пневмоимпульсный генератор

Формула изобретения

1. Пневмоимпульсный генератор, содержащий ствол, встроенный в корпус, запорную мембрану, прикрепленную к корпусу и расположенную перед входным отверстием ствола с образованием управляющей и накопительной полостей, крышку корпуса со сбросным клапаном, имеющим сбросные отверстия, размещенный в сбросном клапане запорный поршень, поджатый пружиной к седлу, подводящий трубопровод и средство для наполнения накопительной полости сжатым воздухом, отличающийся тем, что запорный поршень снабжен приводом его перемещения, размещенным на заднем торце сбросного клапана, подводящий трубопровод врезан в подпоршневую часть сбросного клапана, седло закреплено в надпоршневой части сбросного клапана и представляет собой диск с разгрузочным отверстием, через которое пропущен шток запорного поршня, запорный поршень имеет возможность перекрывания отверстия подводящего трубопровода, а по его окружности выполнены выпускные каналы.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что средство для наполнения накопительной полости сжатым воздухом выполнено в виде одного или нескольких обратных клапанов, установленных на запорной мембране.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что средство для наполнения накопительной полости сжатым воздухом выполнено в виде патрубка, соединяющего управляющую и накопительную полости, внутри которого размещен обратный клапан.

4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что привод перемещения запорного поршня представляет собой рабочую камеру, образованную посредством тарельчатого фланца, в которой размещена диафрагма, кинематически связанная со штоком запорного поршня, при этом рабочая камера через трубопровод, подсоединенный к тарельчатому фланцу, сообщена с накопительной полостью генератора.

5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что трубопровод, соединяющий накопительную полость с рабочей камерой, снабжен спусковым устройством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пневмоимпульсной технике и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для импульсного выброса газообразных, жидких, сыпучих и твердых веществ. Например, в котельной технике для очистки наружных поверхностей теплообменников от золовых и шлаковых отложений, в пожаротушении для метания пожаротушащих средств в очаг пожара с безопасного расстояния, а также для дегазации, обеззараживания помещений и т.д.

Известен пневмоимпульсный генератор, содержащий ствол, встроенный в корпус, запорный орган в виде мембраны, прикрепленной к корпусу и расположенной перед входным отверстием ствола с образованием управляющей и накопительной полостей, крышку корпуса с разгрузочным каналом и сбросным клапаном, имеющим сбросные отверстия, размещенный в сбросном клапане запорный поршень, поджатый пружиной к седлу, и трубопровод для подвода сжатого воздуха в управляющую и накопительную полости (1).

Известен также пневмоимпульсный генератор аналогичной конструкции, содержащий корпус, размещенный в корпусе выхлопной ствол, запорный орган в виде мембраны, установленный в корпусе над входным отверстием ствола с возможностью разделения корпуса на накопительную и управляющую полости, крышку корпуса со сбросным клапаном, имеющим разгрузочный канал и сбросные отверстия, размещенный в сбросном клапане запорный поршень, поджатый пружиной к седлу, подводящий трубопровод и средство для наполнения накопительной полости сжатым воздухом, выполненное в виде патрубка, соединяющего подводящий трубопровод и накопительную полость (2) - прототип.

Основным недостатком известных конструкций, в том числе и прототипа, является низкая эффективность генератора из-за недостаточной энергии ударной волны пневмоимпульса. Величина этой энергии, в первую очередь, зависит от быстродействия работы запорного органа, т. к. чем меньше время открытия входного отверстия ствола, тем быстрее произойдет выброс воздуха из накопительной полости генератора, а следовательно, тем выше будет энергия ударной волны. В известном генераторе сбрасывание воздуха из управляющей полости и перемещение запорного органа в сторону разгрузочного канала происходит недостаточно быстро, т.к. одновременно со сбросом воздуха через сбросные отверстия он продолжает поступать в управляющую полость через подводящий трубопровод, противодействуя перемещению запорного органа, что приводит к снижению скорости импульсного выброса воздуха, а следовательно, и к уменьшению энергии ударной волны.

Следующим недостатком является то, что сжатый воздух расходуется неэкономично, т.к. во время выброса воздуха из накопительной полости он продолжает поступать в нее по патрубку из подводящего трубопровода и через ствол стравливаться в атмосферу, пока не сработает запорный орган.

Кроме этого, известные генераторы имеют низкие технологические возможности, т.к. импульс генерируется в незначительном диапазоне давлений сжатого воздуха из-за того, что величина давления, создаваемого в накопительной полости, зависит только от жесткости пружины сбросного клапана и не может произвольно изменяться в сторону его повышения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности, снижение расхода сжатого воздуха и расширение технологических возможностей пневмоимпульсного генератора.

Пневмоимпульсный генератор содержит ствол, встроенный в корпус, запорную мембрану, прикрепленную к корпусу и расположенную перед входным отверстием ствола с образованием управляющей и накопительной полостей, крышку корпуса со сбросным клапаном, имеющим сбросные отверстия, размещенный в сбросном клапане запорный поршень, поджатый пружиной к седлу, подводящий трубопровод и средство для наполнения накопительной полости сжатым воздухом. Отличием заявляемого решения является то, что запорный поршень снабжен приводом его перемещения, размещенным на заднем торце сбросного клапана. Подводящий трубопровод врезан в подпоршневую часть сбросного клапана. Седло закреплено в надпоршневой части сбросного клапана и представляет собой диск с разгрузочным отверстием, через которое пропущен шток запорного поршня. Запорный поршень имеет возможность перекрывания отверстия подводящего трубопровода, а по его окружности выполнены выпускные каналы. Средство для наполнения накопительной полости сжатым воздухом может быть выполнено в виде одного или нескольких обратных клапанов, установленных на запорной мембране, или в виде патрубка, соединяющего управляющую и накопительную полости, внутри которого размещен обратный клапан. Привод перемещения запорного поршня представляет собой образованную посредством тарельчатого фланца рабочую камеру, в которой размещена диафрагма, кинематически связанная со штоком запорного поршня. Рабочая камера через трубопровод, подсоединенный к тарельчатому фланцу, сообщена с накопительной полостью генератора. Трубопровод, соединяющий накопительную полость с рабочей камерой, может быть снабжен спусковым устройством, например, в виде вентиля.

Техническим результатом от использования заявляемого решения является, во-первых, повышение энергии ударной волны пневмоимпульса за счет увеличения быстродействия запорной мембраны, обусловленного прекращением поступления воздуха в управляющую полость в момент начала импульсного выброса воздуха, во-вторых, обеспечивается снижение расхода сжатого воздуха за счет прекращения его подачи в накопительную полость во время импульсного выброса и, в-третьих, заявляемое решение позволяет генерировать импульсы в широком диапазоне давлений за счет независимого управления запорным поршнем с помощью спускового устройства при работе генератора в ручном режиме.

На фиг.1 изображен пневмоимпульсный генератор, продольный разрез.

На фиг.2 - генератор в момент генерирования пневмоимпульса.

На фиг. 3 - вариант средства для подачи сжатого воздуха в накопительную полость.

Пневмоимпульсный генератор содержит корпус 1, встроенный в корпус ствол 2, запорную мембрану 3, расположенную перед входным отверстием ствола 2 и делящую корпус 1 на управляющую 4 и накопительную 5 полости. Для наполнения сжатым воздухом накопительной полости 5 на запорной мембране 3 могут быть размещены обратные клапаны 6, или управляющая полость 4 может быть соединена с накопительной полостью 5 патрубком 7 (см. фиг.3), внутри которого размещен обратный клапан 8. Крышка 9 корпуса 1 снабжена сбросным клапаном 10, имеющим сбросные отверстия 11. В сбросном клапане 10 размещен запорный поршень 12, поджатый пружиной 13 к седлу 14, которое закреплено в надпоршневой части сбросного клапана 10 и представляет собой диск с разгрузочным отверстием 15, через которое пропущен шток 16 запорного поршня 12. По окружности запорного поршня 12 выполнены выпускные каналы 17. В подпоршневую часть сбросного клапана 10 врезан подводящий трубопровод 18. На заднем торце сбросного клапана 10 размещен привод перемещения запорного поршня, например, в виде образованной посредством тарельчатого фланца 19 рабочей камеры 20, в которой размещена диафрагма 21, кинематически связанная со штоком 16 запорного поршня 12. Рабочая камера 20 через трубопровод 22, подсоединенный к тарельчатому фланцу 19, сообщена с накопительной полостью 5.

На трубопроводе 22 может быть установлено спусковое устройство, выполненное, например, в виде вентиля 23. Накопительная полость 5 снабжена манометром 24.

Устройство в автоматическом режиме работает следующим образом.

В исходном положении (см. фиг.1) при открытом вентиле 23 сжатый воздух подают через подводящий трубопровод 18 в подпоршневую часть сбросного клапана 10, а из него в управляющую полость 4, обеспечивая прижатие запорной мембраны 3 к входному отверстию ствола 2, при этом разгрузочное отверстие 15 седла 14 перекрыто подпружиненным запорным поршнем 12. Затем воздух через обратные клапаны 6 или 8 поступает в накопительную полость 5, причем входное отверстие ствола 2 остается закрытым, так как усилие, действующее на мембрану 3 со стороны управляющей полости 4, больше усилия со стороны накопительной полости 5 из-за разности площадей поверхности мембраны 3, на которые действует сжатый воздух. Происходит процесс повышения давления в накопительной полости 5 и трубопроводе 22. Когда давление, действующее на диафрагму 21, превысит усилие пружины 13, диафрагма 21, воздействуя на шток 16 запорного поршня 12, переместит его в сторону управляющей полости 4. Как только запорный поршень 12 отрывается от седла 14, воздух из управляющей полости 4 через выпускные каналы 17 поршня 12, разгрузочное отверстие 15 седла 14 и сбросные отверстия 11 сбросного клапана 10 стравливается в атмосферу, при этом поршень 12 под действием усилия диафрагмы 21 займет крайнее нижнее положение, перекрывая отверстие подводящего трубопровода 18 (см. фиг.2). В результате разности давления в полостях 4 и 5 и прекращения поступления воздуха в управляющую полость, обратные клапаны 6 закроются, а запорная мембрана 3 мгновенно переместится в сторону сбросного клапана 10, обеспечивая импульсный выброс воздуха из накопительной полости 5 через ствол 2 с образованием ударной волны. После падения давления в накопительной полости 5 падает давление и в рабочей камере 20, вследствие чего запорный поршень 12 под действием пружины 13 возвращается в исходное положение, перекрывая разгрузочное отверстие 15 и открывая подачу сжатого воздуха в управляющую полость 4. Затем цикл автоматически повторяется.

В случае ручного режима задействуется спусковое устройство, перекрывающее трубопровод 22. В этом случае после достижения в накопительной полости 5 требуемого давления, которое контролируется манометром 24 и не зависит от жесткости пружины сбросного клапана, открывают вентиль 23, чем обеспечивают поступление сжатого воздуха в рабочую камеру 20. Далее процесс протекает аналогично автоматическому режиму.

Таким образом, за счет того, что во время генерации пневмоимпульса отверстие подводящего трубопровода перекрыто запорным поршнем, и дополнительный воздух не поступает в управляющую и накопительную полости, достигается снижение расхода сжатого воздуха и повышается энергия ударной волны пневмоимпульса. Кроме этого за счет возможности создания давления в накопительной камере, независимого от жесткости пружины сбросного клапана, расширяются технологические возможности генератора при работе в ручном режиме.

Источники информации

1. Авт.св. СССР 1532797, кл. F 28 G 1/16.

2. Патент РФ 2023228, кл. F 28 G 1/16.