Моечная головка
Использование: в различных областях народного хозяйства для мойки емкостей, полива, обработки поверхностей Сущность изобретения: моющая головка содержит корпус с входными патрубками, привод поворота корпуса в виде турбины, сопло, упругий трубопровод. Сопло установлено с возможностью вращения вокруг своей оси. Корпус имеет подшипник, охватывающий трубопровод с образованием колена. Турбина установлена в трубопроводе в месте образовани я колена и эксцентрично относительно входного патрубка с возможностью круглого плбскопараллельного движения 10зпф-лы,4ил
союз соВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЯНТ СССР) . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873880/12; 4873431/12 (22) 03,09.90 (46) 15,12.92. Бюл. М 46 (71) Мариупольский металлургическйй институт (72) Г.К.Жилин (56) Авторское свидетельство СССР N- 1194518, кл. В 08 В 9/08, 1984. (54) МОЕЧНАЯ ГОЛОВКА (57) Использование: в различных областях народного хозяйства для мойки емкостей, полива, обработки поверхностей, Сущйость Изобретение относится к гидравлическим струйным аппаратам и может применяться в различных областях народного хозяйства для мойки емкостей, полива, обработки поверхностей. Известны сопловые головки, применяемые для мойки емкостей, в которых соплами расположены в виде сагнероэа колеса, которое является приводом вращения сопел, причем сопла закреплены на патрубке, который поворачивается относительно. пат. рубка, подключенного к питающей магистрали. Устройство названного типа имеет ограниченное применение по причине черезмерного "раскручивания" сопел до больших скоростей вращения, при которых снижаетcubi динамическое воздействие струй на обрабатываемую поверхность, В связи с этим, описанная конструкция сопловой головки применяется, в основном, для ополаскивания емкостей 1ри малой степени их загрязнения. Для исключения неблагоприятных по-. следствий ускоренного вращения сопел Ы,, 1780879 А1 изобретения: моющая головка содержит корпус с входными патрубками, привод по- ворота корпуса в виде турбины, сопло, упруги и тру бап ро вод. Сопл о установлено с возможностью вращенйя вокруг своей оси. Корпус имеет подшипник, охватывающий трубопровод с образованием колена. Турбина установлена в трубопроводе в месте образования колена и эксцентрично относительно входного патрубка с возможностью круглого плбскопараллельного авижения. 10 э. п,ф-лы, 4 ил, Ф I прибегают к устройству комбинированйых головок типа сагнерова колеса, в которых наряду с реактивными соплами, создающими момент вращения головки, применяют активные сопла, которые такого момента не . созда ют., Названная конструкция имеет лучшие в показатели по кинематике, однако сфера применения расширяется незначительно Q) ввиду размещения струй в одной плоскости,: где вращаются сопла, .Более широкие возможности в охвате струями сложных по форме поверхностей имеют конструкции, в которых имеется при- О вод вращения сопел вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. > Устройство, принятое за прототип, содержит корпус с входным патрубком для подачи рабочей жидкости с возможностью вращения, снабженный приводом поворота в виде турбины, смонтированные на корпусе сопло, сообщенное с входным патрубком, Недостатком данного устройства является снижение надежности, 1780879 Снижение надежности объясняется быстрым износом сальниковых уплотнений между трубно-цилиндрическими соединениями. При нарушении уплотнений происходит коррозия деталей червячной передачи, Червячная передача и сама по :, себе в технике известна как достаточно подверженная быстрому износу. В отношении узлов„формирующих кинематические свой-. ства, следует заметить, что в устройстве весьма много узлов и деталей, сложных в изготовлении, в том числе штифтовые зацепления, которые также подвер>кены более сильному износу. Конструкцию достаточно трудно защитить от абразивного износа и химической коррозии, к которой добавляются кавитационные процессы разрушения, связанные с многократным дроблением потока рабочей среды и его искривления в каналах подачи рабочей среды от- входного патрубка к соплам. Узлы .. моечной головки целесообразно выполнять из металла с применением литья. Выполнить же его защиту посредством покрытий весьма затруднительно из-за сложной фор мы изделий. Таким образом, складываются ограничения, связанные с применением рабочих сред на загрязненных абразивными минеральными включениями и химически активными веществами. Целью изобретения является повышение надежности работы и технологических возможностей Моечная головка содержит корпус с входным патрубком для подачи рабочей жидкости, установленный с возможностью вращения, снабженный приводом поворота в видетурбины, смонтированное на корпусе сопло, сообщенное с входным патрубком установлено с возможностью вращения вокруг своей оси и соединено с входным патрубком посредством упругого трубопровода, корпус имеет установленный перпендикулярно его оси и эксцентрично подшипник, охватывающий трубопровод с образованием колена, а турбина установлена в трубопроводе в месте образования ко лена и эксцентрично относительно входного патрубка с возможностью кругового плоскопараллельного движения. Турбина выполнена в виде кольца с внутренними радиальными лопастями, при-" . чем наружный диаметр кольца больше или равен диаметру трубопровода, а входной . патрубок имеет конфузорный насадок, расположенный по оси корпуса; конфузорный, насадок установлен с возможностью фикси- рованного перемещения вдоль оси входного патрубка; сопло смонтировано на корпусе посредством дугообразной направля ющей; нап равля ющая. для. сопла имеет средство для фиксации положения сопла; направляющая для сопла выполнена про5 странственно замкнутой c çóI>÷àòîé рабочей поверхностью, а сопло снабжено зубчатым колесом для обкатывания по зубчатой направляющей; направляющая для сопла выполнена съемной с поворотного корпуса; 10 турбина выполнена меньшего диаметра чем диаметр трубопровода и установлена по-. средствомполуосей, причем полуоси изогнуты по профилю тру бопровода и размещены своими концами в опорах вра15 щения, встроенных в трубопровод по оси корпуса; подшипники трубопровода установлены с возможностью фиксированного перемещения перпендикулярно оси корпуса; полуоси турбины выполнены из упругого 20 материала; сопло закреплено в корпусе с возможностью фиксированного перемещения перпендикулярно его оси. Связь сопла с входным патрубком посредством упругого в отношении изгиба 25 трубопровода полностью иСключает сальниковые трубные уплотнения, что обеспечивает повышение надежности. При этом канал подачи рабочей среды становится плавно изогнутым по направлению к соплу. Упру30 гость трубопровода. снижает кавитационный износ, нивелирует неравномерное продвижение слоев жидкости, что способствует повышению надежности. Одновременно обеспечивается расширение сферы 35 применения в отношении использования трубопровода из химически стойких пластмасс. резин и тканей. Весьма важно и то обстоятельство, что при износе один трубопровод легко заменить другим; Т.е, повы40 шается технологичность в эксплуатации. Рыполнение турбины в виде кольца с внутренними радиальными лопастями, причем наружный диаметр больше или равен 45 диаметру трубопровода, а входной патрубок имеет конфузорный насадок, расположенный tlO оси корпуса также повышает надежность устройства,. поскольку образуемая кольцом и лопастями турбина обеспечивает 50 поступательное круговое перемещение изогнутой части трубопровода без его враще- . ния, которое реализуют через эксцентрично расположенные подшипники вращения корпуса. При этом, образуемая кольцом и 55 лопастями турбина в трубопроводе размещается без относительного вращения и эта система закрепления обеспечивает повышенную .надежность ввиду того, что исключаются опоры вращения и различные стесненные пространства, которые подвер1780879 5 гаются усиленному засорению, коррозии и т.д. . Выполнение конфузорного насадка с возможностью фиксированного перемещения вдоль входного патрубка дает воэмож- 5 ность изменять скорость вращения поворотного корпуса за счет изменения . расположения конфузорного патрубка. При его удалении скорость вращения уменьша-. ется, при приближении к турбине скорость 1 увеличивается. Достигается это эа счет локализации струй в секторе турбины, кото.рый обеспечивает реализацию поступательного кругового перемещения. Особенностью действия указанной турбины 1 является то, что она вообще действует толь-: ко при эксцентричном воздействии потока, .сечение которого меньше, чем общее сече-. ние турбины. За счет этого эффекта и реализуется поступательное круговое 2 перемещение. 8 целом регулировка скорозакрепления сопла в направляющих качения. Сопловая головка устроена следующим образом. Сопло 1 закреплено на поворотном к0рпусе 2, который размещен с возможностью вращения на входном патрубке 3 через подшипник 4. Входной патрубок 3 присоединен к питающей магистрали 5. 0 Закрепление сопла 1 осуществлено посредством присоединенной к корпусу 2 направляющей 6, на которой он фиксируется посредством крепления 7, связанного с крепежной муфтой 8, в которой размещен под5 шипник 9, насаженный на сопло 1. Таким образом, угол а наклона сопла можно регулировать, закрепляя сопла в различных зонах направляющей 6. Сопло 1 связано упругим в отношении изгиба трубопрово0 дом 10 с входным патрубком 3. Причем названный трубопровод составлен из двух частей: входной 11 и выходной 12, соеди- ненных через промежуточный патрубок 13, закрепленный в проходном подшипнике 14 корпуса 2. Входная. часть 11 трубопровода 10 поперечно изогнута и своей серединой, через надетый на него подшипник 15 закреплена в поворотном корпусе 2. В этот же сечении внутри трубопровода 10 размещена турбина 16. Над ней размещен конфузорный патрубок 17, относительно которого турбина 16 оказывается расположенной эксцентрично, так что часть ее лопаток 18 оказывается под выходным сечением патрубка 13, а часть лопаток не попадает под живое сечение вы- ходящего потока, чем и создается усилие поступательного перемещения в каждый дайный момент времени; 0 Внутренняя полость поворотного корпуса для защиты подшипников снабжена уплотнительными кольцами 19 и 20. При за- мене же подшипников качения на подшипни ки скол ьжения, в частности, их,,. фторопластовых материалов необходимость в сальниковых устройствах отпадает. А корпус 2 может быть выполнен в виде цилиндрической рамки. Следует заметить, что сальниковые устройства не являются необходимыми для изоляции от внешней среды канала подачи. рабочей жидкости. 35 55 сти вращения обеспечивает расширение сферы применения, т,к. охватываются процессы, где по технологии лучше применять быстро вращающийся корпус, и можно ох- ватить процессы, где требуются медленное вращение, например, в системах автоматического полива в сельском хозяйстве. Закрепление сопла на корпусе посредством дугообразной направляющей и несущей. средством для фиксации поло>кения сопла и выполнение направляющей ripoстранственно замкнутой с зубчатой рабочей поверхностью обеспечивает также расширение сферы применения благодаря разнообразию кинематических возможностей. Причем, такое расширение дает возможность оптимизировать режим обработки и в тех или иных условиях и достигнуть экономии в расходе рабочей среды и при повышенной эффективности воздействия моечных струй. Выполнение направляющих съемными обеспечивает расширение сферы применения за счет варьирования формы направляющих применительно к конкретным условиям. Таким образом, предлагаемая конструкция, по сравнению с прототипом, имеет. повышенную надежность и расширенную сферу применения, Принципиальным отличием образованной турбины от известных является и то, что она не вращается, а совершает поступательное круговое перемещение. На фиг. 1 изображена сопловая головка в продольном разрезе; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 — устройство про.странственной направляющей, присоединяемой к корпусу; на фиг, 4 — схема Конфузорный патрубок 17 размещен внутри входного патрубка 3 с возможностью перемещения и закрепляется посредством распорных винтов 21, "распирающих" стенки патрубка 17. В варианте жесткого закрепления направляющая 6 выполнена в видудугообразной полосы с прорезью 22. 1780879 Предусмотрено и более сложное исполнение направляющей, располагаемой за"данным образом в пространстве и .взаимодействующей с соплом путем образования кинематической пары колесо-рейка. Например, в качестве варианта, предусмотрено расположенные направляющей по форме шаровой поверхности. Возможны и другие варианты. Полый шар 23 с направляющей 6 закреплен на поворотном корпусе 2 посредством болтового скрепления 24. Направляющие имеют замкнутую форму и образованы посредством прорезей 25. Для поддержания "островкой" части пара служат внешние огибающие сопла держатели 26. Прорези 25, с одной стороны, выполнены как зубчатая или фрикционная направляющая качения 27, зацепленная с колесом 28, жестко надетым на сопла, а вторая сторона прорези является поддерживающей направляющей 29, обеспечивающей зацепление, В частности, поддержание зацепле ния может обеспечиваться и через ролики 30, свободно вращающиеся на сопле 1, Сопловая головка работает следующим образом. Рабочая среда поступает во входной патрубок 3 с давлением PV. Далее она попадает в конфузорный патрубок 17. Здесь происходит увеличение скорости потока до Ч1 и снижение давления до Р1. Благодаря такому ускоренйю потока конфузорный патрубок является как бы соплом, расположенным внутри части 11 трубопровода 10 над турбиной 16, Ввиду того, что конфуэорный патрубок расположен относительно полости части 11 трубопровода 10 эксцентрично, то укаэанная полость разбивается на два обьема S и О. В обьеме S, занимающем "теневое" расположение создается область разряжения и пониженных скоростей движения жидкости, Лопатки 18 в указанной области фактически выключаются из динамического взаимодействия со скоростной частью потока, вытекающего из патрубка 17.. В результате в некоторый момент времени t< под выходным сечением патрубка 17 окажется часть лопаток Ь, с, и d, где под воздействием потока возникают составляющие йь, Nc, Кд, направленные перпендикулярно радиусу расположения R>, соединяющему ось Оо расположения патрубка 3 и ось 01 сечения А-А трубопровода 11 в его поперечно изогнутой части. Под действием результирующей силы N, действующей на сечение А-А входной части 11 трубопровода, последнее будет перемещаться поступательно беэ вращения. При этом взаимодействующая часть лопаток 18, поименованная буквами Ь, с и б будет постепенно выводиться из "зацепления" с потоком рабочей среды, выходящей иэ патрубка 5 17. Зто будет сопровождаться вводом под скоростной поток "очередных" лопаток 17. Так при повороте на 90 корпуса 2 в зацеплении окажется другая часть лопаток 17, поименованных буквами а и h. Изменится 10 направление результирующей силы на N z. Таким образом, в момент времени t+ Л t сечение А-А трубопровода в его части 11 переместится поступательно по круговой траектории на угол 90, Перемещение будет 15 связано с поочередным вводом лопаток 18 турбины 16 в зону скоростной струи конфузорного патрубка 17, под действием которого турбина будет не вращаться вокруг своей оси, а поступательно (без вращения) пере20 мещаться по круговой траектории. При этом по круговой траектории будет перемещаться беэ вращения и внутренне кольцо подшипника 15, который через внешнее кольцо передаст касательное усилие F, выэываю25 щее вращение корпуса 2 вокруг своей оси. Изогнутая часть 11 трубопровода будет играть роль своеобразного коленчатого вала, вызывающего вращение корпуса 2. Но, заметим. что особенностью образованно"î ко30 ленчатого вала является отсутствие вращения его поперечных сечений, они все перемещаются поступательно по круговой траектории, но не вращаются вокруг своей оси, При этом изогнутая часть 11 в процессе 35 взаимодействия изменяет расположение плоскости, в которой происходит поперечный изгиб, Зта плоскость в процессе взаимодействия поворачивается вокруг оси Оо, Поворот корпуса 2 вокруг вертикальной 40 оси сопла 1,закрепленного в направляющей 6, При этом; ввиду того, что трубопровод 10 закреплен жестко на патрубке 3 возникает момент закручивания трубопровода. Для исключения передачи такого момента сопла 45 1 располагается в подшипнике 9. Благодаря наличию этого подшипника при повороте корпуса 2 происходит вращение сопла 1 вокруг своей оси без закручивания отогнутой части 12 трубопровода 10. Происходит, 50 таким образом. только изменение формы изгиба отогнутой части трубопровода без действия усилий скручивания по длине трубопровода. Таким образом, при повороте корпуса 2 в отогнутом сечении трубопровода 10 обязательно возникает вращение сечения вокруг оси трубопровода в зоне расположения сечения, и реализацию этого вращения надо обеспечить. 1780879 В варианте с замкнутой направляющей больше или равен диаметру трубопровода, вращение сопла 1 вокруг оси обеСпечивает- а входной патрубок имеет конфузорный нася через качение сопла 1 по направляющей, садок, расположенный по оси корпуса. Осуществляемое с помощью зубчатого коле- 3. Моечная головка по и. 2, о т л и ч а юеа 28, надетого на сопла, Таким образом 5 щ а я с я тем, что конфуэорный насадок изгибаемый в выходной части 12 трубопро- установлен с возможностью фиксированноеод 10 используется как гибкий вал, обеспе- го перемещения вдоль оси входного патрубчивающий перемещение по направляющей ка. путем качения по ней. В результате обеспе- 4. Моечная головка по и, 1, отл и ч а ючивается спиральное продвижение сопла в 10 щ а я с я тем, что сопло смонтировано на пространстве. Причем формы траекторий корпусепосредствомдугообрэзнойнаправародвижения можно применять различные,. ляющей. сообразные с технологией мойки конкрет- 5. Моечная головка по и. 4, о т л и ч à юных иэделий. Для замены одной направля- щ а я с я тем, что направляющая для сопла ющей на другую достаточно развинтить 15 имеетсредстводля фиксации положениясоскрепление 24. Форма головки 23 может пла. быть не только шарообразной, но и в форме 6. Моечная головка по и. 4, о т л и ч а юаллипсоидэ вращения или любой другой щ э я с я тем, что направляющая длина йлавно изогнутой формы. сопла выполнена пространственно замкнуФ о р мул а из о бр ете н и я 20 той с зубчатой рабочей поверхностью, асо1. Моечная головка, включающая кор- . пло снабжено зубчатым колесом для йус с входным патрубком для подачи рабо- обкатывания по зубчатой направляющей. чей жидкости, установленный с 7. Моечная головка по и. 4, отл ич à ювозможностью вращения, снабженный при- щ а я с я тем, что направляющая для сопла водом поворота в виде турбины, смонтиро- 25 выполнена съемной с поворотного корпуса. ванное на корпусе сопла, сообщенное с 8, Моечная головка по и. 1, о т л и ч а ювходным пэтрубком. отличающаяся щ э я с я тем, что турбина выполнена меньтем, что, с целью повышения надежности шего диаметра, чем диаметр трубопровода работы и расширения технологических воэ- и установлена посредством полуосей, приможностей, сопла установлено с возможно- 30 чем полуоси изогнуты по профилю трубопстью врэгцеHèÿ Bокруг своей оси и ровода и размещены своими концами в соедине с входным патрубком посредст- опорах вращения, встроенных в трубапровом упругого грубопровода, корпус имеет вод по оси корпуса, установленный перпендикулярной его оси и 9. Моечная головкапоп. 8, отп ичаюэксцентрично подшипник., охватывающий 35 щ а я с я тем, что подшипники трубопровода трубопроводс образованием колена,атурби-. установлены с возможностью фиксированна установлена в трубопроводе в месте об- ного перемещения перпендикулярно оси рэзовэния колена и эксцентрично корпуса. относительно входного патрубка с возмож- 10. Моечная головка по и. 8, о т л и ч аностью кругового плоскопараллельного 40 ю щ а я с я тем, что полуоси турбины выдви.жения. полнены иэ упругого материала, 2. Моечная головка по и, 1, о т л и ч а ю- 11. Моечная головка по п. 1, о т л и ч ащ э я с я тем, что турбина выполнена в виде ю щ а я с я тем, что соплб закреплено в кольца с внутренними радиальными попа- корпусе с возможностью фиксированного стями, причем наружный диаметр кольца 45 перемещения перпендикулярно его оси. 1780879 178О879 д- A / 1780879. zy Составитель Н.Зацева Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор А.Мотыль Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4235 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
