CN87100827A - 双喷嘴液压脉冲水枪 - Google Patents

Abstract

一种双喷嘴液压脉冲水枪。它有一个壳体1。壳体内有活塞座2、3，形成空腔4、5、6。空腔6和5内有活塞10和9，形成四个室11、12、13、14。活塞间用杆连接。活塞9的横截面面积大于活塞10的横截面面积，为后者的K倍。K值为1.2～1.5。室11与空腔4连通。空腔4与进水管24连通。室12、13与带喷嘴的喷口16、17连通。室14通过导管21与带喷嘴的喷口17连通，并通过阀23’与大气连通。

Description

本发明是有关应用液体喷射器采矿的技术，具体地说，是一种双喷咀液压脉冲水枪。

本发明适用于在采矿业和水利工程中用脉冲水枪破碎岩石，在一个脉冲内不升高压力;还适用于电力工业中电站锅炉热力发生部件的清洗工作。

现有的上述技术是一种双喷咀液压脉冲水枪（苏联发明者证书第962611号，国际专利分类E12C25/60，1982）。这种水枪有一个壳体，壳体相对两端有封盖。壳体内有活塞座，将壳体分隔为第一、第二和第三空腔。第一空腔在活塞座与壳体壁之间，第二和第三空腔在壳体壁、活塞座与端盖之间。活塞在第二与第三腔内与壳体同轴，形成第一、第二、第三与第四室，活塞之间用一根可以轴向移动的连杆相连。壳体上有第一和第二喷口，喷口上装有喷咀，以及第一、第二和第三接头。第一和第二接头装在壳体上，与第二和第三室以及第一和第二喷口（带喷咀）分别连通。第一与第二导管连接第一、第四室与第一、第二喷口（带喷咀）。有一根导管上装有一个通气阀，将第一室与大气连通。进水管与壳体连通，並通过第三活动接头与第一空腔连通。第三活动接头装在机架上，形状为箱形，有一根竖管。箱形活动接头有一个环形室，竖管有开口。竖管插入壳体。第一和第二活动接头内有小室。一些小室通过开口与带喷咀的喷口和第二、第三室连通，其余的小室通过孔与第一和第四室连通，而且分别通过第一、第二导管与第一、第二喷口（带喷咀）相连。导管内的液流阻力比喷咀要高得多。第一、第四室用隔膜与空气室分隔。隔膜行程用限制带加以限制。

水枪的工作原理为将稳定水流转化为脉动水流，由两个喷口轮流射出。脉冲内压力不升高。

现有的双喷咀液压脉冲水枪的端盖做成空气室形状，两个截流活塞的横截面面积相等。这种结构使活塞从一个极限位置到另一个极限位置的运动缓慢，因为在活塞、空气室和壳体壁之间的室内压力是逐渐变化的，而这降低了喷口内液体压力脉冲的频率，从而降低了水力开采的效率。此外，采用空气室要求精确协调其参数，否则当活塞缓慢运动时，在活塞、空气室和壳体壁之间的各室内压强会相等，而由于两个活塞面积相等，作用在其上的压力也相等。结果使截流活塞停在中间位置，液体从两个喷口（带喷咀）流出，水枪推动自激振荡作用。

本发明的主要目的是提供一种这样的双喷咀液压脉冲水枪，通过其活塞的几何尺寸，以及在一个活塞、一个端盖和壳体壁间的室内的恒定液体压力和在另一个活塞、另一个端盖和壳体壁间的另一室内的阶梯变化的压力来重新分配用连杆连接的两个活塞上的力，这种力的重新分配可提高活塞（带连接杆）的运动速度，从而提高带喷咀的喷口内的液压脉冲频率，即提高水力开采的效率。

本发明内容如下：双喷咀液压脉冲水枪有一个壳体。壳体相对的两端用盖封死。壳体内有活塞座。活塞座在壳体内隔成三个空腔。第一个空腔在两个活塞座与壳体壁之间，另外两个空腔则在活塞座、壳体壁与端盖之间。有一根活塞连接杆。第一和第二个活塞分别装在第二和第三空腔内，形成第一、第二、第三和第四室。两个活塞用一根连杆连接，可以轴向移动。第一和第二个带喷咀的喷口与壳体连通，並分别与第二和第三室相通。有一根导管，其一端与第一室连通，通过一个阀门与大气连通;另一端与第二喷口（带喷咀）连通。一根进水管连接在壳体上，並与第一空腔连通。按照本发明，第四室与第一空腔连通。第二空腔内活塞的横截面面积大于第三空腔内活塞的横截面面积，是后者的K倍，系数K的值在1.2至1.5的范围内。端盖为刚性结构。

也可以用一根附加的导管连通第四室与第一空腔。

上述的这种双喷咀液压脉冲水枪结构可提高喷口内的液压脉冲频率，从而提高水力开采效率。

下面参照附图以实例对本发明加以说明。图中是本发明双喷咀液压脉冲水枪的总图（纵剖面）。

双喷咀液压脉冲水枪包括一个壳体1，壳体内有活塞座2、3，使壳体分隔为空腔4、5、6。空腔4在活塞座2、3之间，空腔5、6分别在活塞座3、2和壳体1的端盖7、8之间。活塞9、10分别装在空腔5、6内，形成四个室11、12、13、14和带喷咀的喷口16、17。活塞之间用一根连杆15连接，可以轴向移动。还有活动接头18、19、20。活动接头18、19装在壳体1上，分别与室12、13和喷口16、17（带喷咀）连通。端盖7、8为刚性结构。

双喷咀液压脉冲水枪还有导管21、22。导管21与室14和带喷咀的喷口17连通，室11则通过导管22与本实施例的空腔4连通。在室11与空腔4之间也可采取其它连接方法，如在壳体1内做一个通道。带阀23′的导管23将室与大气连通。进水管24通过活动接头20与空腔4连通。空腔5内活塞9的横截面面积大于空腔6内活塞10的横截面面积，是后者的K倍。K值在1.2至1.5之间。

活动接头20装在机架25上，状如箱形。它有一根竖管27。箱形件26内有一环形室28。竖管27有开口29。竖管27与壳体1连接。活动接头18、19内各有一个室30、31，通过开口32、33与带喷咀的喷口16、17分别连通。在壳体1内的室14与导管23（带阀23′）之间有孔34。

这种双喷咀液压脉冲水枪的工作原理如下：

阀23′开放时，活塞9和10（带连接杆15）在极端位置，此时带喷咀的喷口16停止进水，同时带喷咀的喷口17的进水口打开。这是因为来自室11方面的力作用在活塞10上。室11通过导管22与双喷咀液压脉冲水枪壳体1的空腔4连通。从进水管24来的水通过环形室28、活动接头20的箱形件26，通过竖管27的开口29和竖管注入壳体1的空腔4，再通过活塞座3和活塞9间的缝隙，进入室13，然后通过开口33，进入活动接头19的室31，由此进入喷口17，经喷咀射到大气中的破碎目标。水还可从喷口17通过导管21注入室14，然后通过孔34和阀23′排入大气。室14内的压力接近大气压力。与此同时，水从空腔4通过导管22进入室11，将压力传递到双喷咀液压脉冲水枪内，因而这个室就处于与液体压力相等的恒定压力之下。关闭阀23′，即使液压脉冲水枪进入自激振荡状态（此阀由控制台控制，控制台在图中未示）。经过一定的时间，室14内的压力等于喷口17（带喷咀）内的压力。由于活塞9的横截面面积大于活塞10的横截面面积，是后者的K倍，在活塞9一侧产生的力亦为活塞10一侧的力的K倍。二者的合力推动活塞9、10及其连接杆15到极端位置，此时活塞即顶住活塞座3。通往喷口17的水流即关闭，而通往喷口16的水流开放。这样，从空腔4流出的水就不会进入喷口17，而进入喷口16。水通过活塞10和活塞座2的间隙，经室12、开口32、活动接头18的室30，进入喷口16，由喷咀射向大气中的破碎对象。与此同时，喷口17（带喷咀）内的水压降到大气压力，而这一压力波通过导管21进入室14。当压力波进入室14时，由于活塞9、10截面面积之差和合力将活塞9、10及其连接杆自活塞座3推往活塞座2的压力之差而使活塞9和10上的力重新分配。水停止进入喷口16，並开始进入喷口17。这就保证了室14内水压的阶梯变化。当通向喷口17的水流关断时，室14内的压力等于大气压力。当水流进入喷口17时，室14内的压力达到水源压力。在带喷咀的喷口16、17内交替並连续地发生上述的过程。这样，水流就交替地从两个喷咀射向破碎目标。稳定水流转化为脉动水流，脉冲内压力不升高，脉冲频率约为20～25赫。

用导管22连通室11与空腔4，以及活塞9截面面积等于K倍活塞10截面面积和端盖7、8的刚性结构这三项措施保证了活塞9和10（带连接杆15）上力的重新分配，这就将活塞9、10及其连接杆15的移动速度从5.0米/秒提高到6.0米/秒。

最后，喷口16、17内的水压脉动频率从10～12.5赫提高到20～25赫。还应注意，双喷咀液压脉冲水枪是一种复杂的动力系统，其关系可用偏导数二阶微分方程（喷口、导管、进水管）和二阶微分方程（活塞与连接杆运动的平衡），因此系数K用实验法求出，其变化范围为1.2至1.5。如果K小于1.2，则双喷咀液压脉冲水枪不会进入自激振荡状态。水从喷口17的喷咀排出。关闭阀23′对水枪没有影响，水流平稳地从喷口17的喷咀排出。这是由于活塞9一面的力小于活塞10一面的力。因此，活塞10将停在活塞座2处。当K在1.2～1.5之间时，双喷咀液压脉冲水枪很容易进入自激振荡状态。用阀23′控制，可保证喷口16和17内的水压脉动频率在20～25赫，此值为原初样模型的二倍。如果K大于1.5，水枪也不能进入自激振荡状态，当阀23′关闭时，活塞9和10及其连接杆15停在中间位置。由于活塞9和10两面的力平衡，水从喷口16和17同时流出。

本发明通过将水压脉冲脉动频率提高一倍而提高了破碎岩石的效率。

本发明的实施例如附图。图中是本发明的一种双喷咀液压脉冲水枪的纵剖面总图。

Claims (2)

1、一种双喷咀液压脉冲水枪。它包括有一个壳体(1)，壳体相对的两端用端盖(7、8)封死，壳体内有活塞座(2、3)，在壳体(1)内形成三个空腔(4、5、6)，空腔(4)在活塞座(2、3)和壳体(1)壁之间，空腔(5、6)在活塞座(2、3)、端盖(8、7)和壳体(1)的壁之间，有连接杆(15)，活塞(9)和(10)在空腔(5、6)内与壳体(1)同轴安装，形成四个(11、12、13、14)，活塞间用连接杆(15)连接，可以轴向移动，带喷咀的喷口(16)和(17)与壳体(1)连通，並分别与室(12、13)相通，导管(21)一端接通室(14)，另一端接通带喷咀的喷口(17)，室(14)通过阀(23′)与大气相通，一根进水管(24)与壳体(1)连接，並连通空腔(4)，该装置的特征在于：室(11)与空腔(4)连通；空腔(5)内的活塞(9)的横截面面积大于空腔(6)内的活塞(10)的横截面面积，为其K倍，K值在1.2～1.5之间；且端盖为刚性结构。

2、按照权利要求1中所述的双喷咀液压脉冲水枪，其特征在于：该水枪还包括一附加导管（22），通过该导管连通室（11）与空腔（4）。

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