Вихревая труба

 

1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА, содержащая камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагму вывода охлажденного потока, дроссельный вентиль и расположенный в камере развихритель, соединенный со штоком механизма осевого перемещения , отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования температур потоков, развихритель снабжен упругим элементом , имеющим контакт со стенкой камеры при любом положении развихрителя . 2.Труба ПОП.1, отличающаяся тем, что упругий элемент развихрителя выполнен в виде бандажа с разрезами, направленными вдоль оси камеры, 3.Труба по п.1,отличаю$ щая с я тем, что соединение раз (Л вихрителя со штоком выполнено в виде .uiapoBoro шарнира.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

3(511 F 25 В 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БИБЛИО k 1."

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3580976/23-06 (22) 18.04,83 (46) 07.06.84. Бюл. 9 21 (72) Л.М.Дыскин (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-строительный институт им. В.П,Чкалова (53) 621.565.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 620760, кл. F 25 В 9/0,2, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 992949, кл. F 25 В 9/02, 1981.

3 ° Метенин В,И. Исследования режимов работы вихревых труб.Техничес-, кая физика, 1960, т.30, вып. 9, с. 1096, (54) (57) 1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА, содержащая камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагму вывода охлажденного потока, дроссельный вентиль и расположенный в камере развихритель, соединенный со штоком механизма осевого перемещения, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования температур потоков, развихритель снабжен упругим элементом, имеющим контакт со стенкой камеры при любом положении развихрителя.

2, Труба по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что упругий элемент развихрителя выполнен в виде бандажа с разрезами, направленными вдоль оси камеры, 3, Труба по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что соединение развихрителя со штоком выполнено в виде .шарового шарнира.

13964о2

Изобретение относится к вихревому эффекту, в частности, к вихревым трубам, предназначенным для разделения сжатого газа на охлажденный и нагретый потоки, и может быть использовано в системах кондиционированин воздуха.

Известны вихревые трубы, обеспечивающие постоянство расходов охлажденного и нагретого потоков при изменении их температуры, Такие f0 трубы имеют цилиндрическую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагму и дроссельный вентиль, выполненный в виде поворотной заслонки с окнами и неподвижного диска с окнами, Вентиль снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения вдоль оси камеры.

Для изменения температуры охлажденного и .нагретого потоков вентиль 20 необходимо перемещать внутри камеры, Иэ-эа ограниченной площади окон вентиль ке может пропускать большой расход нагретого потока, что ограничинает температурный режим работы, не позволяя получить минимально возможную для вихревой отрубы температуру охлажденного потока (1 1.

Эта труба, однако, работает с малым диапазоном температур.

Более широкий диапазон температур охлажденного и нагретого потоков обеспечивает вихревая труба, содержащая секционированкую камеру энергетического разделения с сопловым нводо>л и секциями разного сечения, увеличивающегося последовательно от секции к секции н направлении от диафрагмы к дросселькому ненти,лю„ Секции имеют между собой теле- 40 скопическое соединение, подвижное н асаном направлении, и длину, равную 3„5...,,3,0 диаметра секции наименьшего сечения. Температуру выходящих из вихревой трубы потоков изменяют путем изменения длины камеры "-кергетическсго разделения посредством осевого перемещения секций„ Однако, минимальная длина камеры ограничена длиной секции наименьшего диаметра, что ке позволяет обеспечить предельное значение температуры охлажденного потока, равное температуре исходного сжатога воздуха, Одкако„ и данная вихреная труба работает в ограниченном диапазоне температур (23.

Наибольший диапазон регулируемых температур обеспечивает вихревая

60 труба содержащая цилиндрическую камеру энергетического разделения с соплоным ннодо.л, диафрагму вывода охлажденного потока, дросселькый вентиль ка выходе нагретого потока 3 65 и расположенный н камере развихритель, жестко соединенный со штоком механизма осевого перемещения (3), Известная вихревая труба работает следующим образом.

Сжатый воздух поступает через сопловый ввод в камеру энергетического разделения, где происходит его температурное разделение: охлажденный поток выходит через отверстие диафрагмы, а нагретый поток — через развихритель и дросселькый вентиль, С помощью штока развихритель перемещают вдоль камеры, изменяя длину ее рабочей зоны, В результате этого изменяются температуры охлажденного и нагретого потокон, причем расходы последних сохраняются постоянными °

При оптимальной длине рабочей эоны камеры температуры потоков достигают своих экстремальных значений, а при нулевой длине разнихритель в крайнем левом положении) температуры ныходящих из вихревой трубы потоков близки к температуре сжатого воздуха перед сопловым вводом.

B данной вихревой трубе при услонии отсутствия зазора между стенкой камеры и развихрителем последний можно перемещать только н цилиндрической камере. Осевое перемещение такого разнихрителя по всей длине конической камеры вызывает появление видимого кольцевого зазора между стенкой камеры и разнихрителем.

Через зазор происходит перетекание закрученного потока, из-за чего.скижается эффективность вихревой трубы.

Наличие кольценого зазора между развихрителем и стенкой камеры вызывает вибрацию развихрителя и штока, что может привести к их поломке, уменьшая надежность работы трубы, Поскольку конические вихревые тру бы имеют большую температурную эффективность, чем цилиндрические, в известной трубе ке обеспечено регулирование в том максимально возмож-но>л диапазоне температур, который достигается в наиболее эффективных конических трубах.

Кроме того, в известкой трубе нращекие штока, жестко связанного с развихрителем, вызывает вращение последнего, что увеличивает усилие,,необходимое для осевого перемещения.

Жесткая связь между штоком и развихриталем может привести также к заклиниванию развихрителя при его перемещекии н камере.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования температур готоков.

:->тта цель достигается тем, что в вихревой трубе, содержащей камеру зкергетического разделения с соплоным вводом, диафрагму нынода охлажденного потока, дроссельный вентиль

1096462

1О

47цг. с и расположенный в камере развихритель, соединенный со штоком механизма осевого перемещения, развихритель снабжен упругим элементом, имеющим контакт со стенкой камеры при любом положении развихрителя, причем упругий элемент раэвихрителя может быть выполнен в виде бандажа с разрезами, направленными вдоль-оси камеры, а соединение раэвихрителя со штоком — н виде шарового шарнира.

На фиг.1 изображена схематически описываемая вихревая труба; : на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, Вихревая труба содержит коническую камеру 1 энергетического разделе-35 ния с сопловым вводом 2, диафрагму 3 вывода охлажденного потока, дроссельный вентиль 4 для изменения соотношения расходов охлажденного и нагретого потоков. Внутри камеры 1 2О расположен четырехлопастной раэвихритель 5, на периферии которого закреплен упругий элемент б, выполненный в виде тонкого стального бандажа с разре.зами 7, направленными вдоль оси камеры 1 и обеспечивающими элементу б возможность деформации в радиальном направлении.

Развихритель 5 с помощью шарового шарнира 8 связан со штоком 9, .име-3О ющим наружную резьбу и образующим со штурвалом 10 механизм осевого перемещения развихрителя.

Вихревая труба работает следующим образом.

Сжатый воздух поступает через со35 пловой ввод 2 в камеру 1, где происходит его температурное разделение, Охлажденный поток выходит через отверстие диафрагмы .3, а нагретый поток — через раэвихритель 5 и дроссельный вентиль 4„ !

Л .Ю

При постоянных параметрах сжатого воздуха перед вихревой трубой и фиксированном положении вентиля 4 расходы охлажденного и нагретого потоков сохраняются постоянными, Наиболее низкая температура охлажденного и наиболее высокая температура нагретого потоков достигаются при крайнем правом положении разнихрителя 5. Перемещая развихритель 5 влево, н сторону соплоного ввода путем вращения штурвала 10 штока 9, увеличивают температуру охлажденного и уменьшают температуру нагретого потоков. В крайнем левом положении раэвихрителя 5, когда длина рабочей зоны камеры 1 равна нулю, температуры охлажденного и нагретого потоков практически равны температуре сжатого воздуха перед нихреной трубой, Вращение штока 9 не вызывает вращения раэвихрителя 5, поскольку соединение между ними выполнено в виде шарового шарнира 8, В процессе перемещения разнихрителя 5 в конической камере 1 упругий элемент б, имеющий разрезы 7, постоянно прижат к стенке камеры 1, что обеспечивает раскрутку потока в ее пристенной зоне, исключая перетекание закрученного потока вокруг развихрителя 5 и вибрацию последнего °

Таким образом, упругий элемент б является продолжением развихрителя 5 н пристенной зоне камеры 1.

B связи с тем, что разнихритель 5 снабжен упругим элементом б, оказывается возможным использовать такой раэвихритель в конической трубе, что существенно расширяет диапазон регулируемых температур, Лля адиабатной конической вихревой трубы с углом раскрытия конуса

3 при давлении сжатого воздуха

Р=3 бар использование развихрителя с упругим элементом позволяет получить максимальную величину снижения температуры охлажденного потока й1„ =48...50ОС, При том же входном давлении максимальное снижение температуры охлажденного потока для трубы с цилиндрической камерой составляет 40, ° .42 С.

Таким образом, описанная вихревая труба обеспечивает расширение диапазона регулирования температуры охлажденного потока На 14...25Ъ по сравнению с прототипом.

Использование упругого элемента исключает возможность вибрации и заклинивания разнихрителя„в камере, что повышает надежность работы трубы.

Кроме того, применение шарового шарнира между штоком и развихрителем исключает вращение последнего при его осевом перемещении и снижает затраты энергии на 3To перемещение, BHHHIIH Заказ 3780/27

Тирсом 51 4 Подпи сное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4