SU759715A1 - Двуствольный импульсный гидромонитор1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам, создающим пульсирующие струи жидкости, и может быть использовано при гидроотбойке полезного ископаемого и в горнотехническом строительстве.

Известен двуствольный импульсный гидромонитор, имеющий перекидной клапан с мембранным гидроприводом. Межседельное пространство клапана сообщено с подводящей магистралью, а заседельное — со стволами с насадками одинакового диаметра. Клапан помещен в межседельном пространстве. Его перемещение между седлами осуществляется с помощью мембраны, с которой он связан'штоком. Подмембранное пространство сообщено через переводной патрубок со смежным стволом и через вентиль управления — с атмосферой. Надмембранное пространство сообщено через переводной патрубок с противоположным стволом и связано с полостью с эластичным элементом через разделительную диафрагму. Связь надмембранного пространства с эластичным элементом необходима для того, чтобы импульс давления жидкости в стволах имел определенную продолжительность во времени {1].

2

Однако эта связь приводит к тому, что изменения давления в надмембранном пространстве происходят плавно. Это в свою очередь обуславливает плавное нарастание усилия на мембране, которое перебрасывает клапан из одного крайнего положения в другое, что вызывает недостаточно быстрое изменение давления в стволах, а следовательно, и снижение производительности гидроотбойки полезного ископаемого. Кроме того, размещение клапана в межседельном пространстЮ ве корпуса требует разъемного крепления одного из седел, что усложняет конструкцию, ухудшает условия эксплуатации, учитывая ударные нагрузки на седла, снижает надежность устройства.

Прототипом изобретения является дву¹⁵ ствольный импульсный гидромонитор, у которого пульсации потока осуществляются с помощью прерывателя потока в виде поршня. Межседельное пространство соединено с подводящей магистралью, а заседельное — со стволами с насадками одинакового диаметра. Поршни прерывателя потока размещены в заседельных пространствах корпуса и соединены между собой штоком, причем полости корпуса за поршнями сообщены

759715

3

со смежными стволами переводными патрубками, а внутри корпуса установлены решётки для двустороннего ограничения разделительных диафрагм полостей с эластичным элементом. Одна из запоршневых полостей сообщена через систему управления с атмосферой. Связь запоршневых пространств со смежными стволами и полостями с эластичным элементом необходима для того, чтобы импульс давления жидкости в стволах имел определенную продолжительность во времени [2].

Однако эта связь приводит к тому, что изменение давления в запоршневых полостях происходит в начале плавно до тех пор, пока разделительная диафрагма не достигнет ограничительной решетки, а затем скачкообразно до величины, равной давлению в стволе. Это обеспечивает увеличение скорости переброса поршня из одного крайнего положения в другое, что приводит к увеличению скорости изменения давления в ство лах и, Как следствие, повышению производительности пульсирующих струй, создаваемых двуствольным импульсным гидромонитором. Следует отметить, что наличие значительной массы поршневой группы и возросшей скорости перемещения ее создают большие динамические нагрузки, приводящие к разрушению корпуса, седел, посадочных мест и т. д., а это нарушает герметичность конструкции и снижает надежность устройства. Кроме того, двуствольный импульсный гидромонитор имеет поршневую группу и корпус с седлами, изготовление которых требует большой точности и специальных покрытий внутренней поверхности корпуса, что усложняет конструкцию в целом. Наличие массы поршневой группы, а также сил трения между поршнями и корпусом увеличивают инерционность запорных органов.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение инерционности прерывателя потока.

Указанная цель достигается тем, что на концах штока закреплены диски с эластичными элементами, при этом корпус гидромонитора снабжен двумя взаимно перпендикулярными перегородками, одна из которых установлена в горизонтальной плоскости на штоке, а другая — со стороны стволов посредине корпуса.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного двуствольного гидромонитора с разрезом прерывателя потока.

Двуствольный импульсный гидромонитор содержит прерыватель потока 1, включающий в себя корпус 2 с седлами 3 и 4, запорные устройства 5 и 6, состоящие из металлических дисков 7, 8 и эластичных элементов 9, 10, соединенных жестко штоком II, полости 12 и 13 с упругим элементом (например, сжатым воздухом) с разделительными диафрагмами 14 и 15, имеющими огра4

ничительные решетки 16, 17, 18 и 19, поворотные шарниры 20, стволы 21 и 22 с насадками одинакового диаметра. Полости, расположенные между запорными устройствами и полостями с упругим элементом, обозначим через А и Б. Они сообщены со смежными стволами переводными трубками 23 и 24, гидравлическое сопротивление которых значительно больше, чем сопротивление . насадок. К одной из полостей, например полости А, подсоединен вентиль управления 25. Корпус 2 снабжен двумя взаимно перпендикулярными перегородками 26 и 27, одна из которых (полость 26) установлена в горизонтальной плоскости по диаметру корпуса, а другая (полость 27) со стороны стволов посредине корпуса 28. Это позволяет разделить внутреннюю часть корпуса на три камеры: 29 — подводящая; 30 и 31 — отводящие. Кроме того, седла образованы торцовыми поверхностями корпуса совместно с перегородкой 26 и ребрами. Отводящие камеры соединены с подводящей через торцовую часть корпуса и не связаны друг с другом.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Вентиль управления 25 открыт и жидкость, проходя через поворотные шарниры20, камеру 29, щель между седлом 3 и запорным устройством 5, отводящую камеру 30 истекает через насадку ствола 21. Разделительные диафрагмы 14 и 15 прижаты к своим ограничительным решеткам 16 и 18, так как полость Б сообщена через переводную трубку 24 и ствол 22 с атмосферой, а давление в полости А близко к атмосферному вследствие сброса жидкости, поступившей из ствола 21, через вентиль 25.

Работа двуствольного импульсного гидромонитора в автоколебательном режиме начинается после закрытия вентиля 25. Это приводит к тому, что давление в полости А возрастает. Рост давления длится во времени до тех пор, пока разделительная диафрагма 14, перемещаясь под действием разности давлений на ней влево, не достигнет ограничительной решетки 17. В этот момент времени давление в полости А скачкообразно возрастает до подводимого. В результате того, что давление в полости Б в это время равно атмосферному, возникает максимальное (для данных конструктивных параметров) усилие, перемещающее запорное устройство 5, а следовательно, и запорное устройство 6 в правое крайнее положение. Это обеспечивает увеличение скорости переброса запорных органов из одного крайнего положения в другое, которое оказывает существенное влияние на увеличение скорости изменения давления в стволах и, как следствие, приводит к повышению производительности пульсирующих струй. Доступ жидкости к стволу 21 закрывается, а к стволу 22 —

759715

5 . ⁶

открывается. С этого момента жидкость из дюлости А по переводной трубке 23 вытекает в ствол 21 и далее в атмосферу. В полость Б, наоборот, втекает из ствола 22 по переводной трубке 24. Следовательно, давление в полости А уменьшается, а в полости Б увеличивается. Указанные изменения давления плавно продолжаются до тех пор, пока разделительные диафрагмы 14 и 15 не достигнут соответственно решеток 16 и 19.

В этот момент давление жидкости в полости Б скачкообразно возрастает до подводи- ю мого, а в полости А снижается до атмос- ферного. В результате запорные устройства перемещаются в крайнее левое положение, что приводит к скачкообразному возрастанию давления, жидкости в стволе 21 до повышенного, а в стволе 22 — снижению до атмосферного. Процесс работы повторяется.

Кроме того, следует отметить, что длительность импульса, т.е. промежутка времени, в течение которого жидкость истекает ₂₀ через один ствол, а следовательно, и частота пульсаций регулируется соотношением между гидравлическими сопротивлениями переводных трубок 23 и 24 и первоначальным давлением воздуха в полостях 12 и 13, С уменьшением сопротивления переводных И трубок частота пульсаций увеличивается. Зависимость этих параметров от первоначального давления воздуха экстремальная.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Двуствольный импульсный гидромонитор, включающий стволы с насадками одинакового диаметра, корпус, прерыватель потока со штоком и межседельным пространством, соединенным с магистралью, полости с эластичным элементом и разделительной диафрагмой, поворотные шарниры, переводные патрубки и управляющий вентиль, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции гидромонитора и уменьшения инерционности прерывателя потока, на концах штока закреплены диски с эластичными элементами, при этом корпус гидромонитора снабжен двумя взаимно перпендикулярными перегородками, одна из которых установлена в горизонтальной плоскости на штоке, а другая — со стороны стволов посередине корпуса.