Генератор пневматических импульсов

 

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть исг.сгьзов нр для управления процессом перекеадеарив путем создания пульсаций жидкости i. различных аппаратах, применяемых в химической, гидрометаллургической и других областях промышленности. Цель изобретения - сокращение энергетических затрат путем синхронизации 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 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 пульсокамере, сопло проточной камеры между третьей мембраной и корпусом соединено с трубопроводом подачи сжатого газа, глухая камера 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 отверстиями , закрепленной в пульсокамере, 1 з.п.ф-лы, 1 ил. Х| сл Ј сл сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4861894/24 (22) 23.08.90 (46) 30.07.92. БюлЛФ28 (71) Научно-производственное объединение "Люминофор" (72) В,А.Лельчук (56) Кирпачева Е.М., Рябунков Б.Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии. М.: Химия, 1983, с,21.

Авторское свидетельство СССР

М 898125, кл. F 15 С 3/16, 1980. (54) ГЕНЕРАТОР ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к средствам автоматики и может быть исг.сгьзовфо для управления процессом пере!.еыщадриэ 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 as- томатики и может быть ис5)ользовано для управления процессом перемешивания путем создания пульсаций жидкости в различных аппаратах, применяемых в химической, гидрометаллургической и других областях промышленности. (si)s F 15 С 3/16, F 15 В 21/12 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 ) пульсокамере; сопло проточной камеры между третьей мембраной и корпусом соединено с трубопроводом подачи сжатого газа, глухая ka epa 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- (Я стиями, закрепленной в пульсокамере, з.п.ф-лы, 1 ил.. ф!„

jQl ,(Л

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 пульсопроводом, глухая камера — с опорной емкостью,В центре проточной камеры установлено сед3.. ло 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 мембранои в. йрот54йой- 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 возд ух 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 которого 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 одномембранного элемента сброса воздуха, центральный канал второй камеры которого подключен K 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 пнавматйческих импульсов обеспечивает пониженный по сравнению с описанным расход сжатого воздуха, так как подача сжатого воздуха в пуФьсокамеру производится только при рабочем такте (вытеснение жидкости из пульсокамеры) и прекращается при соединении пульсокамеры с атмосферой через одномембранный элемент сброса воздуха, За5 траты энергии при создании пульсаций жидкости данным генератором пневматических импульсов в 1,5 — 2,5 раза ниже, чем при работе описанного генератора.

Однако эти затраты энергии остаются

10 еще достаточно высокими, так как настройка частоты колебаний данного генератора пневматических импульсов производится изменением объема накопительной емкости, степени открытия дросселя перед нако15 пительной емкостью, давления в опорной емкости, изменением площади проходного сечения гидравлического сопротивления под опорной емкостью, т.е. частота и амплитуда импульсов подачи сжатого газа в пуль20 сокамеру регулируются только воздейс, вием на газовую фазу без учета частоты собственных колебаний жидкости в системе аппарат — пульсокамера.

Это приводит к тому, что частота им25 пульсов сжатого газа не совпадает с частотой собственных колебаний жидкости в системе аппарат — пульсокамера, Например, жидкость еще заполняет пульсокамеру, а генератор подает в это время в нее

30 сжатый воздух. При этом энергия сжатого воздуха бесполезно теряется на преодоленйе инерции движущейся в противофазе жидкости и остановку ее и только затем со-: вершается полезная работа по выталкива35 нию жидкости из пульсокамеры в аппарат.

Известно, что минимальная энергия на поддержание колебательного движения наблюдается при совпадении фазы и частоты . колебаний возмущающей силы и собствен40 ных колебаний системы, т.е, при резонансном режиме колебательного процесса), В данном случае фаза и частота пневматических импульсов, приводящих в колебательное движение жидкость, должны совпадать

45 с частотой и фазой колебаний этой жидкости в системе пульсокамера — аппарат. В известном устройстве это условие не реализуется, и расход сжатого воздуха на соЗдание пульсаций жидкости велик, 50 Цель изобретения — сокращение энергетических затрат путем синхронизации по фазе подачи импульсов сжатого газа и частоты собственных .колебаний жидкости в пульсокамере.

55 Поставленная цель достигается тем, что в генераторе пневматических импульсов, содержащем блок формирования импульсов и мембранный элемент сброса воздуха, блок формирования импульсов. выполнен в виде трехмембранного элемента, связанно5., 1751455

ro 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, подключенному к 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 vi 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 трубогроводом 14 сжатого воздуха. С трубопроводом 14 через дроссель 15 соединена и камера 6, второй вход ее присоединен 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. 8 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.!

Генератор пневматических импульсов работает следующим образом, Заполняют аппарат 30 жидкостью и открывают сжатый воздух в трубопровод 14.

5 При этом сжатый воздух отжимает блок мембран 5, 8 и 9 книзу и через сопло 3 и патрубок 4 свободно проходит в трубопровод 12 и далее s пульсокамеру 13 и по трубопроводу 25 в камеру 19 элемента 18

10 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 атмосфе15 рой. Давление сжатого воздуха в полости пульсокамеры 13 возрастает, и жидкость из нее вытесняется в аппарат 30, Вялая мембрана 26 в это время, следуя за жидкостью, прогибается вниз и заслонка 29 штоком 28

20 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 дросселем

25 17 промежуток времейи давление сжатого воздуха в камере 10, в трубопроводе 12 и камере 2 почти сравнивается и, так как эффективная площадь мембраны 9 больше эффективной пощади мембраны 5, блок

30 мембран перемещается кверху, мембрана 5 перекрывает нижний торец сопла 3 и доступ сжатого воздуха в блок формирования импульсов 1 прекращается; При этом жидкость в пульсокамере Ц продолжает двигаться

35 вниз, воздух в ней, совершая полезную работу, расширяется и давление его падает. С падением давления сжатого воздуха насту.пает момент, когда сила, действующая на мембрану 21 сверху, становится меньше си40 лы растяжения пружины 24, мембрана 21 отходит от верхнего торца патрубка 22 и пульсокамера 13 через патрубки 22 и 23 сообщается с атмосферой. Жидкость в пульсокамере 13 еще некоторое время движется

45 вниз по инерции, при этом мембрана 5 остается прижатой к торцу сопла 3, так как благодаря наличию дросселя 17 в камере 10 еще остается избыточное давление и сила, действующая на мембрану 9, при этом мно50 ro больше силы, действующей в обратную сторону на мембрану 5 по площади торца сопла 3.

Затем под действием разности уровней жидкости в аппарате 30 и пульсокамере 13

55 направление движения жидкости в ней изменяется на противоположное, следуя за жидкостью, вялая мембрана 26 прогибается вверх, перемещая кверху шток 28, заслонка

29 прижимается к соплу 16, выход воздуха из камеры 6 в атмосферу прекращается и, 1751455 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 дроссель17). 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, заслонкэ 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 возмущающей силы, 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 импульсов"для перемешивания жидкости в пульсациониых аппаратах позволяет значительно снйзить расход сжатого воздуха на создание пульса- ций жидкбсти за счет синхронйзации частоты 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 шийся тем, что, с целью сокраЩЬния энергетических затрат путем синхронизации по фазе подачи импульсов сжатого газа и частоты собственных колебаний жидкости в пульсокамере, блок мембран состоит из трех мембран, связанных общим штоком и образующих с корпусом четыре камеры, причем эффективная площадь первой мембраны больше эффективной площади третьей мембраны, эффек- тивная площадь которой больше эффективной площади второй мембраны, 20 глухая камера, образованная корпусом и первой мембраной, через первый дроссель подсоедийейа к трубопроводу сжатого газа, подключенного к пульсокамере, проточная камера между. первой и второй мембранами

35 мембраной и корпусом соединено с трубопроводом подачй сжатого газа, причем глухая камера мембранного элемейта сброса газа снабжена пружиной растяжения и подключена к йроточной камере между третьей мембраной и корпусом и к трубопроводу сжатого газа, РОдключеииОГО к пульсокаме ре

2, Генераторпоп.1,Отличаещийс я тем, что эластичный элемент выполнен в

40 вйде вялой мембраны с Отверстиями, закрепленной в пульсокамере.

25 сообщена c àòìîñôåðîé, проточная камера между второй и третьей мембранами через второй дроссель присоединена к трубопроводу. подачи, сжатого газа и трубопроводу сжатого газа с введенйым в генератор со30 плом, заслонка которого укреплена на штоке, связанном с- эластичным элементом, чувствительным к направлению движения жидкости и расположенным в пульсокамере; сопло проточной камеры между третьей

Составитель В Лельчук

Техред М.Моргентал

Редактор А;Огар

Корректор A,Îñàóëåíêî

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2677 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж 35, Раушская.наб„4/5