RU2786860C1

RU2786860C1 - Shock valve

Info

Publication number: RU2786860C1
Application number: RU2022109056A
Authority: RU
Inventors: Алексей Павлович Левцев; Антон Александрович Голянин; Роман Сергеевич Лапин
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2022-12-26

Abstract

FIELD: hydrodynamics, hydraulics and mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of hydrodynamics, hydraulics and mechanical engineering, where it can be used in devices for various purposes that use the effect of hydraulic shock, as well as to heat supply, where it can be used to create a pulsed movement of fluid in relation to the intensification of heat transfer in thermal power plants. The shock valve includes a hollow body with inlet and outlet openings for the expiration of the working medium, a shock valve rigidly fixed on the rod, a shaft, a spring, a centering plug and a guide sleeve. The structure additionally comprises lower and upper cylindrical bushings cut from below and from above perpendicularly into the housing, in the upper cylindrical bushing on the guide bushings there is a latch axis, which alternately engages with one of the teeth of the sprocket, at the ends of the guide bushings are pressed against the upper cylindrical bushing by end caps. In the lower cylindrical bushing on the guide bushings there is a shaft made integral with the sprocket and connected to the external drive through the guide bushing, the centering plug is pressed against the shaft through the ball. The spring rests at one end on the protrusion of the stem, and at the other end on an additional bushing, pressed by a nut, and between the bushing and the nut, a shock valve seat is clamped, and the shock valve is connected to the stem by means of a nut.

EFFECT: invention improves the reliability and efficiency of the device by reducing mechanical losses in the shock valve drive and expanding the control range of the stroke and opening angle of the shock valve.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидрогазодинамики, гидравлики и машиностроения, где может найти применение в устройствах различного назначения, использующих эффект гидравлического удара, а также к теплоснабжению, где может быть использовано для создания импульсного движения жидкости применительно к интенсификации теплообмена в теплоэнергетических установках.The invention relates to the field of hydrodynamics, hydraulics and mechanical engineering, where it can be used in devices for various purposes that use the effect of hydraulic shock, as well as to heat supply, where it can be used to create a pulsed movement of fluid in relation to the intensification of heat transfer in thermal power plants.

Известен ударный узел, включающий полый корпус с каналом входа и каналом выхода рабочей среды, ударный клапан, шток с втулкой, при этом канал входа соединен с каналом выхода рабочей среды, ударный клапан расположен в канале входа и жестко закреплен на штоке, установленном в полом корпусе через втулку с возможностью его возвратно-поступательного движения между каналами входа и выхода рабочей среды, отличающийся тем, что он снабжен цилиндрическим толкателем, направляющим стаканом с продольным вырезом на его боковой поверхности и колпачком, коробом с крышкой, пружиной, причем в полом корпусе между каналом входа и каналом выхода выполнен вырез для доступа к штоку, в крышке соразмерно профилю продольного выреза направляющего стакана выполнен сквозной продольный паз, при этом вырез для доступа к штоку с внешней стороны полого корпуса соединен с входом короба, на выходе которого установлена крышка, направляющий стакан жестко закреплен на крышке, причем сквозной продольный паз крышки и продольный вырез на боковой поверхности направляющего стакана совмещены между собой, цилиндрический толкатель установлен с возможностью его возвратно-поступательного движения в направляющий стакан, пружина установлена внутри короба и соединена одним концом со штоком, а другим - с цилиндрическим толкателем, колпачок установлен на направляющий стакан со стороны выступающего цилиндрического толкателя (RU 2647934, МПК F15B 21/12, F16K 1/00 опубл. 21.03.2018).Known shock node, including a hollow body with an inlet channel and an outlet channel of the working medium, a shock valve, a stem with a bushing, while the inlet channel is connected to the outlet channel of the working medium, the shock valve is located in the inlet channel and is rigidly fixed to the stem installed in the hollow body through the sleeve with the possibility of its reciprocating movement between the channels of the inlet and outlet of the working medium, characterized in that it is equipped with a cylindrical pusher, a guide sleeve with a longitudinal cutout on its side surface and a cap, a box with a lid, a spring, and in a hollow body between the channel the inlet and outlet channel has a cutout for access to the stem, in the cover, in proportion to the profile of the longitudinal cutout of the guide cup, a through longitudinal groove is made, while the cutout for access to the stem from the outer side of the hollow body is connected to the inlet of the box, at the outlet of which a cover is installed, the guide cup is rigidly fixed on the lid, and the through longitudinal groove of the lid and the longitudinal cutout on the side surface of the guide sleeve are aligned with each other, the cylindrical pusher is installed with the possibility of its reciprocating movement in the guide sleeve, the spring is installed inside the box and is connected at one end to the rod, and at the other end to the cylindrical pusher, the cap is installed on the guide sleeve from the side protruding cylindrical pusher (RU 2647934, IPC F15B 21/12, F16K 1/00 publ. 03/21/2018).

Недостатками известного решения является наличие относительно больших механических потерь при работе устройства, относительная сложность настройки его работы, а также сложность адаптации под конкретный расход рабочей среды.The disadvantages of the known solution is the presence of relatively large mechanical losses during operation of the device, the relative complexity of setting up its operation, as well as the difficulty of adapting to a specific flow rate of the working medium.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является ударный узел, включающий полый корпус с входным и выходным отверстиями для истечения рабочей среды, ударный клапан, жестко закрепленный на штоке, установленном во втулку с возможностью возвратно-поступательного движения, вал с кулачком, пружину, стопорное кольцо, центрирующую заглушку и направляющую втулку. В полом корпусе выполнены два дополнительных соосных отверстия, втулка выполнена со сквозными каналами для истечения рабочей среды вдоль штока и жестко соединена с входным отверстием полого корпуса. Ударный клапан расположен со стороны входа рабочей среды в сквозные каналы втулки. Пружина установлена на штоке и закреплена на нем стопорным кольцом со стороны выхода рабочей среды из сквозных каналов втулки. Вал установлен внутри полого корпуса с возможностью вращательного движения, где один торец вала вставлен в центрирующую заглушку, закрепленную в первом дополнительном отверстии полого корпуса, второй торец вала выведен за пределы полого корпуса через направляющую втулку, установленную во второе дополнительное сквозное отверстие полого корпуса. Кулачок вала соединен с штоком с возможностью преобразования его вращательно-скользящего движения в возвратно-поступательное движение штока (RU 177025, МПК F15B 21/12, F24D 3/02 опубл. 06.02.2018).The closest in technical essence to the proposed technical solution is a shock assembly, which includes a hollow body with inlet and outlet holes for the expiration of the working medium, a shock valve rigidly fixed on a rod mounted in a sleeve with the possibility of reciprocating motion, a shaft with a cam, a spring, retaining ring, centering plug and guide bush. Two additional coaxial holes are made in the hollow body, the sleeve is made with through channels for the outflow of the working medium along the rod and is rigidly connected to the inlet of the hollow body. The shock valve is located on the side of the inlet of the working medium into the through channels of the bushing. The spring is mounted on the rod and fixed on it with a retaining ring from the side of the outlet of the working medium from the through channels of the bushing. The shaft is installed inside the hollow body with the possibility of rotational movement, where one end of the shaft is inserted into the centering plug fixed in the first additional hole of the hollow body, the second end of the shaft is brought out of the hollow body through the guide sleeve installed in the second additional through hole of the hollow body. The shaft cam is connected to the rod with the possibility of converting its rotational-sliding motion into the reciprocating motion of the rod (RU 177025, IPC F15B 21/12, F24D 3/02 publ. 06.02.2018).

Недостатком известного технического решения является то, что генерация импульсов количества движения рабочей среды возможна только при перекрытии ударным клапаном всего движущегося потока, что не позволяет использовать устройство в тех гидравлических системах, где полное торможение потока рабочей среды не допустимо.The disadvantage of the known technical solution is that the generation of pulses of the momentum of the working medium is possible only when the shock valve blocks the entire moving flow, which does not allow the device to be used in those hydraulic systems where complete braking of the flow of the working medium is not allowed.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и эффективности работы устройства, за счет снижения механических потерь в приводе ударного клапана и расширения диапазона регулирования хода и угла открытия ударного клапана.The technical result of the claimed invention is to improve the reliability and efficiency of the device by reducing mechanical losses in the impact valve drive and expanding the range of stroke and opening angle of the impact valve.

Сущность изобретения заключается в том, что ударный узел включает полый корпус с входным и выходным отверстиями для истечения рабочей среды, ударный клапан, жестко закрепленный на штоке, вал, пружину, центрирующую заглушку и направляющую втулку. Конструкция дополнительно содержит врезанные снизу и сверху перпендикулярно в корпус нижнюю и верхнюю цилиндрические втулки, в верхней цилиндрической втулке на направляющих втулках расположена ось защелки, которая поочередно входит в зацепление с одним из зубьев звездочки, по торцам направляющие втулки поджимаются к верхней цилиндрической втулке торцевыми заглушками. В нижней цилиндрической втулке на направляющих втулках расположен вал, выполненный заодно со звездочкой, и связан с внешним приводом через направляющую втулку, центрирующая заглушка поджимается к валу через шарик. Пружина одним концом опирается на выступ штока, а другим на дополнительную проходную втулку, поджатую гайкой, а между проходной втулкой и гайкой зажато седло ударного клапана, причем ударный клапан соединен со штоком посредствам гайки.The essence of the invention lies in the fact that the impact assembly includes a hollow body with inlet and outlet holes for the expiration of the working medium, an impact valve rigidly fixed to the rod, a shaft, a spring, a centering plug and a guide sleeve. The structure additionally comprises lower and upper cylindrical bushings cut from below and from above perpendicularly into the housing, in the upper cylindrical bushing on the guide bushings there is a latch axis, which alternately engages with one of the teeth of the sprocket, at the ends of the guide bushings are pressed against the upper cylindrical bushing by end caps. In the lower cylindrical bushing on the guide bushings there is a shaft made integral with the sprocket and connected to the external drive through the guide bushing, the centering plug is pressed against the shaft through the ball. The spring rests at one end on the protrusion of the stem, and at the other end on an additional bushing, pressed by a nut, and between the bushing and the nut, a shock valve seat is clamped, and the shock valve is connected to the stem by means of a nut.

На фиг. 1 представлена конструкция ударного узла, на фиг. 2 показан ударный узел, выполненный в разобранном виде.In FIG. 1 shows the design of the impact node, Fig. 2 shows the impact assembly, made in disassembled form.

Ударный узел (фиг. 1) включает в себя полый корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями для истечения рабочей среды, ударный клапан 4, жестко закрепленный на штоке 5, вал 6, пружину 7, центрирующую заглушку 8 и направляющую втулку 9, конструкция дополнительно содержит врезанные снизу и с верху перпендикулярно в корпус нижнюю 10 и верхнюю 11 цилиндрические втулки, в верхней цилиндрической втулке 11 на направляющих втулках 12 и 13 расположена ось 14 защелки 15, которая поочередно входит в зацепление с одним из зубьев звездочки 16, по торцам направляющие втулки 12 и 13 поджимаются к верхней цилиндрической втулке 11 торцевыми заглушками 17 и 18, в нижней цилиндрической втулке 10 на направляющих втулках 19, 20 расположен вал 6 выполненный заодно со звездочкой 15 и связан с внешним приводом через направляющую втулку 9, центрирующая заглушка 8 поджимается к валу 6 через шарик 21, пружина 7 одним концом опирается на выступ 22 штока 5, а другим на дополнительную проходную втулку 23, поджатую гайкой 24, а между проходной втулкой 25 и гайкой 26 зажато седло 27 ударного клапана 4, причем ударный клапан соединен со штоком 5 посредствам гайки 28.The shock assembly (Fig. 1) includes a hollow body 1 with an inlet 2 and an outlet 3 for the expiration of the working medium, a shock valve 4 rigidly fixed on the stem 5, a shaft 6, a spring 7, a centering plug 8 and a guide bushing 9, design additionally contains lower 10 and upper 11 cylindrical bushings cut into the bottom and from the top perpendicularly into the body, in the upper cylindrical bushing 11 on the guide bushings 12 and 13 there is an axis 14 of the latch 15, which alternately engages with one of the teeth of the sprocket 16, along the ends of the guides bushings 12 and 13 are pressed against the upper cylindrical bushing 11 by end caps 17 and 18, in the lower cylindrical bushing 10 on the guide bushings 19, 20 there is a shaft 6 made integral with the sprocket 15 and is connected to an external drive through the guide bushing 9, the centering plug 8 is pressed against shaft 6 through the ball 21, the spring 7 rests at one end on the protrusion 22 of the rod 5, and on the other end on an additional bushing 23, preloaded nut 24, and between the bushing 25 and the nut 26, the seat 27 of the percussion valve 4 is clamped, and the percussion valve is connected to the stem 5 by means of the nut 28.

Устройство работает следующим образом. Узел монтируется в разрез трубопровода с рабочей средой с помощью гаек 24 и 26. Вал 6, установленный в нижней цилиндрической втулке 10 с помощью направляющих втулок 19 и 20 и ограниченный в осевом направлении центрирующей заглушкой 8 с шариком 21 и направляющей втулкой 9, соединяется с внешним приводом (на чертеже не показан). Рабочая среда поступает в полый корпус 1 с через входное 2 и выходное 3 отверстия. В первоначальный момент ударный клапан 4 находится в закрытом положении, и рабочая среда через него не проходит (фиг. 1). При включении внешнего привода вал 6 начинает вращаться. При вращении вала 6 против часовой стрелки один из зубьев звездочки 16 будет воздействовать на защелку 15, которая поворачивается на оси 14, расположенной в верхней цилиндрической втулке 11, с помощью направляющих втулок 12, 13 и ограниченной торцевыми заглушками 17 и 18, передвигая ее назад вместе со штоком 5, сжимая пружину 7. Жестко закрепленный на штоке 5 гайкой 28 ударный клапан 4, расположенный в проходной втулке 25 и дополнительной проходной втулке 23, будет отходить от седла 27 и рабочая среда начнет проходить через образовавшийся зазор. Открытие ударного клапана 4 будет происходить до тех пор, пока защелка 15 находится в зацеплении с одним из зубьев звездочки 16. Подбирая форму зуба можно обеспечить относительно малое время открытия клапана и минимальные потери в паре трения «зуб звездочки-защелка». При дальнейшем повороте вала 6 против часовой стрелки защелка 15 выходит из зацепления с зубом звездочки 16 и под действием пружины 7, воздействующей на выступ 22 штока 5, перемещает его, резко закрывая ударный клапан 4 (фиг. 2). В момент резкого закрытия ударного клапана 4 происходит гидравлический удар, повышенное давление которого будет использоваться внешними потребителями. При этом ударный клапан 4 будет находиться в закрытом положении, и рабочая среда через него не проходит. Дальнейший поворот вала 6 против часовой стрелки приведет в соприкосновение с защелкой 15 следующего зуба звездочки 16 и процесс повториться.The device works as follows. The unit is mounted in the section of the pipeline with the working medium using nuts 24 and 26. Shaft 6, installed in the lower cylindrical sleeve 10 using guide bushings 19 and 20 and limited in the axial direction by a centering plug 8 with a ball 21 and a guide bushing 9, is connected to the external drive (not shown in the drawing). The working medium enters the hollow body 1 through the inlet 2 and outlet 3 holes. At the initial moment, the shock valve 4 is in the closed position, and the working medium does not pass through it (Fig. 1). When the external drive is turned on, shaft 6 begins to rotate. When the shaft 6 rotates counterclockwise, one of the teeth of the sprocket 16 will act on the latch 15, which rotates on the axis 14, located in the upper cylindrical sleeve 11, with the help of guide bushings 12, 13 and limited by end caps 17 and 18, moving it back together with stem 5, compressing spring 7. Rigidly fixed on stem 5 with nut 28, shock valve 4, located in bushing 25 and additional bushing 23, will move away from seat 27 and the working medium will begin to pass through the formed gap. The opening of the shock valve 4 will occur as long as the latch 15 is engaged with one of the teeth of the sprocket 16. By choosing the shape of the tooth, it is possible to ensure a relatively short valve opening time and minimal losses in the friction pair “sprocket-latch tooth”. With further rotation of the shaft 6 counterclockwise, the latch 15 disengages from the tooth of the sprocket 16 and, under the action of the spring 7 acting on the protrusion 22 of the stem 5, moves it, abruptly closing the shock valve 4 (Fig. 2). At the moment of abrupt closing of the shock valve 4, a water hammer occurs, the increased pressure of which will be used by external consumers. In this case, the shock valve 4 will be in the closed position, and the working medium will not pass through it. Further rotation of the shaft 6 counterclockwise will bring it into contact with the latch 15 of the next tooth of the sprocket 16 and the process will be repeated.

Эффективная работа устройства зависит от количества и формы зубьев звездочки 16. С увеличением количества зубьев звездочки 16 фаза открытого состояния ударного клапана увеличивается. Наибольшую эффективность показала звездочка 16 с тремя зубьями. Форма зуба влияет не только на период и продолжительность открытия ударного клапана 4, но и на механические потери пары трения «зуб звездочки-защелка». Наименьшие потери звездочки 16 с эвольвентным профилем зуба.The effective operation of the device depends on the number and shape of the teeth of the sprocket 16. With an increase in the number of teeth of the sprocket 16, the phase of the open state of the shock valve increases. The sprocket 16 with three teeth showed the greatest efficiency. The shape of the tooth affects not only the period and duration of the opening of the impact valve 4, but also the mechanical loss of the friction pair "sprocket-latch tooth". Least loss of sprocket 16 with involute tooth profile.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить надежность и эффективность работы устройства, за счет снижения механических потерь в приводе ударного клапана и расширения диапазона регулирования хода и угла открытия ударного клапана.Compared with the known solution, the proposed solution improves the reliability and efficiency of the device by reducing mechanical losses in the shock valve drive and expanding the range of stroke control and the opening angle of the shock valve.

Claims

The impact unit, which includes a hollow body with inlet and outlet holes for the outflow of the working medium, an impact valve rigidly fixed to the stem, a shaft, a spring, a centering plug and a guide bush, characterized in that the structure additionally contains a bottom and upper cylindrical bushings, in the upper cylindrical bushing on the guide bushings there is a latch axis, which alternately engages with one of the teeth of the sprocket, at the ends of the guide bushings are pressed against the upper cylindrical bushing by end caps, in the lower cylindrical bushing on the guide bushings there is a shaft made at the same time with an asterisk, and is connected to an external drive through a guide sleeve, the centering plug is pressed against the shaft through the ball, the spring rests at one end on the protrusion of the rod, and at the other end on an additional bushing, preloaded with a nut, and a shock valve seat is clamped between the bushing and the nut, and percussion The valve is connected to the stem by means of a nut.