ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1995 года по МПК B06B1/18 

Изобретение относится к вибрационной технике, конкретно к вибрационным машинам автоколебательного типа. Оно может быть использовано в качестве привода в строительном, горном и других видах оборудования.

Известен пневматический вибрационный привод, содержащий корпус с каналом для подачи сжатого воздуха в полость, выполненную в корпусе, диафрагму, прикрепленную к корпусу с образованием рабочей камеры, клапан, размещенный в полости корпуса, и шток, связанный с рабочей массой (1).

Недостатком данного устройства является сложное конструктивное исполнение и повышенные габариты в осевом направлении.

Наиболее близким к заявляемому является пневматический вибровозбудитель, содержащий корпус с размещенными в нем сердечником и двумя эластичными манжетами (диафрагмами), прикрепленными к сердечнику и корпусу и образующими две рабочие камеры, взаимодействующий при осевом перемещении сердечника с каналом сердечника, соединяющим рабочие камеры, и впускным и выпускным каналами (2).

Однако это устройство обладает недостаточной надежностью в связи с расположением эластичных диафрагм между корпусом и сердечником. При крайних положениях сердечника за счет контактных напряжений увеличивается износ диафрагм, что приводит к их частой замене. Кроме того, в этом вибраторе высокий расход энергоносителя из-за открытых запитывающего и выпускного каналов во время смены положений сердечника. Следует также отметить, что центральное расположение сердечника относительно торцевых поверхностей корпуса затрудняет крепление сердечника к возбуждаемому объекту, что снижает функциональные возможности такого устройства.

Технический результат упрощение конструкции пневматического вибратора, обладающего повышенной надежностью за счет уменьшения износа эластичных диафрагм и широкими функциональными возможностями.

Это достигается тем, что пневматический вибратор по первому варианту содержит корпус с размещенными в нем ударником и двумя эластичными диафрагмами, прикрепленными к корпусу и ударнику с образованием двух рабочих камер, соединенных каналами ударника, отверстия впуска и выпуска рабочей среды, клапан, взаимодействующий с каналом ударника и размещенный с зазором в полости ударника, сообщающийся с каналом последнего, отличающийся тем, что полость ударника выполнена ступенчатой, а клапан установлен напротив выпускного отверстия, выполненного в торце корпуса с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника, пpичем одна диафрагма является общей стенкой между рабочими камерами. Клапан вибратора может быть выполнен в виде ступенчатого диска. Ударник вибратора может быть выполнен в виде рабочей массы. Корпус вибратора может быть выполнен в виде подвижной рабочей массы.

Пневматический вибратор по второму варианту имеет в ударнике дополнительную ступенчатую полость с размещенным в ней вторым клапаном, который установлен напротив второго выпускного отверстия, выполненного на торце корпуса и расположенного оппозитно первому с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника, а также дополнительную камеру, соединенную каналами с рабочими камерами, при этом каждая из диафрагм является общей стенкой для двух смежных камер.

На фиг.1 изображен вибратор с сердечником в виде рабочей массы; на фиг.2 вибратор с корпусом в виде рабочей массы; на фиг.3 второй вариант вибратора.

Пневматический вибратор (фиг. 1) содержит корпус 1 с размещенным в нем ударником 2 и двумя эластичными диафрагмами 3, 4, прикрепленными к корпусу 1 и ударнику 2 с образованием двух рабочих камер 5, 6, соединенных каналами 7 ударника 2, отверстия впуска и выпуска 8, 9 рабочей среды, клапан 10, взаимодействующий с каналом 7 ударника и размещенный с зазором в полости 11 ударника 2, сообщающийся с каналом последнего, отличающийся тем, что полость 11 ударника 2 выполнена ступенчатой, а клапан 10 установлен напротив выпускного отверстия 9, выполненного в торце корпуса с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника 2, причем одна диафрагма 3 является общей стенкой между рабочими камерами 5, 6. Клапан 10 вибратора может быть выполнен в виде ступенчатого диска. Ударник 2 вибратора может быть выполнен в виде рабочей массы. Корпус 1 вибратора может быть выполнен в виде подвижной рабочей массы.

Пневматический вибратор по второму варианту имеет в ударнике 2 дополнительную ступенчатую полость 12 с размещенным в ней вторым клапаном 13, который установлен напротив второго выпускного отверстия 14, выполненного на торце корпуса 1 и расположенного оппозитно первому с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника 2, а также дополнительную камеру 15, соединенную каналами 7 с рабочими камерами 5, 6, при этом каждая из диафрагм 3, 4 является общей стенкой для двух смежных камер.

Вибратор (фиг.1) работает следующим образом.

Энергоноситель (сжатый воздух) подается через запитывающее отверстие 8 в камеру меньшей площади 6. Из этой камеры энергоноситель поступает в канал 7 ударника 2, где за счет перепада давления перемещает клапан 10 до упора в седло полости 11 ударника 2 и герметизирует рабочую камеру 5. Под давлением энергоносителя объем рабочей камеры 5 увеличивается и ударник 2 перемещается в направлении выпускного отверстия 9 до контакта клапана 10 с внутренней поверхностью корпуса 1, герметизируя рабочую камеру 6. При дальнейшем движении ударника 2 за счет сил инерции между седлом в полости 11 ударника 2 и уступом клапана 10 увеличивается зазор, через который выравнивается давление в рабочих камерах 5 и 6. За счет разности площадей рабочих камер ударник 2 меняет направление движения и начинает двигаться в противоположном направлении, вначале уменьшая зазор между седлом полости 11 и уступом клапана 10, а затем после соприкосновения последних за счет сил инерции ударник перемещает клапан 10, открывая выпускное отверстие 9, через которое происходит сброс давления из рабочей камеры 6. Затем цикл повторяется.

Пневматический вибратор по второму варианту (фиг.2) работает следующим образом.

Энеpгоноситель через запитывающее отверстие 8 поступает в рабочую камеру 5, далее в канал 7 ударника 2. За счет разности давлений происходит движение клапанов 10 и 13 в стороны выпускных отверстий 9 и 14 до герметизации одного из них (допустим, 14). Рабочие камеры 5 и 6 герметизируются. За счет давления энергоносителя объем рабочей камеры 15 начинает увеличиваться и ударник 2 перемещается в сторону верхнего выпускного отверстия 9 до момента соприкосновения клапана 10 с внутренней поверхностью корпуса 1, герметизируя выпускное отверстие 9 и рабочую камеру 6. Одновременно клапана 10 взаимодействует своим уступом с седлом полости 11 ударника 2. За счет сил инерции ударник 2 продолжает движение, между клапаном 10 и седлом полости 11 ударника 2 образуется зазор и нижнее выпускное отверстие 14 открывается, обеспечивая сброс давления из рабочей камеры 15, энергоноситель поступает в загерметизированную рабочую камеру 6 и меняет направление движения сердечника 2. Затем цикл повторяется.

Ввиду того, что сила действия на сердечник в любом направлении соответствует полной площади рабочих камер, энергонасыщенность этого варианта вибратора выше, чем у вибратора первого варианта.

Из описания конструкции и работы заявленного вибратора видно, что диафрагмы выведены за зону контакта при крайних положениях рабочей массы, что обеспечивает снятие контактных напряжений с диафрагм и увеличивает срок их эксплуатации.

Полное перекрытие потока энергоносителя во время переходных процессов обеспечивает повышение энергонасыщенности.

Конструкция вибратора проста и компактна, соответствующее размещение выпускного и запитывающего отверстий позволяет использовать в качестве рабочей массы либо сердечник, либо корпус, а это расширяет возможности применения заявленного устройства.

Использование: в качестве привода в строительном, горном и других видах оборудования. Сущность: в корпусе размещен ударник. Две эластичные диафрагмы прикреплены к корпусу и ударнику с образованием двух рабочих камер, соединенных каналами ударника. Клапан взаимодействует с каналом ударника и размещен с зазором в полости ударника, сообщающейся с его каналом. Полость выполнена ступенчатой. Клапан установлен напротив выпускного отверстия, выполненного в торце корпуса с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника. Одна диафрагма является общей стенкой между рабочими камерами. Клапан выполнен в виде ступенчатого диска. В ступенчатой полости ударника может быть размещен второй клапан, установленный напротив второго выпускного отверстия. Отверстие выполнено на торце корпуса и расположено оппозитно первому с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника. Каждая диафрагма является общей стенкой для двух смежных рабочих камер. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Пневматический вибратор, содержащий корпус с размещением в нем ударником, двумя эластичными диафрагмами, прикрепленными к корпусу и ударнику с образованием двух рабочих камер, соединенных каналами ударника, отверстия впуска и выпуска рабочей среды, клапан, взаимодействующий с каналом ударника и размещенный с зазором в полости ударника, сообщающийся с каналом последнего, отличающийся тем, что полость ударника выполнена ступенчатой, а клапан установлен напротив выпускного отверстия, выполненного в торце корпуса с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника, причем одна диафрагма является общей стенкой между рабочими камерами. 2. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде ступенчатого диска. 3. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что ударник выполнен в виде подвижной рабочей массы. 4. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде подвижной рабочей массы. 5. Пневматический вибратор, содержащий корпус с размещенным в нем ударником, двумя эластичными диафрагмами, прикрепленными к корпусу и ударнику с образованием двух рабочих камер, соединенных каналами ударника, отверстия впуска и выпуска рабочей среды, клапан, взаимодействующий с каналом ударника и размещенный с зазором в полости ударника, сообщающийся с каналом последнего, отличающийся тем, что он дополнительно имеет в ударнике ступенчатую полость с размещенным в ней вторым клапаном, который установлен напротив второго выпускного отверстия, выполненного на торце корпуса и расположенного оппозитно первому с возможностью взаимодействия с ним при осевом перемещении ударника, а также дополнительную камеру, соединенную каналами с рабочими камерами, при этом каждая из диафрагм является общей стенкой для двух смежных камер.