Пневмопитатель

Полезная модель относится к устройствам пневмоавтоматики (пневмонике) и может быть использована в системах питания пневматических струйных устройств.
Известно устройство, увеличивающее поток воздуха для питания пневмосистем с помощью эжектора (SU 353078 А1, 29.09.1972). Воздух из короба поступает в каналы питания струйных элементов, затем выбрасывается через атмосферные каналы во внутреннюю полость кожуха, откуда вновь засасывается эжектором. При этом количество воздуха внутри корпуса увеличивается. Недостатком известного устройства является малая производительность.
Известно устройство - электронная система EKPEXAIR, предназначенная для снижения потребления сжатого воздуха (russlan.exair.com), принятая за прототип.
По известному решению устройство экономит расход сжатого воздуха за счет выключения потребления сжатого воздуха в моменты отсутствия обрабатываемой детали объекта потребления. Такое снижение расхода сжатого воздуха известное устройство может выполнять только в тех случаях, когда объект потребления имеет паузы в технологическом процессе, например для неупорядочного или периодического поступления деталей для их обдувки с целью очистки или охлаждения. Когда же необходимо подавать сжатый воздух непрерывно для питания, например пневмоструйных систем управления, то известное устройство не способно экономить сжатый воздух. Струйная система (пневмоника) состоит x струйных элементов, в каждом из которых половина подаваемого в него питающего воздуха безвозвратно уходит в атмосферу.
Техническим результатом предложенного пневмопитателя пневмосистемы является уменьшение потребления сжатого воздуха при непрерывном его потреблении.
Технический результат достигается тем, что пневмопитатель содержит соединенный входом с источником сжатого воздуха мультивибратор, оппозитные выходы которого соединены с соплами импульсных эжекторов с выходами, объединенными между собой, и через камеры с выходом питателя, подключенного к пневмосистеме.
На фиг. 1 представлена конструкция пневмопитателя. На фиг. 2 приведены диаграммы работы пневмопитателя.
Пневмопитатель по фиг. 1, изготовленный в плоском корпусе фрезерованием или способом 3-D набора элементов, содержащий соединенный входом 1 с источником сжатого воздуха мультивибратор 2, оппозитные выходы 3 и 4 которого соединены с соплами 5 и 6 импульсных эжекторов с выходами 7 и 8, объединенных между собой в камеры 9 и 10, подключенные к выходу 11 для питания в пневмосистемы.
Экономия сжатого воздуха достигается путем увеличения потока питания присоединением дополнительного потока воздуха из атмосферы.
Поступающий на вход 1 сжатый воздух преобразуется в мультивибраторе 2 в импульсный поток, импульсы которого чередуются на оппозитных выходах 3 и 4, которые подаются соответственно на сопла 5 и 6 импульсных эжекторов. Основной поток мультивибратора 2 через выходы 3 и 4 подсасывает в эжекторах добавочный воздух из атмосферных отверстий 12 и 13(14) и совместно с проходят к выходам 7 и 8 с последующим объединением потоков между собой в камерах 9 и 10 на выход питателя 11, подключенного к использованию в пневмосистеме.
Через сопла 5 и 6, например 5, в канал 15 подводится с периодом Т сжатый воздух импульсными зарядами, к которым присоединяется масса атмосферного воздуха через атмосферные отверстия 12 и 13. При этом атмосферные отверстия 12, 13, 14, расположены по течению в плоскости струйного сопла 5(6) по обе стороны длины канала 15(16) от среза сопла 5 (6) на расстоянии 0,01 периода Г истечения импульсного заряда со скоростью V.
1
На фиг. 2 приведены диаграммы работы питателя, показывающие, как питателем обеспечивается переход пульсирующих потоков на выходах 7 и 8 импульсных эжекторов с динамическим давлением (Р+Р) к постоянному потоку через камеры 9 и 10 на выход 11 питателя потока с постоянным давлением Р (отмечен жирной линией).
Понятие импульсный «заряд» - это условный «поршень» - объем компактной спрессованной массы воздуха, который вылетает из струйного сопла импульсного эжектора, например 5. Кроме того, период импульсных зарядов Гравен 0,2 с и скорость V в пределах 130 Гц±20 Гц.
1
По исследованиям некоторых авторов (Кудрин О.И. и др.) в неустановившихся потоках происходит непрерывное перераспределение энергии по массе движущегося газа, скорость головной части массы может намного превышать скорость хвостовой. Основным процессом в приросте динамического давления в зависимости от основных параметров пульсирующего потока является последовательное втекание дополнительной массы воздуха при небольших потерях энергии. Последовательное втекание (присоединение) существует пока «поршень» активной струи существует и двигается внутри канала 15(16) и не вышел из него. Пульсирующая порция струи из сопла 5(6) при движении позади себя создает область разрежения Р, в которую через атмосферные патрубки 12 и 13(14) устремляется атмосферный воздух. Аналогичную картину движения пульсирующего поршня имеем из сопла 6. Далее суммарные порции из сопла 5(6) и присоединенного атмосферного воздуха поступают в камеру 9 и перемешиваются с суммарными порциями из сопла 6 после прохода камеры 10 на выход 11 к нагрузке. Частота выпуска «поршня» из сопла 5 с давлением Р струи для включения последовательного втекания должна быть ориентировочно ƒ=5 Гц для более полной процедуры втекания. Такую же частоту последовательного втекания имеют «поршни» из сопла 6.
1
В предложенной модели принята усредненная схема по протяженности вакуумной зоны Р с числом поршней - два по каждой ветви, в которой возникает система волн разрежения и давления между «поршнями» и входом из атмосферных отверстий и выходом.
Цикличность работы истекания струи сопла 5(6) можно рассмотреть так, что, начиная с некоторого момента скорость движения атмосферного воздуха через отверстия 12 и 13 и сжатого в сопле, например 5, не поддерживается подачей воздуха из сопла 5, которая к концу истечения уменьшается, и удаление из канала 15 массы газа происходит быстрее, чем поступление сжатого газа из сопла 5. Тогда под действием разрежения, образующегося в атмосферных отверстиях 12 и 13, устремляется дополнительная масса воздуха, которая движется вслед за удаляющимися порциями газа из сопла 5. Последовательное присоединения масс, которое по своему механизму принципиально отличается от эжекции в виде турбулентного захвата и дальнейшего смешения и представляет собой взаимодействие разделенных масс типа газового поршня и выталкиваемого или втекающего воздуха. Такой процесс не основан на трении газовых потоков с большими потерями.
Работа импульсных эжекторов предложенного пневмопитателя обеспечивает снижение потребления сжатого воздуха от источника за счет добавления массы атмосферного воздуха. При этом предложенный пневмопитатель пневматических систем сохраняет способность экономить потребление сжатого воздуха независимо от их режима работы, включая непрерывный.