Гидроимпульсатор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО 1.1 ИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 С 25 60, 45/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСНОМУ и запоршнебросную насообщающую водящимй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Донецкий ордена ТрУдового Красного Знамени политехнический институт и Государственный союзный завод по механической и химической очистке котлоагрегатов "Котлоочистка (72) С. А. Лененко, В. Г, Кравец, ВИ. Танский и Т. С. Лененко (53) 622.232.5(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР Ф 964137, кл. Е 21 С 25/60, 1981.Авторское свидетельство СССР У 768968, кл. Е 21 С 25/60, 1978. (54)(57) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР, включающий генератор колебаний, в корпусе которого размещен поршень-клапан с образованием заседельнойвой полостей, рабочую и ссадки и переводную трубкузаседельную полость с подтрубопроводом, о т л и ч а ю щ ис я тем, что, г целью повьппенияпроизводительности гидроотбойки засчет увеличения частоты пульсаций,он снабжен дополнительным генератором колебаний, подключенным к подводящему трубопроводу параллельно основному генератору колебаний, приэтом запоршневая полость основногогенератора колебаний сообщена посредством дополнительной переводнойтрубки с заседельной полостьюдополнительного генератора колебаний.Изобретение относится к горнойпромьпнлеккости и предназначено длягидравлического разрушения горныхпород пульсирующими струями повышенного давления.Известен гидроимпульсатор, содержащий гидропневмоаккумулятор,ударный трубопровод и генератор колебаний с рабочей и сбросной насадками, паршень-клапан, воздушкойполостью и переводной трубкой, которая соединяет воздушную полостьс заседельным пространством высокойстороны,Недостатком этого устройства является низкая частота пульсацийчта непозволяет обеспечить высокую производительность гидроотбойки,Наиболее близким к предлагаемомуявляется гидроимпульсатар, включающий генератор колебаний, в корпусекоторого размещен поршень-клапан собразованием эаседельной и запоршневой полостей, рабочую и сбросную насадки и переводную трубку, сообщающую заседельную полость с подводящим трубопроводом,Недостатком известнога устройстваявляется невысокая разрушающая способность струи жидкости, обусловленная эиачительной длительностью Формирования импульса давления передрабочей насадкой вследствие замедленного перемещения поршень-клапана,Цель изобретения - повышение производительности гидроотбойки путемувеличения частоты пульсаций.Укаэанная цель достигается т.,м,что гидроимпульсатор, включающийгенератор колебаний, в корпус.: которого размещен поршень-клапан с образованием эаседельной и запоршкевой полостей, рабочую и сброскую насадки и переводную трубку, сообщающую заседельную полость с подводящимтрубопроводом, снабжен дополнительным генератором колебаний, подключенным к подводящему трубопроводу параллельно основному генератору колебаний, при этом запоршневая полостьосновного генератора колебаний сообщена посредством дополнительной переводной трубки с заседелькой полостью дополнительного генератора колебаний.На чертеже схематически изображенпредлагаемый гидроимпульсатор, разрез,1 О 15 20 25 30 35 40 45 55 Гидроимнульсатор содержит ударные трубопроводы 1 и 2, соединенные с подводящими трубопроводом 3, и генераторы колебаний - основной 4 и дополнительный 5, Оки включают в себя корпуса 6 и 7, поршень-клв.пак 8 и 9, установленные в направляющих 10, 11 и 12, 13, рабочие 14 и 15 исброснь 1 е 16 и 17 насадки различнагодиаметра, седла высокой 18, 19 и низкой 20, 21 сторон. Элементы поршеньклапанов 8 и 9 и корпусов б и 7 образуют камеры высокого 22, 23 инизкого 24, 25 давления, а такжеэаседельные 26, 27 и запоршневые 28,29 полости. Полости 28 и 29 сообщеныс ударными трубопроводами 1 и 2 непосредственна через отверстия 30 и31 в поршень-клапанах 8 и 9, поэтому при работе устройства в любой момент времени давление воды в нихравно давлению в конечном сеченииударных трубопроводов 1 и 2, примыкающих к генераторам 4 и 5 колебаний.В камерах 22 и 23 высокого давлениядавление в процессе работы колеблется от повышенного до атмосферного,а в камерах 24 и 25 низкого давления - от пониженного до атмосФерного.Полость 26 основного генаратор 4колебаний посредством переводкойтрубки 32, длина которой равна удвоенной длине ударного трубопроводадо места его соединения с трубопроводом 1 и подводящим трубопроводом 3, сообщена с ударньй трубопроводам 2 непосредственно у основногогенератора 4 колебаний, Оцнако внекоторых случаях целесообразно соединение полости 26 с полостью 28,Для обеспечения запуска устройствав режим автоколебакий полость 26основного генератора 4 колебанийпосредством вентиля ЗЗ управленияимеет возможность сообщаться с атмосферой, полость 28 при помощи переводной трубки 34 соединена с полостью 27 дополнительного генами атара 5 колебаний, а поршень-клапаны 8и 9 за счет наконечников 35 и 36имеют большие перекрывающие плсщадисо стороны седла низкой стороны 20и 21 по сравнению с площадью тсрцовсо сторокы седел высокой стороны 18и 19, Кроме того, седла высокой стороны 18 и 19 соединены с корпусами6 и 7 генераторов 4 и 5 колебанийперегородками 37 и 38 с анками 39и 40, которые деля. камеры 22 и 23высокого давления на две камеры,одни из которых доседельные 41 и 42,а другие - заседельные 43 и 44. Онисоединяются между собой окнами 39и 40 в перегородках 37 и 38,Работа гидроимпульсатора осуществляется следующим образом,0При открытом вентиле 33 управления вода, поступающая из подводящего трубопровода 3, проходя ударные трубопроводыи 2, поступает к генераторам 4 и 5 колебаний, Ввиду того, что полость 26 основного генера тора 4 колебаний при открытом вентиле 33 управления сообщена с атмос - ферой, вода через отверстия 30 поступает в полость 28 основного генератора 4 колебаний и через отверстие 20 31 в поршень-клапане 9 в полость 29 дополнительного генератора 5 колебаний, а также по переводной трубке 34 - в полость 27 дополнительного генератора 5 колебаний, что приво в 25 дит к тому, что в зависимости от предшествующего положения поршень- клапанов 8 и 9, поршень-клапан 8 основного генератора 4 колебаний перемещается до упора в седло низкой стороны 20, перекрывая доступ воды к сбросной насадке 16 и открывая доступ к рабочей насадке 14, а поршень-клапан 9 дополнительного генератора 5 колебаний перемещается под35 действием усилий, действующих на него со стороны полости 27 и наконечника 35, к седлу высокой стороны 19, закрывая доступ воды к рабочей насадке 5 и открывая доступ воды к сбросной насадке 7. Вода из трубопровода 3, проходя ударные трубопроводы 1 и 2, седла низкой стороны 20 и 21 дальше в основном генераторе 4 колебаний - наконечник 36, поршень- клапан 8, щель между седлом высокой стороны 18 и поршень-клапаном 8, доседельную камеру 42, окна 40 в перегородке 38, заседельную камеру 44 камеры 22 высокого давления поступает к рабочей насадке 14 и из нее истекает в атмосферу на объект разрушения. В дополнительном генераторе 5 колебаний вода, пройдя щель между седлом низкой стоРоны 21 и наконечником 35 поршень-клапана 9, камеру 25 низкого давления, поступает к сбросной насадке 17, а из нее истекает в атмосферу и используется длясмыва отбитой горной массы,, В режим автоколебаннй гилроимпульсатор включается закрытием вентиля ЗЗ управления. Это приводит к тому, что давление в полости 26 становится таким же, как и в полости 28,Но так как площадь наконечника,36,перекрытая седлом низкой стороны 20,больше площади свободного торца поршень-клапана 8 со стороны седла высокой стороны 18, при этом равномдавлении на все рабочие площади поршень-клапана 8 последний перемещаетсяв крайнее верхнее положение, садясьна седло высокой стороны 18. Открывается доступ воды к сбрасной насадке 16 и одновременно прекращаетсядоступ воды в камеру 22 высокогодавления с доседельной 42 и заседельной 44 камерами и рабочей насадке 14, Вследствие того, что диаметр сбросной насадки 16 больше, агидравлическое сопротивление меньше, чем диаметр рабочей насадки 4,гидравлическое сопротивление системыуменьшается. Это вызывает гидравлический удар с понижением давленияв зоне основного генератора 4 колебаний. Давление в полости 28 уменьшается. Такое же давление находитсяи в полости 27 дополнительного генератора 5 колебаний. При этом давлении в полости 29, которая через отверстия 31 сообщена с ударным трубопроводоми в которой да лениеравно подводимому, поршень-клапан 9перемещается из верхнего крайнегоположения в нижнее, садясь на седлонизкой стороны 21 в направляющих 11,13 корпуса 7 дополнительного гене 1ратора 5 колебаний. Открывается доступ воды к рабочей насадке 15 и одновременно прекращается доступ водыв камеру 25 низкого давления ксбросной насадке 17. Вследствие того,что диаметр рабочей насадки 15 меньше, а гидравлическое сопротивлениебольше, чем диаметр сбросной насадки 17, гидравлическое сопротивлениесистемы увеличивается. Дчя основногогенератора.4 колебаний начинаетсянизкая фаза колебаний давления и поударному трубопроводу 2 в сторону сосоединения ударных трубопроводови подводящего трубопровода 3идет ударная волна пониженного (посравнению с падводимым) давления, 5 1257 а по переводной трубке 32 в сторону полости 26 идет ударная волна таких же параметров, Таким образом, ца момент начала и ца всем протяжения низкой фазы колебаний давление в камере 22 высокого давления близка к атмосферному, в полости 28 и в камере низкого давления 24 равна пониженному, а в голости 26 равно тому давлению, которое предшествует циз- О кой Фазе.Когда волна пониженного давления достигает места соединения,цвухударных трубопроводов 1, 2 и подводящего трубопровода 3, в это же время по трубопроводу 1 от генератора 5 колебаний распространяется волна павьппенного давления, которая подходит к месту соединения одновременно, Происходит сложение этих двух волн, 20 давление снижается до подвадимаго, а скорость движения воды в ударном трубопроводе 1 уменьшается до минимальной величины, при этом скорость движения жидкости в ударном труба проводе 2 увеличивается да максимально. возможной величины.,Отраженные волны подводимога давления и разной скорости распространяются от места их соединения к генераторам 4 и 5 зо колебаний. Когда волна подводимого давления повышенной скорости отражается от места соединения ударных трубопроводов 1, 2 и подводящего трубопровода 3, идущая по переводной трубке 32 волна пониженного давления достигает только половины ее длины, К моменту, когда отраженная от соединения трубопроводов волна падводимого давления и повьппенной скорости, идущая по переводной трубке 34, достигает генератора 4 колебаний и, следовательно, полости 28 основного генератора 4 колебаний и полости 27 дополнительного генератора колебаний 5, давление в них повышается ат пониженного до подводимого, волка пониженного давления проходит всю длину переводной трубки 32, так как ее длина равна удвоенной длине ударного трубопровода 2 до места соединения его с подводящим трубопроводом 3, достигает камеры 26 открытия сброса 2 и давление в ней снижается от подводимого до пониженного, Б ре эультате этого возникает разнос.ть давлений, действующих на паршецьклапан 8, которая перемещает его в 2 О 7 Ькрайцее положение ца упора в седло низкой стороны 20, Прекращается доступ воды к сбросцой цасадке 16, иодновременно открывается доступ к рабочей насадке 14. Сопротивление системы увеличивается, чта вызьгзает гидравличе:кий удар, сопровождающийся ростом давления. Оканчивается низкая сфера колебаний давления, и начинается высокая фаза. Па ударному трубопроводу 2 в сторону соединения трубопроводов ц по переводной трубке 32 в сторону камеры 26 открытия сброса распространяется волна повышенного давления, Пад этим же давлением вода истекает через рабочую насадку 14. Таким образом, ца протяжении высокой фазы в камере 22:зысокого давления, а также в полости 28 и перед рабочей насадкой 14 сохраняется повышенное давление, при этом в полости 26 и камере 24 низкого давления - давление пониженное и близкое к атмосферному,До момента перемещения паршецьклапана 8 из верхнего крайнего положения ат седла высокой сторон. 18 в крайнее нижнее положение к седлу низкой стороны 20 отраженная волна падводимого давления и пацижеццэй скорости от места соединения трубопроводов подходит к дополнительному генератору 5 колебаний. Давлгциг в полости 29 понижается ат повышенного да падвадимаго, а в полости 27 от пониженного да падвадимага. Давления с обеих сторон паршецьклапана 9 выравниваются, на так как площадь наконечника 35, перекрытая седлам низкой стороны 21, больше площади свободнага торца поршень- клапана 9 са стороны седла высокой стороны 19, та при этом поршень-клапан 9 перемещается из нижнего положения ат седла низкой стороны 21 всверхнее крайнее положение к седлу высокой стороны 19, Открывается доступ воды к сбрасываемой насадке 17 цз ударного трубопровода 1 через камеру 23 высокого цавлеция, даседельную камеру 41, заседельцую камеру 43, соединенные через окна 39 в перегородке 37, и к рабачеи насадке 5. Гидравлическое сопротивление системы уменьшается, Это вызывает гидравлический удар с понижением давления в зоне дапалцительцага ге12572 10 нератора 5 колебаний. Начинается низкая фаза колебаний д.авления,Когда волна пониженного давления,идущая по ударному трубопроводуи повышенного давления, идущая поударному трубопроводу 2, достигаютместа соединения трубопроводов иотражаются от него в виде волн подводимого давления и повышенной скорости для ударного трубопровода 1и пониженной скорости для ударноготрубопровода 2, волна повышенногодавления, идущая по переводной трубке 32, достигает только половины еедлины. ДавлЕние в полости 28 и полости 27 повышенное. Это обеспечиваетудержание поршень-клапана 8 у седланизкой стороны 20 апоршень-клапа-на 9 - у седла высокой стороны 19,К моменту прихода отраженных от 30места соединения трубопроводов волнподводимого давления, но пониженнойи повышенной скорости,к геиератораМ4 и 5 колебаний, давление в камерахзакрытия сброса 28 и открытия сброса 27 снижается от повышенного доподводимого, Волна повышенногодавления, идущая по переводной трубке 32, достигает полости 26, и давление в ней повышается от подводимого давления до повышенного В результате перераспределения давления,на поршень-клапане 8 основного ненератора 4 колебаний происходит пе 07 8ремещение поршень-клапана 8 от седланизкой стороны 20 к седлу высокойстороны 18, т,е, из нижнего крайнегоположения в верхнее, Открьваетсядоступ воды к сбросной насадке 6.Давление в зоне основного генератора4 колебаний снижается и становитсяниже подводимого. Такое же давдениестановится и в камерах 28 и 27, которые соединены между собой переводной трубкой 34, Это приводит к тому, что поршень-клапан 9 в результа- .те перераспределения давления на немв полостях 27 и 29 перемещается изверхнего крайнего положения в нижнее,садясь на седло низкой стороны 21Прекращается доступ жидкости к сбросной насадке 17, и открывается доступк рабочей насадке 15, Сопротивлениесистемы для основного генератора 4колебаний уменьшается, а для дополнительного 5 - увеличивается, Процессработы повторяется. Система входитв устойчивый режим автоколебаний,характеризующийся равенством вовремени низкой и высокой фазДлявывода системы иэ режима автоколебаний достаточно открыть вентиль 33управления. Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность гидроотбойки путем увеличения частоты пульсаций1 257 20 1 Составитель Н, Клочк Техред Л,Олейник К Редактор С, Лисина ректор Е, Ропко Краж 47 НИИПИ Государственног по делам изобретени 035, Москва, Ж, Р