УДАРНЫЙ УЗЕЛ
PERCUSSION ASSEMBLY

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для создания импульсного режима течения жидкости.
Известна конструкция ударного узла для газогидравлического устройства, включающая корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, при этом каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, жестко закрепленные на штоках, поступательно движущихся в корпусе между каналами входа и выхода рабочей среды и связанные с коромыслом, снабженным санно-регулировочным механизмом, выполненным из неподвижной, подвижной частей и регулировочного винта, который установлен на внешней стороне корпуса (RU №106329, МПК F16K 1/00, опубл. 10.07.2011).
Недостатком известного решения является сложность работы данного устройства при малых расходах рабочей среды из-за присутствующих механических потерь в движущихся частях.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является ударный узел для гидравлического устройства, включающий корпус с двумя входными и одним выходным отверстиями, два ударных клапана, расположенных в каждом из входных отверстий и выполненных соосно вдоль центрирующего штока, установленного в корпусе на втулках с закрепленными на торцах штока клапанами. Регулировочный винт установлен в корпусе и за счет червячной передачи связан с подвижным седлом ударного клапана, ввернутого наружной резьбой во входное отверстие корпуса (RU №114129, МПК F24D 3/02, опубл. 10.03.2012).
Недостатком известного решения является узкий диапазон рабочих расходов при определенном ходе клапанов.
Технический результат заключается в увеличении диапазона частот генерации импульсов и повышении надежности работы ударного узла за счет силы притяжения постоянных магнитов, сокращающих время закрытия ударных клапанов.
Технический результат достигается тем, ударный узел включает 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.
На фиг.1 изображена конструкция ударного узла. Ударный узел содержит (фиг.1) корпус, выполненный из двух одинаковых, жестко связанных между собой частей 1 и 2, в каждой из которых выполнены входные 3 и 4 и выходные отверстия 5 и 6, два ударных клапана 7 и 8, расположенных в каждом из входных отверстий 3 и 4, выполненных соосно вдоль центрирующего штока 9, установленного в корпусе на втулках 10 с жестко закрепленными на концах центрирующего штока 9 ударными клапанами 7 и 8. На сторонах каждой части 1 и 2 корпуса, противоположных сторонам с входными отверстиями 3 и 4, жестко закреплены постоянные магниты 11, между которыми расположен диск 12, выполненный, например, из магнитного материала и состоящий из двух частей, жестко закрепленных в центральной части центрирующего штока 9 и плотно прижимающих расположенную между ними эластичную мембрану 13, зажатую по краям между двумя частями 1 и 2 корпуса с возможностью осевого хода свободной части эластичной мембраны 13.
Ударный узел работает следующим образом. При возникновении расхода через ударные клапаны 7 и 8 появляются гидравлические силы, направленные вдоль центрирующего штока 9 в сторону закрытия ударных клапанов. При одинаковом открытии ударных клапанов 7 и 8, при котором ударные клапаны 7 и 8 открыты на одинаковое расстояние хода, диск 12 находится на одинаковом расстоянии от постоянных магнитов 11 и не попадает в магнитное поле ни одного из них. А т.к. ударные клапаны 7 и 8 жестко закреплены на центрирующем штоке 9, то гидравлические силы взаимно компенсируются, и ударные клапаны 7 и 8 будут находиться в равновесии. Для пуска в ход ударного узла необходимо увеличить разницу сил, действующих на ударные клапаны 7 и 8, путем резкого изменения расхода в сторону уменьшения и вновь восстановить прежний расход через один из ударных клапанов. Ударные клапаны 7 и 8 вместе с центрирующим штоком 9 и диском 12 придут в движение, и диск 12, жестко закрепленный на центрирующем штоке, сместится в сторону одного из магнитов 11, попадет в поле действия магнитных сил и будет притягиваться им. В результате на систему ударные клапаны 7 и 8, центрирующий шток 9, диск 12 будет действовать сила притяжения постоянного магнита, стремящаяся вывести ударные клапаны 7 и 8 из положения равновесия и закрыть один из них. При закрытии одного из ударных клапанов 7 и 8 происходит гидравлический удар - волновой процесс кратковременного повышения давления над ударным клапаном, положительная волна гидравлического удара, которая сменяется отрицательной. В период отрицательной волны гидравлического удара происходит понижение давления в области над закрытым ударным клапаном. Ударные клапаны 7 и 8 жестко закреплены на центрирующем штоке 9 и при условии полного закрытия одного из них, другой полностью открыт. Через открытый ударный клапан протекает жидкость, поэтому на него действуют гидродинамические силы, направленные в сторону закрытия. Через открытый ударный клапан имеется расход, а через закрытый он отсутствует, поэтому имеется разность давлений между двумя сторонами эластичной мембраны 13, равная величине гидравлического сопротивления выходных отверстий 5 и 6. За счет разности давлений с противоположных сторон эластичной мембраны 13 на систему диск 12, центрирующий шток 9, ударные клапаны 7 и 8 со стороны эластичной мембраны 13 действует сила, направленная в сторону закрытия ударного клапана. Гидродинамическая сила и сила, действующая со стороны мембраны 13 в направлении закрытия ударного клапана, оказываются больше силы притяжения постоянных магнитов 11, действующих на диск 12, и гидростатической силы, действующей на закрытый ударный клапан во время обратной волны гидравлического удара. В результате произойдет смена положения ударных клапанов, и весь процесс повторится заново. Благодаря силе притяжения постоянных магнитов 11, постоянно действующей в сторону закрытия одного из ударных клапанов 7, 8 сокращается время закрытия ударных клапанов 7, 8. В результате получаются более прямые гидравлические удары, поэтому понижение давления над закрытым клапаном во время обратной волны гидравлического удара будет больше. За счет снижения давления силы, действующие на закрытый клапан, становятся меньше, а силы, действующие на открытый клапан, остаются неизменными, что способствует открытию клапана и предотвращает «залипание» клапанов. Снижается вероятность «зависания» клапанов, когда клапаны 7 и 8 остаются в частично открытом состоянии, а диск 12 на одинаковом расстоянии от постоянных магнитов 11. При малейшем колебании расхода происходит смещение клапанов 7, 8, а вместе с ними и диска 12. Диск 12 смещается в сторону одного из магнитов 11, попадает в поле его действия и притягивается им, что приводит к закрытию одного из клапанов 7, 8. Поэтому малейшие колебания расхода через один из клапанов 7, 8 могут предотвратить «зависание» клапанов при низких расходах.
По сравнению с известным устройством предлагаемое позволяет повысить надежность работы ударного узла и увеличить диапазон частот генерации импульсов за счет силы притяжения постоянных магнитов, сокращающих время закрытия ударных клапанов.