RU2604862C2

RU2604862C2 - Pneumatic vibration exciter

Info

Publication number: RU2604862C2
Application number: RU2014131764/28A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Виссарионович Сосенков; Анатолий Анатольевич Донченко
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-12-10
Also published as: RU2014131764A

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: pneumatic vibration exciter relates to mechanical vibrations production devices, driven by compressed air pressure and providing for reciprocating movement, and intended for use as vibration conveyors and feeders drive, as well as for wheel-free vehicles propulsion source, interacting with road surface. Disclosed vibration exciter, comprises piston with rod and central channel in it, placed into hollow housing with possibility of longitudinal displacement, divided by it into piston chamber and rod chamber, in side wall of which there is compressed air supply channel, and in end wall is hole, through which rod is brought out to outside, as well as switching device for piston chamber alternate communication with rod or with external environment. Disclosed vibration exciter feature is, that switching device in it is slide valve, formed by rod chamber end wall hole and rod, in which there are two circumferential rows of through radial holes, communicating its surface with central channel in it and arranged so, with retracted piston first from it row of holes is open into housing rod chamber, and with extended piston second row of holes is open into external environment.

EFFECT: technical result is simplification of vibration exciter design and possibility of its operation without impacts.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний, приводимым в действие давлением протекающей среды и обеспечивающим возвратно-поступательное движение, и может использоваться в качестве привода для вибрационных конвейеров и питателей, а также в качестве движителя для бесколесных транспортных средств, взаимодействующих с поверхностью дороги.The invention relates to a device for producing mechanical vibrations driven by the pressure of a flowing medium and providing reciprocating motion, and can be used as a drive for vibration conveyors and feeders, as well as a mover for wheelless vehicles interacting with the road surface.

Известен пневматический вибровозбудитель, содержащий поршень со штоком, помещенный с возможностью продольного перемещения в полый корпус, разделенный им на поршневую камеру и штоковую камеру, в боковой стенке которой имеется канал для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие, сквозь которое шток выведен наружу, а также переключающее устройство для попеременного сообщения поршневой камеры с источником сжатого воздуха или с наружной средой (см. описание изобретения к патенту RU №2290262 по МПК В06В 1/18). В этом вибровозбудителе переключающее устройство выполнено в виде реверсивного клапана, установленного на корпусе со стороны поршневой камеры. Переключение клапана происходит при работе вибровозбудителя в моменты достижения поршнем крайних положений.Known pneumatic vibration exciter containing a piston with a rod, placed with the possibility of longitudinal movement in a hollow body, divided by it into a piston chamber and a rod chamber, in the side wall of which there is a channel for supplying compressed air, and in the end wall a hole through which the rod is brought out as well as a switching device for alternately communicating the piston chamber with a source of compressed air or with an external medium (see the description of the invention to patent RU No. 2290262 for IPC B06B 1/18). In this vibration exciter, the switching device is made in the form of a reversing valve mounted on the housing from the side of the piston chamber. Switching of the valve occurs when the vibration exciter is operating when the piston reaches its extreme positions.

Недостатком известного устройства является то, что подача сжатого воздуха в него должна осуществляться с двух сторон, а главное - он будет стучать при работе, так как переключение реверсивного клапана непосредственно поршнем неизбежно сопровождается ударом по нему.A disadvantage of the known device is that compressed air must be supplied to it from two sides, and most importantly, it will knock during operation, since switching the reversing valve directly by the piston is inevitably accompanied by an impact on it.

Известен также пневматический вибровозбудитель, принятый за прототип, содержащий поршень со штоком и центральным каналом в нем, помещенный с возможностью продольного перемещения в полый корпус, разделенный им на поршневую камеру и штоковую камеру, в боковой стенке которой имеется канал для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие, сквозь которое шток выведен наружу, а также переключающее устройство для попеременного сообщения поршневой камеры со штоковой камерой или с наружной средой (см. описание изобретения к патенту RU №2136396 по МПК В06В 1/18). В поршне этого вибровозбудителя имеются расположенные по окружности периферийные каналы, сообщающие между собой поршневую и штоковую камеры, центральный канал выполнен открытым в наружную среду, а переключающее устройство представляет собой смонтированный на поршне реверсивный клапан с отдельными запорными органами для попеременного перекрытия либо периферийных, либо центрального каналов.Also known is a pneumatic vibration exciter adopted for the prototype, containing a piston with a rod and a central channel in it, placed with the possibility of longitudinal movement in a hollow body, divided by it into a piston chamber and a rod chamber, in the side wall of which there is a channel for supplying compressed air, and end wall - a hole through which the rod is brought out, as well as a switching device for alternately communicating the piston chamber with the rod chamber or with the external environment (see the description of the invention to the patent RU 2136396 IPC V06V 1/18). In the piston of this vibration exciter there are peripheral channels located around the circumference, communicating with each other the piston and rod chambers, the central channel is made open to the external environment, and the switching device is a reversing valve mounted on the piston with separate shut-off bodies for alternately blocking either the peripheral or central channels .

В известный вибровозбудитель подача сжатого воздуха осуществляется с одной стороны, но реверсивный клапан сложен по конструкции и, хотя на нем установлен пружинный упор, ударов поршня о корпус избежать не удастся. К тому же пружина будет быстро разрушаться от неизбежно накапливающих в ней усталостных напряжений.Compressed air is supplied to the known vibration exciter from one side, but the reversing valve is complicated in design and, although a spring stop is installed on it, it will not be possible to avoid piston impacts on the housing. In addition, the spring will quickly break due to the inevitably accumulating fatigue stresses in it.

Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа.The task of the invention is to remedy these disadvantages of the prototype.

Задача решена следующим образом. В пневматическом вибровозбудителе, который, как и известный, содержит поршень со штоком и центральным каналом в нем, помещенный с возможностью продольного перемещения в полый корпус, разделенный им на поршневую камеру и штоковую камеру, в боковой стенке которой имеется канал для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие, сквозь которое шток выведен наружу, а также переключающее устройство для попеременного сообщения поршневой камеры со штоковой камерой или с наружной средой, переключающим устройством является золотниковый распределитель, образованный отверстием в торцевой, стенке штоковой камеры и штоком, в котором имеется два окружных ряда сквозных радиально направленных отверстий, сообщающих его поверхность с центральным каналом в нем и расположенных таким образом, что при втянутом поршне первый от него ряд отверстий открыт в штоковую камеру корпуса, а при выдвинутом поршне второй ряд отверстий открыт в наружную среду.The problem is solved as follows. In a pneumatic vibration exciter, which, as well as known, contains a piston with a rod and a central channel in it, placed with the possibility of longitudinal movement in a hollow body, divided by it into a piston chamber and a rod chamber, in the side wall of which there is a channel for supplying compressed air, and in the end wall there is a hole through which the rod is brought out, as well as a switching device for alternately communicating the piston chamber with the rod chamber or with the external medium, the switching device is a spool a distributor formed by an opening in the end wall of the rod chamber and a rod, in which there are two circumferential rows of through radially directed holes communicating its surface with a central channel in it and arranged so that when the piston is retracted, the first row of holes from it is open into the rod chamber case, and with the piston extended, the second row of holes is open to the external environment.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение конструкции вибровозбудителя и обеспечение возможности его работы без ударов.The technical result of the claimed invention is to simplify the design of the vibration exciter and to ensure the possibility of its operation without impacts.

Развитием изобретения, направленным на создание возможности настройки безударности его работы, является снабжение поршневой камеры корпуса дополнительной камерой, имеющей устройство для изменения ее объема, выполненное, например, в виде плунжера с резьбовым хвостовиком, застопоренным гайкой.The development of the invention, aimed at creating the possibility of adjusting the shocklessness of its operation, is to supply the piston chamber of the housing with an additional chamber having a device for changing its volume, made, for example, in the form of a plunger with a threaded shank, a locked nut.

Еще одним развитием заявленного изобретения, решающим задачу снижения шума, возникающего при его работе, является то, что снаружи к корпусу, со стороны штоковой камеры, присоединен глушитель выхлопа воздуха, выполненный, например, в виде решетчатого каркаса, внутрь которого помещена микропористая оболочка.Another development of the claimed invention, which solves the problem of reducing the noise arising during its operation, is that an air exhaust silencer, made, for example, in the form of a lattice frame, inside which a microporous shell is placed, is connected to the outside of the body, from the rod chamber.

Сущность изобретения поясняется с помощью рисунков, на которых изображен общий вид заявляемого пневматического вибровозбудителя. На фиг. 1 показан вид на него с торца; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.The invention is illustrated using the drawings, which depict a General view of the inventive pneumatic exciter. In FIG. 1 shows an end view of it; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. one.

Поршень 1 со штоком 2 и центральным каналом 3 помещен с возможностью продольного перемещения в полый корпус 4, разделенный им на поршневую 5 и штоковую 6 камеры. В боковой стенке последней имеется канал 7 для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие 8, сквозь которое шток 2 выведен наружу. В штоке имеется два окружных ряда сквозных отверстий 9 и 10, сообщающих его поверхность с центральным каналом 3. При выдвинутом, как показано на фиг. 2, положении поршня 1, второй от него ряд отверстий 10 открыт в наружную среду, а первый ряд отверстий 9 перекрыт поверхностью отверстия 8. При втянутом положении поршня перекрытым окажется второй ряд отверстий 10, а первый ряд отверстий 9 будет открыт в штоковую камеру 6.The piston 1 with the rod 2 and the central channel 3 is placed with the possibility of longitudinal movement in the hollow body 4, divided by it into a piston 5 and rod 6 of the chamber. In the side wall of the latter there is a channel 7 for supplying compressed air, and in the end wall there is an opening 8 through which the rod 2 is brought out. There are two circumferential rows of through holes 9 and 10 in the stem, communicating its surface with the central channel 3. When extended, as shown in FIG. 2, the position of the piston 1, the second row of holes 10 from it is open to the external environment, and the first row of holes 9 is blocked by the surface of the hole 8. When the piston is pulled in, the second row of holes 10 will be blocked, and the first row of holes 9 will be opened into the stock chamber 6.

К корпусу 4 со стороны поршневой камеры 5 пристыкована дополнительная камера 11, содержащая плунжер 12 с резьбовым хвостовиком 13, застопоренным гайкой 14.An additional chamber 11 is attached to the housing 4 from the side of the piston chamber 5, comprising a plunger 12 with a threaded shank 13, a locked nut 14.

Со стороны штоковой камеры 6 к корпусу 4 присоединен глушитель выхлопа воздуха, образованный решетчатым каркасом 15, внутрь которого помещена микропористая оболочка 16.From the side of the rod chamber 6, an air exhaust silencer formed by a lattice frame 15, inside which a microporous shell 16 is placed, is attached to the body 4.

В конструкции вибровозбудителя, изображенной на рисунках, предусмотрен прямоугольный фланец 17, предназначенный для закрепления на приводимом в движение объекте. Корпус 4, камера 11, каркас 15 глушителя и фланец 17 стянуты между собой четырьмя резьбовыми шпильками 18 с гайками 19.In the design of the vibration exciter shown in the figures, a rectangular flange 17 is provided for fastening to a movable object. The housing 4, the chamber 11, the muffler frame 15 and the flange 17 are pulled together by four threaded rods 18 with nuts 19.

Работа заявляемого вибровозбудителя происходит следующим образом. Сжатый воздух постоянно подают в штоковую камеру 6 корпуса 4. Под его воздействием поршень 1 из выдвинутого положения, изображенного на фиг. 2, переходит во втянутое положение. Отверстия 9 открываются в штоковую камеру 6, и сжатый воздух, через них и канал 3, поступает в поршневую камеру 5. Поскольку площадь круглого поперечного сечения камеры 5 превышает площадь кольцевого поперечного сечения камеры 6, поршень 1, не успев удариться о торцевую кромку камеры 11 (подтверждено практикой), станет двигаться в обратном направлении. Отверстия 9 перекрываются поверхностью отверстия 8, и дальнейшее движение поршня происходит за счет расширения воздуха в камере 5, сопровождающееся потерей давления. При возвращении поршня 1 в исходное выдвинутое положение, происходит открытие отверстий 10 в наружную среду и сброс сжатого воздуха из камеры 5 внутрь микропористой оболочки 16 глушителя, а из нее в атмосферу. После этого циклы возвратно-поступательных движений поршня 1 повторяются.The operation of the inventive vibration exciter is as follows. Compressed air is constantly supplied to the rod chamber 6 of the housing 4. Under its influence, the piston 1 from the extended position shown in FIG. 2, goes into retracted position. The openings 9 open into the rod chamber 6, and compressed air, through them, and the channel 3, enters the piston chamber 5. Since the circular cross-sectional area of the chamber 5 exceeds the annular cross-sectional area of the chamber 6, the piston 1, without having time to hit the end edge of the chamber 11 (confirmed by practice) will begin to move in the opposite direction. The holes 9 overlap with the surface of the hole 8, and further movement of the piston occurs due to the expansion of air in the chamber 5, accompanied by a loss of pressure. When the piston 1 returns to its initial extended position, the openings 10 open to the external medium and the compressed air is discharged from the chamber 5 into the microporous muffler shell 16 and from it into the atmosphere. After this, the cycles of the reciprocating movements of the piston 1 are repeated.

Для того чтобы поршень 1 возвращался в исходное выдвинутое положение без удара, необходимо, чтобы к этому моменту уравнивались создаваемые сжатым воздухом силы, действующие на него с двух сторон.In order for the piston 1 to return to its original extended position without impact, it is necessary that by this moment the forces created by compressed air acting on it from two sides are equalized.

Это условие обеспечено за счет того, что в заявленном вибровозбудителе диаметры штока, поршня и амплитуда его колебаний выбраны с учетом соблюдения следующей зависимости: отношение конечного объема поршневой камеры 5 к начальному объему равно отношению площади ее поперечного сечения (круга) к площади поперечного сечения штоковой камеры 6 (кольца).This condition is ensured due to the fact that the diameters of the rod, piston and amplitude of its vibrations in the inventive vibration exciter are selected taking into account the following dependence: the ratio of the final volume of the piston chamber 5 to the initial volume is equal to the ratio of its cross-sectional area (circle) to the cross-sectional area of the rod chamber 6 (rings).

Фактическая амплитуда колебаний поршня неизбежно будет отличаться от расчетной. По этой причине в заявленном вибровозбудителе предусмотрена возможность изменения начального объема поршневой камеры 5 посредством перемещения плунжера 12 в дополнительной камере 11, осуществляемого путем вращения за хвостовик 13.The actual amplitude of the oscillations of the piston will inevitably differ from the calculated one. For this reason, the inventive vibration exciter provides the ability to change the initial volume of the piston chamber 5 by moving the plunger 12 in the additional chamber 11, carried out by rotation of the shank 13.

Настройка частоты колебаний вибровозбудителя осуществляется путем изменения давления питающего его сжатого воздуха.The vibration exciter vibration frequency is adjusted by changing the pressure of the compressed air supplying it.

Работоспособность предложенного изобретения подтверждена практикой. Было изготовлено 7 штук таких вибровозбудителей. Поршень со штоком выполнены из латуни, а корпус и остальные детали из стали. Диаметр поршня составляет 28 мм, диаметр штока 21 мм, расчетная амплитуда колебаний поршня 16 мм. Вибровозбудители установлены на вибрационные конвейеры, предназначенные для непрерывного перемещения изделий. Каждый конвейер представляет собой плоский желоб шириной 140 мм и длиной 700 мм. Частота колебаний конвейера составляет порядка 30 Гц. Избыточное давление питающего сжатого воздуха 1,2 ати. Конвейеры более 3-х лет успешно работают на одном из предприятий города Москвы.The efficiency of the proposed invention is confirmed by practice. 7 pieces of such vibration exciters were made. The piston with the rod is made of brass, and the body and other parts are made of steel. The diameter of the piston is 28 mm, the diameter of the rod is 21 mm, the calculated amplitude of the oscillations of the piston is 16 mm. Vibration exciters are mounted on vibration conveyors designed for continuous movement of products. Each conveyor is a flat trough 140 mm wide and 700 mm long. The conveyor oscillation frequency is about 30 Hz. Overpressure of the feed compressed air is 1.2 ati. For more than 3 years, conveyors have been successfully working at one of the enterprises in Moscow.

Claims

1. Pneumatic vibration exciter containing a piston with a rod and a central channel in it, placed with the possibility of longitudinal movement in a hollow body, divided by it into a piston chamber and a rod chamber, in the side wall of which there is a channel for supplying compressed air, and an opening in the end wall through which the rod is brought out, as well as a switching device for alternately communicating the piston chamber with the rod chamber or with the external environment, characterized in that the switching device in it is a spool a distributor formed by a hole in the end wall of the rod chamber and a rod, in which there are two circumferential rows of through radially directed holes communicating its surface with a central channel in it and arranged in such a way that when the piston is retracted, the first row of holes from it is open into the rod chamber case, and with the piston extended, the second row of holes is open to the external environment.

2. Pneumatic vibration exciter according to claim 1, characterized in that the piston chamber of the housing is equipped with an additional chamber having a device for changing its volume, made, for example, in the form of a plunger with a threaded shank, a locked nut.

3. The pneumatic vibration exciter according to claim 1, characterized in that an air exhaust silencer, for example, in the form of a lattice frame, into which a microporous shell is placed, is connected to the outside of the body, from the side of the rod chamber.