Вихревой гидропневматический диод с вращающейся рабочей частью
Владельцы патента RU 2778257:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к резисторным струйным диодам. Вихревой гидропневматический диод с вращающейся рабочей частью содержит цилиндрическую камеру с полостью, расположенной между верхней и нижней цилиндрическими крышками, с тангенциальным каналом подвода рабочей среды в виде трубки и каналом отвода этой среды в виде трубки. Внутри цилиндрической камеры размещена крыльчатка, ось вращения которой совпадает с центром цилиндрической камеры, крыльчатка изготовлена цельной, сбалансированной и имеет шесть прямых лопастей, расположенных перпендикулярно оси по направлению движения обратного потока, через весь объём крыльчатки проходят отверстия, соединяющие полую ось крыльчатки с полостью цилиндрической вихревой камеры, крыльчатка подвижно установлена в выступах верхней и нижней цилиндрических крышек и смазывается рабочей жидкостью, также при установке крыльчатки в выступах возможно использование подшипников скольжения. Обеспечивается повышение диодности. 2 ил.
Изобретение относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидравлической и пневматической технике.
Известен вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру с полостью, расположенной между верхней и нижней цилиндрическими крышками, и с тангенциальным каналом подвода рабочей среды и каналом отвода этой среды в виде трубки, причем эта трубка имеет входной и выходной концы, и входной конец закреплен в центре нижней крышки (Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики: научное издание / И. В. Лебедев, С. Л. Трескунов, В. С. Яковенко. – Москва : Машиностроение, 1973. – С. 252-253, рис. 114, б.).
Наиболее близким к заявляемому изобретению является струйный вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру с тангенциальным соплом и аксиальной трубкой, которая размещена внутри камеры и снабжена заглушенным торцом и по крайней мере одним отверстием на его образующей поверхности, к которой п касательной прикреплен одним своим концом эластичный клапан, выполненный в виде плоской ленты, изогнутой в сторону вращения обратного потока. (см. SU 1128008 A1, 07.05.1991, F 15 C 1/16).
К недостатку известных конструкций можно отнести их низкую диодность (отношение сопротивлений диода потока в обратном и прямом направлениях), что является одним из основных параметров при использовании гидропневматических диодов в различных системах.
Задачей изобретения является повышение диодности вихревого диода, путем увеличения скорости потока внутри цилиндрической камеры диода при движении рабочей среды в обратном направлении, за счет установленной в цилиндрическую камеру вращающейся рабочей части в виде крыльчатки.
Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом диоде, содержащем цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и трубкой в центре камеры, согласно изобретению, внутри цилиндрической камеры размещена крыльчатка, ось вращения которой совпадает с центром цилиндрической камеры, крыльчатка изготовлена цельной, сбалансированной и имеет по крайней мере шесть прямых лопастей расположенных перпендикулярно оси по направлению движения обратного потока.
Сущность изобретения поясняется на примере конструктивного варианта вихревого гидропневматического диода с вращающейся рабочей частью.
На фиг. 1 изображено продольное по оси сечение гидропневматического диода.
На фиг. 2 изображено поперечное к оси сечение вихревой камеры гидропневматического диода.
Вихревой гидропневматический диод с вращающейся рабочей частью (фиг. 1, 2) содержит цилиндрическую камеру 1 с полостью 2, расположенной между верхней 3 и нижней 4 цилиндрическими крышками, с тангенциальным каналом 5, и каналом 6 в виде трубок. Трубка канала 6 в верхней части закреплена в центре нижней крышки 4. Внутри цилиндрической камеры в полости 2 размещена крыльчатка 7, ось вращения которой совпадает с центром цилиндрической камеры 1, крыльчатка 7 изготовлена цельной, сбалансированной и имеет по крайней мере шесть прямых лопастей расположенных перпендикулярно оси по направлению движения обратного потока. Через весь объём крыльчатки 7 проходят отверстия 8, соединяющие полую ось 9 крыльчатки 7 с полостью 2. Крыльчатка 7 подвижно установлена в выступах 10 верхней 3 и нижней 4 цилиндрических крышек и смазывается рабочей жидкостью. Так же при установке крыльчатки 7 в выступах 10 возможно использование подшипников скольжения.
Работа вихревого гидропневматического диода с вращающейся рабочей частью осуществляется следующим образом.
При прохождении прямого потока жидкости или газа, направление потока не меняется и не встречая особого сопротивления продолжает движение без потери кинетической энергии, заполняя объем цилиндрической камеры 1, через трубку 6, полую ось 9 и каналы 10 находящиеся в лопастях крыльчатки 7, стремиться покинуть диод из тангенциального канала 5. Таким образом, рабочая среда практически беспрепятственно и без потери энергии проходит через диод в данном направлении.
При прохождении жидкости или газа в обратном направлении, поток, испытывает дополнительное сопротивление, за счет увеличения местной скорости, вызванной центробежными силами вращения крыльчатки 7, так как при попадании рабочей среды на лопасти крыльчатки 7, рабочая среда передаёт собственную энергию на раскручивание крыльчатки 7, таким образом, рабочая среда, закручиваясь в цилиндрической камере 1 стремиться к периферии. Благодаря чему, возникает дополнительное сопротивление, вызванное затратами энергии потока на вращение крыльчатки, а также, увеличение центробежных сил и угловой скорость закрученного потока рабочей среды внутри цилиндрической камеры 1, что способствует увеличению диодности данной конструкции.
Предложенный конструктивный вариант вихревого гидропневматического диода с вращающейся рабочей частью позволяет за счет увеличения скорости центробежных сил при движении жидкости или газа в обратном направлении увеличить сопротивление, что способствует появлению более высокой диодности по сравнению с известными конструкциями вихревых диодов. Что позволяет сделать вывод о выполнении технической задачи.
Вихревой гидропневматический диод с вращающейся рабочей частью, содержащий цилиндрическую камеру с полостью, расположенной между верхней и нижней цилиндрическими крышками, с тангенциальным каналом подвода рабочей среды в виде трубки и каналом отвода этой среды в виде трубки, отличающийся тем, что внутри цилиндрической камеры размещена крыльчатка, ось вращения которой совпадает с центром цилиндрической камеры, крыльчатка изготовлена цельной, сбалансированной и имеет по крайней мере шесть прямых лопастей, расположенных перпендикулярно оси по направлению движения обратного потока, через весь объём крыльчатки проходят отверстия, соединяющие полую ось крыльчатки с полостью цилиндрической вихревой камеры, крыльчатка подвижно установлена в выступах верхней и нижней цилиндрических крышек и смазывается рабочей жидкостью, также при установке крыльчатки в выступах возможно использование подшипников скольжения.
