5.3. Импульсная головка.

В настоящее время применяют два вида импульсного уплот­нения – пневмоимпульсное и газоимпульсное (взрывное). Соот­ветственно существует два типа импульсных головок. В корпусе 1 пневмоимпульсной головки (рис. 7) помещен клапан 6, пере­крывающий выпускное отверстие 9. На нижнем фланце кор­пуса закреплена решетка рассекателя 8 с дефлектором 10. К нижней поверхности решетки рассекателя прижимается на­полнительная рамка , поэтому размеры решетки должны соот­ветствовать размерам опоки . Полость корпуса 1 служит ре­сивером для сжатого воздуха, который подводится (в данной конструкции) по трубопроводу 3 через обратный клапан 2. При повороте крана 4 подача воздуха в ресивер прекращает­ся, сжатый воздух из полости 5 над клапаном выходит в ат­мосферу, под действием дав­ления воздуха в ресивере кла­пан резко отбрасывается вверх. Сжатый воздух через выпуск­ное отверстие 9 и полость 7 рассекателя попадает в про­странство над смесью и уплот­няет ее.

Рабочий процесс пневмоимпульсной головки заключается в истечении сжатого воздуха из ресивера в полость рассекателя, а из полости рассекателя в пространство над смесью. Как пер­вый, так и второй процесс описывается сложными дифференциальными уравнениями, которые невозможно решить аналитическими методами.

Площадь выпускного отверстия изменяется в зависимости от пути, пройденного клапаном. Дви­жение клапана описывается уравнением

,

где M и a – масса и ускорение клапана;

p₀, p_р и p₁ – давление соответственно в ресивере, полости рассекателя и над клапанном пространстве;

F_к, F₀ и F₁ – эффективная площадь соответ­ственно кромки клапана, выпускного отверстия и верхнего торца клапана.

Главными параметрами головки являются: давление p₀ воз­духа в ресивере и его объем V₀, площадь F₀ выпускного отвер­стия, площадь сечения F_p, объем V_p и конструкция рассекателя. В настоящее время нет апробированной методики расчета ука­занных параметров, поэтому их определяют эмпирическим пу­тем. Ниже приведены рекомендации Г. А. Гейдебрехова и С. Н. Козлова по подбору указанных параметров.

Выбор давления воздуха в ресивере и объема ресивера зави­сит от технологически необходимого максимального давления воздуха над смесью и объемов полостей рассекателя и наполни­тельной рамки. В установках высокого давления используется сжатый воздух под давлением 7¸10 МПа, в установках низкого давления под давлением 0,6¸0,7 МПа. Соответственно в установ­ках высокого давления удельный объем V_р/F_оп ресивера (отне­сенный к площади опоки F_оп) берется равным 0,03¸0,05 м³/м², в установках низкого давления – равным 0,6¸0,7 м³/м².

Чем больше площадь F₀ выпускного отверстия, тем выше скорость подъема давления воздуха в пространстве над смесью. Однако при использовании подобных клапанов, с увеличением площади выпускного отверстия растет масса клапана и уменьшается скорость его подъема, определяю­щим сечением становится сечение зазора между клапаном и сед­лом. Практически установлено, что для установок высокого давле­ния F₀/F_оп = 0,043¸0,025, для установок низкого давления F₀/F_оп = 0,1¸0,12. Большая относительная площадь отверстия во втором случае объясняется существенно меньшей скоростью истечения газа.

Назначение рассекателя – равномерное распределение по­тока воздуха по сечению формы. При отсутствии рассекателя струя воздуха выдувает смесь из части формы, противолежащей к выпускному отверстию. Контрлад формы становится неровным, толщина рыхлого слоя увеличивается, иногда обнажается мо­дель. Вместе с тем рассекатель не должен уменьшать интенсив­ность поступления сжатого воздуха в пространство над смесью. Поэтому, с учетом уменьшения плотности воздуха, сечения поло­сти и отверстий рассекателя должны быть больше сечения F₀ выпускного отверстия. Вместе с тем объем V_р полости рассека­теля увеличивает общий объем пространства над смесью, а чем больше этот объем, тем больше падает в нем давление газа.

Для импульсных головок высокого давления F_р/F₀ ³ 2,4; V_р/V₀ £ 0,47; для головок низкого давления F_р/F₀ ³ 1,5; V_р/V₀ £ 0,034. Хорошие результаты получают при использова­нии рассекателя в виде плиты с отверстиями диаметром 10 мм. Если размеры выпускного отверстия близки к раз­мерам опоки (в плане), рассекатель не нужен, что позволяет уменьшить объем ресивера .

Рисунок – 7. Эскиз импульсной головки.