Вихревой энергоразделитель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>868286 (61) Дополнительное к ввт. свид-sy (22) Заявлено 13. 12. 79 (21) 2851992/23-06 5 М К„з с присоединением заявки ¹â€”

F 25 В 9/02

Государственный комйтет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3009В1. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК 621.565.3 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю.В.Гавинскнй (71) Заявитель (54) ВИХРЕВОЙ ЭНВРГОРАЗДЕЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к технике получения нагретых и охлажденных газовых потоков„ в частности к энергораэделителям, основанным на вихревом эффекте, и предназначено для использования в тепловом неразрушающем кон- троле материалов и конструкций с целью возбуждения в них локального не" равновесного температурного состояния.

Для этих целей может, быть применена вихревая .труба, позволяющая вырабатывать горячий и холодный воздушные потоки, один из которых используется для возбуждения контролируейого 15 объекта, а другой выбрасывается 1т окружающую среду. Возбуждаемый температурный перепад пропорционален при этом разности начальной температуры изделия и температуры вбздушной струи,26 используемой для возбуждения .

Более эффективной была бы система возбуждения, которая позволяла бы вначале возбуждать контролируемый участок, например, горячей струей, 25 а затем холодной, что привело бы к увеличению температурного перепада на величину, пропорциональную разности начальной температуры изделия и температуры холодной струи. Для обес- ЗО печения таких условий возбуждения необходимо либо поворачивать вихревую трубу холодным концом к изделию после предварительного нагрева контролируемого участка, либо использовать две размещенные под углом друг к другу вихревые трубы, работающие попеременно и направленные на контролируемый участок противоположными концами.

Второе решение является на практике более технологичным. Однако наличие двух простраственно разнесенных и размещенных под углом друг к другу вихревых труб конструктивно усложняет систему контроля и обладает неудобствами, связанными с необходимостью юстнровки вихревых труб. Прн этом струи воздуха оказываются неперпендикулярно направленными к поверхности изделия, что приводит к образованию пятна нагрева неправильной формы и с неравномерным распределением температуры по площади.

Известны вихревые энергоразделители, содержащие размещенные на одной оси две вихревые трубы с раздельными сопловыми вводами, причем наружная труба выполнена самовакуумируемой 1 .

868286

Недостатком такого энер.-оразделителя является то, что он может обеспечить изменение температуры холодного потока лишь при постоянном его расходе.

Наиболее близким к предлагаемому является вихревой энергоразделитель, содержащий две р мещенные на одной оси и входящие с а в другую вихревье трубы с сопг ыми вводами сжатого газа, холодны- и горячим концами.

В кольцевом зазоре между трубами установлен развихритель, а на холодном конце внутренней трубы — дроссельная заслонка Г21.

Однако этот энергоразделитель не позволяет получать горячий и холодный воздушные потоки из одного и того же конца каждой из вихревых труб, т.е. его применение не дает никаких преимуществ при возбуждении объектов теплового контроля по сравнению с одиночной вихревой трубой.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей вихревого энергоразделителя путем получения горячего и холодного потоков иэ одного и того же конца труб.

Указанная цель достигается тем, что в стенке наружной трубы выполнены подводящие каналы для сжатого газа к обоим сопловым вводам, а сами трубы соединены между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения по всей их длине с фиксацией в крайних положениях при отключении соплового ввода соответственно наружной или внутренней труб и от подводящих каналов, при этом дроссельная заслонка выполнена в виде перфорированной по окружности вставки, установленной на горячем конце внутренней трубы, а развихритель выполнен двухсекционным и его секции укреплены на противоположных концах вставки.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый энергоразделитель при вдвинутой внутренней трубеу на фиг.2тот же энергоразделитель при выдвинутой внутренней трубе; на фиг.3 дроссельная заслонка, вид сверху.

Энергораэделитель содержит две вихревые трубы 1 и 2, которые разме-, щены на одной оси и соединены между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения по всей их длине с фиксацией в крайних положениях. Внутренняя вихревая труба 1 содержит сопловой ввод 3 и диафрагму 4, наружная вихревая труба 2 — сопловой ввод 5 и диафрагму 6. Обе вихревые трубы снабжены общим штуцером 7 для подвода сжатого воздуха, установленным на наружной вихревой трубе 2. В стенке трубы 2 выполнены каналы 8 и

9 для подвода сжатого воздуха к обоим сопловым вводам 3 и 5. Обе вихревые трубы имеют общую дроссельную заслонку в виде перфорированной по окружности вставки 10 с отверстиями

11 (фиг.3), которая имеет резьбовое соединение с трубой 1 и взаимодействует с кольцевым выступом на ее внутренней стенке, обеспечивая необходимый режим дросселирования через образующийся зазор и отверстия 11. На заслонке укреплен развихритель в виде двух секций 12 и 13, первая из которых повышает термодинамическую эффективность внутренней трубы, а вторая — наружной. Секции 13 и 12 развихрителя расположены на противоположных концах вставки 10. Шлицы 14 и 15

15 позволяют производить через отверстия диафрагм 4 и 6 регулировку положения заслонки путем ее вращения вокруг продольной оси.

Вихревой энергоразделитель рабоЩ тает следующим образом.

В положении, изображенном на фиг.1, сжатый воздух,. подаваемый через штуцер 7, попадает по каналу 8 в сопловой ввдд 3, приобретает вращательное движение и в полости внутренней трубы 1 разделяется на горячий и холодный воздушные потоки (направление воздушных потоков показано стрелками) . Холодный поток выводится через диафрагму 4, а горячий — через дросселирующий эаэор между вставкой

10 и кольцевым выступом на внутренней стенке трубы 1, отверстия 11 и диафрагму 6. Подача воздуха через канал 9 и сопловой ввод 5 в наружную

З трубу 2 перекрыта при этом стенкой внутренней трубы 1.

В положении, изображенном на фиг.2 (фиксатор положения не показан), воздух попадает через канал 9 и со4О пловой ввод 5 в полость наружной вихревой трубы 2, где приобретает интенсивную закрутку и разделяется на горячий и холодный потоки. Холодный воздух выводится через диафрагму 6, а горячий — в окружающую среду через отверстия 11, дросселирующий зазор, полость трубы 1 и диафрагму 4.

Таким образом, в результате ре верса воздух, выходящий из одних и тех же концов вихревых труб, может быть как нагретым, так и охлажденным.

Температура горячего воздушного потока достигает 110 С, а холодного около (-30) С. При начальной темпе. ратуре контролируемого изделия (20. С)

H температурный скачок на поверхности изделия ранее составлял д = 110-20= 90 С, при использовании предлагаемого вихревого энергоразделнтеля ас

И10- (-30) = 140 С, т.е. оказывается щ в 1,5 раза больше, что приводит к повышению эффективности возбуждения.

При этом конфигурация пятна нагрева и характер распределения температуры в его пределах остаются неизменными при;реверсировании: воздушных пото868286 ков, изменяется лишь значение темпе- ратуры в каждой точке возбуждаемого участка.

К достоинствам предлагаемого энергоразделителя следует отнести возможность раздельной регулировки расходных и температурных характеристик 5 воздушных потоков, что невозможно достигнуть в одиночной вихревой трубе. В энергоразделителе при изменении положения дроссельной заслонки одновременно меняется режим дроссели- о рования и температурный эффект на выходе обеих вихревых труб. При неизменном положении дроссельной заслонки (и,следовательно, соотношения расходов горячего и холодного воэду- 15 ха) соотношение температур выходящих потоков может меняться путем изменения степени выведения внутренней трубы иэ наружной и, следовательно, изменения активной длины энергоразде- эо лительной полости наружной трубы..

Использование предлагаемого вихревого энергоразделителя позволяет уменьшить габариты и упростить установку для возбуждения объектов теплового контроля. Энергоразделитель 25 может найти применение в различных устройствах, где требуется получение переменных воздушных потоков, изменяемых по температуре в широких пределах.

Формула изобретения

Вихревой энергоразделитель, содержащий две размещенные на одной оси и входящие одна в другую вихревые тру- бы с сопловыми вводами сжатого газа, холодным и горячим концами, развихритель и дроссельную заслонку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей энергораэделителя путем получения горячего и холодного потоков из одного и того же конца труб, в стенке наружной трубы выполнены подводящие каналы для сжатого Газа к обоим сопловым вводам, а сами трубы соединены между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения по всей их длине с фиксацией в крайних положениях при отключении соплового ввода соответственно наружной или внутренней трубы от подводящих каналов, при этом дроссельная заслонка выполнена в виде перфорированной по окружности вставки, установленной на горячем конце внутренней трубы, а развнхритель выполнен двухсекционным и его секции укреплены на противоположных концах вставки.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 450058, кл.F 25 В 9/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 517765, кл. F 25 В 9/02, 1975.

868286

f2

Составитель Ю.Мартинчик

Редактор К.Лембак Техред Л.Пекарь Корректор Г.Назарова

Заказ 8292/48 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4