SU727847A1

SU727847A1 - Twin-nozzle pulsed hydraulic gun

Info

Publication number: SU727847A1
Application number: SU782654557A
Authority: SU
Inventors: Григорий Маркович Тимошенко; Василий Семенович Исадченко; Владимир Григорьевич Кравец; Геннадий Григорьевич Голдынский; Петр Федотович Зима; Виктор Васильевич Непойда
Original assignee: Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1980-04-15

Description

1one

Изобретение относитс к средствам разрушени горного массива пульсирующими стру ми жидкости повышенного давлени и может найти применение в горнорудной промышленности, гидротехническом строительстве .The invention relates to the destruction of a mountain massif by pulsating jets of pressurized fluid and can be used in the mining industry and in hydraulic engineering.

Известен двухструйный гидроимпульсатор , имеюший запорное устройство с мембранным пневмогидроприводом, составной частью которого вл етс запорный клапан 1. Межседельное пространство клапана сообшено с атмосферой, а заседельное соединено со стволами гидромонитора. Клапан помещен в межседельном пространстве. Его перемещение между седлами осуществл етс при помощи мембраны, с которой он св зан щтоком. Надмембранна полость соединена с ударным трубопроводом через переводную трубку и св зана с полостью эластичным элементом через разделительную диафрагму. Кроме того, данна полость через вентиль управлени соединена с атмосферой . Св зь надмембранной полости с эластичным элементом необходима дл того , чтобы импульс давлени жидкости в стволах имел определенную продолжительность во времени. Однако, эта св зь приводит к тому, что изменение давлени в надмембранной полости происходит плавно . Это в свою очередь обуславливает плавное нарастание усили на мембрану, которое перебрасывает клапаны из одного крайнего положени в другое, что вызывает недостаточно ,быстрое изменение давлени в стволах , а следовательно, и снижение производительности гидроотбойки полезного ископаемого .A two-jet hydraulic pulser is known, having a shut-off device with a membrane pneumohydraulic actuator, of which shut-off valve 1 is an integral part. The seat between the seats is connected to the atmosphere, and the seat arrangement is connected to the trunks of the jetting machine. The valve is located in the space between the seats. Its movement between the saddles is carried out by means of a membrane with which it is connected with a brush. The nadmembrane cavity is connected to the impact pipe through a transfer tube and is connected to the cavity by an elastic element through an orifice plate. In addition, this cavity is connected to the atmosphere through a control valve. The connection of the nadmembrane cavity with an elastic element is necessary so that the impulse of fluid pressure in the trunks has a certain duration in time. However, this connection leads to the fact that the pressure change in the supramembrane cavity occurs smoothly. This, in turn, causes a smooth increase in the force on the membrane, which moves the valves from one extreme position to another, which causes insufficient, rapid pressure changes in the trunks, and consequently, a decrease in the hydrotreatment performance of the mineral.

Размещение клапана в межседельномPlacement of the valve in the cross-seat

пространстве корпуса требует разъемного креплени одного из седел, что усложн ет конструкцию, ухудщает услови эксплуатации , учитыва ударные нагрузки на седла, снижает надежность устройства.the space of the housing requires a detachable fastening of one of the saddles, which complicates the design, worsens the operating conditions, taking into account the impact loads on the saddles, reduces the reliability of the device.

Наиболее близким техническим решением вл етс двухствольный гидроимпульсатор , имеющий запорное устройство с мембранным пневмогидроприводом, имеющий запорное устройство с мембранным пневмогидроприводом , составной частью которого вл етс полный цилиндрический клапан 2. Межседельное пространство клапана сообшено со стволами с насадками разного диаметра , а заседельное со стороны ствола с насадкой большего диаметра - с напорнымThe closest technical solution is a double-barrel hydraulic impulse having a locking device with a membrane pneumo-hydraulic actuator, having a locking device with a membrane pneumatic-hydraulic actuator, part of which is a full cylindrical valve 2. The intersection space of the valve is associated with trunks with nozzles of different diameters larger diameter nozzle - with pressure head

трубопроводом. Полый цилиндрический клапан помещен в межседельном пространстве. Его перемещение между ними осуществл етс с помощью мембраны, с которой он св зан жестко. Надмембранное пространство сообщено через переводную трубку с напорным трубопроводом и св зано с полостью эластичным элементом через разделительную диафрагму. Кроме этого, следует отметить, что данное пространство через, вентиль управлени соединено с атмосферой. Подмембранное пространство сообщено через окна с напорным трубопротводом. - « - --V-- Тpipeline. A hollow cylindrical valve is placed in the crossbelt space. Its movement between them is carried out with the help of a membrane with which it is rigidly connected. The numbing membrane communicates through a transfer pipe with a pressure pipe and is connected to the cavity by an elastic element through a separating diaphragm. In addition, it should be noted that this space through the control valve is connected to the atmosphere. Submembrane space is communicated through pressurized windows. - "- --V-- T

Размещение полого цилиндрического клапана в межседельном пространстве корпуса требует разъемного креплени одного из седел, а это усложн ет конструкцию, ухудщает услови эксплуатации и, учитыва ударные нагрузки на седлах, снижает надежность устройства. Вместе с тем, наличие массы клапана и возросщей скорости перемещени ее, создают больщие динаК1йчесйие нагрузки , привод щие к разрушенивэ корпуса, седел, посадочных мест и т.д., а это нарушает герметичность конструкции и снижает надежность устройства; - :- - -Изготовление полого цилиндрического клапана, корпуса с сёдлами требует большой точности и специальных покрытий внутренних поверхностей корпуса, что усложн ет конструкцию в целом. НаЛйЧйёмастеГкЛапа на, атакже сил трени между клапаном и корпусом увеличивают инерционность запорного устройства.Placing a hollow cylindrical valve in the intersectional space of the body requires detachable mounting of one of the saddles, and this complicates the design, worsens operating conditions and, taking into account shock loads on the saddles, reduces the reliability of the device. At the same time, the presence of the valve mass and the increased speed of its movement create large dynamic loads, leading to the destruction of the body, seats, seats, etc., and this violates the tightness of the structure and reduces the reliability of the device; -: - - - Manufacturing a hollow cylindrical valve, a body with saddles requires great accuracy and special coatings on the internal surfaces of the body, which complicates the design as a whole. NaLyyyymastegkLapa, as well as the forces of friction between the valve and the body increase the inertia of the locking device.

Целью насто щего изобретени вл етс уменьшение инерционности запорного органа, упрощение конструкции, а также повышение надежности и эффективности разрушени горных пород.The purpose of the present invention is to reduce the inertia of the closure member, simplify the design, as well as increase the reliability and efficiency of rock destruction.

Указанна цель достигаетс тем, что в ,ш-.известном двухствольном гидроимпульсаторе , содержащем напорный трубопровод, разр дник , корпус, стволы с насадками различного диаметра, запорное устройство, переводную трубку, вентиль управлени , полость с эластичным элементом и разделительной диафрагмой, запорное устройство выполнено в виде полого цилиндра с окнами, смещенными по Окружности друг относительно друга и снабжено приводным валом с резьбой , жестко закрепленной на корпусе запорного устройства, причем в полости с эластичным элементом установлены ограничительные рещетки.This goal is achieved by the fact that a well-known double-barrel impulse containing a pressure pipe, discharge, a housing, barrels with nozzles of various diameters, a locking device, a transfer tube, a control valve, a cavity with an elastic element and a separating diaphragm, the locking device is made in the form of a hollow cylinder with windows displaced around the Circle relative to each other and provided with a drive shaft with thread rigidly fixed to the body of the locking device, and in the cavity with an elastic element that set restrictive reschetki.

Выполнение запорного устройства в виде полого Цилиндра с окнами, смещенными по окружности другОтносительно друга, позволило уменьщить его массу и тем самым увеличить скорость переброса, т.е. уменьшить инерционность запорного органа. Этому также способствует установка в полости с эластичным элементом рещеток дл ограничени хода разделительной диафрагмы. Это приводит к тому, что изменение давлени в начале осуществл етс плавно до техExecution of the locking device in the form of a hollow cylinder with windows displaced around the circumference of a friend. Regarding the friend, allowed reducing its mass and thereby increasing the transfer rate, i.e. reduce the inertia of the valve. This is also facilitated by the installation in the cavity with an elastic element of the lattices to limit the course of the separating diaphragm. This leads to the fact that the pressure change at the beginning is carried out smoothly until

пор ..пока разделительна диафрагма не достигает ограничительной решетки, а затем скачкообразно - до величины давлени в запорном трубопроводе.then. since the separation diaphragm does not reach the restrictive lattice, and then abruptly to the value of the pressure in the shut-off pipeline.

Выполнение привода в виде винтовой пары o6ecne4nBaet замену возвратно-постуггательного движени запорного органа, создающего ударные нагрузки на седла, на поворотно-поступательное, уменьщающее ударные нагрузки, увеличива тем самым, надежность и долговечность. Вместе с тем это снизило требовани к корпусу гидроимпульсатора , что значительно упростило конструкцию и повысило технологичность изготовлени .Performing the drive in the form of a screw pair o6ecne4nBaet replacing the reciprocating movement of the locking member, creating shock loads on the saddles, with a rotational-translational, reducing shock loads, thereby increasing reliability and durability. At the same time, this reduced the requirements for the hydraulic pulsator case, which considerably simplified the design and improved the manufacturability.

На фиг. 1 принципиальна схема двухствольного гидроимпульсатора в разрезе,-на фиг. 2-вразрез А-А фиг. 1.FIG. 1 is a schematic diagram of a double-barrel hydro pulsator in section, in FIG. 2 is contrary to AA. one.

Гидроимпульсатор включает в себ напорный трубопровод 1, разр дник 2, цилиндf рический корпус 3 с окнами, смещенными по окружности друг относительно друга, стволы с насадками 4 и 5 разного диаметра, запорное устройство 6, приводной вал 7, на котором выполнена винтова нарезка с большим ходом, например, многозаходна с увеличенным шагом, обеспечивающа поворот цилиндрического запорного органа На 45°,вход ща в гайку 8. Переводна труб-ка 9, вентиль управлени 10 и полость с эЛастичным элементом 11 и разделительной диафрагмой 12, ход которой ограничен с двух сторон рещетками 13 и 14, образуют системуThe impulse includes a pressure pipe 1, surge 2, a cylindrical body 3 with windows displaced circumferentially relative to each other, barrels with nozzles 4 and 5 of different diameters, a locking device 6, a drive shaft 7, on which a screw with large The stroke, for example, is multi-threaded with an increased pitch, ensuring the rotation of the cylindrical locking member by 45 °, entering the nut 8. The transfer pipe 9, the control valve 10 and the cavity with the elastic element 11 and the separating diaphragm 12, the stroke of which On both sides, the slats 13 and 14 form a system

управлени гидроимпульсатрром. Запорное устройство б, состоит из полого цилиндрического органа, имеющего окна 15 и 16 сдвинутые по окружности друг относительно друга так, что при повороте приводного вала 7control of a hydro pulse The locking device b, consists of a hollow cylindrical body having windows 15 and 16 that are circumferentially shifted relative to each other so that when the drive shaft is turned 7

происходит попеременное совмещение их с окнами корпуса 3 и стволами 4 и 5. Между запорным устройством б и полостью с эластичным элементом 11 расположена камера 17. Она соедин етс с напорным трубопроводом переводной трубкой 9, а с атмосферой при помощи вентил управлени 10. Кроме того следует отметить, что камера. 18 расположена внутри запорного устройства б и ограничена снизу корпусом 3.they alternately combine with the windows of the housing 3 and the trunks 4 and 5. Between the locking device b and the cavity with the elastic element 11 is located the chamber 17. It is connected to the pressure pipe by the transfer pipe 9, and to the atmosphere by means of the control valve 10. In addition, note that the camera. 18 is located inside the locking device b and is bounded below by the housing 3.

Работа устройства осуществл етс следующим образом. Вентиль управлени 10 закрыт и окно 16 запорного устройства б совмещено с окном ствола с насадкой 5 большего диаметра, а рабоча жидкость, проход через напорный трубопровод 1, окно 15, камеру 18, окно 16, ствол с насадком 5 больщего диаметра сбрасываетс в атмосферу . Камера 17 сообщена через переводную трубку 9 с напорным трубопроводом 1, причем давление в камерах 17 и 18 равны, а рабочие площади запорного устройства со сторонь этих камер различны. Их соотнощение подобрано таким образом, чтобы обеспечить открытие ствола с насадком большего диаметра при закрытии вентил управлени и одинаковом давлении в напорном трубопроводе .The operation of the device is as follows. The control valve 10 is closed and the window 16 of the shut-off device b is aligned with the barrel window with the nozzle 5 of a larger diameter, and the working fluid passing through the discharge pipe 1, the window 15, the chamber 18, the window 16, the barrel with the nozzle 5 of a larger diameter is discharged into the atmosphere. The chamber 17 is communicated through the transfer pipe 9 with the pressure pipe 1, and the pressure in the chambers 17 and 18 are equal, and the working areas of the locking device on the side of these chambers are different. Their correlation is selected in such a way as to ensure the opening of the barrel with a nozzle of a larger diameter when the control valve is closed and the pressure in the pressure pipe is the same.

Включение гидроимпульсатора в работу осуществл етс открытием вентил управлени 10. При этом давление в камере 17 становитс меньше, чем в камере 18 и за счет перепада давлений запорное устройство 6 перемещаетс в крайнее верхнее положение с одновременным поворотом в винтовой паре 7 и 8. Оно перекрывает окно ствола с насадком 5 большего диаметра и открывает доступ жидкости к стволу с насадком 4 меньшего диаметра. При этом рабоча жидкость, проход через напорный трубопровод 1, окно 15, камеру 18, окно 16, ствол с насадком 4 меньшего диаметра, истекает в атмосферу. А так как насадок 4 с меньщим диаметром имеет сопротивление больше, чем насадок 5, возникает гидравлический удар перед насадком 4. Волна повышенного давлени распростран етс по напорному трубопроводу к разр днику 2 и отражаетс от него в виде волны нормального давлени . За врем движени этой волны к разр днику и обратно давление в камере 17 плавно уменьшаетс , а при подходе отраженной волны к запорному устройству давление в камере 17 уменьщаетс скачком , так как диафрагма 12 опираетс на решетку 14. Запорное устройство 6 резко переместитс в крайнее верхнее положение, открыва доступ жидкости к насадку 4. При этом возникает гидравлический удар и волна повышенного давлени распростран етс К разр днику. Ппроцесс работы гидроимпульсатора повтор етс . Система входит в режим автоколебаний. Следует отметить, что длительность импульса, т.е. промежуток времени в течение которого жидкость истекает через ствол с насадком большего диаметра, а следовательно , и частота пульсаций, регулируетс гидравлическим сопротивлением переводной трубки 9 и первоначальным давлением воздуха в полости 11. С уменьшением сопротивлени приводной трубки частота пульсаций увеличиваетс .The activation of the pulse pump is performed by opening the control valve 10. In this case, the pressure in chamber 17 becomes lower than in chamber 18 and due to the pressure differential the locking device 6 moves to the extreme upper position while rotating in screw pair 7 and 8. It closes the window the barrel with a nozzle 5 of a larger diameter and opens the access of fluid to the barrel with a nozzle 4 of a smaller diameter. When this working fluid, the passage through the pressure pipe 1, the window 15, the chamber 18, the window 16, the barrel with a nozzle 4 of smaller diameter, expires in the atmosphere. And since the smaller diameter nozzle 4 has more resistance than nozzle 5, a hydraulic shock occurs before the nozzle 4. The increased pressure wave propagates through the pressure pipeline to discharge 2 and is reflected from it as a normal pressure wave. During the movement of this wave to the discharge and back, the pressure in chamber 17 gradually decreases, and as the reflected wave approaches the locking device, the pressure in chamber 17 decreases abruptly as the diaphragm 12 rests on the grate 14. The locking device 6 abruptly moves to its extreme upper position , opening the access of fluid to the nozzle 4. In this case, a hydraulic shock occurs and the pressure surge propagates to the discharge. The operation of the pulse driver is repeated. The system enters self-oscillation mode. It should be noted that the pulse duration, i.e. the period of time during which the fluid expires through the barrel with a nozzle of a larger diameter, and hence the frequency of the pulsations, is controlled by the hydraulic resistance of the transfer tube 9 and the initial air pressure in the cavity 11. With decreasing resistance of the drive tube, the frequency of the pulsations increases.

Claims

1. Authors certificate of the USSR class. E 21 C 25/60, 21.11.69.

2. Authors certificate of the USSR, cl. E 21 C 25/60, 09.21.67.