Вихревая труба

Союз Сеаетскик Сециалистическик РеслублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ н 851019(22) Заявлено 021179 (21) 2835677/23-06с присоединением заявки йо(5 ЦМ, Кл,з Р 25 В 9/02 Государственный комитет СССР ио дедам изобретений и открытий(54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА Изобретение относится к холодильной и морозильной технике,а именно к компрессионным холодильный машинам, установкам и системам 1 работа которых основана на вихревом эффекте(эффекте Ранка),а хладагентом является воздух или иной газ с низкой точкой кипения, и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства.Известны вихревые трубы, содержащие камеру с тангенциальным вводом сжатого газа, например воздуха, диафрагму с центральным отверстием для вывода холодного потока и камеру энергетического разделения с осевым выводом горячего потока. Эти трубы нашли широкое применение из-за удовлетворительных габаритно-весовых характеристик, простоты и надежности конструкции. В этих трубах выполнен 20 осевой ввод газа в камеру энергети" ческого разделения 1).Однако хотя осевой ввод обеспечи" вает повышение термодинамической эффективности, он требует размещения дополнительных магистралей.Известны также вихревые трубы, в которых камера энергетического разделения снабжена внешним охлаждающим контуром, имеющие повышенную эконо- ЗО мичность при замкнутой циркуляции хладагента контура 2.Однако такие трубы требуют дополнительного источника хладагента.Известны и вихревые трубы, в которых камера энергетического разделения выполнена профилированной в виде лемнискаты. Они обладают повышенной термодинамической эффективностью 3.Недостатком этих труб является то, что они не обеспечивают регулировки для поддержания максимальной термодинамической эффективности в широком диапазоне расходов холодного потока.Известны вихревые трубы, вывод холодного потока которых снабжен регулируемыми дросселями, выполненными в виде клапана возвратно-поступательного перемещения с приводом от электродвигателя 4), либо в виде разрезного конуса с приводом от вращающейся гайки; 5. Однако являясь механически перестраиваемыми системами, эти трубы обладают большой инерционностью и дают большие динамические погрешности термостатирования и терморегулирования аппаратов, параметры которыхрезко изменяются во времени.Наиболее близким к предлагаемойявляются вихревые трубы, содержащие тангенциальный сопловой ввод икамеру энергетического разделения сдиафрагмой и потрубком холодного нотона - на одном конце и патрубком горячего потока - на другом. В патрубкехолодного потока установлен термоби"металлический датчик б).Однако и они характеризуются значительной инерционностью при терморегулировании объектов.Цель изобретения - обеспечение малоинерционной регулировки холодногои горячего потоков для поддержания 15максимальной термодинамической эффективности в широком диапазоне расходовхолодного потока.Указанная цель достигается тем,что труба дополнительно содержит 20вихревые усилители с управляющимии выходными каналами, установленныепо обоим торцам камеры перед патрубками холодного и горячего потоков,причем управляющие каналы усилителейснабжены термочувствительными элементами, например пневмотермосопротивлениями, а выходные каналы - спрямляющими аппаратами, например крестовинами,На фиг. 1 схематически изображена З 0предлагаемая вихревая труба, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2то же, продольный горизонтальный разрез.Вихревая труба содержит улитку 1с тангенциальным сопловым вводом 2сжатого .газа, например, воздуха, диафрагму 3 с центральным отверстием 4и патрубком 5 холодного потока, камеру 6 энергетического разделения с 40патрубком 7 горячего потока. Для обеспечения малоинерционной регулировкихолодного и горячего потоков, дляподдержания максимальной термодинамической эФФективности в широком диа 45пазоне расходов холодного потока между диафрагмой 3 и патрубком 5 холодного потока, а также между торцомкамеры 6 и патрубком 7 горячего потока включены вихревые усилители 8 50и 9, управляющие каналы 10 и 11 которых снабжены термочувствительнымиэлементами 12 и 13, например пневмотермосопротивлениями, а выходные ка.налы 14 и 15 - спрямляющими аппаратами 116 и 17, например крестовинами.Вихревая труба работает следующимобразом.При наличии пневматических сигналов в управляющих каналах 10 и 11холодный и горячий потоки, вытекающие щсоответственно из центрального отверстия 4 диафрагмы 3 и торца камеры6, турбулизируются ими и испытываютнекоторое гидродинамическое сопротивление, пропорциональное этим сигна- , 65 лам. При отсутствии сигналов холодйый и горячий потоки являются ламинарными и проходят в патрубки 5 и 7 без заметного сопротивления, Оба этих потока турбулизируются потоками управляющих каналов 10 и 11, во много раз меньшими, т.е. имеет место усилительный эффект с коэффициентом усиления в несколько сот единиц (по мощности). Это позволяет с учец том малых значений постоянных времени усилителей 8 и 9 обеспечить мало- инерционное регулирование режимов работы вихревой трубы и при включении термочувстнительных элементов 12 и 13 в замкнутый контур с отрицательной обратной сняэью обеспечить заданные параметры термостатирования с минимальными динамическими ошибками, Спрямляющие аппараты 16 и 17 ламинаризируют поступающий к потребителям холодный и горячий потоки.Предлагаемая вихревая труба обеспечивает эффективное термостатиронание и терморегулирование различных перемещающихся объектов.Формула изобретения1. Вихревая труба, содержащая тангенциальный сопловой ввод и камеру энергетического разделения с диафрагмой и патрубком холодного потока на одном конце и патрубком горячего потока - на другом, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью поддер" жания максимальной термодинамической эффективности путем обеспечения малоинерционной регулировки обоих потоков, труба дополнительно содержит вихревые усилители с упранляющими и выходными каналами, установленные по обоим торцам камеры, перед патрубками соответственно холодного и горячего потоков, причем управляющие каналы усилителей снабжены термочувствительными элементами, а выходные - спрямляющими аппаратами2. Труба по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, термочувствительные элементы выполнены в виде пневмотермосопротивлений, а спрямляющие аппараты - в виде крестовин.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Р 259915, кл. Р 25 В 9/02, 1968.2, Авторское свидетельство СССР 9 283246, кл, Р 25 В 9/02, 1969.3, Авторское свидетельство СССР 9 377592, кл. Р 25 В 9/02, 1971.4. Авторское свидетельство СССР Р 208724, кл. Г 25 В 9/02, 1966.5. Авторское свидетельство СССР Р 314049 кл. Р 25 В 9/02, 1970.6. Авторское свидетельство СССР 9 282349, кл. Р 25 В 9/02, 1970.851019 Составитель Ю.МартинчикРедактор К.Лембак Техред Ь,Савка Корректор В,Бутяга ит а лиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,аз 6300/50 ВНИИПИ ГосУ по делам 113035, Москва, раж 566рственного кзобретений и