Пневмовібратор реактивний

Пневмовібратор реактивний, що включає порожнистий корпус, всередині якого розміщені дві кришки і коток між кришками, який відрізняється тим, що в одній із кришок виконаний кільцевий канал, з'єднаний тангенційними каналами з вхідною порожниною корпуса, що знаходиться під тиском робочого середовища (повітря), а в котку виконані осьові канали, з'єднані в процесі роботи з кільцевим каналом кришки, і тангенціальні канали, що з'єднують осьові канали котка з вихлопною порожниною корпуса, причому канали виконані таким чином, що робоче середовище (наприклад повітря) входить в коток і виходить з нього під кутом (наприклад 90°), що створює необхідні умови передачі котку реактивної енергії струменя робочого середовища. Корисна модель відноситься до інерційних (відцентрових) високочастотних збудників планетарного типу із внутрішнім обкочуванням, у яких генераторам механічних коливань надається дія тиском середовища, що протікає (стисненим повітрям). Може бути використана як дебалансний привід розширників свердловин (виробок), для очищення забруднених тр уб, інтенсифікації технологічних процесів тощо. Відомій [1], [2], [3], планетарні пневмовібратори містять ротор-дебаланс, виконнаний у формі катка, що приводиться тиском повітря в робочій камері, яка створюється з допомогою розділової лопатки. Такий пневмовібратор дещо складни з-за наявності розділової лопатки. Крім того, швидкість обкочування катка обмежується інерційністю розділової лопатки (не більше 30000об/хв.) Найближчим аналогом пневмовібратора реактивного може бути планетарний пневмовібратор [3]. З метою усунення цього недоліку пропонується конструкція пневмовібратора реактивного, що діє за рахунок енергії струменя стисненого повітря. На Фіг.1 зображений вісьовий розтин пневмовібратора в зостосуванні до розширника [4]; на Фіг.2-розтин А-А по деталі 2; на Фіг.3-розтин Б-Б по деталі 4. Запропонований пневмовібратор реактивний містить корпус 1, в якому між кришками 2 і 3 розміщений каток 4 і дистанційна втулка 5. Кришка 3 кріпиться з корпусом 1 болтами 6. Зазначений пневмовібратор реактивний здібний приводить в робочий рух шарошку дебалансного розширника (шарошка 7 розширника на фіг.1 показана умовно). Пневмовібратор реактивний діє так. При подачі стисненого повітря в корпус 1 (Фіг.1, стрілка "а"), воно по каналах кришки 2 протікає в кільцевий канал (Фіг.2, стрілка "б"), далі по відкритих вістових каналах катка 4 (Фіг.1, стрілка "в") протікає в тангенціальні канали катка (Фіг.3, стрілка "г") і отвори "є" (Фіг.1) виходить у відкриту атмосферу. Стр умінь стисненного повітря в катку 4 двічі змінює напрям руху на 90° (на вході і на виході), віддаючи свою кінетичну енергію катку. Реактивна сила струменя створює рушійний момент відносно миттєвого центру обертання "q" (Фіг.1), що приводить до обкочювання катка по внутрішній поверхні дистанційної втулки 5. Для забезпечення торцового зазора між катком 4 і кришками 2 і 3 висота дистанційної втулки 5 виби (19) UA (11) 37360 (13) U (21) u200807886 (22) 10.06.2008 (24) 25.11.2008 (46) 25.11.2008, Бюл.№ 22, 2008 р. (72) ШЕВЧЕНКО ОЛЕКСІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, НЕДЄЛЬСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ГРИГОРОВИЧ, UA, ШЕВЧЕНКО РОМАН ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA, НЕДЄЛЬСЬКИЙ ОЛЕГ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, ЖМАКА ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ, U A, ВОЙЧЕНКО ВАЛЕРИЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, U A (73) ШЕВЧЕНКО ОЛЕКСІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, НЕДЄЛЬСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ГРИГОРОВИЧ, UA, ШЕВЧЕНКО РОМАН ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA, НЕДЄЛЬСЬКИЙ ОЛЕГ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, ЖМАКА ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ, U A, ВОЙЧЕНКО ВАЛЕРИЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, U A 3 37360 рається більшою висоти катка 4 на величину зазора, необхідного для руху катка. Для забезпечення гідравлічної рівноваги катка в вісьоваму напрямі поверхні кришок 2 і 3, дотичні до катка, виконуються однаковими. Розглянемо динаміку катка. Кінетична потужність повітряного струменя K= mc × n 2 2 , Нм/с, де m с - секундна маса повітря, кг/с; n - швидкість струменя, м/с. Секундна маса mc = qQ , кг, 60 де q - щільність повітря за нормальних умов, тобто q=1,29кг/м 3; Q - витрата стисненого повітря, приведеного до нормальних умов, м 3/хв. Оскільки при повороті струменя на 90° його швидкості змінюється на величину v, то величина сили, необхідної для повороту стр уменя F= K qQ 129 , = = Qn » 0,01Qn, H n 2 × 60 × n 120 Ця сила діє на каток. При подвійному повороті F»0,02Qn, H. Із теорії (і практики) відомо, що повітряний струмінь має критичну швидкість (340м/с) при відношенні тисків P1 ³2 P2 де P1 - величина тиску на вході в канал, P2 - величина тиску на виході з каналу, Якщо до пневмовібратора підводиться повітря тиском 6 ата (в абсолютних атмосферах), то конструкцією пневмовібратора бажано розподілити тиск у відношеннях 6/2,5 і 2,5/1 (на вході і ви ході). Швидкість обертання струменя в кільцевому каналі кришки 2 n= n , oб/c pd де n - швидкість повітря в м/с, d - діаметр окружності кільцевого каналу в м. Швидкість повороту катка np при швидкості його обкочування n0 4 np = -n0 d D де d - радіальний зазор між катком 4 і дистанційною втулкою 5 (Фіг.1). Швидкість струменя відносно катка Dn=n-np Струмінь перестає діяти на каток при Dn = 0, Dn = n + n p = 0; звідси п = -n p; n d ; Dn , = n0 n0 = pd D pdd Виходячи з параметрів макетного зразка: D=0,08м; d=0,035м; d=0,01м - маємо n0 = 0,08 × 340 = 24750об / с 3,14 × 0,035 × 0,01 Така швидкість обкочування катка практично недосяжна з-за наявністю тертя між стічними поверхнями рухомих деталей і опору повітря. Реальна швидкість катка установиться при балансі рушійних сил і всі х сил опору. Наведене вище теоретичне дослідження вказує на принципову можливість створення надшвидкісного пневмовібратора. На думку авторів пневмовібратора реактивного найбільш раціональним його застосуванням являється застосування в якості привода дебалансних розширників свердловин (виробок) в гірничій промисловості, коли частота обкочування катка наближається до натуральної частоти коливання гірської породи у вибої. В резонансній області частот різко знижуються витрати енергії на руйнування породи. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СССР №917685, опубл. 30.03.82р., бюл. №12, МПК В06В1/18. 2. С.Н.Кожевников, Я.М.Есипенко, Я.М.Раскин. «Механізми», Москва, Машиностроение, 1976, с.667 (рис.11.2-л), с.667 (рис.11.27), с.678 (рис.11.28). 3. Деклараційний патент України №17301, опубл. 15.09.2006, бюл. №9, МПК (2006) В06В1/18, F15B21/00 (прототип). 4. Патент України №21817, опубл. 10.04.2007, бюл. №4, МПК Е2187/24 (2007.01), Е21В7/28 (2007.01). 5 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 37360 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601