ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ПЫЛЕУДАЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК B08B3/02 B08B3/00 B08B5/02 B05B1/08 

Настоящее изобретение относится к пневматическому пыле-удаляющему устройству, в котором динамический эффект воздуха используется для удаления грязи и для очистки, например, сельскохозяйственных орудий, ходовых частей автомобилей и для аналогичных целей там, где грязь, пыль, масло и другие загрязнители удаляют с помощью только сжатого воздуха или в сочетании с очищающими веществами такими, как вода, очищающие жидкости, песок, абразивный порошок и т. д., которые подают в поток воздуха непосредственно перед тем, как его направляют на очищаемый объект, с целью получения с помощью такой добавки эффекта растворения грязи и/или абразивного эффекта.

Применение сжатого воздуха для удаления грязи и в целях очистки является хорошо известной и широко используемой технологией. Обычная конструкция представляет собой устройство в виде пистолета с продолговатым воздушным соплом и встроенным запорным клапаном, что обеспечивает получение концентрированного и поддающегося регулировке потока воздуха.

Такие устройства, в частности, известны из SU N 1122494А, опубликованного 07.11.84, где описан способ и устройство для абразивной обработки, а также из GB N 2145219А "Ручное устройство для очистки струей сжатого воздуха", опубликованного 20.03.85.

Запорный клапан, как правило, регулируют вручную. При приведении в действие пневматического пылеудаляющего устройства через его сопло выходит концентрированный поток воздуха, который направляют на очищаемый объект, в результате чего грязь и загрязнители такие, как пыль, земля, масляные пленки и т. д. могут быть разрыхлены и удалены. Способность потока воздуха разрыхлять засохшую грязь и прочно приставшие различного рода загрязнители зависит от величины динамического давления, оказываемого потоком, т. е. от скорости потока. Чем выше скорость, тем лучше очищающее действие.

Тем не менее скорость потока ограничена допустимой величиной давления воздуха, обычно равной 6 бар, и, следовательно, улучшение очищающего действия может быть достигнуто лишь за счет увеличения потока воздуха. Потребление воздуха будет в особенности непропорционально большим, а способ очистки, вследствие этого, неэкономичным при удалении толстого слоя приставшего загрязнителя.

Основной задачей настоящего изобретения является намерение усовершенствовать разрыхляющее и очищающее действие пылеудаляющего устройства при удалении особо прочно приставших загрязнителей и в то же время добиться экономичного потребления сжатого воздуха. В соответствии с изобретением задача достигается за счет создания пылеудаляющего устройства, описанного в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Принцип действия пульсирующего запорного клапана пылеудаляющего устройства основан на том, что вместо подачи сжатого воздуха в виде непрерывного потока через сопло, его разделяют на месте на ряд коротких импульсов давления, более точно, он представляет собой пульсирующий поток воздуха с периодически повторяющимися импульсами давления. Данные периодически повторяющиеся импульсы, например, с частотой 10-20 Гц, основаны на приведенной к единице времени концентрации энергии давления воздуха таким образом, что пиковая величина давления воздуха при отдельных импульсах увеличивается по сравнению с величиной динамического давления, которая могла бы быть получена в том случае, если через сопло непрерывно выбрасывался тот же объем воздуха. Как уже указывалось, величина динамического давления потока воздуха определяет способность воздуха разрыхлять приставшие загрязнители.

В дополнение к более высокому динамическому давлению пульсирующий поток воздуха также обладает неожиданным свойством заставлять загрязнители вибрировать под воздействием воздушных импульсов. На примере определенных видов загрязнителей было практически показано, что данное действие в высокой степени способствует очищающему действию пылеудаляющего устройства, поскольку вибрация помогает разрыхлению веществ, в результате чего очистка происходит гораздо быстрее, более тщательно и с более экономным расходом сжатого воздуха. Заявленное в изобретении пылеудаляющее устройство, тем самым, как полагают, до определенной степени способно заменить традиционные способы очистки под высоким давлением (очистку потоком на основе воды), сохраняя присущие им преимущества, как в отношении их экономичности, так и безвредности для окружающей среды.

Принцип работы пульсирующего запорного клапана заключается в следующем. В исходном, закрытом/герметичном положении корпус клапана плотно удерживается в седле с помощью пружины. После того, как начинает поступать сжатый воздух (в результате приведения в действие спускового механизма устройства), давление на одной из сторон поршня повышается. Величина давления превышает усилие пружины и клапан открывается, в результате чего происходит одномоментный выброс сжатого воздуха и падение давления. После этого клапан снова закрывается и весь цикл повторяется. Пульсация продолжается до тех пор, пока сжатый воздух поступает в клапан, т. е. до тех пор, пока действует спусковой механизм. Клапан, таким образом, попеременно открывает и закрывает прохождение воздуха через пылеудаляющее устройство под воздействием статического и динамического давления сжатого воздуха.

Пульсирующее действие корпуса клапана предполагает наличие соответствующего соотношения между размерами клапана, массой корпуса клапана (движущаяся масса) и силовыми характеристиками пружины. Существенным является также, чтобы корпус клапана мог свободно перемещаться, т. е. с малым трением. Частота импульсов зависит от этих факторов в сочетании с величиной давления сжатого воздуха.

В соответствии с изобретением уплотнитель поршня может быть выполнен согласно тому, как это описано в пунктах 2 и 3 формулы изобретения.

При такой конструкции уплотняющее устройство отвечает требованиям обеспечения свободного перемещения клапана с малым трением. Целесообразно снабдить седло клапана или сам корпус клапана эластичным резиновым покрытием, списанным в пункте 4, служащим для снижения уровня шума и продления срока службы клапана.

Заявленное пылеудаляющее устройство может, как и любое обычное пневматическое пылеудаляющее устройство, применяться в сочетании с эжектором для подачи жидкого или гранулированного материала вместе с воздухом (см. пункт 5 формулы изобретения). Сочетание пульсирующего сжатого воздуха и добавки, включающей вещество для очистки или растворения, обеспечивает значительное усиление очищающего действия. Данную технологию применяют в особых случаях, когда необходимо такое усиление эффективности.

Далее изобретение будет дополнительно пояснено со ссылкой на чертежи, где на фиг. 1 изображен вид сбоку пневматического пылеудаляющего устройства в соответствии с изобретением; на фиг. 2 - увеличенный вид в разрезе сопла данного пылеудаляющего устройства; на фиг. 3 - отдельный увеличенный продольный вид в разрезе пульсирующего запорного клапана пылеудаляющего устройства; на фиг. 4 - сопло эжектора, предназначенного для применения с добавлением жидкости одновременно со сжатым воздухом; на фиг. 5 - аналогичное сопло эжектора, предназначенное для пескоструйной очистки; на фиг. 6 - комбинированный эжекторно-смесительный клапан с патрубками для одновременной подачи воздуха и двух различных жидкостей.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, пылеудаляющее устройство состоит из рукоятки 1 (пистолетного типа) со спусковым рычагом 2 и предохранительной скобой 3, выдвижного цилиндра 4 и сменной трубы 5 сопла, которая снабжена сменным наконечником сопла 6. Последний показан отдельно на фиг. 2. Рукоятка 1 включает не показанный запорный клапан, открывающийся с помощью спускового рычага 2, и пульсирующий нагнетательный клапан. Нагнетательный клапан встроен в часть рукоятки, обозначенную 1a. Подвод воздуха к пылеудаляющему устройству осуществляют через штанговую муфту 7. Труба 5 сопла смонтирована на рукоятке 1 с помощью накатной гайки штуцера 8.

На фиг. 3 показан отдельный вид в разрезе пульсирующего нагнетательного клапана. Основным элементом нагнетательного клапана является седельный клапан, седло которого обозначено цифрой 9, и корпус клапана 10. Корпус клапана выполнен в виде удлиненного симметричного тела вращения снабженного внутренним каналом. Один конец корпуса клапана образует конусообразный уплотняющий диск 11, плотно сидящий в седле 9. Конусообразный элемент 11 снабжен завулканизированным к нему резиновым покрытием 11a. Противоположный конец корпуса клапана 10 представляет собой поршень 12, вставленный в цилиндр 13. Между поршнем 12 и конусообразным элементом 11 корпуса клапана расположен удлиненный цилиндрический стержень 14.

Обозначенный на чертеже цифрой 15 внутренний канал в корпусе клапана служит для соединения задней части участка 13a цилиндра 13 с воздуховодом 16 за седельным клапаном, т. е. с выдвижным цилиндром 4 и трубой 5 сопла. Корпус клапана прижат к седлу с помощью цилиндрической пружины сжатия 17, помещенной в цилиндр 13 за поршнем 12.

Противоположный конец 13b цилиндра посредством эксцентрически расположенного внутреннего канала 18 соединен с воздушной камерой 19, расположенной непосредственно перед седельным клапаном с его выпускной стороны. Направление потока, проходящего через клапан, показано стрелками 20.

На поршень 12 клапана посажено уплотнительное кольцо с низким коэффициентом трения, состоящее из тефлонового диска 21 и резинового уплотнительного кольца 22. Резиновое уплотнительное кольцо служит в качестве опорного диска, для тефлонового кольца, которое за счет контакта со стенкой цилиндра обеспечивает герметичность поршня.

Размеры клапана, размер и масса корпуса клапана, характеристики пружины, площадь проходного сечения воздуховода и т. д. выбираются из условий получения наиболее выраженного эффекта пульсации, возникающего автоматически непосредственно после того, как открыто поступление потока воздуха (в результате приведения в действие спускового рычага 2). Объяснение эффекта пульсации было дано ранее и не будет повторено здесь. В ходе пульсации корпуса клапана прохождение сжатого воздуха через седельный клапан открывается и закрывается, что создает импульсы сжатого воздуха с циклически повторяющимися импульсами давления. Воздействие импульсов давления передается от седельного клапана 9,11 и далее через выдвижной цилиндр 4, трубу 5 сопла 6 к его наконечнику.

Путем замены трубы 5 сопла 6 пылеудаляющее устройство может быть снабжено эжекторами различного типа, изображенными на фиг. 4,5 и 6. На фиг. 4 показан комбинированный эжекторно-смесительный клапан для жидкости. Жидкость подают через шланг 23. Труба 5 сопла 6 пылеудаляющего устройства обозначена цифрой 24. Запорный клапан, входящий в состав эжекторно- смесительного клапана, отсекает подачу жидкости под воздействием давления жидкости и снова автоматически открывается, когда открыта подача сжатого воздуха.

Смесительный клапан может также служить в качестве эжектора, т. е. при безнапорной подаче жидкости. В этом случае жидкость всасывается в эжектор из не показанного резервуара или контейнера за счет обычного эжекторного эффекта, когда через эжектор подают сжатый воздух.

Количество жидкости может быть отрегулировано с помощью клапана регулирования расхода потока, расположенного на впускном отверстии сопла эжектора как в случае клапана-смесителя, так и клапана-эжектора. Регулировку клапана расхода осуществляют с помощью накидной гайки- барашка 23a.

На фиг. 5 показан эжектор, применяемый при пескоструйной очистке. Песок через трубчатую пику 25 всасывается в сопло за счет электронного эффекта. За счет регулировки всасывания воздуха через всасывающий шланг (так называемый "неорганизованный воздух") величина потока песка может быть отрегулирована в соответствии с конкретными требованиями. Регулировку осуществляют с помощью клапана расхода потока 25a, встроенного в верхнюю часть пескоструйной пики.

На фиг. 6 показан инжекторно-смесительный клапан 26, который помимо трубы подвода сжатого воздуха 27 снабжен двумя дополнительными отверстиями 28 и 29 для смешивания воды и жидких химикатов, соответственно. Конструкция позволяет смешивать воздух+воду+химикаты в одном и том же потоке. Данное сочетание применимо, наряду с прочим, для выполнения работ, требующих дезинфекции или очистки от консистентной смазки.

Смесительный клапан может применяться в следующих сочетаниях:
1) только воздух (оба впускных отверстия для жидкости закрыты пробками или иначе заглушены),
2) воздух + регулируемый объем воды,
3) воздух + регулируемый объем воды + регулируемый объем химикатов,
4) воздух + регулируемый объем химикатов
5) воздух + водорастворимые химикаты + регулируемая концентрация химикатов,
6) сушка воздухом после очистки водой/химикатами.

Изобретение не ограничено выше показанными и объясненными вариантами осуществления. Возможны и другие типы пульсирующих нагнетательных клапанов. Исходная идея изобретения заключена в преобразовании статической энергии сжатого воздуха в пульсирующий концентрированный поток воздуха, отдельные импульсы давления которого обладают большой динамической энергией.

Сущность изобретения: пневматическое пылеудаляющее устройство содержит систему подачи сжатого воздуха, пистолетную часть, образующую рукоятку, снабженную пусковым механизмом для подачи сжатого воздуха, и сопло. Оно снабжено встроенным осциллирующим клапаном формирования пульсирующего потока с периодически повторяющимися импульсами давления и выполнено в виде седельного клапана с удлиненным корпусом с возможностью перемещения в продольном направлении, один конец которого находится в плотном контакте с седлом клапана под воздействием пружины сжатия, а другой конец выполнен в виде подвижного поршня, расположенного в закрытом цилиндре. Один конец клапана, обращенный в противоположную сторону от седла, соединен с воздуховодом за седельным клапаном посредством внутреннего канала, проходящего через удлиненный корпус клапана, а его противоположный конец соединен с выпускной зоной перед седлом, расположенной перед седельным клапаном посредством внутреннего клапана цилиндра. 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Пневматическое пылеулавливающее устройство, включающее систему подачи сжатого воздуха, пистолетную часть, образующую рукоятку, снабженную пусковым механизмом для подачи сжатого воздуха, и сопло, отличающееся тем, что оно снабжено встроенным осциллирующим клапаном формирования пульсирующего потока с периодически повторяющимися импульсами давления и выполненным в виде седельного клапана с удлиненным корпусом с возможностью перемещения в продольном направлении, один конец которого находится в плотном контакте с седлом клапана под воздействие пружины сжатия, а другой конец выполнен в виде подвижного поршня, расположенного в закрытом цилиндре, один конец которого, обращенный в противоположную сторону от седла, соединен с воздуховодом за седельным клапаном посредством внутреннего канала, проходящего через удлиненный корпус клапана, а его противоположный конец соединен с выпускной зоной перед седлом, расположенной перед седельным клапаном посредством внутреннего канала цилиндра. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частота пульсирующего потока находится в диапазоне 2 - 50 Гц. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный поршень, образующий один конец удлиненного корпуса клапана, снабжен уплотнительным кольцом с низким коэффициентом трения и высокими качествами скольжения, выполненным, например, из тефлона или подобного материала. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо выполнено из тефлонового диска, опирающегося на резиновое уплотнительное кольцо, расположенное в кольцевидной канавке поршня. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцевая часть удлиненного корпуса клапана, опирающаяся на седло, выполнена из эластичного материала или покрыта им, предпочтительно полиуретаном, синтетической резиной или подобным износоустойчивым эластичным материалом. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пульсирующий клапан встроен в пистолетную часть, причем к соплу присоединены эжекторы подачи очищающей жидкости, воды, песка или других смесей в пульсирующий поток сжатого воздуха. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к соплу присоединены эжекторы подачи очищающей жидкости, воды, песка или других смесей в пульсирующий поток сжатого воздуха. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что эжекторы снабжены встроенными запорными клапанами.