Вихревая труба Советский патент 1981 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к холодильной и морозильной технике,а именно к компрессионным холодильиый мшаинам, установкам и системам|ре1б6та которых осно&ана на вихревом эффекте(эффекте Ранка),а хладагентом является воздух или иной газ с низкой точкой кипения и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства. Известны вихревые трубы, содержащие камеру с тангенциальным вводом сжатого газа, например воздуха, диафрагму с центральным отверстием для вывода холодного потока и кгилеру эне гетического разделения с осевым выводом горячего потока. Эти трубы наиши широкое применение из-за удовлетворительных габаритно-весовых харак-геристик, простоты и надежности конструкции. В этих трубах выполнен осевой ввод газа в камеру энергетического разделения 1. Однако хотя осевой ввод обеспечивает повышение термодинамической эффективности, он требует размещения дополнительных магистралей. Известны также вихревые трубы, в которых камера энергетического разцеления снабжена внешним охлаждающим контуром, имеющие повышенную экономичность при замкнутой циркуляции хладагента контура 2. Однако такие трубы требуют допол-v нительного источника хладагента. Известны и вихревые трубы, в которых камера энергетического разделения выполнена профилированной в виде лемнискаты. Они обладают повышенной термодинамической эффективностью 3. Недостатком этих-труб является то, что они не обеспечивают регулировки для поддержания максимальной термодинамической эффективности в широком диапазоне расходов холодного потока. Известны вихревые трубы, вывод холодного потока которых снабжен регулируемыми дросселями, выполненными в виде клапана возвратно-поступательного перемещения с приводом от электродвигателя 4, либо в виде разрезного конуса с приводом от вращающейся гайкИ 5 . Однако являясь механически перестраиваемыми системами, эти трубы обладают большой инерционностью и дают большие динамические погрешности термостатирования и терморегулирования аппаратов, параметры которых резко изменяются во времени.

Наиболее близким к предлагаемой являются вихревые трубы, содержащие тангенциальный сопловой ввод и камеру энергетического разделения с диафрагмой и потрубком холодного потока - на одном конце и патрубком горячего потока - на другом, в патрубке холодного потока установлен термобиметаллический датчик 6 .

Однако и они характеризуются значj тeльнoй инерционностью при терморегулировании объектов.

Цель изобретения - обеспечение малоинерционной регулировки холодного и горячего потоков для поддержания максимальной термодинамической эффективности в широком диапазоне расходов холодного потока..

Указанная цель достигается тем, что труба дополнительно содержит вихревые усилители с управляющими и выходными каналами, установленные по Обоим торцам камеры перед патрубками холодного и горячего потоков, причем управляющие каналы усилителей снабжены термочувствительными элементами, например пневмотермосопротивлениями, а выходные каналы - спрямляющими аппаратами, например крестовинами.

На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая вихревая труба, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 то же, продольный горизонтальный разрез.

Вихревая труба содержит улитку 1 с тангенциальным сопловым вводом 2 сжатого .газа, например, воздуха, диафрагму 3 с центрешьным отверстием 4 и патрубком 5 холодного потока, камеру 6 энергетического разделения с патрубком 7 горячего потока. Для обепечения малоинерционной регулировки холодного и горячего потоков, для поддержания максимальной термодинамической эффективности в широком диа пазоне расходов холодного потока между диафрагмой 3 и патрубком 5 холодного потока, а также между торцом камеры 6 и патрубком 7 горячего потока включены вихревые усилители 8 и 9, управляющие каналы 10 и 11 которых снабжены термочувствительными элементами 12 и 13, например пневмотермосопротивлениями, а выходные ка налы 14 и 15 - спрямляющими аппаратами/I б и 17, например крестовинами. вАхревая труба работает следующим образом.

При наличии пневматических сигналов в управляющих каналах 10 и 11 холодный и горячий потоки, вь текающи соответственно из центрального отверстия 4 диафрагмы 3 и торца камеры 6, турбулизируются ими и испытывают некоторое гидродинамическое сопротивление, пропорциональное этим сигналам. При отсутствии сигналов холодный и горячий потоки являются ламинарными и проходят в патрубки 5 и 7 без заметного сопротивления. Оба этих потока турбулизируются потокаf ми управляницих каналов 10 и 11, во много раз меньшими, т.е. имеет место усилительный эффект с коэффициентом усиления в несколько сот единиц (по мощности). Это позволяет с уче том малых значений постоянных времени усилителей 8 и 9 обеспечить малоинерционное регулирование режимов работы вихревой трубы и при включении термочувствительных элементов 12 и 13- в замкнутый контур с отрицательной обратной связью обеспечить заданные параметры термостатирования с минимальными динамическими ошибками. Спрямляющие аппараты 16 и 17 ламинаризируют поступающий к потребителям холодный и горячий потоки.

Предлагаемая вихревая труба обеспечивает эффективное термостатирование и терморегулирование различных

5 перемещающихся объектов.

Формула изобретения

1.Вихревая труба, содержащая тангенциальный сопловой ввод и камеру энергетического разделения с диафрагмой и патрубком холодного потока на одном конце и патрубком горячего потока - на другом, отличающаяся тем, что, с целью поддержания максимальной термодинамической эффективности путем обеспечения малоинерционной регулировки обоих потоков , труба дополнительно содержит вихревые усилители с управляющими

и выходными каналами, установленные по обоим торцам камеры, перед патрубками соответственно холодного и горячего потоков, причем управляющие каналы усилителей снабжены термочувствительными элементами, а выходные - спрямляющими аппаратами.

2.Труба поп. 1, отличающая с я тем, что, терфючувствителные элементы выполнены в виде пневмотермосопротивлений, а спрямляющие аппараты - в виде крестовин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 259915, кл. F 25 В 9/02, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 283246, кл. F 25 В 9/02. 19,69.

3.Авторское свидетельство СССР № 377592, кл. F 25 В 9/02, 1971.

4.Авторское свидетельство СССР 208724, кл. F 25 В 9/02, 1966.

5.Авторское свидетельство СССР 314049, кл. F 25 В 9/02, 1970.

6.Авторское свидетельство СССР 282349, кл. F 25 В 9/02, 1970. « W S ;v /f 3 L 3 1S 17 ii 73

f 1

(Риг. 2 6