Пульсирующий гидромонитор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 21 С 45 0 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД А ПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ во СССРО, 1984.СССРО, 1986.ГИДРОМОН ТОР(57) Изобретение ной технике и м.б шения горных по ями жидкости. Ц тивности гидр оот вания амплитуды пульсе и частоты держит прерыват относится к гид . использовано род пульсирую ель - повыше бойки за счет высокого давл пульсаций. Устр ель потока 1, ги роимпульсдля разрущими струне эффек- регулирония в имойство со- дропневмо(21) 4206723/22-03.80144805 аккумулятор 2, гидромонитор 3, сообщенный с подводящей, магистралью 14. Система управления имеет основные и дополнительные гидроцилиндры 55, 56 управления. Разгонные устройства 6 и 7 выполнены в виде поршней 33 и 34 со штоками 35 и 36. В корпусе каждого разгонного устройства 6 и 7 установлены дополнительные поршни 49 и 50, Последние расположены между основными поршнями 33, 34 и перегородками 39, 40. Около последних выполнены отверстия. Поршни 49 и 50 посредством дополнительных штоков 53, 54 соединены со штоками дополнительных гидроцилиндров 55 и 56. Перемещая дополнительные поршни 49, 50 гидроцилиндрами 55, 56, уменьшают или увеличивают объем внутренних полостей разгонных устройств 6 и 7. При этом меняются частота и амплитуда импульса. 3 ил.1448057 5 10 15 20 5055 1Изобретение относится к гидроимпульсной технике, в частности к конструкции пульсирующих гидромониторов и может быть использовано в горнорудной промышленности, в гидротехническом строительстве для разрушения горных пород и угля пульсирующими струями жидкости с повышением давления в импульсе, а также в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций.Целью изобретения является повышение эффективности гидроотбойки за счет регулирования амплитуды высокого давления в импульсе и частоты пульсаций.На фиг. 1 показан общий вид пульсирующего гидромонитора в разрезе; на фиг, 2 - общий вид гидромонитора в разрезе; на фиг. 3 - общий вид разгонного устройства в разрезе.Пульсирующий гндромонитор содержит прерыватель 1 потока, гидропневмоаккумулятор 2, гидромонитор 3 с трубопроводами 4 и 5, разгонные устройства 6 и 7 с трубопроводами 8 и 9. Прерыватель 1 потока состоит из корпуса 10 с седлами 11 н 12, межседельное пространство 13 которого через внут реннюю полость гидропневмоаккумулятора 2 сообщено с подводящей магистралью 14, а в заседельных пространствах 15 и 16 расположены жестко связанные между собой штоком 17 поршни 18 и 19. Кроме того, заседел.ные пространства 5 и 16 соединены с гидро- монитором 3 через внутренние полости трубопроводов 4 и 5. Запоршневые полости 20 и 21 сообщены с трубопроводами 4 и 5 переводными трубками 22 и 23 и отделены от полостей 24 и 25 с эластичным элементом (сжатым газом) разделительными диафрагмами 26 и 27, ход которых ограничен с обеих сторон решетками 28, 29 и 30, 31, Одна из запоршневых полостей, например 21, сообщена с атмосферой через вентиль 32 управления. На трубопроводах 4 и 5 около гидро- монитора 3 установлены разгонные устройства 6 и 7, выполненные в виде поршней 33 и 34 со штоками 35 и 36, помещенных в корпуса 37 и 38, которые перегородками 39 и 40 разделены на две камеры 41, 42 и 43, 44. Камеры 41 и 42 через внутренние полости трубопроводов 9 и 8 сообщены с подводящей магистралью 14, а камеры 43 и 44 через окна 45 и 46 с внутренними полостями трубопроводов 5 и 4. В камерах 43 и 44 между поршнями 33 и 34 и перегородками 39 и 40 коопусов 37 и 38 установлены регуляторы 47 и 48 хода. Они выполнены в виде поршней 49 и 50 со штоками 51 и 52. Штоки 51 и 52 проходят через перегородки 39 и 40 снаружи камер 41 и 42 и соединяются между собой втулками 53 и 54, Гидроцилиндры 55 и 56 установлены на разгонных устройствах 6 ии соединены через втулки 53 и 54 с регуляторами 47 и 48 хода. Поршни 49 и 50 регуляторов 4 и 48 хода непосредственно контактируют с поршнями 33 и 34 разгонных устройств 7 и 6. Кроме того, в корпусах 37 и 38 около перегородок 39 и 40 со стороны камер 43 и 44 выполнены отверстия 57 и 58, Гидро- монитор 3 состоит из горизонтального шарнира 59 с кольцевыми проточками 60 и 61 и вертикального стояка 62, разделенного перегородкой 63 на две камеры 64 и 65, соединенные через окна 66 и 67 с трубопроводами 3 и 4. На вертикальном стояке 62 установлены вертикальные шарниры 68 и 69 с кольцевыми камерами 70 и 71, которые через радиальные окна 72 и 73 и полости 74 и 75 соединены с камерами 64 и 65 вертикаль-. ного стояка 62, Вертикальные шарниры 68 и 69 соединены со стволами 76 и 77 с насадками одинакового диаметра. Стволы 76 и 77 жестко скреплены между собой кронштейном 78, к которому подсоединен гидроцилиндр вертикального поворота стволов 76 и 77. Кроме того, следует отметить, что гидравлическое сопротивление переводных трубок 22 и 23 значительно больше гидравлического сопротивления насадков, установленных на стволах 6 и 7 гидромонитора 3. Рабочий процесс в пульсирующем гидромониторе протекает следующим образом.Когда вентиль 32 управления открыт,а поршни 18 и 9 со штоком 17 находятся в крайнем правом положении, жидкость из подводящей магистрали 14, проходя через внутренние полости гидропневмоаккумулятора 2, заполняет межседельное пространство 13 корпуса 10 прерывателя 1 потока, проходит щель между поршнем 19 и седлом 11, поступает в заседельное пространство 15, а из него в трубопровод 5, горизонтальный шарнир 59, кольцевую проточку 61, окно 67 вертикального стояка 62, камеру 65 между перегородкой 63 и вертикальным стояком 62, полость 75, окно 73, кольцевую камеру 71 вертикального шарнира 69, ствол 77 с насадкой и выходит через насадку ствола 77 в атмосферу. Кроме того, жидкость из трубо провода 5 по переводной трубке 23 заполняет запоршневую полость 21 поршня 19.Так как вентиль 32 открыт, то давление в этой полости близко к атмосферному. В это же время давление в запоршневой полости 45 О тоже близко к атмосферному в резульгате того, что" она сообщена с атмосферой через переводную трубку 22, трубопровод 4 и ствол 76 с насадкой гидромонитора 3. Следовательно, разделительные диафрагмы 26 и 27 полостей 24 и 25 с эластичным элементом прижаты давлением газа к решеткам 28 и 29. Поршень 33 со штоком 35 разгонного устройства 7 и регулятора 47 хода находятся также в крайнем правом положении у перегородки 39 корпуса 37, Камера 43 через окно 45 заполнена жидкостью из трубопровода 5. Объем ее максимальный. В это же время поршень 43 с штоком 36 разгонного устройства 6 находится под действием давления жидкости, поступающей из3подводящей магистрали 14 по трубопроводу 8 в камеру 42, тоже в крайнем правом положении около окна 46 в трубопроводе 4. А регулятор 48 хода находится в крайнем левом положении у перегородки 40. Штоки гидроцилиндров 55 и 56 выдвинуты, разгонные устройства 7 и 6 подготовлены к приему максимального объема жидкости из трубопроводов 5 и 4, Объем камеры 44 минимальный.Ввод устройства в режим автоколебаний осуществляется закрытием вентиля 32 управления, При этом в запоршневой полости 21 поршня 19 давление жидкости плавно возрастает до тех пор, пока разделительная диафрагма 27, отжимаясь силой давления жидкости от решетки 29, не достигнет решетки 31. После этого давление в запоршневой полости 21 мгновенно возрастает до подводимого, т.е. до давления, равного давлению в трубопроводе 5. В результате этого возникает усилие, перемещающее поршни 18 и 19 с штоком 17 из крайнего правого положения в левое. Жидкость из межседельного пространства 13 прерывателя 1 потока устремляется теперь уже не к стволу 77 по трубопроводу 5, а к стволу 76 с насадкой по трубопроводу 4. Основной поток жидкости, проходя щель между поршнем 18 и седлом 12, поступает в заседельное пространство 16, трубопровод 4, горизонтальный шарнир 59, кольцевую проточку 60, окно 66 вертикального стояка 62, камеру 64 между перегородкой 63 и вертикальным стояком 62, полость 74, окна 72, кольцевую камеру 70 вертикального шарнира 68, ствол 76 с насадком и выходит через насадку ствола 76 в атмосферу на объект разрушения. В это же время жидкость из трубопровода 4 поступает через окно 46 в камеру 44, заполняя ее и перемещая поршень 34 с штоком 36 из правого крайнего положения от окна 46 в левое до упора на поршень 50 регулятора 48 хода. Жидкость из камеры 42 корпуса 38 разгонного устройства 6 при перемещении поршня 34 с штоком 36 в крайнее левое положение до упора на поршень 50 регулятора 48 хода будет вытесняться по трубопроводу 8 в подводящую магистраль 14, а воздух между перегородкой 40 и поршнем 34 будет также через отверстия 58 в корпусе 38 вытесняться в атмосферу, До тех пор, пока поршень 34 с штоком 36 разгонного устройства 6 не достигнет крайнего левого положения, т.е. поршень 34 с штоком 36 не сядет на поршень 50 регулятора 48 хода, сопротивление системы определяется гидравлическим сопротивлением насадка ствола 76 и окна 46. Время, в течение которого жидкость заполняет камеру 44 разгонного устройства 6, зависит от объема последней, сопротивления окна 46, а также от первоначальной величины давления в трубопроводе 4, которая равняется разности давления, достаточной 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4для перемещения поршня 34 с штоком 36 из одного крайнего положения в другое.Протекающий при этом в системе переходный процесс характеризуется раснространением ударных волн давления между разгонным устройством 6 и гидропневмоаккумулятором 2 и разгоном жидкости в левой проточной части пульсирующего гидромонитора. Увеличение скорости движения жидкости будет наблюдаться до тех пор, пока поршень 34 с штоком 36 будет перемещаться в камерах 44 и 42. В момент времени, когда поршень 34 с штоком 36 займут крайнее левое положение, т.е. сядет поршень 34 на поршень 50 регулятора 48 хода, происходит торможение рабочей жидкости, разогнанной в левой проточной части пульсирующего гидромонитора перед насадкой ствола 76. В системе возникает гидравли-. ческий удар. Давление в трубопроводе 4 и стволе 76 с насадкой резко возрастает. Волна повышенного давления распространяется от насадки ствола 76 через проточную часть гидромонитора 3 по трубопроводу 4 через проточную часть прерывателя 1 потока к гидропневмоаккумулятору 2, установленному на подводящей магистрали 14. Отражается она от гидропневмоаккумулятора 2 в виде волны давления, близкого к давлению в магистрали 14. За время движения ударной волны к гидропневмоаккумулятору 2 и обратно давление жидкости в запоршневой полости 20 поршня 18, которая по переводной трубке 22 заполняется из трубопровода 4, вначале плавно возрастает до тех пор, пока разделительная диафрагма 26, отжимаясь давлением жидкости от решетки 28, не достигнет решетки 30, а затем скачкообразно до значения давления в трубопроводе 4. В это же время из запоршневой полости 21 жидкость по переводной трубке 23 перетекает в полость трубопровода 5. При этом в запоршневой полости 21 в начале поддержива.ется такое же давление, как и в трубопроводе 5 при движении поршня 33 с штоком 35 под действием давления со стороны камеры 41, соединенной трубопроводом 9 с подводящей магистралью 14 от регулятора 47 хода к окну 45 в камере 43, засасывая через отверстия 57 в корпусе 37 воздух из атмосферы, а затем в результате истечения жидкости через насадку ствола 77 в атмосферу плавно снижается до тех пор, пока разделительная диафрагма 27, отжимаясь от решетки 31, не достигнет решетки 29. В это время процесс в трубопроводе 5 затухнет и давление в нем становится равным атмосферному, а в запоршневой полости 21 оно тоже снижается до атмосферного, но скачкообразно, Давление же перед насадкой ствола 76 в начале возрастает до повышенного по сравнению с давлением в подводящей магистрали 14, а затем постепенно приближается к значению последнего. Жидкость подизменяющимся давлением от повышенного до подводимого истекает через насадку ствола 76 в атмосферу на объект разрушения, После окончания перераспределения давлений в запоршневых полостях 20 и 21 происходит перемещение поршней 18 и 19 с штоком 17 прерывателя 1 потока из крайнего левого положения в правое.Процесс повторяется и система входит ,птоколебательный режим работы.Вывод системы из режима автоколебапий осуществляется открытием вентиля 32 1 правления, что приводит к постоянному поддержанию давления в запоршневых полостях 21, близкого к атмосферному, и нахождению поршней 18 и 19 со штоком 17 прерывателя 1 потока в крайнем правом и". ожении. В указанном автоколебательном режиме работы пульсирующего гидромонитора регуляторы 47 и 48 хода находились в крайних правом и левом положениях соответственно. Поршни 49 и 50 упирались в перегородки 39 и 40 камер 43 и 44 корпусов 37 и 38 разгонных устройств 7 и 6. Обьем жидкости, принимаемый камерами 43 и 44, максимальный. Это обеспечивает максимальную амплитуду высокого давления в импульсе при минимальной частоте пульсаций давления, которая определяется в основном временем заполнения камер 43 и 44 разгонных у:тройств 7 и 6 жидкостью. Штоки гидроцилиндров 55 и 56 выдвинуты. Если теперь вдвинуть штоки гидроцилиндров 55 и 56 наполовину, то через втулки 53 и 54 и штоки 51 и 52 поршни 49 и 50 регуляторов 47 и 48 хода переместятся в камерах 43 и 44, уменьшив при этом ход поршней 33 и 34 с штоками 35 и 36 разгонных устройств 7 и 6, а также принимаемый объем жидкости, в данном случае наполовину, процесс, протекающий в системе, будет аналогичен указанному, при этом вся нагрузка, связанная с перемеще 6нием штоком 33 и 34 с штоками 35 и 36 разгонных устройств 7 и 6, будет через поршни 49 и 50 с штоками 51 и 52 и втулки 53 и 54 передаваться штокам гидроцилиндров 55 и 56. Амплитуда высокого давления в импульсе снизится, а частота пульсации давления повысится. В случае, когда штоки гидро- цилиндров 55 и 56 будут полностью вдвинуты, регуляторы 47 и 48 хода займут крайние левое и правое положение в камерах 10 43 и 44, прижав поршни 33 и 34 к отверстиям45 и 46 соответственно. Объем камер 43 и 44 уменьшится до нуля, т.е. станет минимальным. Повышение амплитуды высокого давления в импульсе не будет, давление в стволах будет ниже подводимого, а частота пульсаций давления будет максимальна.Формула изобретвиия Пульсирующий гидромонитор, включаю щий гидропневмоаккумулятор, прерывательпотока, стволы с насадками, гидроцилиндры упраьления, маслостанцию, систему управления, разгонные устройства в виде поршней со штоками, установленными в корпусе и образующими поршневую и штоковую камеры, разделенные перегородкой, отличоюи 1 ийся тем, что, с целью повышения эффективности гидроотбойки за счет регулирования амплитуды высокого давления в импульсе и частоты пульсациИ, гидромопитор снабжен дополнительными гидроцилиндрам и управления, которые установлены на корпусе разгонных устройств, и дополнительными штоками и поршнями, которые расположены в корпусе между основными поршнями разгонных устройств и перегородкой, при этом в корпусе разгонных устройств выполнены отверстия, в которых расположены дополнительные штоки, а концы их жестко соединены между собой и установлены с возможностью взаимодействия со штоками дополнительных гидроцилиндров.Редактор О. СпесЗаказ 6824/39ВНИИПИ Госуда113Производственн Составитель В. 11 ушкарскнйивых Техред И. Верес Корректор А. Обручд 1Тираж 459 11 с дп и сносрственного комитета СССР по;н лам изооретений и открытий35, Москва, Ж - 35, Раушскдя ндб., д. 45