ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН Российский патент 1996 года по МПК F04F7/02 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкциям вибрационных средств транспортирования жидкости, основанных на использовании гидравлического удара, и может применяться в общехозяйственных системах подъема воды. Водоисточниками могут служить каналы, горные реки, коллекторы, водохранилища и др. имеющие рабочий перепад уровня верхнего и нижнего бьефа, обеспечивающий работоспособность тарана.

Известно устройство для подъема воды, содержащее резервуар с выпускным патрубком, перекрываемым гибкой лентой, один конец которой закреплен с патрубком, а другой конец с подпружиненным поршнем, подающим воздух под расширяющийся насадок приемной трубы (авт. св. 1188374, кл. F 04 F 7/00, 1985).

Основным недостатком является низкая производительность устройства из-за потерь КПД на преобразование гидравлической энергии в пневматическую и механическую.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидравлический таран, содержащий воздушный колпак и подсоединенную к нему подводящую трубу с вертикально расположенными ударным и нагнетательным клапанами, имеющие параллельные седла, расположенные на одном уровне, а клапаны по противоположные стороны уровня седел.

К недостаткам данного тарана относится его низкая производительность из-за малой частоты ударов и узкий диапазон рабочих перепадов давлений в подводящей трубе. Существует закономерность, что чем выше частота ударов, тем выше производительность. Однако, в данном устройстве масса ударного клапана находится в строгой зависимости от рабочего давления, высоты подъема, длины питающего трубопровода. Удар происходит после того как скорость потока в подводящей трубе достигнет максимального расчетного значения. На восстановление скорости после удара от нулевого до максимального состояния требуется время, за которое значительная часть воды уходит на сброс, что снижает производительность устройства. Кроме того, при изменении уровня воды в водоисточнике меняется перепад давления в питающей трубе. В результате ударный клапан будет постоянно прижат к опорному седлу или же постоянно открыт. Таран окажется в нерабочем состоянии.

Технической задачей изобретения является повышение производительности гидравлического тарана и расширение диапазона рабочего давления.

Это достигается тем, что в конструкции применены два ударных клапана, выполненных из ленточного, эластичного, армированного материала и закрепленных между собой двухсторонним равноплечим рычагом с осью на корпусе двух питающих трубопроводов с двумя водопропускными окнами.

Такое сочетание конструктивных элементов вдвое повышает производительность гидротарана, в два раза повышает общую частоту ударов и обеспечивает автоматическую подстройку клапанов под новое давление в случае изменения уровня воды в водоисточнике.

На чертеже изображено предложенное устройство, общий вид.

Гидравлический таран включает водоисточник 1, соединенный спаренными трубопроводами 2 и 3 с двухкамерным прямоугольным корпусом 4, который имеет два водопропускных окна с опорными седлами 5, между которыми сверху по направлению движения выходящего потока закреплена ось вращения 6.

На оси закреплен криволинейный двухсторонний, равноплечий рычаг 7, соединенный одним концом с внешней стороной эластичного, армированного клапана 8, а другим концом с внешней стороной правого ударного клапана 9. Клапаны 8 и 9 в свою очередь закреплены внутренней стороной к внутренней, соприкасающейся части опорных седел 5 таким образом, что при повороте рычага 7 каждый клапан, распрямляясь, поочередно касается внутренней стороны периметра опорного седла 5 или, изгибаясь, открывает поочередно водопропускные окна седла 4.

С противоположной стороны по отношению движения основного потока на корпусе 4 каждая камера соединена конусными патрубками с воздушным колпаком 10, перекрываемыми изнутри нагнетательными клапанами 11. На воздушном колпаке закреплен нагнетательный патрубок 12, а на входе одного из питательных трубопроводов затвор 13.

Устройство работает следующим образом. Вода из источника 1 по спаренным трубопроводам 2 и 3 поступает в двухкамерный корпус 4 и прижимает один из ударных клапанов, например левый 8, к опорному седлу 5, поворачивая и перекатывания другой ударный клапан 9 посредством рычага 7, освобождая правое водопропускное окно. Поток воды, устремляясь по правому питательному трубопроводу 2, набирает силу и за счет скоростного напора воздействует на внешнюю сторону клапана 9, создавая эффект эжекции, увлекая клапан за собой. Клапан, выворачиваясь из изогнутого состояния в плоское, с силой захлопывается в момент соприкосновения с опорным седлом 5, создавая гидравлический удар в трубопроводе 2, способствующий кратковременному повышению давления в несколько раз. Поток воды устремляется по отводящему конусному патрубку, открывает нагнетательный клапан 11 и поступает в воздушный колпак 10, а затем по нагнетательному трубопроводу 12 к потребителю. При этом левый ударный клапан 8 находится в изогнутом состоянии, открыв водопропускное левое окно (см. разрез Б-Б чертежа).

После спада волны гидроудара в правом питающем трубопроводе обратный клапан 11 закрывается, а поток воды в питающем трубопроводе 3, набирая силу, увлекает ударный клапан 8, закрывает его, создав гидравлический удар в левом питающем трубопроводе, способствуя поступлению новой порции воды в воздушный колпак 10 через левый нагнетательный клапан 11 и далее через трубопровод 12 к потребителю.

Для прекращения работы гидротарана закрывают затвор 13, в результате чего в питающем трубопроводе 2 снижается давление, в пересиливающее давление в трубопроводе 3 плотно закрывает левый ударный клапан 8, поступление воды на сброс прекращается.

Благодаря выполнению ударного клапана из эластичного материала, например из армированной транспортерной ленты, он (клапан) в момент открытия движется с перекатыванием по типу кольца, отделяя от опорного седла поочередно узкие его полоски, преодолевая при этом малые сопротивления сил гидростатического давления. Все это в десятки раз снижает общую силу на открытие ударного клапана по сравнению с цельнометаллическим, что дает возможность функционирования гидротарана как в области высоких рабочих давлений (0,5-2,0 атм), так и в области низких (0,05-0,1 атм).

Использование: в конструкциях вибрационных средств транспортирования жидкостей. Сущность изобретения: с воздушным колпаком сообщена подводящая труба с клапаном. В корпусе установлен ударный клапан. Нагнетательный клапан трубы сообщен с воздушным колпаком и двусторонним криволинейным рычагом с осью вращения. Корпус выполнен двухкамерным, прямоугольным с двумя опорными седлами и водопропускными окнами, расположенными с возможностью сообщения с подводящей трубой. Ось вращения рычага установлена над центром корпуса в направлении движения потока. Ударный клапан выполнен в виде двух спаренных клапанов из ленточного эластичного, армированного материала, одни концы которого закреплены к корпусу под осью, другие связаны с концами рычага с возможностью поочередного открытия окон. 1 ил.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН, содержащий воздушный колпак, сообщающуюся с ним подводящую трубу с нагнетательным клапаном, корпус с опорным седлом и установленный в нем ударный клапан, отличающийся тем, что таран дополнительно снабжен подводящей трубой с нагнетательным клапаном, сообщенной с воздушным колпаком и двусторонним криволинейным рычагом с осью вращения, корпус выполнен двухкамерным, прямоугольным с двумя опорными седлами и водопропускными окнами, расположенными с возможностью сообщения с подводящими трубами и разделяющими каждую из них на питательную и отводящую части, а ось вращения рычага установлена над центром корпуса в направлении движения потока, ударный клапан выполнен в виде двух спаренных клапанов из ленточного эластичного армированного материала, одни концы которых закреплены на корпусе под осью, а другие связаны с концами рычага с возможностью поочередного открытия водопропускных окон.