ПНЕВМОПУЛЬСАТОР

Полезная модель относится к области объемного гидропривода, а именно к устройствам для создания пульсации рабочей жидкости или газа и может быть использовано в различных технологических процессах промышленного и сельскохозяйственного назначения, например, предупреждения слеживания мелкодисперсных материалов, солевых отложений на рабочих поверхностях нагрева теплообменных аппаратов, биологических отложений на корпусах судов, на трубопроводах забора воды приморских электростанций и т.д.
Известен пневмопульсатор, содержащий размещенный в корпусе рабочий элемент, взаимодействующий с отверстиями для подвода и сброса рабочей среды и устройство для удерживания элемента в исходном положении - см. авт. свид. СССР №198741, кл. F15В 21/12, 1964 г. При работе пульсатора проходящий через него воздух оказывает силовое воздействие на элемент, приводя его в движение.
Элемент периодически перекрывает сбросное отверстие. При открытом сбросном отверстии элемент возвращается в исходное положение. Недостатком известного пульсатора является низкая надежность устройства для удержания элемента в исходном положении.
В качестве прототипа нами взято изобретение- см. авт. свид. СССР №534590, М. кл. F15В 21/12, 1977 г.
Пульсатор содержит корпус, внутри которого расположены ферритбариевые постоянные магниты или обмотка для получения постоянного электромагнитного поля. В нижней части устройства имеется камера, содержащая штуцер для подачи сжатого воздуха через отверстие в корпусе. Верхняя часть камеры с отверстиями для сброса рабочей среды соединена с нижней камерой посредством воздуховода, образующего подводящий канал, выполненный из фторопласта и имеющий отверстия для выхода сжатого воздуха.
Воздуховод перекрыт ферромагнитным ударным элементом, который удерживается в статическом положении постоянными магнитами.
К крышке верхней камеры жестко прикреплен волновод, который вторым своим концом приваривается к металлоконструкции того или иного технологического аппарата. Известное устройство, как показал опыт его применения, имеет серьезные недостатки, заключающиеся в следующем: частота и амплитуда колебаний возбуждаемых в металлоконструкциях технологических устройств зависит от скорости движения ударного элемента в рабочей камере. Находящийся в рабочей камере воздух, несмотря на имеющиеся отверстия для его входа, тормозит движение ударного элемента, при этом сила сопротивления определяется законом (формулой) Стокса
F=6·π·µ·r·V, [Н],
где µ - коэффициент динамической вязкости воздуха,
r - радиус ударного элемента, м;
V - скорость движения ударного элемента, м/с;
Расчеты показывают, что скорость движения ударного элемента уменьшается приблизительно в два- в три раза, что в свою очередь уменьшает кинетическую энергию, передаваемую ударным элементом соответственно ~4-9 раз. (см. B.C.Волькенштейн Сборник задач по общему курсу физики изд. «Наука», М., 1969 г., стр.63 «Механика газов и жидкостей», см. Физика изд. Большая Российская энциклопедия, М., 2003 г., стр.725 «Закон Стокса»). Этот недостаток сдерживает широкое практическое применение известного устройства во многих технологических процессах.
Техническое решение поставленной задачи заключается в расширении технологических возможностей пневмопульсатора за счет существенного улучшения его технических характеристик, в частности значительного расширения частоты и амплитуды колебаний, возбуждаемых в металлоконструкциях технологических аппаратов (самого различного назначения) за счет увеличения скорости движения ударного элемента.
Новизна предложенного технического решения состоит в том, что в рабочей камере, где осуществляется движение ударный элемент создается вакуум, что исключает сопротивление со стороны воздуха, увеличивает скорость движения ударного элемента и значительно расширяются его технические возможности.
На чертеже (рис.1) изображена конструкция пневмопульсатора.
Пневмопульсатор содержит корпус 1, внутри которого расположены постоянные феррит-бариевые магниты 2, либо обмотка, подключенная к регулируемому источнику постоянного тока и служащая для получения постоянного электромагнитного поля. В нижней части устройства имеется накопительная камера 3, снабженная штуцером 4, служащим для подачи сжатого воздуха.
Верхняя рабочая камера 5 снабжена вентилем 6 для создания вакуума в рабочей камере. Ударный элемент 7 в нижней части скреплен электросваркой с воздуховодом 12, имеющий отверстия 10 для выхода сжатого воздуха по каналу 11 через отверстия 9 в корпусе 1. Ударный элемент 7 имеет специальные прокладки 8 (как правило это фторопласт или другой пластик) для обеспечения вакуума в рабочей камере и при работе взаимодействует с волноводом 13, служащим для передачи колебаний на металлоконструкцию того или иного технологического аппарата 14, например, для предупреждения солевых отложений на рабочих поверхностях нагрева пароводяных котлов низкого и среднего давления или предупреждения биологических отложений на водоводах охлаждения приморских электростанций.
Пневмопульсатор работает следующим образом. Перед началом работы вакуумным насосом через вентиль 6 откачивается воздух в рабочей камере 5, после чего вентиль 6 закрывается и от компрессора (непоказанного на чертеже) сжатый воздух через штуцер 4 поступает в накопительную камеру 3. Как только давление сжатого воздуха превысит силу сцепления между ударным элементом 7 и магнитами 2 происходит отрыв ударного элемента и он с большой скоростью ударяет в торец волновода 13, через который колебания передаются далее на металлоконструкцию того или иного технологического аппарата 14.
Одновременно сжатый воздух через отверстия 10 по каналам 11 и через отверстия 9 поступает в атмосферу, давление в накопительной камере сбрасывается и ударный элемент 7 возвращается в исходное положение и удерживается магнитами 2.
Отсутствие сопротивления воздуха в рабочей камере заметно увеличивает эффективность работы пневмопульсатора, что позволяет его использовать в более широком спектре различных технологических операций. При особо важных операциях, например, при обеспечении безнакипного режима работы опреснительных установок на атомных объектах, в судовых установках различного назначения, возможна периодическая проверка наличия вакуума в рабочей камере и при необходимости следует включать вакуумный насос на постоянный режим работы.