Вихревая труба

 

. Ф

О П И C А""Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (I I) 682727

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.77 (21) 2501071/23-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.79 (51) М, Кл.з

F 25В 9/02

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621,565.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю, М. Баженов, А. H. Чернов, В. Е. Колмаков, Е. М. Кудинова, В. А. Карклиньш, И. И. Кастаргин и Р. С. Ефремов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа (71) Заявитель (54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА

Изобретение относигся к холодильной технике, а именно к регулиру.емым вихревым трубам, использующимся для получения холода, и может быть использовано в газоперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна вихревая труба, слу?кащая для обеспечения пропорциональности давления (расхода) выходящих из вихревой трубы потоков газа и содержащая цилиндрический корпус с сопловым вводом в виде спирального канала, образованного многовитковой пружиной, размещенной в кольцевом зазор" между корпусом и коаксиальной вставкой, плунжер с рсзьбовым сосдинснисм для его предварительного поджатия, канал для вывода горячего потока, пружину для поджатия (1).

Недостатком такой конструкции является невозможность регулирования давления газа на входе в вихревую трубу и невозможность изменения задания регулятору (натяга многовитковой пружины) без разборки вихревой трубы.

Известна также вихревая труба, содержащая цилиндрический корпус, подсоединенную к нему улитку с сопловыми вводами, диафрагму с отверстием для вывода охлажденной части газа и исполнительный механизм регулятора с приводом (2).

В известной вихревой трубе сопловые вводы улитки образованы наоором плоских пластин, каждая из которы.; может вращаться вокруг отдельной оси от привода.

5 I-I.I yлирование расхода газа через a»?lpcвую труоу осуществляется путем перемещения пластин, в результате чего изменяется проходное сечение сопловых вводов. г1сдостатком известнои вихревои 1рубы (Q являсгся то, что при изменении площад:1 проходного сечения сопловых Вводов за счет вращения плоских пластин, Оораз?ющих э 1! ВВОды> меняется ? гол Входа газоВОГО потока. 1аксималъная 1срмодпнами 1сская эффекгив11ость впхрсвоп труоы можсг

О1.1ть получена только прп одном зпачснпп угла входа. Iipii раоогс Впхрево» груоы В других режимах, при другом по;1ожснпп плоских пластин термодинамическая э1рфсктпвность впхревоп труоы Оудст снижена.

Целью изобретения является pacIIIIipcIIIlc диапазона эффекгивной работы впхрсвоп трубы. казанная цель достигается тем, что диафрагма установлена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и улитки, служ1гг исполнительным мсхан 13мом регулятора и выполнена с двумя рабо3Q чими боковыми поверхностями, одна из ко682727 торых расположена в корпусе и имеет -цилиндрическую форму, а другая располо>кена в улитке с повторением ее профиля.

Наличие поршня позволяет за счет его осевого перемещения изменять проходное сечение соплового ввода, меняя ширину сопла и сохраняя при этом постоянными тангенциальное расположение сопловых вводов и, следовательно, обеспечить максимальную термодинамическую эффективность на всех режимах.

На фиг. 1 изображена предложенная вихревая труба; на фиг. 2 — сечение А — Л фиг. 1; на фиг. 3 — поршень.

Вихревая труба содержит цилиндрический корпус 1, подсоединенную к нему улитку 2 с сопловым вводом 3, конический патрубок 4 для разделения газа на холодный и горячий потоки, патрубок 5 холодного потока и патрубок 6 горячего потока.

Соединение корпуса 1, улитки 2, патрубков

4, 5 и 6 жесткое, например сварное. В корпусе 1 и улитке 2 установлена диафрагма 7 с отверстием 8 для вывода охлажденной части газа. Диафрагма 7 установлена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и улитки, служит исполнительным механизмом регулятора и выполнена с двумя рабочими боковыми поверхностями 9 и 10. Боковая поверхность 9 распо- 00 ложена в улитке 2 с повторением ее профиля, а боковая поверхность 10 расположена в корпусе 1 и имеет цилиндрическую форму. Для предотвращения перетечек газа из улитки 2 в холодный поток щель между дна- 35 фрагмой 7 и корпусом 1 уплотнена резиновыми кольцами 11. Привод 12 исполнительного механизма регулятора жестко укреплен на патрубке 5 холодного потока и имеет шток 13, который через сальниковос уп- 40 лотнительное устройство 14 входит в патрубок 6 холодного потока, корпус 1, где жестко соединяется с диафрагмой 7.

Вихревая труба работает следующим образом.

Газ подается в корпус 1 и через сопловые вводы 3 и улитку 2 вводится в конический патрубок 4, где разделяется на холодный и горячий потоки. Холодный поток выводится через цснтральное расширяющее о;вор-: 0 стие 8 в диафрагме 7 и патрубок 5 холодного потока, а горячий поток выводится через патрубок 6 горячего потока. Величина давления газа на входе в вихревую трубу задается регулятором и измеряется им. При бб изменении давления на входе в вихревую трубу, например при повышении выше заданного, регулятор включает привод 12 исполнительного механизма, который через шток 13 приводит диафрагму 7 в движение. 00

Диафрагма 7 при перемещении увеличивает площадь проходного сечения соплового ввода 3, Давление газа на входе в вихревую трубу уменьшается. При достижении величины давления газа на входе, равной заданной, регулятор включает привод 12 исполнительного механизма, и дифарагма

7 останавливается. При понижении давления газа на входе в вихревую трубу ниже заданного диафрагма 7 движется в обратном направлении, и давление газа на ьходе увеличивается за счет уменьшения площади проходного сечения соплового ввода 3.

Предложенная вихревая труба может быть использована также для регулирования давления газа в одном из потоков, выходящих из вихревой трубы. Для этого регулятор измеряет давление газа в одном из этих потоков, а процесс регулирования не отличается от описанного.

При регулировании за счет осевого перемещения диафрагмы 7 сохраняется тангенциальное расположение соплового ввода 3 относительно конического патрубка 4 и спиральная форма улитки 2 при любом положении диафрагмы 7 и, следовательно, сохраняется максимальная термодинамическая эффективность на всех режимах.

Сохранение максимальной термодинамнческой эффективности на всех режимах п0зволит увеличить холодопроизводительность при работе вихревой трубы для получения холода и регулирования давления, так как снижение термодинамической эффективности за счет отклонения геометрии соплового ввода от оптимальной снижает термодинамическую эффективность и, следовательно, холодопроизводительность на

5 — 20 о/о.

Формула изобретения

Вихревая труба, содержащая цилиндрический корпус, подсоединенную к нему улитку с сопловыми вводами, диафрагму с отверстием для вывода охлажденной части газа и исполнительный механизм регулятора с приводом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона эффективной работы, диафрагма установлена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и улитки, служит исполнительным механизмом регулятора и выполнена с двумя рабочими боковыми поверхностями, одна из которых расположена в корпусе и имеет цилиндрическую форму, а другая расположена в улитке с повторением ее профиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 482598, кл. F 25В 9/02, 1973.

2. Патент США № 2907174, кл. 62 — 5, опубл. 1959.

682727

73 д 1

Pve. 1

А-А у

Pvz,2

Составитель Ю. Килимник

Редактор E. Братчикова

Корректор P. Беркович

3 а к аз 2122/9 Изд. № 519 Тираж 621 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2