Ударный узел Российский патент 2023 года по МПК F15B21/12 

Изобретение относится к области гидродинамики, гидравлики и машиностроения, где может найти применение в устройствах 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 (патент RU №2484380, публ. 10.06.2013, МПК F24D3/02), 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.

Среди недостатков данной конструкции следует отметить факт трения штока во втулках при работе ударных клапанов, что снижает срок эксплуатации ударного узла, а также отсутствие возможности автоматической подстройки фаз перекрытия ударных клапанов, что снижает его эффективность работы.

Известен ударный узел (патент RU на ПМ №114129, публ. 10.03.2012, МПК F24D3/02), включающий цилиндрический корпус с двумя входными и выходным отверстиями, центрирующий шток, установленный в цилиндрическом корпусе на втулках с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами, причем в одно из входных отверстий ввернуто подвижное седло, связанное червячной передачей с регулировочным винтом, выведенным на наружную поверхность цилиндрического корпуса.

Среди недостатков данной конструкции следует отметить факт трения штока во втулках при работе ударных клапанов, что снижает срок эксплуатации ударного узла, а также низкую эффективность его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ударный узел (патент RU №2558740, публ. 10.08.2015, МПК F15B21/12), 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. 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.

Недостатками настоящего технического решения являются относительно низкие надежность и эффективность работы устройства, характеризующиеся отсутствием стабильной генерации импульсов количества движения рабочей среды и прекращением работы устройства при отклонении параметров рабочей среды от номинальных.

Технической задачей предлагаемого изобретения является реализация возможности автоматической подстройки фаз перекрытия ударных клапанов под параметры рабочей среды.

Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности работы ударного узла.

Это достигается тем, что известный ударный узел, содержащий цилиндрический корпус с двумя входными и выходным отверстиями, первый центрирующий шток, два ударных клапана, две направляющие втулки, два седла, две возвратные пружины, две конические пружины, два стопорных кольца, при этом входные отверстия выполнены соосно вдоль первого центрирующего штока и расположены оппозитно относительно выходного отверстия, первое седло установлено в первое входное отверстие, соединенное с первой направляющей втулкой, второе седло установлено во второе входное отверстие, соединенное со второй направляющей втулкой, первый ударный клапан, жестко закрепленный на торце первого центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с тремя степенями свободы, расположен между первой возвратной пружиной, закрепленной в первой направляющей втулке при помощи первого стопорного кольца, и первой конической пружиной, установленной в первом входном отверстии корпуса, снабжен вторым центрирующим штоком, соединительной втулкой, компенсационной пружиной, двумя регулирующими гайками и двумя контргайками, причем второй ударный клапан жестко закреплен на торце второго центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с тремя степенями свободы, и расположен между второй возвратной пружиной, закрепленной во второй направляющей втулке при помощи второго стопорного кольца, и второй конической пружиной, установленной во входном отверстии корпуса, свободные торцы первого и второго центрирующих штоков с установленными на них регулирующими гайками и контргайками вставлены в соединительную втулку, на внешней стороне которой установлена компенсационная пружина.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый ударный узел.

Ударный узел содержит цилиндрический корпус 1 с двумя входными 2, 3 и выходным 4 отверстиями, первый центрирующий шток 5, два ударных клапана 6,7, две направляющие втулки 8,9, два седла 10,11, две возвратные пружины 12,13, две конические пружины 14,15, два стопорных кольца 16,17, второй центрирующий шток 18, соединительную втулку 19, компенсационную пружину 20, две регулирующие гайки 21, 22 и две контргайки 23,24. Входные отверстия 2,3 выполнены соосно вдоль первого центрирующего штока 5 и расположены оппозитно относительно выходного отверстия 4. Первое седло 10 установлено в первое входное отверстие 2, соединенное с первой направляющей втулкой 8. Второе седло 11 установлено во второе входное отверстие 3, соединенное со второй направляющей втулкой 9. Первый ударный клапан 6, жестко закрепленный на торце первого центрирующего штока 5, установленного в цилиндрическом корпусе 1 с тремя степенями свободы, расположен между первой возвратной пружиной 12, закрепленной в первой направляющей втулке 8 при помощи первого стопорного кольца 16, и первой конической пружиной 14, установленной в первом входном отверстии 2 корпуса 1. Второй ударный клапан 7 жестко закреплен на торце второго центрирующего штока 18, установленного в цилиндрическом корпусе 1 с тремя степенями свободы, и расположен между второй возвратной пружиной 13, закрепленной во второй направляющей втулке 9 при помощи второго стопорного кольца 17, и второй конической пружиной 15, установленной во входном отверстии корпуса 1. Свободные торцы первого 5 и второго 18 центрирующих штоков с установленными на них регулирующими гайками 21, 22 и контргайками 23,24, вставлены в соединительную втулку 19, на внешней стороне которой установлена компенсационная пружина 20.

Предлагаемый ударный узел работает следующим образом.

Предварительно осуществляют его настройку, которая заключается в подборе жесткости возвратных 12, 13 и конических 14, 15 пружин таким образом, чтобы ударные клапаны 6, 7, жестко закрепленные на своих центрирующих штоках 5, 18, удерживались бы в состоянии отсутствия трения о внутреннюю полость корпуса 1 при их перемещении из полностью открытого положения в закрытое. Стопорные кольца 16, 17, установленные в направляющие втулки 8, 9 обеспечивают доступ к возвратным пружинам 12, 13 с внешней стороны корпуса 1.

Затем входные отверстия 2, 3 корпуса 1, гидравлически связываются с источником подачи рабочей среды, а выходное отверстие 4 - с ее приемником. Далее обеспечивают циркуляцию рабочей среды через корпус 1 из входных отверстий 2, 3 в выходное отверстие 4.

Таким образом, рабочая среда поступает в направляющие втулки 8, 9 и через открытые ударные клапаны 6, 7 попадает во входные отверстия 2, 3 корпуса 1, а затем через выходное отверстие 4 поступает к приемнику рабочей среды.

В процессе движения рабочей среды возникнет нарушение равновесия положения ударных клапанов 6, 7 относительно седел 10, 11. Таким образом, например, первый ударный клапан 6 окажется полностью закрытым, а второй ударный клапан 7 будет полностью открыт.

В результате этого в первой направляющей втулке 8 со стороны закрытого первого ударного клапана 6 возникает положительная волна гидравлического удара, распространяющаяся к источнику подачи рабочей среды. Ее энергия может быть использована в различных целях в зависимости от области применения устройства, например, для усиления исходного располагаемого напора рабочей среды по принципу действия одноконтурного гидравлического тарана. Циркуляция рабочей среды в этот момент полностью происходит через открытый второй ударный клапан 7.

После того, как волна гидроудара сменит знак на противоположный и устремится от источника подачи рабочей среды к закрытому первому ударному клапану 6 и достигнет его, проходное сечение первого седла 10 автоматически откроется под действием первой конической пружины 14 и второй возвратной пружины 13, а также под действием скоростного напора рабочей среды со стороны второго ударного клапана 7.

Таким образом, второй ударный клапан 7 закроется, а первый ударный клапан 6 в условиях пониженного давления рабочей среды со стороны первой направляющей втулки 8 откроется. В результате этого во второй направляющей втулке 9 возникнет гидравлический удар. Циркуляция рабочей среды в этот момент полностью происходит через открытый первый ударный клапан 6. Положительная волна распространения этого гидроудара, распространяющегося от закрытого второго ударного клапана 7 к источнику рабочей среды, используется в зависимости от области применения устройства, например, для трансформации исходного располагаемого напора рабочей среды по принципу действия двухконтурного гидравлического тарана или же для привода механизмов колебательного действия.

После того, как волна гидроудара сменит знак на противоположный и устремится от источника подачи рабочей среды к закрытому второму ударному клапану 7 и достигнет его, проходное сечение второго седла 11 автоматически откроется под действием второй конической пружины 15 и первой возвратной пружины 12, а также под действием скоростного напора рабочей среды со стороны первого ударного клапана 6.

Таким образом, первый ударный клапан 6 окажется закрытым и процесс автоматической генерации импульсов количества движения рабочей среды в направляющих втулках 8, 9 повторится в описанной выше последовательности и будет продолжаться до тех пор, пока будет присутствовать циркуляция рабочей среды от ее источника к приемнику.

При переключении ударных клапанов 6, 7 центрирующие штоки 5, 18, установленные внутрь соединительной втулки 19, имеют возможность перемещения в ней относительно друг друга с изменением высоты подъема ударных клапанов 6, 7 относительно соответствующих им седел 10, 11. Причем минимальная высота подъема ударных клапанов 6, 7 фиксирована и определяется положением регулирующих гаек 21, 22 и контргаек 23, 24 на центрирующих штоках 5, 18 при полностью сжатой компенсационной пружине 20, а максимальная высота подъема ударных клапанов 6, 7 определяется положением компенсационной пружины 20 в полностью растянутом состоянии, а также инерционным вылетом самих центрирующих штоков 5, 18 из соединительной втулки 19, ограниченным противодействием возвратных пружин 12, 13.

Применение двух центрирующих штоков 5,18, соединенных через соединительную втулку 19 на внешней стороне которой установлена компенсационная пружина 20, обеспечивает некоторую свободу хода первого ударного клапана 6 относительно второго ударного клапана 7. Величина этого свободного хода определяется превышением длины компенсационной пружины 20 относительно соединительной втулки 19. Такая возможность перекрытия фаз ударных клапанов 6,7 позволяет не только наиболее полно использовать энергию генерируемых импульсов количества движения рабочей среды при отклонении ее параметров от номинальных, но и исключает возможность отрыва ударных клапанов 6,7 от центрирующих штоков 5, 18 при их переключении.

В результате использования данной конструкции ударного узла обеспечивается устойчивая генерация импульсов количества движения рабочей среды при изменении ее параметров и повышается надежность его работы.

Изобретение относится к области гидродинамики, гидравлики и машиностроения и направлено на повышение надежности и эффективности работы ударного узла. Известный ударный узел содержит цилиндрический корпус с двумя входными и выходным отверстиями, первый центрирующий шток, два ударных клапана, две направляющие втулки, два седла, две возвратные пружины, две конические пружины, два стопорных кольца, при этом входные отверстия выполнены соосно вдоль первого центрирующего штока и расположены оппозитно относительно выходного отверстия, первое седло установлено в первое входное отверстие, соединенное с первой направляющей втулкой, второе седло установлено во второе входное отверстие, соединенное со второй направляющей втулкой, первый ударный клапан, жестко закрепленный на торце первого центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с тремя степенями свободы, расположен между первой возвратной пружиной, закрепленной в первой направляющей втулке при помощи первого стопорного кольца, и первой конической пружиной, установленной в первом входном отверстии корпуса, снабжен вторым центрирующим штоком, соединительной втулкой, компенсационной пружиной, двумя регулирующими гайками и двумя контргайками, причем второй ударный клапан жестко закреплен на торце второго центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с тремя степенями свободы, и расположен между второй возвратной пружиной, закрепленной во второй направляющей втулке при помощи второго стопорного кольца, и второй конической пружиной, установленной во входном отверстии корпуса, свободные торцы первого и второго центрирующих штоков с установленными на них регулирующими гайками и контргайками вставлены в соединительную втулку, на внешней стороне которой установлена компенсационная пружина. 1 ил.

Ударный узел, содержащий цилиндрический корпус с двумя входными и выходным отверстиями, первый центрирующий шток, два ударных клапана, две направляющие втулки, два седла, две возвратные пружины, две конические пружины, два стопорных кольца, при этом входные отверстия выполнены соосно вдоль первого центрирующего штока и расположены оппозитно относительно выходного отверстия, первое седло установлено в первое входное отверстие, соединенное с первой направляющей втулкой, второе седло установлено во второе входное отверстие, соединенное со второй направляющей втулкой, первый ударный клапан, жестко закрепленный на торце первого центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с тремя степенями свободы, расположен между первой возвратной пружиной, закрепленной в первой направляющей втулке при помощи первого стопорного кольца, и первой конической пружиной, установленной в первом входном отверстии корпуса, отличающийся тем, что он снабжен вторым центрирующим штоком, соединительной втулкой, компенсационной пружиной, двумя регулирующими гайками и двумя контргайками, причем второй ударный клапан жестко закреплен на торце второго центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе с тремя степенями свободы, и расположен между второй возвратной пружиной, закрепленной во второй направляющей втулке при помощи второго стопорного кольца, и второй конической пружиной, установленной во входном отверстии корпуса, свободные торцы первого и второго центрирующих штоков с установленными на них регулирующими гайками и контргайками вставлены в соединительную втулку, на внешней стороне которой установлена компенсационная пружина.