RU2002693C1 - Устройство дл автоматического регулировани потока воздуха в пневматической транспортной системе - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к системе регулировани  количества воздуха в транспортной системе, содержащей воздушный коллектор , в котором в отдельных транспортных ветв х количество воздуха и соответствующа  скорость движени  воздуха регулируютс  с помощью аэродинамического тела в виде крыла. Сущность изобретени : оно работает подобно дроссельной заслонке и перемещаетс  вследствие действующих на него подъемных моментов из положени  при одном угле установки а, /3 , составл ющем от 10° в полностью открытом положении до 90° в закрытом положении. Аэродинамическое тело регулирует количество воздуха путем меньшего или большего запирани  поперечного сечени  воздуховодов, причем в каждом случае устанавливаетс  равновесие между аэродинамическими или подъемными силами , направленными в сторону закрывани  и действующими на аэродинамическое тело, и противовесом , или противодействующим моментом, действующим на аэродинамическое тело в направлении открывани  его. Тем самым достигаетс  не полученна  до сих пор скорость срабатывани  из любого положени , а также оптимальные регулировочные характеристики, например, на почти посто нную скорость движени  воздуха независимо от сопротивлени  воздуха, имеющегос  перед регулирующим устройством. 4 зл ф-пы, 5 ил

Description

Изобретение касаетс  устройства дл  автоматического регулировани  потока воздуха в пневматической транспортной системе .

Известно устройство, содержащее по меньшей мере один транспортный трубопровод , шарнирно установленный в нем поворотный дроссель, выполненный в виде аэродинамического тела, имеющего форму крыла с закругленной стороной и остросход щимс  концом, и вентил тор.

Известное устройство однако не обладает достаточной надежностью работы дросселирующего элемента.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства указанного типа.

Дросселирующее тело св зано с регулируемым противовесом и расположено выпуклой стороной в направлении перемещени  воздушного потока и укреплено в средней его части с возможностью перекрыти  трубопровода под действием потока воздуха.

Основательно организованные лабораторные испытани  показали неожиданно точную работу чрезвычайно простого устройства при минимально возможном расходе воздуха дл  пневматического транспорта, но без применени  сложных и чувствительных к пыли конструктивных элементов .

За счет соответствующего выбора профил  аэродинамического тела можно добитьс  не только поддержани  посто нным количества воздуха, но и получить положительный эффект, так как, например, при уве- личении сопротивлени  в отдельных транспортных трубопроводах увеличиваетс  количество воздуха, что  вл етс  еще одним преимуществом в части стабильности пневматической транспортировки.

Так, выполнение аэродинамического тела в виде профил  крыла с сильно закругленной передней стороной и острой задней кромкой позвол ет сохран ть положительное соотношение давлени  и количества воздуха, например, при тенденции прекращени  пневматической транспортировки, когда количество воздуха сразу же увеличиваетс .

Предпочтительно профиль крыла на одной стороне выполнить выпуклым, а на противоположной стороне - по существу плоским.

Еще один предпочтительный вариант выполнени  заключаетс  в том, что профиль аэродинамического тела имеет на острой задней кромке вырез. Тем самым как в совершенно открытом, так и в совершенно

закрытом положении можно добитьс  увеличени  чувствительности срабатывани , так как таким образом создаетс  небольшое неравенство сил относительно точки вращени  аэродинамического тела, если даже точка вращени  находитс  приблизительно в центре аэродинамического тела.

Дл  того, чтобы точно настроить пнев- мосистему, в особенности произвести корректировку при последующих изменени х, механические открывающие силы предпочтительно регулируютс  и создаютс  усилием пружины или, например, противовесом, наход щимс  в аэродинамическом теле или

соединенным с его осью вращени . Особое преимущество дл  крайних положений закрыти  имеет то, что аэродинамическое тело оставл ет в закрытом положении воздушный зазор на набегающей и сбегающей стороне .

Дл  того, чтобы регулировать количество воздуха в большом диапазоне, рекомендуетс  выполнить в пневмолинии суженное место, причем аэродинамическое тело должно быть установлено в суженном месте.

Далее изобретение относитс  к способу регулировани  скорости движени  воздуха в группе пневматических транспортных ветвей , которое соединительной трубой подсоединены к общему вентил тору или воздуходувке.

Способ отличаетс  тем, что по меньшей мере в транспортных ветв х большего поперечного сечени  скорость движени  воздуха

автоматически регулируетс  механическими пневматическими силами, причем подъемные силы выполненной в виде аэродинамического тела регулирующей скорость движени  воздуха заслонки используютс  как закрывающа  сила, котора  противодействует механической противодействующей силе, служащей как открывающа  сила.

Предпочтительно аэродинамическое тело смонтировано с возможностью регулировани  поворота дл  открыти  на угол 10-20° и дл  закрыти  на угол 90°.

При 90° аэродинамическое тело действует почти как закрыта  заслонка, т.е. находитс  в полном поперечном положении относительно потока воздуха. Различные тесты показали, что открытое положение следует ограничить упором. Дл  простых целей применени  упор дл  открытого положени  можно установить приблизительно на 10°, предпочтительно 15-25°. Но дл  большинства случаев оптимальным значением  вл етс  20°. При 20° создаютс  очень большие подъемные силы и сразу же создаетс  высока  чувствительность срабатывани , что  вл етс  особенно решающим при запуске установки, т.е. при пуске вентил торов .

Известно, что вспедствие малейших изменений , например, измер емого участка вследствие возникновени  местных неконтролируемых завихрений, результат искажаетс  настолько сильно, что он становитс  непригодным, т.е. возникают отклонени , составл ющие 20,50% и более от фактического значени . Требуетс  больша  тренировка и в особенности применение известных правил измерени  дл  успешных измерений. В трубке Прандтл  достаточно легкого наклона пневмометрической трубки , чтобы определить ошибку измерени  в пределах допуска.

Еще сложнее обсто тельства в самолетостроении при проектировании профилей несущего крыла, классическом применении аэродинамических тел. Профиль крыла имеет определенный диапазон угла установки получени  оптимальных соотношений подъемной силы. Если угол установки большой, то поток воздуха резко срываетс  на сбегающей стороне и переходит в полностью неконтролируемое завихрение и подъемные силы резко уменьшаютс .

В нормальном докритическом диапазоне угол установки составл ет максимально до 20°. Если перенести эти известные закономерности , то немедленно следует признать невозможность именно этого переноса. Если примен ть аэродинамическое тело в функции дроссельной заслонки, то при первом рассмотрении должен быть допустим только небольшой диапазон регулировани , почти бесполезный дл  дросселировани  воздуха. Как по снено в устройстве выше, измерени  с помощью новой системы регулировани  количества воздухапоказалисовершенно противоположное, а именно четко выраженную стабильную характеристику количество воздуха - давление почти до точки закрывани  почти полного поперечного положени  аэродинамического тела. Дл  аэродинамического тела это означает применение как раз в области, наход щейс  вне области применени  профилей крыла,

Достаточное дл  практики объ снение заключаетс  в том, что аэродинамическое тело ведет себ  совершенно по-другому в закрытой системе труб, чем такой же профиль при сравнимых скоростных отношени х на самолете в свободной атмосфере.

Далее изобретение относитс  к применению вращающегос  аэродинамического тела в качестве дроссельной заслонки, в частности дл  регулировани  скорости движени  воздуха в пневматической транспортной системе или системе обеспыливани  воздуха.

На фиг.1 показан разрез устройства регулировани  количества воздуха в открытом положении; на фиг.2 - устройство регулировани  количества воздуха в наполовину закрытом положении; на фиг.З

регулировочна  характеристика (давление) количества воздуха/профил  по фиг.1 и 2; на фиг.4 - проста  схема новой системы регулировани  количества воздуха; на фиг.5 -схема регулировани  дл  всей мельничной

пневмотранспортной системы.

На фиг.1 в воздуховоде 1 изображено устройство регулировани  количества воздуха 2, состо щее из трубы 3, аэродинамического тела 4, установленного с возможностью поворота вокруг оси вращени  15, и противовеса 5. Отрезок трубы 3 может быть выполнен в виде обычной трубы круглого или, например, пр моугольного поперечного сечени . Аэродинамическое тело 4 в полностью открытом положении образует с центральной осью 6 трубы 3 угол а, составл ющий по меньшей мере 10 угловых градусов, так, что за счет потока воздуха

(стрелка 7) в любом случае создаетс  подъемна  сила, действующа  как закрывающа  сила S. При этом закрывающа  сила S представл ет собой упом нутую результирующую силу, получаемую из суммы подъемных

сил на аэродинамическом теле 4. Внутри огибающей 8 лишь условно изображено обычное дл  крыла силовое поле с множеством единичных векторов силы. Фактические значени  векторов силы не определены. Но

не исключено, что фактическа  эпюра сил может быть другой, а не результирующей закрывающей силой S, котора  важна в первую очередь. В противоположном закрывающей силе S направлении действует масса

G противовеса 5. При посто нной скорости движени  воздуха создаетс  равновесие между двум  действующими на ось вращени  15 крут щими моментами, а именно закрывающим крут щим моментом,

создаваемым аэродинамическими силами S, и открывающим крут щим моментом, создаваемым массой G противовеса 5. Масса G может также заключатьс  в аэродинамическом теле 4.

Если согласно фиг.2 скорость движени  воздуха v увеличиваетс  в два раза с vi до V2, то подъемные силы S сразу же увеличиваютс  со значени  Si до . Это приводит к закрыванию отверсти  приблизительно

наполовину (угол /3). В оставшемс  сечении скорость движени  воздуха v все же увеличиваетс , но сумма всех крут щих моментов снова создает новое равновесие, поэтому

раЗНОСТЬ давлени  Регат.1 ДО И Рстат.2 ДО

выравниваетс  постольку, поскольку разность давлений за счет более закрытого положени  аэродинамического тела фактически устанавливает почти одинаковую скорость движени  воздуха vi - va. Та- ким образом, регулирующее устройство регулирует фактически на почти посто нную скорость движени  воздуха.

Соответствующие изменени  осуществл ютс  в доли секунды, поэтому не наблю- даетс  почти никаких нарушений режима работы пневмосистемы вследствие изменени  давлени  в одной отдельной пневмоли- нии. Это особенно важно дл  разгона вентил торов.

На фиг.З внизу изображена схематично форма кривой 10, описывающей действие аэродинамического тела 4, а именно соотношение изменение давлени  Ра - поток воздуха м3/мин. В верхней части изображено аэродинамическое тело 4. При этом характерно , что поверхность со стороны набегающего потока 12 сильно закруглена, а задн   кромка 13 выполнена острой. Закругление кромки со стороны набегающего потока вызывает увеличение толщины D профил , котора  может составить около одной п той длины L профил . Нижн   часть 14 аэродинамического тела 4, т.е., обращенна  к набегающему потоку воздуха поверх- ность, может быть слегка закруглена внутрь или выполнена плоской. Противоположна  ей поверхность 11 аэродинамического тела 4 закруглена наружу. Описанна  форма имеет то преимущество, что пыль или части- цы муки меньше прилипают к поверхности.

Описанный профиль в виде крыла (фиг.3).имеет точку, соответственно ось вращени  15, котора  находитс  приблизительно в центре (а,а) относительно глубины (L) профил . Согласно фиг.З друга  особенность заключаетс  в том, что аэродинамическое тело 4 в остром заднем конце имеет вырез 16, который создает неравновесие дл  аэродинамических сил в пользу закры- вающих сил S в открытом положении. Это позвол ет установить противовес 5 большей массы, который увеличивает открывающие силы. Вследствие этого аэродинамическое тело 4 при необходимо- сти сразу же поворачиваетс  из полностью открытого положени  в направлении закрывани  и из полностью закрытого положени  в положение открывани . Штрихпунктир- ной линией обозначено, что аэродинамическое тело 4 может быть подогнано к любой форме трубы или канала, круглой, овальной, пр моугольной и т.д.

В особых случа х применени , например , при особенно большом поперечном сечении , можно примен ть два или несколько аэродинамических тел, устанавлива  их параллельно друг другу. При этом точность результата повышаетс , если между аэродинамическими телами установлен направл ющий лист дл  того, чтобы каждый мог образовать собственный канал дл  потока.

На фиг.4 изображено практическое применение новой системы регулировани  количества воздуха, котора  на фиг. показана в виде усовершенствованной опытной установки . Поступающее количество воздуха измер етс  трубкой Вентури 20. Давление нагнетани  можно регулировать обычным дросселем 21 до любых требуемых значений . Статическое давление определ етс  с помощью манометра 22, установленного перед устройством регулировани  количества воздуха 2. Другой манометр 23 измер ет статическое давление после устройства регулировани  количества воздуха 2. Примыкает к нему еще один нормально регулируемый дроссель 24. Дл  моделировани  различных соотношений давлени  воздуха между вентил тором 26 и регулируемым дросселем 24 установлена впускна  воздушна  задвижка 25. После вентил тора 26 установлен звукоглушитель 27. В соответствующей опытной установке доказаны надежность работы и эффективность при всех возможных режимах и изменени х режима .

На фиг.5 изображена система регулировани  количества воздуха дл  мельничной пневмотранспортной установки. Трубопроводы 30-36 представл ют собой пневматические рабочие трубы дл  продукта различного поперечного сечени , как это прин то на практике.

По различной густоте точек можно видеть , что в соответствующем трубопроводе в данный момент транспортируетс  много, мало продукта или его совсем нет. Если бы, например, в двух наибольших трубопроводах 32,36 продукт не транспортировалс , и количество воздуха в отдельных транспортных ветв х не регулировалось, то скорость движени  воздуха в обоих трубопроводах повысилась бы значительно, отрицательно вли   на трубопроводы с меньшим сечением 30,31,33,34,35 и транспортировка в них прекратилась бы из-за недостатка скорости движени  воздуха.

С помощью системы регулировани  воздуха по изобретению при отсутствии продукта в течение момента времени, например в трубопроводе 36, устройство регулировани  количества воздуха закрываетс  до минимального значени , соответствующего заданному значению количества воздуха. Согласно фиг.1 и 2 во всех транспортных трубопроводах условно изображено соответствующее положение аэродинамического тела посредством соответствующего наклонного положени  противовесов.

В результате стабилизируетс  вс  система , поэтому в коллекторе 37 устанавливаетс  почти посто нный расход воздуха независимо от того, в каком трубопроводе сколько находитс  продукта. Из фиг.5 видно также, что, например, дл  малого трубопровода 33 не предусмотрено регулирующее

устройство. Как с экономической точки зрени , так и по причине надежности работы . это вполне допустимо, если соответствующее количество воздуха составл ет только

10-20% общего количества воздуха. При этом речь может идти о трубопроводе, по которому транспортируютс  продукты, которые сильно прилипают, например совсем влажна  мука. В данном случае имеютс 

небольшие потери в экономичности вследствие отсутстви  регулировани  количества воздуха и выбора в каждом случае слишком большого количества воздуха, зато исчезает возможность помех.

(56) Патент США N; 4017039. кл. В 65 G 51/04. 1986.

Форму л а изо бретени  

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ВОЗДУХАВПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ , содержащее по меньшей мере один транспортный трубопровод, шарнирно установленный в нем поворотный дроссель, выполненный в виде аэродинамического тела, имеющего форму крыла с закругленной стороной и остросход щимс  концом, и вентил тор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в работе, дроссель снабжен регулируемым средством противодействи , выполненным в виде пружины или противовеса, а дросселирующее тело расположено выпуклой стороной в направлении перемещени  воздушного потока и укреплено в средней его части с возможностью перекрыти  трубопровода под действием потока воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что аэродинамическое тело со стороны , обращенной к потоку воздуха, выполнено плоским.

з. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что аэродинамическое тело в положении максимального перекрыти  трубопровода расположено с образованием зазора

между его остросход щимс  концом и

стенкой трубопровода.

4. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что аэродинамическое тело на остросход щемс  конце имеет прорезь. 5. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что аэродинамическое тело смонтировано с возможностью регулировани  поворота дл  открыти  на угол 10 - 20 и дл 

закрыти  на угол 90.

JOt lDiy

ЧЮГЩуЪ

9

Ебэгоог

ш 1гощ

15

ЮО

Ю 4 (Ра)

Ш W

10 0

9 W 77

Im3/min)

20

10

12. /J Фиг. 5

# /5

чэ

v

r

ГП

o

4