SU1690859A1 - Пневмовибратор - Google Patents

Abstract

Изобретение м.б. использовано в строительной , горной и химической промышленности . Цель изобретени  - повышение мощности и КПД пневмовибратора за счет использовани  энергии потока энергоносител . В корпусе 1 с входным и выходным отверсти ми 2,4 размещен с образованием рабочей полости со стороны отверсти  2 сердечник 5. Отверстие 2 снабжено рассекателем 3 потока рабочей среды. Периферийные поверхности сердечника 5 и корпуса 1 со стороны отверсти  2 в осевом сечении образуют между собой диффузор- ный канал. Центральные части корпуса 1 и сердечника 5 со стороны отверсти  2 в осе- вом сечении образуют между собой ко нфу- зорный канал. На корпусе 1 установлены демпферы 11с каналами 12, обеспечивающими ударную остановку сердечника 5 при его движении вверх. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

фиг.1

Изобретение относитс  к устройствам дл  возбуждени  колебаний и может найти применение в строительной,,горной и химической отрасл х промышленности.

Известен пневматический вибратор, включающий неподвижное основание с силовой камерой, образованной манжетой- клапаном, ударник и канал подвода энергоносител ,

К недостатку данного вибратора относитс  то, что часть энергии ударника при рабочем ходе отбираетс  на раст жение упругих элементов, а затем используетс  на возврат ударника в исходное положение. Одновременно с этим центральна  часть ударника находитс  под избыточным давлением , так как на ударник посто нно воздействует стру  сжатого воздуха. Это ведет к снижению мощности вибратора при холостом ходе ударника, Отработанный воздух выхлопываетс  в атмосферу под большим давлением, не соверша  работы.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности  вл етс  автоколебательный вибратор, содержащий корпус с входным и выходным отверсти ми, сердечник , часть которого размещена в полости корпуса, завихритель с тангенциальным каналом , причем сердечник снабжен демпфирующим элементом.

Недостатком данного вибратора  вл етс  то, что сердечник возвращаете в нижнее исходное положение под действием собственного веса, причем больша  площадь сердечника, вход щего в корпус находитс  под посто нным давлением и прошводействует перемещению ударника вниз, Остановка сердечника происходит безударно и, соответственно,скачок давлени  между сердечником и корпусом не успевает достигнуть системного давлени  до начала смещени  сердечника вверх. Следовательно , сердечник не приобретает полную энергию, а соответственно, и мощность, Вмхлоп отрабгм нного энергоносител  в атмосферу происходит под большим давлением, обладающим большим запасом энергии. така  работа вибратора снижает КПД расхода энергоносител 

Цель изобрет -ни  - повышение мощности вибратора м КПД за счет использовани  энергии потока о1 еогоносител ч-достигаетс  тем, что в г.иермовибраторе, рключюа- щэи s onnyc с входным и выходным отверсти ми и сердечник, размещенный в корпусе с образованием рабочей полости со стороны входного отверсти , входное отверстие снабжено рассекателем потока энергоносител , причем в осевом сечении одна из полостей корпуса или сердечника

обращенных одна к другой, в зоне рабочей полости выполнена пр молинейной, а периферийна  часть плоскости - по форме обра- аующей диффузора; в осевом сечении одна

из полостей корпуса или сердечника, обращенных одна к другой, в зоне рабочей полости выполнена в форме образующей конфузора, а за ее пределами - в форме образующей диффузора,

0 При исполнении вибровозбудител  с сердечником, часть которого размещена под давлением, снижаетс  скорость перемещени  сердечника вниз, что приводит к плавной остановке последнего без гермети5 зации полости между корпусом и сердечником , в результате чего в полости отсутствует скачок давлени  энергоносител , достигающий давлени  в системе, и скоростное перемещение сердечника вверх. Как результат,

0 падает мощность вибровозбудител . Кроме того, энергоноситель выхлопываетс  в атмосферу под большим давлением с запасом энергии, котора  не используетс .

В предлагаемом пневмовибраторе на5 правленное истечение энергоносител  от оси к периферии адоль плоскости корпуса, обращенной к сердечнику,и исполнение одной из плоскостей в сечении на периферийной части по форме образующей диффузора

0 или в зоне рабочей полости - по форме конфузорэ, а за зе пределами - диффузора обеспечивав 1 периодическую инерционную герметизацию рабочей полости и беспреп тственное ускорение перемещени  сер5 дачника вверх. При перемещении сердечника вверх скоростное истечение энергоносител  от оси к периферии ведет к резкому расширению струи и падению в ней давлени  до значений ниже атмосферного,

0 дальнейшее ее расширение в диффузоре увеличивает разрежение между плоскост ми СЧРТ возникшего перепада давлени  на плоскост х сердечника (вверху - атмосферное , а мечду сердечником и корпусом 5 ниже атмосферного) сердечник ускоренно смещаетс  вниз до полного инерционного замыкани  рабочей полости. В замкнутой полости происходит скачкообразное повышение давлени  и цикл повтор етс . Така 

0 схема работы позвол ет увеличить мощность вибратора и полностью использовать знеогию сжатого воздуха, так как под воздействием одного и того же потока воздуха ударник принудительно перемещаетс  поо5 чередно в обе стоооны, а давление в струе измен ете от избыточного до минусового. Данными преимуществами не обладает устройство-прототип .

Существенными признаками, отличающими предлагаемое решение от прототипа,

 вл етс  то, что входной канал снабжен рассекателем потока энергоносител , причем в осевом сечении одна из плоскостей корпуса или сердечника, обращенных одна к другой, в зоне рабочей полости выполнена пр молинейной , а периферийна  часть полости - по форме образующей диффузора, одна из плоскостей корпуса или сердечника, обращенных одна к другой, в зоне рабочей полости выполнена в форме образующей конфузора, а за ее пределами - в форме образующей диффузора, плоскости корпуса и сердечника, обращенные одна к другой,в зоне рабочей полости выполнены в форме образующей конфузора, а за ее пределами - в форме образующей диффузора.

В известных технических решени х имеютс  признаки, сходные с названными выше, отличающими предлагаемое техническое решение от прототипа. Однако нар ду с положительным свойством - увеличением удельной мощности, в них присутствует и отрицательное свойство, аналогичное описанному при анализе аналога и прототипа, состо щее в том, что часть энергии сжатого воздуха тратитс  на преодоление магнитного пол , посто нно воздействующего на колеблющуюс  втулку, что снижает мощность, передаваемую втулкой вверх. Воздух выхлопываетс  в атмосферу с большим запасом энергии. Кроме того, часть воздуха стравливаетс  через зазор между втулкой и коническим сердечником , не соверша  работы. В целом это снижает КПД расхода энергоносител .

Предлагаемое техническое решение в сравнении с известными обладает новыми свойствами: оно позвол ет за счет выполнени  деталей пневмовибратора с диффу- зорной частью и направленной струей энергоносител  периодически создавать между плоскост ми то избыточное давление , то давление ниже атмосферного. Это обеспечивает (под действием одной и той же струи энергоносител ) принудительное перемеи ение сердечника в обоих направлени х .

Достоверность достижени  поставленной цели подтверждена экспериментально на модел х пневмовибратора, выполненных с одинаковым диаметром сердечников. Мощность вибратора возрастает при одинаковом расходе энергоносител . Растет и частота колебаний сердечника.

На фиг. 1 изображен пневмовибратор, сечение (сердечник в момент нанесени  удара вверх); на фиг. 2 - то же, сердечник внизу; на Фиг. 3 и 4 - варианты исполнени  вибратора.

Вибратор сосгс .п из корпуса 1 с ным отверстием 2, в котором установлен рассекатель 3, и выходным отверстием 4 В корпусе 1 установлен сердечник 5 с  лемон- том 6 фиксации сердечника в корпусе 1 от горизонтальных смещений. Сердечник 5 фиксируетс  в корпусе, например, элементом б фиксации скольз щего типа (фиг.1 и 2) или раст жками 7, позвол ющими сердеч0 нику свободно перемещатьс  в осевом направлении в пределах амплитуды колебаний последнего (фиг .3 и 4 ) . Корпус и сердечник в местах их периодического взаимного ударного контакта снабжены де5 мпфирующими элементами 8 и 9, например. с кольцевой полусферической канавкой, обеспечивающей завихрение истекающей струи и запирание (герметизацию) уже разомкнутой полости 10 с повышением в ней

0 давлени , а также передачу дополнительного импульса силы сердечнику 5. На корпусе 1 установлены демпферы 11с каналами 12, обеспечивающими ударную остановку сердечника 5 при движении последнего вверх.

5 Дл  регулировки ударного импульса положение сердечника 5 относительно демпфера 11 регулируетс  основанием 13 корпуса 1, который установлен в корпусе 1 подвижно .

0Вибратор работает следующим образом .

. Сжатый воздух от системы через отверстие 2 в рассекателе 3 поступает в замкнутую полость 10 и зар жает ее, За счет

5 энергии сжатого воздуха сердечник 5 ускоренно выбрасываетс  вверх. Между сердечником 5 и корпусом 1 образуетс  зазор, в который устремл етс  воздух из полости 10. В результате резкого расширени  сечени 

0 щели и дополнительного расширени  воздуха в диффузорной части скорость его истечени  увеличиваетс , а давление падает. Эжектирующий эффект упругой струи воздуха , выход щей из-под рассекател  3 в ра5 диальном направлении, обеспечивает разрежение не только в диффузорной части, но и в рабочей полости, и перепад давлени  действует по всей площади сердечника (фиг. 3 и 4). Эти качества отсутствуют у прототипа.

0 Сердечник 5 останавливаетс  безударно и начинает ускоренно смещатьс  вниз. В ударном исполнении(фиг. 1 и 2)при наличии в демпферах 8 и 9 кольцевой канавки начало выхлопа из полости 10 сопровождаетс  за5 вихрением потока (ламинарное истечение преобразуетс  в турбулентное) на границе кольцевой канавки с повышением давлени  и резким торможением потока, истекающего из полости 10. Давление в полости скачкообразно растет и сердечник 5 получает

дополнительный импульс силы дл  ускоренного перемещени  вверх. Это позвол ет увеличить мощность вибратора при рабочем ходе. Щель между сердечником 5 и основанием 13 расшир етс , турбулентное истечение струи энергоносител  преобразуетс  в ламинарное. Скорость истечени  струи между плоскост ми мгновенно растет с одновременным многократным расширением занимаемого струей объема. Давление в щели между сердечником 5 и основанием 13 резко падает до значений ниже атмосферного . Падению давлени  в рабочей полости 10 способствует и эжектирующий эффект истекающей струи-от рассекател  3 к периферии сердечника 5, т.е. диффузорной части щели, После ударной остановки в результате возникшего перепада давлени  на плоскост х сердечника 5 (вверху давление атмосферное, а внизу- ниже атмосферного) последний начинает ускоренно переме- а атьс  зниз, что позвол ет увеличить ударный импульс. При движении сердечника 5 вниз последний ударно останавливаетс  корпусом 1 вибратора, полость 10 гермети- зируетс  и цикл повтор етс .

Принудительное перемещение сердечника 5 в обе стороны позволило увеличить и частоту его колебаний. Регулируемое поло жение основани  13 позвол ет путем регу- лировки добитьс  максимальной силы соударени  или амплитуды колебаний сердечника 5 в зависимости от назначени  вибратора . Центрирование сердечника 5 а корпусе 1 относительно рассекател  3 осу- ществл етс  раст жками 8, которые позвол ют сердечнику 5 свободно перемещатьс  в осевом направлении, в пределах амплитуды его колебаний (фиг.З и 4). В другом случае элемент 6 скольз щего типа (фиг. 1 и 2), отверстие 4 и каналы 12 обеспечивают работоспособность вибратора. Кроме того, отработавший воздух свободно выходит в атмосферу через окна между раст жками 8 (фиг. 3 и 4).

Таким образом, предложенный пневмо- вибратор по сравнению с прототипом повышает ударную мощность вибратора на 7-12% и увеличивает частоту колебаний сердечника в 1,2-1,4 раза при одном и том же расходе энергоносител . Это позвол ет утверждать, что удельный КПД расхода энергоносител  возрастает.

Claims (1)

1. Пневмовибратор, содержащий корпус с входным и выходным отверсти ми и сердечник, размещенный в корпусе с образованием рабочей полости со стороны входного отверсти , отличающийс  тем, что, с целью повышени  мощности вибратора и КПД за счет использовани  энергии потока энергоносител , входное отверстие снабжено рассекателем потока рабочей среды, а периферийные поверхности сердечника и корпуса со стороны входного отверсти  в O.V3OM сечении образуют между собой диффузорный канал.

. Пневмовибратор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что центральна  часть корпуса м сердечника со стороны входного отверсти  в осевом сечении образуют между собой конфузорный канал.

п

72ZZ2ZZZZZZS2ZZZZ2Z22

/ / 9 Ю

Фив. 2

2

2

Шиг

/

/0

 

Фиг.З