Вихревая труба

(191 (111 3(50 Е 25 В 9/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ БИБЛИО 1;1 Фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Горьковский ордена ТрудовогоКрасного Знамени инженерно-строительный институт им, В.П,Чкалова(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 620760, кл, Р 25 В 9/0,2, 1976.2, Авторское свидетельство СССРР 992949, кл, Е 25 В 9/02, 1981.3Метенин В,И. Исследования режимов работы вихревых труб.Техничес-,кая физика, 1960, т,30, вып, 9,с. 1096,(54)(57) 1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА, содержащая камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагму вывода охлажденного потока, дроссельный вентиль и расположенный вкамере развихритель, соединенный соштоком механизма осевого перемещения, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью расширения диапазонарегулирования температур потоков,развихритель снабжен упругим элементом, имеющим контакт со стенкойкамеры при любом положении развихрителя.2, Труба по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что упругий элементразвихрителя выполнен в виде бандажа с разрезами, направленными вдольоси камеры,3, Труба по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что соединение развихрителя со штоком выполнено в виде .шарового шарнира.Изобретение относится к вихревому эффекту, в частности, к вихревым трубам, предназначенным для разделения сжатого газа на охлажденный и нагретый потоки, и может быть использовано в системах кондициониро вания воздуха.Известны вихревые трубы, обеспечивающие постоянство расходов охлажденного и нагретого потоков при изменении их температуры, Такие 10 трубы имеют цилиндрическую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагму и дроссельный вентиль, выполненный в виде поворотной заслонки с окнами и неподвижного диска с окнами, Вентиль снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения вдоль оси камеры. Для изменения температуры охлажденного и нагретого потоков вентиль2 О необходимо перемещать внутри камеры, Иэ-эа ограниченной площади окон вентиль ке может пропускать большой расход нагретого потока, что ограничивает температурный режим работы, не позволяя получить минимально возможную для вихревой трубы температуру охлажденного потока 1 1.Эта труба, однако, работает с малым диапазоном температур,Более широкий диапазон температурохлажденного и нагретого потоковобеспечивает вихревая трУба, содержащая секционированкую камеру энергетического разделения с сопловымвводом и секциями разного сечения,увеличивающегося последовательноот секции к секции в направленииот диафрагмы к дросселькому ненти,лю Секции имеют между собой телескопическое соединение, подвижноев асаном направлении, и длину, равную 2,5,3,0 диаметра секциинаименьшего сечения. Температурувыходящих из вихревой трубы потоковизменяют путем изменения длины камеры энергетического разделеиияпосредством осевого перемещениясекций Однако, микиглальная длинакамеры ограничена длиной секции наименьшего диаметра, что ке позволяет обеспечить предельное значениетемпературы охлажденного потока,равное температуре исходного сжатога воздуха,Одкако и данная вихреная трубаработает в ограниченном диапазонетемператур 23.Наибольший диапазон регулируемых температур обеспечивает вихревая60 труба содержащая цилиндрическую камеру заргетического разделения с соплоным вводом, диафрагму вывода охлажденного потока, дросселькый вентиль на выходе нагретого потока 1 65 и расположенный н камере развихритель, жестко соединенный со штоком механизма осевого перемещения 3,Известная вихревая труба работает следующим образом.Сжатый воздух поступает через сопловый ввод в камеру энергетическогоразделения, где происходит его температурное разделение: охлажденный поток выходит через отверстие диафрагмы, а нагретый поток - через развихритель и дросселькый вентиль, Спомощью штока развихритель перемещают вдоль камеры, изменяя длину еерабочей зоны, В результате этого изменяются температуры охлажденногои нагретого потокон, причем расходыпоследних сохраняются постояннымиПри оптимальной длине рабочей эоны камеры температуры потоков достигают своих экстремальных значений, а при нулевой длине раэвихритель в крайнем левом положении) температуры ныходящих из вихревой трубы потоков близки к температуре сжатого воздуха перед сопловым вводом.В данной вихревой трубе при условии отсутствия зазора между стенкой камеры и развихрителем последний можно перемещать только в цилиндрической камере. Осевое перемещение такого развихрителя по всей длине конической камеры вызывает появление видимого кольцевого зазора между стенкой камеры и разнихрителем, Через зазор происходит перетеканиезакрученного потока, из-за чего.скижается эффективность вихревой трубы, Наличие кольценого зазора междуразвихрителем и стенкой камеры вызывает вибрацию развихрителя и штока,что может привести к их поломке,уменьшая надежность работы трубы,Поскольку конические вихревые трубы имеют большую температурную эффективность, чем цилиндрические, визвестной трубе ке обеспечено регулиронаие в том максимально нозмож".ком диапазоне температур, которыйдостигается в наиболее эффективныхконических трубах,Кроме того, в известной трубевращение штока, жестко связанногос развихриталам, вызывает вращениепоследего, что увеличивает усилие,,необходимое для осевого перемещения. Жесткая связь между штоком и развихриталем может привести также к заклкинакию развихрителя при его перемещении н камере,Целью изобретения является расширение диапазона регулирования темпаратур готоков,Эта цель достигается тем, что в вихревой трубе, содержащей камеру энергетического разделения с соплоным вводом, диафрагму нынода охлажданного потока, дроссельный вентиль1096462 1 О 50 и расположенный в камере развихритель, соединенный со штоком механизма осевого перемещения, развихритель снабжен упругим элементом, имеющим контакт со стенкой камеры прилюбом положении развихрителя, причемупругий элемент раэвихрителя можетбыть выполнен в виде бандажа с разрезами, направленными вдоль-оси камеры, а соединение раэвихрителя соштоком - н виде шарового шарнира.На Фиг,1 изображена схематическиописываемая вихревая труба; : нафиг,2 - разрез по А-А на фиг.1,Вихревая труба содержит коническую камеру 1 энергетического разделе ния с сопловым вводом 2, диафрагму Эвывода охлажденного потока, дроссельный вентиль 4 для изменения соотношения расходов охлажденного инагретого потоков, Внутри камеры 1 2 Орасположен четырехлопастной раэвихритель 5, на периферии которого закреплен упругий элемент б, выполненный в виде тонкого стального бандажа с разре.зами 7, направленнымивдоль оси камеры 1 и обеспечивающими элементу б возможность деформации в радиальном направлении,Развихритель 5 с помощью шарового шарнира 8 связан со штоком 9, .име-Офющим наружную резьбу и образующимсо штурвалом 10 механизм осевогоперемещения развихрителя.Вихревая труба работает следующим образом.Сжатый воздух поступает через со 35пловой ввод 2 в камеру 1, где происходит его температурное разделение, Охлажденный поток выходит черезотверстие диафрагмы 3, а нагретыйпоток - через раэвихритель 5 и дроссельный вентиль 4Л .При постоянных параметрах сжатого воздуха перед вихревой трубой и фиксированном положении вентиля 4 расходы охлажденного и нагретого потоков сохраняются постоянными, Наиболее низкая температура охлажденного и наиболее высокая температура нагретого потоков достигаются при крайнем правом положении разнихрителя 5. Перемещая развихритель 5 влево, н сторону соплоного ввода путем вращения штурвала 10 штока 9,увеличивают температуру охлажденногои уменьшают температуру нагретогопотоков, В крайнем левом положениираэвихрителя 5, когда длина рабочейзоны камеры 1 равна нулю, температуры охлажденного и нагретого потоковпрактически равны температуре сжатого воздуха перед нихреной трубой,Вращение штока 9 не вызывает вращения раэвихрителя 5, поскольку соединение между ними выполнено в виде шарового шарнира 8,В процессе перемещения разнихрителя 5 в конической камере 1 упругийэлемент 6, имеющий разрезы 7, постоянно прижат к стенке камеры 1, чтообеспечивает раскрутку потока в еепристенной зоне, исключая перетекание закрученного потока вокруг развихрителя 5 и вибрацию последнегоТаким образом, упругий элемент6 является продолжением развихрителя 5 н пристенной зоне камеры 1,В связи с тем, что разнихритель 5снабжен упругим элементом б, оказывается возможным использовать такой раэвихритель в конической трубе,что существенно расширяет диапазонрегулируемых температур,Лля адиабатной конической вихревой трубы с углом раскрытия конуса3 при давлении сжатого воздухаР=З бар использование развихрителяс упругим элементом позволяет получить максимальную величину снижения температуры охлажденного потокад 1 =4850 ОС, При том же входномдавлении максимальное снижение температуры охлажденного потока длятрубы с цилиндрической камерой составляет 4042 С.Таким образом, описанная вихреваятруба обеспечивает расширение диапазона регулирования температуры охлажденного потока на 1425 посравнению с прототипом,Использование упругого элементаисключает возможность вибрации изаклинивания разнихрителяв камере,что повышает надежность работы трубы.Кроме того, применение шаровогошарнира между штоком и раэвихрителемисключает вращение последнего приего осевом перемещении и снижает затраты энергии на это перемещение,ВНИИПИ Заказ 3780/27Тираж 514Подписное филиал ППП "Патент",г,Ужгород,ул.Проектная,4