Гидроимпульсное устройство Советский патент 1985 года по МПК F15B21/12 B05B12/06 

2, Устройство по п.I 5 о т л и чающееся тем, что ключ гидравлических импульсов со стороны

элекгромагиита связан с гндролимией5 на которой устакоилеи компенсатор давления.

I .ГИДРОШПУЛЬСНОЕ .УСТРОЙСТВО, содержащее пгневмогидравлический аккумулятор, ключ гидравлических импульсов, выйолнейный в виде зрл:о1 никового клапана с электромагнитным приводом, сопло, последовательно соединенные между собой напорной гидролинией, гидронасос, соединенный трубопроводами с гидробаком и пнев- могйдравлическим аккумулятором, о тл и ч- а ю щ е е с я тем, что, с. целью увеличения производительности устройства, оно содержит электрогидравлический клапан перекрытия с замыкающими контактами и контрольный электрогидравличёский клапан с двумя парами нормально замкнутых и двумя . парами нормально разомкнутых контактов, сопло вьшолнено подпружиненным с возможностью линейного перемещения и с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, а ключ гидравлических (Импульсов связан дополнительным трубопроводом с одной стороны с гидробаком, причем на этом участке трубопровода установлен управляемый дрос- сель, с другой - с напорной гидролинией на участке связи ключа гидравлических импульсов с аккумулятором, а золотник данного ключа имеет длину запорно-регулирующей части, превьшающую расстояние между отверстиями для подвода рабочей жидкости из напорной гидролинии и дополнительного трубопровода, включая диаметры отверстий, на величину, которая больще, чем удвоенная длина напорной гидролинии, умноженная на отношение скоростей перемещения золотника и гидроударной волны, выполнен с возможностью последовательного перекрытия дополнительного трубопровода и напорно } гидролинии, на которой между , аккумулятором и ключом гидравлических импульсов установлен электрогидравлический клапан перекрытия, который соединен гидррканалом с аккумулято- ром., напорная гядролиния на участке между электрогидравлическим клапаном перекрытия и ключом гидравлических о импульсов связана с контрольным Э 30 электрогидравлическим клапаном, сое- диненным с дополнительным трубопроводом на участке между дросселем и гидробаком, при этом сопло и контроль ный электрогидравлический клапан ; электрически соединены с электромагнитом, электрогидравлическим клйпаном, перекрытия и между собой.

Изобретение относится к устройст-вам для создания высокоскоростной струи жидкости и может найти применение в машиностроерн и, горнодобываю щей промьгогленности, строительстве и доугих отраслях народного хозяйства для гидрОЕИпорной очистки литья и промывки отверстий, в бурильных агре гатах .для проходки скважин, в устройствах для гидроударного разрушекия материалов и т.д. Известны гидротараны, работающие как насосы с использованием гидродинамического эффекта в рабочей жидкости (гидроудара), состоящие из питательного бассейна, питательной гидролииии, ударного клапана, нагнетательцого клапана, воздушного клапа на, напорной гидролинии и потребляющего бассейна L l. Указанные устройства имеют -ограни чение, которое определяется уменьшением, максимального напора из-за резкого увеличения гидравлического сопротивления в зазоре между ударным клапаном и его гнездом и неустойчивости работы ударного клапана, ограничением частоты импульсов в связи с самим принн.ипом работы устройстванестабильностью условий протекания рабочей жидкости через зазор между ударным клапаном и его седлом в широком интервале максимальных питательных напоров и отношений питатель ного и нагнетательного напоров. В гидроимпульсных струйных устройствах отсутствует обратный напор напо ной гидролинии и, следовательно, возможность установки напорного кла пана, аналогичного последнему в обычной гидротаранной установке. Указанные ограничения делают неэф-. фективным или невозможным применени таких гидротаранных устройств в про мышленных технологических установках и гидроимпульсных струйных устройствах. Известно гидроимпульсное устройство, состоящее кз гидронасоса, связанного с гидробаком, пневмогиЬ;равлического аккумулятора,соединенного с гидронасосом трубопроводом, снабженным обратным клапаном ключом гидравлических импульсов (КГИ) связанным напорной гидролинией с аккумулятором и соплом, КГИ представляет собой золотниковьй клапан, привод которого обеспечивается, например, электромагнитом. В этом устройстве для создания гидроимпульса используется статическое давление пневмогидразлического аккумулятора и инерционные свойства рабочей жидкости. Появление гидравлического удара в таком устройстве является не только нежелательным, но и вредным, таК: как не обеспечивается контроль, регулирование и модулирование гидроударных давлений, которые могут привести к наруше:-ию работы устройства или даже выхс,.гу его из строя L2, Таким образом, не используется возможность повышения давления перед соплом, скорости струи и эффективлости работы устройства за счет гидродинамического эффекта. Цель изобретения - увеличение производительности гидроимпульсного устройства путем создания гидродинамического эффекта. пов)1шеиия давления перед соплом, увеличения скорости струи и целенаправленного модулирования гидро 1мпульса. , Указанная цель достигается тем, что гидроимпульсное устройство, содержащее пневмогидравлический аккумулятор, ключ гидравлических импУльсов, выполненный в виде золотникового клапана с электромагнитным приводом, сопло, последовательно соединенные между собой напо-рной грщролинией, гидронасос, соединенный трубопроводами с гидробаком и пневмогидравлическим аккумулятором, содержит эле.ктрогидравмческий клапан

3

перекрытия с зaмыкaIoщи И контактами и контрольный эл.ектрогидра;-.ччог;кий клапан с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомнутых кон-тактов, сопло выполнено подпружиненным с возможностью линейного перемещения- и с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, а ключ гидравлических импульсов связан дополнительным трубопроводом с одной стороны с гидробаком, причем на этом участке трубопровода установлен управляемый дроссель, с другой - с напорной гидролинией на участке связи ключа гидравлических импульсов с аккумулятором, а золотник данного /ключа имеет длину запорно-регулирующей части, превышающую расстояние между отверстиями для подвода рабочей жидкости из напорной гидролинии и дополнительного трубопровода, включая диаметры отверстий, на величину, которая больш е 5 чем удвоенная длина напорной гидролинии, умноженная на отношение скоростей перемещения золотника и гидроударной волны, выполнен с возможностью последова- , тельного перекрытия дополнительного трубопровода и напорной гидролинии, на которой между аккумулятором и ключом гидравлических импульсов, установлен электрогидравлический клапа перекрытия, который соединен гйдроканалом с аккумулятором напорная гидролиния на участке между злектрогидравлическим клапаном перекрытия и ключом гидравлических импульсов связана с контрольным электрогидравлическим клапаном, соединенным с дополнительным трубопроводом на участке между дросселем и гидробаком, при этом сопло и контрольный электрогидравлический клапан электрически соединены с электромагнитом, электрогидравлическим клапаном перекрытия и между собой.

Кроме того, ключ гидравлических импульсов со стороны электромагнита связан с напорной гидролинией, на которой установлен компенсатор давления.

На чертеже показана схема предлагаемого гидроимпульсного устройства,

Схема соответствует текущему моменту заполнения пневмогидравлического аккумулятора рабочей жидкостью,

284

когда давление в аккумуляторе не достигло величины, необходимой для начапа работы устройства. Гидронасос 1 , соединенный с электромотором 2, связан с трубопроводом 3 с пневмогидравлическим аккумулятором 4. На трубопроводе 3 установлен обратный клапан 5, а в аккумуляторе 4 имеется разделитель 6 сред.,который отделяет жидкостную камеру 7 от газовой камеры 8. Гидронасос 1 соединен также трубопроводом 9 через перепускной клапан 10 с гидробаком П,- который, кроме того, j соединен с насосом 1 всасывающим трубопроводом 12.Аккумулятор 4 соединен с золотниковым клапаном 13 КГИ посредством напорной гидролин1ш 14, которая подводит рабочую жидкость и : соплу 15, расположенному в цилиндрическом корпусе 16. Сопло 15 подпружинено регулируемыми пружинами 7 и соединено поводком 8 с контактами контактного устройства 19 Последнее содержит две пары нормально замкнутых контактов 20 и две пары нормально разомкнутых контактов 21, Один контакт из пары .21 подпружинен с помощью пружины 22 с целью уменьшения нагрузки на эти контакты во время быстрого смещения сопла 15 направо..

На напорной гидролинии 14 установлен электрогидравлический клапан 23 перекрытия, содержащий контактный

,

выключатель с замыкающими контактами 24, соединенньй гидроканалом 25 с аккумулятором 4. Гидроканал 26 соединяет напорную гидролинию 14 с регулируемым компенсатором 27 давления и золотниковым клапаном 13 КГИ (со стороны электромагнита 28). Дополнительный трубопровод 29 соединяет золотниковый клапан 13 с напорной гидролннией 14 и гидробаком П. На участке этого трубопровода, обращенном к гидробаку I1, установлен управляемый дроссель 30.

Один из гидроканалов 31 соединяет трубопровод 29 с контрольным злектрогидравлическим клапаном 32, который содержит плунжеры 33 и 34, соединенные между собой, причем плунжер34 имеет больший диаметр, а со стороны плунжера 33 имеется регулируемая пружина 35. Плунжеры 33 и 34 связаны с электромагнитным устройством 36, содержащим две пары, нормально замкну5 .jTbix контактов 37 и две пары нормально разомкнутых -контактов 38. Другим гидроканалом 31 клапан 32 связан с напорной гидролинией 14. Источник постоянного тока присоединен к клеммам 39 и 40, а электромагнит 28 - к клеммам 41 и 42, Провода 43 входят в электросистему гидроимпульсного .устройства, соединяя источник тока с электрогидравлически клапаном 23 перекрытия, электроконтактным устройством 19, контрольным электрогидравлическим клапаном 32 и электромагнитом 28, В электросистем введен выключатель 44, который предназначен для запуска или отключения гидроимпульсного устройства, Г1-щроимпульсное устройство работает следующим образом. При включении выключателя 44 золотник клапана 13 КГИ находится в произвольном положении, так как электромагнит 28 отключен, а давление рабочей жидкости в напорной гидролинии 14 на участке между клананом перекрытия 23 и золо.тниковьм клапаном 13 отсутствует ( гидролйния 14 перекрыта золотником клапана 23, koHTaKTM 24 разомкнутйО. Плунжеры 33 и 34 под действием пружины35 смещены направо, контакты 37 замкнуты, контакты 38 разомкнуты. Сопло под де.йствием пружины 1 7 смещено налево, контакты 20 замкнуты, контакты 21 раз.омкнуты. I. По достижении определенной величины давления в аккумуляторе 4, необходимой для-начала работы гидроимпульсного устройства, золотник клапана 23 под действием давления рабочей жидкости, находящейся в гид роканале 25, перемещается налево, замыкая контакты 24, Вследствие это го ток подается на электромагнит 28 а именно соединяются клеммы 40 и 41 39 и 42, золотник клапана 13 занимает крайнее верхнее положение, перекрывает напорную гидролинию 14 и открывает дополнительный трубопрово 29. Одновременно клапан 23 открывае напорную пщролинию 14 и рабочая жи кость начинает поступать,через тру бопровод 29 6 гидробак 11. Давление повьшается на всем протяжении трубо ,провода 29 ив гидроканалах 31. Вследствие перепада давлений из-за гидравлических сопротивлений, в том числе зл счет дросселя 30, давление 2.8 рабочей жидкости елевл от клапана 32, т,е. па плунжер 33, иьпме, чем давление справа от к.папана З, т.е. на плунжер, 34, Однако, поскольку диаметр плунжера 34-больше, чем диаметр плуютера 33, при некоторой величине повышения. давлег1ия справа от клапана 32 плу11жеры 33 и 34 перемещаются напево, размыкая при этом контакты 37 и замыкая контакты 38. В результате ток поступает от клеммы 39 к клемме 4I, а от клеммы 42 к .клемме 40, сердечник электромагнита 28 вместе с золотником клапана 13 .перемещается г,аиз,, перекрывая вначале трубопровод 29, а затем открывая -напорную гидролинию 14. Этозависит от отношения длины.средней части золотника к расстоянию между входными каналами в клапан 13 трубопроводов 14 и.29; чем больше это отношение, тем позже откроется гидролиния 14по отношению к моменту перекрытия трубопровода 29. Чтобы варьировать этим отношением, нужноили регулиро-. вать длину средней части золотника, или ставить сменный золотник с другой длиной средней части, предусматривая для этого необходимую первоначальную длину корпуса клапана 13 . Вначале, в момент перекрытия трубопровода .29, создается гидравлический удар, формирование и перемещение волны которого Зо.исит от интервала времени между моментами перегрытия трубопроводов 29 и 14, Затем, с момента открытия гидролинии 14, гидроударная волна достигает сопла 15, перемещая его направо, при этом размыкая контакты, 20 и замыкая контакты 21. Одновременно из-за падения давления в гидроканале 31 слра.ва от контрольного клапана 32 плунжеры 33 и -34 перемещаются направо, а контакты 37 и 38. занимают положение, показанное на чертеже,.Таким образом, сохраняется соединение клемм 39 и 42, 42 и 40, и золотник клапана 13 сохраняет ; свое нижнее положение. Это состояние гидросистемы и электросистемы остается неизменным до того момента, пока давление рабочей жидкости в гидролинии 14 и пеэед соплом 15 будет более высоким (за счет гидродинамического эффекта), чем статическое .давление, обеспечиваемое аккумулятором 4, сооответствуощее началу работы гидроимпульсногс) устройства. 7 Когда давления в аккумуляторе 4 и гидролинии 14 выравняются ( с учетом гидравлических сопротивлений в это части гидpocиcтe ы) и наступит установившееся движение жидкости к соплу 15, последнее под действием пружины 7 переместится налево, а контакты 20 и,21 займут положение, показанное на чертеже. Начиная с этого момента, клеммы 39 и 42, 40 41 соединены, золотник клапана 13 перемещен вверх, трубопровод 29 от крыт и гидролиния 14 закрыта - гидросистема и электросистема устройст ва находятся в исходном положении, гидроимпульсное устройство подготов лено к совершению следующего цикла в процессе которого повторяется выше указанное. Следовательно, пик давления рабо чей жидкости перед соплом 15 и наибольшая скорость струи через сопло 15 соответствует крайнему нижнему положению золотникаклапана 13 и смещению сопла 15 до предела направо. Если гидро дарное давление возрастает до нежелательного уровня, срабатывает компенсатор 27 (пружинного, пневматического или другого типа), чем погашается дальнейшее .возрастание давления. Регулировка компенсатора 27 обеспечивает ограни :чение до необходимого уровня максимапьного давления. Период времени между импульсами ,регулируется посредствомдросселя ,30 с управляемой иглой. Чем больше гидравлическое сопротивление дроссе ля 30, тем больше продолжительность разгона рабочей-жидкости в трубопро воде 29 до скорости, необходимой для создания гидроударной волны. Выбором величины этой скорости и соответствующего ей давления одновременно определяются и величина . гидроударного давления и продолжительность гидроимпульса. Совместно с регулировкой дросселя 30, учитывая, что он изменяет- давление в правом гидроканале 31, необходимо регулировать натя:4сение пружины 35 контрольного клапана 32, а именно 8 с увеличением дросселирования уменьшать натяжение пружины 35, Принци- пиально возможно не только фиксированное регулирование дросселя 30, но и регулирование по любому закону с целью целенаправленного модулирования гидроимпульсов и изменения периода их возникновения. Полное открытие иглы дросселя 30 обеспечивает замыкание контактов 38 при минимально возможном периоде иппульсов (т.е. по истечении минимального времени до возникновения необходимого для создания гидродинамического эффекта давления в трубопроводе 29 между клапаном 13 и гидробаком 11), Тем самьш обеспечивается максимально возможная скорострельность устройства, его максимальные производительность и КПД, Как указано вьще, формирование гидроударной волны, уровня максимального давления и продолжительности гидроимпульса производится также подбором длины средней части золотника клапана 13 с учетом скорости движения золотника вниз. Предусмотрено увеличение этой -скорости за счет давления рабочей жидкости,-поступающей к зопотнику через гидроканал 26.- В случае повьштения давления в аккумуляторе 4 сверх максимального для гидронасоса 1 срабатывает пере- пускной клапан 10, рабочая жидкость перемещается из гидробака 11 в гидронасос 1 и затем по трубопроводу 9 обратно в гидробак 11, Предложенное устройство-обеспечивает создание высокоскоростной импульсной струи и регулирование характеристик импульсов и периода их ействия, что приводит к уреличеяигагv ффективности и производительности становки, Технический эффе.кт от использовач ИН предлагаемого устройства по сравению с известным заключается в поьш1ении давления на преграду более ем в 2 раза и в увеличении произвоительности гидромониторов, испольующих это устройство, например идромонитор ИВ-15 ,

х;

Hi|-o -