ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ
PNEUMATIC VIBRATION EXCITER

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний, приводимым в действие давлением протекающей среды и обеспечивающим возвратно-поступательное движение, и может использоваться в качестве привода для вибрационных конвейеров и питателей, а также в качестве движителя для бесколесных транспортных средств, взаимодействующих с поверхностью дороги.
Известен пневматический вибровозбудитель, содержащий поршень со штоком, помещенный с возможностью продольного перемещения в полый корпус, разделенный им на поршневую камеру и штоковую камеру, в боковой стенке которой имеется канал для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие, сквозь которое шток выведен наружу, а также переключающее устройство для попеременного сообщения поршневой камеры с источником сжатого воздуха или с наружной средой (см. описание изобретения к патенту RU №2290262 по МПК В06В 1/18). В этом вибровозбудителе переключающее устройство выполнено в виде реверсивного клапана, установленного на корпусе со стороны поршневой камеры. Переключение клапана происходит при работе вибровозбудителя в моменты достижения поршнем крайних положений.
Недостатком известного устройства является то, что подача сжатого воздуха в него должна осуществляться с двух сторон, а главное - он будет стучать при работе, так как переключение реверсивного клапана непосредственно поршнем неизбежно сопровождается ударом по нему.
Известен также пневматический вибровозбудитель, принятый за прототип, содержащий поршень со штоком и центральным каналом в нем, помещенный с возможностью продольного перемещения в полый корпус, разделенный им на поршневую камеру и штоковую камеру, в боковой стенке которой имеется канал для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие, сквозь которое шток выведен наружу, а также переключающее устройство для попеременного сообщения поршневой камеры со штоковой камерой или с наружной средой (см. описание изобретения к патенту RU №2136396 по МПК В06В 1/18). В поршне этого вибровозбудителя имеются расположенные по окружности периферийные каналы, сообщающие между собой поршневую и штоковую камеры, центральный канал выполнен открытым в наружную среду, а переключающее устройство представляет собой смонтированный на поршне реверсивный клапан с отдельными запорными органами для попеременного перекрытия либо периферийных, либо центрального каналов.
В известный вибровозбудитель подача сжатого воздуха осуществляется с одной стороны, но реверсивный клапан сложен по конструкции и, хотя на нем установлен пружинный упор, ударов поршня о корпус избежать не удастся. К тому же пружина будет быстро разрушаться от неизбежно накапливающих в ней усталостных напряжений.
Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа.
Задача решена следующим образом. В пневматическом вибровозбудителе, который, как и известный, содержит поршень со штоком и центральным каналом в нем, помещенный с возможностью продольного перемещения в полый корпус, разделенный им на поршневую камеру и штоковую камеру, в боковой стенке которой имеется канал для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие, сквозь которое шток выведен наружу, а также переключающее устройство для попеременного сообщения поршневой камеры со штоковой камерой или с наружной средой, переключающим устройством является золотниковый распределитель, образованный отверстием в торцевой, стенке штоковой камеры и штоком, в котором имеется два окружных ряда сквозных радиально направленных отверстий, сообщающих его поверхность с центральным каналом в нем и расположенных таким образом, что при втянутом поршне первый от него ряд отверстий открыт в штоковую камеру корпуса, а при выдвинутом поршне второй ряд отверстий открыт в наружную среду.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение конструкции вибровозбудителя и обеспечение возможности его работы без ударов.
Развитием изобретения, направленным на создание возможности настройки безударности его работы, является снабжение поршневой камеры корпуса дополнительной камерой, имеющей устройство для изменения ее объема, выполненное, например, в виде плунжера с резьбовым хвостовиком, застопоренным гайкой.
Еще одним развитием заявленного изобретения, решающим задачу снижения шума, возникающего при его работе, является то, что снаружи к корпусу, со стороны штоковой камеры, присоединен глушитель выхлопа воздуха, выполненный, например, в виде решетчатого каркаса, внутрь которого помещена микропористая оболочка.
Сущность изобретения поясняется с помощью рисунков, на которых изображен общий вид заявляемого пневматического вибровозбудителя. На фиг. 1 показан вид на него с торца; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.
Поршень 1 со штоком 2 и центральным каналом 3 помещен с возможностью продольного перемещения в полый корпус 4, разделенный им на поршневую 5 и штоковую 6 камеры. В боковой стенке последней имеется канал 7 для подачи сжатого воздуха, а в торцевой стенке - отверстие 8, сквозь которое шток 2 выведен наружу. В штоке имеется два окружных ряда сквозных отверстий 9 и 10, сообщающих его поверхность с центральным каналом 3. При выдвинутом, как показано на фиг. 2, положении поршня 1, второй от него ряд отверстий 10 открыт в наружную среду, а первый ряд отверстий 9 перекрыт поверхностью отверстия 8. При втянутом положении поршня перекрытым окажется второй ряд отверстий 10, а первый ряд отверстий 9 будет открыт в штоковую камеру 6.
К корпусу 4 со стороны поршневой камеры 5 пристыкована дополнительная камера 11, содержащая плунжер 12 с резьбовым хвостовиком 13, застопоренным гайкой 14.
Со стороны штоковой камеры 6 к корпусу 4 присоединен глушитель выхлопа воздуха, образованный решетчатым каркасом 15, внутрь которого помещена микропористая оболочка 16.
В конструкции вибровозбудителя, изображенной на рисунках, предусмотрен прямоугольный фланец 17, предназначенный для закрепления на приводимом в движение объекте. Корпус 4, камера 11, каркас 15 глушителя и фланец 17 стянуты между собой четырьмя резьбовыми шпильками 18 с гайками 19.
Работа заявляемого вибровозбудителя происходит следующим образом. Сжатый воздух постоянно подают в штоковую камеру 6 корпуса 4. Под его воздействием поршень 1 из выдвинутого положения, изображенного на фиг. 2, переходит во втянутое положение. Отверстия 9 открываются в штоковую камеру 6, и сжатый воздух, через них и канал 3, поступает в поршневую камеру 5. Поскольку площадь круглого поперечного сечения камеры 5 превышает площадь кольцевого поперечного сечения камеры 6, поршень 1, не успев удариться о торцевую кромку камеры 11 (подтверждено практикой), станет двигаться в обратном направлении. Отверстия 9 перекрываются поверхностью отверстия 8, и дальнейшее движение поршня происходит за счет расширения воздуха в камере 5, сопровождающееся потерей давления. При возвращении поршня 1 в исходное выдвинутое положение, происходит открытие отверстий 10 в наружную среду и сброс сжатого воздуха из камеры 5 внутрь микропористой оболочки 16 глушителя, а из нее в атмосферу. После этого циклы возвратно-поступательных движений поршня 1 повторяются.
Для того чтобы поршень 1 возвращался в исходное выдвинутое положение без удара, необходимо, чтобы к этому моменту уравнивались создаваемые сжатым воздухом силы, действующие на него с двух сторон.
Это условие обеспечено за счет того, что в заявленном вибровозбудителе диаметры штока, поршня и амплитуда его колебаний выбраны с учетом соблюдения следующей зависимости: отношение конечного объема поршневой камеры 5 к начальному объему равно отношению площади ее поперечного сечения (круга) к площади поперечного сечения штоковой камеры 6 (кольца).
Фактическая амплитуда колебаний поршня неизбежно будет отличаться от расчетной. По этой причине в заявленном вибровозбудителе предусмотрена возможность изменения начального объема поршневой камеры 5 посредством перемещения плунжера 12 в дополнительной камере 11, осуществляемого путем вращения за хвостовик 13.
Настройка частоты колебаний вибровозбудителя осуществляется путем изменения давления питающего его сжатого воздуха.
Работоспособность предложенного изобретения подтверждена практикой. Было изготовлено 7 штук таких вибровозбудителей. Поршень со штоком выполнены из латуни, а корпус и остальные детали из стали. Диаметр поршня составляет 28 мм, диаметр штока 21 мм, расчетная амплитуда колебаний поршня 16 мм. Вибровозбудители установлены на вибрационные конвейеры, предназначенные для непрерывного перемещения изделий. Каждый конвейер представляет собой плоский желоб шириной 140 мм и длиной 700 мм. Частота колебаний конвейера составляет порядка 30 Гц. Избыточное давление питающего сжатого воздуха 1,2 ати. Конвейеры более 3-х лет успешно работают на одном из предприятий города Москвы.