Гидроимпульсное устройство

 

I .ГИДРОШПУЛЬСНОЕ .УСТРОЙСТВО , содержащее пгневмогидравлический аккумулятор, ключ гидравлических импульсов, выйолнейный в виде зрл:о1 никового клапана с электромагнитным приводом, сопло, последовательно соединенные между собой напорной гидролинией, гидронасос, соединенный трубопроводами с гидробаком и пневмогйдравлическим аккумулятором, о тл и ча ю щ е е с я тем, что, с. целью увеличения производительности устройства, оно содержит электрогидравлический клапан перекрытия с замыкающими контактами и контрольный электрогидравличёский клапан с двумя парами нормально замкнутых и двумя . парами нормально разомкнутых контактов , сопло вьшолнено подпружиненным с возможностью линейного перемещения и с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, а ключ гидравлических (Импульсов связан дополнительным трубопроводом с одной стороны с гидробаком , причем на этом участке трубопровода установлен управляемый дроссель, с другой - с напорной гидролинией на участке связи ключа гидравлических импульсов с аккумулятором , а золотник данного ключа имеет длину запорно-регулирующей части, превьшающую расстояние между отверстиями для подвода рабочей жидкости из напорной гидролинии и дополнительного трубопровода, включая диаметры отверстий, на величину, которая больще, чем удвоенная длина напорной гидролинии, умноженная на отношение скоростей перемещения золотника и гидроударной волны, выполнен с возможностью последовательного перекрытия дополнительного трубопровода и напорно } гидролинии, на которой между , аккумулятором и ключом гидравлических импульсов установлен электрогидравлический клапан перекрытия, который соединен гидррканалом с аккумулятором., напорная гядролиния на участке между электрогидравлическим клапаном перекрытия и ключом гидравлических о импульсов связана с контрольным Э 30 электрогидравлическим клапаном, соединенным с дополнительным трубопроводом на участке между дросселем и гидробаком, при этом сопло и контроль ный электрогидравлический клапан ; электрически соединены с электромагнитом , электрогидравлическим клйпаном, перекрытия и между собой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3606332/24-24 (22) 20.06 .83 (46) 23.02,85. Бюл. У ? (72) А,Г.Черный, С..Г.Новиков и В.В.Матвеенко (71) Курский политехнический институт (53) 621-540(088.8) (56) 1.0всепяна В.М. Гидравлический .таран и таранные установки. M., "Машиностроение", 1968; с.17..

2. Могендович E.M. Гидравлические импульсные системы.. М., "Машиностроение",: 1977, с.24 (прототип), (54)(57) 1.ГИДРОИМПУЛЬСНОЕ .УСТРОЙСТВО, содержащее пневмогидравлический аккумулятор, ключ гидравлических импульсов, выполненный в виде золотникового клапана с электромагнитным приводом, сопло, последовательно соединенные между собой напорной гидролинией, гидронасос, соединенный трубопроводами с гидробаком и пневмогидравлическим аккумулятором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения производительностн устройства, оно содержит электрогидравлический клапан перекрытия с замыкающими контактами и контрольный электрогидравлический клапан с двумя парами нормально замкнутых и двумя. парами нормально разомкнутых контактов, сопло выполнено подпружиненныМ ,с возможностью линейного перемещения и с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, а ключ гидравлических

„„Я0„„1141228 А

4(511 F 15 В 21/12 В 05 В 12/06,импульсов связан дополнительным трубопроводом с одной стороны с гидробаком, причем на этом участке трубопровода установлен управляемый дроссель, с другой — с напорной гидро-. линией на участке связи ключа тидравлических импульсов с аккумулятором, а золотник данного ключа имеет длину запорно-регулирующей части, превышающую расстояние между отверстиями для подвода рабочей жидкости из напорной гидролинии и дополнительного трубопровода, включая диаметры отверстий, на величину, которая больше, чем удвоенная длина напорной гидролинии, умноженная на отношение о скоростей перемещения золотника и гидроударной волны, выполнен с возможностью последовательного перекрытия дополнительного трубопровода и напорной гидролинии, на которой между аккумулятором и ключом гидравлических импульсов установлен электрогидравлический клапан перекрытия, который мий соединен гидроканалом с аккумулято- иий ром напорная гндролиния на участке . ф между электрогидравлическим клапаном перекрытия и ключом гидравлических импульсов связана с контрольным электрогидравлическим клапаном, сое- . диненным. с дополнительным трубопроводом на участке между дросселем и гидробаком, при этом сопло и контрольный электрогидравлический клапан, фу электрически соединены с электромаг- нитом, электрогидравлическим клапаном. перекрытия и между собой.

2. УстроЙство rro п.l, o т л и ч а 1о щ е е с я тем, что ключ гид.равлических импульсов со стороны

1141228 электромагнита с ня.1ан с няп.>рной гидролинией, на которой уста>1<>в>1ен компенсатор давления.

Изобретение относится к устройствам для создяния высокоскорОстной струи жидкости и может найти применение в машиностроении, горнодобыва>сЩЕЙ ПРОМЫШ>1Е11НОСТИ, CTr>CH f=J bCTBP H других отраслях народного хозяйства для Гид>>Онапорной Очистки литья и промывки отверстий, в бурильных агрегатах .для проходки скважин, в устройствах для гидроударного разрушения материалов и т.д, Известны гидротараны„ работающие как насосы с использованием гидродинамического эффекта в рабочей жидкости (гпдроудара), состоящие из пи= тательного бассейна, питательной гидролинии, ударного клапана., нагне I тательного клапана, воздушного кпапа. на, напорной гидропинии и потребляющего бассейна f 1).

Укаэанные устройства имеют .ограничение, которое определяется уменьшением максимального напора из-за резкого увеличения гидравлического сопротивления г зазоре между ударным клапаном и его гнездом и неустойчивости работы ударного клапана, огра— ничением частоты импульсов в связи с самим принципо-I работы устройства.— нестабильностью условий протекания рабочей жидкости через зазор между ударным клапаном и его седлом в широком интервале максимальных питательных напоров и отношений питательного и нагнетатепьного напоров.

В гидроимпульсных струйных устройствах отсутствует обратный напор напорной гидролинии и. следовательно, возможность установки напорного клапана, аналогичного последнему в обычной гидротаранной установке.

Укаэанные ограничения делают неэф-. . фективным или невозможным применение таких гидротаранных устройств в про". мышленньгх технологических установках и гидроимпупьсных струйных устройствах, 2

Известно гидроимпульсное устройс.тво, состоящее и гидронасоса, связанного " гидробаком, пневмоги 1рав— лического аккумулятора, соединенного с гидронасосом трубопроводом, с снабженным обратным клапаном ключом гидравлических импульсов (КГИ ) связанным напорной гидролинией с аккумулятором и соплом. КГИ представляет

10 собой золотниковьгй клапан, привод которого обеспечивается, например, электромагнитом, R этом устройстве для создания гидроимпульса используется статическое давление пневмо15 гидразлического аккумулятора и инерционные свойства рабочей х<>хдкости.

Появление гидравлического удара в таком устройстве является не только нежелательным, но и вредным, так как не обеспечивается контроль, регулирование и моцулирование гидроударных давлений, которые могу-, 11ривести к наруц1е ию работы устройства или даже выхс;;у его из строя (21.

Таким образом., не используется возможность повышения давления перед соплом, скорости струи и эффективности работы устройства за счет гидродинамического эффекта.

Пель изобретения — увеличение производительности гидроимпульсного устройства путем создания гидродинамического эффекта, повышения давления перед соплом, увеличения скорости струи и целенаправленного модулирования гидроимпульс.а.

Указанная цель достигается тем, что гидроимпульсное устройство, со— о держащее пневмогидравлический аккумулятор, ключ гидразлических имп >льсов, выполненный в виде эолотникового клапана с электромагнитным приводом, сопло, последовательно соеди45 ненные между собой напорной гидроли,нией, гидронасос, соединенный тру бопроводами с гидробаком и пневмогидравлическим аккумулятором, содерх<ит эл ктрогидрав и-.вский клапан! 41 "" 8 перекрытия с замыкающи .и контактами— и контрольный электрогидра,-..,ческий клапан с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, сопла выполнено подпружиненным с возможностью линейного перемещения. и с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, а ключ гидравлических импульсов связан !О дополнительным трубопроводом с одной стороны с гидробаком, причем на этом участке трубопровода установлен управляемый дроссель, с другой — с на парной гидролинией на участке связи 15 ключа гидравлических импульсов с аккумулятором, а золотник данного ключа имеет длину запорно-регулирующей части, превышающую расстояние между отверстиями для подвода рабочей жидкости из на 1орнои гицролинии и дополнительного трубопровода, включая диаметры отверстий, на вели.— чину, которая больше, чем удвоенная длина напорной гидролинии, умножен- 25 ная на отношение скоростей перемещения золотника и гидраударной волны, выпопнен с возможностью последова- . тельного перекрытия дополнительного трубопровода и напорной гицролинии, 30 на которой между аккумулятором и ключом гидравлических импульсов установлен электрогидравлический клапан перекрытия, который соединен гидроканалом с аккумулятором напорная гидролиния на участке между электрогидравлическим клапаном перекрытия и ключом гидравлических импульсов связана с контрольным электрогидравлическим клапаном, соединенным с 40 дополнительным трубопроводом на участке между дросселем и гидробаком, при этом сопла и контрольный электрогидравлический клапан электрически соединены с электромагнитом, 45 электрогидравлическим клапаном перекрытия и между собой.

Кроме того, ключ гидравлических импульсов со стороны электромагнита связан с напорной гидролинией, íà 50

l которой установлен компенсатор давления.

На чертеже показана схема предлагаемого гидроимпульсного устройства. 55

Схема соответствует текущему моменту заполнения пневмогидравлического аккумулятора рабочей жидкостью, когда давлени в аккумуляторе не достигло величины, необходимой для начала работы устройства.

Гидронасос 1, соединенный с электромотором 2, связан с трубопро-. водом 3 с пневмогидравлическим аккумулятором 4 ° На трубопроводе 3 установлен обратный клапан 5, а в аккумуляторе 4 имеется разделитель

6 сред который отделяет жидкостную, камеру 7 от газовой камеры 8. Гидронасос 1 соединен также трубопроводом

9 через перепускной клапан 10 с гидробаком 11, который кроме того,,соединен с насосом 1 всасывающим трубопроводом 12.Аккумулятор 4 соединен с золотниковым клапаном 13

КГИ посредством напорной гидролинии

14, которая подводит рабочую жидкость и ; соплу 15, расположенному в цилиндрическом корпусе 16 Сопла

l5 подпружинено регулируемыми пружинами !7 и соединено поводкам 18 с контактами контактного устройства 19.

Последнее содержит две пары нормаль" но замкнутых контактов 20 и две пары нормально разомкнутых контактов 21.

Один контакт из пары 21 падпружинен с помощью пружины 22 с целью уменьшения нагрузки на эти контакты во время быстрого смещения сопла 15 направо..

На напорной гидролинни 14 установлен электрогидравлический клапан

23 перекрытия, содержащий контактный выключатель с замыкающими контактами

24, соединенный гидроканалом 25 с аккумулятором 4. Гидроканал 26 соединяет напорную гидролинию 14 с регулируемым компенсатором 27 давления и золотниковым клапаном 13 КГИ (со стороны электромагнита 28). Дополнительный трубопровод 29 соединяет золотниковый клапан 13 с напорной гидролинией 14 и гидробаком 11, На участке этого трубопровода, обращенном к гидробаку 11, установлен управляемый дроссель 30.

Один из гидроканалов 31 соединяет трубопровод 29 с контрольным электрогидравлическим клапаном 32, который содержит плунжеры 33 и 34, соединенные между собой, причем плунжер 34 имеет больший диаметр, а со стороны плунжера 33 имеется регулируемая пружина 35, Плунжеры 33 и 34 связаны с электромагнитйым устройством 36, содержащим две пары. нормально замкну1141228

1тых контактов 37 и две пары нормально разомкнутых контактов 38. Другим гидроканалом 31 клапан 32 связан с напорной гидролинией 14.

Источник постоянного тока присое- 5 динен к клеммам 39 и 40, а электромагнит 28 — к клеммам 41 и 42. Провода 43 входят в электросистему гидроимпульсного .устройства, соединяя . источник тока с электрогидравлическим >0 клапаном 23 перекрытия, электроконтактным устройством 19, контрольным электрогидравлическим клапаном 32 и электромагнитом 28. В электросистему введен .выключатель 44, который пред- IIS назначен для запуска или отключения гидроимпульсного устройства, Гидроимпульсное .устройство работает слецующим образом.

П и включении выключателя 44 зо- 2d

I лотник клапана 13 КГИ находится в произвольном положении, так как электромагнит 28 отключен, а давление рабочей жидкости в напорной гидролинии 14 на участке между клапаном перекрытия 23 и золотниковым клапаном 13 отсутствует (гидролиния

14 перекрыта золотником клапана 23, контакты 24 разомкнуты). Плунжеры

33 и 34 под действием пружины 35 ЗО смещены направо, контакты 37 замкнуты, контакты 38 разоикнуты. Сопло. под действием пружины 17 смещено налево, контакты 20 замкнуты, контакты 21 разомкнуты., 35

По достижении определенной вели чины давления в аккумуляторе 4, необходимой для начала работы гидроимпульсного устройства, золотник клапана 23 под действием давления рабочей жидкости, находящейся в гидроканале 25, перемещается налево, замыкая контакты 24. Вследствие этого ток подается на электромагнит 28, а именно соединяются клеммы 40 и 41, 4

39 и 42, золотник клапана 13 занимает крайнее верхнее положение, перекрывает напорную гидролинию 14 и открывает дополнительный трубопровод .29. Одновременно клапан 23 открывает S0 напорную г щролинию 14 и рабочая жидкость начинает поступать, через тру- . бопровод 29 в гидробак 11. Давление повышается на всем протяжении трубо,провода 29 и в гидроканалах 31. .>5

Вследствие перепада давлений из-за гидравлических сопротивлений, в том числе з» счет дросселя 30, давление рабочей жидкости слева от клапана

32, т.е. л» плунжер 33, «ьш|с, чем давление справа от к.лап»на 3", т.е. на плунжер 34. Однако, поскольку диаметр плунжера 34- больше, чем диаметр плунжера 33, при некоторой величине повышения: давления справа от клапана 32 плунжеры 33 и 34 перемещаются налево, размыкая при этом контакты 37 и замыкая контакты 38. В результате ток поступаег от клеммы

39 к клемме 41, а от клеммы 42 к клемме 40, сердечник электромагнита

28 вместе с золотником клапана 13 перемещается †.азиз, перекрывая вначале трубопровод 29, а затем открывая напорную гидролинию 14. Это зависит от отношения длины. средней части золотника к расстоянию между входными каналами в клапан 13 трубопроводов 14 и.29; чем больше это отношение, тем позже откроется гидроличия

14 по отношению к моменту перекрытия трубопровода 29. Чтобы варьировать этим отношением, нужно или регулиро-. вать длину средней части золотника, или ставить сменный золотник с другой длиной средней части, предусматривая для этого необходимую первоначальную длину корпуса клапана 13

Вначале, в МоМРНТ перекрытия трубопровода .29, создается гидравлический удар, формирование и перемещение волны которого з;: исит от интервала времени между моментами перекрытия трубопроводоь 29 и 14. Затем, с момента открытия гидролинии 14, гидроударная волна достигает сопла 15, перемещая его направо, при этом размыкая контакты, 20 и замыкая контакты 21. Одновременно из-за падения давления в гидроканале 31 справа от контрольного клапана 32 плун>керы 33 и 34 перемещаются направо, а контакты 37 и 38, занимают положение, показанное на чертеже, Таким образом, сохраняется соединение клемм 39 и 42, 42 и 40, и золотник клапана 13 сохраняет свое нижнее положение. Это состояние гидросистемы и электросистемы остается неизменным до того момента, пока давление рабочей жидкости в гидролинии 14 и перед соплом 15 бус ч дет более высоким, за счет гидродинамического эффекта1, чем статическое .давлениЕ, обеспечиваемое аккумулятором 4, сооответству ащее началу работы гидроимпульсного устройства.

1141228

Когда давления s аккумуляторе 4 и гидролинии 14 выравняются (с учетом гидравлических сопротивлений в этой части гидросистемы1 и наступит установившееся движение жидкости к соплу 15, последнее под действием пружины 17 переместится налево, а контакты 20 и 21 займут положение, показанное на чертеже. Начиная с этого момента, клеммы 39 и 42, 40 и

41 соединены, золотник клапана 13 перемещен вверх, трубопровод 29 открыт и гидролиния 14 закрыта — гидросистема и электросистема устройства находятся в исходном положении, гидроимпульсное устройство подготовлено к совершению следующего цикла, в процессе которого повторяется выше указанное.

Следовательно, пик давления рабочей жидкости перед соплом 15 и наибольшая скорость струи через сопло

15 соответствует крайнему нижнему положению золотника клапана 13 и смещению сопла 15 до предела направо. Если гидроударное давление возрастает до нежелательного уровня, срабатывает компенсатор 27 (пружинного, пневматического или другого

:типа), чем погашается дальнейшее, возрастание давления. Регулировка компенсатора 27 обеспечивает ограни:чение до необходимого уровня макси мального давления.

Период времени между импульсами .регулируется посредством дросселя ,30 с управляемой иглой. Чем больше гидравлическое сопротивление дросселя 30, тем больше продолжительность разгона рабочей. жидкости в трубопроводе 29 до скорости, необходимой для создания гидроударной волны.

Выбором величины этой скорости и соответствующего ей давления одновременно определяются и величина гидроударного давления и продолжительность гидроимпульса. Совместно с регулировкой дросселя 30, учитывая, что он изменяет. давление в правом гидроканале 31, необходимо регулировать натяжение пружины 35 контрольного клапана 32, а именно с увеличением дросселирования уменьшать натяжение пружины 35. Принципиально возможно не толь.«о фиксированное регулирование дросселя 30, 5 но и регулирование по любому закону с целью целенаправленного модулироваиия гидроимпульсов и изменения периода их возникновения. Полное открытие иглы дросселя 30 обеспечивает замыкание контактов 38 при минимально возможном периоде иппульсов (т.е. по истечении минимального времени до возникновения необходимого для создания гидродинамического

15 эффекта давления в трубопроводе 29 между клапаном 13 и гидробаком ll), Тем самым обеспечивается максимально возможная "скорострельность устройства, его максимальные произ20 водительность и КПД.

Как указано выше, формирование гидроударной волны, уровня максимального давления и продолжительности гидроимпульса производится также

25 подбором длины средней части золотника клапана 13 с учетом скорости движения золотника вниз. Предусмотрено увеличение этой скорости за счет давления рабочей жидкости,-по3О ступающей к золотнику через гидроканал 26.

В случае повьппения давления в аккумуляторе 4 сверх максимального для гидронасоса 1 срабатывает перепускной клапан 10, рабочая жидкость перемещается из гидробака 11 в гидронасос 1 и затем по трубопроводу 9

I обратно в гидробак 11.

Предложенное устройство обеспечи4р вает создание высокоскоростной импульсной струи и регулирование характеристик импульсов и периода их действия, что приводит к угеличеникт= эффективности и производительности

45 установкиа

Технический эффект от использова. ния предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повьппении давления на преграду более

5р чем в 2 раза и в увеличении производительности гидромониторов, исполь зующих это устройство, например гидромонитор ИВ-15

1141228

Составитель Н.Ланин

Редактор А.Козориз Техред Й.Пароцай Корректор М.Леонтюк

Заказ 471/27 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.н .открытий

113035, 1 1осква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä, ул,Проектная, 4