RU2576095C1 - Hydraulic ram - Google Patents

Abstract

FIELD: pump engineering.

SUBSTANCE: invention relates to pump engineering, in particular to hydraulic ram engineering. Hydraulic ram comprises supplying pipeline 31, air chamber 32 with delivery pipeline 44, impact and delivery valves 16 and 43 and pressure tank 45. Ram is provided with a float chamber 22 arranged in storage chamber 4. Chamber 4 is equipped with float 14 which rod 20 is hinged at lever 13 divided into two unequal parts. One end of lever 13 is pivotally connected to edge of chamber 4, and the other end is pivotally connected via rod 7 with shutoff member 5 to L-shaped lever 6 of inlet fitting 3. Middle part of lever 13 is hinged to rod 21 connected with shutoff member 18 with L-shaped lever 19 of pipeline 31, and is connected with valve 16 of flexible drive 22. Valve 16 is made in the form of drop, located at the end of pipeline 31 with possibility of axial movement by means of guide rod 15 arranged in cylinder 30 of guides below pipeline 31 and attached to drive 22 via roller 29. End of rod 15 is installed in side wall of pipeline 31.

EFFECT: invention provides control of operation, increased efficiency and reliability, reduced specific metal consumption and faster operation.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, в частности к конструкции гидравлических таранов, основанных на использовании гидравлического удара, и может быть использовано в качестве водоподъемников в системе мелиорации и водного хозяйства. Такими водоисточниками могут служить реки, каналы, коллекторы, имеющие движение воды, обеспечивающие работоспособность гидротарана.The invention relates to pump engineering, in particular to the design of hydraulic rams based on the use of water hammer, and can be used as water lifts in the land reclamation and water management systems. Such water sources can serve as rivers, canals, reservoirs that have water movement, ensuring the health of the ram.

Известен гидравлический таран, который является низконапорным устройством для подъема воды УВП-2 (патент RU №2056548, кл. F04F 7/02 от 20.03.1996), состоящий из спаренных трубопроводов с двухкамерным прямоугольным корпусом, который имеет два окна с опорными седлами, между которыми сверху по направлению движения потока закреплена ось вращения. На оси вращения расположен двухсторонний криволинейный равноплечий рычаг, соединенный одним концом с верхней стороной эластичного армированного ленточного ударного клапана, а вторым концом - с внешней стороны правого ударного клапана. Клапаны внутренней стороной прикреплены к внутренней части опорных седел в области вращении таким образом, что при повороте рычага в одном случае полностью касается прямоугольного периметра седла, находясь в растянутом состоянии, а в другом случае изгибается, и полностью открывают водопропускные окна корпуса. В корпусе каждой камеры установлены конические патрубки с нагнетательными клапанами, расположенные в воздушном колпаке.A hydraulic ram is known, which is a low-pressure device for lifting water UVP-2 (patent RU No. 2056548, class F04F 7/02 of 03/20/1996), consisting of paired pipelines with a two-chamber rectangular housing, which has two windows with supporting saddles, between which the rotation axis is fixed from above in the direction of flow. On the axis of rotation there is a two-sided curved equal-arm lever connected at one end to the upper side of an elastic reinforced belt shock valve, and the second end to the outside of the right shock valve. The valves are attached with the inner side to the inside of the support seats in the rotation region in such a way that, when the lever is turned, in one case it completely touches the rectangular perimeter of the seat, being in an extended state, and in the other case it bends, and fully open the culverts of the casing. In the body of each chamber there are conical nozzles with discharge valves located in the air cap.

Недостатком описанного устройства является то, что ударные клапаны выполнены из эластичного армированного материала, который является гасителем гидравлического удара и уменьшает величину давления в трубопроводах при гидравлическом ударе. Это влечет к снижению высоты подъема жидкости, а следовательно, к уменьшению производительности данного устройства. Другим недостатком является то, что необходимы длинные питающие трубопроводы (от 40 и более диаметров) для того, чтобы обратная волна при гидравлическом ударе не выходила за пределы спаренных трубопроводов. Это приводит к увеличению удельной металлоемкости данного устройства. Следующим недостатком является то, что равноплечий рычаг закреплен на одной оси, что не дает возможности согласования циклов работы гидравлического тарана.The disadvantage of the described device is that the shock valves are made of elastic reinforced material, which is a shock absorber and reduces the pressure in the pipelines during water hammer. This leads to a decrease in the height of the liquid, and therefore to a decrease in the performance of this device. Another disadvantage is that long supply pipelines (from 40 and more diameters) are necessary so that the backward wave during hydraulic shock does not go beyond the boundaries of paired pipelines. This leads to an increase in the specific metal consumption of this device. Another disadvantage is that the equal-arm lever is fixed on one axis, which makes it impossible to coordinate the operation of the hydraulic ram.

Известен воздушный колпак гидротарана, содержащий корпус с воздушной и жидкостной полостями, впускным клапаном и штуцером напорной магистрали, поршень, разделяющий корпус на воздушную и жидкостную полости и жестко закрепленный подпружиненным штоком, на котором установлен ограничитель хода (Авторское свидетельство SU №1224464, кл. F04F 7/02 от 15.04.1986).Known air cap hydraulic ram containing a housing with air and liquid cavities, an inlet valve and a pressure line fitting, a piston separating the housing into air and liquid cavities and is rigidly fixed to a spring-loaded rod on which a travel stop is installed (Copyright certificate SU No. 1224464, class F04F 7/02 of 04/15/1986).

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность из-за непроизводительной затраты энергии на сложное управление положением ударного клапана, определяемой высотным положением в корпусе и зависящей от веса клапана. То есть для подъема на определенную часть высоты нужно затратить большую энергию потока. При этом часть энергии непроизводительно теряется на сопротивление в корпусе при достаточно большом его весе. Кроме того, воздушный колпак, снабженный поршнем, требует дополнительных усилий на подъем поршня в корпусе, что требует максимального давления в трубопроводе, т.е. часть энергии непроизводительно теряется при гидравлическом ударе для подъема с горизонта в корпусе воздушного колпака. Поэтому дополнительно и предлагается искусственная подзарядка компрессора через винтовую пробку в крышке, что приводит к удорожанию эксплуатации гидравлического тарана.A disadvantage of the known device is its low efficiency due to unproductive energy consumption for the complex control of the position of the shock valve, determined by the height position in the body and depending on the weight of the valve. That is, to rise to a certain part of the height you need to spend a lot of energy flow. In this case, part of the energy is unproductively lost on the resistance in the case with a sufficiently large weight. In addition, the air cap equipped with a piston requires additional efforts to lift the piston in the housing, which requires maximum pressure in the pipeline, i.e. part of the energy is unproductively lost during water hammer for lifting from the horizon in the air cap case. Therefore, in addition, it is proposed that the compressor be recharged artificially through a screw plug in the lid, which makes the operation of a hydraulic ram more expensive.

Известен гидравлический таран, содержащий нагнетательный (отводящий) и подающий трубопроводы, ударный (отбойный) и нагнетательные клапаны, шток, связанный с нагнетательным клапаном, воздушный (напорный) колпак и устройство для автоматического пополнения воздушного колпака воздухом, расположенное внутри полости воздушного колпака, при этом в гидравлический таран введен сливной клапан, связывающий полость воздушного колпака со сливом, отсечной клапан, установленный на нагнетательном трубопроводе и соединенный со сливным клапаном, и воздушный клапан, связывающий воздушную подушку воздушного колпака с атмосферой, при этом устройство для пополнения воздушного колпака воздухом выполнено в виде сифонной калиброванной трубки и двух сосудов, установленных один в другом, причем наружный сосуд выполнен открытым сверху, а внутренний сосуд, установленный на днище наружного сосуда, замкнутым, в нем выполнено отверстие, в котором размещен шток, связанный с нагнетательным клапаном, и калиброванные отверстия на боковой поверхности и верхнем днище, верхнее днище внутреннего сосуда размещено ниже кромки верхнего открытого среза наружного сосуда, а сифонная калиброванная трубка установлена на наружном стакане так, что ее колено находится на уровне кромки открытого среза наружного сосуда, один конец размещен в полости наружного сосуда, другой - в полости воздушного колпака, и оба конца трубки опущены ниже верхнего калиброванного отверстия внутреннего сосуда (патент RU №2070672, кл. F04F 7/02 от 20.12.1996).Known hydraulic ram containing discharge (discharge) and supply piping, shock (breaker) and discharge valves, a rod associated with a discharge valve, an air (pressure) cap and a device for automatically replenishing the air cap with air located inside the cavity of the air cap, a drain valve is introduced into the hydraulic ram, connecting the cavity of the air cap with the drain, a shut-off valve mounted on the discharge pipe and connected to the drain valve, and a stuffy valve connecting the air cushion of the air cap with the atmosphere, while the device for replenishing the air cap with air is made in the form of a siphon calibrated tube and two vessels installed one in the other, the outer vessel made open from above and the inner vessel mounted on the bottom of the outer vessel closed, a hole is made in it, in which a rod connected to the discharge valve is placed, and calibrated holes on the side surface and the upper bottom, the upper bottom of the inner vessel placed below the edge of the upper open cut of the outer vessel, and the siphon calibrated tube is mounted on the outer cup so that its elbow is at the level of the edge of the open cut of the outer vessel, one end is placed in the cavity of the outer vessel, the other in the cavity of the air cap, and both ends of the tube omitted below the upper calibrated hole of the inner vessel (patent RU No. 2070672, cl. F04F 7/02 of 12/20/1996).

Недостатком этого гидравлического тарана является сложность устройства для автоматического пополнения напорного колпака воздухом, конструкция которого увеличивает габариты и массу воздушного (напорного) колпака.The disadvantage of this hydraulic ram is the complexity of the device for automatically replenishing the pressure cap with air, the design of which increases the size and weight of the air (pressure) cap.

Известен подводный гидравлический таран, содержащий корпус, подающую трубу, включающую гидравлическую трубу с ударным клапаном на штоке, сообщенную с нагнетательной трубой посредством нагнетательного клапана и воздушного колпака, и сливные трубы, при этом он содержит водосбросное кольцо, расположенное в корпусе, с равномерно распределенными по сечению водопропускными отверстиями, ударный клапан состоит из запорного элемента, выполненного в форме капли, и приводного механизма, включающего два цилиндра, объединенных муфтой, в один из которых встроен постоянный магнит конусовидной формы, а шток содержит жестко закрепленные кольца, упорное и стальное, причем сливные трубы выполнены коноидальной формы, а подающая труба - в форме конфузора (патент RU №2465488, кл. F04F 7/02 от 16.06.2011).Known underwater hydraulic ram containing a housing, a supply pipe comprising a hydraulic pipe with a shock valve on the rod, connected to the discharge pipe by means of a discharge valve and an air cap, and drain pipes, while it contains a spillway ring located in the housing, with uniformly distributed over cross-section of culverts, the shock valve consists of a shut-off element made in the form of a drop, and a drive mechanism that includes two cylinders, united by a coupling, in one of A built-in permanent cone-shaped magnet is built in, and the stem contains rigidly fixed rings, resistant and steel, the drain pipes are made in a conoidal shape and the delivery pipe is in the form of a confuser (RU patent No. 2465488, class F04F 7/02 of 06.16.2011).

Недостатком известного устройства является то, что устройство усложнено наличием подающего трубопровода, Конструкция ударного клапана позволяет закрывать проходное сечение подающей трубы, однако большая инерционность его в работе снижает производительность установки, а следовательно, и связь с дополнительным механизмом управления с магнитом не всегда устойчива и ненадежна. Исполнительный механизм в целом и цилиндра создают неудобство при обслуживании и ремонте - низкая эксплуатационная надежность. Кроме того, резьбовые соединения в агрессивной среде всегда могут вызывать коррозию и заклинивание штока, а сам ударный клапан оказывает большое усилие на перемещение штока, что связано с его свободным концом навстречу потоку при обтекании его поверхности - он становится неустойчивым. Другим недостатком является то, что гидравлический удар создается только при постоянном потоке воды в подающей трубе и не использует скорость потока, которая быстро должна трансформироваться в давление, и имеет свойство запаздывания при ручной настройке для перехода на другой режим работы. Управление запорного органа недостаточно чувствительно при изменениях уровня воды перед подающей трубой.A disadvantage of the known device is that the device is complicated by the presence of the supply pipe.The design of the shock valve allows you to close the bore of the supply pipe, however, its greater inertia in operation reduces the productivity of the installation, and therefore, communication with the additional control mechanism with the magnet is not always stable and unreliable. The actuator as a whole and the cylinder create inconvenience during maintenance and repair - low operational reliability. In addition, threaded connections in an aggressive environment can always cause corrosion and jamming of the stem, and the shock valve itself exerts a great effort on the movement of the stem, which is associated with its free end towards the flow when flowing around its surface - it becomes unstable. Another drawback is that a water hammer is created only with a constant flow of water in the supply pipe and does not use a flow rate that should quickly transform into pressure and has a delay property when manually configured to switch to another operating mode. The control of the shut-off device is not sensitive enough when changing the water level in front of the feed pipe.

Известно мобильное гидротаранное устройство, содержащее усеченный конус, ударный и нагнетательный клапаны, гидропневматический баллон, питательный трубопровод, посредством нагнетательного клапана сообщенный с гидропневматическим баллоном, и резервуар, при этом устройство снабжено диафрагменным узлом и насосом с поршнем и расположено как минимум на двух баллонах, заполненных избыточным давлением воздуха, при этом на питательном трубопроводе герметично закреплен диафрагменный узел, диафрагма которого кинематически соединена с поршнем насоса для подачи воды в резервуар, пространство над диафрагмой диафрагменного узла соединено через трубопровод с окружающей средой, а пространство под клапаном ударного клапана соединено с трубопроводом, свободный конец которого расположен выше уровня воды в реке, но ниже уровня воды перед раструбом усеченного конуса (Патент RU №2382912, кл. F04F 7/00 от 27.02.2010).A mobile hydraulic ram device containing a truncated cone, shock and discharge valves, a hydropneumatic cylinder, a feed pipe through a discharge valve in communication with a hydropneumatic cylinder, and a reservoir, the device is equipped with a diaphragm assembly and a pump with a piston and is located on at least two cylinders filled excess air pressure, while the diaphragm assembly, the diaphragm of which is kinematically connected to the piston, is hermetically fixed to the feed pipe a pump for supplying water to the tank, the space above the diaphragm of the diaphragm assembly is connected through the pipeline to the environment, and the space under the valve of the shock valve is connected to the pipeline, the free end of which is located above the water level in the river, but below the water level in front of the truncated cone socket (Patent RU No. 2382912, class F04F 7/00 dated 02.27.2010).

Недостатком описанного устройства является то, что диафрагма выполнена из эластичного материала, который является гасителем гидравлического удара и уменьшает величину давления в трубопроводе при гидравлическом ударе. Это влечет к снижению высоты подъема жидкости, а следовательно, к уменьшению производительности данного устройства. Другим недостатком является то, что скорости течения в трубопроводе будет недостаточно для осуществления резкого гидроудара и для поддержания работы устройства необходим большой перепад воды (напор). Следующим недостатком является то, что рычаг, закрепленный на оси, не дает достаточной чувствительности работы привода штока для управления диафрагмой с пружиной, что ведет к резкому возрастанию сил сопротивления и погрешности поддержания перепада (уровня) жидкости в реке и перед раструбом, т.е. связано со сжатием пружины, перемещению штока вверх, в конечном итоге это связано с насосом. Устройство также требует применения дополнительного воздуха, а также сложно в управлении синхронной работой ударного клапана и насоса - это приводит к ненадежности и точности определения и регулирования количества жидкости, поступающей в напорную емкость.The disadvantage of the described device is that the diaphragm is made of elastic material, which is a shock absorber and reduces the pressure in the pipeline during a water hammer. This leads to a decrease in the height of the liquid, and therefore to a decrease in the performance of this device. Another disadvantage is that the flow velocity in the pipeline will not be enough to carry out a sharp water hammer and to maintain the operation of the device requires a large water drop (pressure). Another disadvantage is that the lever mounted on the axis does not provide sufficient sensitivity of the rod drive to control the diaphragm with the spring, which leads to a sharp increase in the resistance forces and the error in maintaining the differential (level) of the liquid in the river and in front of the socket, i.e. associated with compression of the spring, the movement of the rod up, in the end it is associated with the pump. The device also requires the use of additional air, and it is also difficult to control the synchronous operation of the shock valve and pump - this leads to unreliability and accuracy of determining and regulating the amount of fluid entering the pressure tank.

Технический результат направлен на регулирование работы, увеличение производительности гидравлического тарана, уменьшение металлоемкости, увеличение надежности и повышение быстродействия.The technical result is aimed at regulating the work, increasing the productivity of the hydraulic ram, reducing the metal consumption, increasing reliability and increasing speed.

Технический результат достигается тем, что в гидравлическом таране, содержащем питающий трубопровод, воздушный колпак с нагнетательным трубопроводом, ударный и нагнетательный клапаны, и напорную емкость, причем таран снабжен поплавковой камерой, которая размещена в камере накопления с возможностью её периодического заполнения водой, поплавковая камера снабжена поплавком, шток которого шарнирно соединен с рычагом, разделенным на две неравные части, один конец которого шарнирно присоединен к борту камеры накопления, а другой шарнирно соединен штоком с запорным органом с Г-образным рычагом впускного патрубка с возможностью его перекрытия, а средняя часть рычага шарнирно присоединена к штоку, связанному с запорным органом с Г-образным рычагом питающего трубопровода с возможностью его перекрытия, и соединена с ударным клапаном гибкого привода, при этом ударный клапан выполнен в форме капли, размещенным в конце питающего трубопровода с возможностью осевого перемещения в плоскости к оси питающего трубопровода посредством направляющего штока, размещенного в цилиндре направляющих, ниже питающего трубопровода, закрепленного к гибкому приводу через ролик, причем конец штока установлен в боковой стенке питающего трубопровода, при этом ударный клапан по форме капли дополнительно снабжен свободным штоком в направляющих в полости отводящего трубопровода, причем направляющий шток ударного клапана выполнен с регулировочной втулкой и ограничителем.The technical result is achieved by the fact that in a hydraulic ram containing a supply pipe, an air cap with a discharge pipe, shock and discharge valves, and a pressure tank, and the ram is equipped with a float chamber, which is placed in the accumulation chamber with the possibility of periodic filling with water, the float chamber is equipped a float, the rod of which is pivotally connected to a lever divided into two unequal parts, one end of which is pivotally attached to the side of the accumulation chamber, and the other pivotally with connected to the rod with a locking body with a L-shaped lever of the inlet pipe with the possibility of its overlap, and the middle part of the lever is pivotally connected to the rod connected to the locking body with a L-shaped lever of the supply pipe with the possibility of its overlap, and connected to the shock valve of the flexible actuator, wherein the shock valve is made in the form of a drop placed at the end of the supply pipe with the possibility of axial movement in the plane to the axis of the supply pipe by means of a guide rod placed in the cylinder Those below the supply pipe, fixed to the flexible drive through the roller, the rod end being installed in the side wall of the supply pipe, while the drop-shaped shock valve is additionally provided with a free stem in the guides in the cavity of the discharge pipe, and the shock valve guide rod is made with an adjustment sleeve and limiter.

Кроме того, поплавковая камера сообщена с отводящим трубопроводом-патрубком типа Вентури с вентилем.In addition, the float chamber is in communication with a venturi-type outlet pipe with a valve.

Кроме того, одна из стенок поплавковой камеры в верхней части выполнена с впускным отверстием с козырьком.In addition, one of the walls of the float chamber in the upper part is made with an inlet with a visor.

Кроме того, цилиндр с направляющим штоком и одним концом гибкого привода, перемещающегося в направляющих через ролик, отделены от дна камеры накопления.In addition, the cylinder with the guide rod and one end of the flexible drive moving in the guides through the roller are separated from the bottom of the storage chamber.

Выполнение двух запорных органов в камере накопления воды и камеры и поплавковой камеры с поплавковым приводом позволяет иметь возможность периодического заполнения питающего трубопровода водой и создает условия для работы ударного клапана в конце питающего трубопровода, повышения давления в трубе, в результате чего обратный клапан открывается и вода поступает в воздушный колпак, а затем в нагнетательный трубопровод.The implementation of two shut-off bodies in the water storage chamber and the chamber and the float chamber with a float actuator makes it possible to periodically fill the supply pipe with water and creates conditions for the shock valve to work at the end of the supply pipe, increase the pressure in the pipe, as a result of which the check valve opens and water enters into the air cap and then into the discharge pipe.

В результате, определенный напор (уровень) воды в камере накопления и косой срез на входе в питающий трубопровод позволяет воде полным сечением (без подсоса воздуха) поступать в камеру накопления с последующим разгоном потока воды в трубе и повышением скорости потока при обтекании запорного клапана, создающим гидравлический удар при движении его в сторону закрытого конца трубы, воздействуя на обратный клапан и регулируемым ограничителем степени открытия входного оголовка питающего трубопровода, при этом в этот момент запорный орган находится в открытом положении. Таким образом, отраженная от обратного клапана волна, обладая кинетической энергией, устремляется в сторону камеры-трубы, ведет к повышению производительности, так как в данный момент ударный клапан закрыт.As a result, a certain pressure (level) of water in the accumulation chamber and an oblique cut at the inlet to the supply pipe allows water to enter the accumulation chamber with a complete cross-section (without air suction), followed by acceleration of the water flow in the pipe and an increase in the flow velocity when flowing around the shut-off valve, creating water hammer when moving towards the closed end of the pipe, acting on the check valve and an adjustable limiter of the degree of opening of the inlet head of the supply pipe, at that moment It is dressed in an open position. Thus, the wave reflected from the non-return valve, possessing kinetic energy, rushes towards the chamber-pipe, leads to an increase in productivity, since the shock valve is currently closed.

Таким образом, обеспечение возможности изменения комбинаторной зависимости в соответствии с напором в камере накопления и самой работы поплавковой камеры с поплавковым приводом, со штоками, гибкой связью, связанной посредством жесткого штока с ударным клапаном, перемещение осуществляется автоматически. Таран имеет приспособление в виде регулировочной поплавковой камеры, связанной с работой гидроударного привода, и управление в автоматическом режиме с помощью запорных органов. Управление ударным клапаном (иглой) осуществляется по схеме следящего устройства с помощью пустотелого цилиндра, ролика, а также гибкого привода.Thus, providing the possibility of changing the combinatorial dependence in accordance with the pressure in the accumulation chamber and the operation of the float chamber with a float actuator, with rods, a flexible connection connected by a rigid rod with a shock valve, the movement is carried out automatically. The ram has a device in the form of an adjustment float chamber associated with the operation of the hydropercussion drive, and control in automatic mode with the help of locking elements. The control of the shock valve (needle) is carried out according to the scheme of the tracking device using a hollow cylinder, a roller, as well as a flexible drive.

Устройство позволяет обеспечить высокую надежность и работоспособность, а также КПД и является регулируемым в зависимости от высоты расположения поплавковой камеры с поплавковым приводом и высоты поднятия воды в камере накопления. Все это, в целом, возможно благодаря компактному расположению всего устройства, что также экономит воду, а производительность может быть увеличена более чем в 2 раза и дает возможность использовать его на реках, каналах, коллекторах, имеющих ток воды, обеспечивающий работоспособность гидротарана.The device allows for high reliability and availability, as well as efficiency, and is adjustable depending on the height of the float chamber with the float actuator and the height of the water in the storage chamber. All this, in general, is possible due to the compact arrangement of the entire device, which also saves water, and productivity can be increased by more than 2 times and makes it possible to use it on rivers, canals, collectors with a water current, ensuring the operability of the ram.

Производительность тарана также увеличивается за счет уменьшения длины питающей трубы, в начале которой установлены запорные органы, а в конце ее ударного клапана за перепадом, что позволяет сократить время распространения обратной волны гидравлического удара и отсечь эту волну от камеры наполнения и тем самым уменьшить время цикла работы тарана и увеличить частоту циклов и быстродействие. К тому же уменьшение длины трубопровода приводит и к значительному снижению удельной металлоемкости, по сравнению с существующими, в 2-3 раза.Ramming performance also increases by reducing the length of the supply pipe, at the beginning of which shut-off bodies are installed, and at the end of its shock valve behind the differential, which reduces the propagation time of the backwash of the hydraulic shock and cuts off this wave from the filling chamber and thereby reduces the cycle time ram and increase the frequency of cycles and speed. In addition, a decrease in the length of the pipeline leads to a significant decrease in specific metal consumption, compared with existing ones, by a factor of 2–3.

Эффективность тарана заключается в том, что он прост по конструкции и технологичен в производстве.The effectiveness of a ram is that it is simple in design and technologically advanced in production.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема гидравлического тарана, вертикальный разрез; на фиг. 2 - изображен гидравлический таран, общий вид.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a hydraulic ram, vertical section; in FIG. 2 - shows a hydraulic ram, general view.

Гидравлический таран устанавливается в водоисточнике 1, перегороженном перемычкой 2 с коротким трубчатым патрубком 3, подсоединенным к камере 4 накопления. Запорный орган 5, который посредством Г-образного рычага 6, штока 7 и жестких связей через шарниры 8, 9, 10, 11, 12 связан с рычагом 13, один конец которого шарнирно присоединен к борту камеры 4 накопления, а поплавок 14, направляющий шток 15 с ударным клапаном 16 и свободный шток 17, а также запорный орган 18 с Г-образным рычагом 19 шарнирно соединены со средней частью рычага 13, соответственно, штоками 20, 21 и гибким приводом 22.The hydraulic ram is installed in the water source 1, blocked by a jumper 2 with a short tubular pipe 3 connected to the accumulation chamber 4. A locking member 5, which is connected through a hinge 8, 9, 10, 11, 12 through a L-shaped lever 6, a rod 7, and rigid connections to a lever 13, one end of which is pivotally attached to the side of the accumulation chamber 4, and the float 14, the guiding rod 15 with a shock valve 16 and a free rod 17, as well as a locking member 18 with an L-shaped lever 19 are pivotally connected to the middle part of the lever 13, respectively, by the rods 20, 21 and the flexible drive 22.

Поплавковая камера 23 выполнена в виде поплавкового привода, размещена внутри камеры 4 накопления и закреплена на вертикальных опорах 24 к дну камеры 4 накопления. Одна из стенок 25 поплавковой камеры 23 выполнена с впускным отверстием 26, устроенным в верхней части стенки 25 с козырьком 28. Позицией 27 обозначен ограничитель уровня перемещаемого поплавка 14. Гибкий привод 22 соединен с направляющим штоком 15 через ролик 29, размещенные в полости цилиндра 30 и с возможностью осевого перемещения ударного клапана 16, выполненного в форме капли (иглы), согласно ориентированным одним концом в плоскости к оси питающего трубопровода 31, изогнутого по кривой в сторону воздушного колпака 32, при этом ударный клапан 16, выполненный по форме капли, перемещается посредством направляющего штока 15, установленного в боковой стенке питающего трубопровода 31, который, в свою очередь, связан с поплавковым приводом, причем ударный клапан 16. размещенный в конце питающего трубопровода 31, свободным торцом связан со штоком 17, размещенным в полости отводящего трубопровода 33 с патрубком 34 - труба Вентури. Штоки 15 и 17 установлены в направляющих 35, 36, 37.The float chamber 23 is made in the form of a float actuator, placed inside the accumulation chamber 4 and mounted on vertical supports 24 to the bottom of the accumulation chamber 4. One of the walls 25 of the float chamber 23 is made with an inlet 26 arranged in the upper part of the wall 25 with a visor 28. Position 27 indicates the level limiter of the float 14. The flexible drive 22 is connected to the guide rod 15 through a roller 29 located in the cavity of the cylinder 30 and with the possibility of axial movement of the shock valve 16, made in the form of a drop (needle), according to the oriented one end in the plane to the axis of the supply pipe 31, curved in a curve towards the air cap 32, while the shock valve 16 The shape of the droplet is moved by means of a guide rod 15 installed in the side wall of the supply pipe 31, which, in turn, is connected to the float actuator, and the shock valve 16. located at the end of the supply pipe 31, is connected with the free end to the rod 17 located in the cavity of the discharge pipe 33 with a pipe 34 - Venturi pipe. The rods 15 and 17 are installed in the rails 35, 36, 37.

Ударный клапан 16 с удлиненным направляющим штоком 15, регулировочной втулкой 38 имеет ограничитель 39 в цилиндре 30.The shock valve 16 with an elongated guide rod 15, the adjusting sleeve 38 has a limiter 39 in the cylinder 30.

В верхней части рабочей камеры 40 имеется патрубок 41, который жестко заделан в плоское седло 42 с отверстием, с перекрываемым сверху, например армированным нагнетательным клапаном 43, расположенным внутри воздушного колпака 32, имеющего нагнетательный трубопровод 44 с емкостью 45. На входе питающего трубопровода 31 после запорного органа 18 размещен обратный клапан 46 с регулируемым ограничителем 47 степени открытия и выступ-ограничитель 48.In the upper part of the working chamber 40 there is a nozzle 41, which is rigidly sealed in a flat seat 42 with an opening, which is blocked from above, for example, by a reinforced discharge valve 43, located inside the air cap 32 having a discharge pipe 44 with a capacity of 45. At the inlet of the supply pipe 31 after the shut-off body 18 has a check valve 46 with an adjustable limiter 47 of the degree of opening and a protrusion limiter 48.

Питающий трубопровод 31 соединен с патрубком 34 с отводящим трубопроводом 33, патрубок 34 имеет сужение, выполненное в виде трубы Вентури. Труба Вентури при помощи трубки 49 с обратным клапаном 50 и вентилем-регулятором 51 присоединена к поплавковой камере 23.The supply pipe 31 is connected to the pipe 34 with the discharge pipe 33, the pipe 34 has a restriction made in the form of a venturi. The venturi pipe using a pipe 49 with a check valve 50 and a control valve 51 is connected to the float chamber 23.

Выпускное отверстие 52 подобрано таким образом, что объем поступающей в отверстие 52 на слив воды несколько меньше объема воды, поступающего через впускное отверстие 26 в поплавковую камеру 23 сверху.The outlet 52 is selected in such a way that the volume of water entering the hole 52 to drain is slightly less than the volume of water entering through the inlet 26 into the float chamber 23 from above.

Гидравлический таран работает следующим образом.Hydraulic ram operates as follows.

Из водоисточника 1 подпираемый перемычкой 2 создающий гидравлический перепад Z при поступлении в патрубок 3 определяет уровень воды в камере 4 накопления, который необходим для поступления расхода в питающий трубопровод 31 и регулируемый двумя синхронно работающими в противофазе запорными органами 5 и 18 с рычагами 6 и 19, шарнирно соединенными с частями рычага 13, один конец которого шарнирно присоединен к борту камеры 4 накопления.From the water source 1, supported by a jumper 2, creating a hydraulic differential Z when it enters the pipe 3 determines the water level in the accumulation chamber 4, which is necessary for the flow to enter the supply pipe 31 and regulated by two locking bodies 5 and 18 synchronously working in antiphase with levers 6 and 19, pivotally connected to parts of the lever 13, one end of which is pivotally attached to the side of the accumulation chamber 4.

Работа гидротарана включает несколько циклов: первый цикл - накопление воды в камере 4 накопления через впускной патрубок 3, когда запорный орган 5 открыт, а запорный орган 18 перекрывает входное отверстие питающего трубопровода 31, в этом случае ударный клапан 16 открыт, а нагнетательный клапан 43 закрыт; второй цикл - система сбалансирована таким образом, что при заполнении камеры 4 накопления поплавок 14 находится в нижнем положении, а запорный орган 18 прикрывает поперечное сечение впускного отверстия в питающем трубопроводе 31 и обратный клапан 46 с регулирующим ограничителем 47 упирается (контактирует) с выступом - ограничителем 48.The operation of the ram includes several cycles: the first cycle is the accumulation of water in the accumulation chamber 4 through the inlet pipe 3 when the shut-off element 5 is open and the shut-off element 18 closes the inlet of the supply pipe 31, in this case the shock valve 16 is open and the discharge valve 43 is closed ; the second cycle - the system is balanced in such a way that when the accumulation chamber 4 is filled, the float 14 is in the lower position, and the shut-off element 18 covers the cross section of the inlet in the supply pipe 31 and the check valve 46 with the control limiter 47 abuts (contacts) with the protrusion limiter 48.

В результате, уровень воды в камере 4 накопления превысит отметку отверстия 26 в стенке 25, козырек 28 которого направляет воду к дну поплавковой камеры 23 и способствует сглаживанию поверхности воды, выходящей из отверстия 26, уровень воды повышается. Поплавковая камера 23 заполняется водой, поплавок поднимает рычаг 13 и запорный орган 18 открывается, соответственно, происходит перемещение на перекрытие патрубка 3 запорным органом 5. Третий цикл - поток открывает автоматически обратный клапан 46, свободно без сопротивлений двигается с большой скоростью внутри рабочей камеры 40 питающего трубопровода 31, запускает гидротаран в работу.As a result, the water level in the accumulation chamber 4 will exceed the mark of the opening 26 in the wall 25, the visor 28 of which directs the water to the bottom of the float chamber 23 and helps smooth the surface of the water leaving the opening 26, the water level rises. The float chamber 23 is filled with water, the float raises the lever 13 and the shut-off element 18 opens, respectively, there is a movement to close the pipe 3 by the shut-off body 5. The third cycle - the flow automatically opens the check valve 46, freely moves without resistance at high speed inside the working chamber 40 pipeline 31, starts the hydraulic ram into operation.

Вода при открытом ударном клапане 16, состоящем из запорного элемента каплевидной формы, обеспечивающего меньшее сопротивление потоку воды, проходит через патрубок 34 в виде трубы Вентури и далее в отводящий трубопровод 33. В результате поднятия поплавком 14 рычага 13 посредством гибкого привода 22 приводит через направляющий шток 15 и ролик 29 ударный клапан 16 на мгновенное его закрытие. Поток останавливается, вызывая прямой гидравлический удар в питающем трубопроводе 31. создавая избыточное давление. При этом часть потока через патрубок 41 беспрепятственно устремляется к отверстию опорного седла 42, открывает нагнетательный клапан 43 и поступает в воздушный колпак 32, сжимает образовавшуюся воздушную подушку и поступает в нагнетательный трубопровод 44 на высоту (h) в емкости 45. Патрубок 41 выполнен из стандартного изделия, легко вписывается как соединительное звено плоского опорного седла 42 с круглой поверхностью питающего трубопровода 31. чем достигается третий цикл поставленной задачи.Water with an open shock valve 16, consisting of a drop-shaped shut-off element that provides less resistance to water flow, passes through a pipe 34 in the form of a venturi and then into a discharge pipe 33. As a result of raising the float 14 of the lever 13 through a flexible actuator 22 leads through the guide rod 15 and roller 29 shock valve 16 to instantly close it. The flow stops, causing a direct water hammer in the supply pipe 31. creating excessive pressure. Moreover, part of the flow through the pipe 41 freely rushes to the hole of the support seat 42, opens the discharge valve 43 and enters the air cap 32, compresses the formed air cushion and enters the discharge pipe 44 to a height (h) in the tank 45. The pipe 41 is made of standard products, easily fits as a connecting link of a flat supporting saddle 42 with a round surface of the supply pipe 31. than the third cycle of the task is achieved.

Одновременно ударная волна распространяется к входной части питающего трубопровода 31 и, воздействуя на обратный клапан 46, закрывает его с ограничителем 47 при контакте с выступом 48, снижая выброс воды назад в камеру 4 накопления, и тут же отражается.At the same time, the shock wave propagates to the inlet part of the supply pipe 31 and, acting on the check valve 46, closes it with a limiter 47 in contact with the protrusion 48, reducing the discharge of water back into the accumulation chamber 4, and is immediately reflected.

Отраженная от обратного клапана 46 волна, обладая кинетической энергией, устремляется в сторону рабочей камеры 40 и увлекает за собой через отверстие седла 42 свежую порцию воды из камеры 4 накопления, чем достигается задача - снижение инерционности разгона потока, ведущей к повышению производительности, так как ударный клапан 16 еще закрыт.The wave reflected from the non-return valve 46, possessing kinetic energy, rushes towards the working chamber 40 and entrains a fresh portion of water from the accumulation chamber 4 through the opening of the seat 42, thereby achieving the goal of reducing the inertia of flow acceleration, leading to increased productivity, since the shock valve 16 is still closed.

Трубка 49 работает в цикле сброса воды из поплавковой камеры 23 посредством открытия обратного клапана 50, то есть вода поступает в патрубок 34 с зауженной частью - труба Вентури с расходом, зависящим в том числе от гидравлических потерь напора в обратном клапане 50, вентиле 51 и трубке 49.Tube 49 operates in a cycle of discharging water from the float chamber 23 by opening the check valve 50, that is, water enters the pipe 34 with a narrowed part - a Venturi pipe with a flow rate, which depends, inter alia, on hydraulic pressure losses in the check valve 50, valve 51 and the pipe 49.

При понижении уровня воды в поплавковой камере 23 поплавок 14, следуя за уровнем воды, опускается, увлекая за собой шток 20, оказывая влияние на положение и снятие натяжения на ударный клапан 16, и через направляющий шток 15 ударный клапан 16 откроется и вода, обтекая ударный клапан 16, движется через патрубок 34 - труба Вентури, напор, который при соответствующем выборе диаметров трубы отводящей 33 и зауженной частей патрубка 34 оказывается меньше давления в трубке 49. В результате разности давлений происходит дальнейшее поступление воды из поплавковой камеры 23 поплавкового привода.When the water level in the float chamber 23 decreases, the float 14, following the water level, lowers, dragging the stem 20 behind it, affecting the position and releasing the tension on the shock valve 16, and through the guide rod 15 the shock valve 16 opens and water flows around the shock valve 16, moves through the pipe 34 - Venturi pipe, the pressure, which, with the appropriate choice of the diameters of the outlet pipe 33 and the narrowed parts of the pipe 34, is less than the pressure in the pipe 49. As a result of the pressure difference, further flow of water from the floats st 23 float chamber drive.

В то же время освобожденная камера 4 накопления от воды закрывается запорным органом 18, а запорный орган 5 открывает впускной патрубок 3, соединяющийся с водоисточником 1, камера 4 накопления наполняется до определенного момента достижения в поплавковой камере 23 (заданного) наполнения, когда поплавок 14 начнет поднимать посредством штока 20 рычаг 13. Запорный орган 5 посредством Г-образного рычага 6 и жестких связей через шарниры соединен с рычагом 13, прикрепленным одним концом шарнирно к борту камеры 4 накопления при отрегулированных длине штока 21 и длине гибкого привода 22, нижний конец которого размещен в цилиндре 30 с направляющим штоком 15 с ударным клапаном 16. При этом свободный конец дополнительного штока 32 обеспечивает свободу перемещения как ударного клапана 16, так и направляющего штока 15 в полости цилиндра 30 по длине, таким образом, камера 4 накопления вновь заполняется водой до определенного (заданного) наполнения и высоты расположения поплавковой камеры 23. Затем цикл повторяется.At the same time, the released accumulation chamber 4 from the water is closed by the shutoff member 18, and the shutoff member 5 opens the inlet pipe 3 connected to the water source 1, the accumulation chamber 4 is filled until a certain point in the float chamber 23 reaches the (specified) filling, when the float 14 starts raise the lever 13 by means of the rod 20. The locking member 5 by means of the L-shaped lever 6 and rigid connections through hinges is connected to the lever 13, pivotally attached at one end to the side of the accumulation chamber 4 with the length of the rod adjusted 21 and the length of the flexible actuator 22, the lower end of which is placed in the cylinder 30 with the guide rod 15 with the shock valve 16. The free end of the additional rod 32 provides freedom of movement of both the shock valve 16 and the guide rod 15 in the cavity of the cylinder 30 along the length Thus, the accumulation chamber 4 is again filled with water up to a certain (predetermined) filling and the height of the float chamber 23. Then the cycle is repeated.

Время выпуска воды увязывается с обратной гидравлической волной, соответственно, регулируется и время сработки уровня воды в поплавковой камере 23 с поплавковым приводом, и, наоборот, заполнение последней из источника 1 через камеру 4 накопления.The time of water discharge is linked to the reverse hydraulic wave, respectively, and the time of the release of the water level in the float chamber 23 with the float drive is regulated, and, conversely, the filling of the latter from the source 1 through the accumulation chamber 4.

С целью предотвращения попадания отводящей воды в трубку 49 и в поплавковую камеру 23 из зауженной части патрубка 34 - труба Вентури при внезапном повышении напора в зауженной части и превышении давления в трубке 49, что может случиться, например, при прекращении движения отвода воды по отводящему трубопроводу 33 или значительном повышении напора в нем, обратным клапаном 50 мгновенно перекрывается поступление отводящей воды по трубке 49 в поплавковую камеру 23, сохраняя ее режим работы.In order to prevent the discharge of water into the pipe 49 and into the float chamber 23 from the narrowed part of the pipe 34, the Venturi pipe with a sudden increase in pressure in the narrowed part and the pressure in the pipe 49 is exceeded, which can happen, for example, when the movement of water drainage along the discharge pipe stops 33 or a significant increase in pressure in it, the check valve 50 instantly blocks the flow of exhaust water through the tube 49 into the float chamber 23, while maintaining its operation mode.

Высота поплавковой камеры 23 и поплавкового привода устанавливаются с учетом возможных колебаний напоров воды в водоисточнике 1, т.е. с учетом перепадов уровней, например, реки и т.д. с камерой 4 наполнения для накопления воды.The height of the float chamber 23 and the float actuator are set taking into account possible fluctuations in the pressure of the water in the water source 1, i.e. taking into account level differences, for example, rivers, etc. with a filling chamber 4 for water storage.

Устройство позволяет обеспечить равномерную подачу воды в нагнетательный трубопровод и увеличить производительность за счет расположения тарана на коротком и изогнутом участке питающего трубопровода, энергия которого открывает нагнетательный клапан воздушного колпака.The device allows for a uniform supply of water to the discharge pipe and increase productivity due to the location of the ram in a short and curved section of the supply pipe, the energy of which opens the discharge valve of the air cap.

Все это в целом повышает точность регулирования и быстродействие в работе гидравлического тарана, отсутствуют большие нагрузки на трение в напорном потоке и снижается величина управляющих усилий при работе тарана. Кроме того, таран характеризуется надежностью обеспечения за счет устойчивого момента закрывания ударного клапана и отсутствия заиления полости питающего трубопровода, за счет скоростного потока на выходе из него по наклонной поверхности в отводящий трубопровод, а также дает возможность использовать его на реках со сравнительно медленным течением. Кроме того, повышается уровень автоматизации при водоподъеме в системе мелиорации и водного хозяйства. Устройство исключает возможность засорения камеры гидротарана и выпускного отверстия, перекрываемого ударным клапаном. Таким образом, экономится вода на сброс и повышается КПД гидравлического тарана, что приводит к значительному снижению удельной металлоемкости, по сравнению с существующими, в 2-3 раза.All this as a whole increases the accuracy of regulation and speed in the operation of the hydraulic ram, there are no large friction loads in the pressure stream and the amount of control effort during ram operation is reduced. In addition, the ram is characterized by reliability due to the stable moment of closing of the shock valve and the absence of siltation of the cavity of the supply pipe, due to the high-speed flow at the outlet from it along the inclined surface to the discharge pipe, and also makes it possible to use it on rivers with a relatively slow flow. In addition, the level of automation increases during water ascent in the system of land reclamation and water management. The device eliminates the possibility of clogging of the ram chamber and the outlet blocked by the shock valve. Thus, water is saved for dumping and the efficiency of the hydraulic ram is increased, which leads to a significant decrease in specific metal consumption, compared with existing ones, by a factor of 2–3.

Claims (4)

1. Гидравлический таран, содержащий питаюший трубопровод, воздушный колпак с нагнетательным трубопроводом, ударный и нагнетательный клапаны и напорную емкость, отличающийся тем, что он снабжен поплавковой камерой, которая размещена в камере накопления с возможностью её периодического заполнения водой, поплавковая камера снабжена поплавком, шток которого шарнирно соединен с рычагом, разделенным на две неравные части, один конец которого шарнирно присоединен к борту камеры накопления, а другой шарнирно соединен штоком с запорным органом с Г-образным рычагом впускного патрубка с возможностью его перекрытия, а средняя часть рычага шарнирно присоединена к штоку, связанному с запорным органом с Г-образным рычагом питающего трубопровода с возможностью его перекрытия, и соединена с ударным клапаном гибкого привода, при этом ударный клапан выполнен в форме капли, размещенной в конце питающего трубопровода с возможностью осевого перемещения в плоскости к оси питающего трубопровода посредством направляющего штока, размещенного в цилиндре направляющих, ниже питающего трубопровода, прикрепленного к гибкому приводу через ролик, причем конец штока установлен в боковой стенке питающего трубопровода, при этом ударный клапан по форме капли дополнительно снабжен свободным штоком в направляющих в полости отводящего трубопровода, причем направляющий шток ударного клапана выполнен с регулировочной втулкой и ограничителем.1. A hydraulic ram containing a feed pipe, an air cap with a discharge pipe, shock and discharge valves and a pressure tank, characterized in that it is equipped with a float chamber, which is placed in the accumulation chamber with the possibility of periodic filling with water, the float chamber is equipped with a float, stock which is pivotally connected to a lever divided into two unequal parts, one end of which is pivotally attached to the side of the accumulation chamber, and the other is pivotally connected by a rod to a locking member with a L-shaped lever of the inlet pipe with the possibility of its overlapping, and the middle part of the lever is pivotally connected to the rod connected to the locking body with the L-shaped lever of the supply pipe with the possibility of its overlapping, and connected to the shock valve of the flexible drive, while the shock valve is made in the form of a drop placed at the end of the supply pipe with the possibility of axial movement in the plane to the axis of the supply pipe by means of a guide rod located in the guide rail below the supply pipe Water attached to the flexible drive through roller, wherein the rod end is mounted in the side wall of the supply conduit, the percussion valve in form droplets is further provided with a guide rod free in the cavity of the discharge pipe, wherein the guide rod is adapted to impact the valve sleeve and the adjusting stopper. 2. Гидравлический таран по п. 1, отличающийся тем, что поплавковая камера сообщена с отводящим трубопроводом-патрубком типа Вентури с вентилем.2. The hydraulic ram according to claim 1, characterized in that the float chamber is in communication with a venturi-type outlet pipe with a valve. 3. Гидравлический таран по п. 1, отличающийся тем, что одна из стенок поплавковой камеры в верхней части выполнена с впускным отверстием с козырьком.3. The hydraulic ram according to claim 1, characterized in that one of the walls of the float chamber in the upper part is made with an inlet with a visor. 4. Гидравлический таран по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр с направляющим штоком и одним концом гибкого привода, перемещающегося в направляющих через ролик, отделены от дна камеры накопления. 4. The hydraulic ram according to claim 1, characterized in that the cylinder with the guide rod and one end of the flexible drive moving in the guides through the roller are separated from the bottom of the storage chamber.

Images