Вихревой резисторный гидродиод Российский патент 2025 года по МПК F15C1/16 

Изобретение относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневматической технике.

Известен вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и аксиальной трубкой в центре камеры. (Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики: научное издание / И. В. Лебедев, С. Л. Трескунов, В. С. Яковенко.– Москва : Машиностроение, 1973. – С. 252-253, рис. 114, б.).

Известен так же вихревой диод повышенной диодности, взятый за прототип, содержащий цилиндрическую камеру, тангенциальное сопло и аксиальную трубку, жёстко закреплённую в центре камеры, в которой установлен диафрагменный гидродиод (Патент на полезную модель RU 199636 U1, 11.09.2020. Заявка № 2020115387 от 06.05.2020.).

К недостатку известных конструкций можно отнести невозможность регулирования диодности (отношения гидравлических сопротивлений гидродиода в обратном и прямом направлениях), которая является одним из основных параметров при использовании гидропневматических диодов в различных системах.

Задачей изобретения является получение возможности регулирования диодности вихревого диода, путём придания аксиальной трубке возможности перемещения вдоль оси цилиндрической камеры.

Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом резисторном гидродиоде, содержащем цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и аксиальной трубкой с диафрагменным гидродиодом, в центре камеры, согласно изобретению, аксиальная трубка установлена с возможностью перемещаться вдоль оси цилиндрической камеры. При этом изменяется её внутренний объём и характер вихревого движения потока внутри камеры.

Сущность изобретения поясняется на примере конструктивного варианта вихревого резисторного гидродиода.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение вихревого резисторного гидродиода вдоль оси цилиндрической камеры в сечении, где H_вых=H/2, где Н – высота камеры.

На фиг. 2 представлено продольное сечение вихревого резисторного гидродиода.

На фиг. 3 изображена работа вихревого резисторного гидродиода при движении рабочей среды (жидкости или газа) в прямом направлении.

На фиг. 4 изображена работа вихревого резисторного гидродиода при движении рабочей среды в обратном направлении.

На фиг. 5 показан обобщенный график зависимости диодности D от высоты заглубления трубки H_вых при использовании маловязких жидкостей.

Вихревой резисторный гидродиод (фиг. 1-4), содержит цилиндрическую камеру 1 постоянной высоты H с тангенциальным соплом 2 и аксиальной трубкой 3 с диафрагменным гидродиодом 4. Сверху и снизу цилиндрическая камера 1 закрыта верхней 5 и нижней 6 крышками. Аксиальная трубка 3 имеет возможность перемещения вдоль оси цилиндрической камеры 1, в данном примере по резьбе 7, причём её верхний конец 8 находится всегда внутри цилиндрической камеры 1, а нижний 9 – снаружи.

Работа вихревого резисторного гидродиода осуществляется следующим образом.

При прохождении прямого потока жидкости или газа (на фиг. 3 показано стрелками), направление потока меняется незначительно, не встречая большого гидравлического сопротивления и практически не теряя кинетической энергии, так как рабочая среда, проходя через диафрагменный гидродиод 4, стремится к осевой линии аксиальной трубки 3 и, заполняя камеру 1, вытекает из тангенциального сопла 2. Таким образом, рабочая среда практически беспрепятственно и без существенной потери энергии проходит через вихревой резисторный гидродиод в данном направлении.

При прохождении обратного потока жидкости или газа (на фиг. 4 показано стрелками), поток, закручиваясь в цилиндрической камере 1, значительно теряет свою энергию на трение между слоями, наличие в цилиндрической камере верхнего конца 8 аксиальной трубки 3 способствует возникновению дополнительного сопротивления, увеличивающего длину пути и потери энергии на трение закрученного потока рабочей среды внутри цилиндрической камеры, что увеличивает диодность данной конструкции.

Вышеописанная работа гидродиода оценивается диодностью D, которая равна отношению расхода при прямом течении жидкости Q_ПР к расходу жидкости в обратном направлении Q_ОБ при одном и том же давлении на входе в гидродиод: D = Q_ПР/ Q_ОБ.

Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, перемещение аксиальной трубки 3 вдоль оси цилиндрической камеры 1, меняющее высоту H_вых, позволяет изменять диодность D гидродиода, тем самым обеспечивая регулирование его работы в системе (фиг. 5).

Предложенный конструктивный вариант вихревого резисторного гидродиода создаёт возможность изменения гидравлического сопротивления в цилиндрической камере гидродиода при движении жидкости или газа в обратном направлении, или даже при необходимости полностью перекрыть поток при перемещении аксиальной трубки до её упора в верхнюю крышку цилиндрической камеры, что в конечном итоге может быть необходимо при использовании такого гидродиода в качестве дросселирующего элемента.

Изобретение относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневматической технике. Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом резисторном гидродиоде, содержащем цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и аксиальной трубкой с диафрагменным гидродиодом, в центре камеры, согласно изобретению, аксиальная трубка установлена с возможностью перемещаться вдоль оси цилиндрической камеры. При этом изменяется ее внутренний объем и характер вихревого движения потока внутри камеры. Вихревой резисторный гидродиод (фиг. 1-4) содержит цилиндрическую камеру 1 постоянной высоты H с тангенциальным соплом 2 и аксиальной трубкой 3 с диафрагменным гидродиодом 4. Сверху и снизу цилиндрическая камера 1 закрыта верхней 5 и нижней 6 крышками. Аксиальная трубка 3 имеет возможность перемещения вдоль оси цилиндрической камеры 1, в данном примере по резьбе 7, причем ее верхний конец 8 находится всегда внутри цилиндрической камеры 1, а нижний 9 – снаружи. При прохождении прямого потока жидкости или газа направление потока меняется незначительно, не встречая большого гидравлического сопротивления и практически не теряя кинетической энергии. При прохождении обратного потока жидкости или газа поток, закручиваясь в цилиндрической камере 1, значительно теряет свою энергию на трение между слоями, наличие в цилиндрической камере верхнего конца 8 аксиальной трубки 3 способствует возникновению дополнительного сопротивления, увеличивающего длину пути и потери энергии на трение закрученного потока рабочей среды внутри цилиндрической камеры, что увеличивает диодность данной конструкции. 5 ил.

Вихревой резисторный гидродиод, содержащий цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и аксиальной трубкой с диафрагменным гидродиодом, сверху и снизу цилиндрическая камера закрыта верхней и нижней крышками, аксиальная трубка имеет возможность перемещения вдоль оси цилиндрической камеры, причем эта трубка имеет верхний и нижний концы, и верхний конец закреплен в центре нижней крышки, отличающийся тем, что верхний конец трубки установлен с возможностью перемещения вдоль оси камеры и находится всегда внутри цилиндрической камеры, а нижний – снаружи.