Вихревая труба Советский патент 1978 года по МПК F25B9/02 

1

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам для вихревого энергетического разделения воздуха или другого газа.

Известны -вихревые трубы, содержащие камеру энергетического разделения и диафрагму, между которыми размещен сопловый ввод 1. Вихревые трубы отличаются простотой конструкции, отсутствием подвижных элементов и высокой эксплуатационной надежностью.

Их недостатком является невозможность регулирования расхода газа, проходимого через них.

Известна также вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения и диафрагму, между которыми размещен сопловой ввод с регулируемым сечением. В этой вихревой трубе сопловой ввод образован лепестками, которые при помощи тяг, соединенных с общим поворотным диском, могут вращаться вокруг неподвижных осей. Максимальное и минимальное сечение ввода определяется длиной паза в теле каждого лепестка. Поворотным диском, соосным с камерой энергетического разделения, управляют с помощью серводвигателя 2).

Недостатком трубы является сложность изготовления, наличие пар трения, сопрягаемых с высокой точностью, возможность перетечек газа по многочисленным отверстиям, проточкам, |;азам.

Цель изобретения упрон;ение конструкции вихревой трубы.

Эта цель достигается тем, что сопловой ввод BbinojjHeH в виде отверстия в прокладке из 3 ластичного материала, установленной между диафрагмой и упругой подвижнОй перегородкой, прикрепленной к одному торцу камеры энергетического разделения, а другой ее конец соединен с винтом, взаимодействующим с гайкой, и по периферии камеры с образованием кольцевой полости дополн.чтельно размещен кoжy.v, жестко связанный одним торцом с диафрагмой, а другим - с гайкой.

Кольцевая полость вихревой трубы может быть сообщена каналами с камерой энергетического разделения и атмосферой, а этот канал может быть снабжен регулирующим дросселем.

На чертеже изображена предлагаемая йихревая труба.

Вихревая труба имеет камеру 1 энергетического разделения с торцом 2, выполненным 8 виде подвижной перегородки. Между торцом 2 камеры- 1 и диафраг гой 3 расположена эластичная прокладка 4 с сопловым вводом 5 в виде отверстия. Между торцом жесткого наружного кожуха 6 и торцом 2 камеры 1 установлены упругие цилиндрические упоры 7, например резиновые. Диафрагма 3 снабжена патрубком 8 для выпуска холодного потока и патрубком 9 для подвода сжатого газа. Кожух 6 жестко связан одним торцом с диафрагмой 3, а другим - с гайкой 10. В гайке 10 расположен винт 11, который снабжен крестови ной 12 и каналами 13 и упирается в торец камеры 1 энергетического разделения. Положение винта 10 винтовой пары фиксируется гайкой 14. Канал 13 связан с пространство.м для выпуска горячего потока, например атмосферой, проточкой 15 и каналом 16, выполненными в кожухе 6. Канал 16 имеет дроссель 17 для регулирования расхода горячего потока. Камера 1 имеет канал 18, связывающий ее с полостью 19 переменного объема, образованной наружным кожухом 6 вихревой трубы и торцом 2 камеры энергетического разделения 1. Полость переменного объема 19 связана каналом 20 со средой, куда истекает газ. Канал 20 снабжен регулирующим дросселем 21 для регулирования расхода газа, выходящего из полости 19. Кожух 6 может быть выполнен герметичным или негерметичным, например в виде тяг, шпилек, параллельных камере 1.

Высокоскоростной поток расширяющегося газа, подводимого от источника через патрубок 9, проходит через сопловой ввод 5. Устремляясь в камеру 1, газ приобретает вихревой характер движения. Охладивщиеся при этом околоосевые слои вихря выводятся через патрубок выпуска холодного потока, а нагревшиеся периферийные слои устремляются навстречу холодным и после торможения вращ.ательного движения на крестовине 12 выходят в атмосферу через канал 13, проточку 15 и канал 16 дросселем 17. Путем перемещения винта, упирающегося в камеру энергетического разделения 1, изменяют силу сжатия эластичной прокладки 4, а следовательно, и сечение ввода 5. Это приводит к изменению расхода газа через трубу, обеспечивающему требуемый режим работы. Дополнительное поджатие прокладки 4 производится силой дав ления газа в полости 19. Результирующая сил, действующих на торец камеры энергетического разделения, равна алгебраической сумме сил давления в полости переменного объема и давления сжатого газа, сил упругости цилиндрических упоров 7 и прокладки 4. Увеличение давления в полости цеременного объема приводит к уменьщению зазора, в котором находится прокладка 4, а следовательно, к уменьщению сечения ввода 5. Давление полости 19 определяется положением регулируемого дросселя 21, который изменяет проходное сечение канала 20. При полностью закрытом дросселе-21 давление в полости 19 переменного объема равно давлению в камере энергетического разделения, что соответствует максимальной силе сжатия прокладки 4 и минимальному сечению соплового ввода 5. Поскольку сечение канала 18 значительно меньше сечения канала 20, то при полностью открытом дросселе 21 давление внутри полости 19 переменного объема равно давлению в полости, куда истекает газ из канала 20. При этом усилие сжатия прокладки 4 минимально.

Предлагаемая вихревая труба значительно проще известной, трудое.мкость ее изготовления вдвое меньше. Изготовление ее возможно даже в условиях неоснащенного производства, например при мелкосерийном и индивидуальном изготовлении вихревых воздухоохладителей для кондиционирования и других областей техники.

Формула изобретения

1.Вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения и диафрагму между которыми размещен сопловой ввод с регулируемым сечением, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, сопловой ввод выполнен в виде отверстия в прокладке из эластичного материала, установленной между диафрагмой и упругой подвижной перегородкой, прикрепленной к одному торцу камеры энергетического разделения, а другой ее конец соединен с винто.м, взаимодействующим с гайкой, и по периферии камеры с образованием кольцевой полости дополнительно размещен кожух, жестко связанный одним торцом с диафрагмой, а другим - с гайкой.

2.Труба по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая полость сообщена каналами с ка.мерой энергетического разделения и атмосферой.

3.Труба по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что канал, сообщающий кольцевую полость с атмосферой, снабжен регулирующим дросселем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Меркулов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике. М., «Машиностроение, 1969, с. 170.

2.Патент США № 2907173, кл. 62-5, 1959.

п