УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для регулирования давления газа в трубопроводах и может преимущественно использоваться в вентиляционном оборудовании, применяемом для проветривания тупиковых горных выработок в горной промышленности.
Подача свежего воздуха в тупиковый забой при прохождении тупиковых горных выработок осуществляется посредством вентиляторов местного проветривания через гибкие пластмассовые вентиляционные трубопроводы. При включении двигателя вентилятора и его разгоне в течение короткого промежутка времени, как правило в течение нескольких секунд, в трубопроводе резко возрастает давление воздуха, превышающее номинальное в установившемся режиме работы вентиляционной системы. Это часто приводит к разрыву трубопровода. Поэтому запуск вентиляторов, на практике, осуществляют несколькими последовательными пусками и остановками с помощью автоматов повторного пуска или вручную.
Однако это вызывает перегрузку двигателей высокими пусковыми токами, что приводит к преждевременному отказу двигателей вентиляторов.
Более эффективный способ включения вентиляционных систем предусматривает применение специальных регулирующих устройств давления газа в самом трубопроводе при обычном (без кратковременных остановок) пуске двигателей вентиляторов или компрессоров.
Так, известны устройства для плавного повышения давления в трубопроводах, содержащие цилиндрический корпус, расположенный внутри него несущий вал с закрепленной на нем заслонкой и устройство для поворота заслонки с пневматическим приводом и командными приборами (авторские свидетельства СССР №767717, МПК G05D 16/06; 1980, №948243, МПК G05D 16/06, 2006;. №1228678, МПК G05D 16/06, 1996; патент Российской Федерации №2050579, МПК G05D 16/06, 1995).
Однако известные устройства имеют сложную конструкцию, обслуживание таких устройств требует больших трудозатрат. Такие устройства нецелесообразно использовать в подземных условиях для вентиляционного оборудования проветривания тупиковых горных выработок в горной промышленности.
За прототип принято устройство для плавного повышения давления в трубопроводах, содержащее цилиндрический корпус, расположенный внутри него несущий вал с закрепленной на нем заслонкой и устройство для поворота заслонки с электрическим или ручным приводом (патент Российской Федерации №2268445 МПК F24F 13/08, 2003).
Однако известное устройство с электрическим приводом также имеет сложную конструкцию и требует подвода электрической энергии. Управление такого устройства с ручным приводом весьма затруднено и неэффективно. Такое устройство также нецелесообразно использовать в подземных условиях для вентиляционного оборудования проветривания тупиковых горных выработок в горной промышленности.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование известного устройства для плавного повышения давления путем изменения конструкции регулирующего органа - заслонки и устройства его автоматического поворота без применения командных приборов и дополнительного двигателя для привода механизма поворота заслонки для эффективной работы вентиляционного оборудования проветривания тупиковых горных выработок в горной промышленности.
Поставленная задача решается следующим образом. Известное устройство для плавного повышения давления, содержащем цилиндрический корпус, расположенный внутри него несущий вал с закрепленной на нем заслонкой, согласно полезной модели, снабжено блоком торможения вращения несущего вала, ось которого в поперечном сечении корпуса смещена относительно продольной его оси с образованием меньшей входной и большей выходной частей заслонки, выполненной в виде дугообразного профиля, вогнутая часть которого в закрытом положении заслонки обращена к входной части корпуса так, что при резком повышении давления перед заслонкой, последняя медленно поворачивается из закрытого исходного положения в полностью открытое положение.
Кроме того, отношение величины смещения оси вращения несущего вала относительно продольной оси корпуса к диаметру корпуса составляет 0,15-0,25.
Преимущественно хорда дугообразного профиля заслонки в открытом ее положении расположена под углом 0-4° к продольной оси корпуса.
Предпочтительно отношение длины хорды дугообразного профиля заслонки к радиусу его дуги составляет 0,6-0,8.
В лучшем варианте выполнения полезной модели блок торможения вращения несущего вала выполнен в виде кинематически связанного с этим валом поршня, установленного в, разделенном этим поршнем на две камеры, цилиндре с жидкостью с возможностью перетока этой жидкости из одной камеры в другую, создавая торможение вращению несущего вала при движении поршня вверх в результате резкого повышения давления перед заслонкой и возвращая в исходное положение заслонку при движении поршня вниз под собственным весом при уменьшении давления перед заслонкой.
Более подробно сущность полезной модели поясняется чертежом, на фиг.1 которого изображен продольный разрез предложенного устройства для плавного повышения давления, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Устройство содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого на подшипниках 2 и 3 установлен несущий вал 4 с закрепленной на нем заслонкой 5 с образованием меньшей входной 6 и большей выходной 7 частей. Заслонка 5, выполнена в виде дугообразного профиля с радиусом R, вогнутая часть которого в закрытом положении заслонки 5 обращена к входной части корпуса. Подшипники 2 и 3 допускают поворотную установку заслонки 5 из (показанного пунктиром на фиг.1) полностью закрытого положения до полностью открытого положения (показанного сплошными линиями), в котором заслонка устанавливается вдоль направления потока воздуха, обозначенного стрелкой В. Ось несущего вала 4 в поперечном сечении корпуса 1 смещена относительно продольной его оси на величину С таким образом, что отношение величины смещения С оси вращения несущего вала 4 относительно продольной оси 8 корпуса 1 к диаметру D корпуса составляет 0,15-0,25. При таком выполнении устройства заслонка 5 сохраняет устойчивое положение при обтекании ее потоком воздуха, создаваемым вентилятором. В результате смещения оси несущего вала 4 в поперечном сечении корпуса 1 относительно продольной его оси на величину С, меньшая входная часть 6 заслонки 5 имеет площадь меньше чем большая выходная часть 7. Хорда 9 дугообразного профиля заслонки 5 в открытом ее положении расположена под углом α к продольной оси корпуса, равным 0-4°. При таком расположении заслонки 5, последняя создает максимальную аэродинамическую силу. Отношение длины L хорды 9 дугообразного профиля заслонки 5 к радиусу R его дуги составляет 0,6-0,8. В открытом положении заслонка 5 такой формы создает минимальное аэродинамическое сопротивление. Устройство для плавного повышения давления снабжено блоком торможения вращения несущего вала 4, выполненного в виде кинематически связанного с этим валом 4 поршня 10, установленного в, разделенном этим поршнем на две камеры 11 и 12, цилиндре 13 с жидкостью 14, например маслом, с возможностью перетока этой жидкости из одной камеры в другую. Несущий вал 4 связан с штоком 15 поршня 10 посредством гибкой, например цепной, связи 16. Один конец 17 гибкой связи 16 прикреплен к штоку 15, а другой - к сектору 18 в точке 19. Сектор 18 жестко прикреплен к несущему валу 4. Для обеспечения перетока жидкости из одной камеры 11 в другую 12 и наоборот поршень установлен в цилиндре с небольшим зазором 20. К корпусу 1 прикреплен вентиляционный трубопровод, фрагмент которого обозначен позицией 21. Для ограничения поворота заслонки в открытом положении в корпусе установлен упор 22.
Устройство работает следующим образом. При выключенном вентиляторе (на чертеже не показан) заслонка 5 занимает положение, показанное пунктиром на фиг.1, и полностью перекрывает проходное сечение корпуса 1, к которому прикреплен вентиляционный трубопровод 21. При включении вентилятора, выходной патрубок которого соединен с входной частью корпуса 1, воздух в корпусе движется по направлению В к заслонке 5. В результате того, что меньшая входная часть 6 имеет меньше площадь, чем большая выходная часть 7 заслонки 5, последняя медленно поворачивается под давлением воздуха против часовой стрелки в открытое положение, обозначенное сплошными линиями на фиг.1 и ограничиваемое упором 22. При этом поршень 10 (показанный пунктиром на фиг.1), находящийся при закрытом положении заслонки в нижней части цилиндра 13 в результате перетока жидкости 14 через зазор 20 из одной камеры 11 в другую 12 медленно перемещается вверх и препятствует быстрому повороту заслонки. Переток жидкости происходит благодаря образованию разрежения под поршнем 10, возникающего при движении его вверх. Аэродинамическая подъемная сила, создаваемая потоком воздуха в направлении В, удерживает заслонку 5 в полностью открытом положении, а поршень 10 в верхней части цилиндра 13. При повороте заслонки гибкая связь 16 располагается на секторе 18, который выполняет функцию рычага. Таким образом, заслонка 5 плавно и медленно открывает проходное сечение корпуса, что приводит к плавному и медленному повышению давления в вентиляционном трубопроводе 21 и не приводит к резкому повышению давления, способному разорвать трубопровод 21. При выключении вентилятора поток воздуха прекращается, аэродинамическая подъемная сила перестает действовать на заслонку 5, которая под действием силы тяжести поршня 10 плавно возвращается в закрытое положение, а поршень 10 - в нижнюю часть цилиндра 13.
Экспериментально-расчетные исследования показали, что технический результат в наибольшей мере достигается при выполнении формы и размеров, представленных в формуле полезной модели.
Использование полезной модели позволит обеспечить автоматическое, плавное и медленное повышение давления в вентиляционном трубопроводе при запуске вентилятора. Это повышает надежность и долговечность вентиляционной системы в целом.