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.
Известна конструкция ударного узла для газогидравлического устройства, которая включает 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, снабженный двумя дополнительными регулировочными винтами и двумя пружинами, 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 каждая из пружин установлена между соответствующими торцом плеча коромысла и дополнительным регулировочным винтом. (RU №113546, МПК F15B 21/12, опубл. 20.02.2012 г.).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить нарушение фаз четкого попеременного открытия ударных клапанов при длительной работе устройства, а также сбои в работе при изменении параметров подачи через него рабочей среды (расход, давление и скорость), зависимость работоспособности устройства от его пространственного положения.
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 г.).
Недостатком данной конструкции является недостаточная приемистость механизма перекрытия ударных клапанов периодам смены положительной волны гидравлического удара на отрицательную, что приводит к снижению надежности и устойчивости работы устройства.
Технический результат заключается в повышении надежности и устойчивости работы устройства за счет качественного обеспечения приемистости перекрытия ударных клапанов ударного узла фазам смены положительной волны гидравлического удара на отрицательную в условиях произвольного пространственного положения и изменения параметров рабочей среды.
Технический результат достигается за счет того, что ударный узел включает 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 и подвижной частей, связанные между собой посредством регулировочного винта, выведенного на внешнюю сторону корпуса. 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 боковая пружина. В каждом канале входа между ударным клапаном и корпусом установлена возвратная пружина. Подвижная часть регулировочного механизма, связанная с осью качения коромысла, 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. Дополнительно содержит два рычага с роликами, подвесную опору с осью качения, амортизационную пружину, направляющую втулку и две компенсационные пружины. Амортизационная пружина, установленная вдоль направляющей втулки, закрепленной в верхней части канала выхода рабочей среды симметрично штокам ударных клапанов, жестко соединена с подвесной опорой, на оси качения которой подвижно закреплены на роликах рычаги, связанные через компенсационные пружины с коромыслом, а через ролики со штоками ударных клапанов.
На фиг. 1 изображена конструкция ударного узла.
Ударный узел (фиг. 1) включает корпус 1 с двумя каналами входа 2 и одним каналом выхода 3 рабочей среды, два ударных клапана 4, два штока 5 и коромысло 6 с осью качения 7. Каждый из каналов входа 2 рабочей среды соединен с каналом выхода 3 рабочей среды через установленные в них ударные клапаны 4, закрепленные на штоках 5 и связанные с коромыслом 6, ось качения 7 которого расположена в канале выхода 3 рабочей среды. Регулировочный механизм, выполненный из неподвижной 8 и подвижной 9 частей, подвижная часть 9 связана с осью качения 7 коромысла, подвижная 9 и неподвижная 8 части регулировочного механизма связаны между собой посредством регулировочного винта 10, выведенного на внешнюю сторону корпуса 1. Два боковых регулировочных винта 11 установлены на внешней стороне корпуса 1 и расположены в канале 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 11 установлена боковая пружина 12. В каждом канале входа 2 между ударным клапаном 4 и корпусом 1 установлена возвратная пружина 13. Подвижная часть 9 регулировочного механизма выполнена с взаимно перпендикулярными отверстиями под штифт 14 и регулировочный винт 10 с радиальной проточкой 15, при помощи которой регулировочный винт 10 и штифт 14 установлены в соответствующие отверстия подвижной части 9 регулировочного механизма. Между корпусом 1 и подвижной частью 9 регулировочного механизма установлена опорная пружина 16. Амортизационная пружина 17, установленная вдоль направляющей втулки 18, закрепленной в верхней части канала выхода 3 рабочей среды симметрично штокам 5 ударных клапанов 4, жестко соединена с подвесной опорой 19, на оси качения 20 которой подвижно закреплены на роликах 21 рычаги 22, связанные через компенсационные пружины 23 с коромыслом 6, а через ролики 21 со штоками 5 ударных клапанов 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 фиг. 1 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 качения 7, вызванным воздействием на торцы его плеч боковых пружин 12, стремящихся к пространственному положению наименьшего сжатия, которое, посредством компенсационных пружин 23 передается рычагам 22, воздействующих на штоки 5 ударных клапанов 4, установленными на них с возможностью вращения роликами 21. Жесткость боковых пружин 12, а следовательно, усилие перекоса коромысла 6 регулируется боковыми регулировочными винтами 11, установленными на внешней стороне корпуса 1. После одновременной подачи рабочей среды к каналам входа 2 она начнет истекать в канал выхода 3 через один из открытых ударных клапанов 4 до тех пор, пока скорость ее истечения не окажется достаточной для того, чтобы увлечь за собой этот открытый ударный клапан 4 со штоком 5, преодолевая, при этом, максимальную, установленную боковыми регулировочными винтами 11, жесткость боковых пружин 12 в момент горизонтального положения коромысла 6, и закроет его. В мгновенно 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 через ролики 21, вращающиеся на рычагах 22, которые закреплены на оси качения 20 подвесной опоры 19, с амортизационной пружиной 17 и через компенсационные пружины 23 связаны с коромыслом 6 на оси качения 7, которая закреплена на подвижной части 9 регулировочного механизма, опирающейся на опорную пружину 16, то закрытие одного из ударных клапанов 4 в соответствующем канале входа рабочей среды 2 приводит к открыванию второго ударного клапана 4 в соответствующем канале входа 2 рабочей среды с некоторым запаздыванием. Величина запаздывания, определяется жесткостью опорной пружины 16, при перемещении подвижной части 9 регулировочного механизма относительно его неподвижной части 8, амортизационной пружины 17, установленной вдоль направляющей втулки 18, боковых пружин 12, и компенсационных пружин 23. После того, как второй ударный клапан 4 откроется, процесс генерации гидравлического удара повторится в описанной выше последовательности. Приведенный выше способ реализации фазы перекрытия ударных клапанов 4 обеспечивает более устойчивую работу устройства и их автоматическую подстройку периодам воздействия положительной и отрицательной волны генерируемого гидравлического удара в каналах входа 2 рабочей среды. Установка возвратных пружин 13 в каналах входа 2 рабочей среды между ударными клапанами 4 и корпусом 1 обеспечивает более быстрое и четкое их закрытие, исключает возможность чрезмерного вылета штока 5 с клапаном 4 в пространство канала входа 2 рабочей среды, а также позволяет реализовать возможность работы ударного узла в произвольном пространственном положении. 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 10 с радиальной проточкой 15. При этом обеспечивается сжатие или освобождение опорной пружины 16 подвижной частью 9 регулировочного механизма и перемещение связанной с ней оси качения 7 коромысла 6 относительно неподвижной части 8 и корпуса 1. Поступательно-вращательное движение регулировочного винта 10 относительно корпуса 1 сопровождается его вращательным движением относительно подвижной части 9 регулировочного механизма за счет выполненной на регулировочном винте 10 проточки 15, по которой скользит штифт 14, установленный в подвижную часть 9 регулировочного механизма. Для обеспечения возможности «плавания» оси качения 7 вдоль оси регулировочного винта 10 и автоматической подстройки фазы перекрытия ударных клапанов 4, его ответное отверстие в подвижной части 9 регулировочного механизма выполнено с запасом по глубине, соответствующей ширине проточки 15 регулировочного винта 10.
В результате использования предлагаемой конструкции ударного узла обеспечивается относительно высокая надежность и устойчивость работы устройства в условиях его произвольного пространственного положения с возможностью автоматической подстройки фазы перекрытия ударных клапанов периодам воздействия генерируемых положительных и отрицательных волн гидравлического удара при относительно широком диапазоне регулирования характеристик получаемых гидравлических ударов и изменении диапазона параметров рабочей среды.