Генератор пневматичних імпульсів

1 Генератор пневматичних імпульсів, що містить корпус з випускним отвором, у якому установлений патрубок, впускний патрубок, клапан із штоком, який установлений у порожнині корпусу з можливістю перекривання випускного отвору, привід клапана, який містить еластичну мембрану, з єднану із штоком та установлену у порожнині корпусу з утворенням пневмокамери, сполученої з випускним патрубком, а також ресивер, сполучений з пневмокамерою, який відрізняється тим, що корпус генератора розміщений у порожнині ресивера, з якою сполучені впускний патрубок і пневмокамера, причому сумарна площа отворів, які сполучають пневмокамеру з ресивером, більше площі випускного отвору, а привід клапана містить електромагніт та якір, сполучений із штоком 2 Генератор за п 1, який відрізняється тим, що відношення об'єму порожнини пневмокамери до об'єму порожнини ресивера складає більш, ніж 15 Винахід має відношення до створення високошвидкісної та високоенергетичного імпульсного струменю газу та може бути використаний машинобудуванні, горно-добувної промисловості та інших галузях народного господарства Зокрема, він може бути застосований для очищення виробів у миючій рідині від поверхневих забруднень (мінеральних або органічних), накипу, для прання тканих і нетканих матеріалів, для ХІМІЧНОГО очищення, для миття овочів, очищення та дезинфікування стічних вод, відтирання кварцового піску і каоліну від поверхневих домішок заліза та ш Відомий генератор пневматичних імпульсів (патент РФ № 2014526, F15B 21/12, 1994) [1], який містить корпус з випускним отвором, у якому установлений патрубок, і впускний патрубком Корпус має клапан із штоком, який установлений у порожнині корпусу з можливістю перекриття випускного патрубка, привід клапана, який містить еластичну мембрану Мембрана з'єднана зі штоком і установлена у порожнині корпусу з утворенням керуючої камери і пневмо-камери, яка сполучена з впускним та випускним патрубками Камери герметизировані одна відносно іншої Відомий генератор працює так Стиснуте повітря від компресора привода подається до керуючої камери Потім стиснуте повітря потрапляє до пневмокамери, при цьому вона герметизована клапаном з боку випускного патрубка За сигналом від блока керування приводом керуючу камеру з'єднують атмосферою та, за рахунок різниці тисків у пневмокамері і керуючої камери, клапан швидко відкривається, що забезпечує пневматичний імпульс стиснутого газу з пневмокамери Недоліком відомого генератора є мала середня потужність його пневматичного імпульсу через усереднення тиску стиснутого газу який змінюється у продовж імпульсу від максимального (десятки атмосфер) практично до нульового значення у юнці імпульсу Пояснюється це обмеженим об'ємом пневмокамери, у якому створюється запас стиснутого газу перед імпульсом із збільшенням об'єму пневмокамери збільшується поперечний і/або поздовжній розміри корпусу Це веде до збільшення розмірів еластичної мембрани (зокрема товщини), що ускладнює й виготовляння та погіршує працездатність, і/або до збільшення довжини штока, що вимагає додаткових заходів щодо центрування клапана відносно випускного отвору і приведе до ускладнення конструкції та погіршенню надійності роботи генератора Відомий генератор пневматичних імпульсів, який обрано як прототип (авт свід СССР № 1774078, F15B 21/12, 1992) [2] Генератор, містить корпус с випускним отвором, у якому установлений патрубок, та впускний патрубок Корпус містить клапан із штоком, установлений у порожнині корпусу з можливістю перекривання випускного 1 (О о о> ю патрубка, привід клапана, який містить еластичну мембрану Мембрана з'єднана із штоком та установлена в порожнині корпусу з утворенням пневмокамери, сполученої з випускним патрубком Генератор містить також ресивер, сполучений з пневмокамерою На еластичній мембрані закріплений підпружинений товкач, який за допомогою пружини стиснення зачепленій із штоком Генератор працює так Стиснутий газ із зовнішнього джерела (компресора) подається до пневмокамери і внутрішню порожнину ресивера При цьому клапан підтиснутий до сідла завдяки пружності пружини При підвищенні тиску стиснутого газу у порожнинах пневмокамери та ресивера до робочого значення еластична мембрана за допомогою товкача діє на пружину і, переборюючи й пружність, відриває клапан від сідла Відбувається імпульсний викид порції стиснутого газу з порожнин пневмокамери та ресивера за межі генератора Тиск газу під клапаном різко зростає, а перепад тиску на ньому різко зменшується В результаті клапан пружиною стиснення буде відкинутий до товкача При цьому забезпечується затримка клапана у положенні відкрито і значне зменшення тиску стиснутого газу у пневмокамері та ресивері При зниженні тиску стиснутого газу у порожнинах пневмокамери і ресивера розтягальне зусилля на пружину зменшується і остання повертати клапан на сідло Після цього тиск у пневмокамері та ресивері знов збільшується, і процес імпульсного витікання стиснутого газу буде відновлятись Наявність ресивера дозволяє запасати у генераторі більшу КІЛЬКІСТЬ стиснутого газу Це сприяє підвищенню потужності газового імпульсу, створюваного у відомому генераторі, у порівняння з Іншими відомими генераторами До недоліків відомого генератора слід віднести його низькі масогабаритні показники Пояснюється це тим, що у відомому генераторі ресивер просторово відокремлений від корпусу і сполучений із внутрішньою порожниною пневмокамери протяжним патрубком Робота відомого генератора відбувається при високому тиску (більше 10 атмосфер) Це веде до збільшення товщини стінок корпусу, з'єднувальних патрубків і ресивера та, як наслідок до збільшення маси генератора у цілому Крім того, відомий генератор не може працювати у режимі малих змін робочого тиску у порожнинах пневмокамери та ресивера під час імпульсів стиснутого газу Пояснюється це тим, що у відомому генераторі використаний пневматичний привід клапана, який після завершення пневматичного імпульсу переводить клапан до закритого стану тільки при значному (у декілька атмосфер) зменшенню тиску стиснутого газу в пневмокамері Це пов'язано з великою КІЛЬКІСТЮ елементів (мембрани, товкача, упору на штоку, шток, пружина стиснення), які беруть участь у переміщенні клапана У підсумку тиск в пневмокамері в КІНЦІ випускання стиснутого газу значно падає Крім того, значному падінню тиску стиснутого газу сприяє також те, що площина перерізу патрубка, який з'єднує ресивер з пневмокамерою менше площини випускного отвору З огляду на те, що середня потужність імпульсу генератора пневматичних імпульсів прямо пропор 59067 ційна середньому тиску стиснутого газу, який випускається, суттєве зменшення тиску стиснутого газу під час пневматичного імпульсу веде до зменшення середньої потужності імпульсу генератора В основу винаходу поставлена задача створити такий генератор пневматичних імпульсів, який у порівнянні із генератором, яки обраний як прототип, мав би більш високі масогабаритні показники і більш високі значення середньої потужності пневматичного імпульсу Поставлена задача вирішується в генераторі пневматичних імпульсів, що містить корпус з випускним отвором, у якому установлений патрубок, впускний патрубок, клапан із штоком, який установлений у порожнині корпусу с можливістю перекривання випускного отвору, привід клапана, який містить еластичну мембрану, з'єднаною із штоком та установлену у порожнині корпусу з утворенням пневмокамери, сполученої з випускним патрубком, а також ресивер, сполучений з пневмокамерою Згідно З винаходом корпус генератора розміщений у порожнині ресивера, з якою сполучені впускний патрубок і пневмокамера, причому сумарна площина отворів, які сполучують пневмокамеру з ресивером більше площини випускного отвору, а привід клапана містить електромагніт та якір, сполучений із штоком Для досягнення більш високого результату відношення об'єму порожнини пневмокамери до об'єму порожнини ресивера складає більш, ніж 1 5 Виконання приводу клапана у вигляді електромагніта з якорем скорочує КІЛЬКІСТЬ елементів, які беруть участь у переміщенні клапана, що значно знижує шерційність спрацьовування клапана Виконання вимоги перевищення площини отвору, крізь які ресивер сполучений з пневмокамерою, площини випускного отвору, веде до зменшення перепаду між тиском у ресивері і пневмокамері під час пневматичного імпульсу Обидва цих обставин сприяють збільшенню середньої потужності пневматичного імпульсу Розміщення корпуса генератора усередині порожнини ресивера сприяє поліпшенню масогабаритних показників генератора По-перше, корпус і елементи, розміщені у ньому, знаходяться в умовах однакового впливу тиску стиснутого газу на внутрішні і ЗОВНІШНІ поверхні Це виключає необхідність збільшувати їх товщину По-друге, таке виконання є більш компактним Якщо об'єм порожнини ресивера буде перевищувати об'єм порожнин пневмокамери більш ніж у 5 разів, тиск у порожнині пневмокамери під час пневматичного імпульсу можливо підтримувати практично на незмінному і максимальному рівні, що визначає високу середню потужність пневматичного імпульсу На кресленні наведено подовжній переріз пропонованого генератора пневматичних імпульсів Генератор містить корпус 1 с випускним отвором, в якому установлений патрубок 2, і впускний патрубок 3, приєднаний до ресивера 4 Усередині корпусу 1 розміщений привід клапана 5, який містить електромагніт 6 з якорем 7 Останній з'єднаний із штоком 8, який у свою чергу прикріплений до клапана 5 Клапан 5 виконаний з можливістю 59067 виходить у навколишнє середовище, де використовується, наприклад для створення пружних коливань Під час виходу газу з пневмокамери 13 тиск його зменшується При цьому витрата стиснутого газу з пневмокамери 13 компенсується його надходженням з ресивера 4 безпосередньо під час пневматичного імпульсу Оскільки сумарна площа отворів 14 значно більше площі випускного отвору, у якому встановлений патрубок 2, то завдяки згаданій раніше компенсації не утвориться значного перепаду між тисками в порожнині ресивера 4 і в порожнині пневмокамери 13 Експериментальне встановлений перепад тиску складає 0,2 0,3 атмосфери із закінченням дії імпульсу струму якір 7 від'єднується від електромагніту 6 І завдяки пружності еластичної мембрани 10 клапан 5 повертається у початкове положення, перекриваючи випускний отвір Після відновлення запасу стиснутого газу в ресивері 4 процес повторюється Частота Генератор працює так У початковому полоповторення пневматичного імпульсу складає 1 Гц женні клапан 5 спирається на сідло 9, герметично КІЛЬКІСТЬ стиснутого газу, що витрачається за один перекриваючи випускний отвір Від зовнішнього імпульс, складає до 10л джерела, наприклад, компресора (на кресленні не показаний) стиснутий газ крізь впускний патрубок З З викладеного випливає, що усереднений за надходить у ресивер 4 і далі крізь отвори 14 у пнечас пневматичного імпульсу тиск стиснутого газу в вмо-камеру 13 Напуск стиснутого газу здійснюють пневмокамері 13 буде мало відрізнятися від почадо тиску 10 20 атмосфер Для здійснення пневматкового тиску газу, завдяки чому потужність кожнотичного імпульсу на обмотки електромагніту 6 від го імпульсу буде більш високої, ніж потужність зовнішнього імпульсного електричного джерела імпульсу створюваного генератором, який обраний (на кресленні не показаний) подають Імпульс як прототип струму величиною до 60А і тривалістю до 50 міТаким чином, пропонований генератор пневлісекунд Якір 7 притягається до електромагніту 6 і матичних імпульсів має більш високі значення сетягне за собою шток 8 із клапаном 5 В результаті редньої потужності пневматичного імпульсу і цього між останнім і нерухомим сідлом 9 створюбільш високі масогабаритні показники, ніж генерається кільцевий зазор, через який і далі через витор, обраний як прототип пускний отвір і патрубок 2 стиснутий газ імпульсом взаємодії з нерухомим сідлом 9, який установлений усередині корпусу 1 Привід клапана 5 містить також еластичну мембрану 10, розміщену між якорем 6 і клапаном 5 Мембрана 10 охоплює шток 8 і зафіксована на ньому не-пружними елементами 11 Зовні за своїм периметром еластична мембрана 10 закріплена на корпусі 1 Мембрана 10, клапан 5, бічна частина корпусу 1 між цими елементами і днище 12 корпусу 1 утворюють пневмокамеру 13, яка сполучена з порожниною ресивера 4 за допомогою, наприклад, набору отворів 14 у корпусі 1 Електричний кабель 15 для живлення електромагніту 6 виведений назовні ресивера 4 Для контролю тиску стиснутого газу в порожнинах ресивера 4 і пневмокамеры 13 передбачений манометр 16, а для регулювання робочого тиску стислого газу і захисту генератора від надмірного тиску передбачений клапан 17 59067 Комп'ютерна верстка С Волобуева Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна