УДАРНЫЙ УЗЕЛ
PERCUSSION ASSEMBLY

Изобретение относится к области гидродинамики, гидравлики и машиностроения, где может найти применение в устройства различного назначения, использующих эффект гидравлического удара, а также к теплоснабжению, где может быть использовано для создания импульсного режима движения жидкости применительно к интенсификации 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 А01G 25/00, опубл. 20.09.2009 г.).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить относительно узкий рабочий диапазон генерации импульсов количества движения рабочей среды при изменении ее параметров.
Известен ударный узел, включающий корпус, состоящий из двух частей, в каждой из которых выполнены входное и выходное отверстия, центрирующий шток, вставленный во втулки, закрепленные в каждой части, на концах которого закреплены ударные клапаны, входящие каждый во входные отверстия, расположенные на одной из сторон каждой части, на противоположных сторонах которых жестко закреплены постоянные магниты, между которыми расположен диск, состоящий из двух частей, жестко закрепленных в центральной части центрирующего штока и плотно прижимающих расположенную между ними эластичную мембрану, зажатую по краям между двух частей с возможностью осевого хода свободной части эластичной мембраны, диск выполнен из магнитного материала (RU №2484380, МПК F24D 3/02, опубл. 10.06.2013 г.).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить ее относительно низкую устойчивость работы при малых расходах рабочей среды из-за местных гидравлических потерь в рабочих элементах, а также относительную сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является ударный узел, включающий цилиндрический корпус с двумя входными и выходным отверстиями, входные отверстия расположены оппозитно и выполнены соосно вдоль центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе на втулках с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами, расположенным над входными отверстиями, в одно из входных отверстий ввернуто подвижное седло, связанное червячной передачей с регулировочным винтом. (RU №114129, МПК F24D 3/02, опубл. 0.03.2012 г.). Названная конструкция выбрана за прототип.
Недостатком известной конструкции ударного узла является нарушение фаз четкого попеременного открытия ударных клапанов при работе устройства, сбои в работе при изменении параметров подачи через него рабочей среды, а также относительно низкая устойчивость при малых расхода рабочей среды из-за присутствующего трения штока ударных клапанов о корпус.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы ударного узла при обеспечении качественной генерации импульсов количества движения рабочей среды в широком диапазоне изменения ее расходов.
Технический результат достигается за счет того, что в ударном узле, содержащем корпус с двумя входными и выходным отверстиями, входные отверстия расположены оппозитно и выполнены соосно вдоль центрирующего штока, установленного с тремя степенями свободы в цилиндрическом корпусе с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами, расположенными над входными отверстиями.
В конструкцию дополнительно введены две направляющие втулки с седлом под ударный клапан, два стопорных кольца, две возвратные пружины и две конические пружины, каждый ударный клапан вставлен в направляющую втулку с седлом, установленным со стороны входных отверстий корпуса, закреплен с торца центрирующего штока и расположен между возвратной пружиной, закрепленной в направляющей втулке при помощи стопорного кольца, и конической пружиной, установленной во входном отверстии корпуса.
Предлагаемый вариант конструкции ударного узла представлен на чертеже. Ударный узел включает в себя корпус 1 с двумя входными 2 и выходным 3 отверстиями, центрирующий шток 4 с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами 5, две направляющие втулки 6 с седлом 7, два стопорных кольца 8, две возвратные пружины 9 и две конические пружины 10.
Ударный узел работает следующим образом. Предварительно осуществляют настройку ударного узла, которая заключается в подборе жесткости возвратных 9 и конических 10 пружин таким образом, чтобы обеспечивалась разная высота подъема ударных клапанов 5 относительно седел 7. Для этой цели возвратные пружины 9 закрепляются в направляющих втулках 6 посредством стопорных колец 8, обеспечивающих доступ к указанным настройкам. Затем каналы входа 2 и канал выхода 3 корпуса 1, гидравлически связываются с источником подачи рабочей среды и ее приемником (на чертеже не указаны). В этом случае, рабочая среда попадает в каналы входа 2 последовательно через направляющие втулки 6 с седлом 7, минуя, при этом, ударные клапаны 5, жестко закрепленные на центрирующем штоке 4 и установленные между возвратными пружинами 9 и коническими пружинами 10, после чего покидает корпус 1 через выходное отверстие 3. Поскольку изначально настройкой между входными 2 и выходным 3 отверстиями корпуса 1 была обеспечена разность гидравлических напоров, то в канале входа 2 с большим гидравлическим сопротивлением произойдет смещение ударного клапана 5 на закрытие, а второй ударный клапан 5 в соответствующем канале входа 2, посредством центрирующего штока 4, обеспечит его полное открытие. В результате закрытия одного канала входа 2 рабочей среды ударным клапаном 5 в соответствующей направляющей втулке 6 возникнет гидравлический удар, энергия которого используется в зависимости от области применения ударного узла. Затем, рабочая среда будет поступать в канал выхода 3 корпуса 1 ударного узла через другой, открытый, канал входа 2 и, при достаточной (установившейся) скорости истечения, увлечет за собой ударный клапан 5 на закрытие, а в соответствующей направляющей втулке 6 возникнет искомый гидравлический удар. Затем процесс генерации импульсов количества движения рабочей среды в направляющих втулках 6 будет происходить автоматически попеременно до тех пор, пока будет присутствовать подача рабочей жидкости через конструкцию ударного узла.
В результате использования данной конструкции ударного узла обеспечивается относительно высокая надежность и устойчивость его работы при качественной генерации импульсов количества движения рабочей среды в широком диапазоне изменения ее параметров, реализуется механизм автоматической подстройки попеременного открытия и закрытия ударных клапанов за счет податливости пружин и полностью исключаются затраты на трение, благодаря чему ресурс использования устройства многократно увеличивается.