Моечная головка Советский патент 1992 года по МПК B08B9/08 

Изобретение относится к гидравлическим струйным аппаратам и может применяться в различных областях народного хозяйства для мойки емкостей, полива, обработки поверхностей.

Известны сопловые головки, применяемые для мойки емкостей, в которых сопла | расположены в виде сагнероза колеса, которое является приводом вращения сопел, причем сопла закреплены на патрубке, который поворачивается относительно патрубка, подключенного к питающей магистрали.

Устройство названного типа имеет ограниченное применение по причине чрезмерного раскручивания сопел до больших скоростей вращения, при которых снижается динамическое воздействие струй на обрабатываемую поверхность. В связи с этим, описанная конструкция сопловой головки применяется, п основном, для ополаскивания емкостей три малой степени их загрязнения.

Для исключения неблагоприятных последствий ускоренного вращения сопел

прибегают к устройству комбинированных головок типа сагнерова колеса, в которых наряду с реактивными соплами, создающими момент вращения головки, применяют активные сопла, которые такого момента не создают.

Названная конструкция имеет лучшие показатели по кинематике, оцнако сфера применения расширяется незначительно ввиду размещения струй в одной плоскости, где вращаются сопла.

Более широкие возможности в охвате струями сложных по форме поверхностей имеют конструкции, в которых имеется привод вращения сопел вокруг двух взаимно перпендикулярных осей.

Устройство,принятое за прототип, содержит корпус с входным патрубком для подачи рабочей жидкости с возможностью вращения, снабженный приводом поворота в виде турбины, смонтированные на корпусе сопло, сообщенное с входным патрубком.

Недостатком данного устройства является снижение надежности

сл

с

XI 00 О 00 х| О

Снижение надежности объясняется быстрым износом сальниковых уплотнений между трубно-цилиндрическими соединениями. При нарушении уплотнений происходит коррозия деталей червячной передачи, Червячная передача и сама по себе в технике известна как достаточно подверженная быстрому износу. В отношении узлов,,формирующих кинематические свойства, следует заметить, что в устройстве весьма много узлов и деталей, сложных в изготовлении, в том числе штифтовые зацепления, которые также подвержены более сильному износу. Конструкцию достаточно трудно защитить от абразивного износа и химической коррозии, к которой добавляются кавитационные процессы разрушения, связанные с многократным дроблением потока рабочей среды и его искривления в каналах подачи рабочей среды от- входного патрубка к соплам. Узлы моечной головки целесообразно выполнять из металла с применением литья. Выпол- нить же его защиту посредством покрытий весьма затруднительно из-за сложной формы изделий.

Таким образом, складываются ограничения, связанные с применением рабочих сред на загрязненных абразивными минеральными включениями и химически активными веществами.

Целью изобретения является повышение надежности работы и технологических возможностей

Моечная головка содержит корпус с входным патрубком для подачи рабочей жидкости, установленный с возможностью вращения, снабженный приводом поворота в виде турбины, смонтированное на корпусе сопло, сообщенное с входным патрубком установлено с возможностью вращения вокруг своей оси и соединено с входным патрубком посредством упругого трубопровода, корпус имеет установленный перпен- дикулярно его оси и эксцентрично подшипник, охватывающий трубопровод с образованием колена, а турбина установлена в трубопроводе в месте образования ко- л ёна и эксцентрично относительно входного патрубка с возможностью кругового плоскопараллельного движения.

Турбина выполнена в виде кольца с внутренними радиальными лопастями, причем наружный диаметр кольца больше или равен диаметру трубопровода, а входной патрубок имеет конфузорный насадок расположенный по оси корпуса: конфузорный насадок установлен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси входного патрубка: сопло смонтировано на

корпусе посредством дугообразной направляющей; направляющая для сопла имеет средство для фиксации положения сопла; направляющая для сопла выполнена пространственно замкнутой с зубчатой рабочей поверхностью, а сопло снабжено зубчатым колесом для обкатывания по зубчатой направляющей; направляющая для сопла выполнена съемной с поворотного корпуса;

турбина выполнена меньшего диаметра чем диаметр трубопровода и установлена посредством полуосей, причем полуоси изо- гнуты по профилю трубопровода и размещены своими концами в опорах вращения, встроенных в трубопровод по оси корпуса; подшипники трубопровода установлены с возможностью фиксированного перемещения перпендикулярно оси корпуса; полуоси турбины выполнены из упругого

материала; сопло закреплено в корпусе с возможностью фиксированного перемещения перпендикулярно его оси.

Связь сопла с входным патрубком посредством упругого в отношении изгиба

трубопровода полностью исключает сальниковые трубные уплотнения, что обеспечивает повышение надежности. При этом канал подачи рабочей среды становится плавно изогнутым по направлению к соплу. Упру-

гость трубопровода снижает кавитацион- ный износ, нивелирует неравномерное продвижение слоев жидкости, что способствует повышению надежности. Одновременно-обеспечивается расширение сферы

применения в отношении использования трубопровода из химически стойких пластмасс, резин и тканей. Весьма важно и то обстоятельство, что при износе один трубопровод легко заменить другим. Т.е. повышается технологичность в эксплуатации.

Наполнение турбины в виде кольца с внутренними радиальными лопастями, причем наружный диаметр больше или равен

диаметру трубопровода, а входной патрубок имеет конфузорный насадок, расположенный по оси корпуса также повышает надежность устройства, поскольку образуемая кольцом и лопастями турбина обеспечивает

поступательное круговое перемещение изогнутой части трубопровода без его вращения, которое реализуют через эксцентрично расположенные подшипники вращения корпуса. При этом, образуемая кольцом и

лопастями турбина в трубопроводе размещается без относительного вращения и эта система закрепления обеспечивает повышенную надежность ввиду того, что исключаются опоры вращения и различные

стесненные пространства, которые подвергаются усиленному засорению, коррозии и т.д. .

Выполнение конфузорного насадка с возможностью фиксированного перемещения вдоль входного патрубка дает возмож- ность изменять скорость вращения поворотного корпуса за счет изменения . расположения конфузорного патрубка. При его удалении скорость вращения уменьшается, при приближении к турбине скорость увеличивается. Достигается это за счет локализации струй в секторе турбины, кото- ,рый обеспечивает реализацию поступательного кругового перемещения. Особенностью действия указанной турбины является то, что она вообще действует только при эксцентричном воздействии потока, .сечение которого меньше, чем общее сеченйе турбины. За счет этого эффекта и реализуется поступательное круговое перемещение. В целом регулировка скоро- ст.и вращения обеспечивает расширение сферы применения, т.к. охватываются процессы, где по технологии лучше применять быстро вращающийся корпус, и можно ох1- ватить процессы, где требуются медленное вращение, например, в системах автоматического полива в сельском хозяйстве.

Закрепление сопла на корпусе посредством дугообразной направляющей и несу- щей. средством для фиксации положения сопла и выполнение направляющей пространственно замкнутой с зубчатой рабочей поверхностью обеспечивает также расширение сферы применения благодаря разно- образию кинематических возможностей Причем, такое расширение дает возможность оптимизировать режим обработки и в тех или иных условиях и достигнуть экономии в расходе рабочей среды и при новы- шенной эффективности воздействия моечных струй.

Выполнение направляющих съемными обеспечивает расширение сферы применения за счет варьирования формы направля- ющих применительно к конкретным условиям.-; .

Таким образом, предлагаемая конструкция, по сравнению с прототипом, имеет повышенную надежность и расширенную сферу применения.

Принципиальным отличием образованной турбины от известных является и то, что она не вращается, а совершает поступательное круговое перемещение.

На фиг. 1 изображена сопловая головка в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - устройство про странственной направляющей, присоединяемой к корпусу; на фиг. 4 - схема

закрепления сопла в направляющих качения.

Сопловая головка устроена следующим образом.

Сопло 1 закреплено на поворотном корпусе 2, который размещен с возможностью вращения на входном патрубке 3 через подшипник 4. Входной патрубокЗ присоединен к питающей магистрали 5.

Закрепление сопла 1 осуществлено посредством присоединенной к корпусу 2 направляющей 6, на которой он фиксируется посредством крепления 7, связанного .с крё,- пежной муфтой 8, в которой размещён подшипник 9, насаженный на сопло 1. Таким образом, угол а наклона сопла можно регулировать, закрепляя сопло в различных зонах направляющей 6. Сопло. 1. связано упругим в отношении изгиба трубопроводом 10 с входным патрубком 3. Причем названный трубопровод составлен из двух частей: входной 11 и выходной 12, соединенных через промежуточный патрубок 13, закрепленный в проходном подшипнике 14 корпуса 2.: . .

Входная.часть 11 трубопровода 10 поперечно изогнута и своей серединой, через надетый на него подшипник 1.5 закреплена в поворотном корпусе 2. В этот же сечении внутри трубопровода 10 размещена турбина 16. Над ней размещен конфузорный патрубок 17, относительно которого турбина 16 оказывается расположенной эксцентрично, так что часть ее лопаток 18 оказывается под выходным сечением патрубка 13, а часть лопаток не гюпадает под живое сечение выходящего потока, чем и создается усилие поступательного перемещения в каждый данный момент времени.

Внутренняя полость поворотного корпуса для защиты подшипников снабжена уплотнительными кольцами 19 и20. Призамене же подшипников качения на подшипники скольжения, в частности, их фторопластовых материалов необходимость в сальниковых устройствах отпадает. А корпус 2 может быть выполнен в виде цилиндрической рамки. Следует заметать, что сальниковые устройства не являются необходимыми для изоляций от внешней среды канала подачи рабочей жидкости.

Конфузорный патрубок 17 размещен внутри входного патрубка 3 с возможностью перемещения и закрепляется посредством распорных винтов 21, распирающих стенки патрубка 17.

В варианте жесткого закрепления направляющая 6 выполнена в виду дугообразной полосы с прорезью 22.

Предусмотрено и более сложное исполнение направляющей, располагаемой заданным образом в пространстве и взаимодействующей с соплом путем образования кинематической пары колесо-рейка. Например, в качестве варианта, предусмотрено расположенные направляющей ло форме шаровой поверхности. Возможны и другие варианты.

Полый шар 23 с направляющей б закреплен на поворотном корпусе 2 посредством болтового скрепления 24. Направляющие имеют замкнутую форму и образованы посредством прорезей 25. Для поддержания островкой части пара служат внешние огибающие сопло держатели 26. Прорези 25, с одной стороны, выполнены как зубчатая или фрикционная направляющая качения 27, зацепленная с колесом 28, жестко надетым на сопло, а вторая сто- рЬна прорези является поддерживающей направляющей 29, обеспечивающей зацепление, В частности, поддержание зацепления может обеспечиваться и через ролики 30, свободно вращающиеся на сопле 1.

Сопловая головка работает следующим образом.

Рабочая среда поступает во входной патрубок 3 с давлением PV. Далее она попадает в конфузорный патрубок 17. Здесь происходит увеличение скорости потока до Vi и снижение давления до PL Благодаря такому ускорению потока конфузорный патрубок является как бы соплом, расположенным внутри части 11 трубопровода 10 над турбиной 16, Ввиду того, что конфузорный патрубок расположен относительно полости части 11 трубопровода 10 эксцентрично, то указанная полость разбиваете на два объема S и D. В объеме S, занимающем теневое расположение создается область разряжения и пониженных скоростей движения жидкости, Лопатки 18 в указанной области фактически выключаются из динамического взаимодействия со скоростной частью потока, вытекающего из патрубка 17.

В результате в некоторый .момент времени ti под выходным сечением патрубка 17 окажется часть лопаток Ь, с, и d, где под воздействием потока возникают составляющие Мь, Nc, Nd, направленные перпендикулярно радиусу расположения RL соединяющему ось Оо расположения патрубка 3 и ось Oi сечения А-А трубопровода 11 в его поперечно изогнутой части,

Под действием результирующей силы N, действующей на сечение А-А входной части 11 трубопровода, последнее будет перемещаться пос пательно беч вращения. При

этом взаимодействующая часть лопаток 18, поименованная буквами Ь, с и d будет постепенно выводиться из зацепления с потоком рабочей среды, выходящей из патрубка

17. Это будет сопровождаться вводом под скоростной поток очередных лопаток 17. Так при повороте на 90° корпуса 2 в зацеплении окажется другая часть лопаток 17, поименованных буквами а и h. Изменится

направление результирующей силы на NV Таким образом, в момент времени t+ A t сечение А-А трубопровода в его части 11 переместится поступательно по круговой траектории на угол 90°, Перемещение будет

связано с поочередным вводом лопаток 18 турбины 16 в зону скоростной струи конфу- зорного патрубка 17, под действием которого турбина будет не вращаться вокруг своей оси, а поступательно (без вращения) перемещаться по круговой траектории. При этом по круговой траектории будет еремещать- ся без вращения и внутренне кольцо подшипника 15, который через внешнее кбльцо передаст касательное усилие F, вызывающее вращение корпуса 2 вокруг своей оси. Изогнутая часть 11 трубопровода будет играть роль своеобразного коленчатого вала, вызывающего вращение корпуса 2. Но, заметим, что особенностью образованного коленчатого вала является отсутствие вращения его поперечных сечений, они все f перемещаются поступательно по круговой траектории, но не вращаются вокруг своей оси. При этом изогнутая часть 11 в процессе

взаимодействия изменяет расположение плоскости, в которой происходит поперечный изгиб. Эта плоскость в процессе взаимодействия поворачивается вокруг оси Оо. Поворот корпуса 2 вокруг вертикальной

оси сопла закрепленного в направляющей 6. При этом, ввиду того, что трубопровод 10 закреплен жестко на патрубке 3 возникает момент закручивания трубопровода. Для исключения передачи такого момента сопло

1 располагается в подшипнике 9. Благодаря наличию этого подшипника при повороте корпуса 2 происходит вращение сопла 1 вокруг своей оси без закручивания отогнутой части 12 трубопровода 10. Происходит,

таким образом, только изменение формы изгиба отогнутой части трубопровода без действия усилий скручивания по длине трубопровода.

Таким образом, при повороте корпуса 2 в отогнутом сечении трубопровода 10 обязательно возникает вращение сечения вокруг оси трубопровода в зоне расположения сечения, и реализацию этого вращения надо обеспечить.

В варианте с замкнутой направляющей ращение сопла 1 вокруг оси обеспечивается через качение сопла 1 по направляющей, Ьсуществляемое с помощью зубчатого колеса 28, надетого на сопло. Таким образом изгибаемый в выходной части 12 трубопровод 10 используется как гибкий вал, обеспечивающий перемещение по направляющей путем качения по ней. В результате обеспечивается спиральное продвижение сопла в пространстве. Причем формы траекторий продвижения можно применять различные, Сообразные с технологией мойки конкретных изделий. Для замены одной направляющей на другую достаточно развинтить скрепление 24. Форма головки 23 может быть не только шарообразной, но и в форме эллипсоида вращения или любой другой плавно изогнутой формы.

Формулаизобретения

1.Моечная головка, включающая корпус с входным патрубком для подачи рабочей жидкости, установленный с возможностью вращения, снабженный приводом поворота в виде турбины, смонтиро- ванное на корпусе сопло, сообщенное с входным патрубком, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения технологических возможностей, сопло установлено с возможно- стью вращения вокруг своей оси и соединено г входным патрубком посредством упругого трубопровода, корпус имеет установленный перпендикулярной его оси и эксцентрично подшипник,гохватывающий трубопровод с образованием колена, а турбина установлена в трубопроводе в месте образования колена и эксцентрично относительно входного патрубка с возможностью кругового плоскопараллельного движения.

2.Моечная головка по п. 1, от л и ч а ю- щ я с я тем. что турбина выполнена в виде кольца с внутренними радиальными лопастями, причем наружный диаметр кольца

больше или равен диаметру трубопровода, а входной патрубок имеет конфузорный насадок, расположенный по оси корпуса.

3.Моечная головка по п. 2, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что конфузорный насадок установлен с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси входного патрубка.

4.Моечная головка по п. 1,отличающая с я тем, что сопло смонтировано на корпусе посредством дугообразной направляющей.

5.Моечная головка по п. 4, о т л и ч a rout а я с я тем, что направляющая для сопла имеет средство для фиксации положения сопла.

6.Моечная головка по п. 4, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что направляющая длина сопла выполнена пространственно замкнутой с зубчатой рабочей поверхностью, а сопло снабжено зубчатым колесом для обкатывания по зубчатой направляющей.

7.Моечная головка по п. 4, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что направляющая для сопла выполнена съемной с поворотного корпуса.

8.Моечная головка по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что турбина выполнена меньшего диаметра, чем диаметр трубопровода и установлена посредством полуосей, причем полуоси изогнуты по профилю трубопровода и размещены своими концами в опорах вращения, встроенных в трубопровод по оси корпуса.

9.Моечная головка по п, 8, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что подшипники трубопровода установлены с возможностью фиксированного перемещения перпендикулярно оси корпуса.

10.Моечная головка по п. 8, отл ича- ю щ а я с я тем, что полуоси турбины выполнены из упругого материала,

11.Моечная головка по п. отличающаяся тем, что сопло закреплено в корпусе с возможностью фиксированного перемещения перпендикулярно его оси.

Ф#г1

Использование: в различных областях народного хозяйства для мойки емкостей, полива, обработки поверхностей Сущность изобретения: моющая головка содержит корпус с входными патрубками, привод поворота корпуса в виде турбины, сопло, упругий трубопровод. Сопло установлено с возможностью вращения вокруг своей оси. Корпус имеет подшипник, охватывающий трубопровод с образованием колена. Турбина установлена в трубопроводе в месте об- разовани я колена и эксцентрично относительно входного патрубка с возможностью круглого плбскопараллельного движения 10зпф-лы,4ил

фжЗ

т

28

five. 4