تفنگ هوای فشرده

تفنگ هوای فشرده و یا مولد پالس سیال گازی پرفشار تجهیزی مشابه یک شیر خودکار پنیوماتیکی است که در کسری از ثانیه (بسته به شرایط طراحی بین سه صدم تا یک دهم ثانی)، هوای پرفشار را تخلیه می‌کند.

به هنگام تخلیه‌ی سیلوهای گندم، آهک، سیمان، آرد و … از نازل پایینی، دو مشکل مشاهده می‌شود. یکی پدیده سوراخ موش یا rat hole که وسط سیلو یک سوراخ سرتاسری تا بالا ایجاد می‌شود. این امر سبب می‌شود دیگر مواد داخل سیلو به داخل نازل نریزد و روی‌هم انباشته شود و دیگری پدیده پل بستن و یا bridging که سبب می‌شود یک طاق‌نما ایجاد شود و جریان ریزدانه‌ها به داخل نازل قطع گردد. به همین دلیل، به تجهیزاتی نیاز است تا بتوان بدون حضور نیروی انسانی و به طور مداوم، نسبت به شکستن پل و یا حذف Rat hole اقدام نماید.

روش‌های مختلفی برای حل مشکل‌های عنوان شده وجود دارد. ولی هر یک از روش‌ها با کاستی‌ها و نواقصی همراه هستند. ابتدایی‌ترین روش حل مشکل، استفاده از دریچه‌های بازبینی و سنبه زدن جهت شکستن پل‌های ایجاد شده است. ویبره کردن بدنه سیلو یک راهکار دیگر برای شکستن پل‌ها و برقراری جریان مواد ریزدانه است. ولی سیلو‌های بتنی قابلیت ویبره شدن ندارند. از طرفی ویبره کردن سیلو‌های فلزی سبب ایجاد تنش در درز جوش اتصالات و خرابی سیلو می‌گردد.

پل بستن و ایجاد سوراخ موش دو پدیده فیزیکی هستند که در سیلو‌ها مشاهده می‌شوند. عواملی که در ایجاد این دو پدیده موثر هستند شامل زاویه پشته،‌ اندازه دانه بندی، زاویه مخروط سیلو، میزان رطوبت، جنس مواد، صافی سطح مواد و قطر نازل خروجی می‌باشند. بسته به مقادیر پارامترهای اعلام شده، پدیده پل بستن و یا پدیده سوراخ موش مشاهده می‌شود. این مساله سبب می‌شود مواد انبار شده در سیلو، به خوبی تخلیه نشود و سیلو با ظرفیت کمتری مشغول به کار باشد. برای حل این مساله، از مولد پالس سیال گازی پرفشار که مانند یک شیر خودکار، سبب قطع و وصل جریان می‌شود، استفاده می‌شود. طراحی این مولد به نحوی است که سیال گازی مانند هوا و یا نیتروژن از طریق نازل ورودی وارد دستگاه مولد پالس گازی پرفشار می‌شود و در محفظه پیش‌بار جمع می‌شود. سپس سیال گازی از طریق روزنه‌ای که در مرکز پیستون قرارد دارد، به محفظه فشار وارد می‌شود. با تجمع گاز در محفظه پرفشار، فشار آن افزایش یافته و به فشار محفظه پیش‌بار نزدیک می‌شود. نیروی ناشی از تجمع گاز در محفظه پیش‌بار به سطح بالایی پیستون و نیروی ناشی از تجمع گاز در محفظه پرفشار به سطح پایینی پیستون وارد می‌شود. برایند نیروهای وارد شده بر پیستون رو به بالا خواهد بود و پیستون به سمت بالا حرکت خواهد کرد. با حرکت کردن پیستون به سمت بالا، در این حین، اکچویتور عمل کرده و پیستون با شتاب خیلی زیادی به بالا رانده می‌شود. با عبور پیستون از مقابل نازل خروجی، هوای محبوس در محفظه پرفشار به بیرون راه پیدا می‌کند. هنگامی که پیستون به بالا حرکت می‌کند، هوای محبوس شده در محفظه ترمزگیری سبب کاهش سرعت پیستون می‌شود. پس از خروج هوای محفظه پرفشار، پیستون به پایین رانده می‌شود و مجددا مسیر خروج هوا، مسدود می‌شود. با انسداد مسیر هوای خروجی در نازل خروجی، فشار هوای محفظه فشار بالا می‌رود تا به فشار محفظه پیش‌بار برسد و این سیکل تکرار می‌شود.

کاربرد این تفنگ در سیلو‌ها و همچنین احیای چاه‌های عمیق آب و نفت می‌باشد.