способ разрушения отложений

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ посредством выхлопа сжатого воздуха в окружающую среду из рабочей камеры пневмопатрона путем перемещения в ней подвижного элемента, осуществляющего разгерметизацию рабочей камеры и выхлоп сжатого воздуха из рабочей камеры пневмопатрона, отличающийся тем, что перед выхлопом сжатого воздуха из рабочей камеры подвижный элемент пневмопатрона разгоняют за счет снижения давления в рабочей камере на величину, составляющую до 20%, при этом остаточное давление в рабочей камере после выхлопа сжатого воздуха составляет до 70% от исходного.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке трубопроводов, лотков, аванкамер и пр. устройства от отложений посредством выхлопа сжатого воздуха из пневмопатрона и воздействия этого выхлопа на отложения.

Известны способы, использующие такой выхлоп (пневмовзрыв), для разрушения отложений.

Известный способ, реализованный в устройстве, представляет собой последовательное срабатывание шлюзовой и рабочей камер, каждая из которых закрыта дифференциальным поршнем. Оба поршня большими диаметрами направлены навстречу друг другу и первый из них имеет сквозной осевой канал, а второй тупиковый канал с радиальным отверстием для заполнения рабочей камеры. При срабатывании первого поршня выбрасывается сжатый воздух из шлюзовой камеры, что является условием для движения второго поршня, который открывает рабочую камеру, откуда в окружающую среду выбрасывается сжатый воздух, разрушающий отложения. Устройство работает в автоматическом режиме.

Недостатком такого способа выхлопа сжатого воздуха в окружающую среду из рабочей камеры является большая длительность процесса выхлопа, т.е. время открытия, открытого состояния и закрытия рабочей камеры. Большое время открытия рабочей камеры компрессору, так как необходимо только докачивать сжатый воздух в рабочую камеру до нужного порога с достаточно большой величины остаточного давления.

На фиг. 1 показан дифференциальный поршень; на фиг. 2 пневмопатрон.

Поршень цилиндра, где внутренние его ступени осуществляют работу пневмопатрона. Пневмопатрон (фиг. 1) состоит из ступенчатого корпуса 1 с участком разгона d_p, на котором подвижно размещен дифференциальный цилиндр 2 со ступенями по диаметрам ₀, ₁, ₂, ₃. В корпусе 1 выполнены каналы 3 и 4. Корпус 1 и цилиндр 2 образуют управляющую 5 и рабочую 6 камеры. Уплотнения цилиндра 2 не показаны.

На фиг. 2 представлен пневмопатрон, состоящий из корпуса 1" с выхлопными окнами 2", каналом 3", внутренним кольцевым выступом 4" диаметром ₂ и дифференциального поршня 5" с каналом 6" диаметрами ₁ и ₃. Корпус 1" и поршень 5" образуют управляющую камеру 7", рабочую камеру 8" и участок разгона d_p. Уплотнения поршня 5 не показаны.

Реализуется предлагаемый способ следующим образом.

Разберем способ на примере устройства по (фиг. 1), где роль дифференциального поршня выполняет дифференциальный цилиндр 2.

Работает устройство следующим образом. Сжатый воздух по каналу 3 поступает в управляющую камеру 5 и, воздействуя на ступень ₀ -₁цилиндра 2, опускает его до упора в основание корпуса 1. Затем по каналу 4 сжатый воздух поступает в рабочую камеру 6, где воздействует на ступень ₂-₁, площадь которой больше верхней ступени. Чем меньше разница этих площадей, тем меньше разница давлений в управляющей 5 и рабочей 6 камерах, при которой срабатывает пневмопатрон. По достижении рабочего давления цилиндр 2 поднимается, происходит разгерметизация его основания и сжатый воздух начинает воздействовать на всю площадь его основания по диаметрам ₃-₂. Сила, перемещающая цилиндр 2, резко возрастает и цилиндр 2 начинает с ускорением двигаться вверх по участку разгона d_p. При этом, происходит отсечка поступления сжатого воздуха в рабочую камеру 6, так как канал 4 перекрыт цилиндром 2. На участке d_pцилиндр 2 достигает максимальной скорости, при этом происходит увеличение объема рабочей камеры за счет площади по диаметрам ₃-₂и высоты d_p. Экспериментально установлено, что это увеличение должно составлять не более 20% от рабочего объема, так как эффективность вскрытия рабочей камеры съедается падением рабочего давления. Далее цилиндр 2, набрав скорость резко вскрывает рабочую камеру 6, открывая сразу большую площадь излучения. Происходит резкий выхлоп сжатого воздуха в окружающую среду. Передний фронт пика давления имеет крутую форму (см. фиг. 3), т.е. обладает признаками ударной волны, что повышает эффективность разрушения отложений. Далее цилиндр 2 сжимает воздух в верхней части управляющей камеры 5 и возвращается в исходное положение. Цикл работы окончен.

Вместо ударной волны возникает импульс, порождающий сейсмические колебания в пределах упругих деформаций отложений.

Известно, что ударной волне, кроме крутого переднего фронта, соответствует и резкий спад давления заднего фронта (экспоненциальная зависимость). В данном же случае, в связи с большим временем закрытия рабочей камеры задний фронт импульса имеет пологую форму спада давления, что также не способствует разрушению отложений. Кроме того выхлоп происходит через отверстие рабочей камеры, закрываемое меньшим диаметром дифференциального поршня, что еще более ухудшает условия выхлопа. Большое время открытого состояния рабочей камеры, с медленным открытием и закрытием приводит к тому, что из рабочей камеры выбрасывается весь воздух. В итоге место классической формы ударной волны (крутой передний фронт и резкий спад из точки максимум), приводящей к максимальным разрушениям, имеем импульс колокольной формы, что снижает эффективность разрушения отложений и КПД выхлопа. А перерасход сжатого воздуха в выхлопе снижает запас мощности компрессора.

Способ по устройству прототипу, представляет собой способ разрушения отложений посредством выхлопа сжатого воздуха из рабочей камеры пневмопатрона. Рабочая камера закрывается и открывается дифференциальным поршнем, больший диаметр которого, воспринимает давление рабочей камеры. Начиная движение на открытие, поршень резко увеличивает свою скорость, как только сжатый воздух рабочей камеры начинает действовать на фланец, расположенный на этом большем диаметре. Чем больше площадь торца цилиндра, тем больше сила действующая на него и, следовательно, тем больше скорость движения поршня.

Однако до открытия поршнем выхлопных окон в пневмопатроне, одновременно с увеличением скорости движения поршня, происходит увеличение объема рабочей камеры и, следовательно, уменьшение рабочего давления в этой камере. Известно, что амплитуда излучаемого выхлопом импульса давления зависит от исходного давления прямопорционально и снижение давления в камере, в расчете на компенсацию этого резким открытием выхлопных окон, имеет свой оптимум.

Кроме того, реализованный способ имеет тот недостаток, что воздух выбрасывается из рабочей камеры весь, а нижняя часть давления) не совершает работы. Перерасход сжатого воздуха снижает запас мощности компрессора.

Преимуществом является то, что выхлоп сжатого воздуха происходит через большое выхлопное отверстие (со стороны большого диаметра дифференциального поршня) и воздействие выхлопа на отложения улучшается.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения отложений, посредством повышения КПД выхлопа.

Указанная цель достигается тем, что подвижный элемент пневмопатрона, осуществляющий разгерметизацию и выхлоп сжатого воздуха из рабочей камеры пневмопатрона; предварительно, до момента выхлопа, разгоняют давлением рабочей камеры, за счет его снижения до 20% а остаточное давление в ней после выхлопа, оставляют до 70% от исходного.

Это позволяет создать при выхлопе импульс, имеющий вид ударной волны (крутой передний фронт, резкий спад заднего фронта и узкая ширина импульса). Такой импульс имеет максимальный разрушительный эффект (бризантное воздействие). Большое остаточное давление в рабочей камере, создает большой запас мощности.

Теоретически доказано, что КПД выхлопа тем выше, чем выше остаточное давление. Однако остаточное давление более 70% приводит к резкому уменьшению амплитуды и фазы сжатия пика давления.

Устройство по фиг. 2 работает следующим образом.

Сжатый воздух по каналу 3" поступает в управляющую камеру 7" и перемещает поршень 5" вниз до упора в кольцевой выступ 4". По каналу 6" сжатый воздух поступает в рабочую камеру 8". В связи с тем, что ₂>₁, при прекращении перетока сжатого воздуха поршень 5" начинает перемещаться в верх. Включается в работу площадь по диаметру ₃ и поршень получает ускорение вверх по участку d_p. Резко вскрываются выхлопные окна 2" и сжатый воздух, вырываясь наружу, разрушает отложения. Далее поршень 5" тормозится в верхней части управляющей камеры 7 (показано пунктиром) и опускается в исходное состояние. Цикл работы окончен.

На двух конструкциях пневмопатронов показана суть реализации способа создание ударной волны посредством резкого выхлопа сжатого воздуха из рабочей камеры пневмопатрона. Это повышает КПД выхлопа, создает запас мощности компрессору и повышает эффективность разрушения отложений.