ГЕНЕРАТОР УДАРНЫХ ВОЛН Российский патент 1994 года по МПК F15B21/12 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для создания ударных волн, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, металлургической, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известно пневмоимпульсное устройство, содержащее емкость с выпускным отверстием, в котором установлен клапан, закрепленный на штоке управляющего пневмоцилиндра, расположенного в емкости, и пневмосистему, содержащую источник сжатого воздуха, кран управления, обратный клапан и золотниковый распределитель.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность работы, обусловленная тем, что истечение воздуха начинается в момент начала разгона выпускного клапана, что растягивает импульс и снижает его энергию. Кроме того, энергию импульса уменьшают потери на трение в управляющем пневмоцилиндре. Наличие управляющего поршня с уплотнениями снижает надежность устройства.

Известно пневмоимпульсное устройство, содержащее корпус с расположенной в нем выпускной трубой, пневмоцилиндр с расположенным в нем поршнем и выпускным клапаном, систему подачи сжатого воздуха с управляющим клапаном, причем поршень соединен с выпускным клапаном посредством упругой связи.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность работы, обусловленная тем, что истечение воздуха из рабочего объема начинается в момент начала разгона выпускного клапана при малой скорости его движения, что растягивает импульс и снижает его энергию. Кроме того, при истечении поток воздуха меняет направление, что создает дополнительные сопротивления и потери, снижая энергию импульса.

Наличие управляющего поршня с уплотнениями снижает надежность устройства.

Известно пневмоимпульсное устройство, содержащее емкость для сжатого воздуха с выпускным соплом, расположенный в емкости пневмоцилиндр с подпружиненным поршнем, систему подачи сжатого воздуха и двухпозиционный электровентиль управления.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность работы, обусловленная тем, что истечение из рабочего объема начинается в момент начала разгона выпускного клапана при малой скорости его движения, что растягивает импульс и снижает его энергию. При истечении поток воздуха меняет направление, что создает дополнительные сопротивления и потери, снижает энергию импульса.

Наличие обратных клапанов и поршня снижает надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является генератор ударных волн, содержащий корпус с выходным соплом, подвижную перегородку, установленную в корпусе с образованием рабочей и управляющей камер, рабочий клапан, приводной шток, закрепленный на перегородке и систему управления, при этом в клапане выполнена осевая расточка, в которой размещен конец штока, снабженный пружиной.

Недостатки этого устройства обусловлены воздействием скоростного потока истекающего воздуха на клапан, что приводит к потере энергии потока и многократной посадке клапана на седло, это снижает энергию импульса. Конец штока при подъеме клапана оказывается в околозвуковом потоке и служит дополнительным сопротивлением при истечении воздуха. Наличие подвижной перегородки в виде поршня вызывает износы, потери энергии и снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и повышение надежности в эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что известный генератор ударных волн, содержащий корпус с выходным соплом, подвижную перегородку, установленную в корпусе с образованием рабочей и управляющей камер, рабочий клапан, приводной шток, закрепленный на перегородке и систему управления, при этом в клапане выполнена осевая расточка, в которой размещен конец штока, снабженный пружиной, согласно изобретению снабжен обтекателем, закрепленным в рабочей камере, шток выполнен составным из стержневых элементов, соединенных с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга, а перегородка выполнена в виде гибкой диафрагмы. Диафрагма снабжена гофрами. Стержневые элементы соединены гибкой или телескопической связью.

Снабжение генератора обтекателем, закрепленным в рабочей камере, обеспечивает формирование фронта импульса сжатого воздуха и его равномерное истечение, исключает давление на клапан и преждевременное его закрывание. Клапан успевает разогнаться до значительной скорости, что повышает эффективность истечения. Кроме того, уменьшается воздействие скоростного потока на клапан, исключая многократную посадку клапана на седло, улучшая форму импульса и повышая его энергию.

Выполнение перегородки в виде гибкой диафрагмы и снабжение диафрагмы гофрами исключает перетекание сжатого воздуха из управляющей камеры в рабочую камеру, снижает трение и потери энергии ударной волны, надежно герметизирует рабочую камеру, что повышает надежность в эксплуатации и эффективность работы.

Выполнение штока составным из стержневых элементов, соединение этих элементов гибкой или телескопической связью позволяет вывести шток и клапан из зоны воздействия скоростного потока воздуха, обеспечивает высокую скорость открывания сопла, так как рабочий клапан к моменту открытия сопла успевает разогнаться до значительной скорости, что повышает энергию импульса, а следовательно, эффективность работы и надежность в эксплуатации.

На фиг. 1 показан генератор ударных волн в режиме заполнения, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в режиме разгона мембраны; на фиг. 3 - то же, в режиме генерации ударной волны.

Генератор ударных волн содержит корпус 1 с выходным соплом 2, гибкую диафрагму 3, установленную в корпусе с образованием рабочей 4 и управляющей 5 камер, рабочий клапан 6, приводной шток 7, закрепленный на диафрагме 3, обтекатель 8, закрепленный в рабочей камере 4. В клапане 6 выполнена осевая расточка 9, в которой размещен конец штока 7, снабженный пружиной 10. Диафрагма 3 снабжена гофрами 11. Рабочая 4 и управляющая 5 камеры соединяются трубопроводами 12 и 13 с источником сжатого воздуха (не показан).

Управляющая камера 5 снабжена управляющим клапаном 14. Шток 7 выполнен составным из стержневых элементов 15 и 16, соединенных с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга гибкой или телескопической связью 17. Выходное сопло 2 снабжено седлом 18.

Генератор ударных волн работает следующим образом.

Сжатый воздух по трубопроводу 13 подается в управляющую камеру 5. При этом диафрагма 3 герметизирует эту камеру со стороны рабочей камеры 4. Затем в рабочую камеру 4 по трубопроводу 12 подается сжатый воздух. При этом клапан 6 герметизирует рабочую камеру 4 со стороны сопла 2. По сигналу открывается управляющий клапан 14 и сообщает управляющую камеру 5 с атмосферой. Давление в управляющей камере 5 при этом падает. За счет усилия создаваемого давлением сжатого воздуха в рабочей камере 4, которое после падения давления в управляющей камере 5 не уравновешено, диафрагма 3 с верхней частью 15 штока 7 перемещается вверх, выбирает зазоры гибкой (телескопической) связи 17 и тянет нижнюю часть 16 штока 7, а так как клапан 6 остается на месте прижатый к седлу 18 (силой, равной произведению площади сечения выходного сопла на давление сжатого воздуха), то нижняя часть штока 16, двигаясь вверх, будет сжимать пружину 10 до тех пор, пока усилие сжатия пружины 10 не превысит усилие прижима клапана, и тогда клапан 6 оторвется от седла 18, сжатый воздух устремится в образовавшуюся щель, сила, прижимающая клапан 6, резко уменьшится, пружина 10 начнет разжиматься и бросит клапан 6 вверх, а так как диафрагма 3 все еще тянет вверх, то произойдет сложение этих движений, что обеспечит быстрое открытие сопла 2.

Клапан 6 входит в обтекатель 8, который предохраняет клапан от преждевременного закрывания под воздействием истекающего потока сжатого воздуха.

После сброса давления в рабочей камере 4 диафрагма 3 со штоком 7 и клапаном 6 возвращается в исходное положение, герметизируя рабочую камеру 4. Цикл повторяется.

Энергия рабочей среды может быть использована для регенерации фильтрующих элементов пылеулавливающих аппаратов (рукавных, электрозернистых фильтров), обрушения сводов в бункерах в промышленности строительных материалов, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Управление работой регенератора можно осуществлять с помощью системы управления, описанной в а.с. СССР N 1527421, кл. F 15 B 21/12.

Предлагаемый регенератор ударных волн по сравнению с прототипом отличается повышенной эффективностью работы, которая обеспечивается высокой скоростью открывания сопла, оптимальными гидродинамическими условиями для формирования ударной волны. Генератор отличается надежностью в эксплуатации, благодаря надежной герметизации рабочей камеры и уменьшению узлов трения.

Использование: в промышленности строительных материалов, металлургической и химической промышленности. Сущность изобретения: подвижная перегородка в виде гибкой диафрагмы 3 установлена в корпусе 1 с выходным соплом 2 с образованием рабочей 4 и управляющей 5 камер. Приводной шток 7 закреплен на диафрагме 3. В рабочем клапане 6 выполнена осевая расточка 9, в которой размещен конец штока 7, снабженный пружиной 10. Обтекатель 8 закреплен в камере 4. Шток 7 выполнен составным из стержневых элементов 15 и 16, соединенных с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга. Перегородка выполнена в виде гибкой диафрагмы 3, снабженной гофрами 11. Элементы 15 и 16 соединены гибкой или телескопической связью 17. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ГЕНЕРАТОР УДАРНЫХ ВОЛН, содержащий корпус с выходным соплом, подвижную перегородку, установленную в корпусе с образованием рабочей и управляющей камер, рабочий клапан, приводной шток, закрепленный на перегородке, и систему управления, при этом в клапане выполнена осевая расточка, в которой размещен конец штока, снабженный пружиной, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы и повышения надежности, он снабжен обтекателем, закрепленным в рабочей камере, шток выполнен составным из стержневых элементов, соединенных с возможностью взаимного перемещения относительно друг друга, а перегородка выполнена в виде гибкой диафрагмы. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что диафрагма снабжена гофрами. 3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что стержневые элементы соединены гибкой связью или телескопической связью.