Канавчатый генератор вихревого потока

Авторы патента:

F15D1/04 - устройство направляющих заслонок или дефлекторов в коленах труб или поворотах каналов; конструкции элементов трубопроводов, каналов или колен, обеспечивающие уменьшение потерь в потоке

Владельцы патента RU 2453737:

Шведов Владимир Тарасович (RU)

Генератор предназначен для создания вихревого потока из поступательного потока текучей среды и может быть использован в системах кондиционирования, тепловых трубах для улучшения их характеристик, а также на транспортных средствах: автомобилях, поездах, летательных аппаратах, кораблях, трубопроводах для улучшения их характеристик. В генераторе вихревого потока, выполненном в виде гондолы с входным устройством, содержащим конфузор, диффузором, вихревой камерой, с закручивающим устройством и выходным устройством, при этом закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок, направляющие канавки выполнены на поверхности диффузора позади горловины. Канавчатый генератор вихревого потока может быть снабжен входными канавками, выполненными в области горловины и простирающимися вперед в конфузор, при этом входные канавки выполнены с радиусной в поперечном сечении поверхностью, линейные образующие которой параллельны оси гондолы, и сообщающимися с направляющими канавками криволинейными участками так, что образуют с ними единые каналы. Техничекий результат - простота конструкции и надежность в работе. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники

Изобретение относится к технической физике, более конкретно к устройствам для создания вихревого потока из поступательного потока текучей среды, и может быть использовано в системах кондиционирования, тепловых трубах для улучшения их характеристик. Изобретение может быть также использовано на транспортных средствах: автомобилях, поездах, летательных аппаратах, кораблях, вихревых движителях, трубопроводах для улучшения их характеристик.

Уровень техники

Известен концевой генератор вихря для аэродинамической несущей поверхности, содержащий пустотелую гондолу с высоким соотношением проходного сечения и миделя, снабженную входным устройством с диффузором, соплом и закручивающим устройством. Внутренняя поверхность диффузора выполнена с направляющими элементами, отклоняющими поток в тангенциальном направлении так, чтобы проходящий воздух через гондолу закручивался бы в направлении, противоположном направлению вращения концевого вихря (см. патент РФ 2148529 С1, 2000 г.).

При этом генератор вихря установлен на конце крыла.

Известен генератор вихря, преимущественно для законцовки крыла летательного аппарата, включающий гондолу с входным устройством, содержащим конфузор, и вихревую камеру, содержащую диффузор и закручивающее устройство. При этом диффузор выполнен с внутренней поверхностью, образованной малым диффузором с углом расхождения, равным 1-5°, входным сечением сообщенным с конфузором, а выходным сечением связанным с выходным сечением диффузора торцевой, криволинейной в сечении поверхностью, обеспечивающей плавное расширение потока на выходе, а закручивающее устройство, например, в виде направляющих лопаток выполнено на поверхности малого диффузора (см. патент РФ №2389649, 2010 г.).

Недостатком известных решений является то, что направляющие лопатки, расположенные на поверхности диффузора, создают значительное сопротивление, что приводит к снижению эффективности генератора.

Известен также генератор вихревого потока, выполненный в виде пустотелой гондолы, содержащей конфузор и диффузор, образующие горловину. При этом на внутренней поверхности цилиндрической горловины выполнено закручивающее устройство в виде расположенных по окружности на поверхности горловины канавок, направление которых составляет с осью горловины заданный угол, равный 5-30°. Выходное сечение диффузора сообщено с соплом (см. патент РФ №2389649, 2010 г.).

Недостатком такого генератора является то, что канавки, расположенные в горловине под углом к оси гондолы (т.е. под углом к потоку), где поток имеет максимальную скорость, создают также значительное сопротивление.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является разработка генератора вихревого потока (ГВП), работающего в поступательном потоке текучей среды, который обладал бы повышенной эффективностью, т.е. создавал бы значительный вихревой поток при минимальном собственном сопротивлении.

Кроме того, ГВП должен быть прост по конструкции и быть надежным в работе.

Поставленная задача достигается тем, что в генераторе вихревого потока, выполненном в виде гондолы с входным устройством, содержащим конфузор, диффузором, вихревой камерой, с закручивающим устройством и выходным устройством, при этом закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок, направляющие канавки выполнены на поверхности диффузора позади горловины.

Кроме того, каждая из направляющих канавок выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью, содержащей передний, срединный и выходной участки, при этом передний участок выполнен с увеличивающейся глубиной от начала до срединного участка, срединный участок выполнен с постоянной глубиной, а выходной участок выполнен с уменьшающейся глубиной к концу канавки и с образующими его поверхности, параллельными оси гондолы.

Более того, канавчатый генератор вихревого потока может быть снабжен входными канавками, выполненными в области горловины и простирающимися вперед в конфузор, при этом входные канавки выполнены с радиусной в поперечном сечении поверхностью, линейные образующие которой параллельны оси гондолы, и сообщающимися с направляющими канавками криволинейными участками так, что образуют с ними единые каналы.

Такое выполнение ГВП повышает его эффективность.

Перечень чертежей

Изобретение поясняется чертежами на которых:

- Фиг.1 показывает общий вид генератора, выполненного в соответствии с изобретением, с частичным продольным вырывом по его оси;

- Фиг.2 показывает сечение А-А фиг.1;

- Фиг.3 показывает сечение А-А фиг.1 для альтернативного выполнения ГВП;

- Фиг.4 показывает общий вид улучшенного генератора, выполненного в соответствии с изобретением, с частичным продольным вырывом по его оси.

Осуществление изобретения

Генератор вихревого потока (см. Фиг.1) выполнен в виде пустотелой гондолы 1. Гондола выполнена с внутренним воздушным трактом, содержащим последовательно расположенные и сообщающиеся между собой входное устройство 2, выполненное в виде конфузора 3, диффузор 4, вихревую камеру 5 и выходное устройство 6. Гондола снабжена также закручивающим устройством.

Диффузор 4 выполнен с внутренней поверхностью, образованной малым диффузором с углом расхождения, равным 1-5°, входным сечением сообщенным с конфузором 3, а выходным сечением связанным с вихревой камерой 5 торцевой, криволинейной в сечении поверхностью 12, обеспечивающей плавное расширение потока на выходе.

Вихревая камера 5 выполнена цилиндрической, переходящей в выходное устройство 6 и отдельно от диффузора. Главным назначением вихревой камеры является создание устойчивой структуры вихревого потока, что обеспечивается выбором необходимой ее длины. Гондола снабжена закручивающим устройством, назначением которого является превращение потока воздуха, проходящего через воздушный тракт, в вихревой поток. Закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок 7, равномерно расположенных по всей окружности поверхности диффузора 4 позади горловины 9. Направляющие канавки 7 выполнены так, что направление их оставляет с осью гондолы заданный угол 8 при виде на поверхность диффузора. Угол 8 может выбираться равным 5-30° в зависимости от требуемой закрутки потока.

Каждая из направляющих канавок 7 выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью 9 (см. Фиг.2). Величина радиуса 11 и шаг канавок 10 выбираются из условия максимальной эффективности одной канавки при минимальном аэродинамическом (гидравлическом) сопротивлении гондолы. Однако крутка потока при этом будет минимальной. Для увеличения воздействия на поток количество канавок может быть увеличено. В предельном случае канавки на поверхности диффузора могут располагаться вплотную друг к другу. Поперечное сечение гондолы 13 с такими направляющими канавками 14 представлено на Фиг.3. При этом канавки образуют между собой перегородки 15 с острыми вершинами.

Каждая из направляющих канавок 7 может содержать передний 16, срединный 17 и выходной 18 участки. При этом передний участок 16 может быть выполнен с увеличивающейся глубиной от начала до срединного участка, срединный участок 17 может быть выполнен с постоянной глубиной, а выходной участок 18 может быть выполнен с уменьшающейся глубиной к концу канавки и с образующими его поверхности, параллельными оси гондолы.

Другой вариант осуществления канавчатого генератора вихревого потока представлен на Фиг.4.

Генератор вихревого потока выполнен в виде пустотелой гондолы 19. Гондола выполнена с внутренним воздушным трактом, содержащим последовательно расположенные и сообщающиеся между собой входное устройство 20, выполненное в виде конфузора 21, диффузор 22, вихревую камеру 23 и выходное устройство 24. Гондола снабжена также закручивающим устройством.

Диффузор 22 выполнен с внутренней поверхностью, образованной малым диффузором с углом расхождения, равным 1-5°, входным сечением сообщенным с конфузором 21, а выходным сечением связанным с вихревой камерой 23 торцевой, криволинейной в сечении поверхностью, обеспечивающей плавное расширение потока на выходе.

Закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок 25, равномерно расположенных по всей окружности поверхности диффузора 22 позади горловины. Направляющие канавки 25 выполнены так, что направление их оставляет с осью гондолы заданный угол 26 при виде на поверхность диффузора. Угол 26 может выбираться равным 5-30° в зависимости от требуемой закрутки потока.

Каждая из направляющих канавок 25 выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью. Величина радиуса и шаг канавок выбираются из условия максимальной эффективности одной канавки при минимальном аэродинамическом (гидравлическом) сопротивлении гондолы. Однако крутка потока при этом будет минимальной. Для увеличения воздействия на поток количество канавок может быть увеличено. В предельном случае канавки на поверхности диффузора могут располагаться вплотную друг к другу.

ГВП снабжен входными канавками 27, выполненными в области горловины и простирающимися вперед в конфузор 21. При этом входные канавки выполнены с радиусной в поперечном сечении поверхностью, линейные образующие которой параллельны оси гондолы, и сообщающимися с направляющими канавками 25 криволинейными участками 28 так, что образуют с ними единые каналы.

Направляющие канавки в представленных ГВП выполнены под одинаковым углом к продольной оси воздушного (водяного) тракта (при виде на его поверхность) по всей окружности его поперечного сечения так, что обеспечивают отклонение воздушного потока у поверхности вихревой камеры в тангенциальном направлении, что приводит к закрутке потока, проходящего через гондолу, превращая его в вихревой. Направление наклона направляющих канавок выбирается в зависимости от требуемого направления закрутки потока.

Гондола может быть цельной или разъемной, выполнена из металла или композиционных материалов на основе существующих технологий и снабжена крепежными элементами для крепления ее к конструкции изделия.

ГВП работает следующим образом. Входящий воздух (вода или другая жидкость) после прохождения конфузора и диффузора попадает в направляющие канавки, которые отклоняют поток у стенки вихревой камеры, закручивая его в одном направлении, создавая вихревой поток.

Благодаря тому что направляющие лопатки находятся позади диффузора, в зоне пониженных скоростей потока, потери импульса минимальны, что в свою очередь приводит к повышению эффективности ГВП.

1. Канавчатый генератор вихревого потока, выполненный в виде гондолы с входным устройством, содержащим конфузор, диффузором, вихревой камерой, закручивающим устройством и выходным устройством, при этом закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок, расположенных по окружности на внутренней поверхности гондолы, направление которых составляет с осью гондолы заданный угол, отличающийся тем, что направляющие канавки выполнены на поверхности диффузора позади горловины.

2. Канавчатый генератор вихревого потока по п.1, отличающийся тем, что каждая из направляющих канавок выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью и, содержащей передний, срединный и выходной участки, при этом передний участок выполнен с увеличивающейся глубиной от начала до срединного участка, срединный участок выполнен с постоянной глубиной, а выходной участок выполнен с уменьшающейся глубиной к концу канавки и с образующими его поверхности, параллельными оси гондолы.

3. Канавчатый генератор вихревого потока по п.1, отличающийся тем, что снабжен входными канавками, выполненными в области горловины и простирающимися вперед в конфузор, при этом входные канавки выполнены с радиусной в поперечном сечении поверхностью, линейные образующие которой параллельны оси гондолы, и сообщающимися с направляющими канавками криволинейными участками так, что образуют с ними единые каналы.

Похожие патенты:

Генератор вихревого потока // 2453736

Устройство для изменения направления протекающей в трубопроводе среды // 2392531

Изобретение относится к устройству для изменения направления протекающей в трубопроводе среды и может быть подключено перед подлежащим калибровке расходомером. .

Система выпрямления струйного потока // 2330998

Изобретение относится к системе выпрямления потока текучей среды посредством выпрямляющего устройства на участке трубопровода. .

Завихритель // 2321779

Изобретение относится к энергетике, в частности к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях, и может быть использовано в трубопроводах с двухфазными потоками.

Устройство сброса газа из ракетного разгонного блока (варианты) // 2286926

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам сброса компонентов из ракетных разгонных блоков. .

Способ трансформации потоков // 2270374

Изобретение относится к области гидродинамики. .

Аксиально-лопаточный завихритель // 2142582

Изобретение относится к транспортировке текучих сред по трубопроводам, содержащим повороты, и может быть использовано в устройствах воздействия на поток текучей среды в трубопроводе.

Пирамидальный или плоский диффузор с большим углом раскрытия // 2018727

Изобретение относится к аэродинамической технике и может использоваться в аэродинамических и теплообменных аппаратах и устройствах, а также в энергетических машинах.

Гидравлический или газовый тракт // 1798553

Изобретение относится к гидроаэромеханике и-может использоваться в трубопроводных системах, газовых и гидравлических аппаратах и машинах. .

Канал для двухфазного потока // 1756725

Изобретение относится к мгшинострбё 1 нию и может быть использовано в областях промышленности, связанных с транспортировкой газожидкостных потоков, в частности , в теплоэнергетических системах.

Устройство для изменения направления движения потоков жидкостей и газов // 2457014

Изобретение относится к устройствам для закручивания потока жидкости или газа и изменения направления движения их потоков

Способ транспортировки газообразных и жидких продуктов по трубопроводам и устройство для его осуществления // 2528545

Способ и устройство предназначены для транспортировки газообразных и жидких продуктов по трубопроводам. Способ заключается в том, что создают избыточное давление транспортируемого продукта на входе в трубопровод и при этом продукту при помощи активаторов вращения, расположенных внутри трубопровода, придают вращательное движение на всем протяжении трубопровода, при этом активаторы вращения располагают в стыках трубопроводов. На северном полушарии Земли вращательному движению придают направление по часовой стрелке по направлению движения продукта, а на южном полушарии - придают направление движения против часовой стрелки. В активаторах вращения транспортируемому продукту придают вращательное движение при помощи направляющих лопаток, расположенных по окружности стыка трубопровода, причем величина угла наклона лопаток к направлению потока транспортируемого продукта пропорциональна его расчетной продольной скорости. Технический результат состоит в повышении эффективности транспортировки газообразных и жидких продуктов по трубопроводам. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ формирования транспортирующего потока в магистральном трубопроводе // 2537651

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для пропуска жидкостей, нефтепродуктов, газа и гидросмесей. Способ включает придание вращательного движения потоку в трубопроводе и увеличение скорости потока вдоль его продольной оси. Для закручивания и придания потоку вращательного движения вдоль продольной оси магистрального трубопровода изменяют сечение на участке трубопровода, путем поворота единичной прямоугольной секции на 10°, таким образом, что через девять секций прямоугольный участок трубопровода будет, развернут на 90°. Технический результат - повышение эффективности магистрального трубопровода. 1 ил.

Выходной узел с отклонителем флюида, перенаправляющим флюид по двум или более каналам // 2548694

Выходной узел предназначен для направления и регулирования расхода потока. Выходной узел содержит впуск флюида; выходную камеру; выпуск флюида, расположенный внутри выходной камеры, и отклонитель флюида, при этом отклонитель флюида соединен с впуском флюида и выходной камерой, причем флюид имеет возможность протекать от впуска флюида через отклонитель в выходную камеру и при этом форму отклонителя флюида выбирают таким образом, чтобы он имел возможность перенаправлять текущий от впуска флюид в первый флюидный канал, во второй флюидный канал или в оба канала в разных комбинациях, причем первый и второй флюидный каналы расположены внутри выходной камеры. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправлять текущий от впуска флюид в первый флюидный канал с возрастанием по мере уменьшения вязкости или плотности флюида или по мере увеличения расхода флюида, а также отклонитель флюида выполнен с возможностью перенаправлять текущий от впуска флюид во второй флюидный канал с возрастанием по мере увеличения вязкости или плотности флюида или по мере уменьшения расхода флюида. Технический результат - повышение точности распределения потоков. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Криволинейный канал, относящийся к гидравлической машине, распределительный узел для рабочего колеса турбины пелтона и гидравлическая машина // 2557835

Группа изобретений касается криволинейного канала, относящегося к гидравлической машине, а также распределительного узла для рабочего колеса турбины Пелтона и гидравлической машины, содержащей такой криволинейный канал. Криволинейный канал (2) предназначен для направления потока. Криволинейный канал (2) оснащен ребрами (8), закрепленными на его внутренней стенке (22) и содержащими отверстия. Группа изобретений направлена на максимизацию кинетической энергии потока в канале и кинетической энергии водяной струи на выходе канала. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Завихритель потока текучей среды // 2562352

Изобретение относится к транспортировке текучих сред по трубопроводам и может быть использовано в устройствах воздействия на поток текучей среды в трубопроводе. Завихритель содержит цилиндрический корпус, внутри которого концентрично установлены три лопатки треугольной формы. Лопатки закреплены по большому катету на стержне, расположенном на оси корпуса, и закреплены в основании. Основание выполнено в виде кольца с перемычками. Основание установлено на выходе корпуса. На стержне закреплен обтекатель с ребрами, а сам корпус со стороны обтекателя выполнен конусным. Боковая поверхность конуса и ребра обтекателя параллельны. Между обтекателем и основанием концентрично оси закреплена конусообразная спираль. Каждая лопатка вдоль большого катета по малому катету изогнута по радиусу и закреплена на перемычке основания, изогнутой по тому же радиусу. Изгибы лопаток и наклоны витков спирали к оси направлены в противоположные стороны. Технический результат - повышение эффективности перемешивания потока текучей среды, при снижении гидравлического сопротивления и повышении выравнивания скоростей потока по сечению трубопровода. 1 ил.

Износостойкий крутоизогнутый отвод "игр" // 2580854

Изобретение относится к средствам воздействия на поток текучей среды в трубах или каналах и может быть использовано в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности. Износостойкий крутоизогнутый отвод содержит входную, выходную и центральную криволинейную части с углом изгиба от 45° до 180°. Внутри отвода вдоль оси кривизны между плоскостями торцов входной и выходной части установлена лопатка с заостренными кромками и шириной не более диаметра условного прохода отвода. Лопатка имеет поверхность отрицательной Гауссовой кривизны. Крепление лопатки внутри отвода вблизи торцов входной и выходной части выполнено неподвижным и обтекаемым. Лопатка выполнена из стойкого в рабочей среде моно- или полиматериала. Технический результат: устранение сосредоточенного воздействия загрязненного механическими примесями потока среды на стенку отвода и повышение износостойкости отвода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наполнительное клапанное устройство // 2591367

Изобретение представляет собой клапан и поверхности управления потоком для продвижения ламинарного потока через клапан и предназначено для проведения испытаний труб. Первый клапанный элемент имеет ось и первую поверхность седла с сужающимся контуром, обращенным аксиально вниз по потоку. Второй клапанный элемент имеет вторую поверхность седла с сужающимся контуром, обращенным аксиально вверх по потоку. Второй клапанный элемент имеет закрытое положение, в котором вторая поверхность седла упирается в первую поверхность седла, и имеет открытое положение, в котором вторая поверхность седла расположена на расстоянии аксиально ниже по потоку от первой поверхности седла. Второй клапанный элемент дополнительно имеет терминальный концевой участок, выполненный в виде носового конуса. Носовой конус может быть расположен полностью ниже по потоку от второй поверхности седла и может иметь полость с дренажным отверстием. 6 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Соединительный фасонный элемент с профилирующими вставками // 2604264

Изобретение относится к гидродинамике. Элемент предназначен для трубопроводных коммуникаций. Элемент содержит скривление, выполненное в виде профилирующей вставки, профиль поверхности которой со стороны текучей среды полностью совпадает с огибающей зону вихреобразования крайней линией тока. Скривления, выполненные в виде профилирующих вставок, могут быть установлены в стандартные, типовые или индивидуально сконструированные отводы, переходы, тройники, крестовины и другие соединительные фасонные элементы трубопроводов. Технический результат - снижение потерь давления. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство изменения направления движения подвижной среды // 2630812

Устройство предназначено для изменения направления движения подвижной среды. Устройство содержит суживающийся короб 1, на боковой стороне которого последовательно расположены выпускные щелевые отверстия 8, а кроме того, на боковой стороне короба 1 поперек его продольной оси последовательно расположены прямые треугольные призмы 4, их первые грани 5 - контактные, размещены на боковой стороне короба 1 и открыты в сторону полости короба 1, вторые грани 6 - рабочие, в них по середине выполнены выпускные щелевые отверстия 8 с разворотом вдоль продольной оси короба 1, причем рабочие грани 6 расположены к продольной оси короба 1 под углом Φ (град), определяемым формулой где Τ - угол заданного изменения направления подвижной среды в пределах 60°≤Τ≤150°, отчитываемый от первоначального направления подвижной среды и, соответственно, от продольной оси суживающегося короба 1. Изобретение позволяет: изменить направление движения подвижной среды в заданном направлении и обеспечить равномерное распределение расхода подвижной среды в продольном направлении и симметричность относительно плоскости изменения ее направления. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.