Устройство для создания гидравлического удара

Полезная модель относится к области гидродинамики, гидравлики и машиностроения, где может найти применение в устройствах различного назначения, использующих энергию гидравлического удара, а также к теплоснабжению, где может быть использовано для создания импульсного режима движения жидкости применительно к интенсификации теплообмена в теплоэнергетических установках.
Известен гидродинамический пульсатор давления, включающий корпус с окнами, подпружиненный и перекрывающий окна элемент, установленный с возможностью перемещения и разделяющий области постоянного и пульсирующего давлений, с седлом и запорным органом. Подпружиненный перекрывающий элемент выполнен в виде втулки, установленной с возможностью контакта с седлом, запорный орган выполнен в виде подпружиненного поршня, размещенного внутри втулки, а корпус снабжен нижней крышкой, при этом надпоршневая полость сообщена с областью постоянного давления, а подпоршневая полость сообщена с областью пульсирующего давления через размещенные в нижней крышке корпуса демпфирующее отверстие и подпружиненный перепускной клапан, установленный с возможностью регулирования гидравлического сопротивления, жесткость пружины втулки выше жесткости пружины поршня, а внутренний диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра втулки  (RU 2212513, МПК E21B 28/00, опубл. 20.09.2003).
Недостатком данного устройства является  относительная сложность конструкции для создания колебательной циркуляции жидкости.
Известен ударный узел для создания импульсного режима движения жидкости, включающий корпус с двумя входными и выходным отверстиями, входные отверстия расположены оппозитно и выполнены соосно вдоль центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами, расположенными над входными отверстиями. Центрирующий шток выполнен с тремя степенями свободы относительно корпуса, а в конструкцию дополнительно введены две направляющие втулки с седлом под ударный клапан, два стопорных кольца, две возвратные пружины и две конические пружины, причем 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  (RU 2558740, МПК F15В 21/12, опубл. 10.08.2015).
Недостатком известного устройства является необходимость использования двух входов  для попеременной генерации гидравлических ударов в них.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является гидравлический вибратор, содержащий корпус с закрепленным стаканом, который выполнен в виде винтовой пружины, закрытой с одной стороны заглушкой для образования герметичной полости и имеющей возможность растяжения под действием давления потока жидкости и открытия между витками спирального зазора для выхода жидкости (RU 2197598, МПК E21 B28/00, опубл.  27.01.2003).
Среди недостатков известного устройства следует отметить отсутствие возможности создания полного гидравлического удара, поскольку пружина, обладая собственной податливостью на сжатие и действующая против направления потока жидкости, создает герметичную полость относительно медленно.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства за счет реализации возможности для генерации максимально полного гидравлического удара в движущейся жидкости.
Технический  результат  достигается за счет того, что устройство для создания гидравлического удара, включающее корпус  с закрепленным внутри стаканом и установленной на нем винтовой пружиной, закрытой с одной стороны заглушкой для образования герметичной полости и имеющей возможность растяжения под действием давления потока жидкости и открытия между витками спирального зазора для выхода жидкости, содержит седло, которое установлено в корпусе со стороны заглушки.
На чертеже представлена конструкция устройства для создания гидравлического удара.
Устройство для создания гидравлического удара включает  корпус  1 с закрепленным внутри стаканом 2 и установленной на нем винтовой пружиной 3, закрытой с одной стороны заглушкой  4 для образования герметичной полости и имеющей возможность растяжения под действием давления потока жидкости и открытия между витками спирального зазора для выхода жидкости, седло 5, которое установлено в корпусе 1 со стороны заглушки 4.
Устройство для создания гидравлического удара   работает следующим образом. Сначала корпус 1 соединяют с подающим и отводящим трубопроводами (на чертеже не указаны) для обеспечения циркуляции через него рабочей среды – жидкости. При этом подающий трубопровод подключают со стороны стакана 2, а отводящий трубопровод – со стороны седла 5. После этого обеспечивают циркуляцию жидкости через корпус 1. Под действием избыточного давления жидкости в полости винтовой пружины 3 происходит ее растяжение, в результате чего между витками винтовой пружины 3 образуется увеличивающийся зазор для выхода жидкости во внутреннюю полость корпуса 1 с нарастающей скоростью. Таким образом, поток жидкости, стремящийся к выравниванию давления внутри и снаружи винтовой пружины 3, обеспечивает перемещение заглушки 4 к седлу 5. В тот момент, когда растянутая винтовая пружина 3, касается заглушкой 4 седла 5 и резко перекрывает выход потоку жидкости, возникает гидравлический удар. Сгенерированная таким образом  положительная волна гидроудара распространяется в сторону подводящего трубопровода (на чертеже не указан), где ее энергия используется в зависимости от области и назначения технического решения.  В результате этого в столбе жидкости возникает гидравлический удар. После того, как положительная волна гидроудара сменится на отрицательную, заглушка 4 винтовой пружины 3 откроет проходное сечение седла 5 корпуса 1 и процесс последующей генерации гидроудара повторится в описанной выше последовательности.
В результате использования предлагаемого технического решения в самоподдерживающемся режиме обеспечивается максимально полная генерация  гидравлического удара в жидкости, энергия которого может быть использована для различных целей в зависимости от области применения предлагаемого устройства