Ударный узел
Полезная модель относится к области гидрогазодинамики, гидравлики и машиностроения, где может найти применение в устройствах различного назначения, использующих эффект гидравлического удара, а также к теплоэнергетике для повышения энергетической эффективности теплоэнергетических установок. Технической задачей полезной модели является создание конструкции ударного узла с относительно высокой надежностью при повышении устойчивости работы устройства в условиях произвольного пространственного положения, изменения диапазона параметров рабочей среды, реализации фаз принудительного попеременного открытия ударных клапанов с автоматической подстройкой их хода под каждый единичный цикл генерации гидравлического удара. Технический результат достигается за счет того, что в ударном узле, содержащем корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, закрепленные на штоках и связанные с коромыслом, ось качения которого расположена в канале выхода рабочей среды. Регулировочный механизм, выполнен из неподвижной, подвижной частей и регулировочного винта, неподвижная часть закреплена в канале выхода рабочей среды, а подвижная часть связана с осью качения коромысла, подвижная и неподвижная части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта. Два боковых регулировочных винта установлены на внешней стороне корпуса и расположены в канале выхода рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла симметрично ее оси качения. Между соответствующими торцом плеча коромысла и боковым регулировочным винтом установлена пружина. В каждом канале входа между ударным клапаном и корпусом установлена возвратная пружина. Подвижная часть регулировочного механизма выполнена с взаимно перпендикулярными отверстиями под штифт и регулировочный винт с радиальной проточкой, при помощи которой регулировочный винт и штифт установлены в соответствующие отверстия подвижной части регулировочного механизма. Между корпусом и подвижной частью регулировочного механизма установлена опорная пружина. В результате использования данной конструкции ударного узла обеспечивается относительно высокая надежность устройства и устойчивость его работы в условиях произвольного пространственного положения с возможностью автоматической подстройки фазы перекрытия ударных клапанов при относительно широком диапазоне регулирования характеристик генерируемых гидравлических ударов и изменении диапазона параметров рабочей среды. 1 ил.
Полезная модель относится к области гидрогазодинамики, гидравлики и машиностроения, где может найти применение в устройствах различного назначения, использующих эффект гидравлического удара, а также к теплоэнергетике для повышения энергетической эффективности теплоэнергетических установок.
Известно устройство ударного узла пульсотарана, который содержит корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, при этом каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, которые, в свою очередь, жестко закреплены на штоках, поступательно движущихся в корпусе между каналами входа и выхода рабочей среды и связанные с коромыслом, ось качения которого расположена в канале выхода рабочей (Ростовцев В.Н. Утилизацiя малыхъ паденiй воды для целей осушенiя и орошенiя земель, Петроградъ, 1916, рис.19).
Недостатками известной конструкции являются нестабильная работа при отклонении параметров рабочей среды от расчетных, а также отсутствие механизмов автозапуска устройства в работу и регулирование под конкретные параметры рабочей среды.
Известна конструкция ударного узла, включающая цилиндрический корпус с входным и двумя выходным отверстиями с ударными клапанами. Входные отверстия выполнены соосно вдоль центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе на втулках с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами. Во входное отверстие ввернуто подвижное седло, связанное червячной передачей с регулировочным винтом (RU 
114129, МПК F24D 3/02, опубл. 10.03.2012 г.).
Недостатками устройства являются нарушение устойчивости работы при изменении параметров рабочей среды, отсутствие механизма автоматической подстройки хода ударных клапанов под каждый единичный цикл генерации гидравлического удара.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является ударный узел, включающий корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, при этом каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, закрепленные на штоках и связанные с коромыслом, ось качения которого расположена в канале выхода рабочей среды, регулировочный механизм, выполненный из неподвижной, подвижной частей и регулировочного винта, неподвижная часть которого закреплена в канале выхода рабочей среды, а подвижная часть связана с осью качения коромысла, при этом подвижная и неподвижная части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта, снабжен двумя дополнительными регулировочными винтами и двумя пружинами, дополнительные регулировочные винты установлены на внешней стороне корпуса и расположены в канале выхода рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла симметрично ее оси качения, а каждая из пружин установлена между соответствующими торцом плеча коромысла и дополнительным регулировочным винтом (RU 113546, МПК F15B 21/12, опубл. 20.02.2012 г.).
Недостатками известной конструкции являются нарушение фаз четкого попеременного открытия ударных клапанов при длительной работе устройства, а также при изменении параметров рабочей среды (расход, давление и скорость), зависимость работоспособности устройства от его пространственного положения.
Технической задачей полезной модели является создание конструкции ударного узла с относительно высокой надежностью при повышении устойчивости работы устройства в условиях произвольного пространственного положения, изменения диапазона параметров рабочей среды, реализации фаз принудительного попеременного открытия ударных клапанов с автоматической подстройкой их хода под каждый единичный цикл генерации гидравлического удара.
Технический результат достигается за счет того, что в ударном узле, содержащем корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, закрепленные на штоках и связанные с коромыслом, ось качения которого расположена в канале выхода рабочей среды. Регулировочный механизм, выполнен из неподвижной, подвижной частей и регулировочного винта, неподвижная часть закреплена в канале выхода рабочей среды, а подвижная часть связана с осью качения коромысла, подвижная и неподвижная части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта. Два боковых регулировочных винта установлены на внешней стороне корпуса и расположены в канале выхода рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла симметрично ее оси качения. Между каждым торцом плеча коромысла и боковым регулировочным винтом установлена пружина. В каждом канале входа между ударным клапаном и корпусом установлена возвратная пружина. Подвижная часть регулировочного механизма выполнена с взаимно перпендикулярными отверстиями под штифт и регулировочный винт с радиальной проточкой, при помощи которой регулировочный винт и штифт установлены в соответствующие отверстия подвижной части регулировочного механизма. Между корпусом и подвижной частью регулировочного механизма установлена опорная пружина.
Ударный узел (фиг.1) включает в себя корпус 1 с двумя каналами входа 2 и одним каналом выхода 3 рабочей среды, два ударных клапана 4, два штока 5 и коромысло 6 с осью качения 7. Каждый из каналов входа 2 рабочей среды соединен с каналом выхода 3 рабочей среды через установленные в них ударные клапаны 4, закрепленные на штоках 5 и связанные с коромыслом 6, ось качения 7 которого расположена в канале выхода 3 рабочей среды. Регулировочный механизм, выполнен из неподвижной 8, подвижной 9 частей и регулировочного винта 10, неподвижная часть 8 которого закреплена в канале выхода 3 рабочей среды, а подвижная часть связана с осью качения 7 коромысла 6, подвижная 9 и неподвижная 8 части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта 10, выведенного за пределы канала выхода 3 рабочей среды. Два боковых регулировочных винта 11 установлены на внешней стороне корпуса 1 и расположены в канале выхода 3 рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла 6 симметрично ее оси качения. Между каждым торцом плеча коромысла 6 и боковым регулировочным винтом 11 установлена пружина 12. В каждом канале входа 2 между ударным клапаном 4 и корпусом 1 установлена возвратная пружина 13. Подвижная часть 9 регулировочного механизма выполнена с взаимно перпендикулярными отверстиями под штифт 14 и регулировочный винт 10 с радиальной проточкой 15, при помощи которой регулировочный винт 10 и штифт 14 установлены в соответствующие отверстия подвижной части 9 регулировочного механизма. Между подвижной частью 9 регулировочного механизма и корпусом 1 установлена опорная пружина 16.
Ударный узел (фиг.1) работает следующим образом. Изначально все каналы рабочей среды, канал входа 2 и канал выхода 3 корпуса 1, связываются соответственно с источником подачи рабочей среды и ее приемником (на схеме не указаны). При этом, в начальный момент времени, когда движение рабочей среды еще отсутствует, один из ударных клапанов 4, закрепленный на штоке 5, находится в открытом положении, а другой в закрытом. Это обеспечивается перекосом коромысла 6 относительно оси ее качения 7, вызванным воздействием на торцы его плеч пружин 12, которые стремятся к пространственному положению наименьшего сжатия. Жесткость пружин 12 регулируется боковыми регулировочными винтами 11, установленными на внешней стороне корпуса 1. После одновременной подачи рабочей среды к каналам входа 2 она начнет истекать через открытый ударный клапан 4 до тех пор, пока скорость ее истечения не окажется достаточной для того, чтобы увлечь за собой ударный клапан 4 со штоком 5, преодолевая, при этом, максимальную, установленную боковыми регулировочными винтами 11, жесткость пружин 12 в момент горизонтального положения коромысла 6, и закроет его. В соответствующем канале входа 2 рабочей среды возникнет гидравлический удар, энергия которого может быть использована в зависимости от области применения устройства. Поскольку ударные клапаны 4 на штоках 5 связаны между собой коромыслом 6 на оси качения 7, которая закреплена на подвижной части 9 регулировочного механизма, опирающейся на опорную пружину 16, то закрытие одного из ударных клапанов 4 в канале входа рабочей среды 2 приводит к открыванию второго ударного клапана 4 в соответствующем канале входа 2 рабочей среды с некоторым запаздыванием, определяемым жесткостью опорной пружины 16 и пружин 12. После того, как второй ударный клапан 4 откроется, процесс генерации гидравлического удара повторится в описанной выше последовательности.
Приведенный выше способ реализации фазы перекрытия ударных клапанов 4 обеспечивает более устойчивую работу устройства и автоматическую подстройку фаз открытия и закрытия самих ударных клапанов 4 с учетом воздействия положительной и отрицательной волны генерируемого гидравлического удара в каналах входа 2 рабочей среды. Установка возвратных пружин 13 в каналах входа 2 рабочей среды между ударными клапанами 4 и корпусом 1 обеспечивает более быстрое и четкое их закрытие, исключает возможность чрезмерного вылета штока 5 с клапаном 4 в пространство канала входа 2 рабочей среды, а также позволяет реализовать возможность работы ударного узла в произвольном пространственном положении.
Настойка высоты подъема ударных клапанов 4 в каналах входа 2 рабочей среды, а также времени запаздывания их попеременного открытия (фазы перекрытия) осуществляется вращением регулировочного винта 10 с радиальной проточкой 15. При этом обеспечивается сжатие или освобождение опорной пружины 16 подвижной частью 9 регулировочного механизма и перемещением связанной с ней оси качения 7 коромысла 6 относительно неподвижной части 8 и корпуса 1. Поступательно-вращательное движение регулировочного винта 10 относительно корпуса 1 сопровождается его вращательным движением относительно подвижной части 9 регулировочного механизма за счет выполненной на регулировочном винте 10 проточки 15, по которой скользит штифт 14, установленный в подвижную часть 9 регулировочного механизма. Для обеспечения возможности «плавания» оси качения 7 вдоль оси регулировочного винта 10 и автоматической подстройки фазы перекрытия ударных клапанов 4, его ответное отверстие в подвижной части 9 регулировочного механизма выполнено с запасом по глубине, соответствующей ширине проточки 15 регулировочного винта 10.
В результате использования предлагаемой конструкции ударного узла обеспечивается относительно высокая ее надежность и устойчивость работы в условиях произвольного пространственного положения с возможностью автоматической подстройки фазы перекрытия ударных клапанов при относительно широком диапазоне регулирования характеристик генерируемых гидравлических ударов и изменении диапазона параметров рабочей среды.
Ударный узел, включающий корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, закрепленные на штоках и связанные с коромыслом, ось качения которого расположена в канале выхода рабочей среды, регулировочный механизм, выполненный из неподвижной, подвижной частей и регулировочного винта, неподвижная часть которого закреплена в канале выхода рабочей среды, а подвижная часть связана с осью качения коромысла, подвижная и неподвижная части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта, два боковых регулировочных винта установлены на внешней стороне корпуса и расположены в канале выхода рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла симметрично ее оси качения, между соответствующими торцом плеча коромысла и боковым регулировочным винтом установлена пружина, отличающийся тем, что в каждом канале входа между ударным клапаном и корпусом установлена возвратная пружина, подвижная часть регулировочного механизма выполнена с взаимно перпендикулярными отверстиями под штифт и регулировочный винт с радиальной проточкой, при помощи которой регулировочный винт и штифт установлены в соответствующие отверстия подвижной части регулировочного механизма, а между корпусом и подвижной частью регулировочного механизма установлена опорная пружина.
