PL210790B1 - Urządzenia do nagłego rozprężania powietrza - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do nagłego rozprężania powietrza złożone z obudowy połączonej szczelnie ze zbiornikiem sprężonego powietrza i wyposażone w zawór, którego gniazdo jest połączone, za pośrednictwem przewodu wylotowego, z dyszą wylotową osadzoną w ścianie pieca czyszczonego falą uderzeniową będącą wynikiem nagłego rozprężenia doprowadzonego strumienia sprężonego powietrza. Dysza składa się z części wlotowej w postaci stożka zwężającego się w kierunku przepływu powietrza oraz z części wylotowej w postaci stożka rozszerzającego się w kierunku przepływu powietrza, a ponadto jest zaopatrzona w kołnierz służący do szczelnego osadzenia jej w otworze ś ciany pieca.

Do usuwania materiału gromadzącego się niekorzystnie w określonych obszarach na ścianach pieców w cementowniach używa się urządzeń do nagłego rozprężania powietrza, zwanych również pod nazwą dział powietrznych. Zasada działania tego rodzaju urządzeń polega na nagłym rozprężaniu określonej ilości powietrza pod wysokim ciśnieniem, co powoduje powstanie fali uderzeniowej i rozbicie warstwy materiału przylegającego do ściany pieca w czasie jego eksploatacji.

Zaletą tego rodzaju urządzeń jest ich automatyczne działanie i możność ich umieszczania w obszarach trudno dostępnych dla obsługi pieca. Urządzenia te eliminują konieczność stosowanego dotychczas oczyszczania ręcznego, co jest bardzo ważne z uwagi na wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy.

Tego rodzaju urządzenia do nagłego rozprężania powietrza są wykorzystywane również w innych dziedzinach przemysłu.

Zwykłe urządzenie do nagłego rozprężania powietrza jest wyposażone w korpus, w którym jest umieszczony zawór, usytuowany między zbiornikiem i przewodem wylotowym urządzenia.

Przewód wylotowy urządzenia składa się zwykle z wewnętrznej części, stanowiącej integralną część korpusu urządzenia oraz z zewnętrznej części, stanowiącej przedłużenie wewnętrznej części przewodu wylotowego w postaci dyszy.

Ponieważ urządzenie jest umieszczone na zewnątrz pieca, to zewnętrzna część przewodu wylotowego jest osadzona w przegrodzie, stanowiącej ścianę pieca i sięgającej do jego wnętrza.

Zewnętrzna część przewodu wylotowego albo dysza ma zwykle wzdłuż swej podłużnej osi przekrój zmienny.

Przekrój poprzeczny części wlotowej dyszy jest kołowy, natomiast poprzeczny przekrój części wylotowej dyszy może być również prostokątny i wówczas część wylotowa dyszy zastępuje jedną albo klika cegieł ognioodpornych.

Sprawność urządzenia do nagłego rozprężania powietrza zależy od pojemności zbiornika, ciśnienia znajdującego się w nim powietrza oraz od prędkości otwierania zaworu. Najważniejsze jest uzyskanie odpowiednio dużej ilości energii kinetycznej powietrza w możliwie krótkim czasie.

W pewnych warunkach pojemność zbiornika sprężonego powietrza urzą dzenia musi być ograniczona ze względu na będącą do dyspozycji małą przestrzeń dla jego zainstalowania. Również często ograniczone jest ciśnienie powietrza zasilającego. W takich przypadkach, w zależności od dysponowanej przestrzeni, powiększa się odpowiednio ilość urządzeń do nagłego rozprężania powietrza, co jednak nie zawsze jest możliwe.

Z niemieckich opisów patentowych nr DE 4 128 165 A oraz DE 203 53 78 A znane są urządzenia do oczyszczania pieców, wyposażone w dysze zasilane ciągłym strumieniem gazu pod ciśnieniem. Jednakże skutek działania fali uderzeniowej nie może być porównywany z działaniem ciągłego strumienia gazu.

Z rosyjskiego opisu patentowego nr RU 2 190 483 znane jest urzą dzenie do rozpylania cieczy wyposażone w dyszę złożoną z korpusu, wewnątrz którego ukształtowany jest wylot dyfuzorowy oraz z osadzonej przesuwnie w tym korpusie wkł adki zaopatrzonej w otwór wlotowy, tworzą cej z wewnętrzną częścią korpusu dyszy pierścieniową wnękę rezonansową. Dyszę otacza obudowa połączona obwodową szczeliną z wnętrzem dyfuzora i zaopatrzona w pompę zasilającą z regulatorem przepływu. Wewnątrz dyfuzora znajdują się adaptery, których jedno ramię jest połączone z otworem zasilającym, drugie zaś przylega do wewnętrznej powierzchni dyfuzora, na której są osadzone klapki odchylające. Zasadniczą niedogodnością opisanej dyszy strumieniowej jest skomplikowana budowa oraz obecność części ruchomych, będąca przyczyną licznych awarii.

Z japońskiego opisu patentowego nr JP 0 707 73 92 A znane jest urządzenie do czyszczenia otworu spustowego kadzi odlewniczych, wyposażone w zespół narzędzi do usuwania materiału przyPL 210 790 B1 wartego do powierzchni tego otworu. Zespół ten składa się z układu narzędzi tnących oraz układu skrobaków tworzących obrotową głowicę, wprowadzaną do wnętrza czyszczonego otworu spustowego, przy czym kontur przekroju osiowego tej głowicy odpowiada kształtowi otworu spustowego mającego postać podobną do dyszy.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 858 557 A znany jest ś wiecą cy silnik rakietowy. Silnik ten składa się z rury pokrytej zapalającym się materiałem świecącym, na przykład magnezem oraz z połączonej z nią współ osiowo dyszy, której powierzchnia wewnę trznego przekroju zmniejsza się od miejsca połączenia z rurą, następnie przechodzi w część cylindryczną i ponownie rozszerza się tworząc dyfuzor. Materiał świecący zapala się wówczas, gdy temperatura dyszy albo rury osiągnie temperaturę zapłonu pokrywającego go materiału.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 2 029 511 A znana jest dysza silnika rakietowego złożona z części rdzeniowej o zwężającym się, a następnie poszerzającym się kształcie oraz z otaczającej tę część rdzeniową osłony w postaci dwóch współosiowych, stożkowych segmentów. Segmenty te wyposażone są w płyty oporowe przesuwające je w wyniku uderzenia gazów spalinowych silnika w poło żenie odsunię te, powiększają ce obszar wylotu gazów spalinowych, a dzięki temu zwię kszające wydajność silnika. Dysza silnika składa się z części wlotowej o mniejszym kącie rozwarcia stożka i z części wylotowej o większej wartości tego kąta, przy czym obydwie części dyszy są połączone powierzchnią o przekroju zaokrąglonym.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego urządzenia do nagłego rozprężania powietrza, a w szczególności jego dyszy wylotowej.

Cel ten zrealizowano w urządzeniu do nagłego rozprężania powietrza według wynalazku, które charakteryzuje się tym, że jego część wlotowa bezpośrednio styka się z częścią wylotową tworząc w miejscu zetknięcia najmniejszy przekrój przepływu dyszy, przy czym stosunek powierzchni przekroju tego najmniejszego przekroju do powierzchni przekroju wlotu dyszy jest zawarty w granicach od 0,6 do 0,8.

Powierzchnia wylotu dyszy jest korzystnie większa od powierzchni jej wlotu.

Dla ciśnienia sprężonego powietrza nie przekraczającego wartości 12 x 10⁵ Pa długość kanału wlotowego, między gniazdem zaworu a obrzeżem otworu wlotowego dyszy, jest korzystnie < od 1 m.

Urządzenie według wynalazku do nagłego rozprężania powietrza jest uwidocznione w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat urządzenia wraz z jego przewodem wylotowym i dyszą wylotową w przekroju, a fig. 2 - dyszę wylotową w osiowym przekroju podłużnym.

Figura 1 przedstawia urządzenie do nagłego rozprężania powietrza złożone z obudowy 1A, szczelnie połączonej ze zbiornikiem 2 sprężonego powietrza i połączonej przewodem wlotowym 4 ze ścianką 9 pieca, którego wnętrze jest przeznaczone do czyszczenia przez urządzenie.

Wewnątrz obudowy 1A znajduje się zawór zamykający 3, którego gniazdo 3A jest osadzone w dolnej części obudowy 1A, połączonej za pomocą przewodu wylotowego 4 z kołnierzem 10 osadzonej w ścianie 9 dyszy 5. Po uniesieniu zaworu zamykającego z gniazda 3A następuje nagły wypływ powietrza zawartego w zbiorniku 2 przez przewód wylotowy 4 i połączoną z nim współosiowo dyszę wylotową 5 do wnętrza czyszczonego pieca. Dysza wylotowa 5 jest przymocowana do zakończenia przewodu wylotowego 4 z zastosowaniem przykładowo kołnierza 10 i osadzona w ścianie 9.

Zasada działania urządzenia jest następująca. Najpierw powietrze doprowadzane do zbiornika 2 gromadzi się w nim, sprężając się do odpowiednio wysokiego ciśnienia. Po uzyskaniu odpowiednio wysokiego ciśnienia doprowadzenie powietrza zostaje zamknięte i dokonuje się szybkiego uniesienia zaworu zamykającego komorę zawartą w obudowie 1A.

Sprężone powietrze pod wysokim ciśnieniem, zawarte w zbiorniku, wypływa z niego w sposób nagły rozprężając się i tworząc falę uderzeniową, która porywa i usuwa zgar przylegający do wewnętrznej powierzchni ścianek 9 pieca. Kształt dyszy według wynalazku umożliwia uzyskanie dużej sprawności urządzenia czyszczącego.

W rozwiązaniu konstrukcyjnym według wynalazku, w kierunku F przepływu powietrza, wewnętrzny przekrój dyszy wylotowej 5 najpierw zmniejsza się, a następnie powiększa się w taki sposób, że tworzy najpierw zbieżny stożek ścięty wlotowy A, a następnie rozbieżny stożek ścięty wylotowy B. Powierzchnia przekroju S wylotu B dyszy jest większa od powierzchni E przekroju wlotu A dyszy.

Stosunek powierzchni D najmniejszego przekroju otworu dyszy do powierzchni E przekroju wlotu A dyszy 5 według wynalazku jest zawarty w granicach od 0,6 do 0,8. Ponadto, powierzchnia S wylotu B dyszy 5 jest większa od powierzchni E jej wlotu A.

PL 210 790 B1

Odległość od powierzchni D najmniejszego przekroju otworu dyszy do powierzchni gniazda 3A zaworu zamykającego 3 dla urządzenia pracującego na sprężonym powietrzu o ciśnieniu wynoszącym mniej niż 12 x 10⁵ Pa jest < od 1 m.

P r z y k ł a d

Zostały przeprowadzone próby z urządzeniem do nagłego rozprężenia powietrza, w którym średnica powierzchni E przekroju wlotu dyszy wynosiła 150 mm, a pojemność zbiornika wynosiła 100 l. Czujnik mierzący efekt nagłego rozprężenia powietrza został umieszczony w odległości 500 mm od dyszy. Stwierdzono, że wyniki były najlepsze, gdy stosunek powierzchni D:E wynosił od 0,6 do 0,8. Uzyskano powiększenie siły fali uderzeniowej w porównaniu do innych wartości tego stosunku o około 50%. Dzięki rozwiązaniu konstrukcyjnemu według wynalazku uzyskano zminimalizowanie skutków zawirowania strumienia powietrza, które zmniejszają sprawność jego działania.

Claims (3)

1. Urządzenie do nagłego rozprężania powietrza złożone z obudowy połączonej szczelnie ze zbiornikiem sprężonego powietrza i wyposażone w zawór, którego gniazdo jest połączone, za pośrednictwem przewodu wylotowego, z dyszą wylotową osadzoną w ścianie pieca czyszczonego falą uderzeniową, będącą wynikiem nagłego rozprężenia doprowadzonego strumienia sprężonego powietrza, przy czym dysza składa się z części wlotowej (A) w postaci stożka zwężającego się w kierunku przepływu powietrza oraz z części wylotowej (B) w postaci stożka rozszerzającego się w kierunku przepływu powietrza, a ponadto jest zaopatrzona w kołnierz służący do szczelnego osadzenia jej w otworze ściany pieca, znamienne tym, że jej część wlotowa (A) bezpośrednio styka się z częścią wylotową (B), tworząc w miejscu zetknięcia najmniejszy przekrój przepływu (D) dyszy, przy czym stosunek powierzchni przekroju (D) tego najmniejszego przekroju do powierzchni (E) przekroju wlotu dyszy jest zawarty w granicach od 0,6 do 0,8.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia (S) wylotu dyszy jest większa od powierzchni (E) jej wlotu.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dla ciśnienia sprężonego powietrza nie przekraczającego wartości 12 x 10⁵ Pa długość kanału wlotowego (4), między gniazdem (3A) zaworu (3) a obrzeżem otworu wlotowego dyszy (5), jest < od 1 m.