ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР Российский патент 1998 года по МПК B06B1/18 F15B21/12 

Изобретение относится к вибрационной технике и может применяться в качестве привода рабочего органа для питания алюминиевого электролизера сырьем, а также в других областях промышленности.

Известен пневматический вибратор, содержащий опорную плиту, имеющую центральное отверстие, вибрируемый элемент в виде подпружиненного относительно плиты штока, закрепленного на эластичной манжете, образующей с плитой силовую камеру, сообщенную с источником рабочей среды, закрепленный на штоке клапан, служащий для попеременного перекрытия центрального отверстия плиты и его открытия для выхлопа рабочей среды из силовой камеры (авт. св. СССР N 1493323, кл. B 06 B 1/18, 1989). В известном вибраторе выхлоп рабочей среды производится через сквозное центральное отверстие плиты.

Недостатком известного вибратора является значительный аэродинамический (выхлопной) шум, ограничивающий возможность применения вибратора в производственных помещениях.

Изобретение решает задачу создания такой конструкции пневматического вибратора, которая обеспечивала повышенные потери энергии рабочей среды (сжатого воздуха) в выхлопном тракте и сглаживание фронта звуковой волны. Благодаря решению этой задачи практически устраняется шум на рабочем месте от выхлопа сжатого воздуха.

Согласно изобретению это достигается тем, что в пневматическом вибраторе, содержащем опорную плиту, имеющую центральное отверстие, вибрируемый элемент в виде подпружиненного относительно плиты штока, закрепленного на эластичной манжете, образующей с плитой силовую камеру, сообщенную с источником рабочей среды, и закрепленный на штоке клапан, служащий для попеременного перекрытия центрального отверстия плиты и его открытия для выхлопа рабочей среды из силовой камеры, шток пропущен через центральное отверстие плиты, клапан выполнен эластичным, его закрепление на штоке осуществлено посредством втулки, а на втулке закреплена другая эластичная манжета, свободно опертая на поверхность центрального отверстия и образующая в нем с клапаном камеру предварительного выхлопа, которая сообщена с атмосферой через последовательно сообщенные отверстия во втулке, полость штока, объем, образованный эластичной манжетой силовой камеры и перегородкой, и каналы в перегородке и плите.

Вибратор по изобретению может быть снабжен пористым элементом, размещенным на пути прохождения рабочей среды из упомянутого объема в канал перегородки.

Предпочтительно выполнение каналов в перегородке и плите кольцевыми.

Кроме того, плита может быть снабжена стаканом, заполненным пористым материалом, через который проходит шток.

новая конструкция вибратора позволяет направить отработанный сжатый воздух по выхлопному тракту с участками переменного сечения и разного объема, в том числе и через участок с пористым элементом, в результате чего снижается энергия выхлопываемого воздуха и сглаживается фронт звуковой волны.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан фрагмент алюминиевого электролизера с пневматическим вибратором в составе питателя глинозема: на фиг.2 - элемент крепления рабочего органа; на фиг. 3 - пневматический вибратор в исходном состоянии, с закрытым клапаном; на фиг.4 - он же в рабочем положении с открытым клапаном - вибрируемый элемент в верхнем положении (начало выхлопа).

Пневматический вибратор привода 1 рабочего органа 2 для питания алюминиевого электролизера 3 глиноземом установлен в корпусе 4 и содержит вибрируемый элемент - полый центральный шток 5, закрепленный на первой эластичной манжете 6, который проходит через центральное отверстие 7 опорной плиты 8 и проходной стакан 9, заполненный пористым материалом 10. Опорная плита вибратора подпружинена относительно корпуса пружинами 11. Клапан 12 закреплен на штоке 5 при помощи втулки 13, снабженной отверстиями 14. Клапан контактирует в процессе вибрации с уплотнительным пояском 15. Эластичная манжета 16, закрепленная в нижней части втулки и свободно опирающаяся по периферии на поверхность отверстия 7 опорной плиты, образует с клапаном камеру 17 предварительного выхлопа отработанной рабочей среды (воздуха). Шток 5 подпружинен при помощи пружины 18 сжатия относительно плиты 8, которая вместе с первой эластичной манжетой 6 образует силовую камеру 19, соединенную с источником 20 рабочей среды. В верхней части корпус 4 снабжен крышкой 21, которая вместе с эластичной манжетой 22, опирающейся через тарелку 23 на разделительную перегородку 24, имеющую пористый элемент 25, образует вторую силовую камеру 26, соединенную с дополнительным источником 27 периодической подачи воздуха. Крышка 21 корпуса 4 закреплена через промежуточную платформу 28 посредством фиксирующих ее на корпусе домкратов 29. В перегородке образован кольцевой канал 30 для выхлопываемого из объема между перегородкой и эластичной манжетой 6 воздуха. Канал 30 соединен патрубками 31 кольцевым каналом 32 опорной плиты, имеющий патрубок 33 выхода в атмосферу. Шток соединен с переходной трубчатой насадкой 34 посредством клина 35 и клинового паза 36, при этом опорная чашка 37 через пружину 18 прижимает вибрируемый элемент к опорной плите. На другом конце насадки выполнен упор 38 фиксирующий кольцо 39 с эксцентричным внутренним отверстием и клин 40 крепления рабочего органа, посредством которого через прорезь 41 в фиксирующем кольце защемляется стержень рабочего органа 2 между насадкой, имеющей боковой срез 42 и кольцом.

Пневматический вибратор работает следующим образом.

Сжатый воздух от источника рабочей среды поступает в силовую камеру 19, в которой возникает избыточное давление, в результате чего клапан 12 садится на уплотнительный поясок 15 и герметизирует силовую камеру. Далее, под действием избыточного давления эластичная манжета 6 перемещается вверх, а вместе с ней, преодолевая усилие пружины 18 сжатия, перемещается и шток 5. Это приводит к отрыву клапана 12 от уплотнительного пояска 15 посредством втулки 13, перемещающейся совместно с центральным штоком 5. При этом давление в силовой камере 19 резко падает, а сжатый воздух поступает в камеру 17 предварительного выхлопа, плотно прижимая эластичную манжету 16 к поверхности отверстия 7. Затем воздух направляется через отверстия 14 втулки 13 и сообщенную с ними полость штока 5 в объем, образованный эластичной манжетой 6 и разделительной перегородкой 24. Далее воздух проходит через пористый элемент 25, поступает в кольцевой канал 30 и через патрубки 31 в кольцевой канал 32 опорной плиты 8, откуда выбрасывается в атмосферу. Отработанный воздух, проходя последовательно через участки общего выхлопного тракта, имеющие разные сечения и объемы, эффективно теряет свою звуковую энергию и практически бесшумно и равномерно выходит через патрубок 33 в опорной плите 8, что позволяет осуществлять его дальнейшую утилизацию. В период выхлопа под действием сжатой пружины 18 центральный шток 5 резко перемещается вниз, а вместе с ним и втулка 13 с клапаном 12, который ложится на уплотнительный поясок 15, герметизируя силовую камеру 19. Так как сжатый воздух поступает в силовую камеру непрерывно, цикл работы вибратора повторяется, в результате чего центральный шток 5, а вместе с ним и рабочий орган 2 вибрируют относительно опорной плиты 8. Проходной стакан 9 с пористым, преимущественно термостойким материалом 10, например, войлоком, обеспечивает защиту эластичной манжеты 16 от термической радиации расплава при технологических вскрытиях электронной корки электролизера, а также дополнительно герметизирует камеру 17 предварительного выхлопа, понижая при этом шум двигателя.

В процессе вибрации в зону действия рабочего органа 2 непрерывно поступает глинозем, который через канал в электролитной корке поступает в расплав. Так как глинозем холодный, то при соприкосновении его с расплавом происходит постепенное замерзание стенок канала, поддержание которого рабочем состоянии зависит от баланса подводимого тепла от расплава и отбора его поступающим материалом, точность дозирования которого в канал определяется линейностью и диапазоном амплитудной характеристики пневматического вибратора.

Для смены рабочего органа 2 необходимо выбить клин 40, поднять фиксирующее кольцо 39 вдоль насадки 34 и выдвинуть из бокового ее среза 42 стержень рабочего органа. Изменяя с помощью домкратов 29 положение промежуточной платформы 28 с закрепленной на ней крышкой корпуса 21, обеспечивают исходное свободное вывешивание на пружинах 11 опорной плиты 8.

Пневматический вибратор общего назначения может быть использован в природе рабочего органа для питания алюминиевого электролизера сырьем. Вибрируемый элемент в виде штока 5 закреплен на эластичной манжете 6 и проходит через центральное отверстие 7 опорной плиты 8 , образующей с манжетной 6 силовую камеру 19. Шток подпружинен относительно плиты. На штоке с помощью втулки 13 закреплен эластичный клапан 12, попеременно перекрывающий отверстие 7 и открывающий его для выхода рабочей среды из силовой камеры. Выхлопной тракт содержит камеру 17 предварительного выхода. Камера 17 образована в отверстии 7 закрепленной на втулке 13 эластичной манжетой 16, свободно опертой на поверхность отверстия, и клапаном 12. Камера 17 сообщена с атмосферой через отверстия 14 во втулке, полость штока, объем, образованный манжетой 6 и перегородкой 24, и кольцевые каналы 30, 32 перегородки и плиты. Изобретение обеспечивает значительное снижение шума от выхлопа сжатого воздуха. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Пневматический вибратор, содержащий опорную плиту, имеющую центральное отверстие, вибрируемый элемент в виде подпружиненного относительно плиты штока, закрепленного на эластичной манжете, образующей с плитой силовую камеру, сообщенную с источником рабочей среды, и закрепленный на штоке клапан, служащий для переменного перекрытия центрального отверстия плиты и его открытия для выхлопа рабочей среды из силовой камеры, отличающийся тем, что шток пропущен через центральное отверстие плиты, клапан выполнен эластичным, его закрепление на штоке осуществлено посредством втулки, а на втулке закреплена другая эластичная манжета, свободно опертая на поверхность центрального отверстия и образующая в нем с клапаном камеру предварительного выхлопа, которая сообщена с атмосферой через последовательно сообщенные отверстия во втулке, полость штока, объем образованный эластичной манжетой силовой камеры и перегородкой, и каналы в перегородке и плите. 2. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен пористым элементом, размещенным на пути прохождения рабочей среды из упомянутого объема в канал перегородки. 3. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что канал в перегородке выполнен кольцевым. 4. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что канал в плите выполнен кольцевым. 5. Вибратор по п.1, отличающийся тем, что плита снабжена стаканом, заполненным пористым материалом, через который проходит шток.