Вихревая труба Советский патент 1979 года по МПК F25B9/02 

1

Изобретение относигея к холодильной технике, а имеино к регулируемым вихревым трубам, использующимся для получения холода, и может быть использовано в газоперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна вихревая труба, служащая для обеспечения пропорциональности давления (расхода) выходящих из вихревой трубы потоков газа и содержащая цилиндрический корпус с сопловым вводом в виде спирального канала, образованного многовитковой пружиной, размещенной в кольцевом зазоре между корпусом и коаксиальной вставкой, плунжер с резьбовым соединением для его предварительного ноджатия, канал для вывода горячего потока, для поджатия 1.

Недостатком такой конструкции является невозможность регулирования давления газа на входе в вихревую трубу и невозможность изменения задания регулятору (натяга многовитковой пружины) без разборки вихревой трубы.

Известна также вихревая труба, содержащая цилиндрический корпус, подсоединенную к нему улитку с сопловыми вводами, диафрагму с отверстием для вывода охлажденной части газа и исполнительный механизм регулятора с приводом 2.

В известной вихревой трубе сопловые вводы улитки образованы наооро.м плоских пластин, каждая из которых может вращаться вокруг отдельной оси от привода. регулирование расхода газа через вихревую труоу осуществляется путем перемещения нластин, в результате чего изменяется нроходное сечение сопловых вводов.

Недостатком известной вихревой трубы

является то, что при изменении ллощадп проходного сечения сопловых вводов за счет вращения плоских нластни, уораз ющих эш вводы, меняется гол входа газового потока, ллаксимальная тер.модинампчеекая эффективность внхревои мол-:ег иыть но.чучена только при одном значении угла входа, при раооте вихревоа груоы в других режимах, при друго.м положении цлоских пластин термодинамичеекая эффективность вихревой трубы оудет снижена.

Целью изобретения является расширение диапазона эффективной работы вихревой трубы.

оказанная цель достигается те.м, что диафрагма установлена с БОЗМОЛ-;НОСТЬЮ осевого перемещения отноеительно корпуса и улитки, исполнительным механизмом регулятора и выполнена с двумя рабочими боковыми поверхностями, одна из которых расположена в корпусе и имеет -цилиндрическую форму, а другая расположена в улитке с повторением ее профиля. Наличие поршня позволяет за счет его осевого перемещения изменять проходное сечение соплового ввода, меняя ширину сопла и сохраняя при этом постоянными тангенциальное расположение сопловых вводов и, следовательно, обеспечить максимальную термодинамическую эффективность на всех . На фиг. 1 изображена предложенная вихревая труба; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - поршень. Вихревая труба содержит цилиндрический корпус 1, подсоединенную к нему улитку 2 с сопловым вводом 3, конический патрубок 4 для разделения газа на холодный и горячий потоки, патрубок 5 холодного потока и патрубок 6 горячего потока. Соединение корпуса 1, улитки 2, патрубков 4, 5 и 6 жесткое, например сварное. В корпусе 1 и улитке 2 установлена диафрагма 7 с отверстием 8 для вывода охлажденной части газа. Диафрагма 7 установлена с возможностью осевого неремешения относительно корпуса и улитки, служит исполнительным механизмом регулятора и выполнена с двумя рабочими боковыми поверхностями 9 и 10. Боковая поверхность 9 расположена в улитке 2 с повторением ее профиля, а боковая поверхность 10 расположена в корпусе 1 и имеет цилиндрическую форму. Для предотвраш,ения перетечек газа из улитки 2 в холодный поток щель между диафрагмой 7 и корпусом 1 уплотнена резиновыми кольцами И. Привод 12 исполнительного механизма регулятора жестко укреплен на патрубке 5 холодного потока и имеет шток 13, который через сальниковое уплотнительное устройство 14 входит в патрубок 6 холодного потока, корпус 1, где жестко соединяется с диафрагмой 7. Вихревая труба работает следующим образом. Газ подается в корпус 1 и через сопловые вводы 3 и улитку 2 вводится в конический патрубок 4, где разделяется на холодный и горячий потоки. Холодный поток выводится через центральное расширяющее отверстие 8 в диафрагме 7 и патрз бок 5 холодного потока, а горячий поток выводится через патрубок 6 горячего потока. Величина давления газа на входе в вихревую трубу задается регулятором и измеряется им. Нрм изменении давления на входе в вихревую трубу, например при повышении выше заданного, регулятор включает привод 12 исполнительного механизма, который через шток 13 приводит диафрагму 7 в движение. Диафрагма 7 при перемещении увеличивает площадь проходного сечения соплового -ввода 3. Давление газа на входе в вихревую трубу уменьшается. При достижении величины давления газа на входе, равной заданной, регулятор включает привод 12 исполнительного механизма, и дифарагма 7 останавливается. При понижении давления газа на входе в вихревую трубу ниже заданного диафрагма 7 движется в обратном направлении, и давление газа на входе увеличивается за счет уменьшения площади проходного сечения соплового ввода 3. Предложенная вихревая труба может быть использована также для регулирования давления газа в одно.м из нотоков, выходящих из вихревой трубы. Для этого регулятор измеряет давление газа в одном из этих потоков, а процесс регулирования не отличается от описанного. При регулировании за счет осевого перемещения диафрагмы 7 сохраняется тангенциальное расположение соплового ввода 3 относительно конического патрубка 4 и спиральная форма улитки 2 при любом положенин диафрагмы 7 и, следовательно, сохраняется максимальная термодинамическая эффективность на всех режимах. Сохранение максимальной термодинам ;ческой эффективности на всех режимах позволит увеличить холодопроизводительность при работе вихревой трубы для получения холода и регулирования давления, так как снижение термодинамической эффективности за счет отклонения геометрии соплового ввода от оптимальной снижает термодинамическую эффективность и, следовательно, холодопроизводительность на 15-20%. Формула изобретения Вихревая труба, содержащая цилиндрический корпус, подсоединенную к нему улитку с сопловыми вводами, диафрагму с отверстием для вывода охлажденной части газа и исполнительный механизм регулятора с приводом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона эффективной работы, диафрагма установлена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и улитки, служит исполнительным механизмом регулятора и выполнена с двумя рабочими боковыми поверхностями, одна из которых расположена в корпусе и имеет цилиндрическую форму, а другая расположена в улитке с повторением ее профиля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 482598, кл. F 25В 9/02, 1973. 2.Патент США № 2907174, кл. 62-5, опубл. 1959.

Tf

Vuz.Z

PUZ.3