Пристрій для одержання пульсуючого струменя рідини

Устройство для получения пульсирующей ст руи жидкости, включающее силовой цилиндр с ка мерами высокого и низкого давления и сопловой насадкой, поршень, размещенный в камере низкого давления и связанный с плунжером, установленным в камере высокого давления, и питающие магистрали камер, отличающееся тем, что поршень выполнен в виде подпружиненного цилиндрического стакана и установлен открытым концом в сторону питающей магистрали, при этом в цилиндрических стенках силового цилиндра и стакана выполнены сливные окна, совпадающие при максимально отжатой пружине Изобретение относится к импульсным гидравлическим установкам и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно для гидравлической и гидроабразивной резки металлических и неметаллических материалов Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является импульсный водомет, включающий силовой цилиндр с сопловой насадкой и камерами высокого и низкого давления, размещенные в цилиндре основной поршень, дополнительный поршень, плунжер камеры высокого давления, шарнирно соединенный с дополнительным поршнем и питающие магистрали камер высокого и низкого давления, при этом основной и дополнительный поршни соединены между собой жесткой тягой (а с № 1582737, МКИ Е 21 С 45/00, 1990) Общими существенными признаками известного устройства и заявляемого технического решения являются силовой цилиндр с камерой низкого давления и камерой высокого давления с сопловой насадкой, поршень, размещенный в камере низкого давления, плунжер, размещенный в камере высокого давления и связанный с поршнем и питающие магистрали жидкости камер высокого и низкого давления Давление импульсной струи на выходе из сопла известного устройства выше, чем давление жидкости в камере низкого давления за счет разности площацей поперечного сечения плунжера в камере высокого давления и поршня в камере низкого давления Однако, в устройстве-прототипе, также как и в вышеуказанном аналоге, давление в пульсирующей струе создается только за счет преобразования потенциальной энергии (давления) жидкости, подаваемой в силовой цилиндр Поэтому для получения высокого давления на выходе из сопла необходимо иметь также достаточно высокое давление на входе в устройство Это требует установки на входе насоса высокого давления, усложняет конструкцию самого устройства, повышает его материалоемкость и снижает надежность и безопасность работы В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для получения пульсирующей струи жидкости, в котором новое конструктивное выполнение силового цилиндра с поршнем обеспечивало бы периодическое резкое преобразование кинетической энергии входного потока жидкости в потенциальную (периодический гидроудар), что позволит получать более высокое давление жидкости на выходе из устройства по сравнению с давлением на входе и за счет этого упростить его конструкцию, снизить материалоемкость и повысить надежность и безопасность работы Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения пульсирующей струи жидкости, включающем силовой цилиндр с камерами высокого и низкого давления и сопловой насадкой, поршень, размещенный в камере низкого давления и связанный с плунжером, размещенным в камере высокого давления, и питающие магистрали камер, согласно изобретению, поршень выполнен в виде подпружиненного цилиндрического стакана и установлен открытым концом в сторону питающей магистрали, при этом в цилиндрических стенках силового цилиндра и стакана выполнены сливные окна, совпадающие при максимально отжатой пружине (24) 15 09 2000 (46) 15 09 2000, Бюл № 4, 2000 р (72) Пилипенко Віктор Васильович (73) Інститут технічної механіки АН України (56) Авторское свидетельство СССР № 1582737, кл Е21 С 45/00, 13 01 89 СМ О 00 со см 27381 Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается конструктивным выполнением поршня и его ориентацией в силовом цилиндре, а также выполнением в поршне и цилиндре сливных окон, совпадающих при максимально отжатой пружине Выполнение поршня в виде стакана, установленного открытым концом в сторону питающей магистрали и наличие сливных окон на его цилиндрической стенке и силовом цилиндре обеспечивает при их совпадении проток жидкости через поршень и приобретение ею кинетической энергии, а при полном перекрытии окон - резкое преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную (гидроудар) В результате гидроудара происходит значительное (на 1-2 порядка) повышение давления жидкости перед поршнем по сравнению с давлением в питающей магистрали Так как поршень связан с плунжером камеры высокого давления, то во столько же раз возрастает и давление жидкости на выходе из соплового насадка Наличие пружины, воздействующей на поршень, обеспечивает его возврат в исходное положение при снижении давления перед поршнем после гидроудара и тем самым обеспечивается периодичность процесса На чертеже изображено устройство для получения пульсирующей струи жидкости, разрез Устройство для получения пульсирующей струи жидкости включает силовой цилиндр 1 с сопловой насадкой 2, камерой 3 высокого давления и камерой 4 низкого давления В камере 4 низкого давления размещены пружина 5 и взаимодействующий с ней поршень 6, который связан с плунжером 7, размещенным в камере 3 высокого давления Поршень 6 выполнен в виде стакана и установлен открытым концом в сторону питающей магистрали 8, подсоединенной к силовому цилиндру 1 В цилиндрических стенках поршня 6 и силового цилиндра 1 выполнены сливные окна 9 и 10, которые совпадают при максимально отжатой пружине 5 В стенке камеры 3 выполнен канал 11 для пояачи жидкости из питающей магистрали 12 Камера 14 низкого давления снабжена ограничителями 13 и 14 хода поршня 6 С внешней стороны силового цилиндра 1 напротив сливных окон 10 установлен коллектор 15 с отводным патрубком 16 В стенке силового цилиндра 1, ограничивающей пружинную полость 17, выполнен канал 18 Устройство работает следующим образом При отсутствии давления жидкости в питающей магистрали 8 поршень 6 под действием пру жины 5 находится в крайнем левом положении и упирается в ограничитель 13 Сливные окна 9 поршня и 10 силового цилиндра 1 расположены напротив друг друга Жидкость, поступающая в камеру 3 высокого давления через канал 11 из питающей магистрали 12, истекает через сопловой насадок 2 При подаче жидкости от насоса (на чертеже не показан) в питающую магистраль 8 она поступает в камеру 4 низкого давления и далее через сливные окна 9 и 10 в коллектор 15 и отводной патрубок 16 Скорость движения жидкости в магистрали 8 увеличивается и достигает максимума В это же время под действием давления жидкости поршень 6, преодолевая усилие пружины 5 начинает перемещаться с ускорением вправо При смещении поршня 6 на ширину сливных окон 9 и 10 происходит быстрое их перекрытие стенками силового цилиндра 1 и поршня 6 Кинетическая энергия останавливающейся массы жидкости внезапно погашается, что влечет за собой значительное повышение статического давления у поршня 6 (явление гидроудара) Это давление действует на поршень 6, который продолжает перемещаться вправо сжимая пружину 5 Усипие от поршня передается плунжеру 7, который сжимает жидкость в камере 3 высокого давления и выбрасывает ее под большим давлением через сопловую насадку 2 При ударе поршня 6 об ограничитель 14 (или при полном контакте витков пружины 5) происходит второй гидроудар из-за полной остановки поршня 6 Зона повышенного давления со скоростью ударной волны перемещается к началу питающей магистрали 8, а перед поршнем 6 возникает волна разрежения (зона пониженного давления) и он под действием пружины 5 начинает перемещаться влево Сливные окна 9 и 10 открываются и через них жидкость из камеры 4 начинает поступать в коллектор 15 и далее в отводной патрубок 16 При упоре поршня 6 в ограничитель 13 окна 9 и 10 полностью открыты, расход жидкости через поршень 6 максимальный и, следовательно, максимальна скорость жидкости в питающей магистрали 8 Давление жидкости в магистрали 8 восстанавливается до первоначального Поршень 6 под давлением жидкости начинает перемещаться с ускорением вправо Происходит перекрытие окон 9 и 10, возникает гидроудар Цикл повторяется, устройство входит в автоматический режим работы Жидкость, которая за счет протечек из камеры 3 и камеры 4 попадает в пружинную полость 17, сливается через канал 18 27381 У\\\і Т\Ч\\\\\цч\\ /З 4 & /О / /7 5 /4 /2 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000 м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03