УДАРНЫЙ УЗЕЛ
PERCUSSION ASSEMBLY

Изобретение относится к области гидрогазодинамики и может быть использовано в устройствах, использующих в своей работе явление гидравлического удара, а также для интенсификации теплообмена в теплоэнергетических установках.
Известно устройство ударного узла, включающее 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 которого закреплена в канале выхода рабочей среды, а подвижная его часть связана с осью качения коромысла. Подвижная и неподвижная части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта. 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 между соответствующими торцом плеча коромысла и дополнительным регулировочным винтом установлена пружина (RU №113546, МПК F15B 21/12, опубл. 20.02.2012.).
Недостатками известного решения является наличие относительно больших механических потерь при работе устройства, относительная сложность настройки его работы, а также тот факт, что при регулировании высоты подъема ударных клапанов нарушаются настройки момента попеременного закрытия ударных клапанов при постоянном расходе рабочей среды через них.
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, 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. 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 (RU №128263, МПК F15B 21/12, опубл. 20.05.2013).
Недостатками известного решения являются относительно излишняя материало- и металлоемкость конструкции, а также сложность настройки высоты подъема ударных клапанов при сохранении момента их закрытия, адаптированного под конкретный расход рабочей среды.
Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства и упрощении его конструкции при снижении материалоемкости, эргономичной реализации механизма регулирования частоты и амплитуды хода ударных клапанов.
Технический результат достигается тем, что ударный узел включает корпус с двумя каналами входа рабочей среды, каждый из которых соединен с одним каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, закрепленные на штоках. Между каждым ударным клапаном и корпусом установлена возвратная пружина. В канале выхода рабочей среды установлен регулировочный винт, выведенный на внешнюю сторону корпуса. В канале выхода рабочей среды установлены два сильфона, каждый из которых соответственно соединен через штоки с ударными клапанами. Сильфоны гидравлически сообщены между собой через f-образный патрубок, свободный конец которого выведен за пределы корпуса и заглушен поршнем, соединенным с регулировочным винтом. Жесткости возвратных пружин выполнены различными.
На чертеже изображена конструкция ударного узла.
Ударный узел включает корпус 1 с двумя каналами входа 2, 2′ и одним каналом выхода 3 рабочей среды, два ударных клапана 4 и 4′, два штока 5 и 5′. Каждый из каналов входа 2 и 2′ рабочей среды соединен с каналом выхода 3 рабочей среды через установленные в них ударные клапаны 4 и 4′, закрепленные на штоках 5 и 5′. Регулировочный винт 6, установленный в канале выхода 3 рабочей среды, выведен на внешнюю сторону корпуса 1. В каждом канале входа 2 и 2′ рабочей среды между ударными клапанами 4, 4′ и корпусом 1 установлены возвратные пружины 7 и 7′ различной жесткости. В канале выхода 3 рабочей среды установлены два сильфона 8 и 8′, каждый из которых соответственно соединен через штоки 5 и 5′ с ударными клапанами 4 и 4′. Сильфоны 8 и 8′ выполнены гидравлически сообщающимися через f-образный патрубок 9, установленный в канале выхода 3 рабочей среды, свободный конец которого выведен за пределы корпуса 1 и заглушен поршнем 10, соединенным с регулировочным винтом 6.
Ударный узел работает следующим образом. Изначально оба канала входа 2, 2′ и канал выхода 3 рабочей среды связываются соответственно с источником подачи рабочей среды и ее приемником (на фиг. 1 не указаны). В начальный момент времени, пока рабочая среда не подана в каналы входа рабочей среды 2, 2′, один из ударных клапанов 4, закрепленный на штоке 5, находится в открытом положении, а другой ударный клапан 4′ в закрытом. Это достигается за счет того, что ударные клапаны 4 и 4′ выполнены гидравлически сообщающимися через f-образный патрубок 9, а жесткости возвратных пружин 7 и 7′ выполнены различными. Давление жидкости, находящейся внутри f-образного патрубка 9, изменяется посредством поршня 10, положение которого регулируется с помощью регулировочного винта 6. Рабочая среда поступает через открытый ударный клапан 4 канала входа 2 в канал выхода 3 рабочей среды и в определенный момент времени, когда скорость ее истечения достигнет необходимого значения, ударный клапан 4 получит тенденцию на закрытие, а сильфон 8 - на сжатие. После того, как в этом канале входа 2 рабочей среды сильфон 8 сожмется, а ударный клапан 4 закроется, возникнет гидравлический удар, энергия которого может быть использована в зависимости от области применения устройства. Закрытие ударного клапана 4 и сопутствующее движение связанного с ним штока 5 на сжатие сильфона 8 в соответствующем канале входа 2 рабочей среды через f-образный патрубок 9, заполненный рабочей жидкостью, приведет к растяжению второго сильфона 8′. В результате чего второй ударный клапан 4′ в канале входа 2′ рабочей среды, связанный с ним через второй шток 5′, откроется, а процесс генерации гидравлического удара повторится в описанной выше последовательности. Настройка ударного узла 4′ под конкретные параметры движущейся рабочей среды осуществляется вращением регулировочного винта 6 без остановки и разборки устройства. При этом увеличивается или уменьшается давление жидкости внутри f-образного патрубка 9, сильфоны 8 и 8′ растягиваются или сжимаются по высоте и тем самым изменяется амплитуда хода ударных клапанов 4 и 4′. Применение сильфонного механизма попеременного открытия ударных клапанов 4 и 4′ позволяет исключить механические потери, возникающие при использовании коромыслового механизма попеременного открытия ударных клапанов в известных конструкциях, что приводит к нарушению устойчивости их работы при малых расходах рабочей среды.
По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет повысить надежность работы устройства и упростить его конструкцию при снижении материалоемкости, эргономичной реализации механизма регулирования частоты и амплитуды хода ударных клапанов.