RU185737U1 - Shock knot - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области гидродинамики и может найти применение в устройствах различного назначения, использующих эффект гидравлического удара, а также к тепло- и водоснабжению, где может быть использована для создания импульсного движения рабочей среды в перераспределенных потоках. Ударный узел включает полый корпус с одним входным и выходным отверстиями для истечения рабочей среды, ударные клапаны, жестко закрепленные на штоках, пружины клапанов, валик с кулачком. Дополнительно введено второе выходное отверстие параллельное первому, но развернутое в противоположную сторону. Ударные клапаны, расположенные противоположно друг другу, состоят из седла клапана, тарелки клапана, штока клапана, пружины клапана, установленные в опорах с возможностью возвратно-поступательного движения. Валик с кулачком связан с электродвигателем с изменяющейся частотой вращения. Кулачок изготовлен с тремя выступами в виде зубьев с эвольвентным профилем. Пяты левого и правого клапанов также выполнены с эвольвентным профилем. Валик расположен в опорах валика перпендикулярно корпусу. Полезная модель позволяет увеличить пропускную способность, повысить износостойкость составляющих ударного узла, а также перераспределять поток рабочей среды, проходящей через ударный узел с передачей энергии гидроудара перераспределенному потоку. 2 ил.The utility model relates to the field of hydrodynamics and can find application in devices for various purposes using the effect of water hammer, as well as heat and water supply, where it can be used to create pulsed movement of the working medium in redistributed flows. The shock assembly includes a hollow body with one inlet and outlet openings for the expiration of the working medium, shock valves rigidly fixed to the rods, valve springs, a roller with a cam. Additionally introduced a second outlet parallel to the first, but deployed in the opposite direction. Impact valves, located opposite each other, consist of a valve seat, valve disc, valve stem, valve springs mounted in supports with the possibility of reciprocating motion. The cam roller is connected to a variable speed motor. The cam is made with three protrusions in the form of teeth with an involute profile. The heels of the left and right valves are also made with an involute profile. The roller is located in the roller bearings perpendicular to the housing. The utility model allows to increase the throughput, increase the wear resistance of the components of the shock assembly, as well as to redistribute the flow of the working medium passing through the shock assembly with the transfer of energy of the hydraulic shock to the redistributed flow. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области гидродинамики и может найти применение в устройствах различного назначения, использующих эффект гидравлического удара, а также к тепло- и водоснабжению, где может быть использована для создания импульсного движения рабочей среды в перераспределенных потоках.The utility model relates to the field of hydrodynamics and can find application in devices for various purposes using the effect of water hammer, as well as heat and water supply, where it can be used to create pulsed movement of the working medium in redistributed flows.

Из уровня техники известен ударный узел, включающий цилиндрический корпус с двумя входными и выходным отверстиями, два ударных клапана, при этом входные отверстия расположены оппозитно и выполнены соосно вдоль центрирующего штока, установленного в цилиндрическом корпусе на втулках с жестко закрепленными на его торцах ударными клапанами, расположенным над входными отверстиями, в одно из входных отверстий ввернуто подвижное седло, связанное червячной передачей с регулировочным винтом (RU 114129, МПК F24D 3/02, опубл. 10.03.2012).In the prior art, a shock assembly is known that includes a cylindrical body with two inlet and outlet openings, two shock valves, while the inlet openings are opposite and made coaxially along the centering rod mounted in the cylindrical body on the bushings with shock valves rigidly fixed at its ends located above the inlet openings, a movable saddle is screwed into one of the inlet openings, connected by a worm gear with an adjusting screw (RU 114129, IPC F24D 3/02, publ. 10.03.2012).

Недостатками известной конструкции ударного узла являются его относительно низкая устойчивость при малых расходах рабочей среды, а также нарушение фаз попеременного открытия ударных клапанов при работе устройства.The disadvantages of the known design of the shock node are its relatively low stability at low flow rates, as well as the violation of the phases of the alternate opening of the shock valves during operation of the device.

Известен также ударный узел вертикально-поступательного типа, содержащий тарельчатый ударный клапан, который совершает вертикально-поступательное движение вдоль некоторого направляющего устройства. Ударный узел содержит полый корпус с входным и выходным отверстиями, ударный клапан, шток и втулку, причем ударный клапан расположен над входным отверстием и жестко закреплен на штоке, установленном в полом корпусе через втулку с возможностью возвратно-поступательного движения (Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки / В.М. Овсепян. - М.: Машиностроение, 1968. - 124 с., - С. 58, 65, рис. 25, 26).Also known is a shock assembly of a vertical-translational type, comprising a poppet shock valve, which performs a vertical-translational motion along some guiding device. The shock assembly comprises a hollow body with inlet and outlet openings, a shock valve, a stem and a sleeve, the shock valve being located above the inlet and rigidly fixed to a rod installed in the hollow body through the sleeve with the possibility of reciprocating motion (V. Ovsepyan, Hydraulic battering ram and ramming installations / V. M. Hovsepyan. - M.: Mechanical Engineering, 1968. - 124 p., - S. 58, 65, Fig. 25, 26).

Недостатками известного решения являются относительно медленное закрытие ударного клапана, а также отсутствие возможности управления моментом генерации импульсов количества движения рабочей среды без изменения ее расхода через ударный узел.The disadvantages of the known solutions are the relatively slow closing of the shock valve, as well as the inability to control the moment of generation of pulses of the amount of movement of the working medium without changing its flow rate through the shock node.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является ударный узел, который включает полый корпус с входным и выходным отверстиями для истечения рабочей среды, ударный клапан, шток, установленный во втулку с возможностью возвратно-поступательного движения, вал (валик) с кулачком, пружину, стопорное кольцо, центрирующую заглушку и направляющую втулку. В полом корпусе выполнены два дополнительных соосных отверстия. Втулка выполнена со сквозными каналами для истечения рабочей среды вдоль штока. На одном конце штока жестко закреплен ударный клапан, а на его другом конце установлено стопорное кольцо. Пружина установлена на шток между втулкой и стопорным кольцом. Втулка со стороны стопорного кольца жестко соединена с входным отверстием полого корпуса. Вал установлен внутри полого корпуса с возможностью вращательного движения, где один торец вала вставлен в центрирующую заглушку, закрепленную в первом дополнительном отверстии полого корпуса, второй торец вала выведен за пределы полого корпуса через направляющую втулку, установленную во второе дополнительное сквозное отверстие полого корпуса, кулачок соединен со штоком с возможностью преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение штока. Входное и выходное отверстия выполнены в полом корпусе перпендикулярно оси дополнительных отверстий. В центрирующей заглушке вдоль вала выполнены сквозные прорези для истечения рабочей среды. Дополнительно содержит ударный клапан, шток, втулку со сквозными каналами, пружину и стопорное кольцо. При этом второй шток установлен во вторую втулку с возможностью возвратно-поступательного движения. На одном конце второго штока жестко закреплен второй ударный клапан, а на его другом конце установлено второе стопорное кольцо. Вторая пружина установлена на второй шток между второй втулкой и вторым стопорным кольцом. Сквозные каналы во второй втулке выполнены вдоль второго штока. Вторая втулка со стороны второго стопорного кольца жестко соединена с выходным отверстием полого корпуса, причем кулачок соединен со вторым штоком с возможностью преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение второго штока (RU 183591, МПК F24D 3/02, F15B 21/12, заявл. 10.04.2018).The closest in technical essence to the proposed technical solution is the shock assembly, which includes a hollow body with inlet and outlet openings for the expiration of the working medium, a shock valve, a rod installed in the sleeve with the possibility of reciprocating movement, a shaft (roller) with a cam, a spring , snap ring, centering plug and guide sleeve. In the hollow body, two additional coaxial holes are made. The sleeve is made with through channels for the expiration of the working medium along the rod. A shock valve is rigidly fixed at one end of the stem, and a snap ring is installed at its other end. The spring is mounted on the rod between the sleeve and the snap ring. The sleeve on the circlip side is rigidly connected to the inlet of the hollow body. The shaft is mounted inside the hollow body with the possibility of rotational movement, where one end of the shaft is inserted into the centering plug fixed in the first additional hole of the hollow body, the second end of the shaft is led outside the hollow body through the guide sleeve installed in the second additional through hole of the hollow body, the cam is connected with a rod with the possibility of converting the rotational movement of the shaft into reciprocating motion of the rod. The inlet and outlet openings are made in a hollow housing perpendicular to the axis of the additional openings. In the centering plug along the shaft, through slots are made for the outflow of the working medium. Additionally contains a shock valve, a stem, a sleeve with through channels, a spring and a snap ring. In this case, the second rod is installed in the second sleeve with the possibility of reciprocating motion. A second shock valve is rigidly fixed at one end of the second rod, and a second retaining ring is mounted at its other end. A second spring is mounted on a second stem between the second sleeve and the second retaining ring. Through channels in the second sleeve are made along the second rod. The second sleeve from the side of the second retaining ring is rigidly connected to the outlet of the hollow body, and the cam is connected to the second rod with the possibility of converting the rotational movement of the shaft into the reciprocating motion of the second rod (RU 183591, IPC F24D 3/02, F15B 21/12, declared . 04/10/2018).

Недостатками известной конструкции ударного узла являются недостаточная пропускная способность, низкая долговечность и невозможность передачи энергии гидроудара перераспределенному потоку.The disadvantages of the known design of the shock node are insufficient throughput, low durability and the inability to transfer the energy of the hydraulic shock to the redistributed flow.

Технический результат заключается в увеличении пропускной способности ударного узла.The technical result is to increase the throughput of the shock node.

Технический результат достигается за счет того, что ударный узел включает полый корпус с одним входным и выходным отверстиями для истечения рабочей среды, ударные клапаны, жестко закрепленные на штоках, пружины клапанов, валик с кулачком. Дополнительно введено второе выходное отверстие параллельное первому, но развернутое в противоположную сторону. Ударные клапаны, расположенные противоположно друг другу, состоят из седла клапана, тарелки клапана, штока клапана, пружины клапана, установленные в опорах с возможностью возвратно-поступательного движения. Валик с кулачком связан с электродвигателем с изменяющейся частотой вращения. Кулачок изготовлен с тремя выступами в виде зубьев с эвольвентным профилем. Пяты левого и правого клапанов также выполнены с эвольвентным профилем. Валик расположен в опорах валика перпендикулярно корпусу.The technical result is achieved due to the fact that the shock assembly includes a hollow body with one inlet and outlet for the expiration of the working medium, shock valves, rigidly mounted on the rods, valve springs, roller with a cam. Additionally introduced a second outlet parallel to the first, but deployed in the opposite direction. Impact valves, located opposite each other, consist of a valve seat, valve disc, valve stem, valve springs mounted in supports with the possibility of reciprocating motion. The cam roller is connected to a variable speed motor. The cam is made with three protrusions in the form of teeth with an involute profile. The heels of the left and right valves are also made with an involute profile. The roller is located in the roller bearings perpendicular to the housing.

На фиг. 1 представлена конструкция ударного узла; на фиг. 2 - вид в разрезе ударного узла.In FIG. 1 shows the design of the shock assembly; in FIG. 2 is a sectional view of an impact assembly.

Ударный узел (фиг. 1) включает полый корпус 1 с входным отверстием 2, левым выходным отверстием 3 и правым выходным отверстием 4, расположенных параллельно друг к другу и развернутых в противоположные стороны, служащие для истечения рабочей среды, тарелку левого клапана 5, тарелку правого клапана 6, пяту левого клапана 7, пяту правого клапана 8, пружину левого клапана 9, пружину правого клапана 10, шток левого клапана 11, шток правого клапана 12, установленных в опорах 13, седло левого клапана 14, седло правого клапана 15. Кулачок 16, жестко установленный на валике 17 (фиг. 2), соединенный с электродвигателем 18, с изменяющейся частотой вращения и установленный в опорах валика 19. Кулачок 16 выполнен с тремя выступами в виде зубьев с эвольвентным профилем попеременно соприкасающихся с пятой левого 7 или правого 8 клапана тоже с эвольвентным профилем и только в крайних положениях клапанов выступы кулачка 16 одновременно соприкасаются кратковременно с пятой и левого 7 и правого 8 клапана.The shock assembly (Fig. 1) includes a hollow body 1 with an inlet 2, a left outlet 3 and a right outlet 4 located parallel to each other and deployed in opposite directions, serving for the expiration of the working medium, a plate of the left valve 5, the plate of the right valve 6, the heel of the left valve 7, the heel of the right valve 8, the spring of the left valve 9, the spring of the right valve 10, the stem of the left valve 11, the stem of the right valve 12 installed in the bearings 13, the seat of the left valve 14, the seat of the right valve 15. Cam 16 rigidly mounted on a roller 17 (Fig. 2), connected to a variable speed motor 18 and mounted in the bearings of the roller 19. The cam 16 is made with three protrusions in the form of teeth with an involute profile alternately in contact with the fifth of the left 7 or right 8 valve also with an involute profile and only in the extreme positions of the valves, the protrusions of the cam 16 simultaneously touch briefly with the fifth and left 7 and right 8 of the valve.

Ударный узел работает следующим образом. Сначала обеспечивают соединение входного отверстия 2 с источником подачи рабочей среды (на чертеже не показан), а левого выходного отверстия 3 и правого выходного отверстия 4 с приемниками рабочей среды (на чертеже не показан). После этого осуществляют подачу рабочей среды через входное отверстие 2 в полый корпус 1 от ее источника к одному из приемников. Например, если открыт левый клапан ударного узла, а правый закрыт, так как представлено на фиг. 1. В этом положении рабочая среда из входного отверстия 2 проходит через полый корпус 1 и выходит из левого выходного отверстия 3 при возрастающей скорости рабочей среды от нуля до установившегося значения. При полностью открытой тарелке левого клапана 5 один выступ кулачка 16 будет находиться в конце зацепления, а впереди его по ходу движения только коснется пяты правого клапана 8. Затем обеспечивают вращение валика 17 в опорах валика 19, закрепленных к полому корпусу 1 от электродвигателя 18. При этом происходит вращение жестко связанного с валиком 17 кулачка 16. При вращении кулачка 16, на котором выполнены три выступа в виде зубьев и напоминающие по форме эвольвенту, против часовой стрелки происходит соскакивание выступа кулачка 16 с пяты левого клапана 7, и шток левого клапана 11 будет перемещаться в опорах 13 вверх под действием пружины левого клапана 9 и давления потока на тарелку левого клапана 5. В результате чего тарелка левого клапана 5 перекроет седло левого клапана 14, что вызовет прерывание потока рабочей среды в левом выходном отверстии 3 и вызовет волну гидроудара. Далее, при дальнейшем вращении кулачка 16 в опорах 13 пята правого клапана 8 будет находиться в зацеплении с выступом кулачка 16, в результате чего шток правого клапана 12 будет плавно перемещаться в опорах 13 вверх, отводя тарелку правого клапана 6 от седла правого клапана 15, образуя зазор между ними. Через образовавшийся зазор рабочая среда из входного отверстия 2 проходит через полый корпус 1 и выходит из правого выходного отверстия 4 при возрастающем расходе рабочей среды и ускорением потока за счет волны гидроудара. При повороте кулачка 16 на 120° тарелка правого клапана 6 будет полностью открыта, а пята левого клапана 7 коснется с предшествующим выступом. В этом положении расход рабочей среды через левое выходное отверстие 3 будет максимальной. При дальнейшем вращении кулачка 16 в опорах 13 происходит соскакивание выступа кулачка 16 с пяты правого клапана 8, и шток правого клапана 12 будет перемещаться в опорах 13 вниз под действием пружины правого клапана 10 и давления потока на тарелку правого клапана 6. В результате чего тарелка правого клапана 6 перекроет седло правого клапана 15, что вызовет прерывание потока в правом выходном отверстии 4. Прерывание потока в правом выходном отверстии 4 вызовет гидравлический удар, энергия которого направляется потоку рабочей среды, выходящему через левое выходное отверстие 3. Дальнейший поворот кулачка на 120° будет сопровождаться зацеплением выступа кулачка 16 с пятой левого клапана 7, в результате чего шток левого клапана 11 будет плавно перемещаться в опорах 13 вниз, отводя тарелку правого клапана 6 от седла правого клапана 15, образуя зазор между ними. Через образовавшийся зазор рабочая среда из входного отверстия 2 проходит через полый корпус 1 и выходит из левого выходного отверстия 3 при возрастающем расходе рабочей среды и ускорением потока за счет волны гидроудара. При повороте кулачка 16 на 120° тарелка левого клапана 5 будет полностью открыта, а пята правого клапана 7 коснется с предшествующим выступом. В этом положении расход рабочей среды через левое выходное отверстие 3 будет максимальной. В дальнейшем, цикл повторяется заново.The shock node operates as follows. First, an inlet 2 is connected to a source of supply of a working medium (not shown in the drawing), and a left outlet 3 and a right outlet 4 with receivers of a working medium (not shown). After that, the working medium is supplied through the inlet 2 to the hollow body 1 from its source to one of the receivers. For example, if the left valve of the shock assembly is open, and the right one is closed, as shown in FIG. 1. In this position, the working medium from the inlet 2 passes through the hollow body 1 and leaves the left outlet 3 at an increasing speed of the working medium from zero to a steady state. When the plate of the left valve 5 is fully open, one protrusion of the cam 16 will be at the end of the engagement, and in front of it in the direction of travel it will only touch the heel of the right valve 8. Then, the roller 17 is rotated in the bearings of the roller 19 fixed to the hollow body 1 from the electric motor 18. When this, the cam 16 is rigidly connected to the roller 17. When the cam 16 is rotated, on which there are three protrusions in the form of teeth and resembling an involute in shape, the protrusion of the cam 16 jumps counterclockwise from the heel of the left cl Apana 7, and the stem of the left valve 11 will move up in the supports 13 under the action of the spring of the left valve 9 and the flow pressure on the plate of the left valve 5. As a result, the plate of the left valve 5 will block the seat of the left valve 14, which will interrupt the flow of the working medium in the left outlet 3 and will cause a wave of water hammer. Further, with a further rotation of the cam 16 in the supports 13, the heel of the right valve 8 will mesh with the protrusion of the cam 16, as a result of which the stem of the right valve 12 will smoothly move up in the supports 13, moving the plate of the right valve 6 away from the seat of the right valve 15, forming the gap between them. Through the resulting gap, the working medium from the inlet 2 passes through the hollow body 1 and leaves the right-hand outlet 4 with an increasing flow rate of the working medium and acceleration of the flow due to the shock wave. When the cam 16 is rotated 120 °, the plate of the right valve 6 will be fully open, and the heel of the left valve 7 will touch with the previous ledge. In this position, the flow rate of the medium through the left outlet 3 will be maximum. With further rotation of the cam 16 in the bearings 13, the protrusion of the cam 16 jumps off the heel of the right valve 8, and the stem of the right valve 12 will move down in the supports 13 under the action of the spring of the right valve 10 and the flow pressure on the plate of the right valve 6. As a result, the plate of the right valve 6 will block the seat of the right valve 15, which will cause a flow interruption in the right outlet 4. Interruption of the flow in the right outlet 4 will cause a water hammer, the energy of which is directed to the flow of the working medium exiting through left outlet 3. Further rotation of the cam by 120 ° will be accompanied by engagement of the protrusion of the cam 16 with the fifth left valve 7, as a result of which the stem of the left valve 11 will smoothly move in the bearings 13 downward, releasing the plate of the right valve 6 from the seat of the right valve 15, forming the gap between them. Through the resulting gap, the working medium from the inlet 2 passes through the hollow body 1 and leaves the left outlet 3 with an increasing flow rate of the working medium and the acceleration of the flow due to the shock wave. When the cam 16 is rotated 120 °, the plate of the left valve 5 will be fully open, and the heel of the right valve 7 will touch with the previous ledge. In this position, the flow rate of the medium through the left outlet 3 will be maximum. Subsequently, the cycle repeats again.

По сравнению с известным решением, предполагаемое позволяет увеличить пропускную способность, повысить износостойкость составляющих ударного узла, а так же перераспределять поток рабочей среды, проходящей через ударный узел с передачей энергии гидроудара перераспределенному потоку.Compared with the known solution, the proposed one allows to increase the throughput, increase the wear resistance of the components of the shock assembly, as well as to redistribute the flow of the working medium passing through the shock assembly with the transfer of the energy of the hydraulic shock to the redistributed flow.

Claims (1)

Ударный узел, включающий полый корпус с одним входным и выходным отверстиями для истечения рабочей среды, ударные клапаны, жестко закрепленные на штоках, пружины клапанов, валик с кулачком, отличающийся тем, что дополнительно введено второе выходное отверстие параллельное первому, но развернутое в противоположную сторону, ударные клапаны также расположены противоположно друг - другу и состоят из седла клапана, тарелки клапана, штока клапана, пружины клапана, пяты клапана, установленных в опорах с возможностью возвратно-поступательного движения, валик с кулачком связан с электродвигателем с изменяющейся частотой вращения, кулачок изготовлен с тремя выступами в виде зубьев с эвольвентным профилем, как и пяты левого и правого клапанов, а валик расположен в опорах валика перпендикулярно корпусу.Impact assembly, including a hollow body with one inlet and outlet for the expiration of the working medium, shock valves, rigidly fixed to the rods, valve springs, roller with a cam, characterized in that the second outlet is additionally introduced parallel to the first, but turned in the opposite direction, shock valves are also located opposite to each other and consist of a valve seat, valve disc, valve stem, valve spring, valve heel mounted in supports with the possibility of reciprocating movement, the roller with the cam is connected to the electric motor with a variable speed, the cam is made with three protrusions in the form of teeth with an involute profile, like the heels of the left and right valves, and the roller is located in the roller bearings perpendicular to the body.

Images