Результат интеллектуальной деятельности: Гидравлическая ударная система

Изобретение относится к гидроударным системам, содержащим несколько гидроударных устройств, и может найти применение в горном деле, строительстве и коммунальном хозяйстве при ударной отбойке прочных материалов и погружении в грунт стержневых элементов.

Известна гидравлическая ударная система (см. патент РФ на изобретение №2232229, МПК E02D 7/10, Е21С 37/00, опубл.: 10.07.2004, бюл. №19), содержащая, по крайней мере, один гидронасос с предохранительным клапаном, напорную и сливную магистрали, и общую базу с установленными на ней гидравлическими ударными устройствами, имеющими возможность раздельного включения под действием заданного усилия статического поджатая инструмента, причем гидравлические ударные устройства в ней выполнены с задержкой обратного хода ударника на время, необходимое для достижения величиной Р давления в управляющей камере гидрораспределителя заданного значения Р₃, при этом на входе каждого гидравлического ударного устройства в цепи его питания установлен регулирующий гидроаппарат для ограничения перетекания жидкости из гидравлического ударного устройства в напорную магистраль и к другим гидравлическим ударным устройствам, а напорная магистраль соединена с упомянутыми регулирующими гидроаппаратами через делитель потока, расположенный в непосредственной близости от гидравлических ударных устройств.

Недостатком указанного технического решения является то, что оно, не обеспечивает поддержание установленного постоянного расхода и давления потока жидкости, сниженного по отношению к давлению в напорной магистрали, что, соответственно, приводит к существенному изменению расходов жидкости через регулирующий гидроаппарат, предударной скорости и частоты ударов гидроударных устройств. Кроме того, при использовании делителя потока в системе гидроударных устройств обеспечивается только одновременная стабильная работа всех гидроударных устройств: при автоматическом отключении одного из гидроударных устройств стабильность работы остальных гидроударных устройств нарушается и они выключаются. Это объясняется принципом действия существующих делителей потока дроссельного типа, который основан на увеличении расхода жидкости к более нагруженному и уменьшении расхода жидкости к менее нагруженному потребителю, а принцип действия делителя потока объемного типа основан на уменьшении расхода жидкости ко всем потребителям при повышении давления хотя бы в одной из напорных магистралей совокупности потребителей. Первое недопустимо из-за уменьшения эффективности отбойки материала, а второе - из-за невозможности гарантированной стабильной работы части гидроударных устройств и выключения всех гидроударных устройств при взаимодействии не всех их инструментов с породным массивом, что возможно при изменении геометрии разрушаемого породного массива.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является система гидроударных устройств (см. патент РФ на изобретение №2751304, МПК Е21С 37/00, Е21С 25/02, опубл.: 13.07.2021, бюл. №20), содержащая напорную и сливную магистрали и общую базу с установленными на ней гидроударными устройствами, имеющими возможность раздельного включения под действием заданного усилия статического поджатая их инструмента, при этом гидроударные устройства подключены входами к напорной магистрали через блок управления, состоящий из регулятора потока на входе и клапанов включения гидроударных устройств на выходе, а выходами соединены параллельно между собой и подключены к сливной магистрали, при этом регулятор потока выполнен в виде последовательно соединенных клапана постоянной разности давлений и нелинейного дросселя и соединен входом с напорной магистралью, а выходом с параллельно соединенными входами клапанов включения гидроударных устройств, причем выход каждого из этих клапанов соединен с входом одного гидроударного устройства.

Недостатком указанного технического решения является то, что оно при использовании в нем только регулятора потока не позволяет ограничивать максимальную величину давления на входе гидроударных устройств, что, соответственно, не позволяет наиболее точно поддерживать давление на входе гидроударных устройств и ограничивать, зависящие от него, выходные параметры гидроударных устройств (предударную скорость, энергию удара и ударную мощность) и снижает эффективность работы системы гидроударных устройств. Это объясняется принципом действия существующих регуляторов потока, который основан на обеспечении только постоянного расхода жидкости вне зависимости от температуры, вязкости и давления потока жидкости, поступающего к системе гидроударных устройств.

Техническая задача - повышение эффективности работы системы гидроударных устройств за счет расширения ее возможностей, которая решается путем ограничения максимального давления на входе гидроударных устройств, и ограничения зависящих от него, выходных параметров гидроударных устройств (предударной скорости, энергии удара и ударной мощности).

Техническая задача решается тем, что в гидравлической ударной системе, содержащей напорную и сливную магистрали и общую базу с установленными на ней гидроударными устройствами, имеющими возможность раздельного включения под действием заданного усилия статического поджатая их инструмента, в которой гидроударные устройства подключены входами к напорной магистрали через блок управления, состоящий из регулятора потока на входе и клапанов включения гидроударных устройств на выходе, а выходами соединены параллельно между собой и подключены к сливной магистрали, при этом регулятор потока выполнен в виде последовательно соединенных клапана постоянной разности давлений и нелинейного дросселя и соединен входом с напорной магистралью, а выходом с параллельно соединенными входами клапанов включения гидроударных устройств, причем выход каждого из этих клапанов соединен с входом одного гидроударного устройства, система снабжена предохранительным клапаном, соединенным своим входом с выходом регулятора потока, а выходом - со сливной магистралью.

Совокупность указанных признаков обеспечивает ограничение максимального давления на входе гидроударных устройств, и ограничение зависящих от него, выходных параметров гидроударных устройств (предударной скорости, энергии удара и ударной мощности) и, таким образом, расширяет возможности системы, повышает эффективность и надежность ее работы.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема предлагаемой гидравлической ударной системы.

Гидравлическая ударная система содержит напорную 1 и сливную 2 магистрали и общую базу 3, с установленными на ней гидроударными устройствами 4, имеющими возможность раздельного включения под действием заданного усилия статического поджатая их инструмента, подключенными входами к напорной магистрали 1 через блок управления 5, состоящий из регулятора потока 6 на входе и клапанов включения 7 гидроударных устройств 4 на выходе, а выходами соединены параллельно между собой и подключены к сливной магистрали 2. При этом регулятор потока 6 выполнен в виде последовательно соединенных клапана постоянной разности давлений 8 и нелинейного дросселя 9, подсоединенный входом к напорной магистрали 1, а выходом - к параллельно соединенным входам клапанов включения 7 гидроударных устройств 4, и входу предохранительного клапана 10, выход которого соединен со сливной магистралью 2. Выходы клапанов включения 7 гидроударных устройств 4 соединены каждый с входом одного гидроударного устройства 4.

Гидравлическая ударная система работает следующим образом. При подаче жидкости по напорной магистрали 1 в блок управления 5 гидроударными устройствами 4 жидкость через регулятор потока 6 и клапаны включения 7 идет параллельно ко всем гидроударным устройствам 4. Обратно от всех гидроударных устройств 4 жидкость, минуя клапаны включения 7 гидроударных устройств 4, идет параллельно и поступает в сливную магистраль 2. При этом предохранительный клапан 10 ограничивает максимальное давление на входе гидроударных устройств путем эпизодического соединения (через себя) выход регулятора потока со сливной магистралью.

Гидравлическая ударная система работает следующим образом. При подаче жидкости по напорной магистрали 1 в блок управления 5 гидроударными устройствами 4 жидкость через регулятор потока 6, и клапаны включения 7 гидроударных устройств 4 идет параллельно ко всем гидроударным устройствам 4. При этом максимальное давление жидкости, идущей через регулятор потока 6, и клапаны 7 включения гидроударных устройств 4 параллельно ко всем гидроударным устройствам 4, ограничивает предохранительный клапан 10 за счет эпизодического соединения (через себя) выхода регулятора потока 6 со сливной магистралью 1. Обратно от всех гидроударных устройств 4 жидкость, минуя клапаны 7 включения гидроударных устройств 4, идет параллельно и поступает в сливную магистраль 2. При этом нелинейный (квадратичный) дроссель 9 стабилизирует расход жидкости вне зависимости от температуры, вязкости и давления потока жидкости, а клапан 8 постоянной разности давлений поддерживает на нелинейном дросселе 9 постоянный перепад давления и тем самым стабилизирует расход жидкости независимо от колебания давлений в подводящих и отводящих линиях регулятора потока 6. Параллельное соединение входов клапанов включения 7 гидроударных устройств 4, связанных каждый выходом со входом одного гидроударного устройства 4, и параллельное соединение выходов гидроударных устройств 4 между собой и их подключение к сливной магистрали 2, а также подключение этих клапанов входом к напорной магистрали 1 без применения делителя потока не только стабилизирует деление потока жидкости между гидроударными устройствами 4, расходы жидкости на их входах и работу гидроударных устройств 4, но и позволяет избежать выключения всех гидроударных устройств 4 при взаимодействии не всех их инструментов с породным массивом.

Таким образом, использование предохранительного клапана 10 ограничивает, зависящие от давления на выходе регулятора потока, выходные параметры гидроударных устройств (предударную скорость, энергию удара и ударную мощность) и, таким образом, расширяет возможности системы гидроударных устройств, повышает эффективность и надежность ее работы.