ГЕНЕРАТОР УДАРНЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2006 года по МПК F15B21/12 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для создания ударных потоков рабочей среды, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, стройиндустрии, горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Генератор может быть использован для регенерации рукавов в рукавных фильтрах и электродов в электрофильтрах, очистки труб от налипшей пыли в котлах-утилизаторах, для сводообрушения сыпучих материалов в бункерах или силосах, разрыхления смерзшейся руды и др.

Известен ударно-струйный генератор по авт. свид. № 1687937, кл. F 15 В 21/12, содержащий корпус цилиндрическим соплом. Внутри корпуса расположен клапан, состоящий из поршня, соединительного элемента и затвора. Поршень снабжен амортизационной пружиной и односторонней гибкой манжетой, которая подразделяет полость корпуса на управляющую и рабочую камеры. Камеры через распределитель связаны с источником давления рабочей среды. Затвор состоит из внутреннего обтекателя, уплотнительного кольца, цилиндрической вставки и внешнего обтекателя. На внешнем обтекателе закреплены направляющие ребра. При закрывании и открывании сопла эти ребра перемещаются по его внутренней поверхности.

Недостатком данного генератора является довольно низкая надежность работы его клапана. Это обусловлено тем, что клапан выполнен из поршня и затвора, связанных между собой по вертикали соединительным элементом. При этом поршень сверху оснащен амортизационной пружиной. Затвор при такой конструкции клапана может перемещаться только по вертикали. Поэтому затвор не всегда может нормально отцентроваться в горизонтальной плоскости относительно сопла, а следовательно, и герметично его перекрыть.

Известен также ударный генератор по патенту RU № 2002131, кл. F 15 В 21/12, содержащий корпус с соплом. Внутри корпуса установлен с возможностью перекрытия сопла клапан, состоящий из поршня, соединительной цилиндрической обечайки и затвора. Поршень разделяет полость корпуса на управляющую и рабочую камеры. Управляющая камера через распределитель соединена о источником давления и атмосферой. В рабочей камере на стенке корпуса закреплены направляющие ребра. При опускании и подъеме клапана его цилиндрическая обечайка перемещается по направляющим ребрам.

Указанный генератор также не обеспечивает надежную работу клапана. В режиме заполнения генератора рабочая среда поступает в управляющую камеру, оказывает давление на поршень, через него на обечайку и затем передает усилие на затвор. При такой схеме приложения давлений, когда усилие прикладывается значительно выше затвора, клапан может потерять вертикальную устойчивость за счет появления момента силы. В результате между обечайкой и направляющими ребрами усиливается трение, и затвор может с перекосом опуститься на сопло, что приведет к его неполному перекрытию.

В качестве прототипа принят известный из патента RU №2213891, кл. F 15 В 21/12 генератор ударных потоков. Генератор содержит распределительную камеру и корпус с соплом. В верхней части корпуса установлена крышка, снабженная эластичным амортизатором. Внутри корпуса размещен клапан, состоящий из поршня с манжетой, цилиндрической обечайки и затвора. Донная часть клапана снабжена центрователем овальнообразной формы. При этом клапан и центрователь выполнены полыми. Манжета поршня разделяет полость корпуса на управляющую и переходную камеры. К нижней части корпуса по его периметру с помощью патрубков присоединена рабочая камера, выполненная в виде ресиверов.

Наличие в конструкции генератора полого центрователя способствует повышению герметичности перекрытия сопла. Однако надежность работы клапана остается недостаточно высокой. Это обусловлено тем, что поршень и затвор расположены по вертикали на разных уровнях. Клапан такой конструкции при работе также подвержен отклонению от вертикальной оси, а значит, затвор может с перекосом опуститься на сопло и неплотно его перекрыть. В результате энергия удара выбрасываемых потоков уменьшается, надежность и эффективность работы генератора снижаются.

Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности работы генератора при одновременном упрощении конструкции и снижении стоимости его изготовления.

Поставленная задача достигается тем, что в генераторе ударных потоков, содержащем распределительную камеру, корпус с соплом, установленный в корпусе для закрывания и открывания сопла клапан, цилиндрическую обечайку, патрубки, размещенные в нижней части корпуса, согласно изобретению клапан выполнен в виде эластичной прокладки, оснащенной сверху и снизу жесткими дисками, причем нижний диск выполнен в виде внешнего и внутреннего плоских колец, размещенных в одной плоскости с зазором между ними, кроме того, нижнее внутреннее кольцо снабжено конусообразным направляющим элементом, а верхний диск выполнен о отверстиями, расположенными по окружности, соответствующей периметру входа сопла, и снабжен цилиндрической обечайкой, оснащенной продольными щелями и размещенной в распределительной камере, снабженной вертикальными направляющими ребрами, при этом вход сопла выполнен в виде оголовка и размещен внутри корпуса выше верхнего уровня патрубков.

Клапан, выполненный в виде эластичной прокладки, оснащенной сверху и снизу жесткими дисками выполняет одновременно функции поршня и затвора сопла. Совмещение поршня и затвора сопла в единый узел, размещенный в одной плоскости, при работе клапана исключает вероятность отклонения его от вертикальной оси и неплотного перекрытия сопла, что обеспечивает надежную и эффективную работу генератора при значительном упрощении его конструкции и снижении стоимости его изготовления.

Выполнение нижнего диска в виде внешнего и внутреннего плоских колец, размещенных в одной плоскости с зазором между ними, позволяет эластичной прокладке в местах зазора опуститься на оголовок сопла и герметично его перекрыть, что повышает надежность работы клапана.

Снабжение нижнего внутреннего кольца конусообразным направляющим элементом позволяет оградить потоки рабочей среды, вытекающие в режиме генерации из ресиверов, размещенных вокруг корпуса, от встречных ударов, вызывающих потерю энергии, и направить их в сопло, тем самым сформировав общий поток рабочей среды с требуемой энергией ударного потока, что приводит к повышению эффективности работы генератора.

Выполнение верхнего диска с отверстиями, расположенными по окружности, соответствующей периметру входа сопла, обеспечивает непосредственное давление рабочей среды на эластичную прокладку клапана. В период заполнения генератора рабочая среда через отверстия оказывает давление сверху на эластичную прокладку по периметру ее соприкосновения с соплом, что позволяет наиболее плотно прижимать перегородку к соплу. При этом даже в случае нарушения центровки клапана обеспечивается высокая степень герметичности при закрытии сопла, что дает возможность без утечки заполнить ресиверы рабочей средой и обеспечить выброс потока из генератора с требуемой энергией удара. В период генерации ударных потоков, когда осуществляется сброс рабочей среды в атмосферу, эластичная прокладка под давлением рабочей среды снизу в местах отверстий выгибается вверх, что облегчает и ускоряет открывание сопла. Таким образом, эластичная прокладка при работе клапана выполняет роль саморегулирующего затвора, что позволяет повысить надежность и эффективность работы генератора.

Снабжение верхнего диска цилиндрической обечайкой, размещенной в распределительной камере, и оснащение этой камеры вертикальными направляющими ребрами обеспечивает вертикальную устойчивость клапана при его возвратно-поступательном перемещении в корпусе генератора, исключает возможность перекоса клапана и тем самым обеспечивает герметичное перекрытие сопла и, как следствие, надежную работу генератора.

Оснащение цилиндрической обечайки продольными щелями приводит в режиме заполнения к резкому снижению скорости движения рабочей среды в цилиндрической обечайке и удалению из этой среды влаги, что также повышает надежность работы генератора.

Выполнение входа сопла в виде оголовка позволяет эластичной прокладке в период заполнения генератора наиболее герметично прижаться по периметру к соплу, что повышает надежность и эффективность работы генератора.

Расположение входа сопла внутри корпуса генератора выше верхнего уровня патрубков ограничивает опускание клапана до уровня патрубков, и, таким образом, эластичная прокладка клапана, герметично перекрыв сопло, не препятствует проходу рабочей среды через патрубки для заполнения ресиверов.

На фиг. 1 показан генератор ударных потоков в режиме заполнения рабочей средой,

на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1,

на фиг.3 - в режиме генерации.

Генератор содержит распределительную камеру 1 с направляющими ребрами 2 и корпус 3 с соплом 4. Корпус 3 сверху перекрыт крышкой 5 и эластичным амортизатором 6. Внутри корпуса 3 установлен клапан 7, выполненный в виде эластичной прокладки 8, размещенной между верхним диском 9 и нижним внутренним 10 и внешним 11 плоскими кольцами. При этом нижние плоские кольца 10 и 11 размещены в одной плоскости с зазором между ними. Верхний диск 9 снабжен отверстиями 12, расположенными по окружности, соответствующей периметру входа сопла 4. Кроме того, на верхнем диске 9 установлена цилиндрическая обечайка 13, выполненная с продольными щелями 14, а нижнее внутреннее кольцо 10 снабжено конусообразным направляющим элементом 15 с вентилем 16 для периодического удаления влаги. При этом внутренняя полость цилиндрической обечайки 13 сообщается с внутренней полостью конусообразного направляющего элемента 15. В нижней части корпуса 3 размещены по периметру патрубки 17. Вход сопла 4 выполнен в виде оголовка 18 и размещен внутри корпуса 3 выше верхнего уровня патрубков 17. К распределительной камере 1 присоединен штуцер 19 для подачи рабочей среды и вентиль 20 для сброса части этой среды в атмосферу. При работе генератора эластичная прокладка 8 клапана 7 разделяет полость корпуса 3 на управляющую камеру 21 и переходную камеру 22. С помощью патрубков 17 к корпусу 3 присоединена рабочая камера 23, выполненная в виде ресиверов 24. Днище каждого ресивера 24 оснащено краном 25 для периодического слива влаги.

Принцип работы генератора заключается в следующем.

В режиме заполнения рабочая среда через штуцер 19 поступает в распределительную камеру 1 и далее в цилиндрическую обечайку 13. Благодаря наличию продольных щелей 14 в цилиндрической обечайке 13 происходит резкое снижение скорости движения рабочей среды и, как следствие, удаление из нее влаги. Далее рабочая среда заполняет полость конусообразного направляющего элемента 15 и, проходя через продольные щели 14 цилиндрической обечайки 13 и через промежутки между направляющими ребрами 2 распределительной камеры 1, поступает в управляющую камеру 21 корпуса 3 и оказывает давление на клапан 7. Клапан 7 опускается вниз и закрывает сопло 4. При этом эластичная прокладка 8 клапана 7 в местах зазора, образованного между внутренним 10 и внешним 11 нижними кольцами, садится на оголовок 18 сопла 4 и перекрывает его. Благодаря непосредственному давлению на эластичную прокладку 8 рабочей среды через отверстия 12 верхнего диска 9 она плотно прижимается к оголовку 18 и герметично перекрывает сопло 4. Под влиянием давления рабочей среды на внутреннюю поверхность конусообразного направляющего элемента 15 клапан 7 центруется в горизонтальной плоскости, что обеспечивает дополнительную герметичность перекрытия сопла 4. Размещение цилиндрической обечайки 13 клапана 7 в распределительной камере 1 с направляющими ребрами 2 обеспечивает вертикальную устойчивость клапана 7 при его возвратно-поступательном перемещении. Герметично перекрыв сопло 4, рабочая среда из управляющей камеры 21 через зазор между корпусом 3 и эластичной прокладкой 8 проходит в переходную камеру 22, а далее через патрубки 17 в рабочую камеру 23, выполненную в виде ресиверов 24, и заполняет их.

В режиме генерации ударных потоков на электромагнитный привод вентиля 20 подается короткий электрический сигнал, и вентиль 20 открывается. Сжатая рабочая среда из распределительной камеры 1, цилиндрической обечайки 13 и управляющей камеры 21 через продольные щели 14 цилиндрической обечайки 13 и промежутки между направляющими ребрами 2 распределительной камеры 1 устремляется к вентилю 20 и через него выбрасывается в атмосферу. В результате над клапаном 7 происходит резкое падение давления рабочей среды. За счет усилия, создаваемого перепадом давления рабочей среды в управляющей камере 21 и переходной камере 22, клапан 7 мгновенно смещается вверх, и вход сопла 4 открывается. Потоки сжатой рабочей среды из ресиверов 24, размещенных по периметру вокруг корпуса 3, через патрубки 17 направляются в переходную камеру 22. В ней конусный направляющий элемент 15 предохраняет эти потоки от встречных ударов, вызывающих потерю энергии, и направляет их в сопло 4, где из них формируется общий поток рабочей среды. В результате на выходе из сопла 4 образуется мощный ударный поток рабочей среды малой длительности, который направляется на объект воздействия. После выброса рабочей среды из сопла 4 вентиль 20 автоматически закрывается. Клапан 7 ударяется об эластичный амортизатор 6 крышки 5 корпуса 3 и под воздействием давления рабочей среды, постоянно подаваемой по штуцеру 19, и собственной массы опускается вниз в исходное положение. Генератор готов к новому циклу работы. Периодически из конусообразного направляющего элемента 15 через вентиль 16 и из ресиверов 24 с помощью крана 25 удаляется влага.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность и эффективность работы генератора при одновременном упрощении его конструкции и снижении стоимости его изготовления.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для создания ударных потоков рабочей среды, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, стройиндустрии, горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Клапан генератора выполнен в виде эластичной прокладки, оснащенной сверху и снизу жесткими дисками. Нижний диск выполнен в виде внешнего и внутреннего плоских колец, размещенных в одной плоскости с образованием зазора между ними. Внутреннее кольцо снабжено конусообразным направляющим элементом. Верхний диск выполнен с отверстиями и снабжен цилиндрической обечайкой, которая имеет продольные щели. Вход сопла выполнен в виде оголовка и размещен внутри корпуса выше верхнего уровня патрубков. Клапан предложенной конструкции выполняет одновременно функции поршня и саморегулирующего затвора сопла, что обеспечивает надежную и эффективную работу генератора. 3 ил.

Генератор ударных потоков, содержащий распределительную камеру, корпус с соплом, установленный в корпусе для закрывания и открывания сопла клапан, цилиндрическую обечайку, патрубки, размещенные в нижней части корпуса, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде эластичной прокладки, оснащенной сверху и снизу жесткими дисками, причем нижний диск выполнен в виде внешнего и внутреннего плоских колец, размещенных в одной плоскости с зазором между ними, кроме того, нижнее внутреннее кольцо снабжено конусообразным направляющим элементом, а верхний диск выполнен с отверстиями, расположенными по окружности, соответствующей периметру входа сопла, и снабжен цилиндрической обечайкой, оснащенной продольными щелями и размещенной в распределительной камере, снабженной вертикальными направляющими ребрами, при этом вход сопла выполнен в виде оголовка и размещен внутри корпуса выше верхнего уровня патрубков.