универсальный вертикальный клапан галанцева для регулирования выхода газообразных, жидких или сыпучих материалов из трубы

Формула изобретения

1. Универсальный вертикальный клапан для регулирования выхода газообразных, жидких или сыпучих материалов из трубы, включающий смонтированный на выходе из последней запорный элемент, отличающийся тем, что запорный элемент содержит расширяющийся книзу конус с намотанной на его боковую поверхность градиентной электрообмоткой, подключенной к цепи источника постоянного тока с возможностью регулирования величины последнего, коаксиально закрепленное верхней частью на внутренней поверхности конуса тороидальное кольцо со стенкой одинакового сечения, заполненное магнитной жидкостью, и коаксиально укрепленный в тороидальном кольце цилиндрический стержень.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что стержень смонтирован с возможностью осевого перемещения, а в цепи источника постоянного тока установлен прерыватель.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для выпуска и дозирования газообразных, жидких и сыпучих материалов в газовых жидкостных и порошковых питателях установок газотермического нанесения покрытий.

Известно устройство - заглушка для герметизации трубопроводов и горловин.

Недостатками этого устройства являются плохая функциональная пригодность для пропускания и дозирования газообразных материалов и невозможность пропускания и дозирования жидких и сыпучих тел.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для предотвращения сводообразования в бункере, содержащее размещенные на боковых сторонах бункера пневмокамеры, выполненные из эластичного материала, каждая из которых закреплена на бункере нижним концом, и стенки ее выполнены с переменным сечением.

Недостатками известного устройства являются невозможность плавного изменения площади выходного отверстия в выходном отверстии бункера, влияющей на расход проходящего через выходное отверстие материального потока, и плохая управляемость величиной угла наклона пневмокамер изменением пневматического давления в них.

Целью изобретения является повышение точности изменения расхода газообразных, жидких и сыпучих тел через отверстия путем повышения степени управляемости изменением формы эластичных камер.

Это достигается тем, что в известном устройстве для повышения точности расхода газообpазных, жидких и сыпучих тел, эластичные пневмокамеры выполнены тороидальным кольцом со стенкой одинакового сечения, коаксиально закрепленным верхней частью на боковых поверхностях конуса по ходу расширяющегося выходного отверстия с намотанной снаружи конуса градиентной электрообмоткой и заполненным магнитной жидкостью, причем в отверстие тороидальной камеры введен с зазором цилиндрический стержень, закрепленный в трубе перед выходным отверстием.

Введение магнитной жидкости в полое тороидальное кольцо, коаксиально расположенное на одном уровне с градиентной электрообмоткой, позволяет градиентному магнитному полю электрообмотки максимально воздействовать на определенный объем магнитной жидкости силой

F_маг = S_оMН , где S - площадь сечения выходного отверстия;

_о - магнитная постоянная;

М- величина намагниченности магнитной жидкости;

Н - градиент магнитного поля обмотки.

Сила F_маг определяет степень воздействия стандартного неоднородного магнитного поля на магнитную жидкость, которое прежде всего заключается в перемещении объема магнитной жидкости в область более сильного поля, в предлагаемом устройстве по направлению против хода по суживающему конусу, чем стягивает под действием результирующей составляющей

= F_магtg окружность внутреннего отверстия тороидального кольцо до диаметра охватываемого цилиндрического стержня и плавно закрывающего выходное отверстие расширяющегося по ходу конуса, изменяя угол наклона поверхности тороидальной камеры, когда и происходит плавное изменение площади сечения выходного отверстия от max до нуля. Причем с увеличением силы тока градиентной электрообмотки увеличивается напряженность градиентного магнитного поля, что ведет к увеличению вязкости магнитной жидкости, а затем и к твердости тороидальной оболочки, что позволяет противодействовать смятию оболочки давлением газа, жидкости и сыпучего материала.

При плавном уменьшении напряженности магнитного поля посредством регулятора силы тока диаметр внутренней окружности тороидального кольца плавно уменьшится вследствие уменьшения F_маг.и F_{результир.}, затем вязкости магнитной жидкости, и произойдет возврат тороидальной оболочки под действием существующего в этот момент газового или гидравлического давления, или силы тяжести сыпучего тела и силы тяжести магнитной жидкости Р в исходное положение изменением угла наклона поверхности тороидальной камеры.

Так как выпуск через предлагаемый клапан сыпучего материала затруднен возможностью сводообразования в зоне закрепленного в трубе цилиндрического стержня и выходного отверстия, стержень для выпуска сыпучего материала закрепляется в трубе с осевой подвижностью. При охвате подвижного цилиндрического стержня по направлению эластичная оболочка произведет некоторый неопределенный подъем стержня, делая возмущения в возможных сводообразованиях, а затем их обрушение. Для равномерного выпуска плохосыпучего материала необходимо совершать циклические осевые колебания стержня и внутреннего диаметра эластичной тороидальной оболочки посредством специального прерывателя в цепи электрического тока градиентной катушки.

По сравнению с резким изменением угла наклона пневмокамер изменением пнемодавления, инерционностью и сложностью механизма плавного изменения пневмодавления в прототипе в предлагаемом устройстве происходит плавное, безинерционное с применением несложного механизма управления изменение угла наклона поверхности кольцевой тороидальной камеры, поэтому заявляемое устройство отвечает критерию "полезность".

По сравнению с эластичными камерами переменного сечения, закрепленными на боковой поверхности сужающегося конуса нижними концами в прототипе, заявленное устройство с тороидальной кольцевой камерой, закрепленной верхней частью по всей окружности тора, позволяет взаимодействием градиентного магнитного поля, воздействующего на магнитную жидкость, и расширяющейся конусной поверхности плавно перекатывается тороидальной камере вокруг закрепления в зависимости в основном от направленности магнитного поля и угла расширяющегося конуса, при этом изменяя размеры и формы поверхности тора изменением угла наклона поверхности тора. В результате взаимодействия внутреннее отверстие тора охватывает закрепленный в трубе цилиндрический стержень или увеличивается до размеров исходного положения, когда отсутствует градиентное магнитное поле, т. е. заявляемая совокупность признаков и их связи отвечают критерию "новизна".

При дополнительном поиске аналогов в данной области техники и смежных с ней и анализе научно-технической литературы не обнаружено технических решений, аналогичных заявляемому. Следовательно, заявляемое техническое решение обладает критерием "существенные отличия".

На фиг. 1 и 2 изображены предлагаемые устройства соответственно для газа, жидкости и сыпучего материала; на фиг. 3 - составляющие суммарной магнитной силы .

Вертикальный клапан для выпуска и дозирования газа, жидкости и сыпучих материалов содержит трубу 1, расширяющуюся коническую поверхность 2, закрепленную на ней верхней частью эластичную тороидальную камеру 3, заполненную магнитной жидкостью 4 и охватывающую цилиндрический стержень 5, закрепленный в трубе. Вокруг тороидальной камеры, коаксиально, на одном уровне с ней, снаружи расширяющейся конической поверхности закреплена градиентная электрообмотка 6, управляемая источником 7 постоянного тока посредством регулятора 8 и специального прерывателя 9.

В качестве магнитной жидкости 4 используется коллоидная суспензия ферромагнитных частиц магнетита Fe₃O₄, дисперсностью порядка 10^-2 мкм, концентрацией до 10% в керосине с диспергирующейся присадкой из олеиновой кислоты.

Устройство работает следующим образом.

При подаче электрического тока, регулируемого посредством регулятора 8, на градиентную электрообмотку 6 вектор напряженности ее градиентного магнитного поля воздействует на магнитную жидкость 4, как показано на фиг. 3, и в зависимости от напряженности магнитного поля, эластичности материала тороидальной камеры 3 и угла наклона расширяющейся конической поверхности 2 изменяет ее геометрическую форму перемещением всего объема магнитной жидкости, а с ней и эластичной оболочки в область наибольшей напряженности магнитного поля, т. е. поднимает или опускает после уменьшения тока всю нижнюю окружность тора на определенную электрическим током высоту, уменьшая или увеличивая этим площадь зазора от max до нуля, и наоборот, между трубой и цилиндрическим стержнем изменением диаметра своего внутреннего отверстия.

При вертикальном выпуске сыпучих материалов через предлагаемое устройство с осевой подвижностью цилиндрического стержня и специальным электропрерывателем 9 в цепи управляющего градиентной электрообмоткой тока происходит постоянное равномерное колебание величины напряженности магнитного поля, вследствие чего происходит поднятие, затем опускание внутренней окружности тора на определенную, обусловленную опять таки же силой электрического тока величину циклически, с одновременным изменением внутреннего диаметра тора с последующим полным охватом подвижного стержня на конечном этапе подъема, вследствие чего происходит частичное неопределенно-малое поднятие цилиндрического стержня и затем опускание под действием силы тяжести, когда и происходят дополнительное возмущение и обрушение сводов слежавшегося в зазоре между трубой 1 и стержнем 5 сыпучего материала.

Применение заявляемого технического решения по сравнению с техническим решением по авт. св. N 921900 в установках газотермического нанесения покрытий позволяет повысить точность изменения расхода при выпуске через универсальный вертикальный клапан сыпучего материала и позволяет осуществить посредством его плавно регулируемый выпуск (расход) газа и жидкости за счет повышения степени управляемости изменением формы эластичной камеры.

Для проведения лабораторных испытаний в СибФНИИТМ был изготовлен универсальный вертикальный клапан (фиг. 4).

Электромагнитная градиентная обмотка наматывалась на конусную основу методом проклеивания каждого слоя электропровода. Параметра электрообмотки: Мощность, Вт 60 Рабочее напряжение, В 12 Рабочий ток, А 5 Число витков 2000 Марка провода ПЭВ-1 Диаметр провода, мм 0,35

Объем магнитной жидкости, см³ 125

Масса магнитной жидкости, г 165 Эластичная оболочка Презерватив

мужской (ме-

дицинский) F_маг (по динамо- метру), кгс 1,375

Максимальное удерживаемое давление, кг/см² пневмо 1,5-2,0 гидро 1,3-1,5

Наибольший эффект от использования замечен при выпуске через клапан сыпучего или плохосыпучего материала при присоединении вертикального клапана со стержнем с осевой подвижностью и коническому бункеру (фиг. 5).

В электрической цепи градиентной электрообмотки применен источник питания постоянного тока с реостатом и простейшим транзисторным прерывателем.

При выпуске через испытательный клапан порошка Al₂O₃дисперсностью 80 мкм с рабочей частотой транзисторного прерывателя 1,5 Гц и рабочим напряжением цепи 10 В неравномерность дозирования не превышает 17-20 г/мин при расходе 1,5 кг/мин, что превышает точность дозирования известных механических, пневматических и электропольных дозаторов на 15-30% , при этом отсутствуют отказы в работе из-за сводообразования в выходном отверстии бункера. (56) Авторское свидетельство СССР N 492479, кл. В 67 D 5/04, 1974.