Вихревой энергоразделитель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик)М Кз Г 25 В 9/ 1992/23 сударствеииый комй СССР о делам изобретеии и открытий) ВИХРЕВОЙ ЭНВРГОРАЗДЕЛИТЕ н Изве ые энергоразделиазмещенные на одые трубы с раздел дами, причем нанена самовакуумины вихреержащиевихреи вввыпо тели ной ными ружн руем си двесопловымя трубай 7 а. Изобретение относится к технике получения нагретых и охлажденных газовых потоков в частности к энергораэ" делителям, 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 состояия.Для этих целей может, быть применена вихревая, труба, позволяющая выра" батывать горячий и холодный воздушные потоки, один из которых испольэу" ется для возбуждения контролируейого 15 объекта, а другой выбрасывается 1 т окружающую среду, Возбуждаемый температурный перепад пропорционален при этом разности начальной температуры изделия и температуры вбздушной струи,20 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 обесФ 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.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 рямещенные на одной оси и входящие с а в другую вихревье трубы с сопг ыми вводами сжатого газа, холоднын горячим концами. В (ольцевом зазоре между трубами установлен развихритель, а на холодном конце внутренней трубы - дроссельная заслонка 21.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 тру" бы 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, установ" ленной на горячем конце внутренней трубы, а развихритель выполнен двух- секционным и его секции укреплены на противоположных концах вставки.На фиг.1 схематически изображен предлагаемый энергоразделитель при вдвинутой внутренней трубе на Фиг.2- тот же энергоразделитель при выдвинутой внутренней трубе; на фиг.З 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 дроссельнуюзаслонку в виде перфорированной поокружности вставки 10 с отверстиями11 (фиг.З), которая имеет резьбовоесоединение с трубой 1 и взаимодействует с кольцевым выступом на ее внутренней стенке, обеспечивая необходимый режим дросселирования через образующийся зазор и отверстия 11. Назаслонке 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 отверстиядиафрагм 4 и 6 регулировку положениязаслонки путем ее вращения вокругпродольной оси.Вихревой энергоразделитель рабо О тает следующим образом.В положении, изображенном наФиг.1, сжатый воздух,. подаваемый через штуцер 7, попадает по каналу 8в сопловой ввдд 3, приобретает вра щательное движение и в полости внутренней трубы 1 разделяется на горячий и холодный воздушные потоки (направление воздушных потоков показанострелками) . Холодный поток выводитсячерез диаФрагму 4, а горячий - черездросселирующий эаэор между вставкой10 и кольцевым выступом на внутренней стенке трубы 1, отверстия 11 идиафрагму 6. Подача воздуха черезканал 9 и сопловой ввод 5 в наружную ЗЗ трубу 2 перекрыта при этом стенкойвнутренней трубы 1.В положении, изображенном нафиг.2 (Фиксатор положения не показан),воздух попадает через канал 9 и со О пловой ввод 5 в полость наружнойвихревой трубы 2, где приобретает интенсивную закрутку и разделяется нагорячий и холодный потоки, Холодныйвоздух выводится через диафрагму 6,а горячий - в окружающую среду черезотверстия 11, дросселирующий зазор,полость трубы 1 и диафрагму 4.Таким образом, в результате реверса воздух, выходящий из одних итех же концов вихревых труб, можетбыть как нагретым, так и охлажденным.Температура горячего воздушного потока достигает 110 С, а холодногооколо (-30) С. При начальной темпе. ратуре контролируемого изделия (20 С) 55 температурный скачок на поверхностиизделия ранее составлял д = 110-20=90 С, при использовании предлагаемого вихревого энергоразделнтеля аИ 10- (-30) = 140 С, т.е, оказывается 6 О в 1,5 раза больше, что приводит к повышению эффективности возбуждения,При этом конфигурация пятна нагреваи характер распределения температурыв его пределах остаются неизменнымипри;реверсировании: воздушных пото868286 9 15 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 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 трубыИспользование 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.30Формула изобретенияВихревой 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 тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей энергораэделителя путемполучения горячего и холодного потоков из одного и того же конца труб,в стенке наружной трубы выполненыподводящие каналы для сжатого Газак обоим сопловым вводам, а сами тру"бы соединены между собой телескопически с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещенияпо всей их длине с фиксацией в крайних положениях при отключении соплового ввода соответственно наружнойили внутренней трубы от подводящихканалов, при этом дроссельная заслонка выполнена в виде перфорированнойпо окружности вставки, установленнойна горячем конце внутренней трубы,а развнхритель выполнен двухсекционным и его секции укреплены на противоположных концах вставки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 450058, кл.Г 25 В 9/02, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР9 517765, кл. Г 25 В 9/02,1975.868286 Составитель Ю.Мартинчикбак Техред Л. Пекарь Корректор Г.Назаро Редактор К.Л Зак о П "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ил 92/48 Тираж 569 ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 3035, Москва, Ж"35,Подписиомитета СССРоткрытийкая наб., д.4/ г1 О