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EINRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG VON IMPULSDRUCKEN MIT FLÜSSIGKEIT Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Erzeugung von Höchstdrucken ,vnt.t
Flüssigkeit mittels sogenannter Impulswasserwerfer, bei denen ein <> beschleunigter
<von Druckgas in einem Zylinder>. Kolben auf #einen# in diesem Zylinder befindliche
Flüssigkeit #,# Schlag ausübt, welche dabei durch eine Bohrung unter Druck herausgeen
wird und somit Arbeit leisten kann.
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Insbesondere betrifft die Erfindung Einrichtungen, in denen die Kolbenrückführung
in seine ursprüngliche Lage nach dem ausgeührten Schalg mittels Flüssigkeit erfolgt.
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Die Erfindung kann zur Materialzerstörung, insbesondere zur Zerstörung
von Gesteinen durch Einwirkung des Flüssigkeitsstrahls oder zum hydrostanzen, bei
dem die Flüssigkeit einer geschlossenen Matrize mit in dieser angeordnetem Werkstück
unter Druck zugeführt wird, oder zum Pressen, Schmieden und Schneiden von Metallen
bzw. anderen Materialien, wenn der Druckflûssigkeitsstrahl einen sich bewegenden
Kolben einwirkt, der ein Preß-, Schneid- oder Schmiedewerkzeug trägt, angewandt
werden.
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Es sind Einrichtungen zur Erzeugung von HUchstimpulsdrucken mit Flüssigkeit
bekannt, die insbesondere im sowjetischen Autorenschein Nr, 142237, herausgegeben
für Wojzechowsky B.W. und andere, beschrieben sind.
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Die bekannte Einrichtung enthält einen Zylinder mit einem darin angeordneten
Kolben, der den Zylinderraum in Kammern für Hoch- und Niederdruck teilt; dabei weist
die erste Kammer eine Bohrung auf und wird mit Flüssigkeit ge-, füllt, während die
zweite mit einem Behälter (Sammelraum) für Druckgas in Verbindung steht, unter dessen
Wirkung der Kolben beschleunigt wird und gegen die Flüssigkeit in der ersten Kammer,
Druck in dieser erzeugend, schlägt. Die Flüssigkeit<,> unter Druck <wird>
aus der Bohrung in Form eines Strahles herausgestoßen, der Arbeit leisten kann.
Nach dem Schlag kehrt der Kolben unter Flüssigkeitszufuhr in den Zylinderraum der
ersten Kammer in seine ursprüngliche Lage zurück und verdichtet das Gas in der zweiten
Kammer.
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Bei einer Beschleunigung des Kolben soll der Zylinderraum von Flüssigkeit
leer sein, damit der Kolben gerade beim Schlag seine notwendige Bewagungsgeschwindigkeit
erreicht. Dazu ist in der Einrichtung ein automatisches Mittel vorgesehen, das eine
Kolbenverzögerung für diese Zeit zustandebringt. Aus diesem Grunde vollführt der
Kolben in der bekannten Einrichtung lediglich <bis> 5<>20 Schläge/min.
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Nimmt man <,< zur Vergrößerung der Schlagzahl < die Kolbenverzögerung>nicht
vor, so wird > Energie der Kolbenbewe gung für Flüssigkeitsverrängung aus dem
Zylinderraum vor dem Kolben #unproduktiv# verbraucht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vervollkommnete Einrichtung
zur Erzeugung von Impulsdrucken lt Flüssigkeit durch eine Kolbenform und Kolbenanordnung
im Zylinder zu entwickeln, bei welcher die erwähnte unerwünschte Erscheinung beseitigt
wird0 Es wird eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsdrücken der Flüssigkeit vorgeschlagen,
die <enthält>einen Zy linder und einen in diesem untergebrachten, hin- und
hergehenden Kolbens der den Zylinderraum in Kammern für Hoch-und Niederdruck teilt,
von denen die erste eine Bohrung besitzt und mit Flüssigkeit gefüllt wird während
die zweite mit einem Druckgasbehälter in Verbindung steht. Unter
Druckgaswirkung
bewegt sich der Kolben und.schlägt auf die in der ersten Kammer befindliche Flüssigkeit,
die aus der Bohrung in Form eines Strahls herausgestoßen wird. Der Gegenstand der
Erfindung besteht darin, daß der Kolben als ein Differentialkolben ausgebildet ist
und daß die Kolbenstufe größeren Durchmessers an der'Seite der Hoohdruckkamer, wäh-.
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rend die Kolbenstufe kleineren Durchmessers an der Seite der Niderdruckkammer
liegt; dabei ist der Zylinderraum zwischen den Kolbenstufen mittels einer Sch/,eidewand
getrennt, die mit diesen Kolbenstufen zwei hydraulische Kammern bildet.
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Die Hydraulikkammer an der Seite der Kolbenstufe kleineren Durchmessers
ist stets mit der Hauptdruckleitung verbunden und die Kammer an der Seite der Kolbenstufe
größeren Durchmessers tritt abwechselnd mit der ersten Hydraulikkammer und zugleich
mit der Hauptdurckleitung mit der Abflußlei tung in Verbindung.
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Die erfindungsgemäße Vervollkommnung läßt vor allem auf das die Kolbenverzögerung
zustandebringende automatische Mittel verzichten, wodurch die Zahl der Schläge ges
Kolbens auf die Flüssigkeit pro Zeiteinheit vergrößert wird.
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Diese Vervollkommnung vereinfacht auch wesentlich die Einrichtung
und deren Betätigung Nachstehend wird eine ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegende Zeichnung, die
in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Einrichtung zeigt, angeführt Die
erfindungsgemäße Einrichtung, wie sie in der Zeichnung abgebildet ist, enthält einen
Zylinder 1 mit darin angeordnete Kolben 2, der den Zylinderraum in Kammern 3 und
4 teilt. Die Kammer 5 kommuniziert über die Bohrungen 5 mit dem Behälter 6 für Druckgas,
das dje bewegung des Kolbens 2 in Richtung der Kammer 4 hervorruft. Die Kammer 4
wird mit Flüssigkeit füllt, gegen die der Kolben 2 bei seiner Bewegung schlagt,
und diese Flüssigkeit wird durch die Bohrung 7 in der Stirnwand 8 des Zylinders
1 in Form eines Strahles nach außen herausgeto-ßen.
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Da in der Kammer 4 infolge des Schlages vom Kolben 2 gegen die Flüssigkeit
ein Druck entsteht, den druck in der Kammer 3 übersteigt, unterteilt man diese Kammern
in Kammern für Hoch- bzw. für Niederdruck. Aus diesem Grunde wird die Wandung des
Zylinders 1 an der Kammer 4 in bedeutender Stärke und mehrlagig hergestellt.
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Der Kolben 2 ist als ein Differentialkolben ausgeführt, und seine
Stufe 9 größeren Durchmessers ist der Hochdruckkammer 4 zugekehrt, während die Stufe
10 kleineren Durch messers an der Seite der Niederdruckkammer 3 liegt. Der Innenraum
des Zylinders 1 zwischen diesen Kolbenstufen 9 und 10 ist durch eine Scheidewand
11 getrennt, die mit den genannten
Stufen des Kolbens 2 zwei Rydraulikkammern
12 und 13 bildet.
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Die liydraulikkammer 12 an der Seite der Kolbenstufe 10 kelineren
Durchmessers steht <,> mit der Hauptsruckleitung 14 <stets> in Verbindung,
während die Hydraulikkammer 13 an der Seite der Kolbenstrufe 9 größeren Durchmessers
mittels einet ein bewegliches Element 17 enthaltenden Schiebers 16 mit der IIydraulikk'ammer
12 und zugleich auch mit der Huuptdrucklei tung 14 oder mit der Abflußleitung 15
periodisch verbunden ist.
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Die Arbeit des Schiebers 16 wird von dem Steuerschieber 18 geregelt,
der in der stirnseitigen Wand 19 des Zy linders 1 eingebaut ist und ein bewegliches
Element 20 beg sitzt, das zum Teil in die Kammer 3 hineinragt und mit dem Kolben
2 bei seinen Hubbewegungen zusammenwirkt.
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Der Kolben 2 an der Seite der Stufe 9 weist einen Stempel 21 auf,
der in die Kammer 4 hineingeht und auf die in dieser befindliche Flüssigkeit einwirkt.
Die Kammer 4 wird jedesmal, bevor der Kolben 2 schlägt, mit Flüssigkeit aus der
Hauptdruckleitung 14 durch einen konstanten hydraulischen Widerstand 22 vollgefüllt.
Zur gleichen Zeit wird ein Teil der Flüssigkeit aus derselben Leitung 14 durch den
hydraulischen Widerstand 23 dem Spalt zwischen dem Kolben 2 und der Stirnwand der
Kammer 4 zugeleitet, um einen Schlag des Kolbens 2 gegen die Wand zu vermeiden.
Die überochtissige Flüssigkeit fließt aus der Kammer 4 und dem genannten
Spalt
huber seitliche Bohrungen 24 im Zylinder 1 ab.
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Betrachten wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung
von dem Zeitpunkt an, wo der Stempel 21 des Kolhens 2 sich nach dem ausgeübten Schlag
gegen die Flüssigkeit in der Kammer 4 befindet, die Kammer 13 mit Flüssigkeit gefüllt
ist und das bewegliche Element 20 des Steuerschiebers 18 an der Wand 19 des Zylinders
1 anliegt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.
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In dieser Stellung beginnt die Flüssigkeit aus der Hauptdruckleitung
14 durch die Rohrleitung 25 in den Raum 26 des Steuerschiebers 18 und dann durch
die Rohrleitung 27 weiter in den Raum 28 des Schiebers 16 zu fließen. Gleichzeitig
fließt die Flüssigkeit aus der Hauptdruckleitung 14 in den Raum 29 des Schiebers
16 und durch die Rohrleitung 30 in die Hydraulikkammer 12 hinein.
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Die Querschnittsfläche des Elementes 17 im Schieber 16 seitlich des
Inneraumes 28 übertrifft die an der Seite des 1nnenraumes 29, wo
der Schieber 17<sich>, eine Feder 31 zusamendrückend, bewegt, und die Kammer
13, kommt über eine Rohrleitung 32 und den Innenraum 33 des Schiebers 16 mit der
Abflußleitung 15 in Verbindung.
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Somit trltt cter Kolben 2 seineniflubgang unter Flüs-
sigkeitsdruck in Hydraulikkammer 12 rind verdichtet das Gaa in der Kammer 3. Am
Ende diesen Hubganges verschiebt der Kolben 2 das Element 20 des Steuerschiebers
18 und verdrängt somit die Flüssigkeit aus denen Innenraum 34; dabei tritt
die Flüssigkeit aus der Hauptdruckleitung 14 über Rückschlagventil 35 im Rohr 36
in den Raum 37 des Schiebers 18.
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Bei weiterer Bewegung des Elementes 20 tritt die Rohr leitung 27
über eine Rohrleitung 38 mit der Abflußleitung 15 in Verbindung und das Element
17. des Schiebers 16 verschiebt sich unter Wirkung des Flüssigkeitsdruckes im Raum
29 und der Feder 31 in seine vorherige Lage in Richtung des Raums 18. Infolgedessen
kommt die Kammer 13 mit der Kammer 12 und der Hauptdruckleitung 14 in Verbindung.
Zu dieser Zeit beginnt der Beschleunigungsgang des Kolbens 2 in der Kammer 3 und
die Flüssigkeit aus der Kammer 12 fließt Seta in die Kammer 13 hinüber, die Beschleunigung
des Kolbens 2 begünstigend. Da die Kolbenstufe 9 einen grö'-ßeren <,>als die
Stufe 10 <Durchmesser> aufweist, fließt in die Kammer 13 zur sich Flüssigkeit
aus der Hauptdruckleitung 14, die damit die Energieverluste des Kolbens ausgleicht,
welche bei Verdrängung der Flüssigkeit aus der Kam-
mer 12 während Beschleunigung des Kolbens entstehen.
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Am Ende des Arbeitsganges des Kolbens 2 schlägt dieser mit seinem
Stempel 21 gegen die Flüssigkeit in der Kammer 4, und das Element 20 des Schiebers
18 versetzt sich in seine vorherige Lage unter Druckwirkung der Flüssigkeit in dem
Raum 34; dabei wird die Flüssigkeit aus dem Raum 57 über die Rohrleitung 36 in die
Hauptdruckleitung 14 durch eins Drossel 39 herausgedrückt.
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Im weiteren wiederholt sich der Arbeitszyklus.
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Durch entsprechende Einstellung der Drossel 39 kann die Schlag zahl
des Kolbens 2 pro Zeiteinheit verändert werden.
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Die industrielle Anwendung der vorliegenden Erfindung hat ihre Vorteile
wiesen. Die Einrichtung ist in ihrer Steuerung bedeutend einfacher Die Schlagzahl
des Kolbens gegen die Flüssigkeit, die sogenanntes
schwindigkeit der Einrichtung beträgt dabei 60 - 130 Schl./min. und der Flüssigkeitsdruck
in der Kammer 4 rund 5QOQ atm.