Генератор пневматических импульсов

(9 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у л МУ СВИД ЬСТВУ АВТО 4 ь Ж (л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) ГЕНЕРАТОР ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к средствам ав-томатики и может быть исг.сгьзовфо для управления процессом пере.еищюдриэ путем создания пульсаций жидкости в различных аппаратах, применяемых в химической, гидрометаллургической и других областях промышленности. Цель изобретения - сокращение энергетических затрат путем синхройизации по фазе .подачи импульсов сжатого газа и частоты собственных колебаний жидкости в пульсокамере. Сущность изобретения заключается в том, что блок мембран состоит из трех мембран, связанных общим штоком и образующих с корпусом четыре камеры, причем эффективная Изобретение относится к средствам ав-" оматики и может быть ис 5 ользовано для правления процессом перемешивания пуем создания пульсаций жидкости в различных аппаратах, применяемых в химической, гидрометаллургической и других областях промышленности. 3 Р 15 С 316, Р 15 В 21/1 площадь первой мембраны больше эффективной площади третьей мембраны, эффективная площадь которой. больше эффективной площади второй мембраны, глухая камера, образованная корпусом и первой мембраной, через первый дроссель присоединена к трубопроводу сжатого газа, подключенному к пульсокамере, камера между первой и второй мембранами сообщена с атмосферой, проточная камера между второй и третьей мембранами через второй дроссель присоединена к трубопроводу подачи сжатого газа и установленному в генераторе соплу, заслонка которого укреплена на штоке, связанном с эластичным элементом, чувствительным к направлению движения жидкости и расположенным в 3 пульсокамере; сопло проточной камеры между третьей мембраной и корпусом соединено с трубопроводом подачи сжатого газа, глухаякамера мембранного элемента , сброса газа снабжена пружиной растяжения и подключена к проточной камере между третьей мембраной и корпусом и к трубопроводу сжатого газа, подключенному к пульсокамере, причем эластичный элемент выполнен в виде вялой мембраны с отвер- (Л стиями, закрепленной в пульсокамере, 1 - й з.п.ф-лы, 1 ил.1 Известен генератор пневматических импульсов с мембранно-клапанным устройством, который состоит из глухой и проточной камер, разделенных резиновой мембраной. Проточная камера соединена с патрубком сжатого воздуха и пульсопрово.дом, глухая камера - с опорной емкостью,В центре проточной камеры установлено седло клапана; запорным элементом которого служит мембрана, Для изменения формы и частоты колебаний между опорной емкостью и глухой камерой установлен сменный дроссель. Глухую камеру и опорную емкость заливают водой и создают в них повышенное давление, прижимающее мембрану к седлу. В проточную камеру генератора импульсов постоянно подают воздух через вентиль. Когда давление его в проточной камере превысит давление в опорной емкости, мембрана выгибается, отходит от седла и открывает выход воздуха. Давление под мембраной в йрот 54 йой. камере и пульсопрбводе падает и Становится меньше, чем в глухой камере. Давление в проточной камере и пульсопроводе снова возрастает и цикл повторяется,. Этот генератор пневматических импульсов прост по конструкции и обеспечивает регулирование формы и частоты колебаний.Однако энергетические затраты при работе генератора велики, так как сжатый воздух поступает в проточную камеру непрерывно как при запертом седле клапана (рабочий такт), так и при отжатой мембране (такт сброса в атмосферу),Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор пневматических импульсов, содержащий блок формирования импульсов, выполненный в виде одномембранного элемента, глу. хая"камера котброго Заполнена жидкостью и подключена через патрубок, с установлен, нйм в нем гидравлическим сопротивлением к емкости опорного давления, а вход проточной камеры соединен с накопительной емкостью, подключенной через первый дроссель к каналу питания, одномембранный элемент сброса воздуха, камеры которого выполнены с центральным и концентрическим каналами, второй дроссель и выходной канал; при этом выход проточной камеры одномембранного элемента блока формирования импульсов соединен с центральным каналом первой камеры одно- мембранного элемента сброса воздуха, центральный канал второй камеры которого подключен к атмосфере, койцентрический канал первой камеры соединен через второй дроссель с концентрическим каналом второй камеры и с вйходным каналом генератора, причем во второй камере установлены опорная шайба и упругое кольцо,Данный генератбр пнввматйческих импульсов обеспечивает пониженный по сравнениюс описанным расход сжатого воздуха, так как подача сжатого воздуха в пуФьсокамеру производится только при рабочем такте (вытеснение жидкости из пульсокамеры) и прекращается при соединениипульсокамеры с атмосферой через одномембранный элемент сброса воздуха, За 5 траты энергии при создании пульсацийжидкости данным генератором пневматических импульсов в 1,5 - 2,5 раза ниже, чемпри работе описанного генератора,Однако эти затраты энергии остаются10 еще достаточно высокими, так как настройка частоты колебаний данного генераторапневматических импульсов производитсяизменением объема накопительной емкости, степени открытия дросселя перед нако 15 пительной емкостью, давления в опорнойемкости, изменением площади проходногосечения гидравлического сопротивленияпод опорной емкостью, т,е. частота и амплитуда импульсов подачи сжатого газа в пуль 20 сокамерурегулируются тольковоздейс, вием на газовую фазу без учета частоты собственных колебаний жидкости всистеме аппарат - пульсокамера.Это приводит к тому, что частота им 25 пульсов сжатого газа не совпадает с частотой собственных колебаний жидкости всистеме аппарат - пульсокамера, Например, жидкость еще заполняет пульсокамеру, а генератор подает в это время в нееЗО сжатый воздух. При этом энергия сжатоговоздуха бесполезно теряется на преодоленйе инерции движущейся в противофазежидкости и остановку ее и только затем со-:вершается полезная работа по выталкиваЗБ нию жидкости из пульсокамеры в аппарат,Известно, что минимальная энергия наподдержание колебательного движения наблюдается при совпадении фазы и частотыколебаний возмущающей силы и собствен 40 ных колебаний системы, т.е, при резонансном режиме колебательного процесса), Вданном случае фаза и частота пневматических импульсов, приводящих в колебательное движение жидкость, должны совпадать45 с частотой и фазой колебаний этой жидкостив системе пульсокамера - аппара, В известном устройстве это условие не реализуется, и расход сжатого воздуха на созданиепульсаций жидкости велик,50 Цель изобретения - сокращение энергетических затрат путем синхронизации пофазе подачи импульсов сжатого газа и частоты собственных.колебаний жидкости впульсокамере.55 Поставленная цель достигается тем, чтов генераторе пневматических импульсов,содержащем блок формирования импульсов и мембранный элемент сброса воздуха,блок формирования импульсов. выполнен ввиде трехмембранного элемента, связанного общим штоком и образующих с корпусом четыре камеры, причем эффективная площадь первой мембраны больше эффективной площади второй мембраны, глухая камера, образованная корпусом и первой мембраной, через первый дроссель подсоединена к трубопроводу сжатого газа, подключенного к пульсокамере, камера между первой и второй мембранами сообщена с атмосферой, проточная камера между второй и третьей мембранами через второй дроссель присоединена к трубопроводу подачи сжатого газа и установленному в генераторе соплу, заслонка которого укреплена на штоке, связанном с эластичным элементом, чувствительным к направлению движения жидкости и расположенным в пульсокамере, сопло проточной камеры между третьей мембраной и корпусом соединено с трубопроводом подачи сжатого газа и глухая камера мембранного элемента сброса, газа снабжена пружиной растяжения и подключена к проточной камере между третьей мембраной и корпусом и к трубопроводу сжатого газа, подключенномук пульсокамере. На чертеже схематически представлен генератор пневматических импульсов.Генератор содержит узел 1 формирования импульсов, состоящий из верхней камеры 2 с соплом 3 и патрубком 4, мембраны 5, камер 6 и 7, мембран 8 и 9 и камеры 10. Мембраны 5, 8 и 9 связаны штоком 11 в единый блок, и эффективная площадь мембраны 9 больше эффективной площади мембраны 5, эффективная площадь которой больше эффективной площади мембраны 8; Камера 2 соединена трубопроводом 12 с пульсокамерой 13 и с трубопроводом 14 сжатого воздуха, С трубопроводом 14 через дроссель 15 соединена и камера 6, второй вход ееприсоединен к соплу 16, площадь поперечного сечения которого много больше площади дросселя 15. Камера 7 соединена с атмосферой, а камера 10 через регулируемый дроссель 17 - с трубопроводом 12, Одномембранный элемент 18 сброса воздуха содержит камеры 19 и 20, между которыми закреплена мембрана 21. В камере 20 предусмотрейы патрубки 22 и 23, камера 19 снабжена пружиной 24 растяжения и сообщена трубопроводом 25 с трубопроводом 12, Патрубок 22 соединен с пульсокамерой 13, а патрубок 23 сообщен с атмосферой. В пульсокамере 13 расположен эластичный элемент в виде вялой мембраны 26 с отверстиями 27, к которой прикреплен шток 28 с заслонкой 29. Пульсокамера 13 размещена в аппарате 30.IГенератор пневматических импульсовработает следующим образом,Заполняют аппарат 30 жидкостью и открывают сжатый воздух в трубопровод 14,5 При этом сжатый воздух отжимает блокмембран 5, 8 и 9 книзу и через сопло 3 ипатрубок 4 свободно проходит в трубопровод 12 и далее в пульсокамеру 13 и по трубопроводу 25 в камеру 19 элемента 1810 сброса воздуха. Давление сжатого воздуха,воздействующего на мембрану 21 сверху,преодолевает силу растяжения пружины 24,и мембрана 21 прижимается к торцу патрубка 22, разобщая пульсокамеру 13 с атмосфе 15 рой. Давление сжатого воздуха в полостипульсокамеры 13 возрастает, и жидкость изнее вытесняется в аппарат 30, Вялая мембрана 26 в это время, следуя за жидкостью,прогибается вниз и заслонка 29 штоком 2820 отведена от сопла 16. Сжатый воздух, поступающий через дроссель 15 в камеру 6, свободно выходит через сопло 16 в атмосферу,и давление в камере 6 равно атмосферному.Через заданный регулируемым дросселем25 17 промежуток времейи давление сжатоговоздуха в камере 10, в трубопроводе 12 икамере 2 почти сравнивается и, так как эффективная площадь мембраны 9 больше эффективной пощади мембраны 5, блок30. мембран перемещается кверху, мембрана 5перекрывает нижний торец сопла 3 и доступсжатого воздуха в блок формирования импульсов 1 прекращается; При этом жидкостьв пульсокамере Ц продолжает двигаться35 вниз, воздух в ней, совершая полезную работу, расширяется и давление его падает. Спадением давления сжатого воздуха насту.пает момент, когда сила, действующая намембрану 21 сверху, становится меньше си 40 лы растяжения пружины 24,мембрана 21отходит от верхнего торца патрубка 22 ипульсокамера 13 через. патрубки 22 и 23сообщается с атмосферой, Жидкость в пульсокамере 13 еще некоторое время движется45 вниз по инерции, при этом мембрана 5 остается прижатой к торцу сопла 3, так какблагодаря наличию дросселя 17 в камере 10еще остается избыточное давление и сила,действующая на мембрану 9, при этом мно 50 го больше силы, действующей в обратнуюсторону на мембрану 5 по площади торцасопла 3.Затем под действием разности уровнейжидкости в аппарате 30 и пульсокамере 1355 направление движения жидкости в ней изменяется на противоположное, следуя зажидкостью, вялая мембрана 26 прогибаетсявверх, перемещая кверху шток 28, заслонка29 прижимается к соплу 16, выход воздухаиз камеры 6 в атмосферу прекращается и,так эффективная площадь мембраны 5 больше эффективной площади мембраны 8, в мембранном узле создается направленная кверух сила, прижимающая мембрану 5 к торцу сопла 3; сжатый воздух при этом через камеру 2 в трубопровод 12 не поступает, несмотря на то, что давление в камере 10 уже равно атмосферному (стравилось через дроссель 17). Это положение сохраняется, пока жидкость в пульсокамере 13 движется по инерции вверх.Затем направление движения жидкости меняется на обратное и вялая мембрана 26, следуя за жидкостью, прогибается вниз, заслонка 29 штоком 28 отводится от сопла 16, давление в камере 6 падает до атмосферного; мембранный блок давленйем сжатого воздуха в сопле 3 отжимается кйизу и этот воздух поступает в трубопровод 12,Цйкл работы генератора пневматических импульсов повторяется,Настройка частоты и амплитуды колебаний возмущающейсилы, создаваемой блоком 1 формирования импульсов, производится регулируемым дросселем,17 и изменением натяга пружины 24. При увеличении проходного сечения дросселя 17 уменьшаются разовая порция сжатого воздуха, поступающего в пульсокамеру 13, и амплитуда колебаний жидкости в йульсокамере 13, й, наоборот, при ослаблении натяга пружины 24 возрастают степень расширения сжатого воздуха в пульсокамере 13 и амплитуда колебаний.Использование предлагаемого генератора пневматических ймпульсов"дляпеРемешивзния жидкости в пульсациониых аппаратах позволяет значительно снйзить расход сжатого воздуха на создание пульсаций жидкбсти за счет синхронйзациичастоты подачи сжатого воздуха (возмущающая сила) с частотой собствейных колебаний жидкости в системе пульсокамеры.Формула изобретения 1, Генератор пневматических импульсов, содержащий узел формирования импульсов с блоком мембран, глухими и проточными камерами, дросселями и трубопроводами сжатого.газа, а также мембранный элемент сброса газа, соединенный с пульсокамерой, о,т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокраойния энергетических затрат путем синхронизаций по фазе подачи глухая камера, образованная корпусом и 20 первой мембраной, через первый дроссель подсоедийейа к трубопроводу сжатого газа,подключенного к пульсокамере, проточная камера между. первой и второй мембранами сорбщенасатмосферой, проточная камера между второй и третьей мембранами через второй дроссель присоединена к трубопроводу подачи, сжатого газа и трубопроводу сжатого газа с введенйым в генератор со 30 плом, заслонка которого укреплена на штоке, связанном с- эластичным элементом, чувствительным к направлению движения жидкостии расположенным в пульсокзмере; сопло проточной камеры между третьей мембраной й корпусом соединено с.трубопроводом подачи сжатого газа, причем глухая камера мембранного элемейтз сброса газа снабжена пружиной растяжения и подключена к йроточной камере между третьей 40 мембраной и корпусом и к трубопроводусжатого гззз, РОдключеииОГО кпульсокзмере2, Генерзторпоп.1,отличзащийс я тем, что эластичный элемент выполнен в зйде вялой мембраны с Отверстиями, закрепленной в пульсокамере. импульсов сжатого газа и частоты собственных колебаний жидкости в пульсокамере, блок мембран состоит из трех мембран, связанных общим штоком и образующих с кор пусом четыре камеры, прйчемэффективнаяплощадь первой мембраны больше эффективной площади третьей мембраны, эффек- тивная площадькоторой больше эффективной площади второй мембраны,Заказ 2677 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС