СВТ технология

Что такое SVТехнология?

Известно, что для генерации резкого (взрывного) газового импульса нужно создать разрыв термодинамических параметров. Такой разрыв создается, например, при химическом взрыве, когда в ограниченном пространстве мгновенно растут температура и давление газа. С другой стороны, в замкнутом сосуде со сжатым газом также существует поверхность разрыва по отношению к внешней атмосфере, причем эта поверхность совпадает с оболочкой сосуда. Представим, что эта стенка мгновенно целиком исчезнет. Такие примеры широко представлены в интернете. Например, при лопании мыльного пузыря скоростная камера фиксирует образование импульса даже при весьма малом перепаде давлений.

Теперь представим сосуд со сжатым до высокого давления газом (например, десятки атмосфер), у которого внезапно полностью исчезает стенка. Произойдет истечение газа в окружающее пространство с сверхзвуковой скоростью. При этом внутренняя энергия газа будет преобразована в кинетическую (импульс) с максимально возможной эффективностью. Если учесть, что потенциальная энергия определяется давлением сжатого газа и объемом сосуда, то при конечном к.п.д. преобразования энергии можно генерировать значительные импульсы, причем без применения каких-либо пиротехнических средств. Очевидно, что на основе данного явления можно создать много  полезных продуктов.

Наши решения

До сих пор не существовало коммерчески пригодных средств для мгновенного уничтожения оболочки такого сосуда. Можно лишь вспомнить, что на протяжении десятилетий практическим инструментом такого преобразования энергии сжатого газа служили разрушаемые диафрагмы в ударных трубах, главными недостатками которых являются невозможность их повторного использования и нестабильность. Они хорошо послужили исследованию высокоскоростных газовых потоков в университетских лабораториях, но не позволили создать широко применяемых рыночных продуктов из-за того, что после каждого цикла необходимо заменять разрушенную диафрагму.

НПП ИСТА впервые разработало семейство управляемых пневматических быстродействующих клапанов КБ-20, КБ-40 и КБ-80, которые имеют основные характеристики (площади и времена открытия), не уступающие разрушаемым в ударных трубах диафрагмам, но обеспечивающие многократные управляемые срабатывания. Важно отметить, что на оснащенной таким клапаном ударной трубе производительность труда исследователей вырастает во много раз.

В течение 25 лет в НПП ИСТА удалось создать ряд рыночных продуктов на основе вышеупомянутых клапанов под общим названием SVTехнология, которые во многих продукта позволили генерировать такой же импульс, как при химическом взрыве. Название происходит от английской аббревиатуры SV Technology (Speed Valve technology).

Основные отличия клапанов «ИСТА»:

Малое время открытия

Время открытия клапана пневмопушки ИСТА втрое меньше, чем у аналога из Германии, что следует из графика проведенных нами сравнительных испытаний. Сравнение эффективности пушки иллюстрируется схемой данного опыта: за счет быстродействия клапана сила удара пушки ИСТА больше на 27%. Известно, чем быстрее открывается клапан, тем выше эффективность преобразование энергии сжатого воздуха в импульс.

Малое время закрытия

 

Клапан ИСТА закрывается необычайно быстро после прекращения подачи управляющего сигнала. На графике проведенных нами сравнительных испытаний длительность управляющего импульса клапана ИСТА составила 0,07с (синяя кривая). Эффективность пушки с отсечкой управляющего сигнала показана на схеме.

 

Полное опорожнение ресивера емкостью 100л длится около 0,25с. При снятии управляющего сигнала через 0.07с из ресивера вытекает только та часть сжатого воздуха, которая создает стряхивание. При этом достигается экономия сжатого воздуха для следующего пуска. Это свойство легло в основу новой модели системы на пушках «ИСТА-4» и общем коллекторе.

Совершенная проточная часть без поворота потока на 90 градусов

Клапан ИСТА имеет совершенную проточную часть. В отличие от всех известных нам аналогов, где в клапане поток поворачивается на 90 или 180 градусов в клапане ИСТА течение не меняет направления, а сечение клапана лишь меняет форму с круглого на кольцевое и обратно, что минимизирует газодинамические потери и тем самым, увеличивает эффективность преобразования энергии сжатого воздуха в импульс.

Клапан генерирует ударную волну

Клапан ИСТА близок по быстродействию к разрушаемым диафрагмам, поэтому ударные трубы ряда научных лабораторий оснащены нашими клапанами взамен разрушаемых диафрагм. На рисунке представлены 10 кадров взаимодействия ударной волны, сгенерированной в ударной трубе с клапаном КБ-40-70, с решеткой цилиндров.

Данный рисунок также показывает, что, благодаря волновому фактору клапаны «ИСТА» более эффективны при доставке импульса в труднодоступные зоны.  В частности ударная волна эффективна для очистки трубных пучков. Благодаря свойствам дифракции, ударная волна проникает сквозь ряды трубных пучков, что иллюстрируется картинками прохождения ударной волны сквозь ряда труб. Видно, что интенсивность отраженной и прошедшей сквозь пучок волны имеют сравнимую интенсивность.

Серийная пневмопушка «ИСТА-3» — генератор мощных ударных волн

На рисунке изображена схема установки по изучению генерации ударных волн в трубе с помощью серийной пневмопушки «ИСТА-3» с ресивером емкостью 5 литров, работающей на давлении 0,6МПа. Давление измеряется с помощью пьезодатчиков, расположенных в трубе, на разном удалении от пневмопушки. При срабатывании пушки открывается клапан и сжатый газ из ресивера устремляется в трубу.

Результаты формирования ударной волны представлены на рисунке справа. По мере движения по трубе фронт волны сжатия становится более резким (кривые желтого и синего цвета). Ниже по потоку фронт превращается в ударную волну (кривая фиолетового цвета). Известно, что ударную волну характеризует резкий скачок давления на длине в несколько ангстрем.

Этот результат показывает, что каждая серийная пневмопушка «ИСТА» имеет дополнительные преимущества над аналогами благодаря волновому фактору.

Повышенный ресурс работы клапана

Кроме того, в нашем клапане обеспечивается повышенный ресурс работы из-за возможности беспрепятственно пропустить отраженную от торца ствола пневмопушки ударную волну в ресивер сквозь открытое кольцевое сечение клапана с минимальным воздействием на запорный узел клапана. В любой альтернативной конструкции отраженная волна ударяет с усилием по нормали в запорную мембрану, нанося ей максимально возможный удар, что очевидно снижает ресурс работы.

Вышеперечисленные свойства клапанов серии КБ позволили создать следующие линии продуктов:

  • Бездиафрагменные ударные трубы для исследования высокоскоростных потоков. Обеспечивают проведение экспериментов с высокой производительностью и повторяемостью.
  • Пневматические пусковые устройства, в частности портативные спасательные пневматические линеметы, обеспечивающие коммуникации при спасательных операциях, которые уже не раз спасали жизни людей.
  • Быстродействующая пневматика, работающая на высоких давлениях.
  • Системы пневмообрушения сыпучих материалов, зависающих в промышленных объектах их хранения и транспортировки (бункера, силосы, путепроводы, хопперы).
  • Пневмоимпульсные системы для интенсификации процессов тепло-и массообмена в элементах индустриальных конструкции (теплообменники, фильтры, циклоны).
  • Эффективные сортирующие устройства. Обеспечивают высокоэффективную сепарацию и отбраковку материалов.
  • Адаптивные инфляторы аэрбэгов транспортных средств (cool-smart-airbag). Эта технология защищена Патентами РФ, США и Германии.

Клапан «КБ-28» работает на частоте до 200Гц

На рисунке слева представлены характеристики многократного срабатывания клапана серии КБ.  Нижняя кривая – управляющий сигнал, верхняя – давление на выходе клапана.

Быстродействие клапана серии КБ, в частности, позволяет обеспечить несколько полных циклов открытия/закрытия при наполнении подушки безопасности автомобиля в процессе развития аварии (30 – 100мс), что позволяет создать адаптивный инфлятор подушки безопасности.

Ask a question2

Name*

E-mail*

Ihr Telefon

Botschaft


×