專利名稱:雙噴嘴液壓脈沖水槍的制作方法
本發(fā)明是有關(guān)應(yīng)用液體噴射器采礦的技術(shù)，具體地說(shuō)，是一種雙噴咀液壓脈沖水槍。
本發(fā)明適用于在采礦業(yè)和水利工程中用脈沖水槍破碎巖石，在一個(gè)脈沖內(nèi)不升高壓力;還適用于電力工業(yè)中電站鍋爐熱力發(fā)生部件的清洗工作。
現(xiàn)有的上述技術(shù)是一種雙噴咀液壓脈沖水槍(蘇聯(lián)發(fā)明者證書(shū)第962611號(hào)，國(guó)際專利分類(lèi)E12C25/60，1982)。這種水槍有一個(gè)殼體，殼體相對(duì)兩端有封蓋。殼體內(nèi)有活塞座，將殼體分隔為第一、第二和第三空腔。第一空腔在活塞座與殼體壁之間，第二和第三空腔在殼體壁、活塞座與端蓋之間?；钊诘诙c第三腔內(nèi)與殼體同軸，形成第一、第二、第三與第四室，活塞之間用一根可以軸向移動(dòng)的連桿相連。殼體上有第一和第二噴口，噴口上裝有噴咀，以及第一、第二和第三接頭。第一和第二接頭裝在殼體上，與第二和第三室以及第一和第二噴口(帶噴咀)分別連通。第一與第二導(dǎo)管連接第一、第四室與第一、第二噴口(帶噴咀)。有一根導(dǎo)管上裝有一個(gè)通氣閥，將第一室與大氣連通。進(jìn)水管與殼體連通，並通過(guò)第三活動(dòng)接頭與第一空腔連通。第三活動(dòng)接頭裝在機(jī)架上，形狀為箱形，有一根豎管。箱形活動(dòng)接頭有一個(gè)環(huán)形室，豎管有開(kāi)口。豎管插入殼體。第一和第二活動(dòng)接頭內(nèi)有小室。一些小室通過(guò)開(kāi)口與帶噴咀的噴口和第二、第三室連通，其余的小室通過(guò)孔與第一和第四室連通，而且分別通過(guò)第一、第二導(dǎo)管與第一、第二噴口(帶噴咀)相連。導(dǎo)管內(nèi)的液流阻力比噴咀要高得多。第一、第四室用隔膜與空氣室分隔。隔膜行程用限制帶加以限制。
水槍的工作原理為將穩(wěn)定水流轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)水流，由兩個(gè)噴口輪流射出。脈沖內(nèi)壓力不升高。
現(xiàn)有的雙噴咀液壓脈沖水槍的端蓋做成空氣室形狀，兩個(gè)截流活塞的橫截面面積相等。這種結(jié)構(gòu)使活塞從一個(gè)極限位置到另一個(gè)極限位置的運(yùn)動(dòng)緩慢，因?yàn)樵诨钊⒖諝馐液蜌んw壁之間的室內(nèi)壓力是逐漸變化的，而這降低了噴口內(nèi)液體壓力脈沖的頻率，從而降低了水力開(kāi)采的效率。此外，采用空氣室要求精確協(xié)調(diào)其參數(shù)，否則當(dāng)活塞緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，在活塞、空氣室和殼體壁之間的各室內(nèi)壓強(qiáng)會(huì)相等，而由于兩個(gè)活塞面積相等，作用在其上的壓力也相等。結(jié)果使截流活塞停在中間位置，液體從兩個(gè)噴口(帶噴咀)流出，水槍推動(dòng)自激振蕩作用。
本發(fā)明的主要目的是提供一種這樣的雙噴咀液壓脈沖水槍，通過(guò)其活塞的幾何尺寸，以及在一個(gè)活塞、一個(gè)端蓋和殼體壁間的室內(nèi)的恒定液體壓力和在另一個(gè)活塞、另一個(gè)端蓋和殼體壁間的另一室內(nèi)的階梯變化的壓力來(lái)重新分配用連桿連接的兩個(gè)活塞上的力，這種力的重新分配可提高活塞(帶連接桿)的運(yùn)動(dòng)速度，從而提高帶噴咀的噴口內(nèi)的液壓脈沖頻率，即提高水力開(kāi)采的效率。
本
發(fā)明內(nèi)容如下雙噴咀液壓脈沖水槍有一個(gè)殼體。殼體相對(duì)的兩端用蓋封死。殼體內(nèi)有活塞座。活塞座在殼體內(nèi)隔成三個(gè)空腔。第一個(gè)空腔在兩個(gè)活塞座與殼體壁之間，另外兩個(gè)空腔則在活塞座、殼體壁與端蓋之間。有一根活塞連接桿。第一和第二個(gè)活塞分別裝在第二和第三空腔內(nèi)，形成第一、第二、第三和第四室。兩個(gè)活塞用一根連桿連接，可以軸向移動(dòng)。第一和第二個(gè)帶噴咀的噴口與殼體連通，並分別與第二和第三室相通。有一根導(dǎo)管，其一端與第一室連通，通過(guò)一個(gè)閥門(mén)與大氣連通;另一端與第二噴口(帶噴咀)連通。一根進(jìn)水管連接在殼體上，並與第一空腔連通。按照本發(fā)明，第四室與第一空腔連通。第二空腔內(nèi)活塞的橫截面面積大于第三空腔內(nèi)活塞的橫截面面積，是后者的K倍，系數(shù)K的值在1.2至1.5的范圍內(nèi)。端蓋為剛性結(jié)構(gòu)。
也可以用一根附加的導(dǎo)管連通第四室與第一空腔。
上述的這種雙噴咀液壓脈沖水槍結(jié)構(gòu)可提高噴口內(nèi)的液壓脈沖頻率，從而提高水力開(kāi)采效率。
下面參照附圖以實(shí)例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。圖中是本發(fā)明雙噴咀液壓脈沖水槍的總圖(縱剖面)。
雙噴咀液壓脈沖水槍包括一個(gè)殼體1，殼體內(nèi)有活塞座2、3，使殼體分隔為空腔4、5、6?？涨?在活塞座2、3之間，空腔5、6分別在活塞座3、2和殼體1的端蓋7、8之間?；钊?、10分別裝在空腔5、6內(nèi)，形成四個(gè)室11、12、13、14和帶噴咀的噴口16、17?；钊g用一根連桿15連接，可以軸向移動(dòng)。還有活動(dòng)接頭18、19、20?；顒?dòng)接頭18、19裝在殼體1上，分別與室12、13和噴口16、17(帶噴咀)連通。端蓋7、8為剛性結(jié)構(gòu)。
雙噴咀液壓脈沖水槍還有導(dǎo)管21、22。導(dǎo)管21與室14和帶噴咀的噴口17連通，室11則通過(guò)導(dǎo)管22與本實(shí)施例的空腔4連通。在室11與空腔4之間也可采取其它連接方法，如在殼體1內(nèi)做一個(gè)通道。帶閥23′的導(dǎo)管23將室與大氣連通。進(jìn)水管24通過(guò)活動(dòng)接頭20與空腔4連通?？涨?內(nèi)活塞9的橫截面面積大于空腔6內(nèi)活塞10的橫截面面積，是后者的K倍。K值在1.2至1.5之間。
活動(dòng)接頭20裝在機(jī)架25上，狀如箱形。它有一根豎管27。箱形件26內(nèi)有一環(huán)形室28。豎管27有開(kāi)口29。豎管27與殼體1連接。活動(dòng)接頭18、19內(nèi)各有一個(gè)室30、31，通過(guò)開(kāi)口32、33與帶噴咀的噴口16、17分別連通。在殼體1內(nèi)的室14與導(dǎo)管23(帶閥23′)之間有孔34。
這種雙噴咀液壓脈沖水槍的工作原理如下閥23′開(kāi)放時(shí)，活塞9和10(帶連接桿15)在極端位置，此時(shí)帶噴咀的噴口16停止進(jìn)水，同時(shí)帶噴咀的噴口17的進(jìn)水口打開(kāi)。這是因?yàn)閬?lái)自室11方面的力作用在活塞10上。室11通過(guò)導(dǎo)管22與雙噴咀液壓脈沖水槍殼體1的空腔4連通。從進(jìn)水管24來(lái)的水通過(guò)環(huán)形室28、活動(dòng)接頭20的箱形件26，通過(guò)豎管27的開(kāi)口29和豎管注入殼體1的空腔4，再通過(guò)活塞座3和活塞9間的縫隙，進(jìn)入室13，然后通過(guò)開(kāi)口33，進(jìn)入活動(dòng)接頭19的室31，由此進(jìn)入噴口17，經(jīng)噴咀射到大氣中的破碎目標(biāo)。水還可從噴口17通過(guò)導(dǎo)管21注入室14，然后通過(guò)孔34和閥23′排入大氣。室14內(nèi)的壓力接近大氣壓力。與此同時(shí)，水從空腔4通過(guò)導(dǎo)管22進(jìn)入室11，將壓力傳遞到雙噴咀液壓脈沖水槍內(nèi)，因而這個(gè)室就處于與液體壓力相等的恒定壓力之下。關(guān)閉閥23′，即使液壓脈沖水槍進(jìn)入自激振蕩狀態(tài)(此閥由控制臺(tái)控制，控制臺(tái)在圖中未示)。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，室14內(nèi)的壓力等于噴口17(帶噴咀)內(nèi)的壓力。由于活塞9的橫截面面積大于活塞10的橫截面面積，是后者的K倍，在活塞9一側(cè)產(chǎn)生的力亦為活塞10一側(cè)的力的K倍。二者的合力推動(dòng)活塞9、10及其連接桿15到極端位置，此時(shí)活塞即頂住活塞座3。通往噴口17的水流即關(guān)閉，而通往噴口16的水流開(kāi)放。這樣，從空腔4流出的水就不會(huì)進(jìn)入噴口17，而進(jìn)入噴口16。水通過(guò)活塞10和活塞座2的間隙，經(jīng)室12、開(kāi)口32、活動(dòng)接頭18的室30，進(jìn)入噴口16，由噴咀射向大氣中的破碎對(duì)象。與此同時(shí)，噴口17(帶噴咀)內(nèi)的水壓降到大氣壓力，而這一壓力波通過(guò)導(dǎo)管21進(jìn)入室14。當(dāng)壓力波進(jìn)入室14時(shí)，由于活塞9、10截面面積之差和合力將活塞9、10及其連接桿自活塞座3推往活塞座2的壓力之差而使活塞9和10上的力重新分配。水停止進(jìn)入噴口16，並開(kāi)始進(jìn)入噴口17。這就保證了室14內(nèi)水壓的階梯變化。當(dāng)通向噴口17的水流關(guān)斷時(shí)，室14內(nèi)的壓力等于大氣壓力。當(dāng)水流進(jìn)入噴口17時(shí)，室14內(nèi)的壓力達(dá)到水源壓力。在帶噴咀的噴口16、17內(nèi)交替並連續(xù)地發(fā)生上述的過(guò)程。這樣，水流就交替地從兩個(gè)噴咀射向破碎目標(biāo)。穩(wěn)定水流轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)水流，脈沖內(nèi)壓力不升高，脈沖頻率約為20～25赫。
用導(dǎo)管22連通室11與空腔4，以及活塞9截面面積等于K倍活塞10截面面積和端蓋7、8的剛性結(jié)構(gòu)這三項(xiàng)措施保證了活塞9和10(帶連接桿15)上力的重新分配，這就將活塞9、10及其連接桿15的移動(dòng)速度從5.0米/秒提高到6.0米/秒。
最后，噴口16、17內(nèi)的水壓脈動(dòng)頻率從10～12.5赫提高到20～25赫。還應(yīng)注意，雙噴咀液壓脈沖水槍是一種復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)，其關(guān)系可用偏導(dǎo)數(shù)二階微分方程(噴口、導(dǎo)管、進(jìn)水管)和二階微分方程(活塞與連接桿運(yùn)動(dòng)的平衡)，因此系數(shù)K用實(shí)驗(yàn)法求出，其變化范圍為1.2至1.5。如果K小于1.2，則雙噴咀液壓脈沖水槍不會(huì)進(jìn)入自激振蕩狀態(tài)。水從噴口17的噴咀排出。關(guān)閉閥23′對(duì)水槍沒(méi)有影響，水流平穩(wěn)地從噴口17的噴咀排出。這是由于活塞9一面的力小于活塞10一面的力。因此，活塞10將停在活塞座2處。當(dāng)K在1.2～1.5之間時(shí)，雙噴咀液壓脈沖水槍很容易進(jìn)入自激振蕩狀態(tài)。用閥23′控制，可保證噴口16和17內(nèi)的水壓脈動(dòng)頻率在20～25赫，此值為原初樣模型的二倍。如果K大于1.5，水槍也不能進(jìn)入自激振蕩狀態(tài)，當(dāng)閥23′關(guān)閉時(shí)，活塞9和10及其連接桿15停在中間位置。由于活塞9和10兩面的力平衡，水從噴口16和17同時(shí)流出。
本發(fā)明通過(guò)將水壓脈沖脈動(dòng)頻率提高一倍而提高了破碎巖石的效率。
本發(fā)明的實(shí)施例如附圖。圖中是本發(fā)明的一種雙噴咀液壓脈沖水槍的縱剖面總圖。
權(quán)利要求
1.一種雙噴咀液壓脈沖水槍。它包括有一個(gè)殼體(1)，殼體相對(duì)的兩端用端蓋(7、8)封死，殼體內(nèi)有活塞座(2、3)，在殼體(1)內(nèi)形成三個(gè)空腔(4、5、6)，空腔(4)在活塞座(2、3)和殼體(1)壁之間，空腔(5、6)在活塞座(2、3)、端蓋(8、7)和殼體(1)的壁之間，有連接桿(15)，活塞(9)和(10)在空腔(5、6)內(nèi)與殼體(1)同軸安裝，形成四個(gè)(11、12、13、14)，活塞間用連接桿(15)連接，可以軸向移動(dòng)，帶噴咀的噴口(16)和(17)與殼體(1)連通，並分別與室(12、13)相通，導(dǎo)管(21)一端接通室(14)，另一端接通帶噴咀的噴口(17)，室(14)通過(guò)閥(23′)與大氣相通，一根進(jìn)水管(24)與殼體(1)連接，並連通空腔(4)，該裝置的特征在于室(11)與空腔(4)連通；空腔(5)內(nèi)的活塞(9)的橫截面面積大于空腔(6)內(nèi)的活塞(10)的橫截面面積，為其K倍，K值在1.2～1.5之間；且端蓋為剛性結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求
1中所述的雙噴咀液壓脈沖水槍，其特征在于該水槍還包括一附加導(dǎo)管(22)，通過(guò)該導(dǎo)管連通室(11)與空腔(4)。
專利摘要
一種雙噴嘴液壓脈沖水槍。它有一個(gè)殼體1。殼體內(nèi)有活塞座2、3，形成空腔4、5、6?？涨?和5內(nèi)有活塞10和9，形成四個(gè)室11、12、13、14?；钊g用桿連接?；钊?的橫截面面積大于活塞10的橫截面面積，為后者的K倍。K值為1.2～1.5。室11與空腔4連通?？涨?與進(jìn)水管24連通。室12、13與帶噴嘴的噴口16、17連通。室14通過(guò)導(dǎo)管21與帶噴嘴的噴口17連通，并通過(guò)閥23’與大氣連通。
文檔編號(hào)E21C25/60GK87100827SQ87100827
公開(kāi)日1988年8月24日 申請(qǐng)日期1987年2月14日
發(fā)明者斯塔尼斯拉夫·安托諾維奇·利南科, 夫拉迪米爾·格里格里維奇·克拉維斯, 彼特爾·弗多托維奇·茨馬, 瓦蘭蒂納·瓦希利夫納·普羅科班科 申請(qǐng)人:國(guó)營(yíng)機(jī)械和化學(xué)清洗鍋爐聯(lián)合工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan