DE3700807C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulshydromonitor mit zwei Strahlrohren. Solche Impulshydromonitore werden z. B. verwendet im Bergbau zum Abbau von Kohle oder Erzen, im Wasserbau zum Auflockern von Gestein, zur Zerstörung von Materialien durch pulsierende Wasser­ strahle oder in Kraftwerken zur Reinigung von verkalk­ ten Kesselanlagen.

Die Erfindung geht aus von einem aus dem SU-Erfinder­ schein 9 62 611 bekannten Impulshydromonitor mit einem Gehäuse, in dem ein Unterbrecher des Flüssigkeits­ stromes angeordnet ist. Dieser ist in Form einer axial verschieblichen Kolbenbaubeinheit aus zwei koaxial mit dem Gehäuse angeordneten Kolben ausgebildet, welche durch eine Kolbenstange miteinander verbunden sind. Die be­ kannte Ausbildung hat weiterhin ein erstes Strahlrohr und ein zweites Strahlrohr mit Düsen, eine erste Aus­ trittsleitung und eine zweite Austrittsleitung, von denen jede an ihr zugehöriges Strahlrohr mit Düse ange­ schlossen ist, eine Zufuhrrohrleitung, ein erstes Rohr und ein zweites Rohr, eine erste Luftkammer und eine zweite Luftkammer, welche mit einem ersten Hohlraum und mit einem zweiten Hohlraum verbunden sind, die zwischen den Kolben, Gehäusewänden und der ersten Luft­ kammer und der zweiten Luftkammer gebildet und über das erste Rohr und das zweite Rohr jeweils mit der ersten Abführungsrohrleitung und mit der zweiten Abführungs­ rohrleitung verbunden sind und eine Rohrleitung mit einem Ventil, über welches der erste Hohlraum bzw. der zweite Hohlraum mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Im Gehäuse sind koaxial mit diesem zwei Sitze angeordnet. Der zwischen den Sitzen und den Wänden des Gehäuses gebildete Raum ist mit der Zufuhrrohrleitung verbunden, und in den von den Sitzen, Gehäusewänden, der ersten Luft­ kammer und der zweiten Luftkammer eingeschlossenen Räumen sind Kolben untergebracht. Am Gehäuse sind Gelenke ange­ bracht, die mit Kammern versehen sind. Die einen von die­ sen Kammern sind mit der ersten Austrittsleitung und mit der zweiten Austrittsleitung sowie mit den Räumen verbunden, die von den Sitzen, Gehäusewänden und der ersten Luftkammer und der zweiten Luftkammer eingeschlos­ sen sind, während die anderen Kammern mit dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum in Verbindung stehen und über das erste Rohr und das zweite Rohr jeweils mit der ersten Austrittsleitung und der zweiten Austritts­ leitung verbunden sind.

Das Vorhandensein eines von den Sitzen und Gehäusewän­ den eingeschlossenen Raumes sowie von Räumen zwischen den Sitzen, Gehäusewänden und Kolben bedingt infolge einer bedeutenden Größe der Kolbenstange große Außen­ abmessungen und eine große Masse des Unterbrechers des Flüssigkeitsstromes. Dies erhöht die bei der Verschie­ bung der Kolbenbaueinheit entstehenden Trägheitskräfte, vermindert die Geschwindigkeit der Verschiebung des Flüssigkeitsstromunterbrechers und setzt die Pulsations­ frequenz der Flüssigkeitsdrücke in den Strahlrohren herab, was zu einer Senkung der Wirksamkeit des hydrau­ lischen Abbaues führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulshydromonitor mit zwei Strahlrohren zu schaffen, bei dem es durch Verkürzung der Strömungs­ strecke des Flüssigkeitsstroms von der Zufuhrrohrleitung bis zu den Strahlrohren möglich wird, die Außenmaße und die Masse des Flüssigkeitsstromunterbrechers zu vermindern, die bei dessen Verschiebung entstehenden Trägheitskräfte herabzusetzen, die Geschwindigkeit der Verschiebung des Flüssigkeitsstromunterbrechers sowie die Pulsations­ frequenz der Flüssigkeitsdrücke in den Austrittslei­ tungen und in den Strahlrohren zu erhöhen und dadurch die Wirksamkeit des hydraulischen Abbaues zu steigern.

Ausgehend von der gattungsgemäß vorausgesetzten bekann­ ten Ausbildung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß eine Trennwand mit einer axialen Durch­ gangsöffnung im Gehäuse zwischen den Kolben koaxial mit dem Gehäuse unter Bildung eines 3. Hohlraumes und eines 4. Hohlraumes angeordnet ist, wobei die axiale Durchgangsöffnung mit der mit der Trennwand verbundenen Zufuhrrohrleitung in Verbindung steht und im Körper der Trennwand eine erste Kammer und eine zweite Kammer mit an den gegenüberliegenden Stirnflächen der Trenn­ wand vorgesehenen Eintritten ausgeführt sind, wobei Ringbereiche der Stirnflächen als Sitze ausgebildet sind und die genannten Eintritte mit dem 3. Hohlraum und dem 4. Hohlraum in Verbindung stehen, während die Aus­ tritte der ersten Kammer und der zweiten Kammer jeweils mit der ersten Austrittsleitung und der zweiten Aus­ trittsleitung verbunden sind, die an die Trennwand an­ geschlossen sind.

Eine solche Ausführungsform des Impulshydromonitors gewährleistet eine Erhöhung der Strahlwirksamkeit sowie der Zuverlässigkeit. Diese ergibt sich aus der Ver­ minderung der dynamischen Beanspruchungen auf Grund der Verminderung der Masse des Flüssigkeitsstromunter­ brechers.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Impulshydromonitor im Längsschnitt,

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Der Impulshydromonitor mit zwei Strahlrohren hat ein Gehäuse 1, in dem ein Unterbrecher 2 eines Flüssigkeits­ stromes (vorliegend eines Wasserstroms) angeordnet ist. Dieser besteht aus zwei Kolben 3 und 4, die durch eine Kolbenstange 5 miteinander verbunden sind. Vom Gehäuse 1 ausgehende Austrittsleitungen 6 und 7 führen zu mit Düsen versehenen Strahlrohren 8 und 9. Das Wasser wird durch eine Zufuhrrohrleitung 10 (Fig. 2) zugespeist.

Die zwischen den Kolben 3 und 4, den Wänden des Gehäuses 1 und Luftkammern 13 und 14 gebildeten Hohlräume 11 und 12 sind jeweils sowohl mit den Luftkammern 13 und 14, als auch über Rohre 15 und 16 mit den Austrittsleitungen 6 und 7 verbunden. Die Luftkammern 13 und 14 sind mit einem Druckgas gefüllt.

Im Gehäuse 1 ist eine mittige Trennwand 17 zwischen den Kolben 3 und 4 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 18 vorgesehen, d. h., die Längsachse 19 der Durchgangs­ öffnung 18 fällt mit der Längsachse 20 des Gehäuses 1 zusammen. Die Austrittsleitungen 6 und 7 und die Zufuhr­ rohrleitung 10 sind im Bereich der Trennwand 17 an diese angeschlossen. Dabei sind im Körper der Trennwand 17 Kammern 21 und 22 ausgeführt, deren Mündungen 23 und 24 in gegenüberliegenden Stirnflächen 25 und 26 der Trenn­ wand 17 liegen und an deren Austritte 27 und 28 die Austrittsleitungen 7 und 6 angeschlossen sind.

Konzentrische Ringbereiche der Stirnflächen 25 und 26 der Trennwand 17 wirken als Sitze 29 und 30 mit den Kolben 3, 4 zusammen.

Die Trennwand 17 bildet mit den Kolben 3, 4 Hohlräume 31, 32, die begrenzt sind von den Wänden des Gehäuses 1, den Stirnflächen 25, 26 der Trennwand 17 und den Kolben 3 und 4. Die Mündungen 23, 24 der Kammern 21, 22 sind jeweils mit den Hohlräumen 31, 32 verbunden.

Zwischen den außenliegenden Hohlräumen 11 und 12 und den Luftkammern 13 und 14 sind Membrane 33 und 34 vor­ gesehen, die sich gegen Roste 35 und 36 abstützen kön­ nen. Einer dieser Hohlräume, vorliegend der Raum 11, ist über eine Rohrleitung 37 und ein Ventil 37′ mit der Atmosphäre verbindbar.

Die Strahlrohre 8, 9 haben Gelenke 38 und 39 und das Gehäuse 1 ist an einem Rahmen 40 (Fig. 2) befestigt. Die Abdichtung aller Verbindungsstellen geschieht mittels Dichtungsringen 41. Die Luftkammern 13, 14 sind mittels Spannringen 42 am Gehäuse 1 befestigt.

Der beschriebene Impulshydromonitor hat folgende Wirkungsweise:

Ist das Ventil 37′ geöffnet und liegt die Kolben-Bau­ einheit des Flüssigkeitsstromunterbrechers 2 mit dem Kolben 4 am Sitz 30, d.h. in der unteren Endstellung, so ist die Austrittsleitung 6 mit dem Strahlrohr 8 ab­ gesperrt und der Zutritt für das Wasser in die Austritts­ leitung 7 mit dem Strahlrohr 9 freigegeben. Das aus der Zufuhrrohrleitung 10 kommende Wasser füllt die Durch­ gangsöffnung 18 und durchströmt den Schlitz zwischen dem Sitz 29 und dem Kolben 3, den Hohlraum 31, an­ schließend den Eintritt 23 in der Stirnfläche 25 der Trennwand 17, die Kammer 21, den Austritt 27 der Kammer 21, die Austrittsleitung 7, das Gelenk 39 und gelangt in das Strahlrohr 9, aus dessen Düse es austritt und auf das Behandlungsobjekt gerichtet wird.

Aus der Austrittsleitung 7 wird das Wasser außerdem über das Rohr 15 in den Hohlraum 11 geleitet und füllt diesen. Da das Ventil 37′ geöffnet ist, liegt der Druck in diesem Hohlraum nahe dem Luftdruck. Der gleiche Druck herrscht auch im Hohlraum 12, weil die Austritts­ leitung 6 mit dem Strahlrohr 8 infolge der Absperrung des Sitzes 30 durch den Kolben 4 von der Zufuhrrohr­ leitung 10 getrennt ist. Dadurch sind die Membranen 33 und 34 durch die Wirkung des Druckgases in den Luftkammern 13 und 14 an die Roste 35 und 36 angedrückt. Das Wasser strömt kontinuierlich aus dem Strahlrohr 9 aus.

Die Umschaltung auf den selbstschwingenden Impulsbetrieb geschieht durch das Schließen des Ventils 37′. Dadurch nimmt der Wasserdruck im Hohlraum 11 stufenlos solange zu, bis die Membran 33 unter der Einwirkung des Wasser­ druckes von dem Rost 35 weggedrückt wird und eine Stel­ lung erreicht, in der der Druck auf deren beiden Seiten gleich ist. Dann steigt der Druck im Hohlraum 11 mo­ mentan an und erreicht den Druckwert in der Austritts­ leitung 7. Dadurch wirkt eine Kraft auf den Kolben 3, die die Kolbenbaueinheit des Flüssigkeitsstromunter­ brechers in die (in der Zeichnung gezeigte) obere End­ stellung bewegt. Jetzt strömt das Wasser aus der axialen Durchgangsöffnung 18 durch den Schlitz zwischen dem Sitz 30 und dem Kolben 4, den Hohlraum 32, die Kammer 22, die Austrittsleitung 6, das Gelenk 38 und das Strahl­ rohr 8, aus dessen Düse es austritt und auf das Be­ handlungsobjekt gerichtet wird.

Gleichzeitig füllt sich der Hohlraum 12 aus der Aus­ trittsleitung 6 über das Rohr 16 mit Wasser. Der Druck im Hohlraum 12 nimmt solange stufenlos zu, bis die Mem­ bran 34 vom Rost 36 weggedrückt wird und eine Stellung einnimmt, in der der Druck auf beiden Seiten gleich ist. Dann steigt der Druck im Hohlraum 12 sprunghaft an, bis er den Druckwert in der Austrittsleitung 6 erreicht hat. Gleichzeitig flieOt unter der Wirkung des Druck­ gases hinter der Membran 33 das Wasser aus dem Hohlraum 11 durch das Rohr 15 in die Austrittsleitung 7 aus. Dabei sinkt der Druck im Hohlraum 11 stufenlos solange, bis die Membran 33 unter der Wirkung des Druckgases den Rost 35 erreicht. Danach fällt der Druck sprunghaft ab, bis er den Druckwert in der Austrittsleitung 7, d. h. den Atmosphärendruck erreicht.

Nach dieser Druckumverteilung in den Hohlräumen 11 und 12 verschiebt sich die Kolbenbaueinheit wieder nach unten bis zur Absperrung des Sitzes 30 durch den Kol­ ben 4. Das Wasser strömt wieder durch das Strahlrohr 9 aus.

Die beschriebenen Umschaltungen wiederholen sich selbst­ tätig und das Wasser tritt aus den Strahlrohren ab­ wechselnd aus. Es findet eine Umwandlung des zugeführten gleichbleibenden Wasserstromes in einen pulsierenden Wasserstrom mit einer Pulsationsfrequenz von etwa 15 bis 20 Hz statt, ohne daß dabei der Impulsdruck er­ höht wird.

Die Anordnung der Trennwand 17 im Gehäuse 1 zwischen den Kolben 3, 4, der axialen Durchgangsöffnung 18, der Kammern 21, 22 in dieser Trennwand 17, deren Eintritte 23, 24 sich an den gegenüberliegenden Stirnflächen der Trennwand 17 befinden, sowie der Verbindung der axialen Durchgangsöffnung 18 mit der Zufuhrrohrleitung 10 und der Verbindung der Austritte 27, 28 der Kammern 21, 22 je­ weils mit den Austrittsleitungen 7, 6 führt somit zu einer Kürzung der Länge der Wasserstromlinie von der Zufuhrleitung 10 zu den Strahlrohren 9, 8.

Dadurch wurde es in einem praktischen Fall möglich, die Außenmaße des Gehäuses in der Breite von 610 auf 400 mm zu bringen, d. h., um das 1,53-fache zu verringern, die Außenmaße des Flüssigkeitsstromunterbrechers in der Breite von 400 auf 260 mm zu bringen, d. h., um das 1,53-fache zu vermindern, die Masse des Flüssigkeits­ stromunterbrechers von 20 kg auf 13 kg zu reduzieren, d. h., um das 1,53-fache zu vermindern, die Bewegungs­ geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromunterbrechers durch die Verminderung seiner Masse von 5 m/s auf 5,5 m/s zu steigern, d. h., um das 1,1-fache zu erhöhen, die dynamischen Beanspruchungen des Gehäuses und des Sitzes um das 1,25-fache herabzusetzen, was durch die Verminde­ rung der Masse des Flüssigkeitsstromunterbrechers um das 1,53-fache und die Erhöhung der Bewegungsgeschwindig­ keit des Flüssigkeitsstromunterbrechers um das 1,1-fache erreicht wurde und die Pulsationsfrequenz des Wassers in den Strahlrohren von 10-12,5 Hz auf 15-20 Hz, d. h. um das 1,5-fache zu erhöhen und damit die Wirksamkeit des hydraulischen Abbaues zu steigern.

Claims (1)

1. Impulshydromonitor mit zwei Strahlrohren, mit einem Gehäuse (1), in dem ein Unterbrecher (2) des Flüssigkeitsstromes in Form einer hin und her ver­ schieblichen Kolbenbaueinheit aus koaxial im Gehäuse (1) angeordneten und durch eine Kolbenstange (5) mitein­ ander verbundenen Kolben (3, 4) vorgesehen ist, mit Austrittsleitungen (6, 7), an die Strahlrohre (8, 9) mit Düsen angeschlossen sind, eine Zufuhrrohrleitung (10), Rohren (15, 16) und Luftkammern (13, 14), die mit Hohlräumen (11, 12) verbunden sind, welche die Außen­ flächen der Kolben (3, 4) beaufschlagen und über die Rohre (15, 16) mit den Austrittsleitungen (6, 7) jeweils verbunden sind, wobei einer dieser Hohlräume (11 oder 12) über ein Ventil (37) mit der Atmosphäre verbindbar ist, gekennzeichnet durch eine Trennwand (17) mit einer axialen Durchgangsöffnung (18), die im Gehäuse (1) zwischen den Kolben (3, 4) koaxial mit dem Gehäuse (1) unter Bildung von Hohlräumen (31, 32) angeordnet ist, wobei die axiale Durchgangsöffnung (18) der Trennwand (17) mit der mit der Trennwand (17) verbundenen Zufuhr­ rohrleitung (10) in Verbindung steht, und im Körper der Trennwand (17) Kammern (21, 22) mit Eintritten (23, 24) ausgeführt sind, die sich an den gegenüberliegen­ den Stirnflächen (26, 25) der Trennwand (17) befinden, wobei Ringbereiche der Stirnflächen als Sitze (30, 29) ausgebildet sind und die Eintritte (23, 24) mit den Hohl­ räumen (31, 32) in Verbindung stehen, während die Aus­ tritte (27, 28) mit den an die Trennwand (17) angeschlos­ senen Austrittsleitungen (7, 6) jeweils verbunden sind.