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 интенсификации процесса теплообмена в теплоэнергетических установках.
Известен ударный узел для газогидравлического устройства, включающий клапан, расположенный в цилиндрическом корпусе, клапан выполнен в виде шара и расположен в цилиндрическом корпусе между конусообразным седлом и перфорированным ограничителем хода, ввернутым в цилиндрический корпус при помощи резьбового соединения своей конусной поверхностью (RU 86841, МПК A01G 25/00, опубл. 20.09.2009).
Среди недостатков известной конструкции следует отметить относительно узкий устойчивый диапазон генерации импульсов количества движения рабочей среды при изменении ее параметров.
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).
Недостатком известной конструкции является наличие относительно больших механических потерь, возникающих при движении штоков ударных клапанов через направляющие втулки, установленные в корпусе между каналами входа и выхода рабочей среды.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению 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, а между корпусом и подвижной частью регулировочного механизма установлена опорная пружина (RU 128263, МПК F15B 21/12, опубл. 20.02.2013).
Недостатками известного ударного узла является относительная сложность изготовления конструкции, обусловленная необходимостью выполнения в корпусе между каналами входа и выхода рабочей среды направляющих втулок, обеспечивающих направленный ход штоков ударных клапанов, а также присутствующее трение в них, снижающее эффективность работы устройства.
Технический результат заключается в повышении надежности работы ударного узла от минимизации трения в движущихся частях при обеспечении качественной генерации импульсов количества движения рабочей среды в широком диапазоне изменения ее расходов.
Технический результат достигается за тем, 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, штифта, опорной пружины и регулировочного винта с радиальной проточкой. Неподвижная часть регулировочного механизма закреплена в канале выхода рабочей среды, а подвижная часть связана с осью качения коромысла. 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. Опорная пружина установлена между корпусом и подвижной часть регулировочного механизма. Два боковых регулировочных винта установлены на внешней стороне корпуса и введены в канал выхода рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла симметрично ее оси качения. Между соответствующими торцом плеча коромысла и боковым регулировочным винтом установлена боковая пружина. В каждом канале входа рабочей среды между ударным клапаном и корпусом установлено по возвратной пружине, выполненной конусной и установленной на шток вершиной к ударному клапану. Конструкция дополнительно содержит две добавочные конусные пружины, каждая из которых расположена в канале выхода рабочей среды, вершиной связанная со штоком ударного клапана, а основанием прижата к корпусу соосно штоку ударного клапана.
Ударный узел включает в себя корпус 1 с двумя каналами входа 2 и одним каналом выхода 3 рабочей среды, два ударных клапана 4, закрепленные на штоках 5 и связанные с коромыслом 6, ось качения 7 которого расположена в канале выхода 3 рабочей среды. Регулировочный механизм 8, выполненный из неподвижной 9, подвижной 10 частей, штифта 11, опорной пружины 12 и регулировочного винта 13 с радиальной проточкой 14, неподвижная часть 9 регулировочного механизма 8 закреплена в канале выхода 3 рабочей среды, а подвижная часть 10 связана с осью качения 7 коромысла 6, подвижная часть 10 регулировочного механизма 8 выполнена с взаимно перпендикулярными отверстиями под штифт 11 и регулировочный винт 13 с радиальной проточкой 14, при помощи которой регулировочный винт 13 и штифт 11 установлены в соответствующие отверстия подвижной части 10 регулировочного механизма 8, опорная пружина 12 установлена между корпусом 1 и подвижной частью 10 регулировочного механизма, два боковых регулировочных винта 15, которые установлены на внешней стороне корпуса 1 и введены в канал выхода 3 рабочей среды со стороны торцов плеч коромысла 6 симметрично ее оси качения 7, между соответствующими торцом плеча коромысла 6 и боковым регулировочным винтом 15 установлена боковая пружина 16, в каждом канале входа 2 рабочей среды между ударным клапаном 4 и корпусом 1 установлено по возвратной пружине 17. Возвратные пружины 17 выполнены конусными и установлены на шток 5 вершиной к ударному клапану 4. Дополнительно содержатся две добавочные конусные пружины 18, каждая из которых расположена в канале выхода 3 рабочей среды и вершиной связанная со штоком 5 ударного клапана 4, а основанием прижата к корпусу 1 соосно штоку 5 ударного клапана 4.
Ударный узел работает следующим образом. Изначально каналы входа 2 и канал выхода 3 корпуса 1, связываются соответственно с источником подачи рабочей среды и ее приемником (на рисунке 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 боковых пружин 16, которые стремятся к пространственному положению наименьшего сжатия. Жесткость боковых пружин 16 регулируется боковыми регулировочными винтами 15, 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 его за собой вместе со штоком 5 и, преодолевая, при этом, максимальную, установленную боковыми регулировочными винтами 15, жесткость пружин 16 в момент горизонтального положения коромысла 6, закроет его. В этом закрытом 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 10 регулировочного механизма 8, опирающейся на опорную пружину 12, то закрытие одного из ударных клапанов 4 в первом 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 12 и боковых пружин 16. После того, как второй ударный клапан 4 откроется, процесс генерации импульсов количества движения рабочей среды повторится в описанной выше последовательности.
Данная реализация 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 17 исключает возможность чрезмерного вылета штока 5 с клапаном 4 в пространство канала входа 2 рабочей среды и, совместно с добавочными конусными пружинами 18, позволяет реализовать возможность работы ударного узла в произвольном пространственном положении и обеспечить возможность хода ударных клапанов 4 с автоматической их центрацией без направляющих втулок, что исключает трение.
Настройка высоты подъема ударных клапанов 4 в каналах входа 2 рабочей среды, а также времени запаздывания их попеременного открытия (фазы перекрытия) осуществляется вращением регулировочного винта 13 с радиальной проточкой 14. При этом обеспечивается сжатие или освобождение опорной пружины 12 подвижной частью 10 регулировочного механизма и перемещением связанной с ней оси качения 7 коромысла 6 относительно неподвижной части 9 и корпуса 1. Поступательно-вращательное движение регулировочного винта 13 относительно корпуса 1 сопровождается его вращательным движением относительно подвижной части 10 регулировочного механизма за счет выполненной на нем проточки 14, по которой скользит штифт 11, установленный в подвижную часть 10 регулировочного механизма. Для обеспечения возможности «плавания» оси качения 7 относительно оси регулировочного винта 13 и автоматической подстройки фазы перекрытия ударных клапанов 4, его ответное отверстие в подвижной части 10 регулировочного механизма выполнено с запасом по глубине, соответствующей ширине проточки 14 регулировочного винта 13.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить надежность работы ударного узла от минимизации трения в движущихся частях при обеспечении качественной генерации импульсов количества движения рабочей среды в широком диапазоне изменения ее расходов.