RU2059116C1 - Method and device for liquid pumping - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: feed and discharge pipelines and hydraulic accumulator are used. Hydraulic impact is created in feed pipeline with pressure value required for displacing part of liquid into discharge pipeline through valve and for damping its action. Branch pipe of variable cross-section performing reciprocal motion connects feed and discharge pipelines. Directed cumulative jet (or jets) of liquid is shaped. Hydraulic impact is created by shaping controlled pulsed pressure and rarefaction ion liquid. Liquid displacement is carried out additionally at the expense of kinetic energy of cumulativ jet and its volumetric drive by branch pipe. To shape jet and hydraulic impact, part of energy of raised pressure in discharge pipeline is used by means of regulating feedback in pressure carried out through branch pipe. EFFECT: enhanced efficiency of liquid lifting out of chinks, deep wells and reservoirs. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции гидротаранного насоса, и может быть использовано в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве, например, для подъема жидкостей из скважин, глубоких колодцев и резервуаров. The invention relates to pump engineering, in particular to the design of a ram pump, and can be used in industry, construction and agriculture, for example, for lifting liquids from wells, deep wells and tanks.

Известен способ перекачки жидкостей, использующих гидравлический удар (ГУ), реализуемый в гидротаранных устройствах (Жабо В.В. и Уваров В.В. Гидравлика и насосы. М. Энергия, 1976, с.102-109), который включает разделение трубопровода перегородкой с нагнетательным клапаном на питательный и нагнетательный, разгон жидкости в питательном трубопроводе (ПТ) до определенной скорости за счет естественного или искусственного напора, созданного в питательном трубопроводе, слив жидкости из него и создание гидравлического удара путем перекрытия слива жидкости ударным клапаном, а также перемещения части жидкости через нагнетательный клапан, вследствие повышения давления при гидравлическом ударе, демпфирование воздействия гидроудара с помощью гидравлического аккумулятора. A known method of pumping liquids using hydraulic shock (GU), implemented in hydraulic ram devices (Zhabo VV and Uvarov VV Hydraulics and pumps. M. Energy, 1976, p.102-109), which includes the separation of the pipeline by a partition with a pressure valve for the feed and discharge, acceleration of the liquid in the feed pipe (PT) to a certain speed due to the natural or artificial pressure created in the feed pipe, draining the liquid from it and creating a water hammer by blocking the liquid drain shock valve, as well as moving part of the fluid through the discharge valve, due to increased pressure during water hammer, damping the impact of water hammer using a hydraulic accumulator.

Гидротаранный насос (Жабо В.В. и Уваров В.В. Гидравлика и насосы. М. Энергия, 1976, с.103-104) содержит корпус, к которому присоединяются питательный и нагнетательный трубопроводы, ударный клапан, нагнетательный клапан и воздушный колпак, который соединен с нагнетательным трубопроводом. A hydraulic ram pump (Zhabo V.V. and Uvarov V.V. Hydraulics and pumps. M. Energia, 1976, p.103-104) contains a housing to which the feed and discharge pipelines, an impact valve, a discharge valve and an air cap are connected, which is connected to the discharge pipe.

Недостатками способа и устройства перекачки жидкости гидротаранного насоса, реализующего этот способ, являются низкие производительность и КПД из-за потерь, связанных со сливом части жидкости, и энергии (мощности), затраченной на разгон этой части жидкости, а также неравномерность подачи жидкости. The disadvantages of the method and device for pumping fluid of a ram pump that implements this method are low productivity and efficiency due to losses associated with draining a part of the liquid and the energy (power) spent on dispersing this part of the liquid, as well as the irregularity of the fluid supply.

Техническая задача изобретения состоит в повышении КПД, производительности и равномерности подачи жидкости. The technical task of the invention is to increase the efficiency, productivity and uniformity of fluid supply.

Задача решается тем, что соединяют питательный и нагнетательный трубопроводы подвижным или неподвижным патрубком переменного сечения, выполненным преимущественно в виде конической или прямоугольной воронки, т.е. узла, имеющего подвижные или неподвижные поверхности, наклонные под углом к оси патрубка переменного сечения (ППС или ниже по тексту просто патрубок). Далее создают аккумулятивную струю жидкости (КСЖ), направляемую этим патрубком от питательного к нагнетательному трубопроводу (Майер В.В. Кумулятивный эффект в простых ответах. М. Наука, 1989, с.21-22), тем или иным способом, например:
набегание фронта жидкости на твердую преграду, расположенную под углом к этому фронту, в частности набегание фронта жидкости на коническую поверхность ППС, выполненного в виде воронки или составного диффузора-конфузора;
схлопывание обычно двух твердых пластин, расположенных под углом друг к другу и к оси трубопроводов или патрубка и формирующих направленную кумулятивную струю;
набегание двух и больше кумулятивных струй жидкости друг на друга, например, полученных после схлопывания пластин и направленных в сторону нагнетательного трубопровода;
схлопывание газового пузыря в жидкости, полученного известным способом, в питательном трубопроводе (НОУ-ХАУ).The problem is solved by connecting the supply and discharge pipelines with a movable or fixed pipe of variable cross-section, made mainly in the form of a conical or rectangular funnel, i.e. a node having movable or fixed surfaces, inclined at an angle to the axis of the pipe of variable cross section (PPP or lower in the text simply pipe). Next, an accumulative fluid stream (CSF) is created, directed by this pipe from the feed pipe to the discharge pipe (Mayer V.V. Cumulative effect in simple answers. M. Nauka, 1989, pp. 21-22), in one way or another, for example:
run-in of the liquid front on a solid barrier located at an angle to this front, in particular, run-in of the liquid front on the conical surface of the PPS, made in the form of a funnel or a composite diffuser-confuser;
the collapse of usually two solid plates located at an angle to each other and to the axis of the pipelines or pipe and forming a directional cumulative stream;
the run-in of two or more cumulative jets of liquid on each other, for example, obtained after the collapse of the plates and directed towards the discharge pipe;
the collapse of a gas bubble in a liquid obtained in a known manner in a feed pipe (KNOW-HOW).

Во всех вышеперечисленных случаях повышение давления в жидкости, например, за счет гидроудара (ГУ) увеличивает кинетическую энергию кумулятивных струй жидкости, так как быстрее схлопываются пластины или газовый пузырь (НОУ-ХАУ), т.е. увеличивается скорость КСЖ. In all of the above cases, an increase in pressure in the liquid, for example, due to water hammer (GU) increases the kinetic energy of the cumulative jets of liquid, since plates or a gas bubble (LEU-HOW) collapse faster, i.e. the rate of CSG increases.

Затем осуществляют гидроудар путем создания управляемого импульсного давления и разрежения в жидкости преимущественно за счет возвратно-поступательного движения патрубка в неподвижном или движущемся столбе жидкости, при этом используют часть энергии повышенного давления в нагнетательном трубопроводе для движения ППС, через который осуществляется обратная связь по давлению (ОСД) между трубопроводами, а регулировку ОСД осуществляют изменением площадей сечений патрубка, находящихся в нагнетательном и питательном трубопроводах, а также изменением давления в гидравлическом аккумуляторе, например компрессором, подсоединенным к нему. Кроме того, осуществляют управление параметров КСЖ (скорость, время действия) и ГУ (давление, время действия и т.д.) следующими путями:
путем изменения геометрических размеров питательного трубопровода, размещением подвижного клапана в нем, так как при этом можно получить как прямой, так и непрямой ГУ, следовательно, большее или меньшее давление, а значит, большую или меньшую кинетическую энергию КСЖ, что в итоге изменит производительность способа перекачки жидкости;
путем управляемого ударного воздействия движущимся ППС на столб жидкости как при прямом (в сторону ПТ), так и при обратном его ходе, при повышении скорости движения патрубка уменьшается время удара, т.е. обеспечивается возможность получения как прямого, так и непрямого ГУ, возрастает скорость набегания фронта жидкости на патрубок, что повышает производительность способа. При обратном ударном ходе патрубка может образоваться газовый пузырь в питательном трубопроводе, и в этом случае для интенсификации перекачки жидкости используют обратный гидравлический удар (ОГУ), воздействие которого на детали устройства демпфируются за счет обратной связи по давлению (ОСД) гидравлическим аккумулятором (НОУ-ХАУ).Then, a water hammer is carried out by creating a controlled impulse pressure and rarefaction in the liquid, mainly due to the reciprocating movement of the nozzle in a fixed or moving column of liquid, using part of the increased pressure energy in the discharge pipe to move the PPS through which pressure feedback is provided (OSD ) between pipelines, and OSD adjustment is carried out by changing the cross-sectional areas of the pipe located in the discharge and feed pipelines, and the same pressure change in the hydraulic accumulator, for example, a compressor connected to it. In addition, they control the parameters of the CSF (speed, time of action) and PG (pressure, time of action, etc.) in the following ways:
by changing the geometrical dimensions of the feed pipe, by placing a movable valve in it, since it is possible to obtain both direct and indirect GI, therefore, more or less pressure, and therefore, more or less kinetic energy of the CSF, which will ultimately change the performance of the method pumping fluid;
by controlled impact by the moving PPP on the liquid column both with direct (towards the PT) and with its reverse course, with an increase in the speed of movement of the nozzle, the impact time decreases, i.e. it is possible to obtain both direct and indirect GU, the speed of the front of the liquid running on the nozzle increases, which increases the productivity of the method. During the reverse stroke of the nozzle, a gas bubble can form in the feed pipe, and in this case, to intensify the pumping of the liquid, a reverse hydraulic shock (OSU) is used, the effect of which on the device parts is damped due to pressure feedback (OSD) by the hydraulic accumulator (KNOW-HAU )

При неподвижном патрубке все способы получения кумулятивных струй также действуют, но набегание потока жидкости на ППС получают с помощью гидроудара, осуществляемого, например, с помощью ударного клапана в гидротаране. When the nozzle is stationary, all methods for producing cumulative jets also work, but the flow of liquid onto the PPS is obtained using a water hammer, for example, using a shock valve in a ram.

Перемещение жидкости происходит в результате действия гидравлического удара, кинетической энергии направленных кумулятивных струй жидкости. The movement of fluid occurs as a result of the action of water hammer, the kinetic energy of the directed cumulative jets of fluid.

Преимущества предложенного способа перекачки жидкости заключаются в следующем:
отсутствуют слив жидкости и связанные с ним потери энергии;
клапаны в устройстве, реализующем способ, выполняют в виде одной или нескольких подвижных пластин, закрепленных на осях в устройстве, которые не только не допускают обратного перетока жидкости, но и являются источниками КСЖ, т.е. энергия ГУ не тратится на простое смещение клапана, а дополнительно расходуется на получение кумулятивных струй;
в результате того, что клапан подвижного патрубка выполнен проходным, дополнительное перемещение жидкости происходит за счет движения ППС как в прямом, так и обратном направлении, т.е. за счет объемного вытеснения жидкости, зависящего от длины хода и частоты возвратно-поступательного движения патрубка переменного сечения;
жидкость более равномерно поступает в нагнетательный трубопровод (НТ) во время всего цикла как действия ГУ (прямого и обратного), так и действия прямого и обратного хода подвижного патрубка;
управление параметрами ГУ, КСЖ осуществляется за счет управляемого возвратно-поступательного движения ППС (импульсного давления и разрежения), за счет регулируемой обратной связи по давлению, осуществляемой через подвижный патрубок, изменением величины площадей сечений патрубка, находящихся в питательном и нагнетательном трубопроводах, а также за счет изменения давления в гидроаккумуляторе.The advantages of the proposed method for pumping liquid are as follows:
there is no discharge of liquid and the associated energy loss;
the valves in the device that implements the method are made in the form of one or more movable plates mounted on the axes in the device, which not only prevent the backflow of liquid, but are also sources of CSF, i.e. GU energy is not spent on a simple valve displacement, but is additionally spent on cumulative jets;
as a result of the fact that the valve of the movable nozzle is made through, an additional movement of fluid occurs due to the movement of the faculty in both forward and reverse directions, i.e. due to volumetric displacement of the liquid, depending on the stroke length and the frequency of the reciprocating movement of the pipe of variable cross section;
the liquid flows more evenly into the discharge pipe (NT) during the entire cycle of both the action of the PG (direct and reverse) and the action of the forward and reverse stroke of the movable pipe;
control of the parameters of PG, CSG is carried out due to the controlled reciprocating movement of the PPS (pulse pressure and vacuum), due to the adjustable pressure feedback provided through the movable pipe, by changing the cross-sectional area of the pipe located in the feed and discharge pipelines, as well as due to changes in pressure in the accumulator.

Следовательно, в результате осуществления способа перемещение жидкости Q происходит за счет ГУ q_ГУ, за счет энергии КСЖ q_КСЖ, за счет объемного вытеснения жидкости движущимся патрубком -qo, что можно записать в виде формулы
Q q_ГУ + q_КСЖ + q_o. (1)
На фиг. 1 представлена схема устройства перекачки жидкости, посредством которого осуществляется способ; на фиг. 2 схемы устройства клапана; на фиг. 3 схемы образования и направления течений кумулятивных струй жидкости в патрубке переменного сечения с клапаном, показанных стрелками; на фиг. 4 схемы многопластинчатых клапанов, применяющихся в устройстве.Therefore, as a result of the implementation of the method, the movement of the fluid Q occurs due to the GU q _GU , due to the energy of the CSF q _CSG , due to the volume displacement of the liquid by the moving nozzle -qo, which can be written in the form of the formula
Q q _GU + q _CSF + q _o . (one)
In FIG. 1 is a diagram of a fluid pumping device through which the method is carried out; in FIG. 2 valve device circuits; in FIG. 3 diagrams of the formation and direction of flows of cumulative jets of liquid in a pipe of variable cross section with a valve, shown by arrows; in FIG. 4 schemes of multi-plate valves used in the device.

Устройство перекачки жидкости содержит корпус 1, в котором размещены первая рабочая камера (ПКР) 2, соединенная с питательным трубопроводом (ПТ) 3, и вторая рабочая камера (ВРК) 4, к которой присоединяется нагнетательный трубопровод (НТ) 5. Эти камеры соединены патрубком переменного сечения (ППС) 6, установленным с возможностью управляемого возвратно-поступательного движения. ППС 6 снабжен клапаном 7 и штоком 8 соединен с приводом, состоящим, например, из пружины 9 и эксцентрика 10 с уступом, который вращается электродвигателем (не показан). ВРК 4 снабжена вентилем 11, через который стравливается или закачивается, например, компрессором воздух, тогда она выполняет роль воздушного колпака. ПТ 3 снабжен всасывающим клапаном (ВК) 12, который установлен в нем с возможностью перемещения и фиксации. Затрубное пространство 13 между внешней поверхностью ППС 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 соединено с атмосферой или может быть заполнено рабочей средой (РС), например воздухом, и соединено с источником переменного давления (ИПД) 14, возбуждаемого в РС, например компрессором (не показан). Корпус 1 снабжен управляемым клапаном 15. Кроме того, клапан 7 может размещаться в ВРК 4 или в НТ 5, тогда ППС 6 без клапана. The fluid pumping device comprises a housing 1, in which a first working chamber (RCC) 2 is placed, connected to a feed pipe (PT) 3, and a second working chamber (VRK) 4, to which a discharge pipe (NT) 5 is connected. These chambers are connected by a pipe variable section (PPP) 6, installed with the possibility of controlled reciprocating motion. The teaching staff 6 is equipped with a valve 7 and the stem 8 is connected to a drive, consisting, for example, of a spring 9 and an eccentric 10 with a step that rotates by an electric motor (not shown). WRC 4 is equipped with a valve 11 through which air is blown or pumped, for example, by a compressor, then it acts as an air cap. PT 3 is equipped with a suction valve (VK) 12, which is installed in it with the ability to move and fix. The annulus 13 between the outer surface of the faculty 6 and the inner surface of the housing 1 is connected to the atmosphere or can be filled with a working medium (PC), for example air, and connected to a variable pressure source (IPD) 14, excited in the PC, for example, a compressor (not shown) . The housing 1 is equipped with a controllable valve 15. In addition, the valve 7 can be located in the WRC 4 or in NT 5, then PPP 6 without valve.

На фиг. 2 (а, б, в) показан продольный разрез патрубка 6, выполненного в виде прямоугольной воронки с клапаном 7 в виде двух пластин 16, 17, имеющих каждая оси 18 и 19 вращения соответственно (фиг. 2а), закрепленных в плоскости расходящихся сторон воронки. Свободные стороны пластин 16 и 17 опираются на ограничитель кронштейн 20, закрепленный между двумя другими параллельными между собой сторонами 21 воронки (другая сторона не показана). In FIG. 2 (a, b, c) shows a longitudinal section of a nozzle 6 made in the form of a rectangular funnel with a valve 7 in the form of two plates 16, 17 having each axis 18 and 19 of rotation, respectively (Fig. 2a), fixed in the plane of the diverging sides of the funnel . The free sides of the plates 16 and 17 are supported by a stop bracket 20 fixed between two other funnel sides 21 parallel to each other (the other side is not shown).

На фиг. 2б показан тот же патрубок 6, но пластины 16, 17 имеют общую ось 22 вращения, закрепленную также между двумя параллельными между собой сторонами 21 (другая не показана), а свободные стороны пластин опираются каждая на смежные стороны воронки, образуя со всеми ее сторонами герметичный контакт. In FIG. 2b, the same pipe 6 is shown, but the plates 16, 17 have a common axis of rotation 22, also fixed between two parallel sides 21 (the other is not shown), and the free sides of the plates are each based on adjacent sides of the funnel, forming a sealed with all its sides contact.

На фиг. 2в показан вариант клапана 7, выполненного в виде пружинистой пластины, закрепленной на одной из сторон воронки. Свободная сторона пластины-пружины 23 опирается на противоположную сторону ППС 6, образуя со всеми его сторонами герметичный контакт. In FIG. 2c shows a variant of the valve 7, made in the form of a springy plate mounted on one side of the funnel. The free side of the spring plate 23 rests on the opposite side of the faculty 6, forming a sealed contact with all its sides.

Во всех описанных случаях (фиг. 2а, б, в) пластины клапана 7 расположены под углом к оси патрубка 6, изменяющимся в интервале от 3 до 90^о, и образуют герметичный контакт со всеми сторонами ППС 6 и между собой для предотвращения обратного тока жидкости. Клапан 7, выполненный в соответствии с фиг. 2 а, б. в, может располагаться в ВРК 4 или в НТ 5, тогда пластины будут располагаться под углом соответственно к оси ВРК 4 или НТ 5.In all the above cases (Fig. 2a, b, c) of the valve plate 7 are arranged at an angle to the nozzle axis 6, varies in the range of from 3 to ^90, and form a sealed contact with all sides PPP 6 and between themselves to prevent reverse fluid flow . Valve 7 made in accordance with FIG. 2 a, b. c, can be located in VRK 4 or in NT 5, then the plates will be located at an angle, respectively, to the axis of VRK 4 or NT 5.

На фиг. 3 а, б, в пластины 16, 17 и пластина-пружина 23 клапана 7 показаны в момент схлопывания между собой (3б) и со стенками ППС 6, а стрелками показаны КСЖ 24-42, формируемые как за счет движения пластин (одинарные стрелки), так и за счет набегания потоков жидкости друг на друга (КСЖ 28-30; 35, 36, 38, 42, двойные стрелки). In FIG. 3a, b, in the plates 16, 17 and the spring plate 23 of the valve 7 are shown at the moment of collapse between each other (3b) and with the walls of the faculty 6, and the arrows indicate KSZh 24-42, formed as a result of the movement of the plates (single arrows) , and due to the run-in of fluid flows on each other (CSF 28-30; 35, 36, 38, 42, double arrows).

На фиг. 4а, б, в приведены схемы многопластинчатых клапанов, имеющих соответственно: две оси на каждой, закрепленные подвижно по паре пластин; три оси, закрепленные на каждой стороне трехгранного патрубка, имеющие каждая по одной трехугольной пластине, которые составляют в закрытом состоянии пирамиду и герметично перекрывают сечение ППС 6; одна общая ось, закрепленная в устройстве и снабженная поворачивающимися четырьмя пластинами, перекрывающими сечение двух соосных трубопроводов. In FIG. 4a, b, c show diagrams of multi-plate valves having, respectively: two axes on each, mounted movably along a pair of plates; three axes fixed on each side of the trihedral pipe, each having one triangular plate, which make up the pyramid in the closed state and hermetically close the cross section of the faculty 6; one common axis, fixed in the device and equipped with rotating four plates overlapping the cross section of two coaxial pipelines.

Все вышеописанные пластинчатые клапаны удовлетворяют формуле для выражения соотношения количества пластинчатых элементов n и осей вращения k
n a · k, (2) где k 1, 2, 3,
a

Так для клапана на фиг, 2а, а 1, k 22, тогда n 2 х 1 2 пластины;
на фиг. 2б a 2, k 1, то n 2 х 1 2 пластины;
на фиг. 4а а 2, k 2, то n 2 х 2 4 пластины;
на фиг. 4б а 1, k 3, то n 3 х 1 3 пластины.All of the above plate valves satisfy the formula for expressing the ratio of the number of plate elements n and the axes of rotation k
na · k, (2) where k 1, 2, 3,
a

So for the valve in FIGS. 2a, and 1, k 22, then n 2 x 1 2 plates;
in FIG. 2b a 2, k 1, then n 2 x 1 2 plates;
in FIG. 4a a 2, k 2, then n 2 x 2 4 plates;
in FIG. 4b a 1, k 3, then n 3 x 1 3 plates.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Рассмотрим пример подвижного ППС 6, который приводится в движение механизмом ударного возвратно-поступательного действия, состоящим из пружины 9 и эксцентрика 10 с уступом, приводимым во вращение, например, электродвигателем. Затрубное пространство 13 соединено с атмосферой, ППС 6 находится в верхнем по чертежу положении и выполнен в виде прямоугольной воронки с клапаном 7 (фиг. 2а), содержащим две пластины 16 и 17, закрепленные на осях 18 и 19, расположенных под углом к оси патрубка 6, и закрыт давлением жидкости, находящейся в ВРК 4. Столб жидкости в ПТ 3 неподвижен. Consider an example of a movable faculty 6, which is driven by a shock reciprocating mechanism, consisting of a spring 9 and an eccentric 10 with a ledge, driven into rotation, for example, by an electric motor. The annulus 13 is connected to the atmosphere, the faculty 6 is in the upper position according to the drawing and is made in the form of a rectangular funnel with a valve 7 (Fig. 2a) containing two plates 16 and 17, mounted on axes 18 and 19, located at an angle to the axis of the pipe 6, and is closed by the pressure of the liquid located in the WRC 4. The column of liquid in the PT 3 is stationary.

При вращении эксцентрика 10 зацеп штока 8 соскальзывает с уступа, пружина 9, до этого растянутая, сжимается, толкает шток 8 и связанный с ним патрубок 6 вниз, который ударяет по столбу жидкости, находящейся в ПРК 2 и ПТ 3, где происходит гидравлический удар. Одновременно с этим при движении ППС 6 вниз фронт жидкости набегает на пластины 16 и 17 клапана 7, расположенные к этому фронту под некоторым углом. В результате вдоль этих пластин формуются КСЖ 24, 25 (фиг. 3а), которые имеют более высокую скорость U, чем скорость V патрубка 6 (Майер В.В. Кумулятивный эффект в простых опытах. М. Наука, 1989, с.15)
U V ctg (α /2), (3) где α угол между плоским фронтом и пластинами.When the eccentric 10 rotates, the hook of the rod 8 slides off the ledge, the spring 9, previously stretched, is compressed, pushes the rod 8 and the associated pipe 6 down, which strikes the column of liquid located in the PRK 2 and PT 3, where the hydraulic shock occurs. At the same time, when the PPP 6 moves downward, the liquid front runs onto the plates 16 and 17 of the valve 7 located at an angle to this front. As a result, CSF 24, 25 are formed along these plates (Fig. 3a), which have a higher speed U than the speed V of pipe 6 (Meyer V.V. Cumulative effect in simple experiments. M. Nauka, 1989, p.15)
UV ctg (α / 2), (3) where α is the angle between the flat front and the plates.

При этом кинетическая энергия КСЖ 24 и 25 при внезапной остановке в вершине угла, образованном пластинами, которые пока герметично перекрывают сечение патрубка, превращаются в энергию давления. В это время в ПРК 2 и ПТ 3 повышается давление за счет гидроудара. При совместном действии давлений пластины 16 и 17 поворачиваются на осях 18 и 19, преодолевая давление в нагнетательном трубопроводе 5 и схлопываются со сторонами ППС 6, на которых закреплены их оси. При этом схлопывании образуются КСЖ 26 и 27 соответственно, которые направлены в одну сторону к ВРК 4 и под одинаковыми углами к оси патрубка 6. Пластины располагаются вдоль стен патрубка 6, следовательно, клапан 7 открыт. Кроме того, образуются кумулятивные струи 28 и 29, образованные при столкновении соответственно пар струй 24 и 25 и 26, 27. In this case, the kinetic energy of the CSF 24 and 25, when suddenly stopped at the apex of the angle formed by the plates, which so far hermetically close the nozzle section, are converted into pressure energy. At this time, in PRK 2 and PT 3, pressure increases due to water hammer. With the combined action of the pressure plate 16 and 17 rotate on the axes 18 and 19, overcoming the pressure in the discharge pipe 5 and collapse with the sides of the faculty 6, on which their axes are fixed. In this collapse, KSZh 26 and 27 are formed, respectively, which are directed in the same direction to WRC 4 and at equal angles to the axis of the nozzle 6. The plates are located along the walls of the nozzle 6, therefore, the valve 7 is open. In addition, cumulative jets 28 and 29 are formed, which are formed in a collision of pairs of jets 24 and 25 and 26, 27, respectively.

Таким образом сформировалась направленная кумулятивная струя 30, занимающая все узкое сечение патрубка 6 и перемещающаяся в ВРК 4 и имеющую более высокую скорость, чем скорость движения патрубка (фиг. 3). Очевидно, что в узком сечении патрубка 6 понижается давление, а кинетическая энергия КСЖ 30 в ВРК 4 превращается в энергию давления. Thus, a directional cumulative stream 30 was formed, occupying the entire narrow section of the nozzle 6 and moving in the VRK 4 and having a higher speed than the velocity of the nozzle (Fig. 3). Obviously, in a narrow section of the nozzle 6, the pressure decreases, and the kinetic energy of KSZh 30 in WRC 4 is converted into pressure energy.

Так как в ПРК 2 и ПТ 3 действует положительный период ГУ, то давление в них повышенное и происходит перемещение жидкости за счет действия ГУ и дополнительное перемещение жидкости, вызванное пониженным давлением в узком сечении патрубка 6 за счет действия кумулятивной струи, из ПТ 3 через патрубок 6 в НТ 5, т.е. жидкость приобретает некоторую скорость относительно ПРК 2, а навстречу движется патрубок 6. Следовательно, скорость набегания фронта жидкости равна сумме этих скоростей, что немаловажно для формирования новой кумулятивной струи 30, образующейся у пластин 16 и 17, прижатых к расходящимся стенкам патрубка 6. Встречаясь в узком сечении патрубка 6, они образуют КСЖ 30, которая существует во все время действия положительного периода гидроудара. Таким образом, энергия ГУ и энергия КСЖ взаимно дополняют друг друга во все время прямого хода патрубка 6 и положительного периода ГУ. Since in the PRK 2 and PT 3 the positive period of the PG operates, the pressure in them is increased and the fluid moves due to the action of the PG and the additional fluid movement caused by the reduced pressure in the narrow section of the pipe 6 due to the action of the cumulative jet, from the PT 3 through the pipe 6 to NT 5, i.e. the liquid acquires a certain velocity relative to the PRK 2, and the nozzle 6 moves towards it. Therefore, the velocity of the front of the liquid is equal to the sum of these velocities, which is important for the formation of a new cumulative jet 30 formed at the plates 16 and 17 pressed against the diverging walls of the nozzle 6. Meeting in narrow section of the pipe 6, they form the CSW 30, which exists during the entire duration of the positive period of hydroblow. Thus, the energy of the PG and the energy of the CSW are mutually complementary during the entire forward stroke of the pipe 6 and the positive period of the PG.

Перемещение жидкости происходит как за счет действия ГУ, так и за счет кумулятивного эффекта, а также за счет объемного вытеснения жидкости движущимся патрубком. The movement of fluid occurs both due to the action of PG, and due to the cumulative effect, as well as due to volumetric displacement of the fluid by the moving nozzle.

В конце прямого хода патрубок 6 занимает крайнее нижнее положение. В этот момент в ПТ 3 действует отрицательный период гидроудара, при котором давление в нем и в ПРК 2 ниже атмосферного, т.е. действует разрежение: пластины 16 и 17 клапана 7 возвратились в исходное положение и перекрыли внутреннее сечение патрубка 6. Под действием разрежения в ПТ 3 поступает жидкость, например, из скважины и восполняет убывший объем жидкости, приобретая некоторую скорость в ПТ 3. At the end of the forward stroke, the pipe 6 is in its lowest position. At this point, in PT 3, a negative period of water hammer operates, at which the pressure in it and in the PRK 2 is lower than atmospheric, i.e. there is a rarefaction: the plates 16 and 17 of the valve 7 have returned to their original position and blocked the internal section of the nozzle 6. Under the action of the rarefaction, fluid flows into the PT 3, for example, from the well and makes up for the decreased volume of fluid, acquiring a certain velocity in the PT 3.

Под действием эксцентрика 10 патрубок 6 начинает движение вверх по чертежу, растягивая пружину 9: происходит обратный его ход, при этом жидкость разгоняется в ПТ 3 до более высокой скорости. Одновременно в ВРК 4 за счет хода патрубка 6 вверх происходит объемное вытеснение порции жидкости в НТ 5. При достижении крайней верхней точки зацеп штока 8 соскальзывает с уступа эксцентрика 10 и, сжимаясь, пружина 9, а также давление в ВРК 4 действуют на патрубок, приводя его в движение. Патрубок 6 ударяет по движущемуся навстречу ему с некоторой скоростью столбу жидкости в ПТ 3 и т.д. Under the action of the eccentric 10, the pipe 6 starts moving upward in the drawing, stretching the spring 9: its reverse stroke occurs, while the liquid accelerates in the PT 3 to a higher speed. At the same time, in VRK 4, due to the upward movement of the nozzle 6, a volumetric displacement of a portion of liquid in NT 5 occurs. When the extreme point is reached, the hook of the rod 8 slides off the ledge of the eccentric 10 and, compressing, the spring 9 and the pressure in the VRK 4 act on the nozzle, leading him in motion. The pipe 6 hits a column of liquid moving towards it at a certain speed in the tank 3, etc.

Работа устройства с клапаном, выполненным в соответствии с фиг. 2 б, аналогична, изменяется только схема формирования кумулятивных струй. При прямом ходе патрубка 6 идет формирование КСЖ 31 и 32 вдоль расходящихся стенок патрубка и КСЖ 33 и 34 вдоль пластин 16 и 17, которые, в свою очередь, формируют струи 35 и 36. При схлопывании пластин 16 и 17 образуется КСЖ 37, которая совместно с КСЖ 35 и 36 формирует кумулятивную струю 38 патрубка 6. При обратном ходе пластины расходятся, опираясь на стенки патрубка 6, герметично перекрывая его внутреннее сечение. The operation of the device with a valve made in accordance with FIG. 2b, is similar, only the formation pattern of cumulative jets changes. In the forward stroke of the nozzle 6, the CSF 31 and 32 are formed along the diverging walls of the nozzle and the CSF 33 and 34 along the plates 16 and 17, which, in turn, form jets 35 and 36. When the plates 16 and 17 collapse, a CSF 37 is formed, which together with KSZh 35 and 36 forms a cumulative jet 38 of the pipe 6. When the back stroke, the plates diverge, relying on the walls of the pipe 6, hermetically overlapping its internal section.

Для демпфирования инерционного воздействия массы жидкости на детали устройства ВРК 4 можно выполнить в виде гидравлического аккумулятора воздушного колпака, а стравливать или закачивать воздух в него через вентиль 11. Объем воздушного колпака, зависящего от степени неравномерности подачи жидкости, можно уменьшить по сравнению с известным устройством, так как в предложенном устройстве неравномерность подачи меньше. Еще меньшие размеры будет иметь ВРК 4, если ее выполнить в виде пружинного гидроаккумулятора. To dampen the inertial effect of the mass of liquid on the parts of the VRK 4 device, it can be made in the form of a hydraulic accumulator of an air cap and bleed or pump air into it through valve 11. The volume of the air cap, which depends on the degree of unevenness of the fluid supply, can be reduced in comparison with the known device, since in the proposed device, the irregularity of the feed is less. VRK 4 will have even smaller dimensions if it is implemented as a spring accumulator.

Те же процессы и в том же порядке будут происходить в устройстве и в том случае, когда ПТ 3 будет снабжен всасывающим клапаном 12. Тогда при прямом ходе патрубка 6 он будет закрыт, а при обратном ходе отрывается и происходит всасывание порции жидкости в ПТ 3 из скважины через этот клапан. The same processes and in the same order will occur in the device in the case when the PT 3 will be equipped with a suction valve 12. Then, with a direct stroke of the pipe 6, it will be closed, and with the reverse stroke, a portion of the liquid will be sucked into the PT 3 from wells through this valve.

При наличии всасывающего клапана 12, который перемещается и фиксируется на расстоянии l от ПРК 2, всегда можно настроить устройство в резонанс с периодами гидравлического удара в данной жидкости, с частотой и величиной хода патрубка 6, например, при замене одной жидкости на другую, так как параметры ГУ зависят от скорости pаспpостpанения ударной волны, различной для различных жидкостей. Это позволит устройству развивать наивысшую производительность при перекачке различных жидкостей. If there is a suction valve 12, which moves and is fixed at a distance l from the PRK 2, you can always adjust the device to resonance with periods of water hammer in a given liquid, with the frequency and magnitude of the stroke of the nozzle 6, for example, when replacing one fluid with another, since PG parameters depend on the propagation velocity of the shock wave, which is different for different liquids. This will allow the device to develop the highest productivity when pumping various liquids.

Клапан 12 также можно выполнить в соответствии с фиг. 2 а, б, в, т.е. получить кумулятивную струю жидкости в ПТ 3, что повысит скорость движения жидкости в нем. Valve 12 can also be made in accordance with FIG. 2 a, b, c, i.e. get a cumulative stream of fluid in the PT 3, which will increase the speed of the fluid in it.

Управление параметрами гидроудара (давление, разрежение, время действия), а также кумулятивной струи (скорость, время действия КСЖ) можно производить несколькими методами. Control of the parameters of hydroblow (pressure, rarefaction, time of action), as well as the cumulative stream (speed, time of action of the CSF) can be done by several methods.

Управление скоростью движения патрубка 6 в различные периоды рабочего цикла с помощью управляемого привода, в этом случае изменяя ускорения движения патрубка в разные моменты периодов ГУ можно изменять давление, разрежение, время действия ГУ. The speed control of the pipe 6 at different periods of the working cycle using a controlled drive, in this case, changing the acceleration of the pipe at different times of the PG, you can change the pressure, vacuum, the duration of the PG.

Изменение геометрических размеров ПТ 3, например, за счет изменения положения всасывающего клапана 12. При l 0 устройство будет перекачивать жидкость за счет объемного вытеснения и кумулятивного эффекта, так как время действия ГУ ничтожно мало, а при l, равной некоторому значению, можно добиться разностной работы устройства. Changing the geometric dimensions of PT 3, for example, by changing the position of the suction valve 12. At l 0, the device will pump liquid due to volumetric displacement and cumulative effect, since the action time of PG is negligible, and at l equal to a certain value, a difference can be achieved device operation.

Изменение величины обратной связи по давлению (ОСД) β осуществляемой через ППС 6, посредством изменения соотношения площадей сечений его, находящихся соответственно в ВРК 4 S₂ и в ПРК 2 S₁, т.е.The change in the value of pressure feedback (OSD) β carried out through the faculty 6, by changing the ratio of the areas of its cross sections located respectively in the WRC 4 S ₂ and in the PRK 2 S ₁ , i.e.

β

> 0, (4) где Р₁, Р₂ давления в ПРК и ВРК соответственно.β

> 0, (4) where P ₁ , P _{2 are the} pressures in the PRK and VRK, respectively.

ОСД показывает, какая часть энергии давления в ВРК 4 расходуется на движение ППС 6 при прямом его ходе для его ускорения, необходимого для получения гидроудара с заданными параметрами. При этом можно выбрать оптимальное соотношение распределения мощности привода и мощности, передаваемой с помощью ОСД на патрубок 6, по периодам рабочего цикла устройства. Например, при обратном ходе ППС 6 в период действия отрицательной фазы ГУ в ПРК 2 и ПТ 3 в объеме патрубка 6 образуется газовый пузырь, при схлопывании которого происходит обратный гидроудар (ОГУ), в результате чего возникают большие давления в ПТ 3 и механические нагрузки на патрубок 6. За счет противодействия давления в ВРК 4 на патрубок 6 и привода на ППС 6 избыточная энергия ОГУ демпфируется и используется только необходимая ее часть для перемещения жидкости из питательного трубопровода в нагнетательный (НОУ-ХАУ). Это повышает КПД, производительность и равномерность подачи способа и устройства. OSD shows what part of the pressure energy in VRK 4 is spent on the movement of the faculty 6 at its direct course to accelerate it, necessary to obtain a water hammer with given parameters. In this case, you can choose the optimal ratio of the distribution of drive power and power transmitted using the OSD to the pipe 6, according to the periods of the operating cycle of the device. For example, during the reverse course of PPS 6 during the period of the negative phase of the PG in the PRK 2 and PT 3, a gas bubble is formed in the volume of the nozzle 6, when it collapses, a reverse water hammer (OSU) occurs, resulting in high pressures in the PT 3 and mechanical loads nozzle 6. Due to the pressure in BPH 4 on the nozzle 6 and the actuator on the teaching staff 6, the excess energy of the OSU is damped and only the necessary part is used to move the liquid from the feed pipe to the discharge pipe (KNOW-HAU). This increases the efficiency, productivity and uniformity of the flow of the method and device.

Изменение давления в ВРК, выполненной в виде гидроаккумулятора, с помощью компрессора через вентиль 11 позволяет также изменять величину обратной связи по давлению и регулировать скорость движения ППС 6. Changing the pressure in the WRC, made in the form of a hydraulic accumulator, using the compressor through the valve 11 also allows you to change the magnitude of the feedback pressure and adjust the speed of the PPP 6.

Рассмотрим случай подвижного патрубка 6, но без клапана 7, который приводится в ударное возвратно-поступательное движение с помощью источника переменного давления (ИПД) 14, возбуждаемого в рабочей среде, например в жидкости, заполняющей затрубное пространство 13 устройства. ППС 6 выполнен в виде конической воронки. НТ 5 снабжен клапаном 7, который закрыт, и гидравлическим аккумулятором, ВРК 4 по существу выполняет роль соединительного узла устройства и НТ 5. Ударный пружинный привод, а именно пружина 9, шток 8, эксцентрик 10, отсутствуют. Consider the case of a movable pipe 6, but without a valve 7, which is driven by shock reciprocating motion using a variable pressure source (SPD) 14, excited in a working medium, for example, in a liquid filling the annular space 13 of the device. PPS 6 is made in the form of a conical funnel. NT 5 is equipped with a valve 7, which is closed, and a hydraulic accumulator, VRK 4 essentially acts as a connecting node of the device and NT 5. There are no shock spring actuators, namely spring 9, rod 8, cam 10.

ИПД 14 создает в рабочей среде затрубного пространства 13 импульсное давление, что приводит патрубок 6 в движение (по чертежу вниз, фиг. 1), так называемый прямой ход патрубка. Последний удаpяет по неподвижному или движущемуся столбу жидкости в ПТ 3 конической поверхности и в ней возникает ГУ. Одновременно с этим в ППС 6 возникает цилиндрическая кумулятивная струя жидкости (ЦКС), которая обладает более высокой скоростью, чем скорость патрубка 6 (фиг. 3). ЦКС перемещается из ПТ 3 в ВРК 4, обладая большой кинетической энергией, где она превращается в энергию давления, при этом открывается клапан 7 в нагнетательном трубопроводе 5. В это время повышается давление в ПТ 3 и за счет этого также происходит перемещение жидкости в НТ 5 в течение всего действия положительного периода гидравлического удара. IPD 14 creates an impulse pressure in the annulus 13 working medium, which sets the nozzle 6 in motion (as shown in the drawing below, Fig. 1), the so-called forward stroke of the nozzle. The latter strikes a fixed or moving column of liquid in the PT 3 of the conical surface and a PG arises in it. At the same time, a cylindrical cumulative liquid stream (CKS) arises in PPS 6, which has a higher speed than the speed of the pipe 6 (Fig. 3). The CKS moves from PT 3 to VRK 4, possessing high kinetic energy, where it is converted into pressure energy, and valve 7 opens in the discharge pipe 5. At this time, the pressure in PT 3 rises and due to this, the liquid also moves to NT 5 during the entire period of the positive period of water hammer.

Продолжающееся движение ППС 6 вниз с некоторой скоростью способствует поддержанию действия ЦКС, удлиняет время положительного действия ГУ, а также за счет объемного вытеснения жидкости из ПРК 2 перемещает дополнительное количество жидкости в НТ 5. В конце действия положительного периода ГУ ИПД 14 создает импульсное разрежение в жидкости затрубного пространства 13 и ППС начинает двигаться вверх обратный ход патрубка 6. В ПТ 3 формируется управляемое разрежение и в него поступает жидкость из скважины, клапан 7 в НТ 5 закрывается и не допускает обратного притока жидкости. Дополнительного перемещения жидкости за счет объемного ее вытеснения не происходит, так как в патрубке отсутствует клапан 7. The continued movement of PPP 6 downward at a certain speed helps maintain the action of the CSF, lengthens the time of the positive action of PG, and also, due to volumetric displacement of liquid from PRK 2, moves an additional amount of liquid into NT 5. At the end of the positive period, GU IPD 14 creates a pulsed vacuum in the liquid annular space 13 and the faculty begins to move upward the return stroke of the nozzle 6. In PT 3 a controlled vacuum is formed and liquid enters from it from the well, valve 7 in NT 5 closes and does not allow of inverse inflow of liquid. Additional movement of the liquid due to its volumetric displacement does not occur, since there is no valve 7 in the nozzle.

Если ПТ 3 снабжен всасывающим клапаном 12, то процессы при работе устройства происходят в соответствии с вышеописанным. Перемещением всасывающего клапана 12 в ПТ 3 и изменением скорости движения патрубка 6 можно управлять параметрами ГУ и ЦКС, что позволит развить устройству высокие КПД и повыcить производительность устройства и способа. Возможно совместное действие ударного пружинного и гидравлического приводов или использование затрубного пространства 13, заполненного жидкостью и снабженного управляемым клапаном 15, для предотвращения движения патрубка 6 в обратном направлении в самом начале его прямого хода под действием давления, развиваемого в ПТ 3 гидроударом, когда клапан 7 еще не сработал не открыт. В этом случае ИПД 14 представляет собой емкость с жидкостью. If PT 3 is equipped with a suction valve 12, then the processes during operation of the device occur in accordance with the above. By moving the suction valve 12 in the PT 3 and changing the speed of the nozzle 6, it is possible to control the parameters of the control unit and the central heating system, which will allow the device to develop high efficiency and increase the productivity of the device and method. Perhaps the combined action of the shock spring and hydraulic actuators or the use of the annular space 13, filled with liquid and equipped with a controllable valve 15, to prevent the nozzle 6 from moving in the opposite direction at the very beginning of its forward stroke under the action of pressure developed in the PT 3 by water hammer, when the valve 7 is still did not work not open. In this case, the IPD 14 is a container with a liquid.

Рассмотрим случай неподвижного патрубка 6, который может быть снабжен клапаном 7, тогда ВРК 4 может быть выполнена в виде гидроаккумулятора. Клапан 7 может быть выполнен по одной из схем, приведенных на фиг. 3 а, б, в, например в соответствии с фиг. 2в пластинчатая пружина 23, закрепленная на стенке ППС 6. Патрубок 6 со стенками ПРК 2 соединен негерметично, т.е. затрубное пространство 13 сообщается с ПРК 2. Источник переменного давления выполнен в виде, например, цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение. Управляемый клапан 15 выполнен в виде ударного клапана. Consider the case of a stationary pipe 6, which can be equipped with a valve 7, then WRC 4 can be made in the form of a hydraulic accumulator. Valve 7 can be made according to one of the circuits shown in FIG. 3 a, b, c, for example, in accordance with FIG. 2c, a leaf spring 23 mounted on the wall of the faculty 6. The pipe 6 with the walls of the PRK 2 is not connected tightly, i.e. the annular space 13 communicates with the PRK 2. The source of variable pressure is made in the form, for example, of a cylinder with a piston reciprocating. The controlled valve 15 is made in the form of a shock valve.

При движении поршня ИПД 14 по чертежу вправо в затрубном пространстве 13, в ПРК 2 и ПТ 3 создается разрежение и жидкость разгоняется до некоторой заданной скорости. В это время управляемый клапан 15 закрывается и в ПТ 3 происходит гидроудар давление в нем возрастает, действуя на пластинчатую пружину 23, которая перекрывает внутреннее сечение патрубка 6. Пружина-пластина 23 движется в направлении к стенке ППС 6, на которой она закреплена и, схлопываясь с ней, формирует КСЖ 39, направленную вдоль внутреннего сечения патрубка в сторону ВРК 4. When the piston moves IPD 14 according to the drawing to the right in the annulus 13, in PRK 2 and PT 3, a vacuum is created and the fluid accelerates to a certain predetermined speed. At this time, the controlled valve 15 closes and in the PT 3 there is a water hammer; the pressure increases in it, acting on a leaf spring 23, which overlaps the internal section of the nozzle 6. The spring-plate 23 moves towards the wall of the faculty 6, on which it is fixed and collapsing with it, forms KSG 39, directed along the inner section of the pipe in the direction of the WRC 4.

Под действием давления ГУ формируется поток жидкости через ППС 6, который, набегая на его стенку, расположенную под углом к его оси, и на пружину-пластину 23, создает КСЖ 40, 41, 42 в том же направлении, что и предыдущая КСЖ 39, которые обладают большей скоростью по сравнению со скоростью потока жидкости в питательном трубопроводе. В патрубке 6 создается разрежение, что создает возможность для перемещения дополнительного объема жидкости в нагнетательный трубопровод. Кроме того, по мере уменьшения давления ГУ в ПТ 3 пружина-пластина 23 под действием сил упругости отходит от стенки ППС 6 и автоматически уменьшает угол α между нею и фронтом набегающего потока, который уже имеет меньшую скорость Vn. Но скорость U кумулятивной струи 42 в патрубке 6 автоматически поддерживается на заданном уровне еще некоторое время действия положительного периода ГУ. Формула (3) для этого случая имеет вид
U V_n ctg (α /2), (5) где V_n скорость потока;
α угол между фронтом потока и пружины.Under the pressure of the GU, a fluid flow is formed through the PPS 6, which, running on its wall, located at an angle to its axis, and on the spring plate 23, creates a CSF 40, 41, 42 in the same direction as the previous CSF 39, which have a higher speed compared to the flow rate of the liquid in the feed pipe. A vacuum is created in the pipe 6, which makes it possible to move an additional volume of liquid into the discharge pipe. In addition, as the GU pressure in the PT 3 decreases, the spring-plate 23, under the action of elastic forces, departs from the PPS wall 6 and automatically reduces the angle α between it and the front of the incident flow, which already has a lower velocity Vn. But the speed U of the cumulative jet 42 in the pipe 6 is automatically maintained at a predetermined level for some more time of the positive period of the PG. Formula (3) for this case has the form
UV _n ctg (α / 2), (5) where V _{n is} the flow rate;
α is the angle between the front of the flow and the spring.

Очевидно, что при уменьшении α увеличивается ctg (α /2), т.е. скорость КСЖ 42 при подобранном правильно коэффициенте упругости пружины поддерживается, обеспечивая давление в НТ 5 на заданном уровне. Obviously, as α decreases, ctg (α / 2) increases, i.e. KSZh 42 speed with the correct spring coefficient of elasticity is maintained, providing pressure in NT 5 at a given level.

В некоторый заданный момент положительного действия периода ГУ поршень ИПД 14 начинает двигаться налево по чертежу, вытесняя жидкость из цилиндра в ПРК 2 через управляемый клапан 15, поддерживая скорость набегания потока V_n на конусную часть ППС 6, перемещая дополнительно жидкость в нагнетательный трубопровод 5.At some given moment of the positive effect of the GI period, the IPD 14 piston begins to move to the left according to the drawing, displacing the liquid from the cylinder in the PRK 2 through the controlled valve 15, maintaining the flow rate V _n on the conical part of the PPS 6, additionally moving the liquid to the discharge pipe 5.

При отрицательном периоде ГУ пружина-пластина 23 перекрывает сечение патрубка 6. В питательном трубопроводе 3 создается разрежение, под действием которого в него начинает поступать жидкость, например, из резервуара. Поршень ИПД 14 начинает двигаться вправо и разгоняет столб жидкости в ПТ 3 до некоторой заданной скорости. Клапан 15 закрывается, и в питательном трубопроводе 3 создается гидроудар и т.д. When the PG period is negative, the spring-plate 23 overlaps the section of the nozzle 6. A vacuum is created in the feed pipe 3, under the action of which liquid begins to flow into it, for example, from the reservoir. The piston IPD 14 begins to move to the right and accelerates the column of fluid in the PT 3 to a predetermined speed. The valve 15 closes, and a water hammer, etc., is created in the feed pipe 3.

Те же процессы будут протекать в устройстве и при наличии в ПТ 3 всасывающего клапана 12, который может быть выполнен в виде пластин, расположенных под углом к оси трубопровода, в соответствии с фиг. 2 а, б, в, т.е. создавать в нем кумулятивную струю, обладающую большей скоростью, по сравнению с тем случаем, если бы клапан 12 был выполнен по схеме поднимающегося клапана (тарельчатым, кольцевым, шаровым). The same processes will occur in the device and if there is a suction valve 12 in the PT 3, which can be made in the form of plates located at an angle to the axis of the pipeline, in accordance with FIG. 2 a, b, c, i.e. create in it a cumulative jet that has a greater speed, compared with the case if the valve 12 were made according to the scheme of a rising valve (poppet, ring, ball).

Таким образом, изобретение позволяет развивать уровень ударных давлений, не меньших, чем в гидротаранном насосе, управлять частотой следования гидравлических ударов, применить физический эффект кумулятивных струй (увеличение кинетической энергии) перекачиваемого потока жидкости, которая при торможении в нагнетательном трубопроводе превращается в дополнительное давление в жидкости, заменить поднимающиеся клапаны на активные клапаны (комбинация вращающихся пластин, расположенных под углом к оси устройства, изменяющимся в пределах от 3 до 90^о, и установленных с возможностью перекрытия обратного потока жидкости в устройстве), которые сами могут формировать кумулятивные струи, используя энергию гидроудара и движения патрубка переменного сечения, управлять не только импульсным давлением, но и разрежением при гидроударе, что позволяет применить энергию обратного гидроудара для перекачки жидкости (НОУ-ХАУ), а также управлять параметрами как гидроудара, так и кумулятивных струй, перемещать жидкость как за счет энергии гидроудара и кумулятивных струй, так и за счет объемного вытеснения ее из рабочих камер движущимся патрубком при прямом и обратном его ходах, повысить равномерность подачи жидкости.Thus, the invention allows to develop a level of shock pressures not less than in a hydraulic ram pump, control the frequency of hydraulic shocks, apply the physical effect of cumulative jets (increase in kinetic energy) of the pumped fluid stream, which, when braking in the discharge pipe, turns into additional pressure in the liquid , replace the rising valves with active valves (a combination of rotating plates located at an angle to the axis of the device, varying from 3 to 90 ^° , and installed with the possibility of blocking the reverse flow of liquid in the device), which themselves can form cumulative jets using the energy of hydroblow and the movement of the nozzle of variable cross-section, control not only the pulse pressure, but also the vacuum during the hydroblow, which allows the use of reverse energy water hammer for pumping liquid (KNOW-HOW), as well as control the parameters of both water hammer and cumulative jets, move the liquid both due to the energy of hydraulic shock and cumulative jets, and due to volumetric of its displacement from the working chambers moving nozzle at its forward and reverse speeds, liquid feed to increase uniformity.

Следовательно, КПД, производительность и равномерность подачи жидкости в изобретении выше, чем в проточке. Therefore, the efficiency, productivity and uniformity of the fluid supply in the invention is higher than in the groove.

КПД η₁ прототипа выражается формулой
η₁ Pq/W₁, (6)
где P давление в нагнетательном трубопроводе;
q производительность;
W₁ затраченная мощность.Efficiency η _{1 of the} prototype is expressed by the formula
η ₁ Pq / W ₁ , (6)
where P is the pressure in the discharge pipe;
q performance;
W ₁ expended power.

КПД η₂ способа и устройства с учетом формулы (1) выражается формулой
η₂= P₂Q/W₂=

(q_ГУ+q_КСЖ+q_o). (7)
Примем, что q q_ГУ (8), очевидно, что η₂>η₁ при этом W₂ затраченная мощность. Составим отношение η₂/η₁ с учетом условия формулы (8)

1 +

+

Для выполнения неравенства (9) необходимо показать, что каждый из сомножителей больше или равен 1. Первый сомножитель заведомо больше единицы, т.е.Efficiency η _{2 of the} method and device, taking into account formula (1), is expressed by the formula
η ₂ = P ₂ Q / W ₂ =

(q _PG + q _CSF + q _o ). (7)
We assume that qq of _GI (8), it is obvious that η ₂ > η ₁ with W ₂ consumed power. We compose the ratio η ₂ / η ₁ taking into account the conditions of the formula (8)

1 +

+

To satisfy inequality (9), it is necessary to show that each of the factors is greater than or equal to 1. The first factor is obviously greater than unity, i.e.

1 +

+

> 1. (9)
Второй сомножитель необходимо расшифровать. Полная или затраченная мощность тарана включает мощность, употребленную на разгон жидкости объемом Q₁ в питательном трубопроводе, при этом q₁ объем сливной жидкости и q объем жидкости, перемещенный в нагнетательный трубопровод, Q₁ q₁ + q, тогда
W₁ Q₁P₁ + qP P₁q₁ + P₁q + Pq, (10) где Р₁ давление в питательном трубопроводе до гидроудара (при P/P₁ 10, КПД тарана ТГ-1 52%). Так как Р₁ мало и q обычно в несколько раз меньше q₁, то Р₁q мало по сравнению с другими слагаемыми равенства (10) и им можно пренебречь. Мощность P₁q₁ затрачена на разгон жидкости и ее слив через ударный клапан, Pq мощность, необходимая для перемещения жидкости в нагнетательный трубопровод.1 +

+

> 1. (9)
The second factor must be decrypted. The total or consumed power of a battering ram includes the power used to disperse a liquid with a volume of Q ₁ in the feed pipe, with q _{1 the} volume of the drain fluid and q the volume of the fluid transferred to the discharge pipe, Q ₁ q ₁ + q, then
W ₁ Q ₁ P ₁ + qP P ₁ q ₁ + P ₁ q + Pq, (10) where P _{1 is the} pressure in the feed pipe before the water hammer (at P / P ₁ 10, the efficiency of the ram TG-1 is 52%). Since P _{1 is} small and q is usually several times smaller than q ₁ , then P ₁ q is small in comparison with other terms of equality (10) and can be neglected. The power P ₁ q _{1 was} expended on the acceleration of the fluid and its discharge through the shock valve, Pq the power required to move the fluid into the discharge pipe.

Полная мощность, используемая в устройстве, выражается формулой
W₂ P₂q + P₂q_КСЖ + P₂q_o, P₂ P, (11) где P₂q мощность, затраченная на перемещение жидкости в нагнетательный трубопровод при ГУ;
P₂q_КСЖ мощность, затрачиваемая на создание кумулятивных струй за счет вращения пластин клапана и набегания потока на конусную часть патрубка (в прототипе равная мощность W₁ расходуется только на подъем клапана и не участвует в перемещении жидкости);
P₂q_o мощность, расходуемая на объемное вытеснение жидкости в нагнетательный трубопровод (мощность лобового сопротивления при этом незначительна, так как при ГУ давление с обеих сторон патрубка одинаковое; при обратном ходе затрачивается основная часть мощности в этом случае, но и она меньше мощности P₁q₁ прототипа, так как отсутствуют потери, связанные с разгоном и сливом этой жидкости в питательном трубопроводе,
Таким образом, P₂q_o < P₁q₁. Из анализа формул (10), (11) можно записать следующие выражения:
P₁q₁ P₂q_o > 0, P₂q_ГУ Pq, P₂q_КСЖ ≥W₁.The total power used in the device is expressed by the formula
W ₂ P ₂ q + P ₂ q _CSF + P ₂ q _o , P ₂ P, (11) where P ₂ q is the power spent on moving the fluid into the discharge pipe at the _{main unit} ;
P ₂ q _CSF power spent on the creation of cumulative jets due to the rotation of the valve plates and the flow on the conical part of the pipe (in the prototype equal power W ₁ is spent only on lifting the valve and is not involved in moving the fluid);
P ₂ q _{o the} power spent on the volumetric displacement of the liquid into the discharge pipe (the power of the frontal resistance is negligible, since the pressure on both sides of the nozzle is the same; when the return stroke, the main part of the power is spent in this case, but it is also less than the power P ₁ q _{1 of the} prototype, since there are no losses associated with acceleration and discharge of this fluid in the feed pipe,
Thus, P ₂ q _o <P ₁ q ₁ . From the analysis of formulas (10), (11), one can write the following expressions:
P ₁ q ₁ P ₂ q _o > 0, P ₂ q _PG Pq, P ₂ q _CSF ≥W ₁ .

Тогда
W₁ W₂ P₁q₁ Pq_o > 0, т.е. W₁/W₂ ≥ 1. (12)
Окончательно η₂/η₁ > 1.Then
W ₁ W ₂ P ₁ q ₁ Pq _o > 0, i.e. W ₁ / W ₂ ≥ 1. (12)
Finally, η ₂ / η ₁ > 1.

Способ перекачки жидкости реализован в устройстве перекачки жидкости, представленном на фиг. 1 и содержащем клапаны, выполненные в соответствии с фиг. 2 а, б, в, а также фиг. 4 а, б. Для реализации способа можно применить промышленно освоенный гидротаран ТГ-1 предварительно выполнив следующие конструктивные изменения:
соединить патрубком переменного сечения питательный и нагнетательный трубопроводы, причем последний соединен с воздушным колпаком; патрубок переменного сечения выполнен в виде прямоугольной воронки с клапаном;
клапан выполнить в виде вращающихся пластин, закрепленных на противоположных стенках патрубка, в соответствии с фиг. 2 а, б, в, с помощью которого формируется кумулятивная струя, направленная от питательного к нагнетательному трубопроводу. Алгоритм работы тарана (Жабо В.В. и Уваров В.В. Гидравлика и насосы. М. Энергия, 1989, с.102-109) полностью сохраняется кроме того, что перемещение жидкости осуществляется не только за счет гидроудара, но и за счет энергии кумулятивной струи, созданной патрубком переменного сечения и клапаном оригинальной конструкции.The fluid pumping method is implemented in the fluid pumping device shown in FIG. 1 and comprising valves made in accordance with FIG. 2 a, b, c, and also FIG. 4 a, b. To implement the method, you can apply the industrially mastered hydraulics TG-1 after completing the following structural changes:
to connect the supply and discharge pipelines with a pipe of variable cross-section, the latter being connected to the air cap; the pipe of variable section is made in the form of a rectangular funnel with a valve;
the valve is made in the form of rotating plates mounted on opposite walls of the nozzle, in accordance with FIG. 2 a, b, c, with the help of which a cumulative jet is formed, directed from the feed line to the discharge line. The ram operation algorithm (Zhabo VV and Uvarov VV Hydraulics and pumps. M. Energia, 1989, pp. 102-109) is fully preserved except that the movement of the liquid is carried out not only due to hydroblow, but also due to the energy of the cumulative jet created by a pipe of variable cross-section and a valve of the original design.

Claims (6)

1. Способ перекачки жидкости, включающий использование питательного, нагнетательного трубопроводов и гидроаккумулятора, создание гидравлического удара в питательном трубопроводе с величиной давления, необходимой для перемещения части жидкости в нагнетательный трубопровод через клапан и демпфирования его воздействия, отличающийся тем, что соединяют питательный и нагнетательный трубопроводы патрубком переменного сечения, совершающего возвратно-поступательное движение, формируют направленную кумулятивную струю (или струи) жидкости, при этом создают гидравлический удар путем формирования управляемого импульсного давления и разряжения в жидкости, перемещение жидкости осуществляют дополнительно за счет кинетической энергии кумулятивной струи и объемного вытеснения ее патрубком переменного сечения, причем для формирования кумулятивной струи (струй) и гидравлического удара используют часть энергии повышенного давления в нагнетательном трубопроводе посредством регулируемой обратной связи по давлению, осуществляемой через подвижный патрубок переменного сечения. 1. The method of pumping liquid, including the use of the feed, discharge pipelines and a hydraulic accumulator, the creation of a hydraulic shock in the feed pipe with the amount of pressure necessary to move part of the liquid into the discharge pipe through the valve and damping its effects, characterized in that the feed and discharge pipes are connected by a pipe a variable section, making a reciprocating motion, form a directional cumulative stream (or stream) of fluid, this creates a hydraulic shock by forming a controlled pulse pressure and vacuum in the liquid, the movement of the liquid is additionally carried out due to the kinetic energy of the cumulative jet and volumetric displacement of its nozzle of variable cross section, and to form the cumulative jet (jets) and hydraulic shock, part of the increased pressure energy is used in discharge pipe by means of adjustable pressure feedback through a movable pipe of variable cross section. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление параметрами гидравлического удара, кумулятивной струи и величины обратной связи по давлению осуществляют изменением соотношения площадей сечений патрубка, находящихся соответственно в нагнетательном и питательном трубопроводах, изменением давления в гидравлическом аккумуляторе, а также за счет изменения геометрических размеров трубопровода. 2. The method according to p. 1, characterized in that the parameters of the water hammer, cumulative jet and pressure feedback are controlled by changing the ratio of the cross-sectional areas of the pipe located in the discharge and feed pipelines, respectively, by changing the pressure in the hydraulic accumulator, and also by changes in the geometric dimensions of the pipeline. 3. Устройство перекачки жидкости, содержащее корпус питательный, нагнетательный трубопроводы и клапан, отличающееся тем, что оно снабжено патрубком переменного сечения, первой и второй рабочими камерами, закрепленными в корпусе и соединенными соответственно с питательным и нагнетательным трубопроводами, патрубок переменного сечения, соединяющий полости рабочих камер, установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством привода, при этом клапан выполнен с возможностью создания кумулятивных струй в жидкости. 3. A fluid pumping device comprising a supply, discharge pipelines and a valve, characterized in that it is equipped with a variable section pipe, first and second working chambers fixed in the housing and connected respectively to the supply and discharge pipes, a variable section pipe connecting the working cavities cameras mounted with the possibility of reciprocating movement by means of a drive, while the valve is configured to create cumulative jets in the liquid. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что запорный орган клапана выполнен преимущественно в виде по крайней мере одного пластинчатого элемента, закрепленного под углом к оси симметрии устройства, совпадающей с направлением перемещения жидкости, с возможностью возвратно-поворотного движения и герметичного перекрытия внутреннего сечения устройства. 4. The device according to p. 3, characterized in that the valve shutoff is made in the form of at least one plate element fixed at an angle to the axis of symmetry of the device, which coincides with the direction of movement of the liquid, with the possibility of a reciprocating movement and tight shutoff of the internal section of the device. 5. Устройство по пп. 3 и 4, отличающееся тем, что питательный трубопровод снабжен всасывающим клапаном, установленным с возможностью его перемещения и фиксации, а вторая рабочая камера выполнена в виде гидравлического аккумулятора. 5. The device according to paragraphs. 3 and 4, characterized in that the feed pipe is equipped with a suction valve installed with the possibility of its movement and fixation, and the second working chamber is made in the form of a hydraulic accumulator. 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным управляемым клапаном, затрубным пространством с рабочей средой, образованным внешней поверхностью патрубка и внутренней поверхностью корпуса, которое соединено с источником переменного давления, возбуждаемого им в рабочей среде. 6. The device according to p. 3, characterized in that it is equipped with an additional controlled valve, annulus with a working medium formed by the outer surface of the pipe and the inner surface of the housing, which is connected to a source of variable pressure excited by it in the working medium.

Images