Устройство для возбуждения механических колебаний
Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для предотвращения солевых отложений на рабочих поверхностях нагрева различных теплообменных аппаратов. Устройство для возбуждения механических колебаний преимущественно металлоконструкций теплообменных аппаратов содержит воздуховод в виде вертикального цилиндра с патрубком подвода сжатого воздуха и отверстиями для его отвода, волновод, жестко связанный с объектом возбуждения и взаимодействующий с ударным элементом, расположенным в воздуховоде, клапан сброса воздуха. Воздуховод выполнен из диамагнитного материала и снабжен с наружной стороны обмоткой, подключенной к источнику импульсного тока. Клапан снабжен контактом, включающим источник импульсного тока при верхнем положении ударного элемента. Уменьшаются габаритные размеры устройства, расширяются технические возможности. 1 ил.
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для получения импульсных механических колебаний, в частности для предупреждения образования отложения в теплообменной аппаратуре, например в конденсаторах турбин электростанций.
Известно устройство для возбуждения механических колебаний, содержащее воздуховод в виде вертикального цилиндра с патрубком сжатого воздуха, в котором генератором колебаний является стальной шарик, перемещающийся по окружности обоймы с постоянной скоростью и взаимодействующий с волноводом, жестко связанный с объектом возбуждения (см. SU 480898, 15.08.1975, F 28 G 7/00).
Недостатком этого устройства является невозможность получения необходимого диапазона частот и амплитуд для предупреждения отложений, максимально возможная амплитуда колебаний не превышает 400 Гц (см. справочник «Вибрации в технике», Москва, Машиностроение, 1981, том 4, с.296).
В качестве прототипа выбрано устройство для возбуждения механических колебаний преимущественно металлоконструкций теплообменных аппаратов, содержащее воздуховод в виде вертикального цилиндра с патрубком подвода сжатого воздуха и отверстиями для его отвода, волновод, жестко связанный с объектом возбуждения и взаимодействующий с ударным элементом, расположенным в воздуховоде, клапан сброса воздуха (SU 590502, 14.03.1978, F 15 B 21/12).
Данное устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что мощность возбуждаемых колебаний, прежде всего амплитуда и спектр частот, пропорциональна высоте трубы, а в условиях производства не всегда имеется возможность разместить трубы необходимой длины (высоты), кроме того, увеличение размеров трубы приводит к снижению частоты следования ударных импульсов.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства при существенном уменьшении его габаритов. Поставленная задача достигается за счет комплексного воздействия на ударный элемент (стальной шар) силы тяжести и энергии электромагнитного поля, вследствие чего значительно уменьшаются габаритные размеры устройства и существенно расширяются технические возможности.
Задача решена в устройстве для возбуждения механических колебаний преимущественно металлоконструкций теплообменных аппаратов, содержащем воздуховод в виде вертикального цилиндра с патрубком подвода сжатого воздуха и отверстиями для его отвода, волновод, жестко связанный с объектом возбуждения и взаимодействующий с ударным элементом, расположенным в воздуховоде, клапан сброса воздуха, согласно изобретению воздуховод выполнен из диамагнитного материала и снабжен с наружной стороны обмоткой, подключенной к источнику импульсного тока, при этом клапан снабжен контактом, включающим источник импульсного тока при верхнем положении ударного элемента.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства для возбуждения механических колебаний.
На чертеже представлено предлагаемое устройство, оно включает воздуховод 1, выполненный из диамагнитного материала (нержавеющая сталь, медь, латунь) в виде вертикального цилиндра, с внешней стороны которого по всей длине размещена обмотка 2, подключенная к источнику импульсного тока 3. Внутри воздуховода расположен ударный элемент 4, выполненный в виде стального шара. В нижней части воздуховода 1 вмонтирован (электросваркой) патрубок 5, служащий для подачи сжатого воздуха, а в верхней части воздуховод 1 закрыт крышкой 6 с отверстием для выхода воздуха. В нижней части воздуховода 1 расположен волновод 7, который вторым своим концом соединен с объектом возбуждения 8, например, с металлоконструкцией теплообменного аппарата. Устройство снабжено клапаном 9, врезанным в нижнюю часть воздуховода 1 и служащим для сброса воздуха при определенном давлении.
Устройство работает следующим образом.
Сжатый воздух по патрубку 5 поступает в нижнюю часть воздуховода 1 и по мере увеличения давления ударный элемент 4 поднимается в верхнюю часть воздуховода 1, при этом воздух в верхней части воздуховода выходит через отверстие в крышке 6. Как только ударный элемент 4 достигает максимально высокого положения, срабатывает клапан 9 и своим контактом (не показанным) включает источник импульсного тока 3, в результате чего на ударный элемент 4 будут действовать две силы - сила тяжести и электромагнитная сила, возникающая за счет взаимодействия импульсного электрического поля, создаваемого в обмотке 2, и магнитного поля вихревых токов, создаваемых в материале ударного элемента 4. Обе эти силы направлены вниз, в результате чего обе силы будут суммироваться. Сила тяжести, как известно, зависит от массы ударного элемента и ускорения его движения, а электромагнитные силы можно изменять в широких пределах (см. Попилов Л.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов, Ленинград, Машиностроение, 1971, с.462, раздел «Магнитоимпульсная обработка»). В результате взаимодействия этих двух сил можно в широких пределах менять величину импульса силы, с которой ударный элемент 4 взаимодействует с волноводом 7. Импульсные колебания широкого спектра частот и амплитуд передаются на металлоконструкции того или иного теплообменного аппарата. Такое техническое решение позволяет подобрать оптимальные режимы обработки и существенно расширить область возможного применения устройства в различных технологических процессах.
Устройство для возбуждения механических колебаний преимущественно металлоконструкций теплообменных аппаратов, содержащее воздуховод в виде вертикального цилиндра с патрубком подвода сжатого воздуха и отверстиями для его отвода, волновод, жестко связанный с объектом возбуждения и взаимодействующий с ударным элементом, расположенным в воздуховоде, клапан сброса воздуха, отличающееся тем, что воздуховод выполнен из диамагнитного материала и снабжен с наружной стороны обмоткой, подключенной к источнику импульсного тока, при этом клапан снабжен контактом, включающим источник импульсного тока при верхнем положении ударного элемента.
