Вихревой энергоразделитель Советский патент 1981 года по МПК F25B9/02 

(54) ВИХРЕВОЙ ЭНБРГОРАЗДЕЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к техиике по лучения нагретых и охлажденных гаэовыз потоков, в частности к энергбразделителям, основанным на вихревом эффекте, и предназначено для использования в тепловом неразрушающем контроле материалов и конструкций с целью возбуждения в них локального йеравновесного температурного состояния. Для этих целей может быть применена вихревая .труба, позволяющая вырабатывать горячий и холодный воздушные потоки, один из которых используется для возбуждения контролируемого объекта, а другой выбрасывается Ъ окружающую среду, возбуждаемый температурный перепад пропорционален при этом разности начальной температуры изделия и температуры воздушной струи используемой для возбуждения. Более эффективной была бы система возбуяодения, которая позволяла бы вначале возбуждать контролируе№ й участок, например, струей, а затем холодной, что привело бы к увеличению, температурного перепада на величину, пропорциональную разнос ти начальной температуры изделия и температуры холодной струи. Для обес печения таких условий возбуждения необходимо либо поворачивать вихревую трубу холодным концом к изделию после предварительного нагрева контролируемого участка, либо использовать две размещенные под углом друг к другу вихревые трубы, работающие попеременно и.направленные на контролируемый участок противоположными концами. Второе решение является на практике более технологичным. Однако наличие двух простраственно разнесенных и размещенных под углом друг к другу вихревых труб конструктивно усложняет систему контроля и обладает неудобствами, связанными с необходимостью юстировки вихревых труб. При этом струи воздуха оказывгиотся неперпендикулярно направленными к поверхности изделия, что приводит к образованию пятна нагрева неправильной формы и с неравномерным распределением температуры по площади. Известны вихревые энергоразделители, содержащие размещенные на одной оси две вихревые трубы с раздельными сопловыми вводами, причем наружная труба выполнена самовакуумируемой Щ Недостатком такого энергораэделит ля является то, что он может обеспечить изменение температуры холодного потока лишь при постоянном его расходе . . Наиболее близким к предлагаемому является вихревой энергоразделитель содержащий две ратмещенные на одной, оси и входящие с la в другую вихревье трубы с conj ыми вводами сжатого газа/ ХОЛОДНЫ1-1 и горячим концами 8чольцевом зазоре между трубами установлен развихритель, а на холодном конце внутренней трубы - дроссельная заслонка Г2 . Однако этот энергоразделитель не позволяет получать горячий и холодный воздушные потоки из одного и того же конца каждой из вихревых труб т.е. его применение не дает никаких преимуществ при возбуждении объектов теплового контроля по сравнению с одиночной вихревой трубой. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей вихревого энергоразделителя путем получения горячего и холодного потоков из одно го и того же конца труб. Указанная цель достигается тем, что в стенке наружной трубы выполнены подводящие каналы для сжатого газ к обоим сопловым вводам, а сами трубы соединены между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения пОд всей их длине с фиксацией в крайних положениях при отключении соплового ввода соответственно наружной или внутренней труб и от подводящих каналов, при этом дроссельная заслонка выполнена в виде перфорирован ной по окружности вставки, установленной на горячем конце внутренней трубы, а развихритель выполнен двухсекционным и его секции укреплены на противоположных концах вставки. На фиг.1 схематически изображён предлагаемой энергоразделитель пои вдвинутой внутренней трубе/на фиг.2 тот же энергоравделитёль при вьадвинутой внутренней трубе; на фиг.З дроссельная заслонка. Вид сверху. Энергоразделитель содержит две вихревые трубы 1 и 2, которые размещены на одной оси и соединены между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения по всей их длине с фиксацией в крайних положениях, внутренняя вихревая труба 1 содержит соп ловой ввод 3 и диафрагму 4, наружная вихревая труба 2 - сопловой ввод 5 и диафрагму б. Обе вихревые трубы снабжены общим штуцером 7 для подвода сжатого воздуха, установленным на наружной вихревой трубе 2. В стенке трубы 2 выполнены каналы 8 и 9для подвода сжатого воздуха к обоим сопловым вводам 3 и 5. Обе вихревые трубы имеют общую дроссельную заслонку в виде перфорированной по окружности вставки 10 с отверстиями 11 (фиг.З), которая имеет резьбовое соединение с трубой 1 и взаимодейст-. вует с кольцевым выступом на ее внутренней стенке, обеспечивая необходимый режим дросселирования через образующийся зазор и отверстия 11. На заслонке укреплен развихритель в виде двух секций 12 и 13, первая из которых повышает термодинамическую эффективность внутренней трубы, а вторая - наружной. Секции 13 и 12 развихрителя расположены на противоположных концах вставки 10. Шлицы 14 и 15 позволяют производить через отверстия диафрагм 4 и 6 регулировку положения заслонки путем ее вращения вокруг продольной оси. Вихревой энергоразделитель работает следующим образом. В положении, изображенном на фиг.1, сжатый воздух, подаваемый через штуцер 7, попадает по каналу 8 в сопловой вв(3д 3, приобретает вращательное движение и в полости внутренней трубы 1 разделяется на горячий и холодный воздушные потоки (направление воздушных потоков показано стрелками). Холодный поток выводится через диафрагму 4, а горячий - через дросселирующий, зазор между вставкой 10 и кольцевым выступом на внутренней стенке трубы 1, отверстия 11 и диафрагму 6. Подача воздуха через канал 9 и сопловой ввод 5 в наружную трубу 2 перекрыта при этом стенкой внутренней трубы 1. В положении, изображенном на фиг.2 (фиксатор положения не показан воздух попадает чорез канал 9 и сопловой ввод 5 в полость наружной вихревой трубы 2, где приобретает интенсивную закрутку и разделяется на горячий и холодный потоки. Холодный воздух выводится через диафрагму 6, а горячий - в окружающую среду через отверстия 11, дросселирующий зазор, полость трубы 1 и диафрагму 4. Таким образом, в результате реверса воздух, выходящий из одних и тех же концов вихревых труб, может быть как наг зетым, так и охлажденным. Температура горячего воздушного потока достигает , а холодного около (-30) С. При начальной температуре контролируемого изделия (20- С) температурный скачок на поверхности изделия ранее составлял ui 110-20 , при использовании предлагаемого вихревого энергоразделителя ut lJO- (-30) , т.е. оказывается в 1,5 раза больше, что приводит к повышению эффективности возбуждения. При этом конфигурация пятна нагрева и характер распределения температуры в его пределах остаются неизменными при ;реверсировании: воздушных потоков, изменяется лишь значение темйературы в каждой точке возбуждаемого участка.

К достоинствам предлагаемого энергоразделителя следует отнести возможность раздельной регулировки расходных и температурных характеристик воздушных потоков, что невозможно достигнуть в одиночной вихревой трубе. В энергоразделителе при изменении положения дроссельной заслонки одновременно меняется режим дросселирбвания и температурный эффект на выходе об,еих вихревых труб. При неизменном положении дроссельной заслонки (и,следовательно, соотношения расходов горячего и холодного воздуха) соотношение температур выходящих потоков может меняться путем изменения степени выведения внутренней трубы из наружной и, следовательно, изменения активной длины энергоразделительной полости наружной трубы.

Использование предлагаемого вихревого энергоразделителя позволяет уменьшить габариты и упростить установку для возбуждения объектов теплового контроля. Энергоразделитель может найти применение в различньк устройствах, где требуется получение переменных воздушных потоков, изменяемых по температуре в широких пределах.

Формула изобретения

Вихревой энергоразделитель, содержащий две размещённые на одной оси и

входящие одна в другую вихревые трубы с сопловыми вводами сжатого газа, холодным и горячим концами, разаихритель и дроссельнуи заслонку, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей энергораэделителя путем получения горячего и холодного потоков из одного и того же конца труб, в стенке наружной трубы выполнены подводящие каналы для сжатого газа к обоим сопловым вводам, а сами трубы соедиь ны между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения по всей их длине с фиксацией в край5них положениях при отключении соплового ввода соответственно наружной или внутренней трубы от подводящих каналов, при этом дроссельная заслонка выполнена в виде перфорированной

0 по окружности вставки, установленной на горячемконце внутренней трубы, а развихритель выполнен двухсекционным и его секции укреплены на противоположных концах вставки.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

Риг2

Фиг.З