Улитка для вихревой трубы

Изобретение относится к области создания холодильной техники, работающей на использовании свойств расширяющегося газового потока. Улитка содержит корпус со спиральным каналом, образованным направляющей спиральной стенкой, заканчивающейся конечной кромкой, расположенной на основном диаметре вихревой трубы. При этом корпус состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом верхняя часть канала расположена на наружной втулке, а внутренняя - на внутренней втулке. Новым является то, что корпус состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом верхняя часть канала расположена на наружной втулке, а внутренняя - на внутренней втулке. Это обеспечивает расширение технологических возможностей применения вихревой трубы за счет возможности изменения расхода газа через улитку. 4 ил.

 

Изобретение относится к области создания холодильной техники, работающей на использовании свойств расширяющегося газового потока, в частности на использовании свойств вращающегося газового потока в вихревых трубах.

Известна улитка, состоящая из несимметричного корпуса, внутри которого расположен спиральный канал, образованный направляющей спиральной стенкой и ограничивающей криволинейной стенкой. Спираль заканчивается заостренной конечной кромкой, расположенной на основном диаметре вихревой трубы. Кроме того, спиральный канал плавно переходит в сужающийся удлиненный слегка искривленный входной канал. Канал образован вогнутой направляющей стенкой и выпуклой (или плоской) ограничивающей стенкой. При этом радиус кривизны направляющей стенки канала значительно больше радиуса кривизны направляющей спиральной стенки. Левая часть корпуса улитки, в которой размещена спираль улитки, имеет меньшие размеры, чем правая часть, в которой размещен входной канал.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом. При подаче сжатого газа в улитку в сужающемся удлиненном входном канале организуется поток, который благодаря сужению сечения канала вначале ускоряется, после чего плавно переходит в спиральный канал улитки. В спиральном канале улитки такой поток раскручивается и стекает в камеру энергообмена вихревой трубы.

(см. пат. №2244885, кл. F25B 9/04).

Недостатком такой улитки является то, что в ней невозможно регулировать расход газа, протекающего через нее, что ограничивает технические возможности устройств с ее применением.

Известна газораспределительная станция, содержащая технологический блок с газопроводами высокого и низкого давления, вихревую трубу с патрубками горячего и холодного потоков газа, емкость сбора конденсата, трубопроводы горячего и холодного потоков газа, регулятор давления и холодильник. Причем она снабжена узлом регулирования температурных и расходных параметров, установленным в вихревой трубе. Он состоит из мембранного механизма, штока и клиновидной заслонки, при этом один конец штока соединен с клиновидной заслонкой, перекрывающей сопловый ввод вихревой трубы, а другой его конец соединен с мембраной мембранного механизма, надмембранная полость которого через регулируемый клапан соединена с трубопроводом горячего потока газа.

Газораспределительная станция работает следующим образом. Газ по газопроводу высокого давления поступает в установленную в технологическом блоке вихревую трубу. В вихревой трубе, в силу ее конструктивных особенностей, газ разделяется на два потока - горячий и холодный. Вихревая труба является также и сепаратором жидких частиц и механических примесей. Отсепарированные в вихревой трубе жидкие частицы и механические примеси в виде конденсата из патрубка горячего потока сливаются по линии через запорный орган в емкость сбора конденсата. Затем очищенный и осушенный газ по трубопроводу горячего потока поступает в регулятор давления, где редуцируется до заданного давления и далее по газопроводу низкого давления поступает потребителю. Холодный поток газа из патрубка 6 по трубопроводу поступает в холодильную камеру, в которой производится отбор холода, и направляется в газопровод низкого давления на смешение с газом, поступившим после регулятора давления.

Изменения температурных и расходных параметров в патрубке горячего и холодного потоков газа вихревой трубы происходят с помощью узла регулирования температурных и расходных параметров следующим образом. Нагретый и очищенный газ из трубопровода горячего потока по линии через регулирующий клапан поступает в надмембранную полость мембранного механизма узла регулирования температурных и расходных параметров. При этом регулирующий клапан предварительно настроен на заданное выходное давление, достаточное для воздействия на мембрану мембранного механизма, и, следовательно, на необходимое перемещение штока с клиновидной заслонкой для соответствующего изменения размеров площади поперечного сечения соплового ввода вихревой трубы. Вихревая труба, снабженная узлом регулирования температурных и расходных параметров, обеспечивает работу газораспределительной станции, а части изменения температурных и расходных параметров газа в необходимых для эксплуатации пропорциях, причем регулирование размеров площади поперечного сечения соплового ввода происходит в автоматическом режиме (см. пат. №2154230, кл. F25B 9/04, F17D 1/04). Недостатками способа регулирования площади соплового ввода вихревой трубы, изменением высоты прямоугольного тангенциального сопла за счет перемещения подвижного клина является следующее. Во-первых, сложность изготовления узла редуцирования из-за наличия пар трения прямоугольного профиля, сопрягаемых с высокой точностью. Во-вторых, это чревато эрозией, в основном боковых деталей сопла по линиям вершин прямых углов, что приводит в процессе эксплуатации к негерметичности посадочных мест и, как следствие, перетечкам газа, искажению расчетной картины течения газа и в итоге - к снижению эксплуатационной надежности и эффективности процесса энергоразделения.

Наиболее близким решением по технической сущности, т.е. прототипом, является улитка, состоящая из цилиндрического корпуса, внутри которого расположен спиральный канал, образованный направляющей спиральной стенкой и ограничивающей криволинейной стенкой. Спираль заканчивается заостренной конечной кромкой, расположенной на основном диаметре вихревой трубы.

Спиральный канал, образованный криволинейными стенками, разделен на две части продольной криволинейной перегородкой, образованной спиралями. Перегородка имеет две острые кромки: конечную и переднюю. При этом конечная кромка перегородки, как и кромка канала, также расположена на основном диаметре вихревой трубы, но оппозитно конечной кромке спирали улитки. Конечные кромки лежат на вертикальной оси улитки, но расположены они диаметрально противоположно (оппозитно) и симметрично относительно центра.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом.

При подаче на вход улитки газовый поток острой передней кромкой перегородки разделяется на два потока. Один поток движется по каналу, образованному спиралями, другой поток движется по каналу, образованному спиралью и ограничивающей криволинейной стенкой. В результате в камеру энергообмена вихревой трубы стекают два симметричных потока, что обеспечивает соосность оси вихря с осью камеры разделения в сопловом сечении. Это положительно влияет на процесс энергетического разделения и повышает эффективность работы вихревой трубы (см. пат. №2219444, кл. F25B 9/02).

Недостатком такой улитки является то, что в ней невозможно регулировать расход газа, протекающего через нее, что ограничивает технические возможности устройств с ее применением.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей применения вихревой трубы за счет возможности изменения расхода газа через улитку, так как, при повороте одной из втулок улитки относительно другой, изменяется проходное сечение спирального канала улитки и, следовательно, изменяется расход проходящего через него газа.

Указанная задача достигается тем, что корпус улитки состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом входная часть спирального канала расположена на наружной втулке, а внутренняя, направляющая часть, на внутренней втулке.

Сопоставительный анализ устройства с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая «Улитка для вихревой трубы» обеспечивает расширение технологических возможностей применения вихревой трубы за счет возможности изменения расхода газа через улитку, так как, при повороте одной из втулок улитки относительно другой, изменяется проходное сечение спирального канала улитки и, следовательно, изменяется расход проходящего через него газа.

Сущность предлагаемого устройства и его техническое решение подтверждается чертежами, на которых изображено:

- на Фиг.1 - улитка вихревой трубы, общий вид;

- на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1;

- на Фиг.3 - улитка с повернутой внешней втулкой;

- на Фиг.4 - вариант с вращением внутренней втулки относительно наружной.

Улитка состоит из корпуса, выполненного в виде двух, входящих друг в друга соосных втулок наружной 1 (Фиг.2) и внутренней 2, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой. Спиральный канал 3 (Фиг.1), выполненный единым для двух втулок, образован направляющей спиральной стенкой 4 и ограничивающей криволинейной стенкой 5. Спираль заканчивается заостренной конечной кромкой 6, расположенной на основном диаметре D вихревой трубы. При этом спиральный канал разделен на две части. Входная часть спирального канала расположена на наружной втулке, а внутренняя, направляющая часть, на внутренней втулке. Уплотнительное кольцо 7 служит для уплотнения торца и для поджатия торца наружной втулки к торцу внутренней втулки. Штифт 8 для ограничения поворота одной втулки относительно другой. В варианте исполнения (Фиг.4) осуществляется поворот внутренней втулки относительно наружной.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом.

При подаче сжатого газа на вход улитки газовый поток в спиральном канале 3 закручивается и стекает в камеру энергообмена (не показана) вихревой трубы. В начальный момент спиральный канал 3 представляет собой единый канал с проходным сечением размером L. При повороте наружной втулки 1 относительно неподвижной внутренней втулки 2 (привод не показан), происходит изменение проходного сечения спирального канала, за счет смещения наружной части канала относительно внутренней - размер L1, и в камеру энергообмена поступает меньший объем сжатого газа.

Благодаря тому, что корпус состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом входная часть спирального канала расположена на наружной втулке, а внутренняя, направляющая часть, на внутренней втулке, возможно, при повороте наружной втулки относительно внутренней, изменять сечение соплового канала, что приводит к изменению пропускной способности улитки и, следовательно, к расширению технологических возможностей применения вихревой трубы.

Улитка для вихревой трубы, содержащая цилиндрический корпус, внутри которого расположен спиральный канал, образованный направляющей спиральной стенкой и ограничивающей криволинейной стенкой, при этом спираль заканчивается заостренной конечной кромкой, расположенной на основном диаметре вихревой трубы, отличающаяся тем, что корпус состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом входная часть спирального канала расположена на наружной втулке, а внутренняя, направляющая часть, на внутренней втулке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композициям, содержащим 2,3,3,3-тетрафторпропен, и их применению в качестве жидких теплоносителей. Описывается применение трехкомпонентной композиции 2,3,3,3-тетрафторпропена в качестве теплопередающей текучей среды в холодильных системах вместо смеси R-410A.

Изобретение относится к составу хладагента, состоящему по существу из гидрофторуглеродного компонента, состоящего из: ГФУ 134а 15-45%, ГФУ 125 20-40%, ГФУ 32 25-45%, ГФУ 227еа 2-12%, ГФУ 152а 2-10% вместе с необязательным углеводородным компонентом; где количество приведено по весу и в сумме составляет 100%.

Изобретение может быть использовано в холодильных системах компрессорного типа. Способ теплопередачи с использованием трехкомпонентных композиций, содержащих 2,3,3,3-тетрафторпропен, 1,1-дифторэтан и дифторметан, в качестве теплопередающей текучей среды в холодильных системах, включающих теплообменники, работающие в противоточном режиме или в перекрестном режиме с противоточной тенденцией.

Изобретение относится к газовым микрокриогенным машинам, а именно к регенеративным теплообменникам. В комбинированном регенеративном теплообменнике, включающем теплоизоляционный корпус, насадку, находящуюся внутри корпуса, насадка состоит из двух частей: со стороны "теплого" конца регенеративного теплообменника насадка выполнена из плетеной металлической сетки, со стороны "холодного" конца регенеративного теплообменника заполнена свинцовыми наношариками, между частями насадки установлена защитная сетка, предотвращающая проникновение свинцовых наношариков в область плетеной металлической сетки.

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к устройствам для получения пищевого ректификованного спирта. .

Изобретение относится к многофункциональным энергетическим установкам, в которых в качестве рабочего вещества используют сжатый газ или жидкость под высоким давлением.

Изобретение относится к композициям хладагента, которые применяются в качестве теплопередающих композиций, используемых в холодильном оборудовании. .

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в различных криогенных устройствах. .

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в различных криогенных устройствах. .

Изобретение относится к холодильной установке. Установка для охлаждения одной и той же физической единицы посредством единственного холодильника/ожижителя или нескольких холодильников/ожижителей, расположенных параллельно. Холодильник(и)/ожижитель(и) использует рабочий газ одинаковой природы, имеющий низкую молярную массу, то есть имеющий среднюю величину общей молярной массы менее чем 10 г/моль, такой как чистый газообразный гелий. Каждый холодильник/ожижитель содержит компрессорную станцию для сжатия рабочего газа, холодильную камеру, предназначенную для охлаждения рабочего газа на выходе компрессорной станции, причем рабочий газ, охлажденный каждой из соответствующих холодильных камер холодильников/ожижителей, вступает в теплообмен с физической единицей в целях отдачи холода к последнему. Все компрессорные станции холодильника(ов)/ожижителя(ей) образуют единственную компрессорную станцию, обеспечивающую сжатие рабочего газа для каждой из соответствующих отдельных холодильных камер холодильников/ожижителей. Компрессорная станция содержит только компрессорные машины типа со смазываемым винтом и системы для удаления масла из рабочей текучей среды, выходящей из компрессорных машин. Компрессорная станция содержит множество компрессорных машин, создающих несколько уровней давления для рабочей текучей среды, причем переход от одного уровня давления к более высокому последующему уровню давления достигается посредством одной или более компрессорных машин, расположенных последовательно, или посредством компрессорных машин, расположенных параллельно. Компрессорная станция содержит две компрессорные машины, создающие два уровня давления, возрастающих над уровнем давления текучей среды у входа компрессорной станции, при этом две основные компрессорные машины, соответственно первая и вторая компрессорные машины, расположены последовательно и создают на своем соответствующем выходе текучей среды уровни давления, соответственно называемые “низким” и “высоким”. Другая дополнительная компрессорная машина питается на входе текучей средой, выходящей из холодильных камер под так называемым “средним” уровнем давления, являющимся промежуточным между низким и высоким уровнями. Дополнительная компрессорная машина создает на своем выходе текучей среды также “высокий” уровень давления, причем средний уровень давления является выше, чем уровень давления у входа основных компрессорных машин. Целью изобретения является предложение установки охлаждения, которая является менее дорогой, более компактной и эффективной. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Теплообменник (5) содержит теплопроводный цилиндрический контейнер (40), по меньшей мере одну теплопроводную трубку (30), охлаждающую колонну (90) и криогенную охлаждающую головку (100). Охлаждающая колонна и охлаждающая головка конденсируют газообразный гелий в жидкий гелий для поддержания запаса жидкого гелия в теплопроводном цилиндрическом контейнере (40). По меньшей мере одна теплопроводная трубка (30) обвита по периферии вокруг контейнера (40) и проходит по меньшей мере по одному теплообменнику (20) катушки сверхпроводящего магнита и обратно. Трубка формирует закрытый контур, который содержит газообразный гелий под давлением приблизительно от 104 бар (1500 фунт/кв. дюйм) при комнатной температуре до 0,75 бар при криогенных температурах. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к комбинированным системам для нагрева и охлаждения, а именно к компрессионным машинам и системам, в которых рабочим телом является воздух. Способ преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в высокопотенциальную включает генератор пневматической энергии, необходимой для осуществления замкнутого воздушного термодинамического цикла, и источник низкопотенциального тепла. Способ отличается тем, что генератор пневматической энергии приводят в действие механической энергией источника низкопотенциального тепла, выполняют генератор в виде гидроагрегата, преобразовывающего кинетическую энергию потока воды в потенциальную энергию гидравлического удара, с последующим совершением механической работы по возвратно-поступательному перемещению подвижных частей стенок водовода гидроагрегата и сжатию воздуха в камерах сжатия, установленных над подвижными в радиальном направлении стенками водовода гидроагрегата. Заявленное техническое решение позволяет преобразовывать практически даровую гидравлическую энергию многочисленных в мире низконапорных природных и техногенных водотоков в энергию сжатого воздуха с последующим преобразованием ее в замкнутом термодинамическом цикле в высокопотенциальную тепловую энергию, механическую работу расширения сжатого воздуха в детандере и энергию для производства холода. 1 ил.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к области сжижения газов и их смесей, и может найти применение при сжижении природного газа, отбираемого из магистрального газопровода. При повышении давления газа в магистральном газопроводе и расхода газа в газораспределительной сети для подачи газа потребителю через открытый первый регулятор основного потока из магистрального газопровода отводят поток газа со сбросом давления, после чего газ направляют в установку частичного сжижения природного газа. Одновременно с этим образующийся в установке частичного сжижения природного газа обратный поток направляют через регулятор обратного потока газа, где происходит сброс давления, в газораспределительную сеть для подачи газа потребителю. При снижении давления газа в магистральном газопроводе и расхода газа в газораспределительной сети для подачи газа потребителю первый регулятор основного потока газа закрывают и поток газа из магистрального газопровода направляют через открытый второй регулятор основного потока газа, с помощью которого снижают давление основного потока газа до величины рабочего давления смешения газовых потоков на один из входов смесителя газовых потоков. Затем поток газа направляют на дожимающее компрессорное устройство, после которого на вход установки частичного сжижения природного газа. Одновременно с этим образующийся в установке частичного сжижения природного газа обратный поток направляют, с одной стороны, через регулятор обратного потока газа в газораспределительную сеть для подачи газа потребителю, а с другой стороны, через третий регулятор потока газа на рециркуляцию и сжатие в циркуляционное компрессорное устройство с последующей его подачей на другой вход смесителя газовых потоков. В смесителе осуществляют смешение сжатого циркуляционного потока газа с основным потоком газа и подачу образовавшегося потока на всас дожимающего компрессорного устройства, подающего газовый поток на вход установки частичного сжижения природного газа. Технический результат заключается в повышении коэффициента сжижения комплекса сжижения природного газа и снижении зависимости процесса сжижения природного газа от сезонной неравномерности изменений давления и расхода газа основного потока, поступающего из магистрального газопровода на газораспределительную станцию. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области создания холодильной техники, работающей на использовании свойств расширяющегося газового потока. Улитка содержит корпус со спиральным каналом, образованным направляющей спиральной стенкой, заканчивающейся конечной кромкой, расположенной на основном диаметре вихревой трубы. При этом корпус состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом верхняя часть канала расположена на наружной втулке, а внутренняя - на внутренней втулке. Новым является то, что корпус состоит из двух, входящих друг в друга соосных втулок, имеющих возможность поворачиваться одна относительно другой, а спиральный канал, выполненный единым для двух втулок, разделен на две части, при этом верхняя часть канала расположена на наружной втулке, а внутренняя - на внутренней втулке. Это обеспечивает расширение технологических возможностей применения вихревой трубы за счет возможности изменения расхода газа через улитку. 4 ил.

Наверх