ПНЕВМОИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК B65D88/70 

Пневмоимпульсное устройство относится к устройствам восстановления сыпучести дисперсных материалов, сводообрушения в технологических емкостях и может найти применение в строительной, горнорудной, металлургической и пищевой промышленности.

Известно большое количество пневмоимпульсных устройств аналогичного назначения. Общим для них является предварительное нагнетание воздуха в резервуар и последующий выхлоп.

На этом принципе основаны пневмоимпульсные устройства [1; 2]
Общим для этих устройств недостатком является наличие поверхностей, движущихся относительно друг друга с обязательным отсутствием зазора между ними, через который мог бы проходить воздух. Это технологически трудновыполнимое условие.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому изобретению является пневмоимпульсное устройство [3]
Известное пневмоимпульсное устройство состоит из полого корпуса, соединенных с ним впускного и снабженного механизмом управления выпускного патрубков. Корпус сопряжен со стволом, через который происходит выхлоп сжатого воздуха. На одной оси со стволом в корпусе установлен внешний цилиндр с основанием и с впускным и выпускным отверстиями. Внутри цилиндра установлен поршень, в цилиндрической поверхности которого выполнены ряды отверстий. Между цилиндрической поверхностью поршня и внешнего цилиндра образованы выступы по обеим сторонам от впускного и выпускного отверстий. Они образуют полость вокруг цилиндрической поверхности поршня. Недостатком известного устройства является то, что его конструкция предполагает выполнение подвижного поршня массивным и обработку его внешней и внутренней поверхностей с высокой чистотой. Массивность поршня приводит к его инерционности, то есть к уменьшению силы выхлопа.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание пневмоимпульсного устройства, простого в изготовлении и надежного в работе за счет отказа от трущихся друг о друга поверхностей и использования зазоров, к уменьшению которых стремились разработчики известных конструкций, в качестве отверстий для прохождения воздуха.

Для решения этой задачи предложенное пневмоимпульсное устройство, как и известное, содержит полый корпус, сопряженный со стволом, и соединенный с впускным и снабженным механизмом управления выпускным патрубками и установленные в корпусе на одной оси со стволом два полых цилиндра с основанием, во внешнем из которых, жестко связанном с корпусом, выполнены впускное и выпускное отверстия, а внутренний является поршнем, поверхность одного из цилиндров снабжена центрирующими выступами, расположенными по обе стороны от впускного и выпускного отверстий, а в цилиндрической поверхности поршня выполнены ряды отверстий. Но в отличие от известного устройства центрирующие выступы выполнены на внутренней поверхности внешнего цилиндра, а ряды отверстий на цилиндрической поверхности поршня расположены так, что ряд, ближайший к торцу поршня, совмещен с полостью при любом его положении, а количество и размер отверстий в ряду выбран из условия превышения их пропускной способности над пропускной способностью зазора между центрирующими выступами и цилиндрической поверхностью поршня, поршень надет на упор поршня, который жестко связан с основанием внешнего цилиндра, снабжен фланцем, направленным в сторону упора; жесткая связь внешнего цилиндра с корпусом выполнена в виде перемычки, отделяющей приствольную часть корпуса от остальной, в ней выполнены сквозные отверстия, совпадающие с отверстиями во внешнем цилиндре и соединенные с впускным и выпускным патрубками соответственно, причем в перемычке по окружности выполнены сквозные отверстия в направлении, параллельном направлению ствола.

Также техническая задача решена за счет того, что в корпусе вокруг входного отверстия ствола и на обращенной к нему торцевой поверхности поршня выполнены выборки, причем диаметр выборки поршня превышает внутренний диаметр выборки в корпусе, а выборка в корпусе заполнена упругой прокладкой.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое пневмоимпульсное устройство и разрез по А-А.

Предлагаемое пневмоимпульсное устройство состоит из полого корпуса 1, который соединен с впускным патрубком 2 и выпускным патрубком 3. Выпускной патрубок снабжен механизмом управления 4 клапаном, открывающим и закрывающим выход в атмосферу. Корпус 1 соединен со стволом 5, через который происходит выхлоп сжатого воздуха. Внутри корпуса 1 на одной оси со стволом установлено запорное устройство, которое состоит из внешнего цилиндра 6 с основанием и впускным 7 и выпускным 8 отверстиями, поршня 9 и упора 10 поршня, размещенного внутри поршня 9 и жестко связанного с основанием внешнего цилиндра 6. Поршень 9 снабжен фланцем 11, направленным в сторону упора 10 и рядом отверстий 12, выполненных в его цилиндрической поверхности. Внешний цилиндр 6 жестко связан со стенками корпуса 1 с помощью перемычки 13. Через перемычку 13 проходят сквозные впускное и выпускное отверстия, совпадающие с соответствующими отверстиями 7 и 8 внешнего цилиндра. Также в перемычке 13 по окружности выполнены сквозные отверстия 14, направление которых параллельно направлению ствола 5. Поверхность внешнего цилиндра 6 со стороны, обращенной к поршню, снабжена центрирующими поршень выступами 15, которые расположены по обе стороны от впускного 7 и выпускного 8 отверстий и образуют вместе с поверхностью поршня полость, предназначенную для того, чтобы поступающий в нее сжатый воздух имел доступ к отверстиям 12 цилиндрической поверхности поршня 9. К расположению рядов отверстий 12 на поверхности поршня предъявляется следующее требование: ближайший к торцевой поверхности поршня ряд должен находиться на уровне полости, образованной цилиндрическими выступами 15, при любом положении поршня. Центрирующие выступы 15 и фланец 11 вместе создают центрирующую и направляющую поршень систему, несмотря на то, что между выступами 15 и поверхностью поршня, а также фланцем 11 и упором 10 существуют зазоры. При этом отношение размера зазора, образованного центрирующими выступами 15 и поверхностью поршня 9, к суммарному размеру одного ряда отверстий 12 должно удовлетворять следующему условию: пропускная способность одного ряда отверстий должна быть больше пропускной способности зазора.

Для повышения надежности запирания отверстия ствола 5 поршнем 9 выполнены выборки 16 вокруг отверстия ствола и выборка 17 в торцевой поверхности поршня, причем диаметр последней превышает внутренний диаметр приствольной выборки, которая заполнена упругой прокладкой.

Пневмоимпульсное устройство работает следующим образом. Через впускной патрубок 2 подается сжатый воздух, который через впускное отверстие 7 поступает в полость, образованную выступами 15 и цилиндрической поверхностью поршня 9. Из этой полости у воздуха есть два пути: через отверстия 12 во внутреннюю поршневую полость и через зазоры между выступами 15 и цилиндрической поверхностью поршня 9. Через эти зазоры воздух попадает в приствольную область корпуса и во внутреннюю поршневую область через зазор между фланцем 12 и упором. Однако в начале поступления сжатого воздуха большая его часть поступит во внутреннюю поршневую область через отверстия 12, так как их пропускная способность больше пропускной способности зазоров. Для легкого тонкостенного поршня, не зажатого посадочными поверхностями, достаточно незначительного перепада давления, чтобы он сдвинулся и перекрыл отверстие ствола 5. При перемещении поршня в сторону запирания отверстия ствола добавляется второй ряд отверстий 12, увеличивающий доступ воздуха во внутреннюю полость поршня, что еще больше увеличивает перепад давления между поршневой областью и приствольной частью корпуса. Дальнейшее нагнетание воздуха приведет к его попаданию через зазоры в приствольную часть корпуса, которая уже изолирована поршнем от ствола и из которой через отверстия 14 в перемычке 13 сжатый воздух поступит в остальную часть корпуса.

Выхлоп воздуха через ствол 5 будет происходить при стравливании воздуха через выпускное отверстие 8 и выходной патрубок 3. Процесс стравливания осуществляется управляющим устройством 4 (может быть выполнен так же, как в прототипе), который производится либо автоматически с помощью таймера, либо вручную. При этом открывается клапан, и происходит соединение выпускного отверстия с атмосферой, что благодаря отверстиям 12 приводит к падению давления прежде всего во внутрипоршневой области. Даже небольшой перепад давления снаружи и внутри легкого свободнопосаженного поршня приведет к началу его движения в сторону открывания канала ствола и соединению приствольной области с атмосферой, что будет способствовать развитию лавинообразного процесса отпирания ствола, поршень будет резко отброшен к упору, и сжатый воздух, накопленный в корпусе, будет выброшен через ствол 5. Если к моменту окончания выхлопа выпускное отверстие 8 будет перекрыто управляющим устройством 4, то процесс повторится.

Простота изготовления устройства и его надежность определяются тем, что в его состав входит единственная подвижная деталь поршень 9, при этом поршень имеет не скользящую, а свободную посадку относительно упора 10 и внутренней поверхности внешнего цилиндра 6, что освобождает устройство от наличия поверхностей, обработанных с высокой степенью чистоты.

Использование: пневмоимпульсное устройство относится к устройствам восстановления сыпучести дисперсных материалов, сводообрушения в технологических емкостях и может найти применение в строительной, горнорудной, металлургической и пищевой промышленности. Сущность изобретения: высоконадежное пневмоимпульсное устройство состоит из впускного 2 и выпускного 3 патрубков ствола 5, через который происходит выхлоп воздуха. Ствол запирается поршнем 9, движение которого ограничено упором 10. Выступы 15 на внутренней поверхности внешнего цилиндра 6 образуют полость, через которую воздух из впускного патрубка 2 попадает через отверстия 12 в поршневую область. Корпус разделен перемычкой 12, в которой расположены сквозные отверстия 14. Выхлоп воздуха происходит при соединении выпускного патрубка 3 с атмосферой с помощью устройства управления 4. Для надежности запирания ствола в торце поршня выполнена цилиндрическая выборка 16, а в корпусе вокруг входного отверстия ствола - кольцевая выборка 17, причем диаметр выборки 16 больше внутреннего диаметра выборки 17, которая заполнена амортизирующим материалом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пневмоимпульсное устройство, содержащее полый корпус, сопряженный со стволом и соединенный с впускным и снабженным механизмом управления выпускным патрубками и установленные в корпусе на одной оси со стволом два полых цилиндра с основанием, во внешнем из которых, жестко связанном с корпусом, выполнены впускное и выпускное отверстия, а внутренний является поршнем, поверхность одного из цилиндров снабжена центрирующими выступами, расположенными по обе стороны от впускного и выпускного отверстий, а в цилиндрической поверхности поршня выполнены ряды отверстий, отличающееся тем, что центрирующие выступы выполнены на внутренней поверхности внешнего цилиндра, а ряды отверстий на цилиндрической поверхности поршня расположены так, что ряд, ближайший к торцевой поверхности поршня, совмещен с полостью при любом положении поршня, дополнительно внутри поршня установлен упор поршня, жестко связанный с основанием внешнего цилиндра, поршень снабжен фланцем, направленным в сторону упора, жесткая связь внешнего цилиндра с корпусом выполнена в виде перемычки, отделяющей приствольную часть корпуса от остальной, и в ней выполнены сквозные отверстия, совпадающие с отверстиями во внешнем цилиндре и соединенные с впускным и выпускным патрубками соответственно, причем в перемычке по окружности выполнены сквозные отверстия в направлении, параллельном направлению ствола. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе вокруг входного отверстия ствола и на обращенной к нему торцевой поверхности поршня выполнены выборки, причем диаметр выборки поршня превышает внешний диаметр выборки в корпусе, а выборка в корпусе заполнена упругой прокладкой.