SU1763668A1 - Пульсирующий гидромонитор - Google Patents

Abstract

Пульсирующий гидромонитор. Использование: гидравлическа  отбойка полезных ископаемых. Сущность изобретени : гидро7 35 15 6 - л . монитор содержит прерыватель потока (1), импульсный клапан (2) и накопитель (3). Импульсный клапан (2) выполнен из корпуса

Description

Изобретение относитс  к устройствам, создающим пульсирующий поток жидкости и может быть использовано дл  гидравлического разрушени  полезного ископаемого в гидротехническом строительстве, а также при гидравлических исследовани х взаимодействи  пульсирующего потока жидкости с разрушаемым массивом. Известен двухствольный импульсный гидромонитор 1, содержащий стволы, шарнирно закрепленные на корпусе, в котором установлен прерыватель потока и поршни, образующие камеры перетока жидкости, сообщающиес  со смежными стволами через выполненные в них дроссельные отверсти  и имеющими гидравлическую св зь одной из камер перетока с вентилем управлени .

Устройство работает следующим образом , если вентиль открыт, то прерыватель потока находитс  в крайнем положении, когда вентиль закрывают происходит перераспределение усилий, действующих на прерыватель потока, поршень измен ет свое положение и открывает противоположный ствол, за счеттого, что камеры перетока жидкости сообщаютс  через дроссель со смежными стволами, произойдет повторное перераспределение усилий, действующих на прерыватель потока, и он снова изменит свое положение, далее процесс повтор етс  и двухствольный импульсный гидромонитор работает в автоколебательном режиме.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что давление перед насадками не превосходит давлени  подводимого потока, поскольку неизбежны потери давлени  проточной части прерывател  потока, К недостаткам данного устройства, и в частности, при его использовании дл  гидродинамических исследований относитс  то, что оно работает в автоколебательном режиме, следовательно , с его помощью нельз  управл ть формой импульса давлени , а также нельз  оценивать вли ни  каждого отдельного импульса давлени  на разрушаемый массив.

Известен, также пульсирующий гидро- монит.ор 2, включающий прерыватель потока , гидравлически св занный с подвод щей магистралью, гидропневмоак- кумул торами, струеформирующими стволами и разгонными устройствами в виде поршней со штоками, размещенными в корпусе гидромонитора, имеющих, каждый по дополнительному поршню и гидроцилиндру , уменьшающих или увеличивающих объем внутренних полостей разгонных устройств.

Устройство работает следующим образом .

После того как вентиль управлени  закрываетс , устройство входит в режим автоколебаний . При этом прерыватель потока осуществл ет поочередное подключение подвод щей магистрали к трубопроводам с разгонными устройствами. Когда поршень разгонного устройства занимает крайнее

положение происходит гидравлический удар, что сопровождаетс  всплеском давлени , который попадает в ствол, что способствует повышению эффективности гидроотбойки, Далее процесс повтор етс  в

другом трубопроводе, при этом происходит возврат первого разгонного устройства в исходное состо ние. При помощи масло- станции и системы управлени  дополнительными штоками, измен етс  положение

дополнительных цилиндров управлени , что приводит к изменению хода поршней разгонных устройств дл  изменени  амплитуды всплеска давлени .

Недостаток данного гидромонитора заключаетс  в том, что он не позвол ет добитьс  повышени  производительности гидроотбойки, т.к. момент возникновени  всплеска давлени  в каждом импульсе строг го фиксирован и жестко прив зан к его переднему фронту. Кроме того рассматриваемый гидромонитор не может быть использован дл  проведени  гидродинамических исследований особенностей взаимодействи  импульсной струи, содержащей всплеск давлени , с разрушаемым массивом, поскольку формирует не одиночные импульсы, а работает в автоколебательном режиме.

Целью изобретени   вл етс  улучшение технологических параметров гидромониторов .- повышение эффективности гидравлической отбойки за счет обеспечени  регулировани  величины импульсов давлени  струи.

5 Сущность изобретени  заключаетс  в том, что пульсирующий гидромонитор, включающий прерыватель с запорным органом , соединенный со струеформирующим и сбросным стволами, снабжен импульсным

0 клапаном и накопителем, выполненным из корпуса с поршнем, расположенным с образованием надпоршневой и подпоршневой полостей, а подпоршнева  полость накопител  посредством предохранительного кла5 пана соединена с атмосферой, при этом импульсный клапан выполнен из корпуса с дифференциальным поршнем, расположенным с образованием поршневой и штоковой полостей, и из гидропневмоаккумул тора,

причем поршнева  полость импульсного

клёпана соединена с гидропневмоаккумул тором , со сбросным стволом и посредством дроссел  - с атмосферой, а его штокова  полость соединена со струеформирующим стволом с подпоршневой полостью накопител .

Новизна изобретени  заключаетс  в том, что устройство дополнительно снабжено импульсным клапаном и накопителем, выполненным из корпуса с поршнем, расположенным с образованием надпоршневой и подпоршневой полостей, и из гидропневмо- аккумул тора .соединенного с надпоршневой полостью, а подпоршнева  полость накопител  посредством предохранительного клапана соединена с атмосферой, при этом импульсный клапан выполнен из корпуса с дифференциальным поршнем, расположенным с образованием поршневой и штоковой полостей, и гидропневмоаккуму- л тором, причем поршнева  полость импульсного клапана соединена с гидропневмоаккумул тором, со сбросным стволом и посредством дроссел  - с атмосферой , а его штокова  полость соединена со струеформирующим стволом и с подпоршневой полостью накопител .

Эти признаки отвечают признакам существенные отличи , так как патентный поиск не вы вил аналогичного технического решени .

На чертеже изображен общий вид пульсирующего гидромонитора.

Пульсирующий гидромонитор содержит прерыватель потока 1, импульсный клапан 2, накопитель 3 Прерыватель потока 1 состоит из ксрпуса 4 и поршневой группы 5, образующей в нем полость 6, гидравлически св занную через дроссель 7 со сливом, полость 8, гидравлически св занную через кран 9 со сливом ,и полостью 10, гидравлически св занную, через коммутационную задвижку 11, с центробежным насосом 12, а также со сбросным стволом 13, и через обратный клапан 14, со струеформирующим стволом 15, поршнева  группа 5 имеет отверсти  16 и 17, соедин ющие полости 6 и 8 с полостью 10 Импульсный клапан 2 состоит из корпуса 18 и дифференциального поршн  19, образующего в корпусе 18 поршневую полость 20, соединенную со сбросным стволом 13 через обратный клапан 21 и с гидропневмоаккумул тором 22 дросселем 23, штоковую полость 24, гидравлически св занную со струеформирующим стволом 15. Накопитель 3 состоит из поршн  25, раздел ющего корпус 25 на надпоршневую камеру 27 и подпоршневую камеру 28. Над- поршнева  камера 27 гидравлически св зана с гидропневмоаккумул тором 29 и с

дополнительным источником гидравлической энергии 30 через редукционный клапан 31, а подпоршнева  камера 28 гидравлически св зана со струеформирующим стволом 5 15 через импульсный клапан 2 и обратный клапан 32, а также, посредством трубопровода 33 с предохранительным клапаном 34. Манометр 35 установлен дл  контрол  уровн  давлени  в полости 10 прерывател  1, а

10 манометр 36 установлен дл  контрол  уровн  давлени  на входе в камеру 27.

Перед началом формировани  модулированного импульса пульсирующий гидромонитор настроен на стационарный режим

5 работы. При этом поток жидкости с посто нным давлением, создаваемым центробежным насосом 12, через коммутационную задвижку 11 подаетс  в полость 10 прерывател  1. Поршнева  группа 5 прерывател 

0 потока 1 находитс  в крайнем верхнем положении , корпуса 4. так как кран 9 закрыт и, следовательно, давление в полости 6 прерывател  1 меньше, чем давление в полости 8. Разность давлений создаетс  за счет потерь

5 давлени  в отверстии 16, которые возникают при сбросе жидкости из полости 10 прерывател  1 в атмосферу через отверстие 16 и дроссель 7, в то врем  как потери давлени  в отверстии 17, равны нулю поскольку

0 кран 9 закрыт. При таком положении поршневой группы 5 в распределителе 1 струе- формирующий ствол 15 отключен, а сбросной ствол 13 подключен к центробежному насосу 12. Давление в струеформиру5 ющем стволе 15 равно атмосферному, а давление в сбросном стволе 13 примерно равно стационарному давлению, создаваемому центробежным насосом 12. Поток жидкости с этим давлением через обратный

0 клапан 21 попадает в поршневую полость 20 импульсного клапана 2, штокова  полость

24которого через обратный клапан 32 и гидравлически св зана со струеформирующим стволом 15, в результате чего давление

5 в штоковой полости 24 импульсного клапана 2 при стационарном режиме работы равно атмосферному, а следовательно, дифференциальный поршень 19 находитс  в крайнем нижнем положении корпуса 18 импульсного

0 клапана 2 и перекрывает трубопровод 33, который св зывает импульсный клапан 2 с поршневым накопителем 3 и с линией нагнетани  поршневого насоса 30, что обеспечивает герметичность указанного

5 трубопровода 33 в стационарном режиме работы предлагаемого генератора. Давление в трубопроводе 33 в этом случае определ етс  уровнем давлени  настройки предохранительного клапана 34 Поршень

25поршневого накопител  3 находитс  в

крайнем верхнем положении в корпусе 26, так как давление начальной закачки воздуха в гидропневмоаккумул торе-накопителе 29 меньше уровн  давлени  настройки предохранительного клапана 34, т.е. давление на поршень 25 со стороны надпоршневой полости 27 меньше давлени  со стороны под- поршневой полости 28, очевидно что при этом давление в трубопроводе 33 и в под- поршневой полости 28 равно давлению настройки предохранительного клапана 34. Давление в поршневой полости 20 импульсного клапана 2 определ етс  соотношением между гидравлическими сопротивлени ми сбросного ствола 13 и управл емого дроссел  23, причем величина этого давлени  запоминаетс  в гидропневмоаккумул торе 22, поскольку он св зан с поршневой полостью 20 импульсного клапана 2.

Величина стационарного давлени , создаваемого центробежным насосом 12, фиксируетс  манометром 35, а уровень давлени , на который настроен редукционный клапан 31, гидравлически св занный с надпоршневой полостью 27, фиксируетс  манометром 36. В стационарном режиме работы пульсирующего гидромонитора предохранительный обратный клапан 43, гидравлически св занный с импульсным клапаном 2, струеформиругощим стволом 15 и прерывателем 1, открыт, поскольку импульсный клапан 2 закрыт и противодавлени  в струеформирующем стволе 15 не создаетс . Работает пульсирующий гидромонитор следующим образом. Дл  формировани  одиночного модулированного импульса необходимо открыть кран 9 при этом упадет давление в полости 8 за счет потерь в отверстии 17, а поскольку гидравлическое сопротивление крана 9 в открытом состо нии меньше гидравлического сопротивлени  дроссел  7, то давление в полости 8 будет меньше чем давление в полости 6. Тогда сила, действующа  на поршневую группу 5 сверху, будет больше, чем сила, действующа  на поршневую группу 5 снизу, и поршнева  группа 5 начинает перемещатьс  вниз. При подходе поршневой группы 5 в крайнее нижнее положение, от полости 10 прерывател  1 отсоедин етс  сбросной ствол 13 и подсоедин етс  струеформирую- щий ствол 15. Давление в сбросном стволе 13 падает до атмосферного, а давление в струеформирующем стволе 15 повышаетс  до давлени , создаваемого центробежным насосом 12. Уровень этого давлени , - давлени  немодулированной части импульса, регулируетс  коммутационной задвижкой 11.

Импульс давлени  из струеформирую- щего ствола 15 распростран етс  в штоко- вую полость 24 импульсного клапана 2, При этом давление в штоковой полости 24 импульсного клапана 2 повышаетс  до давлени , создаваемого центробежным насосом 12, но дифференциальный поршень 19 остаетс  в нижнем положении, поскольку площадь поршневой полости 20 больше

0 площади штоковой полости 24, давление в поршневой полости 20 измен етс  медленно , - это обусловлено тем, что хот  после открыти  крана 9 обратный клапан 21 закрываетс , поскольку давление перед ним

5 падает до атмосферного, но давление у гид- ропневмоаккумул тора 22 измен етс  плавно. По мере разр дки гидропневмоаккумул тора 22, через управл емый дроссель 23 сила, действующа  на дифференциальный поршень

0 19, со стороны поршневой полости 20, уменьшаетс . Дифференциальный поршень 19 изменит свое положение в тот момент, когда сила, действующа  на его шток, превысит силу, действующую со стороны поло5 сти 20. Данный процесс задержки момента формировани  модулирующего всплеска давлени  по отношению к переднему фронту одиночного импульса зависит от величины гидравлического сопротивлени 

0 дроссел  23. После открыти  ипульсного клапана 2, трубопровод 33, через обратный клапан 32, соедин етс  со струеформмрую- щим стволом 15. При этом обратный клапан 14 закрываетс , предохран   центробеж5 ный насос 12 от всплеска давлени , который возникает за счет вытеснени  жидкости из полости 28 через трубопровод 33, импульсный клапан 2, обратный клапан 32 и струе- формирующий ствол 15. Величина всплеска

0 давлени  определ етс  уровнем настройки редукционного клапана 31, а необходимый расход обеспечиваетс  за счет разр дки аккумул тора-накопител  29. В начале работы генератора редукционный клапан 31 на5 строен на уровень, позвол ющий получать минимальную величину всплеска давлени , а значит и минимальную величину эффективной дальности отбойки. Больша  крутизна переднего фронта всплеска

0 модулирующего импульса давлени  создаетс  за счет того, что полость 10 прерывател  1 гидравлически св зана со штоковой полостью 24 импульсного клапана 2, в результате чего в момент начала движени 

5 происходит самоподхват дифференциального поршн  19 и резкое открытие импульсного клапана 2. При формировании всплеска модулирующего импульса давлени , поршень 25 движетс  вниз и, в тот

момент времени когда он занимает крайнее

положение, расход через струеформирую- щий ствол 15 уменьшаетс , а обратный клапан 32 открываетс . В дальнейшем импульс формируетс  за счет потоков жидкости, поступающих из полости 10 прерывател  потока 1, от дополнительного источника гидравлической энергии 30. При этом величина давлени  в струеформирующем стволе 15 повыситс  по сравнению с начальной фазой его формировани . Это происходит вследствие того, что дополнительный источник гидравлической энергии 30 через открытый импульсный клапан 2 и обратный клапан 21 продолжает нагнетание жидкости в струеформирующий ствол 15.

Дл  окончани  процесса формировани  импульса достаточно закрыть кран 9. При этом давление в камере .8 прерывател  потока 1 увеличиваетс  и поршнева  группа 5 занимает крайнее нижнее положение, перекрыва  струеформирующий ствол 16 и соедин   полость 10 прерывател  потока 1 со сбросным стволом 13, Давление в струеформирующем стволе 15 падает и следовательно оно снижаетс  в штокой полости 24 импульсного клапана 2, а давление в сбросном стволе 13 возрастает по мере накоплени  жидкости в гидропневмозккумул торе 22, куда она подаетс  из сбросного ствола 13 через обратный клапан 21. Когда давление жидкости в гидропневмоаккумул торе 23 возрастет настолько что сила, действующа  на дифференциальный поршень 19, будет достаточной дл  его перемещени  в крайнее нижнее положение, импульсный клапан 2 закрываетс . Жидкость дополнительного источника гидравлической энергии 30 будет нагнетатьс  в полость 28. Поршень 25 начинает двигатьс  вверх, при этом происходит зар дка аккумул тора-накопител  29 до давлени , которое определ етс  настройкой редукционного клапана 31. После того как поршень 25 достигнет крайнего верхнего положени , давление в трубопроводе 22 будет определ тьс  настройкой предохранительного клапана 34, который будет сбрасывать в атмосферу весь расход жидкости от дополнительного источника гидравлической энергии 30.

Таким образом, пульсирующий гидромонитор возвращаетс  в исходное состо ние и может сформировать новый

Составитель В

единичный модулированный импульс давлени . Т.к. в процессе работы генератора происходит посто нное подвигание забо  вперед, с целью повышени  эффективности

гидроотбойки, необходимо изменение (увеличение ) эффективной дальности отбойки, что достигаетс  повышением величины всплеска давлени .

Дл  формировани  нового модулиро0 ванного импульса давлени , повышающего эффективную дальность отбойки, необходимо редукционный клапан 31 настроить на новый уровень, увеличивающий значение всплеска давлени , и открыть кран 9. Тогда

5 давление в полости 8 прерывател  потока 1 упадет и процесс формировани  одиночного импульса повтор етс .

Применение данного пульсирующего гидромонитора позволит в три раза увели0 чить эффективную дальность гидроотбойки без изменени  величины подводимого давлени  и положени  генератора относительно груди забо .

25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Пульсирующий гидромонитор, включающий прерыватель потока с запорным органом , соединенный со струеформирующим и

   сбросным стволами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности гидравлической отбойки путем обеспечени  регулировани  величины импульсовдавле- ни  струи, он снабжен импульсным клапаном и накопителем, выполненным из корпуса с поршнем, расположенным с образованием надпоршневой и подпоршневой полостей, и из гидропневмоаккумул тора, соединенного с надпоршневой полостью, а

   подпоршнева  полость накопител  посредством предохранительного клапана соединена с атмосферой, при этом импульсный клапан выполнен из корпуса с дифференциальным поршнем, расположенным с образованием поршневой и штоковой полостей, и из гидропневмоаккумул тора, причем поошнева  полость импульсного клапана соединена с гидропневмоаккумул тором, со сбросным стволом и посредством дроссел 

   - с атмосферой, а его штокова  полость соединена со струеформирующим стволом и с подпоршневой полостью накопител .

    нников

   Редактор

   Техред М.Моргентал

   Заказ 3439ТиражПодписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

   Корректор М .Андрушенко