Читать книгу Сборник авторских физико-технических идей и решений в области очистки и предотвращения загрязнений в технических системах - Группа авторов - Страница 3

Способ очистки ж/д вагонов от остатков насыпных грузов, заключается в дистанционном направленном воздействии импульсных высок энергетических вихревых кольцевых потоков газа, возбуждаемых в результате импульсного сжатия и детонационного сгорания топливовоздушной смеси в полузамкнутом резонаторе, установленном на манипуляторе.

Выведена зависимость энергии, переносимой вихревым кольцом от размеров детонационной трубы, как квадрат произведения длинны на внутренний диаметр – (L*D)2.

Проблема

При выгрузке насыпных грузов из ж/д вагонов часть груза всегда остается в вагоне. ж/д вагоны должны возвращаться железной дороге очищенными. это прямая обязанность грузополучателей.

Комплектование отдельных производственных площадок механическими вибраторами, щеточными устройствами или высоко энергетическими системами жидкостной / газовой очистки зачастую экономически не целесообразно.

В таких случаях очистка вагонов от остатков насыпного груза на производственных площадках выполняется вручную через открытые нижние люки.

Ручная очистка ж/д вагонов через открытые нижние люки является одной из самых трудоемких и дорогостоящих операций, т.к. напрямую влияет на простой вагонов.

Решение проблемы

Предлагается использовать высоко энергетические вихревые газовые кольца для дистанционной очистки ж/д вагонов, кинетического воздействия на остатки насыпных грузов.

Для этого предлагается оснастить грейфер манипулятора быстросменной вихре кольцевой газовой пушкой – вихре кольцевым сферическим резонатором.

Работой вихре кольцевой газовой пушки управляет оператор манипулятора.

Оператор визуально определяет места остатков насыпных грузов. направляет в это место вихре кольцевую газовую пушки и производит очистку энергетикой вихревых колец с частотой следования – несколько герц.

Рис. № 2. Грейфер манипулятора с быстросменной вихре кольцевой газовой пушкой.

Технология

Вихре кольцевая газовая пушка представляет собой полузамкнутый патрубок детонационного горения топливовоздушной смеси со сферическим резонатором на выходе.

Вихре кольцевая газовая пушка формирует высоко энергетические газовые вихревые кольца с частотой следования не более 3 герц.

Принцип работы вихре кольцевой газовой пушки основан на преобразовании в сферическом резонаторе линейных волн детонационного горения топливовоздушной смеси в высоко энергетические вихревые кольца. В этом случае продукты детонационного горения обладают огромной кинетической энергией, большая часть которых переходит в энергетику вихревого газового кольца и распространяется на значительное расстояние для заявленных целей.

Прототип вихревой пушки с сферическим резонатором представлен на рис. № 3.

Рис. № 3. Прототип вихревой пушки с сферическим резонатором диаметром 0,15 м.

Рабочий процесс предложенной воздушной вихревой импульсно-детонационной пушки основан на периодической подаче в детонационный патрубок топливовоздушной смеси, периодическом поджигании электроискровым способом топливовоздушной смеси, распространении детонации в сферический резонатор и истечения продуктов в окружающее пространство формируя высокоэнергетическое вихревое кольцо.

Техническое устройство

– Камера детонационного сгорания с линейным патрубком;

– Топливовоздушная смесь (например, пропан + воздух);

– Электроискровой поджиг;

– Выходная часть- сферический резонатор с внутренними специальными вставками!, формирующий высоко энергетическое вихревое кольцо;

– Частотный цикл: 0,5–3 выстрела в секунду.

Преимущества способа:

1. Быстрота и бесконтактность воздействия:

– Оператор не входит в вагон;

– Процесс очистки занимает минуты без захода человека в опасную среду;

– Можно очистить труднодоступные зоны- углы, соединения, стенки.

2. Энергетическая направленность:

– Каждый импульс работает как "ударная волна";

– Позволяет отделить даже слёжившийся/прессованный груз с тонкой адгезионной силой (например, зёрна, гранулы, цемент, сульфаты, удобрения).

3. Безопасность:

– Низкий риск повреждения кузова вагона;

– Отсутствие абразивов, струй или химии;

– Возможность дистанционного поражения точки остатка.

4. Перевод в быстросменный инструмент:

– Можно установить на рукоять экскаватора, манипулятора, тележки;

– В перспективе- роботизация и очистка без оператора.

Дополнительные характеристики:

Разработанная эмпирическая формула E = (L·D)2- зависит от размера детонационного канала, указывает на возможность масштабирования под задачи

Частота детонации ограничивается безопасностью камеры и горелки;

Экспериемнт

Сферический резонатор диаметром 0,15 м.

Визуализация формирования вихревого кольца показана на следующем рисунке.

Рис. № 4. Вихревое газовое кольцо на выходе сферического резонатора.

Доказанная эффективность

– Диаметр резонатора 80 мм: сдвиг куба 200 г при 1 м расстоянии;

– Диаметр резонатора 150 мм: сдвиг тела массой 5 кг при том же расстоянии;

Заключение

Предложенная вихре-кольцевая газовая пушка представляет собой мощное, инновационное и практически применимое средство очистки, подходящее как для ручной, так и автоматизированной работы при выгрузке ж/д насыпных вагонов. Уже собранные прототипы демонстрируют эффективность подхода. Метод заслуживает детальной разработки технической документации, патентования и испытаний в сотрудничестве с ж/д операторами и производственными предприятиями, сталкивающимися с проблемой выгрузки.