SU964137A1 - Гидроимпульсатор - Google Patents

Description

(54) ГИДРОИМПУЛЬСАТОР

Изобретение относитс  к горной промышленности и предназначено дл  разрушени  горных пород пульсируюш.ими стру ми жидкости повышенного давлени . Известен гидроимпульсатор, включающий гидропневмоаккумул тор, ударный трубопровод , состо щий из двух отрезков различного диаметра, рабочую насадку и генератор колебаний, установленный между отрезками ударного трубопровода 1. Недостатком устройства  вл етс  малое давление перед рабочей насадкой, полученное при определенном соотношении длин и диаметров отрезков ударного трубопровода , что приводит к снижению производительности гидроотбойника. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  гидроимпульсатор, включающий гидропневмоаккумул тор , ударный трубопровод с рабочей насадкой, генератор колебаний , установленный между отрезками ударного трубопровода, и дополнительный гидропневмоаккумул тор с разделительной диафрагмой , установленный на ударном трубопроводе перед рабочей насадкой 2 . Недостатком известного устройства  вл етс  низкое давление перед рабочей насадкой , а также посто нное по амплитуде давление Б импульсе, что приводит к снижению производительности гидроотбойки. Цель изобретени  - повышение производительности гидроотбойки за счет увеличени  давлени  перед рабочей насадкой. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, включающем гидропневмоаккумул тор , ударный трубопровод с рабочей насадкой, генератор колебаний, установленный между отрезками ударного трубопровода , и дополнительный гидропневмоаккумул тор с разделительной диафрагмой, установленный на ударном трубопроводе перед рабочей насадкой, дополнительный гидропневмоаккумул тор выполнен из двух телескопических частей, соединенных между собой посредством домкратов, а разделительна  диафрагма выполнена гофрированной . На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - гидропневмоаккумул тор, разрез. Гидроимпульсатор включает гидропневмоаккумул тор 1, установленный на магистральном трубопроводе 2, ударный трубопровод , выполненный в виде двух отрезков.

один из которых большего 3, а другой меньшего 4 диаметров, генератор 5 колебаний, установленный в месте соединени  ударных трубопроводов большего 3 и меньшего 4 диаметров. Сам генератор 5 колебаний состоит из поршень-клапана 6, ход которого ограничен седлами низкой 7 и высокой 8 стороны, сбросной насадки 9, соединенной с полостью 10, котора  через щель между поршнем-клапаном 6 и седлом 7 низкой стороны св зана с ударным трубопроводом большего 3 диаметра, воздушной полости 11, выполненной в виде разделительной диафрагмы 12 и ограничительной решетки 13. Поддиафрагменное пространство 14 воздушной полости 11 сообщено как с поршневой полостью 15 поршн -клапана 6 генератора 5 колебаний со стороны седла 7 низкой стороны , так и с магистральным трубопроводом 2 при помощи переводной трубки 16, а с атмосферой - при помощи вентил  17 управлени . На конце ударного трубопровода меньщего 4 и диаметра перед рабочей насадкой 18 установлен дополнительный гидропневмоаккумул тор 19, состо щий из подвижных частей 20 и 21 и разделительной горизонтальной диафрагмы 22. В подвижных част х 20 и 21 гидропневмоаккумул тора 19 имеютс  ограничительные решетки 23, 24 и 25, 26. Кроме того, подвижна  часть 20 соединена с ударным трубопроводом меньшего 4 диаметра, а подвижна  часть 21 - с рабочей насадкой 18. Обе подвижные части удерживаютс  друг относительно друга при помош,и домкратов 27 и 28, при этом на подвижной части 20 жестко укреплены цилиндры 29 и 30 домкратов 27 и 28, а штоки 31 и 32 домкратов 27 и 28 св заны с подвижной частью 21. Поршнева  полость 33 поршн -клапана 6 непосредственно сообшена с ударным трубопроводом большего 3 диаметра через отверсти  34 в поршне-клапане 6, а полость 35 сообщена как с ударным трубопроводом меньшего 4 диаметра, так и с ударным трубопроводом большего 3 диаметра через щель между поршнем-клапаном 6 и седлом 8 высокой стороны. Между ограничительными решетками 23, 26 и 24, 25 подвижных частей 20 и 21 с разделительной диафрагмой 22- расположена полость 36 с переменным объемом, заполн юща с  в процессе работы гидроимпульсатора.

Гидроимпульсатор работает следующим образом.

При открытом вентиле 17 управлени  жидкость, поступающа  по переводной трубке 16 из магистрального трубопровода 2 в поддиафрагменное пространство 14 воздущной полости 11, свободно истекает в атмосферу. Это приводит к тому, что в поршневой полости 15 давление близкое к атмосферному. Разделительна  диафрагма 12 воздушной полости 11 прижата давлением воздуха к ограничительной решетке 13, наход сь в крайнем правом положении . В это же врем  давление в полости 33 близко к подводимому ввиду того, что она через отверсти  34 порш -клапана 6 ударный трубопровод большего 3 диаметра, внутреннюю полость гидропневмоаккумул тора 1 соединена с магистральным трубопроводом 2. Возникает перераспределение усилий на поршне-клапане 6 между поршневыми полост ми 15 и 33, привод щее к перемещению порщн -клапана 6 в крайнее нижнее положение до упора в седло 7 низкой стороны. Сбросна  насадка 9 заакрываетс , а рабоча  насадка 18 открываетс . Жидкость из магистрального трубопровода 2,

проход  гидропневмоаккумул тор 1, ударный трубопровод больщего 3 диаметра, седло 7 низкой стороны, поршень-клапан 6 генератора 5 колебаний, щель между поршнем-клапаном 6 и седлом 8 высокой стороны , полость 35, заполн ет ударный трубопровод меньщего 4 диаметра, гидропневмоаккумул тор 19, полость 36 которого имеет максимальный объем ввиду того, что подвижна  часть 21 относительно подвижной части 20 находитс  в выдвинутом состо 5 НИИ, т. е. в верхнем крайнем положении, отжима  разделительную гофрированную диафрагму 22 от рещеток 23 и 26 к ограничительным решеткам 24 и 25, и истекает через рабочую насадку 18 в атмосферу. ДомJJ краты 27 и 28 наход тс  в выдвинутом состо нии , т. е. щтоки 31 и 32 наход тс  в крайнем верхнем положении относительно цилиндров 29 и 30.

Включение гидроимпульсатора в работу осуществл етс  закрытием вентил  17 управлени . Давление в поддиафрагменной полости 14 плавно повыщаетс  до давлени  в магистральном трубопроводе 2. Во времени это будет продолжатьс  до тех пор, пока в поддиафрагменном пространстве 14 разделительна  диафрагма 12, перемеща сь под действием сил разности давлений в поддиафрагменном пространстве 14 и первоначального давлени  закачки воздуха в воздушной полости 11 от ограничительной рещетки 13 не достигнет крайнего левого положени , когда давление с обеих ее сторон будет одинаковым. Давление же в поршневой полости 15 поршн клапана 6 возрастает больше, чем в поршневой полости 33 поршн -клапана, котора  через отверсти  34 соединена с ударным

0 трубопроводом большего 3 диаметра и, благодар  перепаду давлений на поршне-, клапане 6, он перемещаетс  в верхнее крайнее положение от седла 7 низкой стороны к седлу 8 высокой стороны, сад сь на него.

- Поршень-клапан 6 перекрывает щель между седлом 8 высокой стороны и поршнем-клапаном 6, т. е. отсекает ударный трубопровод меньшего 4 диаметра, гидропневмоаккумул тор 19, полость 36 и рабочую насад-ку 18, и .направл ет весь поток жидкости к сбросной насадке 9. Рабоча  жидкость из магистрального трубопровода 2, проход  через гидропневмоаккумул тор 1, ударный трубопровод большего 3 диаметра, седло 7 низкой стороны, щель между седлом 7 низкой стороны и поршнем-клапаном 6, полость 10, поступает к сбросной насадке 6 и истекает из нее в атмосферу. А так как сбросна  насадка 9 имеет гидравлическое сопротивление , меньшее сопротивлени  ударного трубопровода меньшего 4 диаметра и рабочей насадки 18, то сопротивление системы уменьшаетс . Давление жидкости в зоне генератора 5 колебаний снижаетс , и перва  волна пониженного давлени  распростран етс  по ударному трубопроводу боль шего 3 диаметра к гидропневмоаккумул тору 1. После того, как эта волна отражаетс  от гндропневмоаккумул тора 1 и подходит к генератору 5 колебаний, давление перед сбросной насадкой 9 и в поршневой полости 33 поршн -клапана 6 несколько возрастает, остава сь однако меньшим, чем посто нное давление в поршневой полости 15 поршн -клапана 6. Поэтому сбросна  насадка 9 остаетс  открытой, и по ударному трубопроводу большего 3 диаметра распростран етс  следующа  волна пониженного давлени  и т. д. При работе гидроимпульсатора в таранном режиме количество волн давлени , пробегающих по ударному трубопроводу большего 3 диаметра в оба конца, в низкой фазе обычно равно 3-5 и зависит от величины посто нного давлени  в поршневой полости 15 поршн -клапана б. В ударном трубопроводе большего 3 диаметра происходит разгон жидкости до максимально возможной скорости . В это же врем  в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра через рабочую насадку 18 вытекает жидкость под давлением, равным давлению закачки воздуха в гидропневмоаккумул торе 19 при освобождении полости 36 в результате пере мещени  разделительной диафрагмы 22 от решеток 24 и 25 к ограничительным решеткам 23 и 26 подвижных частей 20 и 21 гидропневмоаккумул тора 19. Закрытие сбросной насадки 9 и окончание низкой фазы колебаний давлени  жидкости в ударном трубопроводе большего 3 диаметра происходит тогда, когда давление перед сбросной насадкой 9 и в поршневой полости 33 поршн -клапана 6, возрастающее скачкообразно с каждым приходом отраженной от гидропневмоаккумул тора 1 волны, не станет больше, чем в поршневой полости 15 поршн -клапана 6. Поэтому на поршнеклапане 6 возникает максимальный перепад давлени  и он с максимально возможной скоростью перемещаетс  в крайнее нижнее положение от седла 8 высокой стороны к седлу 7 низкой стороны. Прекращаетс  доступ потока жидкости к сбросной

насадке 9, и оба ударных трубопровода большего 3 и меньшего 4 диаметров сообщаютс  между собой. Так как сопротивление заполненного жидкостью, ударного трубопровода меньшего 4 диаметра больше, чем сопротивление ударного трубопровода большего 3 диаметра, то общее сопротивление системы при этом резко возрастает. Происходит гидравлический удар, давление жидкости в зоне генератора 5 колебаний повыщаетс , и волна этого повышенного давлени  распростран етс  по обоим ударным трубопроводам большего 3 и меньщего 4 диаметров. Начинаетс  высока  фаза колебаний потока жидкости в ударном трубопроводе большего 3 диаметра. Поток жидкости, поступа  в ударный трубопровод меньшего 4 диаметра, имеет большую скорость по сравнению со скоростью потока жидкости, проход щего в это же врем  по ударному трубопроводу большего 3 диаметра, ввиду того, что сечение его больше . Таким образом, по обоим ударным трубопроводам большего 3 и меньшего 4 диаметров от генератора 5 колебаний распростран ютс  ударные волны повышенного до одинакового давлени , но различной скорости, при этом скорость в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра больше, чем в ударном трубопроводе большего 3 диаметра. При подходе ударной волны повышенного давлени  и увеличенной скорости к гидропневмоаккумул тору 19 разделительна  диафрагма 22 под действием сил разности давлений в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра и первоначального давлени  закачки воздуха в гидропневмоаккумул торе 19 перемещаетс  от ограничительных решеток 23 и 26 к ограничительным решеткам 24 и 25, увеличива  объем принимаемой жидкости полостью 36. В результате перетока жидкости из ударного трубопровода меньшего 4 диаметра в полость 36 между разделительной диафраг мой 22 и ограничительными решетками 23 и 26 скорость движени  жидкости в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра резко увеличиваетс , а давление снижаетс . Возникает отраженна  волна пониженного давлени  и дополнительно увеличенной скорости, котора  распростран етс  к генератору 5 колебаний и рабочей насадке 18, при этом жидкость под пониженным давлением из рабочей насадки 18 истекает в атмосферу. При подходе волны пониженного давлени  и дополнительно увеличенной скорости к генератору 5 колебаний возникает отраженна  волна повышенного давлени , распростран юща с  снова по ударному трубопроводу меньшего 4 диаметра к гидропневмоаккумул тору 19. Если в момент подхода этой волны, разделительна  диафрагма 22 не достигает ограничительных решеток 24 и 25, т. е. полость 36 полностью не заполнена жидкостью, то происходит дополнительный переток жидкости из ударного трубопровода меньшего 4 диаметра в полость 36 между разделительной диафрагмой 22 и ограничительными решетками 23 и 26. Скорость движени  жидкости еше больше увеличиваетс , достига  максимально возможного значени , возникша  при этом отраженна  волна снова распростран етс  к генератору 5 колебаний и рабочей насадке 18, из которой с этими параметрами истекает в атмосферу. Если в момент прихода отраженной от генератора 5 колебаний волны к гидропневмоаккумул тору 19, разделительна  диафрагма 22 которого выстелитс  по ограничительным решеткам 24 и 25, полость 36 заполнитс  полностью, то разгон жидкости в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра прекраш ,аетс . Сопротивление системы резко возрастает и определ етс  сопротивлением рабочей насадки 18. Происходит резкое снижение скорости движени  жидкости в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра перед рабочей насадкой 18. Возникает гидравлический удар, и давление перед рабочей насадкой 18 резко повышаетс  до значени  в несколько раз большего давлени  жидкости в магистральном трубопроводе 2. Волна высокого давлени  и пониженной скорости распростран етс  по ударному трубопроводу меньшего 4 диаметра и к генератору 5 колебаний. За врем  волнового процесса в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра волна повышенного давлени , возникша  в результате закрыти  сбросной насадки 9 генератора 5 колебаний, распростран етс  по ударному трубопроводу большего 3 диаметра к гидропневмоаккумул тору 1 и отражаетс  от него в виде волны давлени , близкого к давлению в магистральном трубопроводе 2. При подходе этой волны к генератору 5 колебаний в поршневой полости 33 поршн -клапана 6 в резуль тате сложени  отраженной от гидропневмоаккумул тора 1 волны и волны давлени  в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра давление понижаетс  до значени  меньшего давлени  жидкости в поршневой полости 15. Давление в ней определ етс  параметрами переводной трубки 16, воздушной полости 1I и гидравлическим сопротивлением вентил  17 управлени  и поддерживаетс  благодар  перетоку жидкости из магистрального трубопровода. 2 по переводной трубке 16 в поддиафрагменную полость 14, а из нее в поршневую полость 15 и воздушную полость И. Под действием сил разности давлений в поршневых полост х 15 и 33 генератора 5 колебаний поршень-клапан 6 перемешаетс  из нижнего крайнего положени  в верхнее, перекрыва  шель между поршнем-клапаном 6 и седлом 8 высокой стороны. Доступ жидкости из ударного трубопровода большего 3 диаметра в ударный трубопровод меньшего 4 диаметра прекрашаетс , а к сбросной насадке 9 - открываетс . В течение времени разгона жидкости в ударном трубопроводе большего 3 диаметра в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра наблюдаетс  затухаюший волновой процесс. После закрыти  щели между поршнем-клапаном 6 и седлом 8 высокой стороны в ударном трубопроводе меньшего 4 диаметра возникает волна низкого давлени , распростран юща с  к гидропневмоаккумул тору 19. При подходе этой волны разделительна  диафрагма 22 гидропневмоаккумул тора 19 под действием сил разности давлений отраженной волны перемещаетс  от ограничительных решеток 24 и 25 к ограничительным решеткам 23 и 26. В результате этого жидкость из полости 36 между разделительной диафрагмой 22 и ограничительными решетками 23 и 26 вытесн етс  в ударный трубопровод меньшего 4 диаметра и из него через рабочую насадку 18 в атмосферу . Возникает отраженна  от гидропневмоаккумул тора 19 волна увеличенной скорости и пониженного давлени  до давлени , равного первоначальному давлению воздуха в гидропневмоаккумул торе 19. Эта волна распростран етс  к генератору 5 колебаний и повторно, отража сь от него, приходит к гидропневмоаккумул тору 19. Если разделительна  диафрагма 22 в этот момент времени опираетс  на ограничительные решетки 23 и 26, т. е. полость 36 имеет нулевой объем, то волновой процесс в системе заканчиваетс . Начинаетс  низка  фаза колебаний. Оба трубопровода разделены между собой. Процесс работы повтор етс . Гидроимпульсатор входит в режим автоколебаний. В процессе работы гидроимпульсатора в автоколебательном режиме при помощи домкратов 27 и 28 можно измен ть объем жидкости, принимаемой полостью 36 между разделительной диафрагмой 22 и ограничительными решетками 23 и 26 гидропневмоаккумул тора 19. Благодар  тому, что разделительна  диафрагма 22 выполнена гофрированной , она в процессе изменени  объема полости 36 остаетс  цельной. Выполнение гидропневмоаккумул тора телескопическим обеспечивает изменение объема, принимаемого гидропневмоаккумул тором при отборе жидкости из ударного трубопровода меньшего диаметра, т. е. увеличение суммарного расхода жидкости перед рабочей насадкой. Это приводит к увеличению скорости потока жидкости в ударном трубопроводе меньшего диаметра до места подключени  гидропневмоаккуму л тора и, в конечном итоге, при торможении потока жидкости перед рабочей насадкой к повышению амплитуды повышенного давлени . Кроме того, изменение объема между ограничительными решетками и разделительной диафрагмой гидрвпневмоаккумул тора обеспечивает изменение амплитуды повышенного давлени , которое осуществл етс  при помощи домкратов автоматически .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 768968, кл. Е 21 С 25/60, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2911178, кл. Е 21 С 25/60, 1980 (прототип).

W

Фи2.1

Фиг. 2