RU2484380C1

RU2484380C1 - Percussion assembly

Info

Publication number: RU2484380C1
Application number: RU2012111639/12A
Authority: RU
Inventors: Алексей Павлович Левцев; Андрей Николаевич Макеев; Сергей Федорович Кудашев
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-06-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: percussion assembly comprises housing composed of two parts. Every said part has inlet and outlet, centering rod fitted in sleeves secured in every part. Percussion valves are arranged at the ends of said rod to enter the inlets arranged on one side of every part. Permanent magnets are rigidly secured on opposite ends of said valves with disc arranged there between. Said disc consists of two parts rigidly secured at the center of centering rod to contract resilient membrane arranged there between. Free end of said membrane can axially displace. Note that said disc may be made from magnetic material.

EFFECT: higher reliability of operation.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для создания импульсного режима течения жидкости.The invention relates to pipe fittings and can be used to create a pulsed fluid flow regime.

Известна конструкция ударного узла для газогидравлического устройства, включающая корпус с двумя каналами входа и одним каналом выхода рабочей среды, два ударных клапана, два штока и коромысло с осью качения, при этом каждый из каналов входа рабочей среды соединен с каналом выхода рабочей среды через установленные в них ударные клапаны, жестко закрепленные на штоках, поступательно движущихся в корпусе между каналами входа и выхода рабочей среды и связанные с коромыслом, снабженным санно-регулировочным механизмом, выполненным из неподвижной, подвижной частей и регулировочного винта, который установлен на внешней стороне корпуса (RU №106329, МПК F16K 1/00, опубл. 10.07.2011).A known design of the shock assembly for a gas-hydraulic device, comprising a housing with two input channels and one working medium output channel, two shock valves, two stems and a rocker with a rolling axis, each of the working medium input channels being connected to the working medium output channel through They are shock valves, rigidly fixed on the rods, translationally moving in the housing between the input and output channels of the working medium and connected with a beam equipped with a luge-adjusting mechanism made of the bottom, movable parts and the adjusting screw that is installed on the outside of the housing (RU No. 106329, IPC F16K 1/00, publ. 10.07.2011).

Недостатком известного решения является сложность работы данного устройства при малых расходах рабочей среды из-за присутствующих механических потерь в движущихся частях.A disadvantage of the known solution is the complexity of the operation of this device at low flow rates of the working environment due to the mechanical losses present in the moving parts.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является ударный узел для гидравлического устройства, включающий корпус с двумя входными и одним выходным отверстиями, два ударных клапана, расположенных в каждом из входных отверстий и выполненных соосно вдоль центрирующего штока, установленного в корпусе на втулках с закрепленными на торцах штока клапанами. Регулировочный винт установлен в корпусе и за счет червячной передачи связан с подвижным седлом ударного клапана, ввернутого наружной резьбой во входное отверстие корпуса (RU №114129, МПК F24D 3/02, опубл. 10.03.2012).The closest technical solution for the totality of essential features is the shock assembly for a hydraulic device, comprising a housing with two inlet and one outlet, two shock valves located in each of the inlets and made coaxially along the centering rod mounted in the housing on bushings fixed to the ends of the stem valves. The adjusting screw is installed in the casing and, due to the worm gear, is connected to the movable seat of the shock valve screwed by an external thread into the inlet of the casing (RU No. 114129, IPC F24D 3/02, publ. 10.03.2012).

Недостатком известного решения является узкий диапазон рабочих расходов при определенном ходе клапанов.A disadvantage of the known solution is a narrow range of operating costs for a certain valve stroke.

Технический результат заключается в увеличении диапазона частот генерации импульсов и повышении надежности работы ударного узла за счет силы притяжения постоянных магнитов, сокращающих время закрытия ударных клапанов.The technical result consists in increasing the frequency range of pulse generation and increasing the reliability of the shock unit due to the attractive force of permanent magnets, reducing the closing time of the shock valves.

Технический результат достигается тем, ударный узел включает корпус, состоящий из двух частей, в каждой из которых выполнены входное и выходное отверстия, центрирующий шток, вставленный во втулки, закрепленные в каждой части, на концах которого закреплены ударные клапаны, входящие каждый во входные отверстия, расположенные на одной из сторон каждой части, на противоположных сторонах которых жестко закреплены постоянные магниты, между которыми расположен диск, состоящий из двух частей, жестко закрепленных в центральной части центрирующего штока и плотно прижимающих расположенную между ними эластичную мембрану, зажатую по краям между двух частей с возможностью осевого хода свободной части эластичной мембраны. Диск выполнен из магнитного материала.The technical result is achieved by the fact that the shock assembly includes a housing consisting of two parts, in each of which an inlet and an outlet are made, a centering rod inserted into the bushings fixed in each part, at the ends of which are fixed shock valves entering each of the inlets, located on one side of each part, on the opposite sides of which permanent magnets are rigidly fixed, between which there is a disk consisting of two parts, rigidly fixed in the center part of the centering th rod and tightly pressing the elastic membrane located between them, clamped along the edges between the two parts with the possibility of axial movement of the free part of the elastic membrane. The disk is made of magnetic material.

На фиг.1 изображена конструкция ударного узла. Ударный узел содержит (фиг.1) корпус, выполненный из двух одинаковых, жестко связанных между собой частей 1 и 2, в каждой из которых выполнены входные 3 и 4 и выходные отверстия 5 и 6, два ударных клапана 7 и 8, расположенных в каждом из входных отверстий 3 и 4, выполненных соосно вдоль центрирующего штока 9, установленного в корпусе на втулках 10 с жестко закрепленными на концах центрирующего штока 9 ударными клапанами 7 и 8. На сторонах каждой части 1 и 2 корпуса, противоположных сторонам с входными отверстиями 3 и 4, жестко закреплены постоянные магниты 11, между которыми расположен диск 12, выполненный, например, из магнитного материала и состоящий из двух частей, жестко закрепленных в центральной части центрирующего штока 9 и плотно прижимающих расположенную между ними эластичную мембрану 13, зажатую по краям между двумя частями 1 и 2 корпуса с возможностью осевого хода свободной части эластичной мембраны 13.Figure 1 shows the design of the shock node. The shock assembly contains (Fig. 1) a housing made of two identical, rigidly interconnected parts 1 and 2, each of which has inlet 3 and 4 and outlet openings 5 and 6, two shock valves 7 and 8 located in each from inlets 3 and 4, made coaxially along the centering rod 9, installed in the housing on the bushings 10 with shock valves 7 and 8. rigidly fixed at the ends of the centering rod 9. On the sides of each part 1 and 2 of the housing, opposite the sides with inlets 3 and 4, permanent magnets are rigidly fixed 11, between which there is a disk 12, made, for example, of magnetic material and consisting of two parts, rigidly fixed in the central part of the centering rod 9 and tightly pressing the elastic membrane 13 located between them, sandwiched at the edges between two parts 1 and 2 of the casing the possibility of axial stroke of the free part of the elastic membrane 13.

Ударный узел работает следующим образом. При возникновении расхода через ударные клапаны 7 и 8 появляются гидравлические силы, направленные вдоль центрирующего штока 9 в сторону закрытия ударных клапанов. При одинаковом открытии ударных клапанов 7 и 8, при котором ударные клапаны 7 и 8 открыты на одинаковое расстояние хода, диск 12 находится на одинаковом расстоянии от постоянных магнитов 11 и не попадает в магнитное поле ни одного из них. А т.к. ударные клапаны 7 и 8 жестко закреплены на центрирующем штоке 9, то гидравлические силы взаимно компенсируются, и ударные клапаны 7 и 8 будут находиться в равновесии. Для пуска в ход ударного узла необходимо увеличить разницу сил, действующих на ударные клапаны 7 и 8, путем резкого изменения расхода в сторону уменьшения и вновь восстановить прежний расход через один из ударных клапанов. Ударные клапаны 7 и 8 вместе с центрирующим штоком 9 и диском 12 придут в движение, и диск 12, жестко закрепленный на центрирующем штоке, сместится в сторону одного из магнитов 11, попадет в поле действия магнитных сил и будет притягиваться им. В результате на систему ударные клапаны 7 и 8, центрирующий шток 9, диск 12 будет действовать сила притяжения постоянного магнита, стремящаяся вывести ударные клапаны 7 и 8 из положения равновесия и закрыть один из них. При закрытии одного из ударных клапанов 7 и 8 происходит гидравлический удар - волновой процесс кратковременного повышения давления над ударным клапаном, положительная волна гидравлического удара, которая сменяется отрицательной. В период отрицательной волны гидравлического удара происходит понижение давления в области над закрытым ударным клапаном. Ударные клапаны 7 и 8 жестко закреплены на центрирующем штоке 9 и при условии полного закрытия одного из них, другой полностью открыт. Через открытый ударный клапан протекает жидкость, поэтому на него действуют гидродинамические силы, направленные в сторону закрытия. Через открытый ударный клапан имеется расход, а через закрытый он отсутствует, поэтому имеется разность давлений между двумя сторонами эластичной мембраны 13, равная величине гидравлического сопротивления выходных отверстий 5 и 6. За счет разности давлений с противоположных сторон эластичной мембраны 13 на систему диск 12, центрирующий шток 9, ударные клапаны 7 и 8 со стороны эластичной мембраны 13 действует сила, направленная в сторону закрытия ударного клапана. Гидродинамическая сила и сила, действующая со стороны мембраны 13 в направлении закрытия ударного клапана, оказываются больше силы притяжения постоянных магнитов 11, действующих на диск 12, и гидростатической силы, действующей на закрытый ударный клапан во время обратной волны гидравлического удара. В результате произойдет смена положения ударных клапанов, и весь процесс повторится заново. Благодаря силе притяжения постоянных магнитов 11, постоянно действующей в сторону закрытия одного из ударных клапанов 7, 8 сокращается время закрытия ударных клапанов 7, 8. В результате получаются более прямые гидравлические удары, поэтому понижение давления над закрытым клапаном во время обратной волны гидравлического удара будет больше. За счет снижения давления силы, действующие на закрытый клапан, становятся меньше, а силы, действующие на открытый клапан, остаются неизменными, что способствует открытию клапана и предотвращает «залипание» клапанов. Снижается вероятность «зависания» клапанов, когда клапаны 7 и 8 остаются в частично открытом состоянии, а диск 12 на одинаковом расстоянии от постоянных магнитов 11. При малейшем колебании расхода происходит смещение клапанов 7, 8, а вместе с ними и диска 12. Диск 12 смещается в сторону одного из магнитов 11, попадает в поле его действия и притягивается им, что приводит к закрытию одного из клапанов 7, 8. Поэтому малейшие колебания расхода через один из клапанов 7, 8 могут предотвратить «зависание» клапанов при низких расходах.The shock node operates as follows. When a flow occurs through the shock valves 7 and 8, hydraulic forces appear, directed along the centering rod 9 in the direction of closing the shock valves. With the same opening of the shock valves 7 and 8, in which the shock valves 7 and 8 are open at the same travel distance, the disk 12 is at the same distance from the permanent magnets 11 and does not get into the magnetic field of any of them. And since the shock valves 7 and 8 are rigidly fixed to the centering rod 9, the hydraulic forces are mutually compensated, and the shock valves 7 and 8 will be in equilibrium. To start the shock assembly, it is necessary to increase the difference in the forces acting on the shock valves 7 and 8 by abruptly changing the flow rate in the direction of decrease and again restore the previous flow rate through one of the shock valves. The shock valves 7 and 8 together with the centering rod 9 and the disk 12 will move, and the disk 12, rigidly mounted on the centering rod, will shift towards one of the magnets 11, will fall into the field of action of the magnetic forces and will be attracted to them. As a result, the system of shock valves 7 and 8, the centering rod 9, the disk 12 will be affected by the force of attraction of the permanent magnet, tending to bring the shock valves 7 and 8 out of equilibrium and close one of them. When one of the shock valves 7 and 8 is closed, a hydraulic shock occurs - the wave process of a short-term increase in pressure above the shock valve, a positive wave of hydraulic shock, which is replaced by a negative one. In the period of a negative wave of hydraulic shock, a decrease in pressure occurs in the region above the closed shock valve. Impact valves 7 and 8 are rigidly fixed to the centering rod 9 and, provided that one of them is completely closed, the other is fully open. Liquid flows through an open shock valve, so hydrodynamic forces act on it, directed towards the closing side. There is a flow rate through the open shock valve, and there is no flow through the closed valve, therefore there is a pressure difference between the two sides of the elastic membrane 13 equal to the hydraulic resistance of the outlet holes 5 and 6. Due to the pressure difference from the opposite sides of the elastic membrane 13 to the system, the disk 12, centering rod 9, shock valves 7 and 8 from the side of the elastic membrane 13 acts a force directed towards the closing of the shock valve. The hydrodynamic force and the force acting from the side of the membrane 13 in the direction of closing the shock valve is greater than the attractive force of the permanent magnets 11 acting on the disk 12, and the hydrostatic force acting on the closed shock valve during the backward wave of water hammer. As a result, the position of the shock valves will change, and the whole process will be repeated again. Due to the force of attraction of the permanent magnets 11, constantly acting in the direction of closing one of the shock valves 7, 8, the closing time of the shock valves 7, 8 is reduced. As a result, more direct hydraulic shocks are obtained, so the pressure drop over the closed valve during the backward wave of the hydraulic shock will be greater . By reducing the pressure, the forces acting on the closed valve become smaller, and the forces acting on the open valve remain unchanged, which helps to open the valve and prevents the valves from sticking. The likelihood of valve “freezing” is reduced when valves 7 and 8 remain partially open and disk 12 is at the same distance from the permanent magnets 11. With the slightest fluctuation in flow, the valves 7, 8 and, together with them, disk 12 are displaced. Disk 12 is shifted towards one of the magnets 11, falls into the field of its action and attracted by it, which leads to the closure of one of the valves 7, 8. Therefore, the slightest fluctuations in the flow rate through one of the valves 7, 8 can prevent the valves from freezing at low flows.

По сравнению с известным устройством предлагаемое позволяет повысить надежность работы ударного узла и увеличить диапазон частот генерации импульсов за счет силы притяжения постоянных магнитов, сокращающих время закрытия ударных клапанов.Compared with the known device, the proposed one allows to increase the reliability of the shock unit and increase the frequency range of the pulse generation due to the attractive force of permanent magnets, reducing the closing time of the shock valves.

Claims

1. The shock assembly, comprising a housing consisting of two parts, each of which has an inlet and an outlet, a centering rod inserted in the bushings, fixed in each part, at the ends of which are fixed shock valves, each entering the inlets located on one of the sides of each part, on the opposite sides of which permanent magnets are rigidly fixed, between which there is a disk consisting of two parts, rigidly fixed in the central part of the centering rod and tightly pressing an elastic membrane laid between them, sandwiched at the edges between two parts with the possibility of axial stroke of the free part of the elastic membrane.

2. The shock assembly according to claim 1, characterized in that the disk is made of magnetic material.