FI69256B - Hoegtrycksblaosande verktyg med laog stoerningsljudnivao - Google Patents

Description

1 69256

Suurpainepuhalluslaite, jolla on alhainen häiriöäänitaso

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 7806883-0 on esitetty puhalluslaite, jossa tietyllä puhallusvoimalla voidaan aikaansaada merkittävä äänitason aleneminen toimivan puhal-5 luslaitteen ympärillä. Tämän keksinnön tarkoituksena on mainitun patenttihakemuksen mukaisen puhalluslaitteen edelleen kehittäminen.

Tavallisimpien puhalluslaitteiden eräs periaatteellinen sovellutusmuoto on esitetty kuviossa 1 pituusleikkauksena.

10 Kaasua johdetaan laitteeseen suurpaineletkun 2 kautta, joka on kytketty kaasulähteeseen ja jossa vallitsee suuri ylipaine ilmakehän paineeseen nähden. Kun puhallustyökalua käytetään, painetaan kädensija 3 alaspäin, jolloin venttiilin luisti M siirtyy siten, että kaasua voi kulkea luistin 15 solan 5 ja pidennysputken 6 kautta tämän suuaukosta 7 ulos.

Kun kaasumaista väliainetta tällä tavalla saatetaan virtaamaan ympäristöön, saadaan ulosvirtausnopeus, joka riippuu vastapaineen, ts. suuaukon jälkeisen myötävirran puoleisen paineen ja ennen suuaukkoa vallitsevan paineen 20 välisestä painetilasta.

Mikäli suuaukkoa ei ole muodostettu nk. Laval-suutti-meksi, saadaan suurin ulosvirtausnopeus nk. kriittisissä paineolosuhteissa.

Sen ennen suuaukkoa vallitsevan paineen, jossa kriitti-25 nen painetila voidaan saavuttaa, määrää suuaukon jälkeinen vastapaine, johon puolestaan vaikuttaa mukana- eli myötä-suihkutuslaajuus, ts. se laajuus, jossa suuaukon jättävä ilmasuihku liikkuessaan vetää mukaansa ympäröivää ilmaa.

Mitä suurempi saavutettava mukanasuihkutus on, sitä korkeam-30 pi syöttöpaine voidaan saattaa suurpaine letkuun 2 ennen kriittisen tilan saavuttamista. Seurauksena oleva kaasun suurempi tiheys antaa paitsi suuremman puhallusvoiman, myöskin sen lisäpuhallusvoiman, jonka mukanasuihkutusilma antaa.

Jos puhalluslaitteen sisäinen rakenne olisi sovitettu 35 antamaan pieniä häviöitä, ts. jos kaikilla virtauskanavilla ennen ulostuloa olisi huomattavasti suuremmat läpivirtaus-alat kuin poistoala 7, kaasumainen väliaine välittömästi ennen poistoaukkoa 7 tulisi saavuttamaan paineen, joka suu- 69256 rin piirtein vastaisi suurpaine letkuun 2 asetettua syöttö-painetta, ts. tavallisesti esiintyvällä 6-8 baarin syöttö-paineella kaasun paine välittömästi ennen poistoaukkoa tulisi olemaan suurin piirtein 6-8 baaria.

Koska kaasun paine välittömästi paisumisensa jälkeen 5 koskaan ei ole kriittistä painetta alempi, ts. alempi kuin 0,528 kertaa paine välittömästi ennen poistoaukkoa 7, jos kaikki ilmakanavat ennen poistoaukkoa ovat huomattavasti suuremmat kuin poistokanava, kaasun paine paisumisen jälkeen tulisi olemaan suurempi kuin 3,15 baaria, ts. enemmän 10 kuin 3 kertaa laitteen ympärillä vallitseva ilman paine.

Tärkeää on tehdä poistosuukappale siten, että myötä-suihkutus eli mukanasuihkutus on niin suuri, että poistoau-kon 7 jälkeinen vastapaine ei eroa mainittavasti välittömästi paisuntavyöhykkeen jälkeisestä paineesta. Mitä enem-15 män välittömästi paisumisen jälkeinen paine eroaa ympäristön paineesta, sitä voimakkaampaa pyörteilyä ja siten ääntä aiheutuu poistoaukon ulkopuolella.

Tähänastisissa rakenteissa tätä vaikutusta on voitu pienentää tietyssä määrässä siten, että poistokanavan edessä 20 sijaitsevat ilmakanavat aikaansaavat kukin erikseen tai yhdessä kuristuksen, ts. ne aikaansaavat laitteeseen kytketyn syöttöpaineen paineenalennuksen. Kuvion 1 mukaisessa tavallisessa laitteessa ilmasolan 5 läpivirtausala on esimerkiksi ainoastaan noin 0,^5 kertaa poistoaukon 7 läpivirtausala. 25 Tällaisessa rakenteessa pidennysputkessa 6 saadaan kaasun paine, joka on noin 0,^2 kertaa laitteeseen kytketty syöt-töpaine. Poistoaukon ylävirran puoleisessa paisuntapoikki-leikkauksessa vallitseva paine on siis tavallisesti esiintyvillä syöttöpäineilla silloin ainoastaan noin 2,5-3,^ baaria. 30 Koska mukanasuihkuaminen tällaisissa rakenteissa kui tenkin on vähäistä, saadaan poistoaukon jälkeinen vastapaine, joka on alempi kuin 0,528 kertaa ennen poistoaukkoa vallitseva kaasun paine. Paisumisen jälkeisen kaasun paineen ja esiintyvän vastapaineen välinen ero aiheuttaa kuitenkin 35 sen, että poistoaukon jättävä kaasuvirta on myöskin voimakkaasti pyörteilevä -- pienemmässä laajuudessa -- verrattuna siihen, että koko syöttöpaine 6-8 baaria esiintyisi pidennysputkessa 6.

3 69256 Tämän keksinnön, joka perustuu tehtyihin tutkimuksiin, tarkoituksena on aikaansaada puhalluslaite, jolla on alhainen häiriöäänitaso, suuri puhallusvoima ja korkea mekaaninen hyötysuhde.

5 Keksinnön mukaisen työkalun tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksissa.

Kuviot 2-9 esittävät esimerkkinä keksinnön mukaista puhalluslaitetta. Kaasu johdetaan laitteeseen liitännän 8 kautta, ja se kulkee venttiilin levyn 9 ja venttiilin is-10 tuimen 10 välisen solan kautta, kun etumainen kumikartio 11 asetetaan vinoon. Tämän solan ala täysin avoimessa venttiilissä on 0,5, sopivasti 0,65 ja sopivimman 0,8 kertaa niin suuri kuin suuttimen 13 poistoreikien 12 yhteenlaskettu poistoala, ts. mieluimmin sellainen, että kaasun nopeus 15 venttiilin solassa on pienempi kuin poistokanavassa. Tällöin äänen kehittyminen venttiilin kohdalla on vähäisempää kuin poistoaukon kohdalla.

Sen ansiosta, että poistoreiät kuvion 3 mukaan on tehty suurin keskinäisin välein, venttiilin sola voidaan tehdä 20 edullisesti myöskin suuremmaksi, sopivimmin huomattavasti suuremmaksi kuin kokonaispoistokanava, niin että pääasiallisesti puhalluslaitteeseen kytketty koko syöttöpaine käytetään hyväksi, ts. kammiossa 14 vallitseva kaasun paine voi olla edullisesti suurin piirtein yhtäsuuri kuin syöttö-25 paine.

Laitteen etuosa voi olla muodostettu lieriöksi, katko-kartioksi tai kärkeä kohti suurenevaksi pyöristykseksi.

Poistokanavat voivat päättyä edullisesti vaippapintaan tai lähelle sitä, kuten käy selville kuvioista 2-5 vast.

30 6 ja 7.

Poistoreiät on sijoitettu siten, että myötäsuihkutus aikaansaadaan jokaisen osasuihkun koko kehän ympärillä. Tämä on toteutettu kuvioiden 2-5 ja 8 sekä 9 mukaisissa so-vellutusmuodoissa käytännöllisesti mm. siten, että poisto-35 reiät 12 on sijoitettu ympyrälle, jonka halkaisija D on suurempi kuin 4 kertaa suurimman poistokanavan läpimitta d, joka on pienempi kuin 2 mm, sopivimmin korkeintaan 1,5 mm, esim. noin 1 mm ja siten, että reiät on tehty suurin keski- ^ ...

69256 naisin välein eikä oleellisesti suuttimen keskeisiin osiin.

Suoritetut tutkimukset, osoittavat, että halkaisijaltaan D olevan ympyrän kehälle tehtyjen poistoreikien välisillä suurillakin, väleillä on hyvin vaikea saavuttaa hyvää muka-5 nasuihkutusta niille rei’ille, jotka on sijoitettu suuttimen keskiosaan, ts. halkaisijaltaan D olevan ympyrän sisäouo-lelle.

Poistoreiät täytyy sijoittaa siten, että niiden keskipisteiden välimatka on suurempi kuin 2 kertaa reiän halkai-10 sija, kun poistoreikien halkaisija on pienempi kuin 1 mm.

Kun poistoreikien halkaisija on suurempi kuin 1 mm, reikien keskipisteiden välimatkan täytyy olla suurempi kuin 2 kertaa reiän halkaisijan neliö. Tällöin aikaansaadaan myöskin pienentynyt keskinäinen yhteisvaikutus poistuvien 15 kaasusuihkujen välillä.

Keksinnön tarkoituksen saavuttamiseksi täytyy yli 10 %, sopivasti yli 20 % ja sopivimmin yli ho % poistoalasta sijoittaa pinnan Ac ulkopuolelle, joka on kolme kertaa suurempi kuin poistokanavien poikkileikkausalojen summa AUf, 20 jolloin Ac sijaitsee siten, että sen painopiste osuu yhteen samassa tasossa kuin A sijaitsevan, A :n kanssa saman muo- c c toisen muotopinnan Aτ painopisteen kanssa, joka muotopinta pienimmällä mahdollisella ympäryksellä sisältää kaikki ulos-virtauskanavien poistoalat.

25 Edelleen poistosuihkun suurimman poikkileikkauskoon täy tyy olla korkeintaan 2 mm, sopivimmin korkeintaan 1,5 mm, esim. noin 1 mm, ts. pyöreille poistorei’ille halkaisijan täytyy olla korkeintaan 2 mm, sopivimmin korkeintaan 1,5 mm ja voi olla esim. noin 1 mm. Tämä mm. sen vuoksi, että saa-30 vutettaisiin ympäristön paineen ja kaasusuihkun keskeisten osien välisen paineen nopea paineen tasaus.

Pinnan konstruoimiseksi konstruoidaan ensin muotopinta Aj. yhdistämällä uloimmat poistoreiät reikäkuviossa suorilla viivoilla, jotka suhteessa reikäkuvion keskiöön si-35 vuavat uloimpien reikien ulkosivuja.

Pinta Ac sijaitsee siten, että sen painopiste osuu yhteen muotopinnan Af painopisteen kanssa. Pinnan Ac jokainen sivu on yhdensuuntainen muotopinnan Af vastaavan sivun kanssa.

Il 69256

Suuttimessa, jossa poistoreiät on tehty ympyrän kehälle samalla jaolla, projisoidaan siis pinta Ac symmetrisesti ympyrän keskipisteen ympäri. Suuttimen sisäänsä sulkeva vaippapinta 15 toisessa esitetyssä sovellutusmuodossa on 5 kartiomaisesti suippeneva. Kartiokulman puoliskon, kuvion 4 mukaan kulman a täytyy tällöin olla pienempi kuin 20°, ei kuitenkaan pienempi kuin 10°.

Kuvioiden 6 ja 7 mukaisessa sovellutusmuodossa poisto-reikien täytyy olla tehty keskinäisin keskipisteiden välein, 10 joka on suurempi kuin 1,5, sopivimmin suurempi kuin 2 kertaa poistokanavien reikien halkaisija, joka on pienempi kuin 2 mm, sopivimmin pienempi kuin 1,5 mm, esim. 1 mm.

Jotta tällä sovellutusmuodolla saavutettaisiin keksinnön mukainen tarkoitus, täytyy yli 10 % , sopivasti yli 20 % 15 ja sopivimmin yli 40 % ulosvirtauskanavien poikkileikkaus-alojen, nähtynä poikittain virtaussuuntaan nähden, summasta A t olla sijoitettu pinnan Αβ ulkopuolelle, joka on 2 kertaa suurempi kuin A , jolloin Asijaitsee siten, että sen painopiste osuu yhteen samassa tasossa kuin Αβ sijaitsevan, 20 Ac:n kanssa saman muotoisen muotopinnan A^. painopisteen kanssa, joka muotopinta pienimmällä mahdollisella ympäryksellään sulkee sisäänsä kaikkien poistokanavien poistoalueet. Tällöin suuttimen kartiokulman puoliskon a täytyy olla välillä 10° ja 20° ja lisäksi poistokanavien virtaussuunta ei 25 saa poiketa enemmän kuin noin 10° kartion akselista.

Mekaanisen suojan aikaansaamiseksi, jotta poistoreiät eivät muuttaisi muotoaan iskujen tai sysäysten vaikutuksesta, suuttimen pääteosa voidaan varustaa edullisesti kuvioiden 2 ja 4-9 mukaan suuttimen rungosta ulkonevalla elimellä 30 16, joka on muodostettu siten, ettei se vaikuta suuttimen mukanasuihkutuskykyyn tai muulla tavalla häiritse ulosvir-taavaa kaasua. Sille, että suuttimella on nämä mekaaniset suojat tai suojukset, on tärkeää, jos esim. ainoastaan yksi poistoreikä muuttaisi muotoaan, esimerkiksi sen johdosta, 35 että purse tai jäyste muodostuu virtausalueeseen, aiheutuu äänitason kohoaminen, joka voi olla 3-4 dB(A). Koska tällöin syntynyt ääni lisäksi on'laadultaan puhdassävyinen, kuulolle haitallinen äänitason nousu on samanarvoinen kuin ' · · 6 ' · - ···· ·· ···' 69256 äänitason lisäys 13-14 dB(A):lla leveäkaistaiseksi, ts. kohisevaksi meluksi.

Yhteistä keksinnön mukaisille laitteille on se, että suuttimen ulospuhalluskanavat yhdessä antavat kaasumaisen 5 väliaineen suunnatun ulospuhalluksen suuttimesta. Tämän saavuttamiseksi kanavien kuvitellut keskiviivat väliaine-virran suunnassa voivat olla keskenään yhdensuuntaiset, mutta tämä ei ole välttämätöntä, koska mainitut keskiviivat voivat poiketa jopa noin 20° tai jopa noin 30° toisistaan 10 ja suuttimen ulospuhallussuuntaan nähden ja kuitenkin yhdessä antavat väliaineen suuttimesta suunnatun väliaine-suihkun. Suuttimen, jolla on kartion muotoinen vaippapin-ta, renkaan muotoisesti sovitettujen ulospuhalluskanavien keskiviivat voivat sijaita esim. kuvitellulla kartiomaisel-15 la pinnalla, joka sijaitsee suuttimen kartiomaisen vaippa-pinnan sisäpuolella ja jolla on pienempi kartiokulma kuin mainitulla vaippapinnalla.

Kuvioissa 2-9 esitettyjen sovellutusmuotojen kanssa yhdenmukaisen keksinnön mukaisen laitteen prototyyppejä on 20 saatettu käytännölliseen koestukseen ja verrattu tällöin toisaalta lukuisiin markkinoilla esiintyviin nk. hiljaisiin suuttimiin, joiden ulospuhallusputkeen on sovitettu huokoista, sintrattua metallia oleva kappale ja toisaalta lukuisiin tavallisiin puhallussuuttimiin. Kaikissa tapauksissa saa-25 tiin tietyllä puhallusvoimalla suuremman ilmankulutuksen lisäksi huomattavasti korkeampi häiriöäänitaso vertaussuutti-milla kuin keksinnön mukaisella suuttimella.

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin ja selitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan se voidaan toteuttaa monella 30 muulla tavalla patenttivaatimusten puitteissa.

Il

Claims (3)

7 ·' 69256

1. Puhalluslaite, joka käsittää runko-osan liitöntöineen 5 (8) paineenalaista kaasumaista väliainetta varten, ulospuhal- lussuuttimen (13), jossa on useita ulosvirtauskanavia (12), jotka yhdessä antavat mainitun väliaineen suunnatun ulospuhalluksen suuttimesta, tunnettu siitä, että ainakin 10 % ulosvirtauskanavien (12) poikkileikkausalojen summasta A t niiden ulostulon kohdalla, nähtynä väliainevirran suun-10 nassa, sijaitsee suuttimen (13) ulospuhallussuuntaa vastaan kohtisuoran tasopinnan Ac ulkopuolella, jonka suuruusluokka on 3 Aut, jolloin Ac sijaitsee siten, että sen painopiste osuu yhteen Αβ:η kanssa yhdensuuntaisen ja saman muotoisen muotopinnan Af painopisteen kanssa, joka muotopinta pienimmällä mahdollisella ympäryksellä sisältää kaikkien ulosvir-15 tauskanavien poikkileikkausalat ulostulon kohdalla.

2. Puhalluslaite, joka käsittää runko-osan liitäntöineen (8) paineenalaista kaasumaista väliainetta varten, ulospuhal-lussuuttimen (13), jossa on useita ulosvirtauskanavia (12), jotka yhdessä antavat mainitun väliaineen suunnatun ulospuhalluksen suuttimesta, tunnettu siitä, että suuttimella 20 (13) on pääasiallisesti kartiomainen vaippapinta (15), johon mainitut ulosvirtauskanavat (12) päättyvät, ja että ainakin 10 % ulosvirtauskanavien (12) poikkileikkausalojen summasta Au^ niiden ulostulon kohdalla, nähtynä väliainevirran suunnassa, sijaitsee suuttimen (13) ulospuhallussuuntaa vastaan kohtisuoran 25 tasopinnan A ' ulkopuolella, jonka suuruusluokka on 2 A , jolloin A'c sijaitsee siten, että sen painopiste osuu yhteen A':n kanssa yhdensuuntaisen ja saman muotoisen muotopinnan A„ v i painopisteen kanssa, joka muotopinta pienimmällä mahdollisella ympäryksellä sisältää kaikkien ulosvirtauskanavien poikkileikkausalat ulostulon kohdalla. 30

3· Patenttivaatimuksen 2 mukainen puhalluslaite, tunnettu siitä, että mainitun vaippapinnan (15) kar-tiokulman (Cx) puolisko on välillä 10° ja 20°.