Гидроимпульсное устройство

.(19)41228 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И льным тру импульсов, бопроводом баком, при провода ус сель, с др линией на вязан дополнит й сторон этом уча н управл с напори связи к о- бооднм на с гид стке тр яемый д ой гидр люча тид о ановл ос г частк ии инс(54)(57) 1.ГИДРОИМПУЛЬСНОЕ .УСТРОЙСТВО, содержащее пневмогидравлическийаккумулятор, ключ гидравлическихимпульсов, выполненный в виде зологникового клапана с электромагнитнымприводом, сопло, последовательносоединенные между собой напорнойгидролинией, гидронасос, соединенныйтрубопроводами с гидробаком и пневмогидравлическим аккумулятором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью увеличения производительностн Рустройства, оно содержит электро- мгидравлический клапан перекрытия сзамыкающими контактами и контрольный . иэлектрогидравлический клапан с двумя эпарами нормально замкнутых и двумя. дпарами нормально разомкнутых контак- втов, сопло выполнено подпружиненныМ г,с возможностью линейного перемещения ныи с двумя парами нормально замкнутых э 9 авй ольГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Курский политехническтут53 621 мя парами нормально разомкнутыхконтактов, а ключ гидравлическ(5 Г 15 В 21/12 В 05 В 12/О равлических импульсов с аккумулятором, а золотник данного ключа имеет длину запорно-регулирующей части, превьппающую 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 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 соединен гидроканалом с аккумулятоом напорная гндролиния на участке ежду электрогидравлическим клапаном перекрытия и ключом гидравлических мпульсов связана с контрольным лектрогидравлическим клапаном, соеиненным. с дополнительным трубопроодом на участке между дросселем и идробаком, при этом сопло и контрй электрогидравлический клапан лектрически соединены с электромаг- нитом, электрогидравлическим клапаном. перекрытия и между собой.2 УстрОЙство по п,1 0 т л и ч а Ео щ е е с я тем, что ключ г"идравлических импульсов со стороны 1141228элекгромагцита сня 1 ац с цацорцой гидролицией, ца котсрой устацов 1 ец компенсатор давления, Изобретение относится к устройствам дпя создания высокоскоростной струи жидкости и может найти применение в машиностроении, горнодобыва 1 сщей промыгяЕегеости, строительсте и других отраслях народного хозяйства ДЛЯ 1 ИДРОЦаПОРНОЙ Ос 1 ИСТКИ ЛИТЬЯ И промывки отверстий, в бурильных агрегатах для проходки скважин, в устройствах для гидроударного разрушения материалов и т.д,Известны гидротараны работающиекак насось 1 с использованием гидродицамического эффекта в рабочей жидкости (гпдроудара), состоящие из пи; тательцого бассейна, питате 1 ьцой гидролинии, ударного клапана нагнетательцого клапана, воздушного кпапа.на, напорной гидропинии и потребляющего бассейна 1.13.Укаэанные устройства имеют огоаничецие, которое определяется уменьшением. максимального напора из-за резкого увеличения гидравлического сопротивления в зазоре между ударнымклапаном и его гнездом и неустойчивости работы ударного клапана, ограничением частоты импульсов в связис самим принципом работы устройства. -нестабильностью условий протеканиярабочей жидкости через зазор междуударным клапаном и его седлом в широком интервале максимальных питательных напоров и отношений питатель.ного и нагнетатепьного напоров.В гидроимпульсных струйных устройствах отсутствует обратный напор напорной гидролинии и. следовательно,возможность установки напорного клапана, аналогичного последнему вобычной гидротаранной установке,Укаэанные ограничения делают неэф. Фективным или невозможным применениетаких гидротаранных устройств в про",мышленньгх технологических установках и гидроцмпупьсных струйных уст"ройствах,2Известно гидроимпульсное устройс.тво, состоящее из гидронасоса, связанного с гидробаком, пневмогиЕравлического аккумулятора, соединенного с гидронасосом трубопроводом, сснабженным обратным клапаном ключом гидравлических импульсов ( КГИ) связаннымнапорной гидролинией с аккумулятором и соплом, КГИ представляет 10собой золотциковьгй клапан, привод которого обеспечивается, например, электромагнитом, Я этом устройстведля создания гидроимпульса используется статическое давление пневмоЕ 5гцдразлического аккумулятора и инерционные свойства рабочей х(1 дкости.Появление гидравлического удара в таком устройстве является не тольконежелательным, но и вредным, так как не обеспечивается контроль, регулирование и моцулирование гидроударных давлений, которые могу-., привести к царуце ию работы устройства или даже выхс;:,у его из строя 1.2,Таким образом не используетсявозможность повышения давления перед соплом, скорости струи и эффективности работы устройства за счет гцдродинамического эффекта.30Цель изобретения - увеличениепроизводительности гидроимпульсногоустройства путем создания гидродинамического эффекта, повышения давления перед соплом, увеличения скорости струи и целецаправленного модулирования гидроимг:,ульс.а.Указанная цель достигается тем,что гидроимпульсное устройство, соло держащее пневмогидравлический аккумулятор, ключ гидразлических импльсов, выполненный в виде золотникового клапана с электромагнитным приводом, сопло, последовательно соеди ненные между собой напорной гидроли,нией, гидронасос, соединенный трубопроводами с гидробаком и пневмогидравлическим аккумулятором, содерх(ит эл"ктрогидрав гцческий клапанперекрытия с замыкающи,.и контактами - и контрольный электрогидр,: ческий клапан с двумя парами нормально замкнутых и двумя парами нормально разомкнутых контактов, сопла выполненоподпружиненным с возможностью линейного перемещения и с двумя параминормально замкнутых и двумя параминормально разомкнутых контактов, аключ гидравлических импульсов связан Одополнительным трубопроводом с однойстороны с гидробаком, причем на этомучастке трубопровода установлен управляемый дроссель, с другой - с напорной гидролинией на участке связи 15ключа гидравлических импульсов саккумулятором, а золотник данногоключа имеет длину запорно-регулирующей части, превышающую расстояниемежду отверстиями для подвода рабачей жидкости из напорной гицролиниии дополнительного трубопровода,включая диаметры отверстий, на величину, которая больше, чем удвоеннаядлина напорной гидролинии, умноженная на отношение скоростей перемещения золотника и гидраударной волны,выпопнен с возможностью последова-,тельного перекрытия дополнительноготрубопровода и напорной гицролинии, 30на которой между аккумулятором иключом гидравлических импульсов установлен электрогидравлический клапанперекрытия, который соединен гидроканалом с аккумулятором напорнаягидролиния на участке между электрогидравлическим клапаном перекрытияи ключом гидравлических импульсовсвязана с контрольным электрогидравлическим клапаном, соединенным с 40дополнительным трубопроводом научастке между дросселем и гидробаком, при этом сопла и контрольныйэлектрогидравлический клапан электрически соединены с электромагнитом, 45электрогидравлическим клапаном перекрытия и между собой,Кроме того, ключ гидравлическихимпульсов со стороны электромагнитасвязан с напорной гидролинией, на 50которой установлен компенсатор давления. На чертеже показана схема предлагаемого гидроимпульсного устройства. 55Схема соответствует текущему моменту заполнения пневмогидравлического аккумулятора рабочей жидкостью,когда давление в аккумуляторе не достигло величины, необходимой для начала работы устройства.Гидронасос 1, соединенный сэлектромотором 2, связан с трубопроводом 3 с пневмогидравлическим аккумулятором 4На трубопроводе 3 установлен обратный клапан 5, а в аккумуляторе 4 имеется разделитель 6 средкоторый отделяет жидкостную, камеру 7 от газовой камеры 8, Гидро- насос 1 соединен также трубопроводом 9 через перепускной клапан 10 с гидробаком 11, который. кроме того, ,соединен с насосомвсасывающим трубопроводом 12.Аккумулятор 4 соединен с золотниковым клапаном 13 КГИ посредством напорной гидролинии 14, которая подводит рабочую жидкость исоплу 15, расположенному в цилиндрическом корпусе 6. Сопла 15 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 направоНа напорной гидролинни 14 установлен электрогидравлический клапан 23 перекрытия, содержащий контактныйъвыключатель с замыкающими контактами 24, соединенный гидроканалам 25 с аккумулятором 4. Гидроканал 26 соединяет напорную гидролинию 14 с регулируемым компенсатором 27 давления и золотниковым клапаном 13 КГИ 1,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 электро- гидравлическим 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 замкну 114122 Ятых контактов 37 и две пары нормально разомкнутых контактов 38. Другимгидроканалом 31 клапан 32 связан снапорной гидролинией 14.Источник постоянного тока присоединен 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 Оклапаном 23 перекрытия, электроконтактным устройством 19, контрольнымэлектрогидравлическим клапаном 32 иэлектромагнитом 28, В электросистемувведен .выключатель 44, который предназначен для запуска или отключениягидроимпульсного устройства,Гщроимпульсное устройство работает слецующим образом.П и включении выключателя 44 зоРлотник клапана 13 КГИ находится впроизвольном положении, так какэлектромагнит 28 отключен, а давление рабочей жидкости в напорной гидролинии 14 на участке между клапаном перекрытия 23 и золотниковымклапаном 13 отсутствуетгидролиния14 перекрыта золотником клапана 23,контакты 24 разомкнуты). Плунжеры33 и 34 под действием пружины 35 . ЗОсмещены направо, контакты 37 замкнуты, контакты 38 разоикнуты. Сопло.под действием пружины 17 смещено налево, контакты 20 замкнуты, контакты 21 разомкнуты 35По достижении определенной величины давления в аккумуляторе 4, необходимой для начала работы гидроимпульсного устройства, золотникклапана 23 под действием давлениярабочей жидкости, находящейся в гидроканале 25, перемещается налево,замыкая контакты 24, Вследствие этого ток подается на электромагнит 28,а именно соединяются клеммы 40 и 41, 4539 и 42, золотник клапана 13 занимает крайнее верхнее положение,перекрывает напорную гидролинию 14 иоткрывает дополнительный трубопровод29. Одновременно клапан 23 открывает 50напорную ьчщролинию 14 и рабочая жидкость начинает поступать, через тру- .бопровод 29гидробак 11. Давлениеповышается на всем протяжении трубо,провода 29 и в гидроканалах 31. 55Вследствие перепада давлений из-загидравлических сопротивлений, в томчисле з счет дросселя 30, давление рабочей жидкости слева от клапана 32, т.е. на плунжер 33, ьпце, чем давление справа от клапана 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. Врезультате ток поступаег от клеммы39 к клемме 41, а от клеммы 42 кклемме 40, сердечник электромагнита28 вместе с золотником клапана 13перемещается -.азиз, перекрывая вначале трубопровод 29, а затем открывая напорную гидролинию 14. Этозависит 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, нужноили регулиро-. вать длину средней части золотника, или ставить сменный золотник с другой длинойсредней части, предусматривая для этого необходимую первоначальную длину корпуса клапана 13 Вначале, в момент 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 плункеры 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 состояниегидросистемы и электросистемы остается неизменным до того момента, пока давление рабочей жидкости в гидролинии 14 и перед соплом 15 буьдет более высоким,за счет гидродинамического эффекта 1, чем статическое .давлениЕ, обеспечиваемое аккумулятором 4, сооответству ощее началу работы гидроимпульсного устроцства.Когда давления в аккумуляторе 4 и гидролинии 14 выравняются ( с учетом гидравлических сопротивлений в этой части гидросистемы 1 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 золотникаклапана 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 максимального давления. Период времени между импульсами .регулируется посредствомдросселя ,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 законус целью целенаправленного модулировация гидроимпульсов и измененияпериода их возникновения, Полноеоткрытие иглы дросселя 30 обеспечиО вает замыкание контактов 38 при минимально возможном периоде иппульсов(т.е. по истечении минимальноговремени до возникновения необходимого для создания гидродинамического15 эффекта давления в трубопроводе 29между клапаном 13 и гидробаком 111,Тем самым обеспечивается максимально возможная "скорострельностьустройства, его максимальные произ 20 водительность и КПД.Как указано выше, формированиегидроударной волны, уровня максимального давления и продолжительности гидроимпульса производится также25 подбором длины средней части золотника клапана 13 с учетом скоростидвижения золотника вниз. Предусмотрено увеличение этой скорости засчет давления рабочей жидкости,-по 30 ступающей к золотнику через гидроканал 26.В случае повьппения давления ваккумуляторе 4 сверх максимальногодля гидронасоса 1 срабатывает перепускной клапан 10, рабочая жидкостьперемещается из гидробака 11 в гидронасос 1 и затем по трубопроводу 9обратно в гидробак 11,Предложенное устройство обеспечи 40 вает создание высокоскоростной импульсной струи и регулирование характеристик импульсов и периода ихдействия, что приводит к угеличению-.эффективности и производительности45 установки,Технический эффект от использова.ния предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повьппении давления на преграду более50 чем в 2 раза и в увеличении производительности гидромониторов, использующих это устройство, напримергидромонитор ИВ1141228 Составитель Н.Ланинедактор А.Козориз Техред Й.Пароцай Корректор М,Леонтю Т Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул,Проектная аказ 471/27 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, 11 осква