Гидромеханическое устройство для плавной нагрузки гидравлической системы
Полезная модель относится к гидравлике, в частности к устройствам для плавного изменения нагрузки гидросистем, и может быть использована в системах водоснабжения, отопления. Гидромеханическое устройство для плавной нагрузки гидросистемы, содержащей, по крайней мере, насос и трубопровод, характеризующееся тем, что оно включает запорно-регулировочную арматуру, регулятор скорости открытия запорно-регулировочной арматуры с обратным клапаном, гидромеханический привод запорно-регулировочной арматуры, включающий мембранную камеру и передаточный механизм, устройство сообщено по рабочему телу с трубопроводом путем подключения к нему на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой регулятора скорости открытия с обратным клапаном, при этом указанный регулятор сообщен по рабочему телу или телам с мембранной камерой, которая содержит отсек для рабочего тела, герметичную мембрану и связанный с ней передаточный механизм, выполненный с возможностью передачи деформации мембраны на запорно-регулировочную арматуру в режиме ее открывания и закрывания. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного технического решения, является обеспечение безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации гидросистем, содержащих несжимаемые жидкости, а также повышение долговечности и надежности работы, снижение затрат на ремонт и обслуживание вследствие снижения нагрузок на электродвигатель насоса и на элементы гидросистемы - запорную арматуру и трубопроводы, что достигается разработанным в полезной модели сочетанием существенных признаков, создающих совокупный положительный эффект, превышающий сумму входящих эффектов от отдельных элементов полезной модели. А именно за счет принятого в техническом решении расположения сообщенного с трубопроводом по рабочему телу или рабочей среде предложенного устройства на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой, позволяет включать насос и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим, при закрытой арматуре, что снижает
энергозатраты при запуске электродвигателя насоса, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают с одной стороны автоматически достигаемую плавность открытия задвижки и включения гидросистемы, а с другой стороны обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение системы при выключении двигателя. Последнее достигается за счет предложенного в полезной модели регулируемого соотношения пропускной способности впускного жиклера и обратного клапана, а также за счет выполнения разделительной мембраны упруго-податливой, установленной в жесткой мембранной камере, что обеспечивает плавное движение передаточного механизма гидромеханического привода в режиме открывания задвижки и более быстрое, но также плавное закрывание, усиленное срабатывающей в режиме обратного хода за счет дополнительной энергии пружинного усилителя хода. Это создает в совокупности необходимую плавность и регулируемую быстроту работы устройства, а также экономичность, возможность как автономной, так и совместной с другими устройствами работы в гидросистеме. 19 з.п. ф-лы, 12 илл.
Полезная модель относится к гидравлике, в частности, к устройствам для плавного изменения нагрузки гидросистем и может быть использована в системах водоснабжения и/или отопления, в частности, в отопительных системах, оснащенных вихревыми теплогенераторами, а также в других областях техники, в которых эксплуатируются гидравлические системы, например, при перекачке жидких растворов и/или эмульсий, суспензий, гелей, продуктов нефтехимии или жидких пищевых субстанций, таких как молочные продукты или соки.
Описываемое устройство предназначено для непрерывного управления без участия человека плавной нагрузкой гидравлической системы при ее включениях, что особенно важно в системах, работающих в режиме «старт-стоп» с короткими интервалами времени, наиболее тяжелом для трубопроводов, а также электродвигателей насосов.
Из уровня техники известно такое устройство, как гаситель гидравлических ударов (SU 723267 А, 25.03.1980), включающий корпус, шток, соединенный с диафрагмой, разделяющий сливную и демпфирующую камеры, соединенные импульсной трубкой.
В данном устройстве при возникновении гидроудара часть жидкости сбрасывают через сливной клапан, вследствие чего возникает необходимость проведения дополнительных мероприятий и использования дополнительных устройств для удаления сброшенной жидкости.
Также из уровня техники известно регулирующее устройство, содержащее эластичный рукав, установленный в трубопроводе и образующий с его внутренней поверхностью полость, сообщенную посредством соединительного патрубка с источником управляющей среды. (US 4108418 A, 22.08.1978)
Известно гидромеханическое устройство - дистанционно управляемая задвижка отсекатель для использования в нефтегазодобывающей промышленности для перекрытия среды нефтяных и газовых скважин с возможностью автоматического и дистанционного управления (патент SU 1281802 A1, 07.01.1987).
Автоматическое управление задвижкой осуществляется при выходе давления в рабочей магистрали из допустимого диапазона.
Недостатками данного устройства являются его сложность из-за наличия множества подводящих и отводящих каналов (до восьми), наличия множества распределительных камер (до девяти), что не может не сказаться на надежности устройства и системы, оснащенной таким устройством, в процессе эксплуатации.
Кроме того, устройство обеспечивает закрытие задвижки запорной арматуры при отклонениях давления в трубопроводе от некоего номинального диапазона.
Заявляемое же техническое решение направлено на плавное повышение нагрузки на гидросистему и работающий насос при плавном повышении давления жидкости в системе от нулевого значения, в том числе при полном отсутствии давления и тока жидкости в системе, т.е. задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является обеспечение плавного пуска гидравлической системы с исключением возможности возникновения больших гидродинамических нагрузок на гидросистему - гидроудара, а также снижение материалоемкости элементов пускового устройства, повышение безопасности и надежности системы в целом, снижение расходов на ее ремонт и эксплуатацию.
Поставленная задача решается за счет того, что в гидромеханическое устройство для плавной нагрузки гидросистемы, содержащей, по крайней мере, насос и трубопровод, согласно техническому решению, включает запорно-регулировочную арматуру, регулятор скорости открытия запорно-регулировочной арматуры с обратным клапаном, гидромеханический привод запорно-регулировочной арматуры, включающий мембранную камеру и передаточный механизм, устройство сообщено по рабочему телу с трубопроводом путем подключения к нему на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой регулятора скорости открытия с обратным клапаном, при этом указанный регулятор сообщен по рабочему телу или телам с мембранной камерой, которая содержит отсек для рабочего тела, герметичную мембрану и связанный с ней передаточный механизм, выполненный с возможностью передачи деформации мембраны на запорно-регулировочную арматуру в режиме ее открывания и закрывания.
В качестве рабочего тела может быть принята несжимаемая жидкость гидросистемы.
Гидромеханическое устройство может быть сообщено с трубопроводом по рабочему телу - несжимаемой жидкости гидросистемы, а регулятор скорости открытия запорно-регулировочной арматуры может быть сообщен с мембранной камерой по другому рабочему телу или телам.
Регулятор скорости гидромеханического устройства может быть снабжен жиклером.
Регулятор скорости открытия может включать корпус, в котором размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными.
Обратный клапан регулятора скорости открытия может содержать имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.
Гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода, например, пружиной.
Регулятор скорости открытия может быть снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером, например, пружиной.
Регулятор скорости открытия может быть снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера, например, пружиной.
Корпус регулятора скорости открытия может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположена головка винтового элемента жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с мембранной камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для
обеспечения регулировки посредством винтового элемента проходного сечения пропускного канала.
Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорно-регулировочной арматуры.
Запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запорным органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной мембранной камеры, а второй элемент соединен с запорным органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.
Второй элемент передаточного механизма может быть выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.
Первый и второй элементы передаточного механизма могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента.
Мембранная камера может содержать корпус с разделенными герметичной упругой мембраной упомянутым заполняемым отсеком для рабочего тела и незаполняемым им отсеком, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления, как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека мембранной камеры, причем в незаполняемом отсеке мембранной камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.
Запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например, шаровой.
Передаточный механизм, взаимодействующий с запорно-регулировочной арматурой, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.
Максимальная пропускная способность обратного клапана, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного технического решения, является обеспечение безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации гидросистем, содержащих несжимаемые жидкости, а также повышение долговечности и надежности работы, снижение затрат на ремонт и обслуживание вследствие снижения нагрузки на элементы гидросистемы - запорную арматуру, трубопроводы и на электродвигатель насоса, что достигается разработанным в полезной модели сочетанием существенных признаков, создающих совокупный положительный эффект, превышающий сумму входящих эффектов от отдельных элементов технического решения, а именно принятое в полезной модели расположение сообщенного с трубопроводом по рабочему телу или рабочей среде предложенного устройства на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой, позволяет включать насос и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим, при закрытой арматуре, что снижает энергозатраты при запуске электродвигателя насоса, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают, с одной стороны, автоматически достигаемую плавность открытия задвижки и включения гидросистемы, а, с другой стороны, обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение системы при выключении двигателя. Последнее достигается за счет предложенного в техническом решении регулируемого соотношения пропускной способности впускного жиклера и обратного клапана, а также за счет выполнения разделительной мембраны упруго-податливой, установленной в жесткой мембранной камере, что обеспечивает плавное движение передаточного механизма гидромеханического привода в режиме открывания задвижки и более быстрое, но также плавное закрывание, усиленное срабатывающей в режиме обратного хода за счет дополнительной энергии
пружинного усилителя хода. Это создает в совокупности необходимую плавность и регулируемую быстроту работы устройства, а также экономичность, возможность как автономной, так и совместной с другими устройствами работы в гидросистеме.
Техническое решение иллюстрируется чертежами, на которых представлен частный случай выполнения устройства, не охватывающий, и, тем более, не ограничивающий весь объем притязаний данного решения.
На Фиг.1 гидромеханическое устройство, соединенное с трубопроводом (рабочее тело или рабочая среда не показаны);
на Фиг.2 регулятор скорости открытия запорно-регулировочной арматуры с выкрученной заглушкой;
на Фиг.3 мембранная камера;
на Фиг.4 гидромеханическое устройство в начале процесса открытия арматуры - двигатель насоса в фазе выхода с холостого хода на рабочие обороты;
на Фиг.5 гидромеханическое устройство с полностью открытой запорно-регулировочной арматурой - двигатель в фазе работы на полную мощность;
на Фиг.6 гидромеханическое устройство после окончания воздействия давления - при выключенном двигателе;
на Фиг.7 гидромеханическое устройство в варианте выполнения с промежуточным (дополнительным) рабочим телом;
на Фиг.8 гидромеханическое устройство в варианте выполнения с несколькими промежуточными (дополнительными) рабочими телами;
на Фиг.9 вариант выполнения гидромеханического устройства с передаточным механизмом в виде зубчатых рейки и колеса;
на Фиг.10 замкнутая гидросистема с гидромеханическим устройством и вихревым теплогенератором;
на Фиг.11 схема гидросистемы для перекачивания жидкости с гидромеханическим устройством;
на фиг.12 графики зависимостей силы тока и давления рабочего двигателя от расхода рабочей среды или рабочего тела.
Гидромеханическое устройство 1 для плавной нагрузки гидравлической системы 2, которая содержит, по крайней мере, насос 3 и трубопровод 4, включает запорно-регулировочную арматуру 5, содержащий жиклер 6 и обратный клапан 7 регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 5, гидромеханический привод 9 запорно-регулировочной арматуры 5. Гидромеханический привод 9 включает мембранную камеру 10 с корпусом 11. Корпус 11 содержит, по меньшей мере, один отсек 12 для рабочего тела 13 и передаточный механизм 14. Гидромеханическое устройство 1 сообщено по рабочему телу 13 гидравлической системы 2, преимущественно, несжимаемой жидкости с трубопроводом 4 путем подключения к нему на участке между насосом 3 и запорно-регулировочной арматурой 5 регулятора 8 скорости открытия упомянутой арматуры 5. Регулятор 8 скорости открытия сообщен по рабочему телу 13 гидравлической системы 2 и/или через промежуточное рабочее тело 15 или тела с мембранной камерой 10. Мембранная камера 10 содержит герметичную мембрану 16 и связанный с ней передаточный механизм 14, выполненный с возможностью передачи деформации мембраны 16 на запорно-регулировочную арматуру 5 в режиме ее открывания и закрывания.
В качестве рабочего тела 13 может быть использована, например, несжимаемая жидкость, циркулирующая в гидравлической системе 2 и/или перемещаемая по трубопроводу 4 гидравлической системы 2. Регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 5 может быть сообщен с мембранной камерой 10 по другому - промежуточному (дополнительному) рабочему телу 15 или нескольким телам, жидким и/или газообразным. В качестве рабочего тела 13 и/или промежуточного (дополнительного) рабочего тела 15 может быть использован гель. При использовании нескольких рабочих тел на участке между регулятором 8 скорости открытия и мембранной камерой 10 может быть использовано устройство или устройства известной конструкции, препятствующие смешению рабочих тел между собой.
Регулятор 8 скорости открытия, в частном случае выполнения, включает корпус 17, в котором размещен обратный клапан 7, а также жиклер 6, причем жиклер 6 и обратный клапан 7 выполнены конструктивно совмещенными.
Обратный клапан 7 регулятора 8 скорости открытия содержит имеющий пропускной канал 18 с выходными отверстиями 19, 20 шток 21 с выполненной на
одном его конце заслонкой 22, а на другом - жиклером 6, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент 23, введенный в пропускной канал 18 штока 21 обратного клапана 7 с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала 18 - пропускного отверстия для его калибровки (частичного перекрытия) с помощью иглы 24 жиклера 6, которой снабжен винтовой элемент 23, путем изменения ее положения относительно пропускного канала 18.
Гидромеханическое устройство 1 может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода 9, связанным с передаточным механизмом 14 и/или мембраной 16 гидромеханического привода 9, например, пружиной 25.
Регулятор 8 скорости открытия может быть снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном 7 и/или жиклером 6, например, пружиной 26. Пружина 26 может быть установлена на винтовом элементе 23 жиклера 6.
Корпус 17 регулятора 8 скорости открытия 8 в предпочтительном варианте выполнения устройства содержит, по меньшей мере, три отсека. В первом отсеке 27 расположена заслонка 22 обратного клапана 7 с выполненным в ней входным отверстием 28 пропускного канала 18. Во втором отсеке 29 расположен, по крайней мере, частично шток 21 обратного клапана 7 и, по меньшей мере, одно выходное отверстие 20 пропускного канала 18, выполненное в штоке 21. В третьем отсеке 30 расположена головка - конечная часть 31 винтового элемента 23 жиклера 6, выполненная, например, в виде гладкой головки, и возвратное устройство, например, пружина 26 регулятора скорости открытия 8. Второй отсек 29 соединен по рабочему телу 13 и/или промежуточному рабочему телу 15 с мембранной камерой 10. В корпусе 17 регулятора 8 скорости открытия в области третьего отсека 30 выполнено отверстие 32, закрытое винтовой заглушкой 33 для обеспечения регулировки посредством винтового элемента 23 проходного сечения калибруемого отверстия 34 пропускного канала 18. Регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 5 выполнен с обеспечением возможности калибровки пропускного канала 18 жиклера 6, например, путем изменения положения иглы 24 жиклера 6 относительно пропускного канала 18 и изменения пропускного сечения калибруемого отверстия 34.
Для изменения положения иглы 24 жиклера 6 относительно калибруемого отверстия 34 жиклер 6 снабжен устройством калибровки, например, винтовым элементом 23, выполненным с возможностью его регулировки, например, вручную с внешней стороны корпуса 17 регулятора 8 скорости открытия 8 запорно-регулировочной арматуры 5.
Запорно-регулировочная арматура 5 выполнена с имеющим шпиндель запорным органом (на чертеже условно не показан). Передаточный механизм 14 состоит, предпочтительно, из двух элементов 35 и 36 соответственно. Первый элемент 35 передаточного механизма 14 через предохранительную накладку 37 соединен с мембраной 16, а второй элемент 36 соединен с запорно-регулировочной арматурой 5 с возможностью поворотного перемещения последней.
Второй элемент 36 передаточного механизма 14 выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом значение угла 0 градусов соответствует полностью закрытой арматуре 5, а значение 90 градусов - полностью открытой, а первый элемент 35 выполнен с возможностью совершать поступательное движение.
Первый и второй элементы соответственно 35 и 36 передаточного механизма 14 могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе 36 в месте соединения его с первым 35 выполнено отверстие 38, например, продолговатая прорезь, внутри которого расположен штифт 39, соединяющий оба указанных элемента.
Мембранная камера 10 содержит корпус 11 с разделенными герметичной упругой мембраной 16 заполняемым отсеком 12 для рабочего тела и незаполняемым им отсеком 40. Мембрана 16 выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления, как в сторону заполняемого отсека 12 для рабочего тела, так и в сторону незаполняемого отсека 40 мембранной камеры 10. В незаполняемом отсеке 40 мембранной камеры 10 выполнено отверстие 41 с закрепленной в нем направляющей втулкой 42, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 14.
Запорно-регулировочная арматура 5 может представлять собой любое известное в данной области устройство, например, шаровой кран.
Передаточный механизм 14, взаимодействующий с запорно-регулировочной арматурой 5, может быть выполнен в виде, по меньшей мере,
одного рычага и/или системы рычагов и/или кривошипного механизма, или зубчатой рейки 43 и зубчатого колеса 44.
Максимальная пропускная способность обратного клапана 7, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 6.
Рассмотрим работу гидромеханического устройства в составе замкнутой гидравлической системы, оснащенной вихревым теплогенератором.
Данная система содержит насос 3, электродвигатель 45 насоса, например марки А200М2Ж2, в составе электронасосного агрегата КМ100-65-250, гидромеханическое устройство 1, расширительный бак 46, вихревой теплогенератор 47, например, аналогичный конструкции вихревому теплогенератору ВТГ-37-IV, устройство которого известно из патента RU 2129689 С2, 27.04.1999, теплообменник 48, температурный датчик 49, шкаф 50 автоматического управления пуском электродвигателя 45.
Характеристики двигателя:
- Мощность 37 кВт
- Напряжение 380 В
- Номинальный ток 70 А.
В момент, когда электродвигатель отключен или находится в «спящем режиме», запорно-регулировочная арматура находится в закрытом положении, а рабочее тело гидравлической системы не циркулируют по гидравлической системе 2.
При понижении температуры ниже определенной отметки срабатывает температурный датчик 49, который непрерывно подает сигнал на шкаф 50 автоматического управления, подающий питание на электродвигатель 45, соединенный с насосом 3 в моноблок. После запуска электродвигатель 45 первое время перемещает жидкость (рабочее тело) в своем малом объеме - в данном примере около 3 л., вследствие чего в течение некоторого времени работает на холостых оборотах, а расход жидкости (объем перекачиваемой насосом жидкости Q) практически равен нулю. На выходе насоса 3 и на участке перед запорно-регулировочной арматурой 5 давление возрастает. Через регулятор 8 скорости открытия с обратным клапаном 7, давление передается в мембранную камеру 10. Поскольку калибруемое отверстие 34, регулируемое иглой 24, исходя из
необходимой скорости нагружения электродвигателя, обеспечивает прохождение малого количества жидкости в мембранную камеру 10, то мембранная камера 10 наполняется медленно (в течение некоторого промежутка времени), после чего под действием давления жидкости - рабочего тела мембрана 16 прогибается и сообщает первому элементу 35 передаточного механизма 14 поступательное движение. Указанный элемент, в свою очередь, воздействуя на второй элемент 36 передаточного механизма 14, сообщает ему вращательное движение и плавно поворачивает второй элемент на угол около 90°, открывая запорно-регулировочную арматуру 5 и постепенно увеличивая расход Q от 0 до 100 м 3/час.
С увеличением пропускного сечения трубопровода и, следовательно, расхода Q увеличивается нагрузка на электродвигатель, а сила тока от его начального значения 10-12 А, соответствующего холостому ходу, возрастает до своего номинального значения, например, 70 А при Q=100 м3/час.
Причем, предпочтительно калибруемое отверстие 34 регулятора 8 скорости открытия регулируется таким образом, что величина силы тока в зависимости от расхода жидкости изменяется по линейному закону.
По достижении значения необходимой температуры по сигналу датчика 49 на шкаф 50 автоматического управления прекращается подача питания на электродвигатель 45, и он отключается. Давление на выходе электронасоса 3 и участке между насосом 3 и запорно-регулировочной арматурой 5 падает, а мембрана 16 под действием упругой силы распрямляющейся сжатой пружины 25 возвращается в исходное положение. Передаточный механизм 14, связанный с запорно-регулировочной арматурой 5, перекрывает рабочее сечение трубопровода. После чего гидромеханическое устройство 1 и гидравлическая система 2 возвращаются в первоначальное состояние и готовы к очередному пуску при понижении температуры и срабатывании датчика.
Предложенное устройство обладает большой степенью универсальности и может работать в следующих диапазонах его характеристик:
- диапазон расхода жидкости при регулировании нагрузки находится в пределах от 0,1 до 250 м3/час включительно;
- давление на входе регулятора скорости открытия может быть в пределах от 0,5 до 10 атм. включительно;
- рабочее сечение трубопровода и/или запорно-регулировочной арматуры от 20 до 120 мм и более;
- время полного открытия закрытой запорно-регулировочной арматуры от 1-30 секунд и более.
Устройство с одной и той же конфигурацией может работать в гидравлических системах с электронасосными агрегатами мощностью от 0,5 кВт до 75 кВт.
Работу гидравлической системы для перекачивания жидкости, представленной на фиг.11 и оснащенной гидромеханическим устройством, можно в общем виде описать следующим образом:
Включают насос 3, сообщенный с одной стороны с источником жидкости, а с другой - с автоматическим гидромеханическим устройством 1, при этом пуск двигателя насоса 3 осуществляют в два этапа: на первом - при закрытой запорно-регулировочной арматуре 5 гидромеханического устройства 1, после чего двигатель работает, предпочтительно, на холостых или близких к ним оборотах, не перекачивая объем рабочей среды гидравлической системы, предпочтительно, жидкости по гидравлической системе, а нагнетая ее в регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 5, который присоединен к трубопроводу 4 на участке между насосом 3 и запорно-регулировочной арматурой 5 гидромеханического устройства 1. Жидкость - рабочее тело 13, проходя через жиклер 6 регулятора 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 5, попадает в мембранную камеру 10. После наполнения мембранной камеры 10 рабочее тело 13 - жидкость начинает воздействовать на мембрану 16, постепенно деформируя ее. Мембрана 16, деформируясь, приводит в движение первый элемент 35 передаточного механизма 14, движущийся поступательно пропорционально деформации мембраны 16, преодолевая при этом усилие возвратного устройства привода, пружины 25. Поступательное движение с помощью первого элемента 35 гидромеханического привода 9, связанного со вторым элементом 36, преобразуется в движение запорного органа запорно-регулировочной арматуры 5, направленное на ее постепенное открытие в течение некоторого определенного промежутка времени. Перед эксплуатацией трубопровода 4 жиклер 6 регулятора 8 скорости открытия настраивают таким образом, чтобы обеспечить необходимый
временной интервал от начала пуска двигателя насоса 3 при закрытой запорно-регулировочной арматуре 5 до полного ее открытия, преимущественно составляющего от 1 до 30 с. После остановки двигателя и уменьшения давления в трубопроводе 4, жидкость вытесняют из мембранной камеры 10 через открываемый под действием давления возвратного устройства (пружины 25) гидромеханического привода 9 обратный клапан 7 регулятора 8 скорости открытия, усилием, создаваемым пружиной 25 гидромеханического привода 9, которое превосходит усилие, создаваемое возвратным устройством (пружиной 26) обратного клапана 7, причем максимальная пропускная способность обратного клапана 7, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 6.
Устройство может быть выполнено с возможностью использования в гидросистемах, оснащенных вихревыми теплогенераторами.
1. Гидромеханическое устройство для плавной нагрузки гидросистемы, содержащей, по крайней мере, насос и трубопровод, характеризующееся тем, что оно включает запорно-регулировочную арматуру, регулятор скорости открытия запорно-регулировочной арматуры с обратным клапаном, гидромеханический привод запорно-регулировочной арматуры, включающий мембранную камеру и передаточный механизм, устройство сообщено по рабочему телу с трубопроводом путем подключения к нему на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой регулятора скорости открытия с обратным клапаном, при этом указанный регулятор сообщен по рабочему телу или телам с мембранной камерой, которая содержит отсек для рабочего тела, герметичную мембрану и связанный с ней передаточный механизм, выполненный с возможностью передачи деформации мембраны на запорно-регулировочную арматуру в режиме ее открывания и закрывания.
2. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве рабочего тела принята несжимаемая жидкость гидросистемы.
3. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу - несжимаемой жидкости гидросистемы, а регулятор скорости открытия запорно-регулировочной арматуры сообщен с мембранной камерой по другому рабочему телу или телам.
4. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что регулятор скорости снабжен жиклером.
5. Гидромеханическое устройство по п.4, отличающееся тем, что регулятор скорости открытия включает корпус, в котором размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными.
6. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что обратный клапан регулятора скорости открытия содержит имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий предпочтительно винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.
7. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода, например пружиной.
8. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что регулятор скорости открытия снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером, например пружиной.
9. Гидромеханическое устройство по п.6, отличающееся тем, что регулятор скорости открытия снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера, например пружиной.
10. Гидромеханическое устройство по п.9, отличающееся тем, что корпус регулятора скорости открытия содержит, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположена головка винтового элемента жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с мембранной камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки посредством винтового элемента проходного сечения пропускного канала.
11. Гидромеханическое устройство по п.6, отличающееся тем, что для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорно-регулировочной арматуры.
12. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что запорно-регулировочная арматура выполнена с имеющим шпиндель запорным органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной мембранной камеры, а второй элемент соединен с запорным органом запорно-регулировочной арматуры предпочтительно через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.
13. Гидромеханическое устройство по п.12, отличающееся тем, что второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.
14. Гидромеханическое устройство по п.12, отличающееся тем, что первый и второй элементы передаточного механизма выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента.
15. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что мембранная камера содержит корпус с разделенными герметичной упругой мембраной упомянутым заполняемым отсеком для рабочего тела и незаполняемым им отсеком, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления, как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека мембранной камеры, причем в незаполняемом отсеке мембранной камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.
16. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что запорно-регулировочная арматура представляет собой кран, например, шаровой.
17. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточный механизм, взаимодействующий с запорно-регулировочной арматурой, выполнен в виде рычага, или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.
18. Гидромеханическое устройство по п.1, отличающееся тем, что максимальная пропускная способность обратного клапана, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера.
