DE3640593A1 - Hydropulsator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Bergbau, auf die hydraulische Impulstechnik, genauer auf Hydropulsatoren.

Die Erfindung kann im Erzbergbau und im Wasserbau zur Zerstörung von Gesteinen durch unter erhöhtem Druck stehende pulsierende Strahlen sowie in der Energiewirt­ schaft zur Reinigung von wärmeenergetischen Elementen von Kesselanlagen von Kraftwerken verwendet werden.

Bekannt ist ein Hydropulsator (siehe den SU-Urhe­ berschein Nr. 5 94 322, IPK E 21 C45/00, veröffentlicht im Bulletin "Entdeckungen, Erfindungen, Geschmacksmuster, Warenzeichen", Nr. 7, 1978, Ukrainisches wissenschaftli­ ches Forschungs- und Konstruktionsinstitut für hydrauli­ sche Kohlegewinnung im Tiefbau u. a.), der einen gasbe­ lasteten Druckflüssigkeitsspeicher enthält, der in einer Zuleitung angeordnet und über eine Rohrleitung mit einem Schwingungserzeuger verbunden ist. Der Schwingungserzeu­ ger enthält ein Gehäuse, in dem ein Hohlkolben, der in ihm Auslaßschließ- und -öffnungskammern bildet, sowie Nieder- und Hochdruckkammern und eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Hohlkolbenbewegung untergebracht sind, die in Gestalt eines Windkessels mit einer zwei Hohlräu­ me bildenden Trennmembran und einem Stützrost ausgeführt ist. Der eine der Hohlräume ist mit Druckgas gefüllt, während der andere die Hochdruckkammer mit der Auslaß­ öffnungskammer und über ein Ventil mit der Atmosphäre ver­ bindet. Hierbei sind sämtliche Elemente dieses Windkes­ sels ringförmig ausgebildet und rund um das zylindrische Gehäuse des Schwingungserzeugers angebracht. Die Nieder­ druckkammer ist mit einem Auslaßstutzen, die Hochdruckkammer aber mit einem Arbeitsaufsatz und einer Rohrleitung verbunden, die den gasbelasteten Druck­ flüssigkeitsspeicher und den Schwingungserzeuger verbin­ det.

Die Funktion des Hydropulsators beruht auf der Be­ schleunigung der Flüssigkeit in der Rohrleitung zwischen dem gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher und dem Schwingungserzeuger durch den Auslaßstutzen hindurch und auf der nachfolgenden Abbremsung des Flüssigkeitsstromes vor dem Arbeitsaufsatz.

Für diese Einrichtung ist eine nicht hinreichend ho­ he Zerstörungsfähigkeit des Flüssigkeitsstrahles charak­ teristisch, die mit der verzögerten Ausbildung der Vor­ derflanke des erzeugten Hochdruckimpulses zusammenhängt, was nicht zu einem schlagartigen, sondern zu einem stetig erfolgenden Beanspruchen des Abbaustoßes führt. Dies er­ klärt sich dadurch, daß die Auslaßschließkammer mit dem Innenraum des Hohlkolbens des Schwingungserzeugers und dem Rohrleitungshohlraum verbunden ist. Der Druck in der­ selben nimmt nach der Ankunft einer Niederdruckwelle diskret zu und ist seinem Betrag nach viel niedriger als der zugeführte Druck. Das Druckgefälle am Hohlkolben ist dem atmosphärischen und dem unter dem zugeführten liegen­ den Druck gleich. Unter der Einwirkung dieses Druckge­ fälles verschiebt sich der Hohlkolben zu einem in der Niederdruckkammer vorhandenen Sitz recht langsam, wobei der zum Auslaßstutzen fließende Strom abgesperrt und zum Arbeitsaufsatz gelenkt wird. Die Vor­ derflanke des Impulses ist gedehnt. Alles das setzt die Effektivität der hydraulischen Gewinnung insgesamt herab.

Darüber hinaus besteht ein weiterer Nachteil der be­ kannten Vorrichtung darin, daß der Druckerhöhungsfaktor im hydraulischen Impuls vor dem Arbeitsaufsatz recht niedrig ist. Dies ist durch die vorhandene Lufthaube be­ dingt, deren Parameter zur Gewährleistung des vorge­ schriebenen Betriebszustands auf den Durchmesser des Ar­ beitsaufsatzes und den zugeführten Wasserdruck abge­ stimmt sein müssen. Bei einer Änderung dieser Verhält­ nisse aus verschiedenen Gründen (Luftverluste, Änderung des Arbeitsaufsatzdurchmessers und des zugeführten Druc­ kes) wird der Betriebszustand, d. h. das Verhältnis zwi­ schen der hohen und der niedrigen Phase, gestört.

Dies bewirkt eine Änderung des Druckerhöhungsfaktors im hydraulischen Impuls, wodurch die Arbeitsleistung der hydraulischen Gewinnung letztendlich vermindert wird.

Bekannt ist ferner ein Hydropulsator (siehe den SU- Urheberschein Nr. 7 35 765, veröffentlicht im Bulletin "Entdeckungen, Erfindungen, Geschmacksmuster, Warenzei­ chen", Nr. 19, 1980, Donezker Polytechnisches Institut), der einen gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher ent­ hält, der in einer Zuleitung angeordnet und über eine Rohrleitung mit einem Schwingungserzeuger verbunden ist, der ein Gehäuse besitzt, in dem ein Hohlkolben, der in ihm Auslaßschließ- und -öffnungskammern bildet, sowie Nieder- und Hochdruckkammern und eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Hohlkolbenbewegung untergebracht sind, die in Gestalt eines durch eine Membran in zwei Hohlräu­ me unterteilten Windkessels ausgeführt ist. Der eine der Hohlräume ist mit Druckgas gefüllt, während der andere die Hochdruckkammer über eine Drossel veränderlichen Widerstandes mit der Auslaßöffnungskammer und über ein Ventil mit der Atmosphäre verbindet.

Die Funktion des Hydropulsators beruht gleichfalls auf der Beschleunigung der Flüssigkeit in der Rohrlei­ tung zwischen dem gasbelasteten Druckflüssigkeitsspei­ cher und dem Schwingungserzeuger durch den Auslaß­ stutzen des Schwingungserzeugers hindurch und auf der nachfolgenden Abbremsung des Flüssigkeitsstromes vor dem Arbeitsaufsatz.

Nachteile dieser Einrichtung sind den im vorstehen­ den beschriebenen Nachteilen ähnlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydropulsator zu schaffen, in dem eine Änderung des Druckerhöhungsfaktors im hydraulischen Impuls dank einer vervollkommneten Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens des Schwingungserzeugers mög­ lich wäre.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß im Hydropulsator, der einen in einer Zuleitung angeordne­ ten gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher enthält, welcher über eine Rohrleitung mit einem Schwingungser­ zeuger in Verbindung steht, der ein Gehäuse, in dem ein Hohlkolben untergebracht ist, der im Gehäuse eine Aus­ laßöffnungskammer und eine Auslaßschließkammer bildet, und in dem eine Niederdruckkammer mit einem Auslaß­ stutzen und eine mit einem Arbeitsaufsatz in Verbindung stehende Hochdruckkammer gebildet sind, sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Hohlkolbenbe­ wegung besitzt, erfindungsgemäß die Steuervorrichtung zur Steuerung der Hohlkolbenbewegung in Gestalt eines Rohres ausgebildet ist, das die Hochdruckkammer und die Auslaßöffnungskammer verbindet und eine Länge hat, die der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüs­ sigkeitsspeicher und den Schwingungserzeuger verbinden­ den Rohrleitung gleich ist.

Erfindungsgemäß enthält die Steuervorrichtung zur Steuerung der Hohlkolbenbewegung ein im Rohr angebrach­ tes Rückschlagventil.

Dank der beschriebenen Änderung der Konstruktion der Steuervorrichtung zur Steuerung der Hohlkolbenbewe­ gung findet die Verzögerung der in der Auslaßöffnungs­ kammer erfolgenden Druckänderung nicht wegen der zur Luftvolumenänderung erforderlichen Zeit, wie dies in der bekannten Vorrichtung geschieht, sondern wegen der Zeit statt, die zum Durchlauf der Druckwelle im Rohr erforderlich ist, das dank der erfindungsgemäß vor­ geschlagenen Länge mit der Hin- und Rücklaufzeit der sich in der Rohrleitung ausbreitenden Welle genau über­ einstimmt. Dies bewirkt eine schlagartige Änderung des Druckgefälles am Hohlkolben (zu ein und derselben Zeit nimmt der Druck in der einen Kammer zu, in der anderen aber ab) und demzufolge ein rasches Überführen des Hohl­ kolbens aus der einen Lage in die andere. Dies gewähr­ leistet seinerseits einen steilen Druckimpuls vor dem Arbeitsaufsatz, d. h. erhöht die Effektivität der Ab­ baustoßzerstörung und schließt ein längeres Verweilen des Hohlkolbens in einer der Lagen aus, so daß dadurch ein zusätzlicher unproduktiver Druckwellenlauf in der Rohrleitung vermieden wird, bei dem der Arbeitsaufsatz entweder einige Zyklen lang geschlossen ist bzw. Wasser unter einem dem zugeführten Druckwert nahekommenden Druck aus demselben ausfließt, wie dies in der bekannten Einrichtung der Fall ist. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Systems und folglich die Zerstörungseffektivität.

Zweckmäßigerweise steht im Hydropulsator die Aus­ laßöffnungskammer mit der Auslaßschließkammer über ein Rohr in Verbindung, das durch vorhandene Dreistellungs­ ventile zumindest in zwei in Reihe geschaltete Sektionen unterteilt ist, wobei die Länge des Rohres einer jeden Sektion der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher und den Schwingungserzeuger verbindenden Rohrleitung gleich ist, während die Drei­ stellungsventile mit der Auslaßöffnungskammer in Verbin­ dung stehen.

Also gelang es dank dem In-Verbindung-Setzen der Aus­ laßöffnungskammer mit der Auslaßschließkammer, wie dies im vorstehenden beschrieben wurde, die Druckpulsations­ frequenz vom Resonanz- bis zum Widderdruck in einem wei­ ten Bereich mit einem Widderwirkfaktor von 2 bis 5 und einem Druckerhöhungsfaktor 1,9-3,2 relativ zum zuge­ führten Druck zu ändern.

Dadurch wurde es möglich, die Effektivität der hydrau­ lischen Gewinnung gegenüber den bekannten Einrichtungen um das 1,4- bis 1,6fache zu erhöhen.

Zweckmäßigerweise ist ferner im Hydropulsator die Auslaßöffnungskammer mit der Auslaßschließkammer mittels parallel geschalteter zumindest zweier Zwischenkammer­ verbindungsstränge in Verbindung gesetzt, von denen jede ein mit der Auslaßschließkammer in Verbindung stehendes Dreistellungsventil und ein Rohr enthält, dessen Länge der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüs­ sigkeitsspeicher und den Schwingungserzeuger verbinden­ den Rohrleitung gleich ist, bei welchem Rohr das eine En­ de mit dem jeweiligen Dreistellungsventil verbunden ist, während das zweite Ende mit der Auslaßöffnungskammer in Verbindung steht, wobei in jedem Verbindungsstrang, vom ersten bis zum vorletzten, zwischen dem zweiten Rohrende und der Auslaßöffnungskammer ein Rückschlag­ ventil angebracht und dieses zweite Ende des Rohres einem jeden vorhergehenden Verbindungsstrang mit dem Dreistellungsventil eines nachfolgenden Verbindungsstrangs verbunden ist.

Diese Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung gewährleistet den vorgeschriebenen Druckerhöhungsgrad und somit die vorgeschriebene, darunter auch die maximal mögliche Arbeitsleistung der hydraulischen Gewinnung dank der Gewährleistung des in der niedrigen Phase er­ folgenden Drucklaufs einer hierzu notwendigen Zahl von erzeugten Druckwellen durch die Rohrleitung. Dies ist dank dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuersystem zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens des Schwin­ gungserzeugers erreicht, das den Durchtritt einer Nieder­ druckwelle aus der Auslaßschließkammer in die Auslaß­ öffnungskammer erst nach dem der Reihe nach erfolgten Durchlauf derselben durch sämtliche Verbindungsstränge gewährleistet.

In dieser Weise erzielte man in der erfindungsge­ mäßen Einrichtung dank der vervollkommneten Konstruk­ tion der Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens des Schwingungserzeugers die Möglich­ keit einer Regelung des Druckerhöhungsfaktors im hydrau­ lischen Impuls, eine schlagartige Änderung des Druck­ gefälles zwischen den Auslaßöffnungs- und -schließkammern, d. h. am Kolben, eine beschleunigte Hochdruckimpuls­ ausbildung, eine erhöhte Schlagkraft des Hochdruck­ strahles beim Auftreffen desselben aus ein Hindernis, eine Steigerung der Funktionssicherheit der Steuervor­ richtung zur Steuerung der Hohlkolbenbewegung und des Wirkungsgrades der Einrichtung.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beispiele ih­ rer konkreten Ausführung unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert; es zeigt

Fig. 1 zwei Ausführungsformen des hydraulischen Pulsators im Schnit, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 dasselbe, dritte Ausführungsform, gemäß der Erfindung.

Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.

In der ersten Ausführungsform enthält der Hydropul­ sator einen gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1, der in einer Zuleitung 2 angeordnet und über eine Rohr­ leitung 3 mit einem Schwingungserzeuger 4 verbunden ist. Der Schwingungserzeuger 4 enthält ein Gehäuse 5, in des­ sen Innerem in Führungen 6 und 7 ein Hohlkolben 8 an­ geordnet ist, der eine hohle Kolbenstange 9 und Dichtungs­ ringe 10 enthält. Der Hohlkolben 8 bildet gemeinsam mit den Führungen 6, 7 und dem Gehäuse 5 eine Hochdruckkam­ mer 11 und eine Niederdruckkammer 12 sowie eine Auslaß­ öffnungskammer 13 und eine Auslaßschließkammer 14, d. h. die Kammern, in denen der Druck Kräfte erzeugt, die die Verschiebung des Hohlkolbens 8 jeweils zum Schließen oder Öffnen des Wasserzutritts aus der Rohrleitung 3 zu einem Auslaßstutzen 15 veranlassen. Die Auslaßschließkammer 14 steht über im Hohlkolben 8 vorhandene Bohrungen 16 mit dem Innenraum des Hohlkol­ bens 8 in Verbindung, weshalb beim Funktionieren der Einrichtung der Wasserdruck im Innenraum in jedem Zeit­ augenblick dem Druck in der Rohrleitung 3 gleich ist. Die Schwankungsgrenzen dieses Druckes umfassen die Spanne von einem relativ zum zugeführten Druck erhöhten bis zu einem niedrigeren Wert. In der Hochdruckkammer 11 schwankt der Druck während des Betriebs vom erhöhten bis zum atmosphärischen, in der Niederdruckkammer 12 aber von erniedrigten bis zum atmosphärischen. Die Auslaßöff­ nungskammer 13 steht vermittels einer Steuervorrich­ tung zur Steuerung der Hohlkolbenbewegung, die in Ge­ stalt eines Rohres 17 ausgeführt ist, dessen Länge der verdoppelten Länge der Rohrleitung 3 gleich ist, mit der Hochdruckkammer 11 in Verbindung. Das Rohr 17 ent­ hält ein Rückschlagventil 18, das in einem bestimmten Betriebszustand des Hydropulsators das Ausfließen des Wassers aus der Auslaßöffnungskammer 13 in die Hoch­ druckkammer 11 verhindert. Der Druck in der Auslaßöff­ nungskammer 13 schwankt vom erhöhten bis zum atmosphä­ rischen. Zur Gewährleistung des Anlassens der Einrich­ tung in denEigenschwingungszustand steht die Auslaßöffnungs­ kammer 13 über ein Ventil 19 mit der Atmosphäre in Verbin­ dung. Die Hochdruckkammer 11 ist durch eine Trennwand 20, die die Funktion eines Sitzes 21 mit Fenstern 22 erfüllt, in eine Vorkammer 23 und eine Nachkammer 24 unterteilt, die unmittelbar mit einem Arbeitsaufsatz 25 verbunden sind. Im Gehäuse 5 des Schwingungserzeugers 4 ist auf der Seite der Rohrleitung 3 und der Niederdruckkammer 12 ein Sitz 26 ausgeführt, während die hohle Kolbenstange 9 mit einem Ventil 27 ausgestattet ist. Die Auslaßöffnungs­ kammer 13 und die Auslaßschließkammer 14 stehen mit je­ weiligen Ventilen 28 in Verbindung.

Der Hydropulsator arbeitet folgenderweise.

In der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Ventile 28 geschlossen, während das Rückschlagventil nicht vorhanden ist oder sich in einer Stellung befindet, bei der die Flüssigkeit in beiden Richtungen flies­ sen kann.

Bei geöffnetem Ventil 19 gelangt das aus der Zulei­ tung 2 kommende Wasser, indem es durch den gasbelaste­ ten Druckflüssigkeitsspeicher 1 und die Rohrleitung 3 strömt, in den Schwingungserzeuger 4. Hierbei wird die Auslaßschließkammer 14 mit dem Wasser aus dem Innenraum des Hohlkolbens 8 über die Bohrungen 16 gefüllt. Je nach der vorhergehenden Lage des Hohlkolbens 8 verschiebt sich dieser mit dem fortschreitenden Füllen der Auslaß­ schließkammer 14 in den Führungen 6 und 7 des Gehäuses 5 bis zur Anlage am Sitz 26 und öffnet den Arbeitsauf­ satz 25. Das Wasser gelangt, indem es durch den zwischen dem Hohlkolben 8 und dem Sitz 21 vorhandenen Spalt, die Vorkammer 21, die in der Trennwand 20 vorhandenen Fen­ ster 22 und die Nachkammer 24 weiterfließt, zum Ar­ beitsaufsatz 25 und fließt durch denselben hindurch auf das Zerstörungsobjekt aus. Die Auslaßöffnungskammer 13 wird dagegen mit dem Wasser aus der Vorkammer 23 über das Rohr 17 der Steuervorrichtung zur Steuerung der Be­ wegung des Hohlkolbens 8 gefüllt, das aus demselben durch das geöffnete Ventil 19 in die Atmosphäre abge­ leitet wird.

In den Eigenschwingungszustand wird der Hydropulsa­ tor durch Schließen des Ventils 19 übergeführt. Hierbei wird der Druck in der Auslaßöffnungskammer 13 dem zuge­ führten Druck gleich, derselbe Druck besteht in der Auslaßschließkammer 14 und in der Hochdruckkammer 11. Da der Flächeninhalt des Ventils 27 größer als die Stirnflä­ che der hohlen Kolbenstange 9 und der auf sämtliche Flä­ chen des Hohlkolbens 8 wirkende Druck ein gleicher ist, entsteht eine resultierende Kraft, die den Hohlkol­ ben 8 vom Sitz 26 weg bis zur Anlage am Sitz 21 verschiebt. Hierbei wird der Wasserzutritt aus der Rohrleitung 3 zu dem Auslaßstutzen 15 über die Nieder­ druckkammer 12 freigemacht und zugleich der Wasserzu­ tritt aus der Rohrleitung 3 in die Vorkammer 23 und Nach­ kammer 24 über die in der Trennwand 21 vorhandenen Fen­ ster 22 zum Arbeitsaufsatz 25 unterbunden. Dadurch, daß der Durchmesser des Auslaßstutzens 15 größer als der Durchmesser des Arbeitsaufsatzes 25 ist, nimmt der hydraulische Widerstand im Hydropulsator ab. Dies führt zur Entstehung in der Zone des Schwingungser­ zeugers 4 eines Wasserschlags, der von einer Druckabnah­ me begleitet wird. Es setzt eine niedrige Druckschwan­ kungsphase ein, und über die Rohrleitung 3 läuft in Rich­ tung des gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeichers 1 eine Druckwelle mit einem (relativ zum zugeführten) erniedrig­ ten Druck, während über das Rohr 17 der Steuervorrich­ tung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens 8 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 eine Druckwelle mit einem dem atmosphärischen nahekommenden Druck läuft. Al­ so ist im Anfangsaugenblick und während des gesamten Verlaufs der niedrigen Phase der Druck in der Hochdruck­ kammer 11 dem atmosphärischen nahe, in der Auslaßschließ­ kammer 12 und in der Niederdruckkammer 12 dem relativ zum zugeführten erniedrigten Druck gleich, in der Aus­ laßöffnungskammer 13 aber dem Druck gleich, der der nied­ rigen Phase (im vorliegenden Fall dem zugeführten Druck) vorausging.

Sobald die Welle mit dem erniedrigten Druck den gas­ belasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 erreicht und von diesem durch die Welle des zugeführten Druckes zurückge­ worfen wird, erreicht die über das Rohr 17 der Steuer­ vorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens 8 laufende Welle atmosphärischen Druckes die halbe Länge desselben. Im Augenblick, da die vom gasbelasteten Druck­ flüssigkeitsspeicher 1 zurückgeworfene Welle des zuge­ führten Druckes den Schwingungserzeuger 4 und somit die Auslaßschließkammer 14 erreicht, steigt der Druck in dieser vom erniedrigten bis auf den zugeführten Druckbe­ trag an. Die über das Rohr 17 laufende Welle des atmo­ sphärischen Druckes aber passiert die ganze Länge des­ selben und erreicht die Auslaßöffnungskammer 13, wobei der Druck in dieser bis auf den atmosphärischen abnimmt. In der Folge entsteht eine Druckdifferenz in den Kam­ mern 13 und 14 am Hohlkolben 8, das denselben bis zur Anlage am Sitz 26 verschiebt. Infolgedessen hört der Wasserzutritt zu dem Auslaßstutzen 15 auf und wird zugleich der Wasserzutritt zum Arbeitsauf­ satz 25 freigemacht. Der Widerstand im Hydropulsator nimmt zu. Es kommt zur Entstehung eines Wasserschlags, mit dem eine Druckzunahme einhergeht. Die niedrige Druckschwan­ kungsphase geht zu Ende, und eine hohe Phase setzt ein. Über die Rohrleitung 3 breitet sich in Richtung des gas­ belasteten Druckflüssigkeitsspeichers 1 und über das Rohr 17 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 eine Wel­ le mit einem (relativ zum zugeführten Druck) erhöhten Druck aus. Unter demselben Druck fließt Wasser durch den Arbeitsaufsatz 25 hindurch auf das Zerstörungsobjekt aus. Also bleibt während der hohen Druckschwankungsphase in der Hochdruckkammer 11, der Auslaßschließkammer 14 und vor dem Arbeitsaufsatz 25 ein erhöhter, in der Nieder­ druckkammer 12 und der Auslaßöffnungskammer 13 aber der atmosphärische Druck bestehen.

Wenn die über die Rohrleitung 3 laufende Welle erhöh­ ten Druckes den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 erreicht und von diesem durch die Welle des zugeführten Druckes zurückgeworfen wird, erreicht die über das Rohr 17 laufende Welle nur die halbe Länge desselben. Zum Zeitpunkt der Ankunft der vom gasbelasteten Druckflüs­ sigkeitsspeicher 1 zurückgeworfenen Welle des zugeführ­ ten Druckes bei dem Schwingungserzeuger 4 und der Auslaßschließkammer 14 aber nimmt der Druck in der letzte­ ren vom erhöhten auf den zugeführten Druckwert ab, wäh­ rend die über das Rohr 17 laufende Welle erhöhten Druc­ kes die Auslaßöffnungskammer 13 erreicht und der Druck in derselben vom atmosphärischen bis auf den erhöhten ansteigt. Infolge der Druckdifferenz in dem Kammern 13 und 14 verschiebt sich der Hohlkolben 8 vom Sitz 26 bis zur Anlage am Sitz 21. Infolgedessen hört der Wasserzu­ tritt aus der Rohrleitung 3 zum Arbeitsaufsatz 25 auf und wird der Wasserzutritt zum Auslaßstutzen 15 freigemacht. Als Folge davon nimmt der Wider­ stand im Hydropulsator ab. Dies führt zur Entstehung in der Zone des Schwingungserzeugers 4 eines Wasser­ schlags, der von einer Druckabnahme begleitet wird. Die hohe Druckschwankungsphase geht zu Ende, und eine nied­ rige Phase setzt erneut ein. Der Arbeitsvorgang wieder­ holt sich. Der Hydropulsator kommt in einen stabilen Resonanzeigenschwingungszustand, der durch zeitgleiche niedrige und hohe Phasen gekennzeichnet ist.

Zum Herausführen des Hydropulsators aus dem Eigen­ schwingungszustand ist lediglich das Ventil 19 zu öff­ nen. Dies bewirkt, daß in der Auslaßöffnungskammer 13 und der Auslaßschließkammer 14 eine solche Umverteilung der am hohlen Kolben 8 liegenden Drücke eintritt, die zur Bildung einer resultierenden Kraft führt, welche den Hohlkolben 8 bis zur Anlage am Sitz 26 verschiebt. Der Arbeitsaufsatz 25 wird geöffnet, und das Wasser fließt unter dem zum Hydropulsator zugeführten Druck auf das Zerstörungsobjekt aus.

Die Erscheinung eines Wasserschlags, die im Rohr 17 wirksam wird, welche die Hochdruckkammer 11 mit der Auslaßöffnungskammer 13 verbindet, sowie die konstrukti­ ven Besonderheiten desselben gestatten es, den Hydropul­ sator in weitem Bereich von zugeführten Drücken und bei verschiedenen Arbeitsaufsatzdurchmessern einzusetzen, was beim hydraulischen Kohlenabbau be­ sonders wichtig ist.

Das Fehlen eines Hohlraums mit Druckluft macht die Konstruktion einfacher und erhöht die Funktionssicher­ heit.

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ebenfalls an Hand der Fig. 1 beschrie­ ben. In dieser Ausführungsform steht die Auslaßöffnungs­ kammer 13 mit der Auslaßschließkammer 14 über ein Rohr 29 in Verbindung, das durch ein Dreistellungsventil 30 in zwei in Reihe geschaltete Sektionen 31 und 32 unterteilt ist, wobei die Länge des Rohres einer jeden Sektion 31 und 32 der verdoppelten Länge des den gasbelasteten Druck­ flüssigkeitsspeicher 1 und den Schwingungserzeuger 4 ver­ bindenden Rohrleitung 3 gleich ist, während das Drei­ stellungsventil 30 zwischen den Sektionen 31, 32 liegt und mit der Auslaßöffnungskammer 13 in Verbindung steht. Je nach der Lage des Dreistellungsventils 30 gelangt Wasser aus der Auslaßschließkammer 14 in die Auslaßöff­ nungskammer 13 entweder, indem es aufeinanderfolgend die Sektionen 31 und 32 durchfließt, oder aber vorbei an der Sektion 32. Die Sektionen 31 und 32 sind in Gestalt kompakter Sätze (Blöcke), beispielsweise in Form von Rohrschlangen, zwecks Verkleinerung ihrer Abmessungen ausgeführt. Je nach dem geforderten Druckerhöhungsfak­ tor im hydraulischen Impuls, der erforderlichen Beschleu­ nigung der Ausbildung der Vorderflanke von Hochdruckim­ pulsen, den Charakteristiken des Zerstörungsobjektes kann der Hydropulsator auch mit mehr als zwei in Reihe geschalteten Sektionen ausgeführt sein.

Der Hydropulsator arbeitet folgendermaßen.

Der Arbeitsprozeß im Hydropulsator besteht aus ein­ ander abwechselnden hohen und niedrigen Druckschwankungs­ phasen. In der hohen Phase sperrt der Hohlkolben 8 den Wasserzutritt aus der Rohrleitung 3 zu dem Auslaß­ stutzen 15, in der niedrigen Phase aber gibt er den Wasserzutritt frei. Der Betriebszustand hängt vom Verhältnis der Dauer der niedrigen und hohen Phase ab und ist durch einen Betriebszustandsfaktor n ge­ kennzeichnet. Sind die Phasen von gleicher Dauer, so ist n = 1. Dies entspricht dem Resonanzbetrieb des Hydropul­ sators. Wenn die Dauer der niedrigen Phase um das 2-, 3-, 4fache usw. größer als die Dauer der hohen Phase ist, so ist n = 2, 3, 4 usw. Dies gilt für den Betrieb mit Widderwirkung. Je größer n ist, um so höher ist der Wert des erhöhten Druckes vor dem Arbeitsaufsatz 25, desto kleiner ist aber die Druckschwankungsfrequenz. Allerdings ist es manchmal gemäß den jeweiligen Ein­ satzbedingungen zweckmäßig, den Druckerhöhungsgrad sogar auf Kosten des Wirkungsgrades zu erhöhen, um die gefor­ derte Intensität der hydraulischen Gewinnung, beispiels­ weise bei hoher Gesteinsfestigkeit, zu erreichen. Zu­ gleich erscheint es bei geringer Gesteinsfestigkeit zweckmäßig, den Druck vor dem Arbeitsaufsatz 25 zu sen­ ken, die Frequenz und den Wirkungsgrad aber zu erhöhen.

Es sei angenommen, daß der Widderbetrieb des Hydro­ pulsators mit einem Faktor n = 2 erforderlich ist. Zum Sicherstellen dieses Betriebes stehen die Ventile 28 of­ fen, während das Dreistellungsventil 30 in die Lage über­ zuführen ist, in der die Sektionen 31 und 32 miteinan­ der in Verbindung stehen und der Innenraum des Ventils 30 von der Auslaßöffnungskammer 13 abgeschnitten ist. Das Ventil 19 wird geöffnet, und es wird der Wasserzu­ tritt aus der Zuleitung 2 in den Hydroimpulsator ge­ währleistet. Das Wasser passiert den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1, die Rohrleitung 3 und ge­ langt an den Schwingungserzeuger 4 und füllt sodann aus dem Innenraum des Hohlkolbens 8 über die Bohrungen 16 in der hohlen Kolbenstange 9 die Auslaßschließkammer 14. Je nach der vorhergehenden Lage des Hohlkolbens 8 ver­ schiebt sich dieser mit dem fortschreitenden Füllen der Auslaßschließkammer 14 in den Führungen 6 und 7 des Ge­ häuses 5 bis zur Anlage am Sitz 26 und öffnet den Ar­ beitsaufsatz 25. Das Wasser gelangt dann, indem es durch den zwischen dem hohlen Kolben 8 und dem Sitz 21 vor­ handenen Spalt, die Vorkammer 23, die in der Trennwand 20 vorhandenen Fenster 22 und die Nachkammer 24 fließt, an den Arbeitsaufsatz 25 und fließt durch denselben hindurch auf das Zerstörungsobjekt aus. Außerdem füllt das Was­ ser aus der Auslaßschließkammer 14 über das Rohr 29 die Auslaßöffnungskammer 13 und wird aus derselben über das Ventil 19 in die Atmosphäre abgeleitet. In demselben Au­ genblick wird die Auslaßöffnungskammer 13 über das Rohr 17 ihrerseits mit dem aus der Vorkammer 23 kommenden Was­ ser gefüllt, wodurch das Rückschlagventil 18 abgedrückt wird.

In den Eigenschwingungszustand wird der Hydropulsa­ tor durch Schließen des Ventils 19 überführt. Hierbei gleicht sich der Druck in der Auslaßöffnungskammer 13 und in der Auslaßschließkammer 14 aus. Da der Flächenin­ halt des Ventils 27 größer als die Stirnfläche der hohlen Kolbenstange 9 auf der Seite des Sitzes 21 ist, so ent­ steht eine resultierende Krat, die den Hohlkolben 8 vom Sitz 26 weg bis zur Anlage am Sitz 21 verschiebt. Hier­ bei wird der Wasserzutritt aus der Rohrleitung 3 zu dem Auslaßstutzen 15 über die Niederdruck­ kammer 12 freigemacht und zugleich der Wasserzutritt aus der Rohrleitung 3 zum Arbeitsaufsatz 25 unterbunden. Da­ durch, daß der Durchmesser des zum Auslaß bestimmten Aufsatzes 15 größer als der Durchmesser des Arbeitsauf­ satzes 25 ist, nimmt der hydraulische Widerstand im Hydropulsator ab. Dies führt zur Entstehung in der Zone des Schwingungserzeugers 4 eines Wasserschlags, der von einer Druckabnahme begleitet wird. Die niedrige Druck­ schwankungsphase setzt ein, und über die Rohrleitung 3 läuft in Richtung des gasbelasteten Druckflüssigkeits­ speichers 1 eine Druckwelle mit einem (relativ zum zuge­ führten Druckwert erniedrigten Druck. In demselben Zeit­ moment läuft über das Rohr 17 der Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens 8 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 eine Druckwelle mit einem dem atmosphärischen nahekommenden Druck, während über das Rohr 29, d. h. über die Sektion 31, das Ventil 30, die Sektion 32 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 eine Welle erniedrigten Druckes läuft. Also ist im Anfangs­ augenblick und während des gesamten Verlaufs der niedri­ gen Phase der Druck in der Hochdruckkammer 11 dem atmo­ sphärischen nahe, in der Auslaßschließkammer 14 und der Niederdruckkammer 12 dem relativ zum zugeführten Druck niedrigeren Druck gleich, in der Auslaßöffnungskammer aber dem Druck gleich, der der niedrigen Phase voraus­ ging (im vorliegenden Fall kommt er dem zugeführten Druck nahe).

Wenn vom gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 zum Schwingungserzeuger 4 die erste reflektierte niedri­ ge Welle mit einem dem zugeführten Druck nahekommenden Druck läuft, hat die zur Auslaßöffnungskammer 13 laufen­ de Welle die Sektion 31 passiert. Daher ändert sich der Druck in der Auslaßöffnungskammer 13 nicht und wird dem zugeführten Druckwert nahe bleiben, weil das Ausfließen des Wassers aus derselben in die Hochdruckkammer 11 und weiter durch den Arbeitsaufsatz 25 hindurch durch das Rückschlagventil 18 verhindert wird. Der Hohlkolben 8 bleibt am Sitz 21. Der Druck in der Zone des Schwingungs­ erzeugers 4 nimmt relativ zum zugeführten Druck erneut ab, und zum gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 läuft über die Rohrleitung 3 eine zweite niedrige Welle (der Druck in ihr wird etwas höher als in der ersten Welle sein).

Wenn an den Schwingungserzeuger 4 die zweite, vom gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 zurückgewor­ fene niedrige Welle mit einem dem zugeführten Druckwert nahekommenden Druck heranläuft, hat die erste niedrige, zur Auslaßöffnungskammer 13 laufende Welle bereits die Sektion 32 passiert und die genannte Kammer erreicht. Infolgedessen nimmt der Druck in der Auslaßöffnungskam­ mer 13 bis auf den erniedrigten Druck ab, und in der Auslaßschließkammer 14 wird der Druck mit der Ankunft der zweiten reflektierten Welle dem zugeführten Druck­ betrag nahe werden. Als Folge davon entsteht eine Druck­ differenz in den Kammern 13 und 14 am Hohlkolben 8, wel­ che diesen bis zur Anlage am Sitz 26 verschiebt. Der Wasserzutritt zu dem Auslaßstutzen 15 hört auf, und gleichzeitig wird der Wasserzutritt zum Arbeitsaufsatz 25 freigemacht. Der Widerstand im Hydropul­ sator nimmt zu. Es kommt zur Entstehung eines Wasser­ schlags, der von einer Druckzunahme im Hydropulsator be­ gleitet wird. Die niedrige Druckschwankungsphase geht zu Ende, und eine hohe Phase setzt ein. Über die Rohrleitung 3 breitet sich in Richtung des gasbelasteten Druckflüs­ sigkeitsspeichers 1 und über das Rohr 17 in Richtung der Auslaßöffnungskammer eine Welle mit einem (relativ zum zugeführten Druck) erhöhten Druck aus. Unter demselben Druck fließt Wasser durch den Arbeitsaufsatz 25 hindurch auf das Zerstörungsobjekt aus. Außerdem breitet sich die Welle dieses erhöhten Druckes über die in der hohlen Kol­ benstange 9 vorhandenen Bohrungen 16 und die Auslaß­ schließkammer 14 im in hintereinander geschaltete Sektio­ nen 31 und 32 unterteilten Rohr 29 in Richtung der Aus­ laßöffnungskammer 13 aus.

Wenn die über die Rohrleitung 3 laufende Welle er­ höhten Druckes den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspei­ cher 1 erreicht und von diesem durch die Welle des zu­ geführten Druckes zurückgeworfen wird, erreicht die über das Rohr 17 laufende Welle nur die halbe Länge des­ selben. Zum Zeitpunkt der Ankunft der vom gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 zurückgeworfenen Welle des zugeführten Druckes am Schwingungserzeuger 4 aber nimmt der Druck in der Auslaßschließkammer 14 vom erhöhten bis auf den dem zugeführten Druckwert nahekommenden Druck ab. Zugleich erreicht die über das Rohr 17 laufende Wel­ le erhöhten Druckes, nachdem sie das Rück­ schlagventil 18 passiert hat, die Auslaßöffnungskammer 13, und der Druck in dieser nimmt vom erniedrigten bis auf den erhöhten zu. Infolge der Druckdifferenz in den Kammern 13 und 14 verschiebt sich der Hohlkolben 8 vom Sitz 26 bis zur Anlage an den Sitz 21. Der Wasserzutritt aus der Rohrleitung 3 zum Arbeitsaufsatz 25 hört auf, der Wasserzutritt zum Auslaßstutzen 15 aber wird freigemacht. Der Widerstand im Hydropulsator nimmt ab. In der Zone des Schwingungserzeugers 4 kommt es zur Entstehung eines Wasserschlags, der von einer Druckabnahme begleitet wird. Die hohe Druckschwankungs­ phase geht zu Ende, und eine niedrige Phase setzt erneut ein. Der Hydropulsator kommt in einen stabilen Eigen­ schwingungsbetrieb mit Widderwirkung.

Zum Herausführen des Systems aus dem Eigenschwin­ gungsbetrieb ist lediglich das Ventil 19 zu öffnen.

Der Arbeitsprozeß verläuft in ähnlicher Weise beim Aktivieren im Rohr 29 einer Sektion 31 (n = 1, d. h. die Einrichtung arbeitet im Resonanzbetrieb), zweier Sektio­ nen 31 und 32 (n = 2, d. h. die Einrichtung arbeitet im Widderbetrieb) usw. In dem Fall, wo die Einrichtung im Widderbetrieb mit einem Betriebsfaktor n funktioniert, der der Zahl der aktivierten Sektionen gleich ist, darf die maximale Zahl derselben fünf nicht übersteigen.

Der Betriebszustand des Hydropulsators kann durch mittels Ventilen erfolgenden Anschluß einer bestimmten Zahl von Sektionen geändert werden. Wenn aber die Ein­ satzbedingungen des Hydropulsators irgendeinen unveränderlichen Betriebszustand voraussetzen, können die Sek­ tionen unmittelbar miteinander verbunden sein. In diesem Fall besteht kein Bedarf an Dreistellungsventilen und deren Verbindung mit der Auslaßöffnungskammer 13.

Diese Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtug gewährleistet eine Änderung der Frequenz der stattfinden­ den Druckpulsationen vom Resonanz- bis zum Widderdruck mit einem Widderwirkfaktor von 2 bis 5 und einem Druck­ erhöhungsgrad 1,9-3,2, d. h. mit dem 1,9- bis 3,2fa­ chen Steigern der Effektivität der hydraulischen Gewin­ nung, wobei der Betriebszustand des Hydropulsators bei entsprechenden Umschaltungen mit dem genau vorgeschriebe­ nen Widderwirkfaktor und dem vorbestimmten Druckerhöhungs­ grad eingehalten wird. Dies gestattet es, die Möglich­ keiten des Hydropulsators bei hydraulischer Gewinnung je nach der Festigkeit des Kohlenflözes vollständiger auszunutzen. Bei schwachen Kohlen wendet man den Reso­ nanzbetrieb (hohe Frequenz und 1,9facher Druckerhöhungs­ grad), bei monolithischen Kohlen aber den Widderbetrieb an (Widderwirkfaktor bis 5, niedrige Frequenz bis zu 3,2fachem Druckerhöhungsgrad relativ zum zugeführten Druckwert).

Anschließend soll eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behandelt werden, die in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform steht die Auslaßöffnungskammer 13 mit der Auslaßschließkammer 14 vermittels zweier parallel geschalteter Verbindungsstränge 33 und 34 in Verbindung, von denen jede ein Drei­ stellungsventil enthält, das mit der Auslaßschließ­ kammer 14 in Verbindung steht. Der Verbindungsstrang 33 enthält ein Rohr 36, der Verbindungsstrang 34 aber ein Rohr 37, deren Längen jeweils der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 und den Schwingungserzeuger 4 verbindenden Rohrleitung 3 gleich sind, wobei das eine Ende der Rohre 36, 37 mit dem jeweiligen Dreistellungsventil 35 verbunden ist, während das zweite Ende der Rohre 36, 37 mit der Auslaß­ öffnungskammer 13 in Verbindung steht, wobei in jedem Verbindungsstrang 33, 34 vom ersten bis zum vorletzten, zwischen dem zweiten Ende des Rohres 36 und der Auslaßöffnungskammer 13 ein Rückschlagventil 38 an­ gebracht und dieses zweite Ende des Rohres 36 eines je­ den vorhergehenden Verbindungsstrangs mit einem Drei­ stellungsventil 35 eines nachfolgenden Verbindungsstrangs 34 über ein Rohr 39 verbunden ist. Je nach der Lage der Dreistellungsventile 35 in den Verbindungssträngen 33, 34 gelangt Wasser aus der Auslaßschließkammer 14 in die Auslaßöffnungskammer 13 entweder, indem es der Reihe nach über die Rohre 36, 37 strömt, oder aber vorbei am Rohr 37, indem es über das Rohr 36 und ein Rückschlag­ ventil 38 strömt.

Der Hydropulsator arbeitet auf die folgende Weise.

Die Ventile 28 und das Ventil 19 sind geöffnet. Bei der Zuleitung von Wasser über die zuleitende Rohrleitung 2, den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1, die Rohrleitung 3 zum Schwingungserzeuger 4 steht der Hohl­ kolben 8 des Schwingungserzeugers 4 mit dem Sitz 26 in Berührung. Die Hauptmenge des Wasserstroms gelangt, in­ dem sie über den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspei­ cher 1, die Rohrleitung 3, den Innenraum des Hohlkol­ bens 8, den zwischen dem hohlen Kolben 8 und dem Sitz 21 bestehenden Spalt, die Vorkammer 23, die in der Trenn­ wand 20 vorhandenen Fenster 22 und die Nachkammer 24 strömt, zum Arbeitsaufsatz 25 und fließt durch densel­ ben hindurch auf das Zerstörungsobjekt aus. Die andere, kleinere Teilmenge des Wasserstroms fließt, indem sie über die im Hohlkolben 8 vorhandenen Bohrungen 16 in die Auslaßschließkammer 14 gelangt und die Verbindungs­ stränge 33, 34 füllt, in die Auslaßöffnungskammer 13 und wird über das Ventil 19 in die Atmosphäre abgelei­ tet. In demselben Zeitmoment gelangt das Wasser aus der Vorkammer 23 in die Auslaßöffnungskammer 13 über das Rohr 17, wobei das Rückschlagventil 18 abgedrückt wird. Es sei nun vorausgesetzt, daß ein Widderbetrieb des Hyd­ ropulsators mit einem Betriebsfaktor n=2 erforder­ lich ist. Zum Sicherstellen desselben sind die Ventile 35 der Verbindungsstränge 33 und 34 in eine solche Stellung überzuführen, bei der die Rohre 36 und 37 miteinander in Reihe verbunden sind.

In den Eigenschwingungsbetrieb wird der Hydropulsa­ tor durch Schließen des Ventils 19 überführt. Hierbei gleicht sich der Druck in der Auslaßöffnungskammer 13 und der Auslaßschließkammer 14 aus. Da aber der Flächen­ inhalt des Ventils 27 größer als die Stirnfläche der hohlen Kolbenstange 9 auf der Seite des Sitzes 21 ist, so entsteht eine resultierende Kraft, die den Hohlkol­ ben 8 vom Sitz 26 weg bis zur Anlage am Sitz 21 ver­ schiebt. Hierbei wird der Wasserzutritt aus der Rohr­ leitung 3 zu dem Auslaßstutzen 15 über die Niederdruckkammer 12 freigemacht, und gleichzeitig wird der Wasserzutritt aus der Rohrleitung 3 zum Ar­ beitsaufsatz 25 unterbunden. Dadurch, daß der Durchmesser des zum Auslaß bestimmten Aufsatzes 15 größer als der Durchmesser des Arbeitsaufsatzes 25 ist, nimmt der hyd­ raulische Widerstand im Hydropulsator ab. Dadurch kommt es zur Entstehung in der Zone des Schwingungserzeugers 4 eines Wasserschlags, der von einer Druckabnahme beglei­ tet wird. Es beginnt eine niedrige Druckschwankungspha­ se, und über die Rohrleitung 3 läuft in Richtung des gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeichers 1 eine Druck­ welle mit einem (relativ zum zugeführten Druckwert) er­ niedrigten Druck. In demselben Zeitmoment läuft über das Rohr 17 der Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens 8 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 eine Druckwelle mit einem dem atmosphärischen nahekom­ menden Druck, während aus der Auslaßschließkammer 14 eine Druckwelle erniedrigten Druckes über das Dreistel­ lungsventil 35 im Verbindungsstrang 33, das Rohr 36, das Rohr 39, das Dreistellungsventil 35 im Verbin­ dungsstrang 34, das Rohr 37 in die Auslaßöffnungskammer 13 läuft. Also ist im Angangsaugenblick und während der ge­ samten niedrigen Phase der Druck in der Hochdruckkammer 11 nahe dem atmosphärischen, in der Auslaßschließkammer 14 und der Niederdruckkammer 12 dem relativ zum zuge­ führten Druckwert niedrigeren Druck gleich, in der Aus­ laßöffnungskammer 13 aber dem Druck gleich, der der niedrigen Phase vorausging (im vorliegenen Fall kommt der Druck dem zugeführten Druckwert nahe).

Wenn vom gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 zum Schwingungserzeuger 4 die erste reflektierte Welle mit dem dem zugeführten Druckwert nahekommenden Druck läuft, passiert die zur Auslaßöffnungskammer 13 laufende niedrige Welle den Verbindungsstrang 33. Daher wird sich der Druck in der Auslaßöffnungskammer 13 nicht ändern, dem zugeführten Druckbetrag nahe bleiben, weil das Aus­ fließen des Wassers aus derselben in die Hochdruckkam­ mer 11 und weiter durch den Arbeitsaufsatz 25 hindurch durch das Rückschlagventil 18 verhindert wird, das am Rohr 17 der Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens 8 angebracht ist. Der Hohlkolben 8 bleibt nach wie vor in seiner Lage am Sitz 21. Der Druck in der Zone des Schwingungserzeugers 4 nimmt relativ zum zugeführten Druckwert erneut ab, und zum gasbelaste­ ten Druckflüssigkeitsspeicher 1 läuft über die Rohrlei­ tung 3 eine zweite niedrige Welle. Der Druck in ihr wird etwas höher als in der ersten Welle sein. Dieselbe Wel­ le trifft am Eingang des Verbindungsstrangs 33 ein, wäh­ rend am Eingang des Verbindungsstrangs 34 die erste Welle erniedrigten Druckes eintrifft, nachdem sie das Rohr 39 passiert hat. Zum Zeitpunkt der Ankunft der vom gasbe­ lasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 zum Schwingungser­ zeuger 4 laufenden zweiten reflektierten Welle mit einem dem zugeführten Druckwert nahekommenden Druck hat die erste niedrige zur Auslaßöffnungskammer 13 laufende Wel­ le das Dreistellungsventil 35 und das Rohr 37 des Ver­ bindungsstrangs 34 passiert und die genannte Kammer er­ reicht. Dadurch nimmt der Druck in der Auslaßöffnungs­ kammer 13 bis auf den erniedrigten ab, während er in der Auslaßschließkammer 14 mit der Ankunft der zweiten ref­ lektierten Welle dem zugeführten Druckwert nahe wird. Es bildet sich eine Druckdifferenz in den Kammern 13 und 14 am Hohlkolben 8, die den letzteren vom Sitz 21 bis zur Anlage am Sitz 26 verschiebt. Der Wasserzutritt zu dem Auslaßstutzen 15 hört auf, und gleich­ zeitig wir der Wasserzutritt zum Arbeitsaufsatz 25 frei­ gemacht. Der Widerstand im Hydropulsator nimmt zu. Da­ durch kommt es zur Entstehung eines Wasserschlags, der von einer Druckzunahme im Hydropulsator begleitet wird. Die niedrige Druckschwankungsphase geht zu Ende, und eine hohe Phase setzt ein. In demselben Zeitmoment trifft die zweite niedrige Welle über das Dreistellungsventil 35, das Rohr 36 im Verbindungsstrang 33 am Eingang des zweiten Verbindungsstrangs 34 ein, nachdem sie das Rohr 39 passiert hat. Über die Rohrleitung 3 breitet sich in die­ ser Zeit in Richtung des gasbelasteten Druckflüssigkeits­ speichers 1 und über das Rohr 17 der Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens 8 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 eine Welle mit einem relativ zum zugeführten Druckwert erhöhten Druck aus. Unter demselben Druck fließt Wasser durch den Arbeitsaufsatz 25 hindurch auf das Zerstörungsobjekt aus. Außerdem breitet sich die Welle dieses erhöhten Druckes über die in der hohlen Kolbenstange 9 vorhandenen Bohrungen 16 und die Auslaßschließkammer 14 entlang des Verbindungsstrangs 33 in Richtung der Auslaßöffnungskammer 13 aus. Es ist be­ kannt, daß während jeder Schwingungsperiode in der Rohr­ leitung 3 nur eine hohle Welle läuft, weil die nachfol­ genden Wellen keinen ausreichenden Druckanstieg des hydrau­ lischen Impulses gewährleisten und nur den Wirkungsgrad des Hydropulsators herabsetzen. Daher werden, wenn die über die Rohrleitung 3 laufende Welle erhöhten Druckes den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher 1 erreicht und von diesem durch die Welle des zugeführten Druckes zurückgeworfen wird, die über das Rohr 17 und den Ver­ bindungsstrang 33 laufenden Wellen nur die halbe Länge des Rohres 17 und des Rohres 36 erreicht haben, und zum Zeitpunkt der Ankunft der vom gasbelasteten Druckflüs­ sigkeitsspeicher 1 zum Schwingungserzeuger 4 laufenden Welle des zugeführten Druckes nimmt der Druck in der Auslaßschließkammer 14 vom erhöhten bis auf den dem zu­ geführten Druckbetrag nahekommenden Druck ab. Die über das Rohr 17 und den Verbindungsstrang 33 laufenden Wellen erhöhten Druckes erreichen, nachdem sie die Rückschlag­ ventile 18 und 38 passiert haben, die Auslaßöffnungskam­ mer 13, und der Druck in derselben steigt vom ernied­ rigten bis auf den erhöhten an, wobei der Druckerhöhungs­ faktor im hydraulischen Impuls vergrößert wird. Infolge der Druckdifferenz in den Kammern 13 und 14 am Hohlkol­ ben 8 verschiebt sich der letztere vom Sitz 26 weg bis zur Anlage am Sitz 21. Der Wasserzutritt aus der Rohr­ leitung 3 zum Arbeitsaufsatz 25 hört auf, und der Was­ serzutritt zu den Auslaßstutzen 15 wird freigemacht. Der Widerstand im Hydropulsator nimmt ab. Dadurch kommt es zur Entstehung eines Wasserschlags in der Zone des Schwingungserzeugers 4 mit einhergehender Druckabnahme. Die hohe Druckschwankungsphase geht zu En­ de, und eine niedrige Phase setzt erneut ein. Der Arbeits­ vorgang wiederholt sich. Der Hydropulsator kommt in ei­ nen stabilen Eigenschwingungswidderbetrieb.

Zum Herausführen des Systems aus dem Eigenschwin­ gungsbetrieb ist lediglich das Ventil 19 zu öffnen.

Der Arbeitsvorgang verläuft in ähnlicher Weise beim Aktivieren eines Verbindungsstranges 34 (n = 1, Resonanz­ betrieb), beim der Reihe nach erfolgenden Aktivieren zweier Verbindungsstränge 33 und 34 mit Hilfe von Ven­ tilen 35 (Widderbetrieb mit dem Betriebsfaktor n = 2) usw. In diesem Fall läuft die Arbeit im Widderbetrieb mit ei­ nem Betriebsfaktor ab, der der Zahl von nach einander aktivierten Verbindungsträngen gleich ist, welche Zahl maximal fünf betragen darf.

Der Betriebszustand des Hydropulsators kann durch mit Hilfe der Dreistellungsventile erfolgenen Anschluß der jeweiligen Zahl von Verbindungssträngen geändert wer­ den. Setzen aber die Einsatzbedingungen des Hydropulsa­ tors irgendeinen unveränderlichen Betriebszustand voraus, so können die Verbindungsstränge unmittelbar miteinander verbunden werden. In diesem Fall besteht kein Bedarf an Dreistellungsventilen und deren Verbindung mit den Ver­ bindungssträngen.

Die erfindungsgemäße technische Lösung kann bei ei­ ner beliebigen Konstruktion des Schwingungserzeugers verwendet werden, die Auslaßöffnungs- und -schließkam­ mern, d. h. Kammern des hydraulischen Antriebs des Ab­ sperrorgans, einschließt.

Also findet in der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Unterschied von den bekannten Einrichtungen keine Zusammenwirkung zwischen den Wellen erhöhten und er­ niedrigten Druckes statt. In jedem nachfolgenden Verbin­ dungsstrang ist vor der ersten niedrigen Welle ein Druck, der einer hohen Phase entspricht, bzw. ein Druck vorhan­ den, der dank der Zusammenwirkung der gegenläufigen Wel­ len erhöhten Druckes erzielt und seinem Betrag nach stets größer als der Druck in einer beliebigen von den niedrigen Wellen ist. Dadurch findet eben der obligato­ rische Abschluß einer niedrigen Phase nur beim Durchlauf der ersten niedrigen Welle über sämtliche parallel ge­ schalteten Verbindungsstränge statt und wird demzufol­ ge unbedingte Einhaltung des vorgeschriebenen Betriebs­ zustands und des vorbestimmten Wertes des erhöhten Druc­ kes und somit eine maximale Arbeitsleistung bei der hydraulischen Gewinnung gewährleistet.

Claims (4)

1. Hydropulsator, der einen in einer Zuleitung (2) angeordneten gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher (1) enthält, welcher über eine Rohrleitung (3) mit einem Schwingungserzeuger (4) in Verbindung steht, der ein Ge­ häuse (5), in dem ein Hohlkolben (8) untergebracht ist, der im Gehäuse (5) eine Auslaßöffnungskammer (13) und eine Auslaßschließkammer (14) bildet, und in dem eine Niederdruckkammer (12) mit einem Auslaß­ stutzen (15) sowie eine Hochdruckkammer (11) gebildet sind, die mit einem Arbeitsaufsatz (25) in Verbindung steht, sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens (8) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens (8) in Ge­ stalt eines Rohres (17) ausgebildet ist, das die Hoch­ druckkammer (11) und die Auslaßöffnungskammer (13) ver­ bindet und eine Länge hat, die der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher (1) und den Schwingungserzeuger (4) verbindenden Rohrleitung (3) gleich ist.

2. Hydropulsator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Hohlkolbens (8 ) ein Rück­ schlagventil (18) enthält, das in dem Rohr (17) ange­ bracht ist.

3. Hydropulsator nach Ansprüchen 1 bzw. 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aus­ laßöffnungskammer (13) mit der Auslaßschließkammer (14) ver­ mittels eines Rohres (29) in Verbindung steht, das durch Dreistellungsventile (30) zumindest in zwei in Reihe ge­ schaltete Sektionen (31, 32) unterteilt ist, wobei die Länge des Rohres in einer jeden Sektion (31, 32) der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüssig­ keitsspeicher (1) und den Schwingungserzeuger (4) verbin­ denden Rohrleitung (3) gleich ist, während die Dreistel­ lungsventile (30) mit der Auslaßöffnungskammer (13) in Verbindung stehen.

4. Hydropulsator nach Ansprüchen 1 bzw. 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aus­ laßöffnungskammer (13) mit der Auslaßschließkammer (14) vermittels parallel geschalteter zumindest zweier Zwi­ schenkammerverbindungsstränge (33, 34) in Verbindung steht, von denen jede ein mit der Auslaßschließkammer (14) in Verbindung stehendes Dreistellungsventil (35) sowie ein Rohr (36, 37) enthält, dessen Länge der verdoppelten Länge der den gasbelasteten Druckflüssigkeitsspeicher (1) und den Schwingungserzeuger (4) verbindenden Rohrlei­ tung (3) gleich ist, bei welchem Rohr das eine Ende mit dem jeweiligen Dreistellungsventil (35) verbunden ist, während das zweite Ende desselben mit der Auslaßöffnungs­ kammer (13) in Verbindung steht, wobei in jedem Verbin­ dungsstrang (33, 34), von dem ersten bis zum vorletzten, zwischen dem zweiten Ende des Rohres (36) und der Aus­ laßöffnungskammer (13) ein Rückschlagventil (38) ange­ bracht ist und dieses zweite Ende des Rohres (36) eines jeden vorhergehenden Verbindungstrangs (33) mit dem Dreistellungsventil (35) des nachfolgenden Verbindungs­ strangs (34) verbunden ist.