Устройство для автоматического регулирования потока воздуха в пневматической транспортной системе

 

Использование: изобретение относится к системе регулирования количества воздуха в транспортной системе, содержащей воздушный коллектор , в котором в отдельных транспортных ветвях количество воздуха и соответствующая скорость движения воздуха регулируются с помощью аэродинамического тела в виде крыла. Сущность изобретения: оно работает подобно дроссельной заслонке и перемещается вследствие действующих на него подъемных моментов из положения при одном угле установки а, /3 , составляющем от 10° в полностью открытом положении до 90° в закрытом положении. Аэродинамическое тело регулирует количество воздуха путем меньшего или большего запирания поперечного сечения воздуховодов, причем в каждом случае устанавливается равновесие между аэродинамическими или подъемными силами , направленными в сторону закрывания и действующими на аэродинамическое тело, и противовесом , или противодействующим моментом, действующим на аэродинамическое тело в направлении открывания его. Тем самым достигается не полученная до сих пор скорость срабатывания из любого положения, а также оптимальные регулировочные характеристики, например, на почти постоянную скорость движения воздуха независимо от сопротивления воздуха, имеющегося перед регулирующим устройством. 4 зл ф-пы, 5 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ сР

СР

ЬЭ

Ch О >Э

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4613549/13 (22) 27.02.89 (31) 87 2478 (32) 01 07.87 (33) СН (46) 15.11.93 Бюл. Йа 41-42 (71) Гебрюдер Бюлер АГ (СН) (72) Ханс Хофштеттер(СН} (73) Гебрюдер Бюлер АГ (СН) (86) EP 88/00559 (24.06.88) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ВОЗДУХА В

ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ (57) Использование: изобретение относится к системе регулирования количества воздуха в транспортной системе, содержащей воздушный коллектор, в котором в отдельных транспортных ветвях количество воздуха и соответствующая скорость движения воздуха регулируются с помощью аэродинамического тела в виде крыла. Сущность изоб(о) RU (ii) 2002693 С1 (51) 5 В65G53 бб ретения: оно работает подобно дроссельной заслонке и перемещается вследствие действующих на него подъемных моментов из положения при одном угле установки а, Р, составляющем от 10 в полностью открытом положении до 90 в закрытом положении. Аэродинамическое тело регулирует количество воздуха путем меньшего или большего запирания поперечного сечения воздуховодов, причем в каждом случае устанавливается равновесие между аэродинамическими или подъемными силами, направленными в сторону закрывания и действующими на аэродинамическое тело. и противовесом или противодействующим моментом, действующим на аэродинамическое тело в направлении открывания его. Тем самым достигается не полученная до сих пор скорость срабатывания из любого положения, а также оптимальные регулировочные характеристики, например, на почти посто. янную скорость движения воздуха независимо от сопротивления воздуха, имеющегося перед регулирующим устройством 4 зл. ф — лы,5 ил.

2002693

Изобретение касается устройства для автоматического регулирования потока воздуха в пневматической транспортной системе.

Известно устройство, содержащее по меньшей мере один транспортный трубопровод, шарнирно установленный в нем поворотный дроссель, выполненный в виде аэродинамического тела, имеющего форму крыла с закругленной стороной и остросходящимся концом, и вентилятор.

Известное устройство однако не обладает достаточной надежностью работы дросселирующего элемента.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства указанного типа.

Дросселирующее тело связано с регулируемым противовесом и расположено выпуклой стороной в направлении 20 перемещения воздушного потока и укреплено в средней его части с возможностью перекрытия трубопровода под действием потока воздуха.

Основательно организованные лабора- 25 торные испытания показали неожиданно точную работу черезвычайно простого устройства при минимально возможном расходе воздуха для пневматического транспорта, но без применения сложных и 0 чувствительных к пыли конструктивных элементов, За счет соответствующего выбора профиля аэродинамического тела можно добиться не только поддержания постоянным З5 количества воздуха, но и получить положительный эффект, так как, например, при увеличении сопротивления в отдельных транспортных трубопроводах увеличивается количество воздуха, что является еще од- 40 ним преимуществом в части стабильности пневматической транспортировки.

Так, выполнение аэродинамического тела в виде профиля крыла с сильно закругленной передней стороной и острой задней 45 кромкой позволяет сохранять положительное соотношение давления и количества воздуха, например, при тенденции прекращения пневматической транспортировки, когда количество воздуха сразу же увеличи- 50 вается.

Предпочтительно профиль крыла на одной стороне выполнить выпуклым, а на противоположной стороне — по существу плоским. 55

Еще один предпочтительный вариант выполнения заключается в том, что профиль аэродинамического тела имеет на острой задней кромке вырез, Тем самым как в совершенно открытом, так и в совершенно закрытом положении можно добиться увеличения чувствительности срабатывания, так как таким образом создается небольшое неравенство сил относительно точки вращения аэродинамического тела, если даже точка вращения находится приблизительно в центре аэродинамического тела, Для того, чтобы точно настроить пневмосистему, в особенности произвести корректировку при последующих изменениях, механические открывающие силы предпочтительно регулируются и создаются усилием пружины или, например, противовесом, находящимся в аэродинамическом теле или соединенным с его осью вращения. Особое преимущество для крайних положений закрытия имеет то, что аэродинамическое тело оставляет в закрытом положении воздушный зазор на набегающей и сбегающей стороне.

Для того, чтобы регулировать количество воздуха в большом диапазоне, рекомендуется выполнить в пневмолинии суженное место, причем аэродинамическое тело должно быть установлено в суженном месте.

Далее изобретение относится к способу регулирования скорости движения воздуха в группе пневматических транспортных ветвей, которое соединительной трубой подсоединены к общему вентилятору или воздуходувке, Способ отличается тем, что по меньшей мере в транспортных ветвях большего поперечного сечения скорость движения воздуха автоматически регулируется механическими пневматическими силами, причем подьемные силы выполненной в виде аэродинамического тела регулирующей скорость движения воздуха заслонки используются как закрывающая сила, которая противодействует механической противодействующей силе, служащей как открывающая сила.

Предпочтительно аэродинамическое тело смонтировано с возможностью регулирования поворота для открытия на угол 10 — 20 и для закрытия на угол 90, При 90 аэродинамическое тело действует почти как закрытая заслонка, т.е. находится в полном поперечном положении относительно потока воздуха. Различные тесты показали, что открытое положение следует ограничить упором. Для простых целей применения упор для открытого положения можно установить приблизительно на 10О, предпочтительно 15-25О, Но для большинства случаев оптимальным значением является 20О. При 20 создаются очень большие подъемные силы и сразу же создается высокая чувствительность срабатыва2002693

15 ния, что является особенно решающим при запуске установки, т.е. при пуске вентиляторов, Известно, что вследствие малейших изменений, например, измеряемого участка вследствие возникновения местных неконтролируемых завихрений, результат искажается настолько сильно, что он становится непригодным, т.е, возникают отклонения, составляющие 20,50 и более от фактического значения. Требуется большая тренировка и в особенности применение известных правил измерения для успешных измерений. В трубке Прандтля достаточно легкого наклона пневмометрической трубки, чтобы определить ошибку измерения в пределах допуска.

Еще сложнее обстоятельства в самолетостроении при проектировании профилей несущего крыла, классическом применении аэродинамических тел. Профиль крыла имеет определенный диапазон угла установки получения оптимальных соотношений подьемной силы, Если угол установки большой, то поток воздуха резко срывается на сбегающей стороне и переходит в полностью неконтролируемое завихрение и подъемные силы резко уменьшаются.

В нормальном докритическом диапазоне угол установки составляет максимально до 20 . Если перенести эти известные закономерности, то немедленно следует признать невозможность именно этого переноса. Если применять аэродинамическое тело в функции дроссельной заслонки, то при первом рассмотрении должен быть допустим только небольшой диапазон регулирования, почти бесполезный для дросселирования воздуха. Как пояснено в устройстве выше, измерения с помощью новой системы регулирования количества воздуха показали совершенно противоположное, а именно четко выраженную стабильную характеристику "количество воздуха — давление" почти до точки закрывания почти полного поперечного положения аэродинамического тела. Для аэродинамического тела это означает применение как раз в области, находящейся вне области применения профилей крыла, Достаточное для практики объяснение заключается в том, что аэродинамическое тело ведет себя совершенно по-другому в закрытой системе труб, чем такой же профиль при сравнимых скоростных отношениях на самолете в свободной атмосфере, Далее изобретение относится к применению вращающегося аэродинамического тела в качестве дроссельной заслонки, в ча20

55 стности для регулирования скорости движения воздуха в пневматической транспортной системе или системе обеспыливания воздуха.

На фиг.1 показан разрез устройства регулирования количества воздуха в открытом положении; на фиг.2 — устройство регулирования количества воздуха в наполовину закрытом положении; на фиг.3 регулировочная характеристика (давление) количества воздуха/профиля по фиг.1 и 2; на фиг.4 — простая схема новой системы регулирования количества воздуха; на фиг.5 — схема регулирования для всей мельничной пневмотранспортной системы.

На фиг.1 в воздуховоде 1 изображено устройство регулирования количества воздуха 2, состоящее иэ трубы 3, аэродинамического тела 4, установленного с воэможностью поворота вокруг оси вращения 15, и противовеса 5. Отрезок трубы 3 может быть выполнен в виде обычной трубы круглого или, например, прямоугольного поперечного сечения. Аэродинамическое тело

4 в полностью открытом положении образует с центральной осью 6 трубы 3 угол а, составляющий по меньшей мере 10 угловых градусов, так, что за счет потока воздуха (стрелка 7) в любом случае создается подьемная сила, действующая как закрывающая сила S. При этом закрывающая сила S представляет собой упомянутую результирующую силу, получаемую из суммы подъемных сил на аэродинамическом теле 4, Внутри огибающей 8 лишь условно изображено обычное для крыла силовое поле с множеством единичных векторов силы. Фактические значения векторов силы не определены, Ко не исключено, что фактическая эпюра сил может быть другой, а не результирующей закрывающей силой S, которая важна в первую очередь. В противоположном закрывающей силе S направлении действует масса

G противовеса 5. При постоянной скорости движения воздуха создается равновесие между двумя действующими на ось вращения 15 крутящими моментами, а именно закрывающим крутящим моментом, создаваемым аэродинамическими силами

S, и открывающим крутящим моментом. создаваемым массой G противовеса 5. Масса

G может также заключаться в аэродинамическом теле 4.

Если согласно фиг.2 скорость движения воздуха v увеличивается в два раза с v> до ч, то подъемные силы S сразу же увеличиваются со значения S> до Я . Это приводит к закрыванию отверстия приблизительно

2002693 наполовину (угол Д. В оставшемся сечении скорость движения воздуха ч все же увеличивается, но сумма всех крутящих моментов снова создает новое равновесие, поэтому разность давления "Рстат.1 до и "Рстат.2 до" выравнивается постольку, поскольку разность давлений за счет более закрытого положения аэродинамического тела фактически устанавливает почти Одинаковую скорость движения воздуха ч1 ч2. Таким образом, регулирующее устройство регулирует фактически на почти постоянную скорость движения воздуха.

Соответствующие изменения осуществляются в доли секунды, поэтому не наблюдается почти никаких нарушений режима работы пневмосистемы вследствие изменения давления в одной отдельной пневмолинии. Это особенно важно для разгона вентиляторов, На фиг.З внизу изображена схематично форма кривой 10, описывающей действие аэродинамического тела 4, а именно соотношение изменение давления Pa — поток воздуха м /мин. В верхней части изображено аэродинамическое тело 4, При этом характерно, что поверхность со стороны набегающего потока 12 сильно закруглена, а задняя кромка 13 выполнена острой. Закругление кромки со стороны набегающего потока вызывает увеличение толщины О профиля, которая может составить около одной пятой длины L профиля. Нижняя часть

14 аэродинамического тела 4, т.е., обращенная к набегающему потоку воздуха поверхность, может быть слегка закруглена внутрь или выполнена плоской, Противоположная ей поверхность 11 аэродинамического тела

4 закруглена наружу. Описанная форма имеет та преимущество, что пыль или частицы муки меньше прилипают к поверхности.

Описанный профиль в виде крыла (фиг.3}.имеет точку, соответственно ось вращения 15, которая находится приблизительно в центре (з,а) относительно глубины (Ц профиля. Согласно фиг.3 другая особенность заключается в том, что аэродинамическое тело 4 в остром заднем конце имеет вырез 16, который создает неравновесие для аэродинамических сил в пользу закрывающих сил S в открытом положении. Это позволяет установить противовес 5 большей массы. который увеличивает открывающие силы. Вследствие этого аэродинамическое тело 4 при необходимости сразу же поворачивается из полностью открытого положения в направлении закрывания и из полностью закрытого положения в положение открывания, Штрихпунктирной линией обозначено, что аэродинамическое тело 4 может быть подогнано к любой форме трубы или канала, круглой, овальной, прямоугольной и т.д, В особых случаях применения, напри5 мер, при особенно большом поперечном се чении, можно применять два или несколько аэродинамических тел, устанавливая их параллельно друг другу. При этом точность результата повышается. если между аэроди10

3 5

50 намическими телами установлен направляющий лист для того, чтобы каждый мог образовать собственный канал для потока.

На фиг.4 изображено практическое применение новой системы регулирования количества воздуха, которая на фиг. показана в виде усовершенствованной опытной установки. Поступающее количество воздуха измеряется трубкой Вентури 20. Давление нагнетания можно регулировать обычным дросселем 21 до любых требуемых эначений. Статическое давление определяется с помощью манометра 22, установленного перед устройством регулирования количества воздуха 2. Другой манометр 23 измеряет статическое давление после устройства регулирования количества воздуха 2. Примыкает к нему еще один нормально регулируемый дроссель 24, Для моделирования различных соотношений давления воздуха между вентилятором 26 и регулируемым дросселем 24 установлена впускная воздушная задвижка 25, После вентилятора

26 установлен звукоглушитель 27, В соответствующей опытной установке доказаны надежность работы и эффективность при всех возможных режимах и изменениях режима, На фиг.5 изображена система регулирования количества воздуха для мельничной пневмотранспортной установки, Трубопроводы 30-36 представляют собой пневматические рабочие трубы для продукта различного поперечного сечения, как это принято на практике.

По различной густоте точек можно видеть, что в соответствующем трубопроводе в данный момент транспортируется много, мало продукта или его совсем нет. Если бы, например, в двух наибольших трубопроводах 32,36 продукт не транспортировался, и количество воздуха в отдельных транспортных ветвях не регулировалось, то скорость движения воздуха в обоих трубопроводах повысилась бы значительно, отрицательно влияя на трубопроводы с меньшим сечением 30,31,33,34,35 и транспортировка в них прекратилась бы из-за недостатка скорости движения воздуха.

С помощью системы регулирования воздуха по изобретению при отсутствии про10

2002693 устройство. Как с экономической точки зрения. так и по причине надежности работы . это вполне допустимо, если соответствующее количество воздуха составляет только

5 10-20-,ь общего количества воздуха. При этом речь может идти о трубопроводе. по которому транспортируются продукты, которые сильно прилипают, например совсем влажная мука. В данном случае имеются

10 небольшие потери в экономичности вследствие отсутствия регулирования количества воздуха и выбора в каждом случае слишком большого количества воздуха, зато исчезает воэможность помех, 15 (56) Патент США N. 4017039. кл. В 65 6

51/04, 1986.

25 тела, имеющего форму крыла с закруглен- 30 ной стороной и остросходящимся концом, и вентилятор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, дроссель снабжен регулируемым средством противодействия, выполненным в ви- 35 де пружины или противовеса, а дросселирующев тело расположено выпуклой стороной в направлении перемещения воздушного потока и укреплено в средней его части с воэможностью перекрытия тру- 40 дукта в течение момента времени, например в трубопроводе 36, устройство регулирования количества воздуха закрывается до минимального значения, соответствующего заданному значению количества воздуха.

Согласно фиг.1 и 2 во всех транспортных трубопроводах условно изображено соответствующее положение аэродинамического тела посредством соответствующего наклонного положеНия противовесов.

В результате стабилизируется вся система, поэтому в коллекторе 37 устанавливается почти постоянный расход воздуха независимо от того, в каком трубопроводе сколько находится продукта. Из фиг,5 видно также, что, например, для малого трубопровода 33 не предусмотрено регулирующее

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА В03ДУХА В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ

ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ содержащее по меньшей мере один транспортный трубопровод, шарнирно установленный в нем поворотный дроссель, выполненный в виде аэродинамического бопровода под действием потока воздуха, 2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что аэродинамическое тело со стороны, обращенной к потоку воздуха, выполнено плоским.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аэродинамическое тело в положении максимального перекрытия трубопровода расположено с образованием зазора между его остросходящимся концом и стенкой трубопровода.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аэродинамическое тело на остросходящемся конце имеет прорезь.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аэродинамическое тело смонтировано с возможностью регулирования поворота для открытия на угол 10 - 20 и для закрытия на yron 90 .

2002693 х Alga< у" х Р5tat> r0r

7gF

2002693

2002693

Составитель Н.Слезина

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал . Корректор A,Oáðó÷àð

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3211

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