УСТРОЙСТВО ПНЕВМОИМПУЛЬСНОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к пневмоимпульсной технике и может быть использована для удаления отложений с поверхности нагрева водогрейного котла.
Принцип действия устройства пневмоимпульсной очистки основан на воздействии волны сжатия на очищаемую от отложений поверхность. Накопительная емкость устройства наполняется сжатым воздухом, который при открытии запорного элемента высвобождается через выхлопное сопло с последующим формированием волны сжатия. Качество очистки напрямую зависит от интенсивности волны сжатия. Увеличение скорости открытия запорного элемента обеспечит высокую интенсивность волны сжатия и, как следствие, повысит качество очистки.
Известно пневмоимпульсное устройство для очистки изделий (авторское свидетельство СССР №1183206, В08В 5/02, опубликовано 07.10.1985), которое содержит полый корпус, выхлопную трубу, направляющий цилиндр, поршень, имеющий возможность возвратно-поступательного движения, канал для сообщения полостей корпуса с полостью цилиндра, систему подачи сжатого воздуха, распределитель. При наполнении полости корпуса сжатым воздухом поршень, перемещаясь, перекрывает выхлопную трубу. После достижения рабочего значения давления в полом корпусе, распределитель стравливает сжатый воздух из полости цилиндра. Вследствие падения давления в полости цилиндра поршень резко перемещается в сторону открытия, а весь воздух устремляется наружу и удаляет отложения.
Недостатком аналога является то, что запорный элемент выполнен в виде сплошного поршня, а не полого. Это увеличивает его массу и, следовательно, уменьшает скорость открытия. Еще одним недостатком является использование плоского торцевого уплотнения поршня с выхлопной трубой. Оно не обеспечивает достаточную герметичность в сравнении с коническим уплотнением.
Известен также пусковой клапан для ударных труб (авторское свидетельство №496405, F16K 1/12, опубликовано 25.12.1975), содержащий корпус клапана, который является соединительным звеном участков высокого и низкого давления, запорный орган, обратный клапан, обтекатель, содержащий два канала. Запорный орган перемещается по образующей обтекателя и выполнен в виде колпака, обращенного вершиной к участку трубы низкого давления. Такое расположение вершины колпака позволяет в момент начала движения максимально использовать рабочее давление, за счет чего обеспечивается высокая скорость открытия запорного органа.
Недостатком аналога является использование запорного элемента в виде колпака. Обеспечение максимального проходного сечения при такой форме требует увеличения хода запорного элемента, что отрицательно сказывается на времени открытия. Также из-за такой формы увеличивается объем внутренней полости запорного органа, что приводит к увеличению времени его срабатывания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является пневматический клапан для импульсных установок (RU 194819 U1, F26G 1/16, опубликовано 24.12.2019), содержащий корпус с управляющей и рабочей полостями, запорный элемент с направляющей, фторопластовое седло. Запорный элемент выполнен с усеченной конической частью, опирающейся на кромку седла. Данная конструкция улучшает характеристики времени открытия клапана за счет уменьшенного хода запирающего элемента, а также уменьшает объем управляющей полости.
Недостатком ближайшего аналога является то, что в момент срабатывания устройства у торцевой поверхности запорного элемента в зоне первой сверхзвуковой «бочки», где происходит перерасширение струи, образуется область разрежения, в которой давление ниже атмосферного. Область разрежения снижает скорость открытия запорного элемента вследствие уменьшения силы давления газов, действующей на торцевую поверхность запорного элемента.
Заявленная полезная модель совпадает с ближайшим аналогом тем, что использует полый запорный элемент, а для наполнения накопительной емкости присутствует кольцевой зазор между запорным элементом и его направляющей.
Заявляемая полезная модель имеет существенные признаки, отличные от ближайшего аналога. В предлагаемом нами устройстве на торцевой поверхности запорного элемента выполнен цилиндрический выступ, диаметром меньше внутреннего диаметра выхлопного сопла. В момент срабатывания устройства струя сжатого воздуха, попадая на цилиндрический выступ, замедляется, в результате чего образуется местный скачок уплотнения, в котором происходит увеличение плотности и давления. Образовавшаяся область повышенного давления приводит к увеличению газовой силы, действующей на торцевую поверхность запорного элемента, что увеличивает скорость его открытия.
Задача полезной модели - повышение качества пневмоимпульсной очистки за счет увеличения интенсивности формируемой волны сжатия.
Технический результат - увеличение скорости открытия запорного элемента за счет повышения газовой силы, действующей на торцевую поверхность запорного элемента.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается устройством пневмоимпульсной очистки поверхностей от отложений, содержащим накопительную емкость с расположенными в ней выхлопным соплом, направляющей, ограничителем с управляющим отверстием, запорным элементом, имеющим возможность перемещаться вдоль направляющей, в котором согласно полезной модели на торцевой поверхности запорного элемента имеется цилиндрический выступ диаметром меньше внутреннего диаметра выхлопного сопла.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На чертеже изображена схема устройства пневмоимпульсной очистки поверхностей от отложений.
Устройство пневмоимпульсной очистки поверхностей от отложений состоит из накопительной емкости 1, в которой установлены выхлопное сопло 2, направляющая 3 с расположенным в ней запорным элементом 4. На торце запорного элемента 4 имеется цилиндрический выступ 5 с диаметром меньше диаметра выхлопного сопла 2. Запорный элемент 4 имеет возможность перемещаться вдоль направляющей 3. Движение запорного элемента 4 ограничивается с одной стороны выхлопным соплом 2, с другой ограничителем 6. В ограничителе 6 расположено управляющее отверстие 7. Направляющая 3, ограничитель 6 и запорный элемент 4 формируют управляющую полость 8. Запорный элемент 4, опираясь на выхлопное сопло 2, формирует рабочую полость 9, ограниченную накопительной емкостью 1 и ограничителем 6.
Устройство пневмоимпульсной очистки поверхностей от отложений работает следующим образом. При заполнении накопительной емкости 1 сжатый воздух, поступая через управляющее отверстие 7 в управляющую полость 8, заставляет запорный элемент 4 переместиться по направляющей 3 и опереться на кромку седла выхлопного сопла 2, отсекая тем самым рабочую полость 9 от выхлопного сопла 2. Далее, из управляющей полости 8 через кольцевой зазор между направляющей 3 и запорным элементом 4, сжатый воздух заполняет рабочую полость 9. После выравнивания давлений в управляющей 8 и рабочей 9 полостях подача сжатого воздуха прекращается. При этом сила, действующая на запорный элемент 4 со стороны управляющей полости 8 выше силы действующей со стороны рабочей полости 9, так как часть торца запорного элемента 4 сообщена с атмосферой через выхлопное сопло 2. За счет этого обеспечивается плотное прилегание запорного элемента 4 к выхлопному соплу 2.
Формирование волны сжатия, необходимой для очистки поверхностей от различных отложений, происходит следующим образом. Сжатый воздух из управляющей полости 8 стравливается через управляющее отверстие 7 в атмосферу. В результате перепада давления между управляющей 8 и рабочей 9 полостями запорный элемент 4 перемещается в сторону открытия. В момент открытия струя воздуха при обтекании седла запорного элемента 4 меняет свое направление и двигается вдоль торца, к цилиндрическому выступу 5. Вблизи цилиндрического выступа 5 происходит торможение струи воздуха с образованием местного скачка уплотнения, в котором увеличивается плотность и давление. Образовавшаяся область повышенного давления приводит к увеличению газовой силы, действующей на торцевую поверхность запорного элемента 4, что увеличивает скорость его открытия.
Итак, заявляемая полезная модель позволит увеличить скорость открытия запорного элемента вследствие образования у торцевой поверхности местного скачка уплотнения с повышенным давлением. Это позволит увеличить интенсивность волны сжатия и, следовательно, улучшить качество пневмоимпульсной очистки.