RU2307958C2 - Impulse water-jet pump - Google Patents
Impulse water-jet pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307958C2 RU2307958C2 RU2005121846/06A RU2005121846A RU2307958C2 RU 2307958 C2 RU2307958 C2 RU 2307958C2 RU 2005121846/06 A RU2005121846/06 A RU 2005121846/06A RU 2005121846 A RU2005121846 A RU 2005121846A RU 2307958 C2 RU2307958 C2 RU 2307958C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- upper pressure
- valve
- combustion chamber
- nozzle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение предназначено для использования в автономных газогенераторных когенерационных установках - мини-ТЭЦ, системах импульсного дождевания для полива сельхозугодий или пожаротушения, гидроударных диспергаторах твердых и жидких веществ и т.д.The present invention is intended for use in autonomous gas-generating cogeneration plants - mini-CHP, pulse sprinkling systems for irrigating farmland or fire extinguishing, hydraulic shock dispersers of solid and liquid substances, etc.
Известен импульсный дождевальный аппарат, состоящий из ствола и насадки с отверстием. На боковой поверхности ствола размещен водовоздушный бак, в верхней части которого установлено запальное устройство. Внутри ствола размещен запорный орган, выполненный в виде поршня и клапана. Водовоздушный бак верхней частью соединен с подпоршневой полностью ствола, сообщенной с атмосферой через обратный клапан (см. а.с. №501718, кл. А01G 25/00, В05В 1/08, опубликован 05.02.76, Бюл. №5). После воспламенения в баке горючей смеси под давлением расширяющихся газов поршень сдвигается и клапан открывает отверстие насадки, из которого происходит выброс порции воды и отработанных газов.Known pulse sprinkler apparatus, consisting of a barrel and nozzle with a hole. On the side surface of the barrel there is a water-air tank, in the upper part of which an ignition device is installed. Inside the barrel there is a locking body made in the form of a piston and valve. The upper part of the air-water tank is connected to the full piston shaft, which is connected to the atmosphere through a non-return valve (see AS No. 501718, class A01G 25/00, B05B 1/08, published 05.02.76, Bull. No. 5). After ignition in the tank of the combustible mixture under the pressure of expanding gases, the piston moves and the valve opens the nozzle opening, from which a portion of water and exhaust gases is ejected.
Недостатком импульсного дождевального аппарата является необходимость установки дополнительного источника энергии для достижения требуемой степени сжатия горючей смеси в баке, а также специальной распределительной системы для управления впускными клапанами.The disadvantage of a pulsed sprinkler is the need to install an additional energy source to achieve the required compression ratio of the combustible mixture in the tank, as well as a special distribution system for controlling the intake valves.
Наиболее близким устройством, принятым в качестве прототипа, является насос Гемфри, представляющий собой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в котором роль поршня играет подвижный столб воды. После воспламенения смеси генераторного газа с воздухом в камере сгорания столб воды приводится в возвратно-поступательное движение внутри системы нижний бак - камера сгорания - верхний (напорный) бак, увлекая за собой каждый раз новую порцию воды из нижнего - в верхний напорный бак (Техническая энциклопедия, т.14 М.: ОГИЗ РСФСР, 1931, с.331-332).The closest device adopted as a prototype is a Humphrey pump, which is a four-stroke internal combustion engine in which a moving column of water plays the role of a piston. After igniting the mixture of the generator gas with air in the combustion chamber, the column of water is driven back and forth inside the system lower tank - combustion chamber - upper (pressure) tank, dragging each time a new portion of water from the lower - to the upper pressure tank (Technical Encyclopedia , t. 14 M .: OGIZ of the RSFSR, 1931, p.331-332).
Недостатком насоса Гемфри является относительно узкая область использования: подъем больших масс воды на небольшую высоту. Насос Гемфри, являясь эффективным преобразователем энергии сжигания топлива, в основном, в потенциальную энергию подъема воды, не содержит в своей технологической цепочке преобразователя этой энергии в кинетическую энергию импульсных выбросов воды.A disadvantage of the Humphrey pump is its relatively narrow area of use: lifting large masses of water to a small height. The Humphrey pump, being an effective converter of the energy of fuel combustion, mainly into the potential energy of raising water, does not contain in its technological chain a converter of this energy into the kinetic energy of pulsed water emissions.
Кинетическая энергия порции воды, движущейся с большой скоростью, может быть преобразована в короткие импульсы большой единичной мощности, следующие друг за другом. Именно такие источники энергии могут быть наиболее востребованным и во многих отраслях техники.The kinetic energy of a portion of water moving at high speed can be converted into short pulses of large unit power, following each other. It is such energy sources that can be most demanded in many branches of technology.
Таким образом, техническая задача изобретения заключается в расширении возможностей известного насоса Гемфри: кроме подъема больших масс воды на небольшую высоту, добавляется способность производить импульсный выброс порции воды, обладающей большой кинетической энергией, что позволяет использовать его в различных областях техники: в сельском хозяйстве для водоподьема, орошения или пожаротушения; в химической и горной промышленности для диспергирования, дробления материалов; в энергетике для превращения энергии сгорания топлива в кинетическую энергию импульсных выбросов жидкости для преобразования в электрическую и другие виды энергии и т.д.Thus, the technical task of the invention is to expand the capabilities of the well-known Humphrey pump: in addition to raising large masses of water to a small height, the ability to produce a pulsed discharge of a portion of water with high kinetic energy is added, which allows it to be used in various fields of technology: in agriculture for water lifting irrigation or fire fighting; in the chemical and mining industries for dispersing, crushing materials; in the energy sector to convert the energy of fuel combustion into kinetic energy of pulsed emissions of liquids for conversion into electrical and other types of energy, etc.
Технический результат изобретения - увеличение скорости выброса воды, обеспечивающей короткие импульсные выбросы воды большой единичной мощности, следующие друг за другом.The technical result of the invention is an increase in the rate of discharge of water, providing short pulsed emissions of water of large unit power, following each other.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном насосе, содержащем нижний и верхний напорный бак, между которыми установлена камера сгорания, снабженная впускным и выпускным клапанами, запальной свечой, согласно изобретению насос снабжен соплом для выброса воды и установленными между камерой сгорания и верхним напорным баком ударным клапаном, перекрывающим вход в верхний напорный бак, и клапаном, состоящим из подвижной иглы-штока, расположенной в сопле и закрепленной на поршне, соединенным пружиной.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known pump containing the lower and upper pressure tank, between which a combustion chamber is installed, equipped with inlet and outlet valves, a spark plug, according to the invention, the pump is equipped with a nozzle for discharging water and installed between the combustion chamber and the upper pressure tank with a shock valve blocking the entrance to the upper pressure tank, and a valve consisting of a movable needle-rod located in the nozzle and mounted on the piston, are connected m spring.
Отличительной особенностью заявленного устройства является наличие новых конструктивных элементов, а именно дополнительное установление на входе верхнего напорного бака ударного клапана, и клапана, состоящего из подвижной иглы-штока, расположенного между камерой сгорания и верхним напорным баком. Эти клапаны образуют гидроударную систему, которая обеспечивает получение мощных импульсных циклически повторяющихся выбросов воды порциями из сопла клапана с подвижной иглой-штоком, при этом мощность выбросов может достичь до сотен кВт в зависимости от скорости закрытия ударного клапана.A distinctive feature of the claimed device is the presence of new structural elements, namely the additional installation at the inlet of the upper pressure tank of the shock valve, and a valve consisting of a movable needle-rod located between the combustion chamber and the upper pressure tank. These valves form a hydroshock system, which provides powerful pulsed cyclically repeated water ejections in batches from the nozzle of the valve with a movable needle-rod, while the emission power can reach up to hundreds of kW depending on the closing speed of the shock valve.
Во время работы устройства при открытом ударном клапане жидкость направляется через него к верхнему напорному баку со скоростью, возрастающей по времени, и в момент, когда сила давления жидкости на ударный клапан превысит его вес, он поднимается вверх и перекрывает отверстие к верхнему напорному баку. При этом происходит гидравлический удар и повышается давление в трубопроводе и на поверхности поршня клапана, в результате чего игла-шток, перекрывающая сопло, поднимается вверх и жидкость, ускоренная гидравлическим ударом, выбрасывается с большой скоростью из сопла клапана. Таким образом, именно благодаря установке вышеуказанных клапанов, представляющих собой гидроударную систему, которая преобразует кинетическую энергию движущейся жидкости в энергию гидравлического удара за счет быстрого закрытия ударного клапана, стало возможным увеличение скорости выброса воды импульсами, дающей короткие импульсные выбросы воды большой единичной мощности, следующие друг за другом с большой частотой.During operation of the device with the shock valve open, fluid is directed through it to the upper pressure tank at a speed that increases in time, and at the moment when the pressure force of the liquid on the shock valve exceeds its weight, it rises and closes the hole to the upper pressure tank. In this case, a hydraulic shock occurs and the pressure in the pipeline and on the surface of the valve piston rises, as a result of which the needle-rod blocking the nozzle rises and the fluid accelerated by the hydraulic shock is ejected at high speed from the valve nozzle. Thus, it is thanks to the installation of the above valves, which are a hydroshock system, which converts the kinetic energy of a moving fluid into energy of hydraulic shock due to the rapid closure of the shock valve, it became possible to increase the rate of water discharge by pulses, giving short pulse emissions of water of large unit power, following each after another with great frequency.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественным всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, made it possible to establish a set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed device set forth in the claims.
Заявленное изобретение поясняется чертежом, где схематично изображен импульсный водометный насос, общий вид.The claimed invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a pulsed water jet pump, General view.
Импульсный водометный насос состоит из нижнего 1 и верхнего напорного 2 баков, между которыми установлена камера сгорания 3, снабженная выпускным 4 и впускным 5 клапанами, и запальной свечой 6. Между камерой 3 и баком 2 установлены ударный клапан 7, перекрывающий вход в напорный бак 2, и клапан 8, состоящий из подвижной иглы-штока 9, расположенной в сопле 10 для выброса воды и закрепленной на поршне 11, соединенным пружиной 12. Насос также содержит трубопровод 13 и впускной клапан 14 для воды.The pulse water-jet pump consists of a lower 1 and upper pressure tank 2, between which a combustion chamber 3 is installed, equipped with exhaust 4 and inlet 5 valves, and a spark plug 6. A shock valve 7 is installed between the chamber 3 and the tank 2, blocking the entrance to the pressure tank 2 and a valve 8, consisting of a movable needle-rod 9 located in the nozzle 10 for ejecting water and mounted on a piston 11 connected by a spring 12. The pump also includes a pipe 13 and an inlet valve 14 for water.
Предлагаемое устройство - импульсный водометный насос - работает следующим образом.The proposed device is a pulsed water-jet pump - operates as follows.
Принцип работы заявляемого импульсного водометного насоса аналогичен четырехтактному двигателю внутреннего сгорания, причем роль поршня играет возвратно-поступательно движущийся столб жидкости. При взрыве смеси горючего газа, вырабатываемой газогенераторной установкой на древесных и других отходах, каменном угле или любом другом топливе, и воздуха в камере сгорания 3, сгоревшие газы расширяются и перемещают столб воды через трубопровод 13 и ударный клапан 7 по направлению к верхнему напорному баку 2 до тех пор, пока не откроется выпускной клапан 4, через который отработавшие газы выходят наружу. При открытии выпускного клапана 4 открывается продувочный клапан, и камера сгорания 3 наполняется свежим воздухом. При движении воды по направлению к верхнему напорному баку 2 получается дополнительное расширение газов, давление становится меньше атмосферного, и вода засасывается через впускной клапан 14. Поступившая вода частью следует за движущимся столбом жидкости, частью заполняет камеру сгорания 3.The principle of operation of the inventive pulsed water-jet pump is similar to a four-stroke internal combustion engine, and the reciprocating moving column of liquid plays the role of a piston. In the explosion of a mixture of combustible gas produced by a gas generator on wood and other wastes, coal or any other fuel, and air in the combustion chamber 3, the burnt gases expand and move the water column through line 13 and shock valve 7 towards the upper pressure tank 2 until the exhaust valve 4 opens, through which the exhaust gases exit. When the exhaust valve 4 is opened, the purge valve opens and the combustion chamber 3 is filled with fresh air. When the water moves towards the upper pressure tank 2, an additional expansion of gases is obtained, the pressure becomes less than atmospheric, and the water is sucked in through the inlet valve 14. The incoming water partly follows the moving liquid column, partly fills the combustion chamber 3.
При открытом ударном клапане 7 происходит разгон жидкости в направлении к верхнему напорному баку 2 со скоростью, возрастающей по времени. При некотором значении скорости сила давления на ударный клапан 7 увеличивается настолько, что превышает его вес. При этом ударный клапан 7 под силой давления жидкости поднимается и закрывает отверстие в верхний напорный бак 2.When the shock valve 7 is open, the liquid accelerates towards the upper pressure tank 2 with a speed that increases in time. At a certain value of speed, the pressure force on the shock valve 7 increases so much that exceeds its weight. When this shock valve 7 under the force of fluid pressure rises and closes the hole in the upper pressure tank 2.
Во время подъема ударного клапана 7 происходит гидравлический удар и повышается давление в трубопроводе 13. Несмотря на то, что ударный клапан 7 не успел полностью закрыться, давление в трубопроводе 13 и на площадке поршня 11 клапана 8 доходит до величины, превышающей силу сжатия пружины 12. В результате игла-шток 9, перекрывающая сопло 10, отбрасывается назад и вода, ускоренная гидравлическим ударом, выбрасывается с большой скоростью из сопла 10. После выброса струи из-за падения давления сопло 10 перекрывается иглой-штоком 9, а отверстие к верхнему напорному баку 2 открывается за счет веса (опускания) ударного клапана 7 и столб воды начинает обратное движение. При обратном движении воды продолжается удаление сгоревших газов до момента, пока вода не достигнет выпускного клапана 4 и не запрет его, после чего наступает сжатие свежего воздуха в той части камеры сгорания 3, которая располагается выше выпускного клапана 4. Давление сжатого воздуха при этом достигает величины больше статистического давления, соответствующего высоте верхнего напорного бака 2, поэтому столб воды начинает двигаться по направлению к верхнему напорному баку 2, сопровождаемый повторным гидравлическим ударом, описанным выше.During the lifting of the shock valve 7, a hydraulic shock occurs and the pressure in the pipe 13 rises. Despite the fact that the shock valve 7 does not have time to completely close, the pressure in the pipe 13 and on the piston 11 of the valve 8 reaches a value exceeding the compression force of the spring 12. As a result, the needle-rod 9, blocking the nozzle 10, is thrown back and water accelerated by water hammer is ejected at high speed from the nozzle 10. After the jet is ejected due to pressure drop, the nozzle 10 is blocked by the needle-rod 9, and the hole to the top the pressure tank 2 is opened due to the weight (lowering) of the shock valve 7 and the column of water begins the reverse movement. During the reverse movement of water, the removal of burnt gases continues until the water reaches the exhaust valve 4 and is not banned, after which fresh air is compressed in that part of the combustion chamber 3, which is located above the exhaust valve 4. The pressure of the compressed air reaches a value more than the statistical pressure corresponding to the height of the upper pressure tank 2, so the column of water begins to move towards the upper pressure tank 2, followed by a repeated water hammer described above .
Когда уровень воды в камере сгорания 3 достигнет выпускного клапана 4, давление в камере сгорания 3 будет очевидно равно атмосферному, и при дальнейшем движении снова наступает разрежение, открывается впускной клапан 5, и смесь газа и воздуха наполняет камеру сгорания 3. Повторное обратное движение столба воды сжимает рабочую смесь, после чего последнюю воспламеняют и начинается новый рабочий такт.When the water level in the combustion chamber 3 reaches the exhaust valve 4, the pressure in the combustion chamber 3 will obviously be atmospheric, and with further movement there is a vacuum again, the intake valve 5 is opened, and a mixture of gas and air fills the combustion chamber 3. Repeated reverse movement of the water column compresses the working mixture, after which the latter is ignited and a new working cycle begins.
Предлагаемое устройство по сравнению с известными имеет следующие преимущества:The proposed device in comparison with the known has the following advantages:
- нет дополнительного источника энергии для достижения требуемой степени сжатия горючей смеси в камере сгорания;- there is no additional energy source to achieve the required compression ratio of the combustible mixture in the combustion chamber;
- нет специальной распределительной системы для управления впускным клапаном;- there is no special distribution system for controlling the intake valve;
- возможность получения коротких импульсных выбросов воды большой единичной мощности.- the possibility of obtaining short pulsed emissions of water of large unit capacity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005121846/06A RU2307958C2 (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Impulse water-jet pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005121846/06A RU2307958C2 (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Impulse water-jet pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005121846A RU2005121846A (en) | 2007-04-27 |
| RU2307958C2 true RU2307958C2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=38106544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005121846/06A RU2307958C2 (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Impulse water-jet pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307958C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114446135B (en) * | 2022-02-15 | 2025-08-26 | 爱环吴世(苏州)环保股份有限公司 | Movable explosive somatosensory device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3787144A (en) * | 1972-06-29 | 1974-01-22 | Southwest Res Inst | Explosive pumping and dredging method and apparatus |
| SU1547745A1 (en) * | 1987-11-20 | 1990-03-07 | Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению | Pulsed sprinkling machine |
| SU1750706A1 (en) * | 1990-06-05 | 1992-07-30 | Kravetskij Yurij G | Fire fighting installation |
-
2005
- 2005-07-11 RU RU2005121846/06A patent/RU2307958C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3787144A (en) * | 1972-06-29 | 1974-01-22 | Southwest Res Inst | Explosive pumping and dredging method and apparatus |
| SU1547745A1 (en) * | 1987-11-20 | 1990-03-07 | Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению | Pulsed sprinkling machine |
| SU1750706A1 (en) * | 1990-06-05 | 1992-07-30 | Kravetskij Yurij G | Fire fighting installation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Техническая энциклопедия. - М.: ОГИЗ РСФСР, 1931, т.14, с.331-332. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005121846A (en) | 2007-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1187418A (en) | Portable gas-powered tool with linear motor | |
| US4665868A (en) | Differential piston and valving system for detonation device | |
| RU2307958C2 (en) | Impulse water-jet pump | |
| RU2593538C1 (en) | Blast-hydraulic gun | |
| RU169195U1 (en) | DEVICE FOR PROCESSING SHEET MATERIAL PRESSURE | |
| CN101182714A (en) | High efficiency diesel pile hammer and gas piston structure thereof | |
| CZ20031057A3 (en) | Apparatus for producing plasma, ionization process, use of such process and arrangement employing such apparatus | |
| CN201409403Y (en) | Gas-explosion-type mouse killer | |
| RU2127622C1 (en) | Method of pulse spraying of liquid or powder, and device for its embodiment | |
| CN207862934U (en) | A kind of environment-friendly type diesel hammer piling machine | |
| SU567813A1 (en) | Mechanically-hydraulically actuated coal cutter-loader | |
| RU2442859C1 (en) | Device for extraction of underground water and soil reclamation | |
| US4011886A (en) | Sleeve valve | |
| SU1328588A1 (en) | Hydropneumatic ram | |
| JPS5956023A (en) | Method and device for forming compression wave | |
| CN1403177A (en) | Pulse pneumatic injector | |
| RU172509U1 (en) | HIGH ENERGY GAS FLOWS GENERATOR | |
| RU2334933C1 (en) | Shooting mechanism | |
| RU15012U1 (en) | FIREPLACE SELF-DEFENSE | |
| SU1695950A1 (en) | Pulsing installation | |
| RU2290352C2 (en) | Method of neutralization of fuel and oxidizer in separable stages of launch vehicle and device for realization of this method | |
| SU330407A1 (en) | DEVICE FOR RADIATION OF SEISMIC SIGNAL | |
| RU2010497C1 (en) | Pulsating sprinkling apparatus | |
| CN2589006Y (en) | Pulsating air pressure type injector | |
| SU654289A1 (en) | Method of fine disintegration of materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130712 |