ПНЕВМОИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО
PNEUMATIC PULSE DEVICE

Изобретение относится к средствам пневмообрушения сыпучих материалов и может быть использовано, например, для очистки бункеров.
Известна пневмопушка, содержащая емкость с выпускным отверстием, которое закрывается клапаном, закрепленным на штоке пневмоцилиндра (полезная модель №50998 «Пневмопушка», МПК B65D 88/70, опубл. 27.01.2006 г., Бюл. №03). В момент «выстрела» поршневая полость пневмоцилиндра соединяется с атмосферой, шток втягивается и клапан открывает выпускное отверстие. Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и повышенные требования, предъявляемые к качеству изготовления пневмоцилиндра.
6
Известна пневмопушка, содержащая ресивер, мембрану, разделяющую ресивер на две полости и сопло, размещенное в подмембранной полости (патент №2078721 «Пневмопушка», МПК B65D 88/70, опубл. 10.05.1997 г.). После того, как величина давления в ресивере достигает заданного значения (контролируется манометром), открывается клапан, соединяющий надмембранную полость с атмосферой. Происходит выброс сжатого воздуха из сопла. Одним из недостатков данной пневмопушки является то, что она работает только в ручном режиме. Другим недостатком является наличие в составе устройства электромагнитного клапана, что ограничивает область применения пневмопушки (например, при наличии пожаровзрывоопасности).
5
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является устройство для обрушения, содержащее корпус с крышкой, мембрану, выпускную трубу, дренажный и перепускной клапаны (патент №2014267 «Пневмоимпульсное устройство для обрушения сводов в бункерах», МПК B65D 88/70, опубл. 15.06.1994 г.). В пространство, ограниченное корпусом и мембраной, поступает сжатый воздух. После набора давления последовательно срабатывают перепускной и дренажный клапаны. Мембрана прогибается и происходит выпуск сжатого воздуха через выпускную трубу. Данное устройство является достаточно сложным и обеспечивает работу только в автоматическом режиме. Недостатком данного устройства является также то, что в момент прогиба мембраны сжатый воздух продолжает поступать в надмембранную полость, что снижает эффективность работы.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей, повышение эффективности работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в пневмоимпульсном устройстве, содержащем корпус, выпускную трубу, расположенную в корпусе, крышку, мембрану, расположенную между крышкой и верхним срезом выпускной трубы, на крышке установлен штуцер подвода воздуха, связанный с выходом нормально открытого пневмораспределителя, вход управления пневмораспределителя связан с выходом пневмоусилителя, вход управления пневмоусилителя связан с прямым выходом первого струйного дискретного моностабильного элемента, один из управляющих входов первого струйного дискретного моностабильного элемента связан с прямым выходом второго струйного дискретного моностабильного элемента, второй управляющий вход первого струйного дискретного моностабильного элемента связан с выходом пневмокнопки, выход пневмотумблера связан с входом пневмокнопки и входом «запрет» второго струйного дискретного моностабильного элемента, управляющий вход второго струйного дискретного моностабильного элемента связан с выходом пневматического реле давления, вход управления пневматического реле давления связан с полостью корпуса, полость корпуса и вход питания нормально открытого пневмораспределителя связаны с источником высокого давления, входы питания струйных дискретных моностабильных элементов, пневмотумблера и пневматического реле давления связаны с источником низкого давления, а в качестве мембраны используется тарельчатая резинотканевая мембрана.
Использование в схеме управления струйных дискретных моностабильных элементов, в качестве которых могут быть использованы элементы типа СТ41 серии «ВОЛГА» (см. «Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием». Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989), упрощает конструкцию, так как эти элементы не имеют подвижных частей. Введение в схему управления пневмокнопки (например, типа П1КН.3), пневмотумблера (например, типа П1Т.2) и пневматического реле давления (например, типа П-РД) позволяет осуществлять работу, как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Величина хода тарельчатой мембраны больше величины хода плоской мембраны того же диаметра. Применение тарельчатой мембраны позволяет до минимума сократить объем надмембранной полости, что сокращает время опорожнения этой полости в момент «выстрела». Это повышает эффективность работы за счет сокращения времени возврата мембраны в положение, при котором сжатый воздух поступает в выпускную трубу. Сокращение этого времени происходит также за счет того, что в момент «выстрела» сжатый воздух подается только в подмембранную полость.
На чертеже изображено пневмоимпульсное устройство.
Пневмоимпульсное устройство содержит корпус 1, выпускную трубу 2, крышку 3 и мембрану 4. Полость корпуса 1 (подмембранная полость) сообщается с источником высокого давления, с входом управления пневматического реле давления 5 и манометром 6. С источником высокого давления связан также вход питания нормально открытого пневмораспределителя 7 (в качестве пневмораспределителя может быть использован двухпозиционный трехлинейный распределитель), выход которого связан со штуцером подвода воздуха 8 в надмембранную полость (полость, ограниченную мембраной 4 и крышкой 3). Вход управления пневмораспределителя 7 связан с выходом пневмоусилителя 9 (в качестве пневмоусилителя может быть использован усилитель типа ПФ67-21М). Вход управления пневмоусилителя 9 связан с прямым выходом струйного дискретного моностабильного элемента 10. Один из управляющих входов струйного дискретного моностабильного элемента 10 связан с прямым выходом струйного дискретного моностабильного элемента 11, а второй управляющий вход струйного дискретного моностабильного элемента 10 связан с выходом пневмокнопки 12. Выход пневмотумблера 13 связан с входом пневмокнопки 12 и входом «запрет» струйного дискретного моностабильного элемента 11, а управляющий вход струйного дискретного моностабильного элемента 11 связан с выходом пневматического реле давления 5.
Пневмоимпульсное устройство работает следующим образом. Схема управления пневмоимпульсным устройством позволяет осуществлять работу в двух режимах: ручном и автоматическом. Если предполагается работа в ручном режиме, необходимо включить пневмотумблер 13, что обеспечит поступление сигналов единичного уровня к входу пневмокнопки 12 и входу «запрет» струйного дискретного моностабильного элемента 11. Если пневмотумблер 13 отключен, работа будет происходить в автоматическом режиме, так как исключается поступление сигналов единичного уровня от пневмокнопки 12, а на входе «запрет» струйного дискретного моностабильного элемента 11 - сигнал нулевого уровня, что разблокирует прохождение управляющего сигнала от пневматического реле давления 5.
После подачи сжатого воздуха к устройству он через пневмораспределитель 7 и штуцер 8 начнет заполнять надмембранную полость. Мембрана 4 закроет вход в выпускную трубу 2. Одновременно начнется заполнение подмембранной полости корпуса 1. Так как площадь мембраны 4 со стороны надмембранной полости больше площади мембраны со стороны подмембранной полости, то вход в выпускную трубу будет оставаться закрытым.
Для производства «выстрела», при работе в ручном режиме, необходимо нажать пневмокнопку 12. На управляющий вход струйного дискретного моностабильного элемента 10 поступит сигнал единичного уровня и элемент переключится. На прямом выходе струйного дискретного моностабильного элемента 10 установится сигнал единичного уровня. Включится пневмоусилитель 9 и пневмораспределитель 7. В результате сжатый воздух из надмембранной полости через пневмораспределитель 7 стравливается в атмосферу. Мембрана 4 вернется в исходное положение, то есть в положение, которое она занимала до подачи к устройству сжатого воздуха. Произойдет «выстрел» (выброс сжатого воздуха из выпускной трубы 2). Следующий «выстрел» произойдет при повторном нажатии пневмокнопки 12. При работе в ручном режиме давление в полости корпуса 1 контролируется с помощью манометра 6.
При работе в автоматическом режиме после достижения заданного давления в полости корпуса 1 от пневматического реле давления 5 на управляющий вход струйного дискретного элемента 11 приходит сигнал единичного уровня, и элемент 11 переключается. На управляющем входе струйного дискретного элемента 10 появляется сигнал единичного уровня, и элемент 10 переключается. На прямом выходе струйного дискретного моностабильного элемента 10 установится сигнал единичного уровня, включится пневмоусилитель 9 и пневмораспределитель 7. Мембрана 4 вернется в исходное положение и произойдет «выстрел». Давление в полости корпуса 1 падает, от пневматического реле давления 5 на управляющий вход струйного дискретного элемента 11 придет сигнал нулевого уровня и на прямом выходе этого элемента установится сигнал нулевого уровня. Сигнал нулевого уровня установится на управляющем входе струйного дискретного элемента 10 и на прямом выходе этого элемента установится сигнал нулевого уровня. Отключится пневмоусилитель 9 и пневмораспределитель 7. Начнется заполнение сжатым воздухом надмембранной полости. Мембрана 4 закроет вход в выпускную трубу 2. Далее цикл повторяется.
Таким образом, схема управления обеспечивает работу пневмоимпульсного устройства в ручном и автоматическом режимах. Переход от одного режима к другому осуществляется простым включением (отключением) пневмотумблера. Повышение эффективности работы является следствием сокращения времени перемещения мембраны в положение, при котором сжатый воздух поступает в выпускную трубу. Это увеличивает объемный расход воздуха через выпускную трубу в момент «выстрела». Широкая область применения пневмоимпульсного устройства обусловлена его полной пожаровзрывобезопасностью.