УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ВОЗДУШНУЮ ПУШКУ С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 2015 года по МПК B65D88/70 

Изобретение относится к воздушной пушке.

Для устранения забивания в различных установках (цементные печи, силосохранилища, элеваторы и т.д.) вместо использования вручную работниками инструментов типа лома известно использование воздушных пушек, каждая из которых производит дефлаграцию, воздушная волна которой разрушает или рассеивает скопление материала, собирающегося после предыдущей дефлаграции.

Эти пушки работают следующим образом.

Воздух аккумулируется в резервуаре, питаемом посредством контура подачи сжатого воздуха, при этом основной клапан, управляемый вторичным клапаном, контролирует очень быстрое высвобождение воздуха, аккумулируемого в резервуаре.

Очень быстрый выпуск воздуха под давлением, содержащегося в резервуаре, вызывает дефлаграцию.

В известных воздушных пушках расположение основного клапана таково, что, с одной стороны, передняя поверхность поршня клапана локально подвергается давлению, которое действует в резервуаре, тогда как, с другой стороны, задняя поверхность упомянутого поршня также подвергается противодавлению, которое действует в самой задней камере, питаемой резервуаром.

Учитывая разность передней и задней поверхностей основного клапана, подвергаемых равному давлению, основной клапан удерживается в своем седле малым перепадом давления.

Для открывания основного клапана вторичный клапан типа электроклапана управляет опорожнением задней камеры через выпускающий трубопровод.

Удаление воздуха, содержащегося в задней камере, нарушает равновесие сил, которые воздействуют на поршень основного клапана в пользу отверстия, позволяющему резкий выпуск воздуха из резервуара, так как движение поршня - быстрое.

Для открывания задней камеры достаточно подать электропитание на электромагнит электроклапана для того, чтобы основной клапан открылся. С уменьшением объема камеры этот выпуск является быстрым.

Управляющий модуль вторичного клапана типа электроклапана часто размещен непосредственно на воздушной пушке, и этот управляющий модуль питается по электрическому кабелю питания. Для управления используется датчик времени или счетчик времени, который позволяет регулировать время между двумя дефлаграциями. Электрический кабель подает энергию на управляющий модуль.

Эти устройства широко используются в установках для производства цемента, где окружающие условия являются агрессивными. Эти устройства устанавливаются на печах там, где имеется вызывающая коррозию пыль с температурой, превышающей 50°С.

Преимуществом этих устройств является то, что, работая в автоматическом режиме, они в определенных случаях размещены в труднодоступных местах и/или зонах, где температурные и/или пылевые условия являются тяжелыми.

Они исключают опасность для операторов, работающих вручную ломами.

Часто необходимо использование нескольких воздушных пушек для обработки одной зоны.

Обычно они работают одни в зависимости от других, то есть для одной зоны устанавливают несколько воздушных пушек, которые включаются не одновременно, а в соответствии с циклом, который должен быть отработан в зависимости от многих параметров.

Цикл работы определяется предварительно, но иногда в процессе использования вносятся коррективы. Как было сказано, регулирование периодичности стрельбы осуществляется программированием блока, расположенного на задней стороне воздушной пушки, или в непосредственной близости, или в удаленном шкафу, содержащем управляющий генератор. Теоретически это программирование осуществляется в процессе установки воздушной пушки, так как каждое вмешательство является затруднительным, особенно, если необходимо осуществить его вблизи от пушки.

Электропитание управляющего модуля осуществляется по электрическому кабелю, который проходит в конструкциях завода, что, в принципе, делает его работу постоянной. За исключением случайных отключений источника питания, управляющий модуль запитан постоянно. Эти кабели размещены в кабельных трубопроводах и, в принципе, они не должны бы иметь проблем, но они находятся в неблагоприятной среде, что повышает риск повреждений, например, вследствие нарушения изоляции или случайного отсоединения (длина кабелей часто превышает 100 м). Все более часто случается, что реальное управление электроклапаном осуществляется вдалеке от пушки, и, следовательно, управляющий кабель также расположен в кабельных трубопроводах. В последнем случае управляющий генератор передает сигнал по проводной связи управляющему модулю, который воздействует на вторичный клапан или привод.

Вследствие затрудненного доступа пользователи только редко производят вмешательства между операциями технического обслуживания и не стараются оптимизировать последовательность стрельбы.

Таким образом, если условия работы изменяются и вызывают образование больших отложений, то систему оставляют работать без изменения до остановки оборудования или до настоятельной необходимости.

Необходимо периодически контролировать работу воздушной пушки, поэтому в модуле предусмотрен ручной блок управления, расположенный на пушке. Это требует того, чтобы исполнитель проверки имел доступ к пушке и запускал ее стрельбу. Так как эта проверка требуется в труднодоступных местах, то срок между каждым контролем является значительным.

Не следует забывать, что дефлаграция вызывает значительный шум, особенно, если оператор находится рядом.

Воздушный резервуар питается по воздуховоду, а управляющая электроника питается энергией по электрическому кабелю. Эти проводники питания должны быть закреплены в конструкциях в кабельных трубопроводах, разумеется, различных.

Таким образом, имеется воздушная пушка, ее резервуар и ее управляющая электроника, размещенные как можно ближе от обрабытываемой зоны, и этот блок питается по воздуховоду и электрическому кабелю. В принципе, так как электрический источник является «неистощимым», и так как электрический кабель является физической связью, оборудованная установка не создает проблем с питанием.

Констатируют, что, к несчастью, возникают незамеченные неисправности, либо связанные с разрывом кабелей, либо являющиеся следствием отклонения управляющей электроники. Поэтому регулярно направляют персонал к пушке для того, чтобы запустить стрельбу и/или проверить, что пушка запускает стрельбу с равномерным интервалом.

Понятно, что это является опасным.

Для устройств, использующих несколько пушек, предусмотрена основная коробка, которая направляет инструкции вторичным коробкам, которые управляют определенным количеством пушек. Таким образом, имеется кабельное соединение (проводная связь) между основной коробкой и вторичными коробками, вторичными коробками и воздушными пушками.

Все кабели проходят через стенку коробки, и для каждого прохода предусмотрено обязательное уплотнение для защиты от пыльной и вызывающей коррозию окружающей среды (риск взрыва).

В принципе, проводная связь между управляющим генератором и управляющим модулем позволяет передавать сигнал с гарантией во времени с учетом умножения рисков дефектов инструкций вследствие разрывов кабелей для передачи сигнала. Нельзя забывать, что мы находимся в агрессивной промышленной среде с расстояниями, заслуживающими внимания. Равным образом, в силу потерь расстояние между пушкой и управляющим генератором ограничено примерно 50 м. Вследствие этого, в промышленных предприятиях, имеющих воздушные пушки, распределенные по большой поверхности, следует увеличивать количество управляющих генераторов, и исполнитель, наблюдающий за ними, должен перемещаться от одного генератора к другому для определения нарушений в работе.

В классическом устройстве (проводном), если команда направляется к пушке по линии проводной связи, стрельба считается выполненной, даже если имеет место инцидент. Действительно, электроклапан может оставаться закрытым или открытым, и стрельба не произойдет. Нарушение в работе часто обнаруживается, когда уже слишком поздно.

Известна установка WO 2006/096092, содержащая датчик забивания, связанный с управляющим модулем, который, в свою очередь, связан с воздушной пушкой, сигнализирует об аккумулировании и запускает стрельбу. Этот документ указывает на возможность теоретической замены кабелей беспроводной сетью без уточнения ее конструкции.

Беспроводная передача является известным средством, но представляющим трудности при промышленном окружении, и не используется там, где металлические детали многочисленны и искажают проходящие сигналы.

Изобретение предлагает решение, ограничивающее причины инцидентов, уменьшающее стоимость установки и облегчающее контроль работы этих воздушных пушек.

Для этого в качестве объекта изобретения предложена установка, содержащая по меньшей мере одну воздушную пушку, производящую дефлаграции вследствие быстрого открывания основного клапана путем перемещения поршня, который, удаляясь от своего седла, дает циркулировать воздуху, называемому рабочим, аккумулированному под давлением в резервуаре, при этом открывание упомянутого клапана приводится управляющим электрическим модулем, расположенным на или в непосредственной близости от воздушной пушки, управляемой генератором команд, автоматически выдающим команды на стрельбу. Предлагаемая установка отличается тем, что управляющий модуль содержит приемник команд, передаваемых на расстояние беспроводным передатчиком, и передатчик для направления информации генератору команд, который сам содержит приемник, при этом упомянутый генератор команд содержит средство для ручного пуска стрельбы.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1: элеватор.

Фиг. 2: пример воздушной пушки.

На чертеже изображен пример воздушной пушки 1 для производства дефлаграций для разрушения и/или предупреждения скопления сыпучих или гранулированных материалов, вызывающих забивание.

На фиг. 1 изображен элеватор А с разгрузочной воронкой В. Грузовик может разместиться под этой воронкой для погрузки зерна.

Воронку снабдили двумя воздушными пушками 1, так же, как и подающую в элеватор зерно трубу С.

Эта воздушная пушка содержит основной клапан 2, который контролирует поток воздуха, называемого рабочим и содержащимся в резервуаре 3.

Поршень 2А этого основного клапана опирается на свое седло 2В, по меньшей мере, во время заполнения резервуара. Поршень может быть плоским, направляемым хвостовиком, или в форме чашки. Он мало зависит от формы для технического аспекта изобретения. На этот основной клапан действуют две противоположных силы. Первая сила старается отвести его от седла. Часть передней плоскости этого клапана подвергается давлению, существующему в резервуаре.

Кроме того, этот поршень удерживается на упомянутом седле давлением, действующим в задней камере.

Сила, с которой поршень 2А основного клапана воздействует на его седло, зависит от давления в задней камере 4 и задней поверхности, подвергаемой упомянутому давлению.

Сила, которую прикладывает поршень 2А к его седлу, должна быть больше силы, которая стремится удалить его от упомянутого седла. Однако разность этих сил является малой.

Давление на переднюю и заднюю части поршня часто идентичны, и именно разность в поверхностях определяет прикладываемые силы.

Удаление воздуха, содержащегося в задней камере, контролируется электроклапаном 5 или приводом. Таким образом, когда удаляют воздух из задней камеры, поршень или чашка основного клапана отходит, и воздух из резервуара быстро удаляется.

В представленном примере электроклапан 5 позволяет привести камеру 5А к выпуску 5В, что приводит к перемещению поршня. Удаление по другому пути также возможно.

Электронный управляющий модуль 6 приводит в действие электроклапан. Команды выдаются генератором 8 команд, размещенным на расстоянии.

Дополнительно для периодического переключения электроклапана встроены память 6А, счетчик 6В и часы 6С. Электроника управляющего модуля согласована с электроприводом.

В общем, открывание клапана является следствием действия, вызываемого электрическим управляющим модулем 6, расположенным на или в непосредственной близости от пушки, который воздействует на своего рода затвор. Этот управляющий модуль открывает, например, электроклапан 5, который является затвором, направляя импульс на катушку электроклапана.

Средством открывания основного клапана может быть иное средство, нежели электроклапан.

В соответствии с одним признаком электрический управляющий модуль 6 содержит блок беспроводной связи, состоящий из приемника 7А и передатчика 7В, для связи с удаленным генератором 8 команд, при этом упомянутый генератор команд располагает приемо-передающими средствами для двунаправленной беспроводной связи с управляющим блоком 6 и ручным блоком управления пуском.

Таким образом, имеется входящий в состав упомянутого управляющего модуля приемник 7А команд, передаваемых беспроводным удаленным от приемника 7А передатчиком 8А.

Генератор 8 команд выполнен в виде шкафа 8 управления и/или дистанционного управления.

Под генератором команд понимают, в частности, компьютер или автоматический блок, выполненный с возможностью автоматического формирования команды, предназначенной для пуска пушки.

Связь между генератором 8 команд и управляющим модулем 6 является радиоволновой и/или инфракрасной.

Шкаф управления установлен неподвижно, к нему можно добавить дополнительно один или несколько блоков 160 дистанционного управления, которые позволяют оператору приблизиться к воздушной пушке для пуска стрельбы и наблюдать эффекты без необходимости, во всяком случае, значительного приближения. Оператор, по меньшей мере, слышит дефлаграцию, что подтверждает, что пушка стреляет.

Такое техническое решение является весьма интересным, так как оно позволяет разместить генератор команд вдалеке от пушек и, следовательно, в зале управления, который не подвергается агрессивному воздействию атмосферы, окружающей пушку. В зависимости от расстояния между генератором и пушкой могут быть предусмотрены средства 200 для ретрансляции сигнала.

Средствами связи, встроенными в электронный управляющий модуль 6, являются приемник 7А инструкций и передатчик 7В.

Передатчик 7В, которым оборудован управляющий модуль 6, служат для направления генератору 8 команд информаций типа «команда на стрельбу получена и выполнена», о количестве выполненных стрельб, давлении в резервуаре, спаренном с воздушной пушкой, и т.д.

Управляющий модуль 6 содержит средство 150, контролирующее прием команды и/или работу электроклапана, при этом упомянутое средство, выполнено с возможностью генерирования сигнала о правильном функционировании генератору команд.

Таким образом, осуществляется информационная обратная связь, что является весьма важным, так как раньше отслеживали только работу генератора 8, что не означало, что пушка получила команду на стрельбу.

В первом варианте электронный управляющий модуль 6, который размещен в блоке, может содержать память для хранения программы работы вторичного клапана с помощью микроконтроллера или микропоцессора. Приемник 7А управляющего модуля позволяет принимать не только команду на стрельбу, но также направлять микропроцессору данные для изменения находящейся в памяти программы. Сигнал, посылаемый генератором команд, и сигнал, ретранслируемый к упомянутому генератору, содержат идентификационный знак, позволяющий распознать воздушную пушку.

С этим генератором команд или с помощью вспомогательного оборудования типа дистанционного управления, и, в случае, когда управляющий модуль содержал бы программу, направляющую команды на стрельбу, исходя из полученной инструкции, можно было бы перепрограммировать время между двумя стрельбами, а также, при необходимости, разброс во времени срабатывания пушки относительно одной или нескольких других пушек, адресуя приемнику 7А соответствующие данные.

Наличие передатчика 7В в управляющем модуле позволяет направлять генератору команд или блоку дистанционного управления информацию о воздушной пушке, например о количестве осуществленных стрельб и т.д.

Предпочтительно по причинам безопасности электронные средства, встроенные в воздушную пушку и, следовательно, в управляющий модуль 6, не содержат автономного генератора команд на открывание клапана. Другими словами электронный управляющий модуль 6 выполнен зависимым и управляемым генератором 8 команд, размещенным в шкафу управления или в блоке дистанционного управления.

Для того чтобы встроенный или находящийся в непосредственной близости от пушки управляющий модуль воздействовал на открывание клапана, он должен получить команду на стрельбу от шкафа или блока дистанционного управления. Таким образом, при манипуляции этим управляющим модулем 6 отсутствует риск производства случайной стрельбы.

Генератор 8 команд содержит средство, позволяющее запустить стрельбу вручную, и средства автоматического создания команды на стрельбу.

В случае, когда управляющий модуль 6 выполнен зависимым, именно в генератор 8 команд, содержащийся в блоке дистанционного управления или управляющем шкафу, встроена эксплутационная система 8С для управления работой воздушной пушкой.

Генератор 8 команд содержит, таким образом, передатчик 8А и приемник 8В.

Блок дистанционного управления содержит также средства двунаправленной связи и кнопку для ручного приведения в действие стрельбы.

При необходимости программирование стрельб осуществляется, например, компьютером 9 или эквивалентным средством и передается затем на генератор 8 команд. Эта передача от компьютера может осуществляться или по проводной линии через USB-порт, или радиоволнами, или инфракрасными через соответствующий порт. С генератором команд могут быть соединены память 15 для данных и эксплуатационная система.

Кнопка 10, встроенная в блок дистанционного управления или в шкаф, позволяет запустить стрельбу вручную.

Можно также из легко доступного места без большого риска запустить контрольную стрельбу.

Понятно, что преимуществом этого беспроводного типа передачи является также обеспечение безопасности работника, который больше не обязан также часто появляться практически вблизи воздушной пушки для контроля ее срабатывания, воздействуя на кнопку, установленную непосредственно на пушке.

Можно также снабдить управляющий модуль специальной программой управления, например энергией, используемой электроклапаном, или приводом клапана. Например, можно наблюдать за давлением в резервуаре.

Можно легко заменить эту программу управления и/или процедуру стрельбы без перемещения вблизи воздушной пушки.

Предпочтительно питание электроники 6, установленной на пушке, осуществляется от батареи 11 таким образом, чтобы исключить электрические кабели электропитания и кабели, по которым поступают команды. Этот аспект, комбинированный с безпроводной связью, является весьма безопасным и экономичным.

Исключаются, таким образом, причины инцидентов (разрыв кабелей, нарушения изоляции и т.д.) и удорожание из-за установки этих кабелей или периодической замены этих кабелей.

Разумеется, следует периодически менять батарею, откуда следует целесообразность предусмотреть в управляющем модуле передатчик 7В, который будет сообщать о состоянии заряда упомянутой батареи.

Такое решение питания от батареи электроклапана является парадоксальным, так как оно требует периодического обслуживания персонала для установки новой батареи, хотя кабельное питание теоретически не требует такого обслуживания, но так как обслуживание пушек оператором является обязательным, он использует эту обязанность для замены батареи. Предпочтительно следует адаптировать емкость батареи в зависимости от периодичности вмешательства и от потребления.

Были приняты меры для ограничения потребления электроэнергии при электронном управлении.

Управляющая электроника содержит, например, средства перевода в режим ожидания для экономии энергии.

Используют энергетически экономные компоненты.

В соответствии с изобретением кабельная проводка, которая была необходима для питания электроклапана и управляющего модуля, больше не нужна. Конечно, следует регулярно заменять батарею, но это может осуществляться в процессе обычного технического обслуживания, которое требуется для контроля различных механических деталей и, таким образом, доступ к воздушным пушкам и резервуару. Следует знать, что некоторые пушки осуществляют стрельбу только дважды в день.

Таким образом, электрическое потребление невелико.

Батарея может быть типа батарейки, а также состоять из аккумулятора, который будет заряжаться от солнечной панели или от генератора типа ветряка или приводимого сжатым воздухом, который служит для нагнетания в резервуар. Расстояние между этим генератором и батареей будет небольшим.

Сбор информации типа количества стрельб, состояние батареи и т.д. может осуществляться блоком дистанционного управления.

Связь может осуществляться протоколом связи, например, типа WIFI, bluetooth или zigBee или другим.

Управляющая электроника защищена от условий окружающих условий (пыли и тепла). Она размещена в блоке, который, при необходимости, вмещает радиоантенну, которая может быть при необходимости перенесена.

В некоторых случаях можно прибегнуть к ретрансляторам для пересылки сигнала от передатчика 8А из шкафа управления до воздушной пушки, когда конфигурация места расположения искажает передачу, или когда генератор команд удален от воздушных пушек. Можно образовать своего рода сеть от единственного генератора команд, причем рисунок этой сети будет зависеть от размещения пушек и генератора команд с учетом расстояний и препятствий, искажающих передачу сигнала.

Таким образом, для управления открыванием клапана пушки воздушную пушку оборудуют управляющим модулем 6, причем управляющий модуль содержит беспроводное приемо-передающее средство для связи с автоматическим генератором команд, снабженным приемо-передающим средством. Генератор команд направляет команду на стрельбу, которая при получении средством приема управляющего модуля запустит открывание клапана пушки, а когда команда получена, и клапан открылся, генератору направляется подтверждение. В процессе этой передачи направляется также информация о состоянии батареи, а также другая информация, такая, как нарушение питания воздухом резервуара или недостаточное давление. Прием этой обратной информации является весьма важным, потому что она позволяет подать сигналы тревоги.

Таким образом, имеют в распоряжении более простое в установке оборудование, так как исключается прокладка кабеля, облегчается контроль, что уменьшает склонность к отказам при передаче команд (в случае дефектов передачи отсутствует подтверждение получения упомянутой команды, что вызывает аварийный сигнал).

Можно сказать, что воздушная пушка является квазиавтономной, единственной связью является питание воздухом резервуара.

Изобретение относится к воздушной пушке, производящей дефлаграции вследствие быстрого открывания клапана (2) путем перемещения поршня, который удаляясь от своего седла дает циркулировать воздуху, называемому рабочим, аккумулированному под давлением в резервуаре, при этом открывание упомянутого клапана осуществляется электрическим управляющим модулем (6), расположенным на или в непосредственной близости от воздушной пушки и управляемым автоматическим генератором (8) команд. Согласно изобретению управляющий модуль (6) связан с генератором (8) команд с помощью беспроводной двунаправленной связи. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система, содержащая:
по меньшей мере одну воздушную пушку, производящую дефлаграции вследствие быстрого открывания основного клапана путем перемещения поршня, который, удаляясь от своего седла, выпускает воздух, аккумулированный под давлением в резервуаре,
электрический управляющий модуль, расположенный поблизости от упомянутой по меньшей мере одной воздушной пушки, который выполнен с возможностью запуска открывания упомянутого основного клапана; и
удаленный генератор команд, который управляет упомянутым электрическим управляющим модулем и который выполнен с возможностью создания автоматических команд на стрельбу,
при этом электрический управляющий модуль содержит блок беспроводной связи, включающий в себя беспроводной приемник и беспроводной передатчик для связи с удаленным генератором команд,
при этом электрический управляющий модуль выполнен с возможностью контроля с помощью блока беспроводной связи, что команда, отправленная удаленным генератором команд с помощью блока беспроводной связи, была получена, или что основной клапан работает, и дополнительно выполнен с возможностью обеспечения информации обратной связи к упомянутому удаленному генератору команд с помощью блока беспроводной связи, и
при этом упомянутый удаленный генератор команд содержит передатчик команд и приемник команд для двунаправленной беспроводной связи с управляющим модулем, и
блок ручного пуска.

2. Система по п.1, в которой передатчик команд и приемник команд для двунаправленной беспроводной связи размещены в шкафу управления, содержащем удаленный генератор команд.

3. Система по п.2, дополнительно содержащая по меньшей мере один блок дистанционного управления, выполненный с возможностью пуска стрельбы вручную и получения информации от управляющего модуля.

4. Система по п.1, в которой связь между беспроводным передатчиком и беспроводным приемником является радиосвязью.

5. Система по п.1, в которой связь между беспроводным передатчиком и беспроводным приемником является инфракрасной связью.

6. Система по п.1, дополнительно содержащая ретрансляторы для пересылки сигналов, идущих от передатчиков команд.

7. Система по п.1, в которой управляющий модуль является зависимым модулем.

8. Система по п.1, в которой управляющий модуль и привод основного клапана запитаны от батареи.

9. Система по п.8, в которой приводом основного клапана является электроклапан.

10. Система по п.8, дополнительно содержащая генератор для производства тока для заряда батареи.

11. Система по п.10, в которой генератор является автономным и приводимым сжатым воздухом, подаваемым по меньшей мере к одной воздушной пушке.