УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ НАЛИПШИХ ВЕЩЕСТВ
DEVICE FOR REMOVING SUBSTANCES STUCK ON SURFACES

Изобретение относится к очистке поверхностей от налипших веществ, находящихся в замкнутых объемах емкостей стационарных и транспортных средств, и может быть использовано, в частности, в химической промышленности, в строительстве, в энергетике и др. отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки поверхности емкости от прилипшего к ней вещества (см. а.с. СССР №918220, 1978), содержащее электромагнитную катушку, помещенную в корпусе и подключенную к источнику импульсного электропитания, подпружиненный шток, подводящую плиту и пластины. Импульсами тока воздействуют на пластины, вызывая их взаимное отталкивание, основная непосредственно воздействует на стенку емкости, а дополнительная - через рычаг и обойму.
Недостатком устройства является ограниченность его использования, т.к. при мощных нагрузках импульс силы свыше 50 Нс для очистки емкостей с толщиной стенки, превышающей 5-6 мм, дополнительная пластина будет разбиваться о кронштейн. Кроме того, ответные реакции пластин будут воздействовать на катушку. Ввиду того что прочность диэлектрического корпуса сведена к минимуму (изоляционный зазор между металлом катушки и пластины должен быть минимальным), надежность катушки не позволяет использовать ее в условиях мощных нагрузок.
Ближайшим аналогом изобретения является устройство для очистки поверхности емкости от прилипшего к нему вещества встряхиванием емкостей при их разгрузке по а.с. СССР №939327, 1982, содержащее корпус с фланцем и диэлектрическим вкладышем, электромагнитную катушку, расположенный над ней ударник, амортизирующую прокладку и упругий кольцевой элемент.
Недостатком этого устройства является ограниченность его функциональных возможностей и недостаточная надежность. Так при мощном импульсе силы работа устройства ограничивается величиной зазора между диэлектрическим вкладышем и токопроводящей контактной стойкой, а также долговечностью упругого элемента, подпадающего под срезовый сдвиг от ударника, а движущиеся контакты создают хорошие условия для прогорания при токе разряда свыше 1 кА.
Задачей устройства является создание надежного в эксплуатации экономичного и простого устройства.
Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении эффективности очистки, увеличении срока службы, расширении функциональных возможностей при одновременном упрощении конструкции, универсальности устройства, позволяя применять его для любых типов и видов очищаемого оборудования.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для очистки поверхностей от налипших веществ, содержащем корпус с подводящей плитой, расположенные в корпусе электромагнитную катушку с якорем, подключенную к источнику импульсного электропитания, и подпружиненный шток с ударником, при этом катушка залита ударопрочным компаундом в каркас из брони, шток установлен в якоре соосно ему, а якорь и шток с ударником выполнены с равным весом.
Указанный результат достигается и тем, что ударник закреплен на штоке с возможностью перемещения, например, при помощи резьбы; что диаметр рабочей поверхности ударника составляет не менее 100 мм, а расстояние между косынками или кронштейнами составляет более 900 мм.
На фиг.1 схематично изображено устройство, согласно изобретению, в разрезе.
На фиг.2 - то же, но для очистки емкостей с футеровкой или вибролистом.
Устройство состоит из корпуса 1 с подводящей плитой 2, расположенных в корпусе электромагнитной катушки 3, залитой ударопрочным компаундом 4 в каркас 5 из брони и подключенной к источнику 6 импульсного электропитания, якоря 7 с установленным в нем соосно ему подпружиненным штоком 8 с ударником 9, который взаимодействует с металлической емкостью 10 для обрушения свода.
Устройство работает следующим образом.
В корпусе 1 расположены шток 8 с пружиной 11, электромагнитная катушка 3 с якорем 7, который упирается в шток 8 и сжимается подводящей плитой 2 с усилием 200-500 Н. При помощи косынки 12 или кронштейна подводящая плита 2 крепится к стенке емкости 10. Расстояние между косынками 12 или кронштейнами составляет более 900 мм.
На шток 8 навинчивается ударник 9 с контргайкой 13. Между ударником 9 и стенкой емкости 10 устанавливают необходимый зазор.
При возникновении свода веществ в емкости 10 замыкают разрядник 14. Через зарядное устройство 15 накопленная в емкости 16 энергия за очень малый промежуток времени (0,001 с) через токоподвод 17 поступает в электромагнитную катушку 3, создавая мощное электромагнитное поле. Это поле взаимодействует с якорем 7, где образуются вихревые токи. Эти токи в свою очередь создают ответное электромагнитное поле. Взаимодействие этих полей приводит в движение с большим ускорением якорь 7 со штоком 8 и ударником 9 по направлению к стенке емкости 10. При соударении ударника 9 о стенку емкости 10 последняя получает импульс механической силы. В результате колебаний вещество отделяется от стенки и происходит обрушение свода. После передачи импульса силы якорь 7, шток 8 и ударник 9 отводятся в исходное положение.
Эффективность работы зависит в большей степени от времени передачи импульсной нагрузки и частотой собственных колебаний емкости 10.
Если импульс ударной нагрузки на порядок - два меньше периода собственных колебаний, то процесс собственных колебаний идет в свободном режиме. В этом случае наиболее эффективна ударная нагрузка, получаемая при кумуляции энергии, т.е. при прижатом ударнике 9.
Усилие прижатия ударника 9 должно быть минимальным. При этом большая часть импульсной энергии генератора преобразуется в упругую деформации стенки емкости 10.
При больших массах конструкции и «жесткой» стенке емкости 10 (толщина стенки превышает 5-6 мм, наличие ребер жесткости), когда период собственных колебаний становится соизмеримым с периодом ударной нагрузки, кумулятивный способ передачи энергии будет неэффективным. При наличии «жесткой» стенки в период ударной нагрузки наблюдается наслоение ударных волн и волн собственных колебаний, что приводит к быстрому затуханию упругих колебаний.
В этом случае период импульсной ударной нагрузки необходимо увеличивать за счет разгона ударника 9. Зазор между ударником 9 и стенкой не должен превышать 20 мм, а эмпирическая зависимость толщины h стенки от величины зазора δ выглядит так:
δ~h.
При обрушении свода в «жестких» конструкциях необходимо прикладывать импульс силы свыше 50 Hc. При таких нагрузках на первый план выходит показатель надежности устройства.
В устройстве обратную реакцию от системы ударник 9, шток 8, якорь 7 принимает на себя броневой каркас 5. Часть ответной реакции гасится демпфирующей прокладкой 18. При меньших расстояниях ребра жесткости в местах крепления косынок 12 оказывают значительное влияние на расхождение ударных волн.
Ударник 9 должен иметь рабочую площадку в диаметре не менее 100 мм. В условиях мощного разгона ударника 9 и удара его о «жесткую» стенку, в последней возникают упруго-пластичные деформации. При диаметре рабочей поверхности ударника 9 менее 100 мм напряжения, возникающие при колебаниях поверхности, превышают предел текучести материала металлической стенки, и в ней происходит разрушение поверхностного слоя.
Якорь 7 и шток 8 с ударником 9 должны обладать одинаковым весом (массой). В случае, когда масса якоря 7 больше массы штока 8 с ударником 9, вся система (якорь 7, шток 8, ударник 9) приобретает ускорение и ударяется об очищаемую поверхность. Ответная реакция системы (якорь 7, шток 8, ударник 9) в обратном направлении ускоряется пружиной 11 и воздействует на броневой каркас с индуктором, разрушая последние.
Если масса штока 8 с ударником 9 будет больше массы якоря 7, то шток 8 с ударником 9 приобретают меньшую скорость. В этом случае при очень большой массе они могут просто не долететь до очищаемой поверхности. В другом случае шток 8 с ударником 9 подлетают к очищаемой поверхности с маленькой скоростью, при этом увеличивается время контакта с очищаемой поверхностью, и, как следствие, дополнительная часть энергии будет переходить в энергию пластической деформации очищаемой поверхности.
Устройство эффективно и в случае наличия в емкости 10 футеровки 19 или вибролиста (см. фиг.2). В этом случае устройство крепится к внешней стенке емкости 10 или бункера, а ударник 9 непосредственно воздействует либо на футеровку 19 или на вибролист.