RU2355485C1

RU2355485C1 - Device for removing substances stuck on surfaces

Info

Publication number: RU2355485C1
Application number: RU2007127818/12A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Толмачев (RU); Николай Сергеевич Толмачев; Роман Анатольевич Бородько (RU); Роман Анатольевич Бородько; Виктор Владимирович Жданов (RU); Виктор Владимирович Жданов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Энерлинк"
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-05-20
Also published as: RU2007127818A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: present invention relates to removal of substances stuck on surfaces which are in closed containers of stationary and moving vehicles, and can be used particularly in the chemical industry, as well as construction, power engineering and other industries. The device has a case with an intake plate, an electromagnetic coil with an armature, put inside the case, connected to a pulsed power supply, and a spring-loaded shaft with a striker. The coil is covered with a shockproof compound in an armour frame. The shaft is fitted in the armature in line with it. The armature and the shaft with the striker have equal weight.

EFFECT: more efficient cleaning, longer life service of the device, more functional capabilities of the device with simplification of its design at the same time.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к очистке поверхностей от налипших веществ, находящихся в замкнутых объемах емкостей стационарных и транспортных средств, и может быть использовано, в частности, в химической промышленности, в строительстве, в энергетике и др. отраслях промышленности.The invention relates to the cleaning of surfaces from adhering substances that are in closed volumes of stationary tanks and vehicles, and can be used, in particular, in the chemical industry, in construction, in energy and other industries.

Известно устройство для очистки поверхности емкости от прилипшего к ней вещества (см. а.с. СССР №918220, 1978), содержащее электромагнитную катушку, помещенную в корпусе и подключенную к источнику импульсного электропитания, подпружиненный шток, подводящую плиту и пластины. Импульсами тока воздействуют на пластины, вызывая их взаимное отталкивание, основная непосредственно воздействует на стенку емкости, а дополнительная - через рычаг и обойму.A device is known for cleaning the surface of a container from a substance adhering to it (see AS USSR No. 918220, 1978), comprising an electromagnetic coil placed in a housing and connected to a pulsed power supply, a spring-loaded rod, a supply plate and plates. Current pulses act on the plates, causing their mutual repulsion, the main one directly affects the wall of the tank, and the additional one through the lever and holder.

Недостатком устройства является ограниченность его использования, т.к. при мощных нагрузках импульс силы свыше 50 Нс для очистки емкостей с толщиной стенки, превышающей 5-6 мм, дополнительная пластина будет разбиваться о кронштейн. Кроме того, ответные реакции пластин будут воздействовать на катушку. Ввиду того что прочность диэлектрического корпуса сведена к минимуму (изоляционный зазор между металлом катушки и пластины должен быть минимальным), надежность катушки не позволяет использовать ее в условиях мощных нагрузок.The disadvantage of this device is the limited use of it, because at powerful loads, a force impulse of more than 50 Ns for cleaning containers with a wall thickness exceeding 5-6 mm, an additional plate will break on the bracket. In addition, plate responses will affect the coil. Due to the fact that the strength of the dielectric casing is minimized (the insulating gap between the metal of the coil and the plate should be minimal), the reliability of the coil does not allow its use under heavy loads.

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для очистки поверхности емкости от прилипшего к нему вещества встряхиванием емкостей при их разгрузке по а.с. СССР №939327, 1982, содержащее корпус с фланцем и диэлектрическим вкладышем, электромагнитную катушку, расположенный над ней ударник, амортизирующую прокладку и упругий кольцевой элемент.The closest analogue of the invention is a device for cleaning the surface of the tank from the substance adhering to it by shaking the containers during their unloading on a.s. USSR No. 939327, 1982, comprising a housing with a flange and a dielectric insert, an electromagnetic coil, a drummer located above it, a shock-absorbing pad and an elastic ring element.

Недостатком этого устройства является ограниченность его функциональных возможностей и недостаточная надежность. Так при мощном импульсе силы работа устройства ограничивается величиной зазора между диэлектрическим вкладышем и токопроводящей контактной стойкой, а также долговечностью упругого элемента, подпадающего под срезовый сдвиг от ударника, а движущиеся контакты создают хорошие условия для прогорания при токе разряда свыше 1 кА.The disadvantage of this device is the limited functionality and lack of reliability. So, with a powerful pulse of force, the operation of the device is limited by the gap between the dielectric insert and the conductive contact stand, as well as the durability of the elastic element falling under shear shift from the impactor, and moving contacts create good conditions for burning out at a discharge current of more than 1 kA.

Задачей устройства является создание надежного в эксплуатации экономичного и простого устройства.The objective of the device is to create a reliable, economical and simple device.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении эффективности очистки, увеличении срока службы, расширении функциональных возможностей при одновременном упрощении конструкции, универсальности устройства, позволяя применять его для любых типов и видов очищаемого оборудования.The technical result achieved by the invention is to increase the cleaning efficiency, increase the service life, expand the functionality while simplifying the design, versatility of the device, allowing it to be used for any type and type of equipment being cleaned.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для очистки поверхностей от налипших веществ, содержащем корпус с подводящей плитой, расположенные в корпусе электромагнитную катушку с якорем, подключенную к источнику импульсного электропитания, и подпружиненный шток с ударником, при этом катушка залита ударопрочным компаундом в каркас из брони, шток установлен в якоре соосно ему, а якорь и шток с ударником выполнены с равным весом.This result is achieved by the fact that in the device for cleaning surfaces from adhering substances, comprising a housing with a supply plate, an electromagnetic coil with an armature located in the housing connected to a switching power supply and a spring-loaded rod with a hammer, while the coil is filled with impact-resistant compound in a frame made of armor, the rod is mounted in the anchor coaxially with it, and the anchor and the rod with the hammer are made with equal weight.

Указанный результат достигается и тем, что ударник закреплен на штоке с возможностью перемещения, например, при помощи резьбы; что диаметр рабочей поверхности ударника составляет не менее 100 мм, а расстояние между косынками или кронштейнами составляет более 900 мм.The specified result is achieved by the fact that the drummer is mounted on the rod with the ability to move, for example, using thread; that the diameter of the working surface of the striker is not less than 100 mm, and the distance between the scarves or brackets is more than 900 mm.

На фиг.1 схематично изображено устройство, согласно изобретению, в разрезе.Figure 1 schematically shows a device according to the invention, in section.

На фиг.2 - то же, но для очистки емкостей с футеровкой или вибролистом.Figure 2 is the same, but for cleaning containers with a lining or vibration sheet.

Устройство состоит из корпуса 1 с подводящей плитой 2, расположенных в корпусе электромагнитной катушки 3, залитой ударопрочным компаундом 4 в каркас 5 из брони и подключенной к источнику 6 импульсного электропитания, якоря 7 с установленным в нем соосно ему подпружиненным штоком 8 с ударником 9, который взаимодействует с металлической емкостью 10 для обрушения свода.The device consists of a housing 1 with a supply plate 2, located in the housing of the electromagnetic coil 3, filled with shockproof compound 4 in a frame 5 made of armor and connected to a source 6 of a pulsed power supply, an armature 7 with a spring-loaded rod 8 aligned with it, with a hammer 9, which interacts with a metal tank 10 to collapse the arch.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В корпусе 1 расположены шток 8 с пружиной 11, электромагнитная катушка 3 с якорем 7, который упирается в шток 8 и сжимается подводящей плитой 2 с усилием 200-500 Н. При помощи косынки 12 или кронштейна подводящая плита 2 крепится к стенке емкости 10. Расстояние между косынками 12 или кронштейнами составляет более 900 мм.In the housing 1 there is a rod 8 with a spring 11, an electromagnetic coil 3 with an anchor 7, which abuts against the rod 8 and is compressed by a supply plate 2 with a force of 200-500 N. Using a scarf 12 or an arm, the supply plate 2 is attached to the wall of the tank 10. Distance between kerchiefs 12 or brackets is more than 900 mm.

На шток 8 навинчивается ударник 9 с контргайкой 13. Между ударником 9 и стенкой емкости 10 устанавливают необходимый зазор.A hammer 9 is screwed onto the rod 8 with a lock nut 13. Between the hammer 9 and the wall of the tank 10, the necessary clearance is set.

При возникновении свода веществ в емкости 10 замыкают разрядник 14. Через зарядное устройство 15 накопленная в емкости 16 энергия за очень малый промежуток времени (0,001 с) через токоподвод 17 поступает в электромагнитную катушку 3, создавая мощное электромагнитное поле. Это поле взаимодействует с якорем 7, где образуются вихревые токи. Эти токи в свою очередь создают ответное электромагнитное поле. Взаимодействие этих полей приводит в движение с большим ускорением якорь 7 со штоком 8 и ударником 9 по направлению к стенке емкости 10. При соударении ударника 9 о стенку емкости 10 последняя получает импульс механической силы. В результате колебаний вещество отделяется от стенки и происходит обрушение свода. После передачи импульса силы якорь 7, шток 8 и ударник 9 отводятся в исходное положение.When a set of substances occurs in the tank 10, the spark gap 14 is closed. Through the charger 15, the energy stored in the tank 16 for a very short period of time (0.001 s) through the current lead 17 enters the electromagnetic coil 3, creating a powerful electromagnetic field. This field interacts with the armature 7, where eddy currents are formed. These currents in turn create a response electromagnetic field. The interaction of these fields sets in motion with great acceleration the anchor 7 with the rod 8 and the striker 9 towards the wall of the tank 10. When the striker 9 hits the wall of the tank 10, the latter receives an impulse of mechanical force. As a result of oscillations, the substance separates from the wall and the arch collapses. After the transmission of the force pulse, the armature 7, the rod 8 and the striker 9 are retracted to their original position.

Эффективность работы зависит в большей степени от времени передачи импульсной нагрузки и частотой собственных колебаний емкости 10.The operational efficiency depends to a greater extent on the transmission time of the pulse load and the frequency of natural oscillations of the capacitance 10.

Если импульс ударной нагрузки на порядок - два меньше периода собственных колебаний, то процесс собственных колебаний идет в свободном режиме. В этом случае наиболее эффективна ударная нагрузка, получаемая при кумуляции энергии, т.е. при прижатом ударнике 9.If the shock impulse is an order of magnitude two less than the period of natural oscillations, then the process of natural oscillations proceeds in a free mode. In this case, the most effective shock load obtained by accumulating energy, i.e. with pressed drummer 9.

Усилие прижатия ударника 9 должно быть минимальным. При этом большая часть импульсной энергии генератора преобразуется в упругую деформации стенки емкости 10.The force of pressing the hammer 9 should be minimal. In this case, most of the pulsed energy of the generator is converted into elastic deformation of the wall of the tank 10.

При больших массах конструкции и «жесткой» стенке емкости 10 (толщина стенки превышает 5-6 мм, наличие ребер жесткости), когда период собственных колебаний становится соизмеримым с периодом ударной нагрузки, кумулятивный способ передачи энергии будет неэффективным. При наличии «жесткой» стенки в период ударной нагрузки наблюдается наслоение ударных волн и волн собственных колебаний, что приводит к быстрому затуханию упругих колебаний.With large masses of the structure and the “rigid” wall of the tank 10 (wall thickness exceeds 5-6 mm, the presence of stiffeners), when the period of natural vibrations becomes comparable with the period of shock loading, the cumulative method of energy transfer will be ineffective. In the presence of a “rigid” wall during the period of shock loading, layering of shock waves and waves of natural vibrations is observed, which leads to a rapid attenuation of elastic vibrations.

В этом случае период импульсной ударной нагрузки необходимо увеличивать за счет разгона ударника 9. Зазор между ударником 9 и стенкой не должен превышать 20 мм, а эмпирическая зависимость толщины h стенки от величины зазора δ выглядит так:In this case, the period of the pulsed shock load must be increased due to the acceleration of the striker 9. The gap between the striker 9 and the wall should not exceed 20 mm, and the empirical dependence of the wall thickness h on the gap value δ looks like this:

δ~h.δ ~ h.

При обрушении свода в «жестких» конструкциях необходимо прикладывать импульс силы свыше 50 Hc. При таких нагрузках на первый план выходит показатель надежности устройства.When the arch collapses in "rigid" structures, it is necessary to apply a force impulse in excess of 50 Hc. With such loads, the reliability indicator of the device comes to the fore.

В устройстве обратную реакцию от системы ударник 9, шток 8, якорь 7 принимает на себя броневой каркас 5. Часть ответной реакции гасится демпфирующей прокладкой 18. При меньших расстояниях ребра жесткости в местах крепления косынок 12 оказывают значительное влияние на расхождение ударных волн.In the device, the feedback from the system of the striker 9, rod 8, anchor 7 takes on the armored frame 5. Part of the response is suppressed by the damping pad 18. At shorter distances, the stiffeners at the points of attachment of the scarves 12 have a significant effect on the divergence of the shock waves.

Ударник 9 должен иметь рабочую площадку в диаметре не менее 100 мм. В условиях мощного разгона ударника 9 и удара его о «жесткую» стенку, в последней возникают упруго-пластичные деформации. При диаметре рабочей поверхности ударника 9 менее 100 мм напряжения, возникающие при колебаниях поверхности, превышают предел текучести материала металлической стенки, и в ней происходит разрушение поверхностного слоя.Drummer 9 must have a working platform with a diameter of at least 100 mm. Under conditions of powerful acceleration of the striker 9 and its impact on a “hard” wall, elastically plastic deformations arise in the latter. When the diameter of the working surface of the striker 9 is less than 100 mm, the stresses arising from surface vibrations exceed the yield strength of the material of the metal wall, and the surface layer is destroyed in it.

Якорь 7 и шток 8 с ударником 9 должны обладать одинаковым весом (массой). В случае, когда масса якоря 7 больше массы штока 8 с ударником 9, вся система (якорь 7, шток 8, ударник 9) приобретает ускорение и ударяется об очищаемую поверхность. Ответная реакция системы (якорь 7, шток 8, ударник 9) в обратном направлении ускоряется пружиной 11 и воздействует на броневой каркас с индуктором, разрушая последние.Anchor 7 and rod 8 with drummer 9 must have the same weight (mass). In the case when the mass of the anchor 7 is greater than the mass of the rod 8 with the hammer 9, the entire system (anchor 7, rod 8, hammer 9) acquires acceleration and hits the surface being cleaned. The response of the system (anchor 7, rod 8, drummer 9) in the opposite direction is accelerated by the spring 11 and acts on the armored frame with an inductor, destroying the latter.

Если масса штока 8 с ударником 9 будет больше массы якоря 7, то шток 8 с ударником 9 приобретают меньшую скорость. В этом случае при очень большой массе они могут просто не долететь до очищаемой поверхности. В другом случае шток 8 с ударником 9 подлетают к очищаемой поверхности с маленькой скоростью, при этом увеличивается время контакта с очищаемой поверхностью, и, как следствие, дополнительная часть энергии будет переходить в энергию пластической деформации очищаемой поверхности.If the mass of the rod 8 with the hammer 9 will be more than the mass of the armature 7, then the rod 8 with the hammer 9 acquire a lower speed. In this case, with a very large mass, they may simply not reach the surface being cleaned. In another case, the rod 8 with the hammer 9 fly up to the surface being cleaned at a low speed, while the contact time with the surface being cleaned is increased, and, as a result, an additional part of the energy will be transferred to the plastic deformation energy of the surface being cleaned.

Устройство эффективно и в случае наличия в емкости 10 футеровки 19 или вибролиста (см. фиг.2). В этом случае устройство крепится к внешней стенке емкости 10 или бункера, а ударник 9 непосредственно воздействует либо на футеровку 19 или на вибролист.The device is effective even if there is a lining 19 or a vibration sheet in the tank 10 (see Fig. 2). In this case, the device is attached to the outer wall of the tank 10 or the hopper, and the hammer 9 directly affects either the lining 19 or the sheet.

Claims

1. A device for cleaning surfaces from adhering substances, comprising a housing with a supply plate, an electromagnetic coil with an armature located in the housing, connected to a switching power supply, and a spring-loaded rod with a hammer, in which the coil is filled with impact-resistant compound in an armor frame, the rod is installed in the anchor is aligned with it, and the anchor and the rod with the hammer are made with equal weight.

2. The device according to claim 1, characterized in that the drummer is mounted on the rod with the ability to move, for example, using thread.

3. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the working surface of the striker is at least 100 mm.

4. The device according to claim 1, characterized in that the distance between the scarves or brackets is more than 900 mm