RU2542192C1

RU2542192C1 - Surfy hydraulic ram

Info

Publication number: RU2542192C1
Application number: RU2014107213/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Павлович Левцев; Андрей Николаевич Макеев; Сергей Николаевич Макеев; Георгий Бадриевич Кенчадзе; Алексей Михайлович Зюзин; Ярослав Александрович Нарватов
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-02-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: surfy hydraulic ram contains the feed pipe 1, its one end is located at the water basin with possibility of its periodic filling by the arriving wave, and at the other end the dart valve 2, air box 3 with discharge pipeline 4 and discharge valve 5 are installed connecting the box 3 with pipe 1. The valve 2 has T-type branch 6, its top end is made vertically and is connected with atmosphere, and bottom end is made as bellows 7 with rod 8 connected with valve 2. In the box 3 a hollow damper 9 and check valve 10 are inserted. At one side of the damper 9 there is section of the hydraulic network connecting the valve 5 and pipeline 4, the other side of the damper 9 looks in the internal cavity of the box 3 that by means of the valve 10 is connected with atmosphere. The third end of the branch 6 of the valve 2 is hydraulically connected with pipe 1.

EFFECT: increased operation efficiency of the hydraulic ram.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидравлики и может быть использовано для подъема воды в прибрежных зонах океанов, морей, крупных озер и водоемов.The invention relates to the field of hydraulics and can be used to raise water in the coastal zones of oceans, seas, large lakes and reservoirs.

Известен гидравлический таран, содержащий питательную трубу, воздушный колпак с нагнетательным трубопроводом и обратным клапаном, сообщающим воздушный колпак с питательной трубой, поплавковый клапан, один конец питательной трубы размещен у водоема с возможностью ее периодического заполнения водой морской волны, другой конец трубы выполнен закрытым, а поплавковый клапан расположен у закрытого конца питательной трубы. Конец питательной трубы, размещенный у водоема, имеет форму усеченного конуса, большее основание которого обращено к водоему (RU №2218484, МПК F04F 7/02, опубл. 10.12.2003 г.).Known hydraulic ram containing a feed pipe, an air cap with a discharge pipe and a check valve communicating an air cap with a feed pipe, a float valve, one end of the feed pipe is placed at the reservoir with the possibility of periodic filling with water of the sea wave, the other end of the pipe is closed, and The float valve is located at the closed end of the feed pipe. The end of the feeding tube, located near the reservoir, has the shape of a truncated cone, the larger base of which is facing the reservoir (RU No. 2218484, IPC F04F 7/02, publ. 10.12.2003).

Среди недостатков данной конструкции следует отметить то, что значительная часть кинетической энергии набегающей волны превращается в энергию давления и расходуется на собственное отражение от внутренней поверхности конуса, т.е. на ее движение в сторону водной поверхности.Among the disadvantages of this design, it should be noted that a significant part of the kinetic energy of the incident wave is converted into pressure energy and is spent on its own reflection from the inner surface of the cone, i.e. on its movement towards the water surface.

Известен гидравлический таран, включающий ударный и нагнетательный клапаны, воздушный колпак, питающую трубу с водоприемной частью, нагнетательный трубопровод и приемный резервуар, таран снабжен отводной трубой с затвором-хлопушкой со стороны водной поверхности и воронкой, сообщенной через ударный клапан с питательной трубой, с другой стороны, при этом водоприемная часть питающей трубы выполнена составной, включающей кольцо, сопло и конфузор, причем кольцо выполнено поворотным относительно вертикальной оси, а входное сечение сопла установлено в месте максимальной скорости прибойной волны (RU №2367826, МПК F04F 7/02, опубл. 20.09.2009 г.).A hydraulic ram is known, including shock and discharge valves, an air cap, a supply pipe with a water intake part, a discharge pipe and a receiving tank, the ram is equipped with a discharge pipe with a clapper-shutter on the water surface side and a funnel communicated through the shock valve with the feed pipe, on the other hand, while the water intake part of the supply pipe is made integral, including a ring, a nozzle and a confuser, and the ring is made rotatable relative to the vertical axis, and the inlet section of the nozzle is anovleno in the maximum speed surf waves (RU №2367826, IPC F04F 7/02, publ. 20.09.2009 g).

Среди недостатков данной конструкции следует отметить факт растворения воздуха в воздушном колпаке при работе гидравлического тарана, а также отсутствие механизма автоматической настройки момента закрытия ударного клапана применительно к каждой последующей набегающей волне с ее индивидуальными параметрами кинетической энергии.Among the shortcomings of this design, it should be noted that air dissolves in the air cap during the operation of the hydraulic ram, as well as the absence of a mechanism for automatically adjusting the moment of closing the shock valve with respect to each subsequent incident wave with its individual kinetic energy parameters.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является гидравлический таран, содержащий питательную трубу с ударным клапаном, воздушный колпак с нагнетательными трубопроводом и клапаном, сообщающим воздушный колпак с питательной трубой, которая соединена с резервуаром, ударный клапан снабжен патрубком, нижний конец которого выполнен в виде сильфона со штоком, соединенным с ударным клапаном, причем патрубок соединен с резервуаром и установлен выше уровня сильфона (SU №1173077 А, МПК F04 7/02, опубл. 15.08.1985 г.).The closest technical solution for the combination of essential features is a hydraulic ram containing a feed pipe with a shock valve, an air cap with a discharge pipe and a valve communicating an air cap with a feed pipe that is connected to the reservoir, the shock valve is equipped with a pipe, the lower end of which is made in the form a bellows with a rod connected to the shock valve, and the nozzle is connected to the reservoir and installed above the level of the bellows (SU No. 1173077 A, IPC F04 7/02, published on 08/15/1985).

Недостатком известного технического решения является необходимость периодической подкачки воздуха в воздушный колпак, что усложняет эксплуатацию устройства, кроме того, соединение патрубка с резервуаром выше уровня сильфона делает затруднительным работу гидравлического тарана при уровне воды в резервуаре ниже, чем уровень сильфона.A disadvantage of the known technical solution is the need for periodic pumping of air into the air cap, which complicates the operation of the device, in addition, the connection of the nozzle to the tank above the bellows level makes it difficult to operate a hydraulic ram at a water level in the tank lower than the bellows level.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы гидравлического тарана от реализации механизма автоматической подстройки ударного клапана под индивидуальные параметры каждой набегающей волны и устранения необходимости подкачки воздуха в напорный колпак.An object of the invention is to increase the efficiency of the hydraulic ram from the implementation of a mechanism for automatically adjusting the shock valve to the individual parameters of each incident wave and eliminating the need for pumping air into the pressure cap.

Технический результат достигается за счет того, что в конструкцию прибойного гидравлического тарана, содержащую питательную трубу, один конец которой размещен у водоема с возможностью ее периодического заполнения набегающей волной, а на другом конце установлены ударный клапан, воздушный колпак с нагнетательными трубопроводом и нагнетательным клапаном, сообщающим воздушный колпак с питательной трубой, ударный клапан, снабженный Т-образным патрубком, верхний конец которого выполнен вертикально и сообщен с атмосферой, нижний конец выполнен в виде сильфона со штоком, соединенным с ударным клапаном, дополнительно введен полый демпфер и обратный клапан, причем по одну сторону полого демпфера расположен участок гидравлической сети, соединяющий нагнетательный клапан и нагнетательный трубопровод, другой стороной демпфер обращен во внутреннюю полость воздушного колпака, которая, посредством обратного клапана, сообщена с атмосферой, а третий конец Т-образного патрубка ударного клапана гидравлически связан с питательной трубой и введен в центр сечения питательной трубы, обращенного к водоему, причем сама питательная труба выполнена в виде конуса, основание которого обращено к водоему, а вершина является местом установки ударного клапана.The technical result is achieved due to the fact that in the construction of a hydraulic ram ram containing a feeding pipe, one end of which is placed near the reservoir with the possibility of periodic filling by the incoming wave, and at the other end there is an impact valve, an air cap with a discharge pipe and a discharge valve, which informs air cap with feed pipe, shock valve provided with a T-shaped pipe, the upper end of which is made vertically and in communication with the atmosphere, the lower end of the flap is in the form of a bellows with a stem connected to the shock valve, a hollow damper and a non-return valve are additionally introduced, and on one side of the hollow damper there is a section of the hydraulic network connecting the discharge valve and the discharge pipe, the other side of the damper faces the inner cavity of the air cap, which, by means of a check valve, connected to the atmosphere, and the third end of the T-shaped branch pipe of the shock valve is hydraulically connected to the feed pipe and introduced into the center of the cross section of the feed pipe, aschennogo to the reservoir, wherein the feed-pipe itself is formed as a cone whose base faces the reservoir and the vertex is the site of installation of the hammer valve.

Предлагаемый вариант конструкции прибойного гидравлического тарана представлен на чертеже. Прибойный гидравлический таран включает в себя питательную трубу 1, ударный клапан 2, воздушный колпак 3, нагнетательный трубопровод 4, нагнетательный клапан 5, Т-образный патрубок 6, сильфон 7 со штоком 8, полый демпфер 9 и обратный клапан 10.The proposed design design of a hydraulic ram ram is shown in the drawing. The downstream hydraulic ram includes a feed pipe 1, a shock valve 2, an air cap 3, a discharge pipe 4, a discharge valve 5, a T-shaped pipe 6, a bellows 7 with a stem 8, a hollow damper 9 and a check valve 10.

Прибойный гидравлический таран работает следующим образом. Изначально в воздушный колпак 3 через обратный клапан 10 закачивается воздух или иной газ (например, азот или гелий) до величины давления, определяемой конструктивными параметрами прибойного гидравлического тарана и требуемой высотой нагнетания воды. Затем питательная труба 1 жестко крепится на участке побережья в зоне подтопления приливными волнами (на чертеже не показано) основанием конуса навстречу набегающим волнам. После этого энергия количества движения набегающей волны обеспечит поступление воды в питательную трубу 1 и Т-образный патрубок 6. Вода начнет истекать из питательной трубы 1 через открытый ударный клапан 2, пытаясь увлечь его за собой и закрыть, а высота столба воды в вертикальном конце Т-образного патрубка 6 обеспечит заданное сопротивление движению на закрытие ударного клапана 2 через шток 8 сильфона 7. В момент закрытия ударного клапана 2 возникнет явление гидравлического удара, положительная волна распространения которого обеспечит подачу порции воды из питательной трубы 1 через нагнетательный клапан 5 в полый демпфер 9, сжимая при этом воздух, содержащийся в воздушном колпаке 3. Когда энергия импульса количества движения волны иссякнет, то давление со стороны питательной трубы 1 и полого демпфера 9 уравновесится, нагнетательный клапан 5 закроется. Под действием отрицательной волны гидравлического удара и веса столба жидкости в Т-образном патрубке 6 автоматически откроется ударный клапан 2, а запасенная порция воды в полом демпфере 9, под действием избыточного давления воздуха в воздушном колпаке 3, получит тенденцию на движение в нагнетательный трубопровод 4. С каждой последующей набегающей волной процесс работы прибойного гидравлического тарана повторится в описанной выше последовательности и будет происходить с автоматической подстройкой веса ударного клапана 2, соответствующей скорости заполнения питательной трубы 1 водой набегающей волны. Конец Т-образного патрубка 6, соединенный с питательной трубой 1, рекомендуется размещать в центре ее сечения, поскольку в этом месте скорость движения потока в питательной трубе 1 наибольшая и подстройка веса ударного клапана 2 будет осуществляться с меньшим запаздыванием. Данная автоматизация настройки работы прибойного гидравлического тарана способствует повышению его эффективности.The bottom hydraulic ram works as follows. Initially, air or other gas (for example, nitrogen or helium) is pumped into the air cap 3 through a non-return valve 10 to a pressure value determined by the design parameters of the hydraulic ram and the required height of water injection. Then the feeding pipe 1 is rigidly attached to the coast in the area of flooding by tidal waves (not shown in the drawing) with the base of the cone towards the incident waves. After that, the energy of the momentum of the incident wave will ensure the flow of water into the feed pipe 1 and the T-shaped pipe 6. Water will start to flow out of the feed pipe 1 through the open shock valve 2, trying to entrain it and close it, and the height of the water column in the vertical end T -shaped pipe 6 will provide a given resistance to movement to close the shock valve 2 through the rod 8 of the bellows 7. At the time of closing the shock valve 2 there will be a water shock phenomenon, a positive propagation wave which will provide under I feed a portion of water from the feed pipe 1 through the discharge valve 5 to the hollow damper 9, while compressing the air contained in the air cap 3. When the pulse energy of the momentum of the wave runs out, the pressure from the supply pipe 1 and the hollow damper 9 will balance, the discharge valve 5 will close. Under the influence of the negative wave of hydraulic shock and the weight of the liquid column in the T-shaped pipe 6, the shock valve 2 will automatically open, and the stored portion of water in the hollow damper 9, under the influence of excess air pressure in the air cap 3, will tend to move into the discharge pipe 4. With each subsequent incident wave, the operation of the hydraulic ram ram will be repeated in the sequence described above and will occur with the automatic adjustment of the weight of the shock valve 2, corresponding to second speed filling feeder tube 1 with water incoming wave. The end of the T-shaped pipe 6, connected to the feed pipe 1, is recommended to be placed in the center of its cross section, since in this place the flow velocity in the feed pipe 1 is the highest and the weight adjustment of the shock valve 2 will be carried out with less delay. This automation of tuning the operation of a hydraulic ram ram helps to increase its efficiency.

Исполнение питательной трубы 1 в виде конуса, основание которого обращено навстречу набегающим волнам, обеспечит более плотный поток заполнения ее сечения в месте установки ударного клапана 2, являющегося вершиной конуса, что также обеспечит повышение эффективности работы прибойного гидравлического тарана.The execution of the feed pipe 1 in the form of a cone, the base of which is facing the incoming waves, will provide a denser flow of filling its cross section at the installation site of the shock valve 2, which is the apex of the cone, which will also provide an increase in the operating efficiency of the hydraulic ram.

Использование полого демпфера 9 в воздушном колпаке 3 исключает возможность растворения воздуха под избыточным давлением воды, а следовательно, и необходимость его периодической подкачки в воздушный колпак 3, что, в целом, повышает надежность работы устройства.The use of a hollow damper 9 in the air hood 3 eliminates the possibility of dissolving air under excess water pressure, and therefore the need for periodic pumping into the air hood 3, which, in General, increases the reliability of the device.

В результате использования данной конструкции прибойного гидравлического тарана обеспечивается относительно высокая надежность работы устройства за счет устранения необходимости подкачки воздуха в воздушный колпак и повышается эффективность работы от реализации механизма автоматической подстройки веса ударного клапана под индивидуальные параметры каждой набегающей волны.As a result of using this design of a hydraulic ram, a relatively high reliability of the device is ensured by eliminating the need for pumping air into the air cap and the working efficiency of the mechanism for automatically adjusting the weight of the shock valve to the individual parameters of each incident wave is increased.

Claims

1. A downstream hydraulic ram containing a feeding pipe, one end of which is located near the reservoir with the possibility of periodic filling with a wave, and an shock valve, an air cap with a discharge pipe and a discharge valve communicating the air cap with a feeding pipe, and a shock valve are installed on the other end equipped with a T-shaped pipe, the upper end of which is made vertically and in communication with the atmosphere, and the lower end is made in the form of a bellows with a rod connected to the shock valve, Take into account that a hollow damper and a check valve are introduced into the air cap, and on one side of the hollow damper there is a section of the hydraulic network connecting the discharge valve and the discharge pipe, the other side of the damper is facing the inner cavity of the air cap, which, through the check valve, is in communication with atmosphere, and the third end of the T-shaped branch pipe of the shock valve is hydraulically connected to the feed pipe.

2. The bottom hydraulic ram according to claim 1, characterized in that the feed pipe is made in the form of a cone, the base of which is facing the reservoir, and the top is the location of the shock valve.

3. A downhill hydraulic ram according to claims 1 and 2, characterized in that the third end of the T-shaped branch pipe of the shock valve is introduced into the center of the cross section of the feed pipe facing the reservoir.