专利名称:水力脉冲发生器的制作方法
本发明一般地说是涉及采矿工程水力脉冲技术，具体地说是涉及水力脉冲发生器。
本发明可用于采矿工业和水力工程建设中利用高压脉冲射流破碎岩石，也可用于动力工程清洗电站锅炉装置的热力元件。
已知的水力脉冲发生器(见“发明创造、工业样品、商标”公报1978年第7期公布的乌克兰地下水力采煤设计研究院的苏联发明证书第594322号)包括安装在供水管上并用导管与振动发生器相连的充气蓄能器，该振动发生器有一装有空心活塞的壳体，其中形成开式排水腔室、闭式排水腔室、以及低压腔室和高压腔室，还包括一个控制空心活塞运动的机构，该机构制成空气罩的形式并用隔膜分成两个腔室，其中一个腔室充满压缩气体，另一个腔室通过变阻节流阀将高压腔室与开式排水腔室相连并经开关与大气相通。低压腔室与排水喷咀相连;高压腔室与工作喷咀和沟通充气蓄能器和振动发生器的导管相连。
该水力脉冲发生器的工作原理是基于在充气蓄能器和振动发生器之间的导管中的液体通过排水喷咀的加速和在工作喷咀前跟着出现的液流的减速作用。
已知的这种装置受液体射流功率值的限制没有足够高的破碎能力。
另一种已知的水力脉冲发生器(见“发明创造、工业样品、商标”公报1984年第36期公布的全苏机械化学清洗锅炉“锅炉清洗”工厂的苏联发明证书第1116161号)包括一个同振动发生器进水管相通的充气蓄能器，该振动发生器具有一个内装主活塞的壳体，壳体中形成后阀座腔和与定压源相连通的后活塞腔，还包括带隔膜的第二个充气蓄能器，在该蓄能器隔膜下腔中装有带活塞杆的活塞，该活塞与主活塞相互配合形成活塞杆腔，活塞杆腔用隔板与后活塞分开并与大气相通，而隔膜下腔用装有节流阀的溢流导管同出口管及喷咀相通。
该装置的工作原理是利用水力脉冲发生器的蓄能器蓄积能量到一定数值，随之以高压大流量脉冲射流的形式通过喷咀喷出。
这种装置的液体射流与高压脉冲前锋的滞后形成连系在一起，这种滞后效应不能产生陡变的载荷施加在工作面上，而只能产生平稳的载荷，因而没有足够高的破碎能力。这可以解释为在阀座与喷咀、阀座与主活塞结构参数比值固定的条件下，可能出现这种情况，即产生一个作用在主活塞上的附加作用力，因而后阀座腔中作用在主活塞横截面上的压力不能足够地补偿在这种情况下产生的摩擦力，主活塞将缓慢地离开阀座，从而导致高压脉冲前锋形成滞后，也就是压力缓慢增加，因而降低了水力截割的效率。此外，不能消除主活塞停留在某一中间位置固定不动这种情况，在该位置上，通过阀座和喷咀流出的液体将固定不变，充气蓄能器将不充液，这就降低了水力脉冲发生器的工作能力。
本发明的任务是创造一种水力脉冲发生器，这种水力脉冲发生器依靠改进振动发生器可以形成具有足够切割能力的用于破碎岩石的陡变的水力脉冲前锋。
所提出的发明任务是用下述方式解决的在水力脉冲发生器中包括与振动发生器进口管相连通的充气蓄能器，该振动发生器有一内装主活塞的壳体，壳体中形成后阀座腔和与恒压源相通的后活塞腔，还包括第二个具有隔膜的充气蓄能器，在该充气蓄能器的隔膜下腔中置有带活塞杆的活塞，该活塞与主活塞相互配合形成活塞杆腔，该腔室用隔板与振动发生器壳体内的后活塞腔隔开并与大气相通，而隔膜下腔则与装有节流阀的溢流管及出口管相通。按照本发明，在振动发生器壳体内的后阀座腔中装有活动套筒，套筒内又装有可在其中运动的振动发生器的主活塞，套筒与壳体之间组成一个与出口管相连通的腔室。
按照本发明，在水力脉冲发生器中套筒内装有主活塞行程限位器也是适宜的。
按照本发明，在水力脉冲发生器中，在振动发生器壳体后活塞腔中设置套筒行程限位器也是适宜的。
因此，在所提出的装置中，与阀座相互配合的套筒是一种附加的锁闭元件。在充气蓄能器充液期间，能够较可靠地将振动发生器入口管与后阀座腔分开。此外，套筒又将后阀座腔分成两个腔室，其中一个是内腔室，在主活塞与阀座脱离时，该腔室的压力等于入口管中的压力。这就保证了有最大的压力降作用在主活塞上，也就是保证了主活塞具有最大的移动速度，这一速度由入口管内的输入压力与后活塞腔室中的恒定压力之间的压力差值来确定。从入口管至与出口管相连接的腔室的液体通路，只有当主活塞靠在套筒行程限位器上并使套筒离开阀座时才能形成。这就保证了在喷咀前的出口管中的压力急剧的增加。也就是保证脉冲前锋有最大的陡度，提高破碎岩石的效率，消除主活塞的“架空”现象，从而提高了装置的可靠性和工作能力。
下面将结合附图用实施例进一步说明本发明的具体结构。附图是本发明的水力脉冲发生器总剖视图。
下面结合具体实施例来说明本发明的实质。
水力脉冲发生器包括充气蓄能器1，该蓄能器一方面连接在供水干管或水泵(图上未示出)上，另一方面又连接在振动发生器3的入口管2上。振动发生器3有一壳体4，其中装有主活塞5，形成后阀座腔6和后活塞腔7，后活塞腔7与恒压源8相通。此外，水力脉冲发生器还包括第二个具有隔膜10的充气蓄能器9，在隔膜下腔11中装有带活塞杆13的活塞12，活塞12与主活塞5相互配合在壳体4中形成活塞杆腔14，该腔室用隔板15与主活塞5的后活塞腔分开并通过孔口16与大气相通。隔膜下腔11本身又借助于装有节流阀18的溢水管17与出口管19和喷咀20相通。在振动发生器3的壳体4的后阀座腔6中装有可移动的套筒21，套筒21中又装有可移动的主活塞5，而套筒21本身在壳体4中又形成了腔室22，该腔室与振动发生器3的出口管19相通。套筒21上又备有主活塞5的行程限位器23。此外，在后活塞腔7中又装有套筒21的行程限位器24，阀座25则是从主活塞5和套筒21一侧由入口管2制成。充气蓄能器1包含有隔膜26，隔膜26在压缩空气的作用下靠在格状物27上;第二个充气蓄能器9的隔膜10同样也在压缩空气的作用下支靠在格状物28上。
水力脉冲发生器的工作过程如下当由恒压源8向后活塞腔7供压时，带活塞杆13的活塞12在隔膜下腔11中向第二充气蓄能器9移动，与主活塞5脱离接触。这一恒定压力也将套筒21和主活塞5移向阀座25并使它们紧靠在阀座上。套筒21和主活塞5关闭阀座25，阻止水从振动发生器3的进水管2流入后阀座腔6和腔室22，而后再流入带喷咀20的出水管19，因而从水泵或者干管来的水全都注入进水管2和充气蓄能器1，将隔膜26从格状物27上推开并注满格状物与隔膜之间腾出来的空间。隔膜26上的空气压力和隔膜下的水的压力不断地增加，形成充气蓄能器1的充液过程。这一过程一直继续到进水管2和充气蓄能器1中的压力增加到那样一个值为止在这一压力值下，作用在主活塞5上的与阀座25的悬空面积相等的部分上的力，不会大于后活塞腔7中恒压源作用在主活塞5上的整个面积上的力。来自进水管2和充气蓄能器1的作用在主活塞5上的力一旦大于来自后活塞腔7的作用在主活塞5上的力，主活塞5就离开阀座25，此时后阀座腔6与进水管2相通，充液压力开始作用在主活塞5的整个面积上。因而，来自进水管2的作用在主活塞5上的力急剧增加，加速了主活塞5的移动。主活塞5在其运动的终点同套筒21的行程限位器23相互作用，使套筒21脱离阀座25，此时，进水管2与后阀座腔6及腔室22相通。作用在套筒21面积上的充液压力使套筒21和主活塞5移向壳体4中的行程限位器24的同时并提高了主活塞5的运动速度。
从套筒21脱离阀座25的一瞬间，充气蓄能器1开始释压。水以脉冲的形式通过出口管19的喷咀20射向待破碎的物体。与此同时，水沿装有节流阀18的溢流管17注入隔膜下腔11。此时，隔膜下腔中的压力实际上瞬间升至充气蓄能器9中的空气压力值。随后压力增长减慢，并取决于通过节流阀18的水的流量和隔膜10挤压空气的速度。考虑到活塞12的面积比活塞杆13的面积大许多倍以及活塞杆腔14与大气相通，当在隔膜下腔11中产生压力时，带活塞杆13的活塞12从充气蓄能器9移动到连杆13与主活塞5相互接触的位置。
在充气蓄能器1释压的过程中，进水管2中的压力逐渐降低，后活塞腔7中的压力始终保持不变，而充气蓄能器9的隔膜下腔11中的压力却逐渐增加。这就导致当从隔膜下腔11经活塞杆13作用在主活塞5上的力大于从后阀座腔6施加在主活塞5上的力开始的一瞬间，保证主活塞5移向阀座25。此时，套筒21仍旧靠在行程限位器24上，因为从后阀座腔6作用在套筒21端部上的压力仍将大于后活塞腔7中的恒定压力。主活塞5刚一压住阀座25，腔室6和22中的压力就开始接近于大气压，套筒21在后活塞腔7中的恒压作用下也移到支承在阀座25为止，充气蓄能器1的释压过程结束并重新开始充液过程。
在充液过程中，水在充气蓄能器9的压缩空气作用下从隔膜下腔11沿装有节流阀18的溢流导管17流入出口管19，经喷咀20排至大气中。隔膜10刚一到达格状物28时，隔膜下腔11中的压力就降至大气压，带活塞杆13的活塞12在后活塞腔7中的恒压作用下又向充气蓄能器9移动，其活塞杆13与主活塞5脱离接触。
然后重复工作过程。
本发明的上述结构形式依靠脉冲陡变的前锋来保证提高破碎岩石的效率、射流的冲击力和装置的可靠性。
权利要求
1.一种水力脉冲发生器，包括与振动发生器(3)相连通的充气蓄能器(1)，该振动发生器有一壳体(4)，壳体中置有主活塞(5)，该活塞在壳体中组成后阀座腔(6)和与恒压源(8)相通的后活塞腔(7)，还包括具有隔膜(10)的第二个充气蓄能器(9)，在该充气蓄能器隔膜下腔(11)中装有带活塞杆(13)的活塞(12)，该活塞与主活塞(5)相互作用并形成活塞杆腔(14)，该腔用隔板(15)与振动发生器(3)的壳体(4)中的后活塞腔(7)相隔开并与大气相通，而隔膜下腔(11)又与装有节流阀(18)的溢流管(17)及出口管(19)相通，本发明的特征在于在振动发生器(3)的壳体(4)的后阀座腔(6)中活动地装有套筒(21)，套筒内又装有可在其中运动的振动发生器(3)的主活塞(5)，套筒与壳体(4)之间组成一个与出口管(19)相连通的腔室(22)。
2.按照权利要求
1所述的水力脉冲发生器，其特征在于套筒(21)包括有主活塞(5)的行程限位器(23)。
3.按照权利要求
2所述的水力脉冲发生器，其特征在于在振动发生器(3)的壳体(4)内的后活塞腔(7)中装有套筒(21)的行程限位器(24)。
专利摘要
一种水力脉冲发生器，包括与振动发生器相通的充气蓄能器，该振动发生器有一壳体，其中设置主活塞以在壳体中形成后阀座腔和与恒压源相通的后活塞腔，还包括有隔膜的第二个充气蓄能器，在其隔膜下腔中装有带活塞杆的活塞，并形成活塞杆腔，该腔用隔板与后活塞腔隔开并通大气，隔膜下腔与装有节流阀的溢流管及出口管相通，在振动发生器壳体后阀座腔中活动地装有套筒，其中又装有可运动的主活塞，套筒与壳体之间组成一个与出口管相通的腔室。
文档编号E21C25/00GK87100648SQ87100648
公开日1988年8月24日 申请日期1987年2月10日
发明者斯塔尼斯拉夫·安托诺维奇·莱南科 申请人:国营机械和化学清洗锅炉联合工厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan