Пневматический вибратор Российский патент 2023 года по МПК F15B21/12 

Техническое решение относится к вибротехнике и может быть использовано в горном деле, стройиндустрии в качестве привода вибропитателей для формования бетонных смесей, уплотнения материалов и в других отраслях промышленности в технологических процессах с использованием вибрации.

Известен пневматический вибровозбудитель по патенту РФ № 118950 на полезную модель, B65G27/22, опубл. 10.08.2012 г. в Бюлл. №22, включающий корпус, в котором размещены ударник, клапан запитки с седлом, камеру прямого хода, образованную ударником, клапаном запитки и корпусом, и камеру обратного хода, образованную ударником, клапаном выхлопа отработанного сжатого воздуха и герметизатором, он снабжен, по меньшей мере, одной мембраной с центральным отверстием, охватывающей наружную поверхность седла клапана запитки, которое смонтировано в ударнике, причем ударник с седлом клапана запитки установлены с возможностью перемещения относительно мембраны. На ударнике под указанной мембраной установлен упругий ограничитель.

Общими признаками аналога с заявляемым техническим решением являются: наличие корпуса, в котором размещены ударник, клапан запитки с седлом, наличие камеры прямого хода, образованной ударником, клапаном запитки и корпусом, и камеры обратного хода, образованной ударником, клапаном выхлопа отработанного сжатого воздуха и герметизатором, по меньшей мере, одной мембраны с центральным отверстием, охватывающей наружную поверхность седла клапана запитки, смонтированного в ударнике, упругого ограничителя, установленного на ударнике, причем ударник с седлом клапана запитки установлены с возможностью перемещения относительно мембраны.

Недостатками пневматического вибровозбудителя являются его ограниченная область применения, так как использование возможно только при его вертикальной установке на технологическом оборудовании, и низкая эффективность работы из-за отсутствия жесткой кинематической связи ударника с корпусом. Наклонная установка пневматического вибровозбудителя приводит к галопированию ударника (угловому колебанию относительно диаметральной оси, проходящей через центр тяжести ударника), то есть к нестабильной работе клапана выхлопа отработанного сжатого воздуха, вызванной однобоким прилеганием к нему ударника, что приводит к неустойчивой работе сжатого воздуха в камере обратного хода и, следовательно, к неэффективной работе пневматического вибровозбудителя.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является пневматический вибратор (первый вариант) по патенту РФ №2666831, F15B21/12, опубл. 12.09.2018 г. в Бюлл. №26, включающий корпус, выполненный в виде верхней и нижней плит, скрепленных стойками, между которыми размещен ударник, регулировочную гайку, клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями, седло которого смонтировано в ударнике, мембрану с центральным отверстием, охватывающую наружную поверхность седла клапана запитки, герметизатор, закреплённый на верхней плите корпуса, клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха, закрепленный в центре герметизатора и на периферии ударника с возможностью взаимодействия с обращенными к нему поверхностями герметизатора и ударника, при этом нижняя плита корпуса, клапан запитки и мембрана образуют камеру прямого хода, а ударник и клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха - камеру обратного хода, причём на ударнике, над мембраной, установлен упругий ограничитель. Регулировочная гайка установлена в нижней плите, клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями установлен в регулировочной гайке с возможностью свободного осевого перемещения между ее заплечиками и упором, жестко связанным с ней.

Общими признаками прототипа с заявляемым техническим решением являются: наличие корпуса, выполненного в виде верхней и нижней плит, скрепленных стойками, между которыми размещен ударник, наличие регулировочной гайки, клапана запитки с воздухоподводящими отверстиями, седло которого смонтировано в ударнике, мембраны с центральным отверстием, охватывающей наружную поверхность седла клапана запитки, герметизатора, закреплённого на верхней плите корпуса, клапана выхлопа отработанного сжатого воздуха, закрепленного на периферии ударника с возможностью взаимодействия с обращенными к нему поверхностями герметизатора и ударника, при этом нижняя плита корпуса, клапан запитки и мембрана образуют камеру прямого хода, а ударник и клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха - камеру обратного хода, причём на ударнике, над мембраной, установлен упругий ограничитель, при этом клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями установлен в регулировочной гайке с возможностью свободного осевого перемещения между ее заплечиками и упором, жестко связанным с ней.

Недостатком конструкции, как и в предыдущем аналоге, является низкая эффективность работы пневматического вибратора и ограниченная область применения из-за отсутствия жесткой кинематической связи ударника с корпусом, что при наклонной установке устройства является причиной галопирования ударника. Это ведет к нестабильной работе клапана выхлопа отработанного сжатого воздуха, вызванного однобоким прилеганием к нему ударника, что приводит к неустойчивой работе камеры обратного хода и, следовательно, к неэффективной работе пневматического вибратора.

Проблемой является расширение технологических возможностей и повышение эффективности работы пневматического вибратора за счет создания жесткой кинематической связи ударника с корпусом.

Решение проблемы достигается тем, что в пневматическом вибраторе, включающем корпус, выполненный в виде верхней и нижней плит, скрепленных стойками, между которыми размещен ударник, регулировочную гайку, клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями, седло которого смонтировано в ударнике, мембрану с центральным отверстием, охватывающую наружную поверхность седла клапана запитки, герметизатор, закреплённый на верхней плите корпуса, клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха, закрепленный на периферии ударника с возможностью взаимодействия с обращенными к нему поверхностями герметизатора и ударника, при этом нижняя плита корпуса, клапан запитки и мембрана образуют камеру прямого хода, а ударник и клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха - камеру обратного хода, причём на ударнике, над мембраной, установлен упругий ограничитель, при этом клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями установлен в регулировочной гайке с возможностью свободного осевого перемещения между ее заплечиками и упором, жестко связанным с ней, согласно техническому решению сквозь него перпендикулярно верхней и нижней плитам корпуса установлена направляющая ось, конец которой жестко зафиксирован в центре верхней плиты корпуса, при этом ударник оснащен направляющей втулкой с воздухоподводящими отверстиями, сообщающимися с осевым каналом седла клапана запитки.

Предложенное техническое решение за счет того, что в пневматическом вибраторе установлена направляющая ось, а его ударник оснащен направляющей втулкой, обеспечивает жесткую кинематическую связь ударника с корпусом. Это при любой пространственной ориентации пневматического вибратора исключит галопирование ударника, так как обеспечит его плотное, без перекосов, прилегание к клапану выхлопа отработанного сжатого воздуха и надежному прижиму его к герметизатору, обеспечивая устойчивую эффективную работу сжатого воздуха в камере обратного хода и, следовательно, повысит эффективность работы пневматического вибратора и расширит его технологические возможности.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения пневматического вибратора и чертежами фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлен продольный разрез пневматического вибратора в исходном положении, когда ударник расположен в крайнем нижнем положении; на фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, когда ударник расположен в крайнем верхнем положении.

Пневматический вибратор включает корпус, выполненный в виде верхней плиты 1 (фиг. 1 и 2) и нижней плиты 2, скрепленных с помощью болтового соединения (поз. не обозначено) стойками 3, между которыми размещен ударник 4, регулировочную гайку 5, в ней с возможностью свободного осевого перемещения между ее заплечиками 6 и упором 7, жестко связанным с ней, установлен клапан 8 запитки с воздухоподводящими отверстиями 9. Седло 10 клапана 8 запитки (далее - седло 10) с осевым каналом 11 смонтировано в ударнике 4. Мембрана 12 с центральным отверстием охватывает наружную поверхность седла 10. Герметизатор 13 закреплен на верхней плите 1 корпуса, клапан 14 выхлопа отработанного сжатого воздуха (далее - клапан 14 выхлопа) с выхлопными отверстиями 15 закреплен на периферии ударника 4 с возможностью взаимодействия с обращенными к нему поверхностями герметизатора 13 и ударника 4. На ударнике 4, над мембраной 12, установлен упругий ограничитель 16. Сквозь пневматический вибратор перпендикулярно верхней 1 и нижней 2 плитам корпуса установлена направляющая ось 17, конец которой жестко зафиксирован в центре верхней плиты 1 корпуса, при этом ударник 4 оснащен направляющей втулкой 18 с воздухоподводящими отверстиями 19, сообщающимися с осевым каналом 11 седла 10.

При этом нижняя плита 2 корпуса, клапан 8 запитки и мембрана 12 образуют камеру А прямого хода, а ударник 4, клапан 14 выхлопа, направляющая ось 17 и направляющая втулка 18 - камеру Б обратного хода. Регулировочной гайкой 5, клапаном 8 запитки и направляющей осью 17 образована полость В, которая через воздухоподводящий штуцер 20 сообщена с источником сжатого воздуха.

Пневматический вибратор работает следующим образом.

В исходном положении ударник 4 (фиг. 1) занимает крайнее нижнее положение. По чертежу, он упругим ограничителем 16 оперт через кольцо (поз. не обозначено), удерживающее мембрану 12, на нижнюю плиту 2 корпуса. Регулировочная гайка 5 завинчена в нижнюю плиту 2 до касания клапаном 8 запитки седла 10. В этом положении камера А прямого хода отсечена от камеры Б обратного хода, которая сообщена с атмосферой через выхлопные отверстия 15. При подаче сжатого воздуха через воздухоподводящий штуцер 20 в полости В создается давление и клапан 8 запитки плотно прижимается к седлу 10. Далее сжатый воздух через воздухоподводящие отверстия 9 поступает в камеру А прямого хода (фиг. 1) и, воздействуя на мембрану 12, с ускорением разгоняет ударник 4 в направлении вверх по чертежам, накапливая в нем кинетическую энергию прямого хода. Это происходит до тех пор, пока клапан 8 запитки не коснется своей поверхностью упора 7. При дальнейшем движении ударника 4 вверх происходит отрыв клапана 8 запитки от его седла 10 (фиг. 2), сжатый воздух из камеры А прямого хода через осевой канал 11 седла 10, воздухоподводящие отверстия 19 направляющей втулки 18 начинает поступать в камеру Б обратного хода и далее через выхлопные отверстия 15 в клапане 14 выхлопа выбрасывается в атмосферу (фиг. 1). К этому моменту ударник 4, получивший запас кинетической энергии, продолжает двигаться вверх. В конце прямого хода ударника 4 выхлопные отверстия 15 закрываются герметизатором 13 (фиг. 2) и происходит герметизация камеры Б обратного хода. Кинетическая энергия прямого хода ударника 4 через клапан 14 выхлопа и через воздушную подушку в камере Б обратного хода реализуется в виде импульса силы по герметизатору 13, закреплённому на верхней плите 1 корпуса, и соответственно, по устройству, на котором пневматический вибратор закреплён, например, на вибропитателе. Далее под действием сжатого воздуха в камере Б обратного хода (фиг. 2), эффективная площадь поверхности в которой больше, чем в камере А прямого хода, ударник 4 с ускорением движется вниз и накапливает кинетическую энергию обратного хода. Открываются выхлопные отверстия 15 и камера Б обратного хода, а через воздухоподводящие отверстия 19 направляющей втулки 18, осевой канал 11 седла 10, и камера А прямого хода сообщаются с атмосферой, однако ударник 4 по инерции продолжает двигаться вниз. Седло 10, закрепленное в ударнике 4, доходит до клапана 8 запитки, прижатого к упору 7 струей сжатого воздуха, поступающего из воздухоподводящего штуцера 20, и давлением сжатого воздуха в полости В. Камера А прямого хода отсекается от камеры Б обратного хода, а, следовательно, и от атмосферы. Ударник 4 по инерции продолжает двигаться вниз вместе с седлом 10 и клапаном 8 запитки. Кинетическая энергия обратного хода ударника 4 гасится воздушной подушкой в камере А прямого хода, он останавливается в исходном положении (фиг. 1). Далее сжатый воздух через воздухоподводящие отверстия 9 продолжает поступать в камеру А прямого хода и, воздействуя на мембрану 12, разгоняет ударник 4 в направлении вверх, накапливая в нем кинетическую энергию прямого хода.

Далее цикл работы пневматического вибратора повторяется.

В зависимости от пространственной ориентации пневматического вибратора при установке его на технологическом оборудовании завинчиванием или вывинчиванием регулировочной гайки 5 осуществляют его наладку с целью получения надежного запуска и устойчивого режима работы. Плавную окончательную настройку пневматического вибратора на оптимальный режим работы, необходимый для соответствующего технологического оборудования, осуществляют изменением давления и расхода подводимого сжатого воздуха.

Установленная направляющая ось 17, проходящая сквозь пневматический вибратор, конец которой жестко зафиксирован в центре верхней плиты 1 корпуса, и ударник 4, оснащенный направляющей втулкой 18, обеспечивают жесткую кинематическую связь ударника 4 с корпусом. Это исключает галопирование ударника 4, что позволяет устанавливать пневматический вибратор на любые поверхности технологического оборудования, произвольно ориентированные в пространстве.

Изобретение относится к вибротехнике и используется в горном деле, в стройиндустрии для формования бетонных смесей, в качестве привода вибропитателей и т.д. Пневматический вибратор включает корпус, выполненный в виде верхней и нижней плит, скрепленных стойками, между которыми размещен ударник, регулировочную гайку, клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями, седло которого смонтировано в ударнике, мембрану с центральным отверстием, охватывающую наружную поверхность седла клапана запитки, герметизатор, закреплённый на верхней плите корпуса, клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха, закрепленный на периферии ударника с возможностью взаимодействия с обращенными к нему поверхностями герметизатора и ударника, при этом нижняя плита корпуса, клапан запитки и мембрана образуют камеру прямого хода, а ударник и клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха - камеру обратного хода, причём на ударнике, над мембраной, установлен упругий ограничитель, при этом клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями установлен в регулировочной гайке с возможностью свободного осевого перемещения между ее заплечиками и упором, жестко связанным с ней. Сквозь пневматический вибратор перпендикулярно верхней и нижней плитам корпуса установлена направляющая ось, конец которой жестко зафиксирован в центре верхней плиты корпуса, при этом ударник оснащен направляющей втулкой с воздухоподводящими отверстиями, сообщающимися с осевым каналом седла клапана запитки. Технический результат - расширение технологических возможностей и повышение эффективности работы пневматического вибратора за счет создания жесткой кинематической связи ударника с корпусом. 2 ил.

Пневматический вибратор, включающий корпус, выполненный в виде верхней и нижней плит, скрепленных стойками, между которыми размещен ударник, регулировочную гайку, клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями, седло которого смонтировано в ударнике, мембрану с центральным отверстием, охватывающую наружную поверхность седла клапана запитки, герметизатор, закреплённый на верхней плите корпуса, клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха, закрепленный на периферии ударника с возможностью взаимодействия с обращенными к нему поверхностями герметизатора и ударника, при этом нижняя плита корпуса, клапан запитки и мембрана образуют камеру прямого хода, а ударник и клапан выхлопа отработанного сжатого воздуха – камеру обратного хода, причём на ударнике, над мембраной, установлен упругий ограничитель, при этом клапан запитки с воздухоподводящими отверстиями установлен в регулировочной гайке с возможностью свободного осевого перемещения между ее заплечиками и упором, жестко связанным с ней, отличающийся тем, что сквозь него перпендикулярно верхней и нижней плитам корпуса установлена направляющая ось, конец которой жестко зафиксирован в центре верхней плиты корпуса, при этом ударник оснащен направляющей втулкой с воздухоподводящими отверстиями, сообщающимися с осевым каналом седла клапана запитки.