Генератор пневматичних імпульсів

1. Генератор пневматичних імпульсів, який містить в собі корпус з впускним і випускним патрубками, еластичну мембрану, встановлену в по 3 85120 Заявлено 16.06.1998; Опубл. 15.11.2000, Бюл. №7. - 3с]. Генератор пневматичних імпульсів, який містить у собі корпус, прийомну, перехідну та робочу пневмокамери. У прийомній пневмокамері закріплений вхідний патрубок і еластична мембрана, яка поділяє вхідний патрубок, і нормально зачинений клапан, підтиснений пружиною стиснення, закріпленою на штовхачі, поділений з робочою пневмокамерою еластичною другою мембраною, яка лежить на сідлі штовхача, виконаного в корпусі з профільованою виточкою, де закріплений вихідний патрубок. Однак і цей пристрій має складне регулювання скважності імпульсів у зв'язку з роботою пристрою тільки при невеликих витратах повітря. Відсутність ущільнення зменшує надійність притискання клапана до сідла, знижує герметичність генератора та збільшує час наповнення генератора. Це призводить до збільшення витрат стисненого повітря та створення слабкого імпульса, недостатнього для видалення золових відкладень. Складна компоновка генератора пневматичних імпульсів з трьома пневмокамерами і двома мембранами зменшує надійність його роботи. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення генератора пневматичних імпульсів, у якому при зміні конструкції робочих органів генератора забезпечується збільшення надійності роботи, зменшення часу спрацьовування та витрати стисненого повітря на генератор. Поставлена задача досягається тим, що в генераторі пневматичних імпульсів, який містить в собі корпус з впускним і випускним патрубками, еластичну мембрану, встановлену в порожнину корпуса з утворенням пневмокамери, штоковий робочий клапан з сідлом, поєднаний з пневмокамерою пружним елементом, виконаним у вигляді пружини стиску, згідно з пропозицією штоковий робочий клапан розміщено в стакані з вікнами, при цьому стакан жорстко закріплено в корпусі генератора, а клапан виконано з ущільненням для профільованого сідла. На шток через тарілку встановлена пружина стиску, яка піджата регулюючою гайкою. Випускний патрубок виконано у вигляді профільованого сопла, наприклад сопла Лаваля. Три пневмокамери і дві мембрани генератора, які представлені в прототипі замінюються однією робочою пневмокамерою і мембраною, додається регулююча гайка до мембранного пневмоприводу та встановлюється ущільнення для клапана, а випускний патрубок виконано у вигляді профільованого сопла, цим забезпечується збільшення надійності генератора, зменшується час наповнення робочої пневмокамери, зменшується витрата стисненого повітря, легко здійснюється регулювання часу наповнення робочої пневмокамери і за рахунок цього створюються потужні імпульси для видалення відкладень. Підрив клапана відбувається завдяки пневмоприводу у вигляді мембрани. В генераторі використані такі конструктивні елементи, які дозволили підвищити потужність імпульса генератора при спрощенні настроювання скважності імпульсів і використанні випускного патрубка з різними профілями сопел для підвищення динамічного напору потоку дискретних повітряних струменів повітря. Сопла розраховуються 4 на число Маха М=3. При цьому випускний патрубок виконано у вигляді профільованому сопла, наприклад сопла Лаваля. Швидкість повітря на виході з генератора пневматичних імпульсів досягає декількох сотень метрів у секунду. Руйн ування й видалення відкладень відбувається за рахунок кінетичної енергії струменя, проходженням акустичної хвилі, поширення імпульсу тиску по газовому середовищу, які можуть збудити власні коливання теплообмінних труб, при цьому руйнування й видалення відкладень відбувається за рахунок сил інерції та резонансних явищ, що перевищують сили зчеплення часток між собою й з поверхнею нагріву. На відміну від прототипу, конструктивні особливості якого не забезпечують достатньо потужного імпульсу, відповідно до винаходу, внаслідок змін у робочій пневмокамері, в якій розміщено жорстко закріплений стакан з вікнами при співвідношенні діаметрів d1/d2=0,70...0,95 клапана і мембрани, відбувається раптовий підрив клапану при тиску Р3 та закриття його при тиску Р2. Імпульс виходить потужним при співвідношенні тисків Р3/Р2=3,5...5,0. Кромки профільованого сідла щільно входять в виточки клапана, де розміщено ущільнення, яке дозволяє більш надійно притискати клапан до сідла, при цьому ущільнення не змінює своєї початкової форми і тим самим підвищує герметичність генератора. Завдяки цьому зменшується витрата стисненого повітря на 5...10% для створення імпульсів. Завдяки доданню регулюючої гайки до мембранного пневмоприводу змінюється жорсткість пружини стиску, що перекриває вихід повітря та гарантує спад тиску через проміжок часу t=0,05...0,2с, легко здійснюється регулювання часу наповнення робочої пневмокамери до заданого тиску Р3, який розраховують в залежності від міцності відкладень. У порівнянні з прототипом ці зміни забезпечують збільшення надійності генератора, зменшується час наповнення робочої пневмокамери на 10%, зменшується витрата стисненого повітря на 5...10%, легко здійснюється регулювання часу наповнення робочої пневмокамери, при цьому час спрацьовування можна зменшити в 2 рази. На малюнку представлений генератор пневматичних імпульсів. Генератор пневматичних імпульсів містить корпус 1 з впускним 2 і випускним 3 патрубками, стакан 4 з направляючою втулкою 5, що о хоплює складаний шток 6, який з'єднаний з одного боку з мембраною 7, з іншого – клапаном 8. Для попереднього закриття клапана 8 після утворення імпульсу, коли немає необхідного тиску повітря в робочій пневмокамері 9, використовується пружина стиску 10 з регулюючою гайкою 11 для зміни жорсткості пружини. Клапан 8 щільно прилягає до профільованого сідла 12 завдяки ущільненню 13. В камері 9 розміщено стакан 4 з шістьма трикутними вікнам 14. Випускний патрубок 3 виконаного у вигляді профільованого сопла 15. Для зручності монтажу (демонтажу) генератора пневматичних імпульсів шток виконаний складаним на нарізному з'єднанні, для надійності з'єднання закріплюється шплінтом 16. Для запобігання надмірного вигину мембрани 7 5 85120 над і під нею на шток 6 установлена тарілка 17 і шайба 18. Генератор працює таким чином. Подається стиснене повітря з тиском Р1=0,3...1,0 МПа через впускний патрубок 2 розміщений у верхній частині корпуса 1 у робочу пневмокамеру 9. Повітря з камери 9 надходить до стакану 4 завдяки спеціальним шести трикутним вікнам 14. Тиск у робочій пневмокамері 9 швидко зростає й притискує клапан 8 до сідла 12 з ущільненням 13. Кромки профільованого сідла 12 щільно входять в виточки клапана 8, де розміщено ущільнення 13, яке дозволяє більш надійно притискати клапан до сідла, при цьому ущільнення не змінює своєї початкової форми і тим самим підвищує герметичність генератора. Швидкість підвищення тиску залежить від жорсткості пружини стиску 10, що регулюється гайкою 11-це змінює час наповнення робочої пневмокамери до заданого тиску Р3, який розраховують в залежності від міцності відкладень при спалюванні різних палив. Зусилля від тиску повітря на мембрану 7 передається штоку 6 і через нього – на клапан 8. При досягненні заданого тиску Р3, коли зусилля на мембрану 7 стає більше сумарного зусилля від дії тиску на запірний клапан 8 і пружину стиску 10, мембрана 7 відкидає клапан 8 від сідла 12, повністю відкриваючи його прохідний перетин. Робоча пневмокамера 9 спорожнюється не повністю, а тільки на різницю тисків Р3-Р2- Імпульс виходить потужним. Накопичене стиснене повітря у робочій пневмокамері 9 миттєво спрямовується на оброблювану поверхню, формуючи при цьому ударну хвилю завдяки профільованому соплу 15, наприклад соплу Лаваля та іншими профілями сопел для підвищення динамічного напору потоку дискретних повітряних струменів повітря. Ударні хвилі формуються соплами, розрахованими на число Ма ха М=3, які руйнують й видаляють відкладення з теплообмінної поверхні. Під дією стисненого повітря на мембрану вона вигинається, при цьому тарілка 17 і шайба 18 надають правильну дугоподібну форму мембрані та центрують її відносно осі 6 генератора. Шток 6 переміщається нагору доти, поки зусилля від дії на мембрану 7 врівноважується зусиллям пружини 10. Після вирівнювання тиску в пневмокамері з тиском в об'ємі, де розміщено оброблювану поверхню, пружина 10 повертає складаний шток 6, який надійно з'єднаний і закріплений шплінтом 16 із клапаном 8 у ви хідне положення, закриваючи випускний патрубок 3. Для центрування переміщення штока 6 передбачено втулку 5. Так як стиснене повітря надходить у робочу пневмокамеру 9 безупинно, цикл роботи пристрою повторюється. Після очищення поверхні нагрівання для припинення роботи пристрою досить відключити подачу стисненого повітря. Генератор має високу швидкість спрацьовування, а отже, ефективніший при очищенні теплообмінних поверхонь, тому що чим менше час спрацьовування, тим швидше весь об'єм повітря, накопичений у робочій пневмокамері, імпульсно спрямовується на теплообмінну поверхню, яку треба очистити. Генератор надійний в роботі, тому що наявність однієї робочої пневмокамери виключає можливість зависання клапана, зменшує час, необхідний для надійного закриття клапана, що дозволяє підвищити часто ту імпульсів і, отже, скоротити час очищення поверхонь. Потрібна скважність роботи генератора легко регулюється зміною часу наповнення робочої пневмокамери 9 до заданого тиску Р3 при подачі стисненого повітря завдяки регулювання жорсткості пружини стиску 10 гайкою 11. Таким чином, пропозиція у порівнянні з прототипом дозволяє поліпшити вихідні характеристики генератора пневматичних імпульсів, такі як потужність і пікообразність імпульса, дозволяє спростити налагоджування скважності імпульса за рахунок введення нових конструктивних елементів. Промислове застосування генератора пневматичних імпульсів передбачає зниження витрат палива котельного агрегату, в середньому до 15%, так як 1мм сажі еквівалентний приблизно 10% втрати ефективності (ККД) котельного агрегату, а 3мм можуть знизити ККД до 50%. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85120 8 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