УДАРНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА

Полезная модель относится к области гидрогазодинамики и может быть использована для периодического перекрытия сечения канала газогидравлического устройства различного назначения при подаче через него среды.
Известена конструкция ударного узла вертикально-поступательного типа, содержащий клапан, расположенный в направляющем цилиндрическом корпусе, неподвижный диск и резиновый амортизатор (см. Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. М.: Машиностроение, 1968, с.66, рис.31).
Известная конструкция обладает существенными недостатками, среди которых следует отметить, прежде всего, медлительность работы, вследствие чего значительно падает КПД устройства, склонность к засорению, а, следовательно, высокие требования к качеству перемещаемой среды, кроме того, отсутствует способность клапана к самоочищению от отложений среды, которые, постепенно накапливаясь, приводят к снижению КПД вплоть до выхода устройства из строя.
Технический результат заключается в повышении кпд и надежности работы устройства за счет получения высококачественной серии периодических, максимально прямых гидравлических ударов в газогидравлическом устройстве.
Технический результат достигается тем, что ударный узел содержит клапан, выполненный в виде шара, который расположен в цилиндрическом корпусе между конусообразным седлом и перфорированным ограничителем хода, ввернутым в цилиндрический корпус при помощи резьбового соединения своей конусной поверхностью.
Ударный узел (фиг.1) включает в себя клапан 1, выполненный в виде шара, расположенный в цилиндрическом корпусе 2 между конусообразным седлом 3 и перфорированным ограничителем хода 4, ввернутым в цилиндрический корпус при помощи резьбового соединения 5 своей конусной поверхностью 6. Регулируемая высота перфорированного ограничителя хода 4 относительно цилиндрического корпуса 2 при помощи их резьбового соединения 5 обеспечивает возможность изменения частоты колебаний шарообразного клапана 1, а, следовательно, и качества гидравлических ударов на ходу без остановки устройства.
Ударный узел работает следующим образом.
т
пp
А
С
В исходном положении, когда течение среды через шарообразный клапан 1 отсутствует, он удерживается конусообразной поверхностью 6 перфорированного ограничителя хода 4, при этом проходное сечение шарообразного клапана 1 полностью открыто и на шарообразный клапан 1 действует сила тяжести F и сила противодействия со стороны перфорированного ограничителя хода 4 F, которая исчезает при всплытии шарообразного клапана 1 под действием перемещаемой среды. При подаче через предлагаемую конструкцию ударного клапана среды, на него начинают действовать дополнительно сила Архимеда F, направленная вверх и сила Стокса F, направленная в сторону движения среды, причем для шарообразного клапана 1
С
F=6πηRv,
2
где η - кинематическая вязкость перемещаемой среды, м/с;
R - радиус шарообразного клапана, м;
v - скорость движения среды, м/с.
С
С
Когда скорость перемещаемой среды возрастет настолько, что величина силы Стокса F будет достаточна, чтобы увлечь за собой шарообразный клапан 1 и тем самым, закрыть проходное сечение, возникнет полное перекрытие канала движения среды и искомый эффект гидравлического удара, в момент которого сила Стокса F мгновенно станет равна нулю и затем уже под действием силы тяжести (или при помощи возвратного устройства - на схеме не указано) шарообразный клапан 1 возвратится в исходное открытое положение и процесс вновь повторится в описанной выше последовательности. На выходе ударного клапана регулируется пульсирующий режим течения перемещаемой среды. Свободное перемещение шарообразного клапана 1 в процессе работы под действием перемещаемой среды вдоль направляющей внутренней полости, образованной цилиндрическим корпусом 2 и перфорированным ограничителем хода 4, реализует возможность его постоянного равномерного взаимопритирания с конусообразным седлом 3 цилиндрического корпуса 2, что обеспечивает его самоочищение и полностью исключает возможность отложений перемещаемой среды на рабочих поверхностях ударного узла. Работа шарообразного клапана 1 возможна в абсолютно любом положении, отличающегося от вертикального, указанного на Фиг.1, если конструкцию снабдить пружиной, возвращающей шарообразный клапан 1 в исходное положение (на рисунке не указана).
Предлагаемая конструкция ударного узла может быть успешно использована к интенсификации процесса теплообмена, и для промывки теплоиспользующих установок за счет получения пульсирующего течения рабочей среды, в том числе теплоносителя. Практическую применимость и широкую унификацию предлагаемого технического решения определяет и то, что конструкция ударного узла позволяет использовать его и в качестве обратного клапана, если вход и выход среды в устройство взаимно изменить. При этом рекомендуется установить между шарообразным клапаном и конусообразным седлом уплотняющую прокладку.
Предлагаемая конструкция ударного клапана позволяет повысить его кпд и надежность работы за счет получения высококачественной серии периодических, максимально прямых гидравлических ударов в газогидравлическом устройстве.