RU2081800C1

RU2081800C1 - Air pulse device

Info

Publication number: RU2081800C1
Application number: RU95111468A
Authority: RU
Inventors: А.С. Веселов; Н.И. Веселова; В.Н. Осьминкин; В.Д. Потапенков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ВЕСПЕ"
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU95111468A

Abstract

FIELD: civil engineering, mining, metallurgy, food industry; devices for restoring friability of dispersed materials and breaking of hang-ups in processing containers. SUBSTANCE: device has inlet branch pipe 2 and outlet branch pipe 3 of shaft 5 through which air is discharged. Shaft is closed by piston 9 whose movement is limited by stop 10. Projections 15 on inner surface of outer cylinder 6 form space through which air from inlet branch pipe 2 gets through holes 12 into piston space. Housing is divided by partition 12 provided with through holes 14. Air is discharged when outlet branch pipe 3 is placed in communication with atmosphere by mean of control device 4. To provide reliable closing of shaft, cylindrical recess 16 is made in end face of piston, and ring recess 17 is made in housing around inlet hole of shaft. Diameter of recess 16 is greater than inner diameter of recess 17 which is filled up with shock absorbing material. EFFECT: improved reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Пневмоимпульсное устройство относится к устройствам восстановления сыпучести дисперсных материалов, сводообрушения в технологических емкостях и может найти применение в строительной, горнорудной, металлургической и пищевой промышленности. Pneumopulse device refers to devices for restoring the flowability of dispersed materials, collapse in technological tanks and can find application in the construction, mining, metallurgical and food industries.

Известно большое количество пневмоимпульсных устройств аналогичного назначения. Общим для них является предварительное нагнетание воздуха в резервуар и последующий выхлоп. A large number of pneumopulse devices of a similar purpose are known. Common to them is the preliminary injection of air into the tank and subsequent exhaust.

На этом принципе основаны пневмоимпульсные устройства [1; 2]
Общим для этих устройств недостатком является наличие поверхностей, движущихся относительно друг друга с обязательным отсутствием зазора между ними, через который мог бы проходить воздух. Это технологически трудновыполнимое условие.Pneumatic impulse devices are based on this principle [1; 2]
A common drawback for these devices is the presence of surfaces moving relative to each other with the obligatory absence of a gap between them through which air could pass. This is a technologically challenging condition.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому изобретению является пневмоимпульсное устройство [3]
Известное пневмоимпульсное устройство состоит из полого корпуса, соединенных с ним впускного и снабженного механизмом управления выпускного патрубков. Корпус сопряжен со стволом, через который происходит выхлоп сжатого воздуха. На одной оси со стволом в корпусе установлен внешний цилиндр с основанием и с впускным и выпускным отверстиями. Внутри цилиндра установлен поршень, в цилиндрической поверхности которого выполнены ряды отверстий. Между цилиндрической поверхностью поршня и внешнего цилиндра образованы выступы по обеим сторонам от впускного и выпускного отверстий. Они образуют полость вокруг цилиндрической поверхности поршня. Недостатком известного устройства является то, что его конструкция предполагает выполнение подвижного поршня массивным и обработку его внешней и внутренней поверхностей с высокой чистотой. Массивность поршня приводит к его инерционности, то есть к уменьшению силы выхлопа.The closest in design to the proposed invention is a pneumatic pulse device [3]
Known pneumopulse device consists of a hollow body connected to it inlet and equipped with a control mechanism of the exhaust pipes. The housing is mated to a barrel through which compressed air is exhausted. An external cylinder with a base and with inlet and outlet openings is mounted on the same axis with the barrel in the housing. A piston is installed inside the cylinder, in the cylindrical surface of which there are rows of holes. Between the cylindrical surface of the piston and the outer cylinder, protrusions are formed on both sides of the inlet and outlet openings. They form a cavity around the cylindrical surface of the piston. A disadvantage of the known device is that its design involves the execution of a massive piston and processing of its external and internal surfaces with high purity. Massiveness of the piston leads to its inertia, that is, to a decrease in exhaust force.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание пневмоимпульсного устройства, простого в изготовлении и надежного в работе за счет отказа от трущихся друг о друга поверхностей и использования зазоров, к уменьшению которых стремились разработчики известных конструкций, в качестве отверстий для прохождения воздуха. The technical problem solved by the invention is the creation of a pneumatic impulse device that is simple to manufacture and reliable in operation due to the rejection of surfaces rubbing against each other and the use of gaps, which the developers of known structures sought to reduce, as holes for air passage.

Для решения этой задачи предложенное пневмоимпульсное устройство, как и известное, содержит полый корпус, сопряженный со стволом, и соединенный с впускным и снабженным механизмом управления выпускным патрубками и установленные в корпусе на одной оси со стволом два полых цилиндра с основанием, во внешнем из которых, жестко связанном с корпусом, выполнены впускное и выпускное отверстия, а внутренний является поршнем, поверхность одного из цилиндров снабжена центрирующими выступами, расположенными по обе стороны от впускного и выпускного отверстий, а в цилиндрической поверхности поршня выполнены ряды отверстий. Но в отличие от известного устройства центрирующие выступы выполнены на внутренней поверхности внешнего цилиндра, а ряды отверстий на цилиндрической поверхности поршня расположены так, что ряд, ближайший к торцу поршня, совмещен с полостью при любом его положении, а количество и размер отверстий в ряду выбран из условия превышения их пропускной способности над пропускной способностью зазора между центрирующими выступами и цилиндрической поверхностью поршня, поршень надет на упор поршня, который жестко связан с основанием внешнего цилиндра, снабжен фланцем, направленным в сторону упора; жесткая связь внешнего цилиндра с корпусом выполнена в виде перемычки, отделяющей приствольную часть корпуса от остальной, в ней выполнены сквозные отверстия, совпадающие с отверстиями во внешнем цилиндре и соединенные с впускным и выпускным патрубками соответственно, причем в перемычке по окружности выполнены сквозные отверстия в направлении, параллельном направлению ствола. To solve this problem, the proposed pneumatic pulse device, as well as the known one, contains a hollow body interfaced with the barrel, and connected to the inlet and equipped with a control mechanism for the exhaust pipes and two hollow cylinders with a base installed on the same axis as the barrel, in the outer of which rigidly connected to the housing, the inlet and outlet openings are made, and the inner one is a piston, the surface of one of the cylinders is provided with centering protrusions located on both sides of the inlet and outlet holes, and in the cylindrical surface of the piston rows of holes are made. But unlike the known device, the centering protrusions are made on the inner surface of the outer cylinder, and the rows of holes on the cylindrical surface of the piston are located so that the row closest to the end of the piston is aligned with the cavity at any position, and the number and size of holes in the row are selected from conditions of exceeding their throughput over the throughput of the gap between the centering protrusions and the cylindrical surface of the piston, the piston is worn on the piston stop, which is rigidly connected with the base of the external cylinder ndra, provided with a flange directed towards the stop; the rigid connection of the external cylinder with the housing is made in the form of a jumper separating the barrel part of the housing from the rest, through holes are made through which coincide with the holes in the external cylinder and are connected to the inlet and outlet pipes, respectively, and through the circumference of the jumper through holes are made in the direction parallel to the direction of the trunk.

Также техническая задача решена за счет того, что в корпусе вокруг входного отверстия ствола и на обращенной к нему торцевой поверхности поршня выполнены выборки, причем диаметр выборки поршня превышает внутренний диаметр выборки в корпусе, а выборка в корпусе заполнена упругой прокладкой. The technical problem was also solved due to the fact that samples were made in the housing around the barrel inlet and on the piston end surface facing it, the piston sampling diameter exceeding the internal diameter of the sampling in the housing and the sampling in the housing filled with an elastic gasket.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое пневмоимпульсное устройство и разрез по А-А. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the proposed pneumatic pulse device and a section along aa.

Предлагаемое пневмоимпульсное устройство состоит из полого корпуса 1, который соединен с впускным патрубком 2 и выпускным патрубком 3. Выпускной патрубок снабжен механизмом управления 4 клапаном, открывающим и закрывающим выход в атмосферу. Корпус 1 соединен со стволом 5, через который происходит выхлоп сжатого воздуха. Внутри корпуса 1 на одной оси со стволом установлено запорное устройство, которое состоит из внешнего цилиндра 6 с основанием и впускным 7 и выпускным 8 отверстиями, поршня 9 и упора 10 поршня, размещенного внутри поршня 9 и жестко связанного с основанием внешнего цилиндра 6. Поршень 9 снабжен фланцем 11, направленным в сторону упора 10 и рядом отверстий 12, выполненных в его цилиндрической поверхности. Внешний цилиндр 6 жестко связан со стенками корпуса 1 с помощью перемычки 13. Через перемычку 13 проходят сквозные впускное и выпускное отверстия, совпадающие с соответствующими отверстиями 7 и 8 внешнего цилиндра. Также в перемычке 13 по окружности выполнены сквозные отверстия 14, направление которых параллельно направлению ствола 5. Поверхность внешнего цилиндра 6 со стороны, обращенной к поршню, снабжена центрирующими поршень выступами 15, которые расположены по обе стороны от впускного 7 и выпускного 8 отверстий и образуют вместе с поверхностью поршня полость, предназначенную для того, чтобы поступающий в нее сжатый воздух имел доступ к отверстиям 12 цилиндрической поверхности поршня 9. К расположению рядов отверстий 12 на поверхности поршня предъявляется следующее требование: ближайший к торцевой поверхности поршня ряд должен находиться на уровне полости, образованной цилиндрическими выступами 15, при любом положении поршня. Центрирующие выступы 15 и фланец 11 вместе создают центрирующую и направляющую поршень систему, несмотря на то, что между выступами 15 и поверхностью поршня, а также фланцем 11 и упором 10 существуют зазоры. При этом отношение размера зазора, образованного центрирующими выступами 15 и поверхностью поршня 9, к суммарному размеру одного ряда отверстий 12 должно удовлетворять следующему условию: пропускная способность одного ряда отверстий должна быть больше пропускной способности зазора. The proposed pneumatic pulse device consists of a hollow body 1, which is connected to the inlet pipe 2 and the outlet pipe 3. The outlet pipe is equipped with a valve control mechanism 4, opening and closing the outlet to the atmosphere. The housing 1 is connected to the barrel 5, through which the exhaust of compressed air. Inside the housing 1, on the same axis as the barrel, a locking device is installed, which consists of an external cylinder 6 with a base and an inlet 7 and an outlet 8, a piston 9 and a piston stop 10 located inside the piston 9 and rigidly connected to the base of the external cylinder 6. Piston 9 equipped with a flange 11 directed towards the stop 10 and a number of holes 12 made in its cylindrical surface. The outer cylinder 6 is rigidly connected to the walls of the housing 1 by means of a jumper 13. Through the jumper 13 pass through the inlet and outlet openings coinciding with the corresponding holes 7 and 8 of the outer cylinder. Also in the jumper 13, through holes 14 are made around the circumference, the direction of which is parallel to the direction of the barrel 5. The surface of the outer cylinder 6 from the side facing the piston is provided with piston-centering protrusions 15, which are located on both sides of inlet 7 and outlet 8 of the holes and form together with the surface of the piston, a cavity designed so that the compressed air entering it has access to the holes 12 of the cylindrical surface of the piston 9. Presented to the location of the rows of holes 12 on the piston surface The following requirement is stated: the row closest to the end surface of the piston must be at the level of the cavity formed by the cylindrical protrusions 15 at any position of the piston. The centering protrusions 15 and the flange 11 together create a centering and guiding piston system, despite the fact that there are gaps between the protrusions 15 and the piston surface, as well as the flange 11 and the stop 10. In this case, the ratio of the size of the gap formed by the centering protrusions 15 and the surface of the piston 9 to the total size of one row of holes 12 should satisfy the following condition: the throughput of one row of holes should be greater than the throughput of the gap.

Для повышения надежности запирания отверстия ствола 5 поршнем 9 выполнены выборки 16 вокруг отверстия ствола и выборка 17 в торцевой поверхности поршня, причем диаметр последней превышает внутренний диаметр приствольной выборки, которая заполнена упругой прокладкой. To increase the reliability of locking the barrel bore 5 with the piston 9, samples 16 are made around the barrel bore and a sample 17 in the end surface of the piston, the diameter of the latter exceeding the inner diameter of the barrel sample, which is filled with an elastic gasket.

Пневмоимпульсное устройство работает следующим образом. Через впускной патрубок 2 подается сжатый воздух, который через впускное отверстие 7 поступает в полость, образованную выступами 15 и цилиндрической поверхностью поршня 9. Из этой полости у воздуха есть два пути: через отверстия 12 во внутреннюю поршневую полость и через зазоры между выступами 15 и цилиндрической поверхностью поршня 9. Через эти зазоры воздух попадает в приствольную область корпуса и во внутреннюю поршневую область через зазор между фланцем 12 и упором. Однако в начале поступления сжатого воздуха большая его часть поступит во внутреннюю поршневую область через отверстия 12, так как их пропускная способность больше пропускной способности зазоров. Для легкого тонкостенного поршня, не зажатого посадочными поверхностями, достаточно незначительного перепада давления, чтобы он сдвинулся и перекрыл отверстие ствола 5. При перемещении поршня в сторону запирания отверстия ствола добавляется второй ряд отверстий 12, увеличивающий доступ воздуха во внутреннюю полость поршня, что еще больше увеличивает перепад давления между поршневой областью и приствольной частью корпуса. Дальнейшее нагнетание воздуха приведет к его попаданию через зазоры в приствольную часть корпуса, которая уже изолирована поршнем от ствола и из которой через отверстия 14 в перемычке 13 сжатый воздух поступит в остальную часть корпуса. Pneumopulse device operates as follows. Through the inlet pipe 2, compressed air is supplied, which through the inlet 7 enters the cavity formed by the protrusions 15 and the cylindrical surface of the piston 9. From this cavity, the air has two ways: through the openings 12 into the internal piston cavity and through the gaps between the protrusions 15 and the cylindrical the surface of the piston 9. Through these gaps, air enters the barrel region of the housing and into the internal piston region through the gap between the flange 12 and the stop. However, at the beginning of the supply of compressed air, most of it will enter the internal piston region through the holes 12, since their throughput is greater than the throughput of the gaps. For a light thin-walled piston that is not clamped by the seating surfaces, a slight pressure drop is enough to move and block the bore of the barrel 5. When moving the piston towards the locking side of the barrel bore, a second row of bores 12 is added, increasing air access to the piston’s internal cavity, which further increases differential pressure between the piston region and the barrel part of the housing. Further air injection will lead to its entry through the gaps into the barrel part of the body, which is already insulated by the piston from the barrel and from which through the openings 14 in the jumper 13, compressed air will enter the rest of the body.

Выхлоп воздуха через ствол 5 будет происходить при стравливании воздуха через выпускное отверстие 8 и выходной патрубок 3. Процесс стравливания осуществляется управляющим устройством 4 (может быть выполнен так же, как в прототипе), который производится либо автоматически с помощью таймера, либо вручную. При этом открывается клапан, и происходит соединение выпускного отверстия с атмосферой, что благодаря отверстиям 12 приводит к падению давления прежде всего во внутрипоршневой области. Даже небольшой перепад давления снаружи и внутри легкого свободнопосаженного поршня приведет к началу его движения в сторону открывания канала ствола и соединению приствольной области с атмосферой, что будет способствовать развитию лавинообразного процесса отпирания ствола, поршень будет резко отброшен к упору, и сжатый воздух, накопленный в корпусе, будет выброшен через ствол 5. Если к моменту окончания выхлопа выпускное отверстие 8 будет перекрыто управляющим устройством 4, то процесс повторится. The exhaust air through the barrel 5 will occur when bleeding air through the outlet 8 and the outlet pipe 3. The bleeding process is carried out by the control device 4 (can be performed in the same way as in the prototype), which is performed either automatically using a timer or manually. In this case, the valve opens, and the outlet is connected to the atmosphere, which, thanks to the openings 12, leads to a pressure drop primarily in the intra-piston area. Even a small pressure drop outside and inside the light-set piston will lead to the beginning of its movement in the direction of opening the bore and connecting the near-barrel region with the atmosphere, which will contribute to the development of an avalanche-like process of unlocking the barrel, the piston will be sharply thrown to the stop, and compressed air accumulated in the housing will be ejected through the barrel 5. If by the time the exhaust ends, the outlet 8 will be blocked by the control device 4, then the process will be repeated.

Простота изготовления устройства и его надежность определяются тем, что в его состав входит единственная подвижная деталь поршень 9, при этом поршень имеет не скользящую, а свободную посадку относительно упора 10 и внутренней поверхности внешнего цилиндра 6, что освобождает устройство от наличия поверхностей, обработанных с высокой степенью чистоты. The simplicity of manufacturing the device and its reliability are determined by the fact that it consists of a single movable part, the piston 9, while the piston has a non-sliding, and free landing relative to the stop 10 and the inner surface of the outer cylinder 6, which frees the device from the presence of surfaces treated with high degree of purity.

Claims

1. Pneumopulse device containing a hollow body, paired with the barrel and connected to the inlet and equipped with a control mechanism for the exhaust pipes and installed in the body on the same axis with the barrel two hollow cylinders with a base, in the outer of which is rigidly connected to the body, made inlet and the outlet, and the inside is a piston, the surface of one of the cylinders is provided with centering protrusions located on both sides of the inlet and outlet, and in the cylindrical surface of the piston in rows of holes are made, characterized in that the centering protrusions are made on the inner surface of the outer cylinder, and the rows of holes on the cylindrical surface of the piston are arranged so that the row closest to the end surface of the piston is aligned with the cavity at any position of the piston, an additional piston stop is installed inside the piston rigidly connected with the base of the external cylinder, the piston is equipped with a flange directed towards the stop, the rigid connection of the external cylinder with the housing is made in the form of a jumper separating the barrel second part from the rest of the body, and it is provided with through holes which coincide with the holes in the outer cylinder and connected to the inlet and outlet port, respectively, wherein in the bridge circumferentially through holes in the direction parallel to the barrel.

2. The device according to claim 1, characterized in that in the housing around the inlet of the barrel and on the end surface of the piston facing it, samples are made, and the diameter of the piston exceeds the outer diameter of the sample in the housing, and the sample in the housing is filled with an elastic gasket.