СТРУЙНЫЙ ДИОД Российский патент 2018 года по МПК F15C1/16 

Изобретение относится к струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмотехнике.

Известен струйный диод - входящая в состав рулевого привода (Рулевой привод: пат. 2014246 РФ / О.Б. Белоногов, В.В. Чеканов; В.И. Шутенко; заявл. 01.07.1991; опубл. 15.06.1994. Бюлл. N 11.) втулка, в которой выполнены не менее одной пары криволинейных встречно-направленных каналов и выходное отверстие.

При движении жидкости через такой струйный диод от выходного отверстия к криволинейным встречно-направленным каналам сопротивление движению жидкости является малым. При обратном токе жидкости через криволинейные встречно-направленные каналы к выходному отверстию в последнем происходит соударение потоков жидкости, в результате чего они теряют свою скорость. Значительная часть кинетической энергии потоков жидкости превращается в тепловую и рассеивается в окружающее пространство, а потерявшие скорость жидкость вытекает из выходного отверстия, испытывая значительное дополнительное динамическое сопротивление своему движению.

Такой струйный диод обеспечивает малое гидравлическое сопротивление при движении жидкости в одном направлении и большое сопротивление при движении жидкости в обратном направлении.

Недостатком указанного струйного диода является его недостаточное обратное сопротивление, обусловленное невозможностью выполнения большого числа криволинейных встречно-направленных каналов внутри втулки.

Известен струйный диод Тесла - прототип (Ястребова Е.В. / Струйные диоды (обзор) // Автоматика и телемеханика №3, 1971. С. 101-106), содержащий корпус со штуцерами входа и выхода, отверстия которых сообщены с концами выполненного в корпусе близкого к прямолинейному главного канала, по руслу которого выполнены один или более дополнительных криволинейных каналов, сообщенных своими концами с главным каналом.

В таком струйном диоде при движении жидкости в одном направлении разделение потока дополнительными криволинейными каналами не происходит и сопротивление его движению является минимальным, а при движении жидкости в обратном направлении происходит разделение потока дополнительными криволинейными каналами и перенаправление части потока в них навстречу потоку в главном, близком к прямолинейному, канале. Таким образом, в главном канале происходит многократное гашение кинетической энергии потока, в результате чего обеспечивается значительное возрастание дополнительного динамического сопротивления движению потока в этом направлении.

Такой струйный диод обладает более высоким обратным динамическим сопротивлением из-за многократного взаимодействия жидкости, протекающей по главному каналу, со встречными потоками криволинейных каналов, однако он обладает значительными габаритными размерами, а его динамическое сопротивление не может быть повышено без дальнейшего увеличения габаритов.

Задачей изобретения является одновременное повышение обратного динамического сопротивления струйного диода при уменьшении его габаритных размеров.

Техническим результатом изобретения является повышение функциональных возможностей струйного диода и его встраиваемости в гидравлические и пневматические агрегаты.

Технический результат достигается тем, что в известном струйном диоде, содержащем корпус со штуцерами входа и выхода, отверстия которых сообщены с концами выполненного в корпусе главного канала, по руслу которого выполнены один или более дополнительных криволинейных каналов, сообщенных своими концами с главным каналом, в отличие от прототипа, главный канал выполнен в виде спирали, а дополнительные криволинейные каналы сообщены своими концами с главным каналом на соседних орбитах.

В таком струйном диоде высокоэнергетические потоки криволинейных каналов, текущие от более высоких орбит взаимодействуют с ослабленными движением по длинам орбит главного канала спиральной формы потоками, в результате чего степень гашения кинетической энергии потока в главном канале увеличивается, что в свою очередь увеличивает дополнительное динамическое сопротивление устройства. При этом, учитывая, что расстояние между соседними орбитами главного канала может быть выполнено достаточно малым, значительно уменьшаются габариты струйного диода. Для достижения такого же эффекта в прототипе понадобилось бы значительно увеличивать длину дополнительных криволинейных каналов и, как следствие, длину главного канала, что выливается в общее увеличение габаритов.

Совокупность всех указанных существенных признаков струйного диода позволяет ему обеспечить повышение сопротивления обратному току при одновременном уменьшении его габаритных размеров.

Так как заявленная совокупность существенных признаков позволяет решить поставленную задачу, то заявленный струйный диод соответствуют критерию "изобретательский уровень".

Заявленный струйный диод иллюстрируется фигурой 1, на которой изображен общий вид струйного диода сбоку и фигурой 2, изображающей струйный диод в разрезе.

Струйный диод содержит корпус 1, со штуцерами входа 2 и выхода 3, отверстия 4 которых сообщены с концами выполненного в корпусе 1 главного канала спиральной формы 5. По руслу главного канала спиральной формы 5 выполнены один или более дополнительных криволинейных каналов 6, которые сообщены своими концами с главным каналом спиральной формы 5 на соседних орбитах.

Работа струйного диода осуществляется следующим образом. При движении жидкости от штуцера входа 2 к штуцеру выхода 3 через отверстия 4 в штуцерах и по главному каналу спиральной формы 5 взаимодействия потока в главном канале спиральной формы 5 с потоками дополнительных криволинейных каналов 6 практически не происходит, в результате чего сопротивление потоку в главном канале спиральной формы 5 минимально. При обратном направлении движения жидкости от штуцера выхода 3 к штуцеру входа 2 через отверстия 4 в штуцерах и по главному каналу спиральной формы 5 часть потока направляется в дополнительные криволинейные каналы 6, потоки которых, текущие от более высоких орбит главного канала спиральной формы 5 к его более низким соседним орбитам, образуют к потоку в главном канале спиральной формы 5 высокоэнергетические встречно-направленные потоки, которые взаимодействуют с ослабленными движением по длинам орбит главного канала спиральной формы 5 потоками. В результате их взаимодействия в главном канале происходит многократное гашение кинетической энергии потока в главном канале спиральной формы 5, что приводит к значительному возрастанию дополнительного динамического сопротивления движению потока в этом направлении.

Согласно (Ястребова Е.В. / Струйные диоды (обзор) // Автоматика и телемеханика №3, 1971. С. 101-106) работа струйного диода оценивается таким показателем, как диодность по расходу Д_Q, которая определяется выражением

Д_Q=Q_пр/Q_обр;

где Q_пр - расход через диод в прямом направлении; Q_обр - расход через диод в обратном направлении.

В результате проведенных испытаний макетного образца заявляемого струйного диода с количеством дополнительных криволинейных каналов и длиной главного канала спиральной формы соответствующих прототипу получено значение диодности по расходу Д_Q=1,77, что несколько выше, чем у прототипа.

В качестве рабочего тела струйного диода кроме жидкостей могут быть использованы газы и воздух.

Возможны несколько вариантов технической реализации струйного диода: с применением химически вытравливаемой модели каналов, а также выполнением корпуса из двух или трех пластин, при этом и в одной или в двух из них либо гравировкой, либо химическим травлением выполняются каналы.

Литература

1. Рулевой привод: пат. 2014246 РФ / О.Б. Белоногов, В.В. Чеканов; В.И. Шутенко; заявл. 01.07.1991; опубл. 15.06.1994. Бюлл. N 11.

2. Ястребова Е.В. / Струйные диоды (обзор) // Автоматика и телемеханика №3, 1971. С. 101-106 - прототип.

Струйный диод предназначен для использования в струйной гидро- и пневмотехнике. Струйный диод содержит корпус со штуцерами входа и выхода, отверстия которых сообщаются с концами выполненного в корпусе главного канала спиральной формы. По руслу главного канала спиральной формы выполнены один или более дополнительных криволинейных каналов, которые сообщены своими концами с соседними орбитами главного канала спиральной формы. При движении потока жидкости или газа от штуцера выхода к штуцеру входа через отверстия в них по главному каналу спиральной формы происходит многократное взаимодействие потока в нем с встречно-направленными потоками дополнительных криволинейных каналов, движущихся от более высоких орбит главного канала спиральной формы к более низким, за счет чего сопротивление потоку возрастает. Техническим результатом изобретения является повышение функциональных возможностей струйного диода и его встраиваемости в гидравлические и пневматические агрегаты. 2 ил.

Струйный диод, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода, отверстия которых сообщены с концами выполненного в корпусе главного канала, по руслу которого выполнены один или более дополнительных криволинейных каналов, сообщенных своими концами с главным каналом, отличающийся тем, что главный канал выполнен в виде спирали, а дополнительные криволинейные каналы сообщены своими концами с главным каналом спиральной формы на соседних орбитах.