 21 соединений. Стрелками 22 - 24 показаны направления течения поступающей в рабочий канал 7 рабочей жидкости, и качестве которой может быть использована вода или другая специальная жидкообразная текучая среда (суспензия, эмульсия, раствор, расплав и т.д.), 2 ОДля осуществления работы гидро- инструмента в регулируемом периодическом, импульсном режиме в соответствии с условиями эксплуатации, т.е. для того, чтобы иметь возможность 25 включить и выключить устройство по мере надобности без потери при этом рабочей жидкости и создавать фигольчатую струю в виде непрерывной жидкостной очереди, или же в виде отдельных капельных выстрелов, жесткий палец 11 выполнен с конической поверхностью, а опора 10 - с ответным седловым отверстием с конической поверхностью 25, н которое полотно входит, закрывая его, палец 11, З 5 так чтов совокупности жесткий палец 11 и опора 10 с седловым отверстием образуют клапанное устройство, работающее н резонансном колебательном режиме совместно с рабочей частью 16 электро нибратора 4, Стрелками 26 показаны направления работы клапанного устройства. С целью обеспечения защиты окру жающей среды от высокочастотного излучения насадка 2 внутри корпуса 1, вдоль его внутренних стенок и наружных стенок насадка 2 установлен поглощающий ультразвук защитный экран 27, выполненный в виде толстостенного, профилиронанного патрубка, например из пористой вибростойкой резины или полимерного материала.С целью повышения производительности путем увеличения непрерывной работы осуществляют охлаждение на" садка 2 за счет осуществления прокачки вдоль его наружных стенок внешнего воздушного потока, для чего в,корпусе 1 и в защитном экране 27 выпол-иены входные 28 и выходные 29 сквоз" ные отверстия, через которые соответственно засасывается в направлении стрелки 30, прокачивается и выбрасывается н направлении стрелки 31 внеш"65 ний воздух, обр.-.зующий тем самым ох"лаждающий цйркуляционный поток.Насадок 2 выполняют в виде капилляра, т,в. с сечением канала до 0,52 мм, который может иметь различнуюФорму сечения: цилиндрическую, коническую, специальным образом профилированную.В частности, на фиг. 3 показанпрофилиронанный насадок 2, имеющийпостепенно по экспонвнциальному закону сужающийся нходной для рабочейжидкости участок 32, плавно переходящий в средний параболический учас"ток 33, который, резко расширяясьпо экспоненте, переходит в ныходнойучасток 34, стенки 35 которого постепенно по экспоненте утолщаются.На Фиг, 3 указанные участки 3234 условно отделены друг от другапунктирными линиями.такая профилированная форма насад"ка 2 и его канала 7 позволяет сущест-.венно повысить эффективность (КПД)преобразования упругой энергии возбуждаемых н его стенках радиальноизгибных нолн в кинетическую энергию движения разгоняемой с их помощью рабочей жидкости и создавать засчет сужения канала и расположенияего стенок под острым углом кумулятивную струю, скорость истечения ко,торой может многократно пренышатьскорость распространения (Фазовуюскорость) самих возбуждаемых упругИхволн.Гидроинструмент работает следующим образом,Рабочая жидкость; например водаиз резервуара (баллона), по связанному с ним подводящему гидрошлангу9 подается но всасывающий патрубок 8Подача рабочей жидкости осуществляется или под действием некоторогоизбыточного давления в баллоне, гдеона хранится, или исключительно засчет работы самого насадка 2, действующего подобно всасывающему насосу,или же за счет и того и другого.При включении электронибратора 4путем замыкания электроконтактов спомощью контактного крючка 19 поддейстнием колебательного воздействия его рабочей части 16 через вибрационный элемент 5 в стенках насадка 2 возбуждаются упругие радиально-изгибные бегущие волны 36 (Фиг, 3), распространяющиеся в направлении стрелки 37.В процессе вибрации палец 11 клапанного устройства периодически с частотой, равной частоте колебательного движения непосредственно воздействующей,на него рабочей части 16 злектровибратора 4, открывает и закрывает проходное отверстие в опоре 10, обеспечивая тем самым непрерывнов порциальное поступлвние (стйлки 23, 24) рабочей жидкости из всасывающего патрубка 8 в канал 7.При выключении электровибратора 4 палец 11 автоматически запирает укаэанное проходное отверстие для рабочей жидкости и тем самым предот нращает ев дальнейшее поступление в неработающий канал 7, что исключает потерю рабочей жидкости. Поступаюцие н канал 7 через клапанное устрой-, ство (стрелки 23, 24) порции рабочей 10 жидкости захватываются буграми-впади" нами возбуждаемых бегуцих нолн 36 (фиг, 3) и разгоняются в нем до скорости Ч , примерно равной фазовой Чф скорости самих нолн. 15Для повышения эффективности вбйнообразования .колебательное воздей-. ствие на насадок 2.осуцествляют в рвзонансном режиме, в частности в режиме параметрического резонанса, 0 с соотношением частот собственных и подводимых колебаний, близким к 1/2.Резонансный колебательный режим определяется экспериментально или рассчитывается известным способом. 5С целью получения регулярных одно. направленных бегуцих волн 36 и исклю" чения обратных волн колебательное ноздвйствив согласуют с реактивной, включая и полезную, нагрузкой с помощью изнестных способов и средств.В частности, с целью обеспечения условия постепенного затухания воз" буждаемйх прямых волн, стенки 35 кон. ценого участка 34 насадка 2 (фиг.З) ,выполнены плавно по экспоненте утолцающимися.В зависимости от размеров сечения (диаметра) канала 7,и амплитуды возбуждаемых и его стенках упругих радиально-изгибйых бегущих волн 36 мо жвт иметь место та или иная эффектин" ность разгона рабочей жидкости и та или иная толщина выбрасынаемой иэ него жидкостной струи 38. Стрелкой 39 показано направление истечения 45 струи 38.В предлагаемом гидроинструменте диаметр его канала не превышает 0,5- 2 мм, хотя н обцем случае он может быть и.ныше. Соответствуюцую толци ну (величину сечения) имеет и ныбрасываемая из него жидкостная струя. В прямолинейном трубчатом капилляре скорость разгона жидкости не мсжет пренышать величины фазовой скорости Чф возбуждаемых в нвм упру"гих волн, т.е. ЧЧф . УсловиеЧ Чфимеет место при полном перекрываниисечения разгонного канала противолежащими буграми упругих волн.Поэтому, с целью дальнейшего повы"шения скорости разгона жидкости., егоосуществляют в специальным образомпрофилированном канале, в частности,как показано на фиг. 3, в экспонвнциальном капилляре, и используют возникающий при этом кумулятивный эф"фект.Кумуляция упругой энергии в раэгонявмом.жидкостном объеме создаетсяза счет сдавливающего воздействия наэтот объем расположенных под острымуглом 2 о(, ( 90 О(см.фиг.3) волнообразующих стенок капилляра,С целью повышения качества (цельности, сплошности) и дальнобойностивыбрасываемой из разгонного канала .жидкостной струи за счет устранениявзаимодействия уже разогнанной струисо стенками выходного пассивного(так как в нем упругие волны интенсивно затухают) участка 34 и преждевсего устранения трения этот участокимеет резкое и значительное расшире"ние, обеспечиваюцее отрыв сформированной н активном участке канала жид"костной струи 38 от этих пассивных стенок,Использованием упругих иэгибныхбегуцих волн, скорость распростране"ния которых (фаэовая скорость) весьма высока (в частности, в пределедля стального капилляра составляетболее 5000 м/с, достигается очень высокая скорость выбрасывания жидкойструи.; Использование при этом капилляр",ного разгонного канала позволяетсоздавать игольчатые жидкостныеструи с сечением, не превышающим2-0,5 мм и менее.По сравнению с,базовым объектомиспользование предлагаемого изобретения позволяет повысить удельнуюмощность гидроинструмента, экономич 1ность и безопасность его раббты,