Пневматический вибровозбудитель Советский патент 1993 года по МПК B06B1/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве источника вибрации в различных технических устройствах, например в строительных вибраторах для уплотнения бетонных смесей, в качестве привода абразивного инструмента с планетарным движением, в вибрационных транспортерах.

Пневматические вибровозбудители имеют ряд преимуществ перед аналогичными устройствами, использующими электрическую энергию. Наиболее важными являются простота конструкции и безопасность в эксплуатации. Актуальной задачей является повышение коэффициента полезного действия таких устройств, что в конечном счете приводит к экономии энергии сжатого воздуха.

Например, известен пневматический вибровозбудитель (вибратор) по а.с. № 1513255, содержащий вихревую камеру с тангенциальными соплами, одно из которых служит

для подвода сжатого воздуха, а также размещенный в вихревой камере бегунок в виде дебалансного ротора. Недостатком устройства является низкий коэффициент полезного действия обусловленный потерями энергии на трение бегунка о стенки вихревой камеры и на его оси.

Наиболее близким к изобретению по технической сути является пневматический вибровозбудитель по а.с. № 1489846,содержащий вихревую камеру с тангенциальными питающими соплами и размещенный в ней с возможностью перемещения от действия сжатого воздуха бегунок с центральным отверстием и расточкой на его торце, а также дополнительные.впускные каналы, сообщающиеся с расточкой на торце бегунка.

Недостатком известного устройства является стационарный в осевом направлении контакт бегунка со стенкой вихревой камеры, приводящий к потерям энергии на трение качения, а также недостаточно

VJ 00

г°

ю ю ю

эффективное использование энергии вихревого потока воздуха в камере, что снижает коэффициент полезного действия устройства.

Целью изобретения является снижение потерь энергии на трение и повышение коэффициента полезного действия пневматического вибровозбудителя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном пневматическом вибровозбудителе, содержащем вихревую камеру 1 с тангенциальными питающими соплами 2 и размещенный в ней с возможностью перемещения от действия сжатого воздуха бегу- нок 3 с центральным отверстием 4, сообщающимся с расточкой 5 на его торце, расточка 5 на торце бегунка 3 через центральное отверстие 4 соединена радиальными каналами 6, расположенными в одной плоскости с тангенциальными питающими соплами 2, с полостью 7 вихревой камеры 1, что позволяет наиболее полно использовать энергию вихревого потока воздуха в камере для создания воздушной подушки между дном вихревой камеры .и торцем бегунка 3, и следовательно повысить коэффициент полезного действия устройства, причем в центральном отверстии 4 с осевым зазором размещен эластичный трубчатый элемент 8 перекрывающий радиальные каналы 6, что обеспечивая пульсацию давления в центральном отверстии 4 и расточке 5 приводит к вибрации бегунка 3 в осевом направлении уменьшая таким образом потери энергии на трение, а минимальное расстояние от внутренней стенки вихревой камеры 1 до периферийного среза 9 радиальных каналов 6 составляет 0,15-0,4 диаметра тангенциальных сопл 2, что при неизменном расходе сжатого воздуха увеличивает частоту вращения бегунка 3, а следовательно повышает коэффициент полезного действия пневматического вибровозбудителя.

При оценке соответствия новых признаков заявляемого пневматического вибровозбудителя критерию существенные отличия по д6ступнь1м;авторам и заявителю информационным источникам в известных технических решениях признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось.

На фиг. 1 и 2 показана схема предлага- емого варианта пневматического вибровоз- будйтеля; на фиг. 3 - экспериментальные зависимости частоты вращения бегунка вокруг своей оси от минимального расстояния от внутренней стенки вихревой камеры до периферийного среза радиальных каналов:

Пневматический вибровозбудитель содержит вихревую камеру 1 с тангенциальными соплами 2 и размещенный в ней с возможностью кругового и осевого перемещения от действия сжатого воздуха бегунок 3 с центральным отверстием 4, сообщающимся с расточкой 5 на его торце. Вихревая камера закрыта крышкой 10 с выхлопным отверстием 11 сообщающимся с полостью камеры 7. Расточка 5 на торце бегунка 3 через центральное отверстие 4 соединена

радиальными каналами 6, расположенными в одной плоскости с тангенциальными питающими соплами 2, с полостью 7 вихревой камеры. В центральном отверстии 4 бегунка 3 с осевым зазором размещен эластичный

трубчатый элемент 8, перекрывающий радиальные каналы 6. Минимальное расстояние от внутренней стенки вихревой камеры 1 до периферийного среза 9 радиальных каналов б составляет 0,15-0,4 диаметра тангенциальных сопл 2.

Пневматический вибровозбудитель работает следующим образом.

Сжатый воздух давлением Р через тангенциальные питающие сопла 2 поступает в

полость 7 вихревой камеры 1 и создает в ней вихревой вращающийся поток. Выход воздуха в атмосферу происходит через выхлопное отверстие 11 в крышке 10. Действуя на бегунок 3, вихревой поток создает на его

поверхности в зоне П повышенное давление воздуха, а в зоне Н - разрежение. Вследствие разности давлений воздуха бегунок получает движение обката по внутренней стенке вихревой камеры в направлении

тангенциальных сопл и вращение вокруг своей оси с частотой ш . Сжатый воздух, действуя в зоне П через один из радиальных каналов 6 на эластичный трубчатый элемент 8, деформирует его и таким образом указанная зона повышенного давления П сообщается.через центральное отверстие 4 с расточкой на торце бегунка, вследствие чего между бегунком и дном вихревой камеры создается воздушная подушка, уменьшающая практически до нуля силу трения в зоне их контакта. Как показал эксперимент, давление на поверхности бегунка распределено неравномерно - пик максимального повышенного давления в зоне П расположен под углом / 60-90 град (фиг. 2), поэтому при движении бегунка 3 давление воздуха в центральном отверстии, а следовательно и в расточке 5, пульсирует с частотой, близкой к частоте вращения бегунка 3

вокруг своей оси. Вследствие этого бегунок 3 приобретает непрерывное возвратно-поступательное движение в осевом направлении, что приводит к уменьшению потерь энергии на трение качения его по внутренней

стенке вихревой камеры 1. Установлено также, что давление на поверхности бегунка 3 неравномерно распределено и по его высоте. Наибольшего значения давление достигает в плоскости расположения тангенциальных питающих сопл, поэтому выполнение радиальных каналов 6 именно в плоскости расположения тангенциальных питающих сопл 2 позволяет наиболее эффективно использовать энергию вихревого потока. Основными техническими характеристиками пневматического вибровозбудителя являются амплитуда и частот генерируемых механи- ческих колебаний. Частота вибрации определяется частотой вращения бегунка 3 вокруг оси вихревой камеры 1 и через диаметральные размеры бегунка и вихревой камеры однозначно связана С частотой (а вращения бегунка 3 вокруг своей оси. Опытным путем установлено, что максимального значения частота вращения бегунка 3 вокруг своей оси достигает при соотношении минимального расстояния от внутренней стенки вихревой камеры до периферийного среза радиальных каналов 6 к диаметру тангенциальных сопл 2 в пределах от 0,15 до 0,4, что подтверждается графиками, показанными на фиг. 3. На указанное

соотношение не влияет количество тангенциальных сопл 2, выполненных в вихревой камере, и оно справедливо для реальных производственных условий машиностроительного производства расходов сжатого воздуха, определяемых расчетным давлением воздуха 0,4 МПа (4 кГ/см2) при диаметрах тангенциальных сопл от 1 до 4 мм. Сравнительные испытания предлагаемого

пневматического вибровозбудителя с аналогичным, имеющим идентичные размеры вихревой камеры и бегунка, одинаковый расход воздуха, но не имеющего указанных выше признаков изобретения, показали

увеличение амплитуды и частоты вибрации на 15%.

Таким образом, предлагаемый пневматический вибровозбудитель имеет меньшие

потери на трение в зоне контакта бегунка с внутренней стенкой вихревой камеры и более высокий коэффициент полезного действия вследствие более рационального использования энергии вихревого потока,

что подтверждается увеличением амплитуды и частоты вибрации. Его практическое применение позволит экономичнее использовать энергию сжатого воздуха.

Сущность изобретения: в вихревой камере с тангенциальными питающими соплами размещен с возможностью перемещения от действия сжатого воздуха бегунок с центральным отверстием, сообщающимся с расточкой на его торце. Радиальные каналы соединены с расточкой на торце бегунка через центральное отверстие и с полостью вихревой камеры. В одной полости с радиальными каналами сопла в центральном отверстии с осевым зазором размещен эластичный трубчатый элемент, перекрывающий каналы. Минимальное расстояние от внутренней стенки камеры до периферийного среза каналов составляет 0,15-0,4 диаметра сопел. 3 ил. (Л

Форму л.а изобретения

Пневматический вибровозбудитель, содержащий вихревую камеру с тангенциальными питающими соплами и размещенный в ней с возможностью перемещения от действия сжатого воздуха бегунок с центральным отверстием, сообщающимся с расточкой на его торце, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь энергии на трение и повышения КПД, он снабжен радиальными каналами, соединенными с расточкой на

торце бегунка через центральное отверстие и с полостью вихревой камеры, и расположенными в одной плоскости с радиальными каналами, тангенциальными питающими соплами, причем в центральном отверстии с осевым зазором размещен эластичный трубчатый элемент, перекрывающий радиальные каналы, а минимальное расстояние от внутренней стенки вихревой камеры до периферийного среза радиальных каналов составляет 0,15-0,4 диаметра тангенциальных сопл.

Ю

и

.01

Ma

x

«