Пневматический клапан для импульсных установок

Заявленная полезная модель относится к пневмоимпульсной технике и может быть использована в качестве специальной техники для импульсного воздействия на сыпучие среды в системах пневмообрушения, а также удаления зольных отложений на наружной поверхности конвективной части экономайзеров котельных агрегатов путем воздействия ударной волны сжатого газа.
Известен патент на изобретение №2023228 «ПНЕВМОИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ» (опубликован 15.11.2004), предназначенный для очистки золовых и шлаковых отложений за счет образования ударных волн в выходящей струе газа.
Генератор содержит корпус, запорный орган, установленный в корпусе над входным отверстием ствола с возможностью разделения корпуса на накопительную и управляющую камеры.
Недостатком данного технического решения является то, что запорный элемент в генераторе – мембранного типа, что снижает ресурс изделия в целом, а также исключает применение генератора для воздействия на сыпучие материалы с высокой насыпной плотностью. При срабатывании генератора происходит поворот потока сжатого газа на 180°, что увеличивает сопротивление.
Известен патент на изобретение №2312717 «ПНЕВМОИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР» (опубликован 20.12.2006), предназначенный для для импульсного воздействия на газообразные, жидкие и твердые среды.
Пневмоимпульсный генератор содержит корпус с полостью, сообщенной с источником сжатого воздуха, а посредством выходного патрубка, снабженного запорным клапаном - с атмосферой.
Недостатком данного изобретения является значительное количество пружин, от жесткости которых зависит время открытия пневмоимпульсного генератора. При срабатывании генератора происходит поворот потока сжатого газа на 90°, что увеличивает сопротивление.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному пневматическому клапану для импульсных установок является патент на изобретение №2005249 «ПУСКОВОЙ КЛАПАН ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ УСТАНОВОК» (опубликован 30.12.1993), предназначенный для использования в качестве пускового клапана в импульсных установках вместо разрушаемых диафрагм.
Пусковой клапан для импульсных установок содержит седло и запорный орган в виде колпака, перемещающегося по образующей обтекателя, при этом запорный орган обращен вершиной колпака к участку трубы низкого давления.
Недостатком данного технического решения является то, что запорный элемент, колпак, выполнен в виде конуса. По этой причине, чтобы иметь полный проход клапана, при открытии, колпаку необходим больший ход, и как следствие увеличенный объем управляющей полости, что увеличивает время открытия.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в улучшенных характеристиках по времени открытия клапана за счет уменьшенного хода запирающего элемента, а также уменьшенном объеме управляющей полости.
На фиг.1 представлен общий вид пневматического клапана для импульсных установок:
1- корпус;
2- управляющая полость;
3- рабочая полость;
4- седло;
5- гайка;
6- запорный элемент;
7- направляющая запорного элемента;
8- канал низкого давления.
Пневматический клапан для импульсных установок содержит корпус 1 с управляющей 2 и рабочей 3 полостями, седло 4, гайку 5, запорный элемент 6, выполненный в виде тонкостенной оболочки вращения, обращенной усеченной конической частью к каналу низкого давления 8 и опирающейся на кромку седла 4, представляющего собой плоское фторопластовое кольцо, установленное в корпусе 1, поджатое плоским торцом гайки 5, направляющую 7 запорного элемента. Запорный элемент 6 отсекает рабочую полость 3 от канала низкого давления 8 корпуса 1, соединенного с атмосферой. Объем между направляющей запорного элемента 7 и запорным элементом 6 является управляющей полостью 2.
Пневматический клапан для импульсных установок работает следующим образом.
При подаче сжатого газа в управляющую полость 2 запорный элемент 6, двигаясь по направляющей 7, опирается конической частью на кромку фторопластового седла 4, отсекая тем самым рабочую полость 3 от канала низкого давления 8, соединенного с атмосферой. Затем сжатый воздух по кольцевому зазору между направляющей запорного элемента 7 и запорным элементом 6 поступает в рабочую полость 3, соединенную с камерой высокого давления. При окончании напуска сжатого газа давление в рабочей 3 и управляющей 2 полостях становится одинаковым. При соединении управляющей полости 2 с атмосферой давление в управляющей полости 2 падает до атмосферного, при этом давление сжатого газа в рабочей полости 3, воздействуя на наружную коническую кольцевую поверхность запорного элемента 6, сдвигает его с кромки седла 4, после чего сжатый газ из камеры высокого давления сбрасывается в атмосферу, формируя ударную волну. Окончание движения запорного элемента 6 происходит в момент контакта с коаксиальной поверхностью направляющей запорного элемента 7.
На время открытия полного прохода клапана существенно влияет ход запорного элемента 6 и объем управляющей полости 2. Полный проход клапана обеспечивается в случае, когда в сечении канала низкого давления 8 не находится коническая часть запорного элемента 6. В случае с усеченной конической частью запорного элемента 6 последнему необходим меньший ход для того, чтобы был обеспечен полный проход клапана.
Таким образом, с уменьшением объема управляющей полости 2 и хода запорного элемента 6 перепад давлений в управляющей 2 и рабочей 3 полостях наступит раньше, что повлечет за собой открытие клапана.
По этой причине два фактора, ход запорного элемента 6 и объем управляющей полости 2 влияют на время открытия пневматического клапана, уменьшая его.
Полный проход – полное сечение клапана. Для клапана с проходным сечением 80мм полный проход составит 80 мм. Открывается он не сразу на 80мм, а постепенно от 0мм. При движении запорного элемента по направляющей происходит открытие полного прохода (обеспечение эквивалентной площади во всех сечениях клапана площади отверстия с диаметром 80 мм). Чем длиннее ход, тем дольше клапан будет открываться.
Еще одной отличительной особенностью данного клапана является возможность работы при повышенных температурах окружающей среды. Выполненный из алюминиевых сплавов запорный элемент 6, обращенный усеченным конусом к каналу низкого давления 8 и опирающийся на фторопластовое седло 4, непосредственно контактирует с горячими полостями котельных агрегатов. Примененные материалы обеспечивают работу пневматического клапана в широком диапазоне температур в одном исполнении.
Таким образом, полезная модель обеспечивает заявленный технический результат в улучшенных характеристиках по времени открытия клапана за счет уменьшенного хода запирающего элемента, а также уменьшенного объема управляющей полости.