BRPI0906696B1 - método em relação a um processo de tubo de vórtice, e aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice - Google Patents

Abstract

método em relação a um processo de tubo de vórtice, e aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice a invenção se refere a um método e a um aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice. os parâmetros dos processos termodinâmicos no tubo de vórtice são controlados: regulando a taxa de fluxo quente no cabeçote de fluxo (2), regulando o fluxo de meio na entrada de bocal ( 4), regulando uma velocidade de efluxo dos fluxos frios e/ou quentes no tubo de vórtice, e/ou intensificando a transferência de calor no tubo de vórtice por conjuntos mecânicos, químicos e/ou elétricos no mesmo. para ajustar os parâmetros das condições para um fluxo gasoso o método compreende afetar o fluxo de meio pelo menos por: prerresfriamento e/ou preionização (9) em relação à entrada de bocal (4); umidificação extra (x; x') no tubo de trabalho (1); e/ou vibração mecânica (y) no tubo de trabalho (1) antes da válvula (3) do cabeçote de fluxo quente .

Description

MÉTODO EM RELAÇÃO A UM PROCESSO DE TUBO DE VÓRTICE, E

APARELHO EM RELAÇÃO A UM PROCESSO DE TUBO DE VÓRTICE

A presente invenção se refere a um método e um aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice definido nos preâmbulos das reivindicações independentes 1 e 6 relacionadas aos mesmos.

O desenvolvimento de processos e tecnologias de produção ambientalmente amigáveis ou ambientalmente benignos apresenta um problema chave hoje. Consequentemente é de interesse atual criar métodos e dispositivos para obter fluidos e meios de trabalho industriais ambientalmente amigáveis úteis para o homem.

Por exemplo, água e fluidos à base de óleo, denominados lubrificantes-refrigerantes, são comumente usados na indústria metalúrgica para resfriar os metais que estão sendo trabalhados e agentes que carregam flúor e cloro, chamados freons, são usados na indústria de refrigeração para expor e conservar produtos. Ambos os agentes são prejudiciais por seu impacto no homem e no ambiente.

Uma solução possível para este problema é usar os meios ambientalmente amigáveis que são obtidos com o auxílio de tubos de vórtice usando um efeito chamado Rannque.

É conhecido na técnica um método de controlar processos termodinâmicos em um tubo de vórtice usando o efeito Rannque (A.V. Martynov e V.M. Brodyansk What is a Vortex Tube, Energy Publishers, 1976, pág. 6 a 11) de acordo com o qual um fluxo de fluido pressurizado é alimentado a uma entrada de bocal. Na entrada de bocal o fluxo de fluido é expandido, torcido e liberado para um tubo de trabalho, em que o fluxo de fluido é separado em fluxos frios e quentes. O fluxo frio é retirado da primeira extremidade do tubo de trabalho através de um cabeçote de fluxo frio e o fluxo quente é levado para fora do tubo de trabalho através de uma válvula colocada na segunda extremidade do tubo de trabalho em um cabeçote de fluxo quente. Mudando a posição da válvula no começo do cabeçote de fluxo quente e a pressão na entrada de bocal, os parâmetros de processos termodinâmicos no tubo de vórtice são regulados, os quais são na maioria dos casos as temperaturas de fluxo quente e frio, a taxa de fluxo e a velocidade de efluxo do fluxo.

O tubo de vórtice opera como a seguir: um fluxo de meio pressurizado é alimentado através de uma abertura de admissão na entrada de bocal. O meio comprimido é expandido e separado em fluxos frios e quentes, primeiramente na entrada de bocal e, então, no tubo de trabalho. 0 fluxo de meio frio é carregado para fora através de uma abertura de diafragma para um cabeçote de fluxo frio. Mudando a posição da válvula de fluxo quente pode-se variar a taxa e as temperaturas dos fluxos frios e quentes. A fim de abaixar a temperatura do fluxo frio é necessário reduzir a taxa de fluxo frio usando a válvula, de modo a fornecer uma seção de fluxo maior na extremidade quente do tubo de trabalho. Inversamente, a fim de aumentar a temperatura do fluxo quente a válvula é usada para fechar a seção transversal do tubo de trabalho, reduzindo desse modo a seção de fluxo.

Os fluxos frios e quentes são formados somente se a energia de um fluxo entrante no tubo de vórtice é distribuída de modo que determinada quantidade da mesma seja tomada do fluxo frio e adicionada ao fluxo quente. A redistribuição de energia é, entretanto, um resultado de processos termodinâmicos complexos que ocorrem no tubo de vórtice. Devido às suas propriedades únicas, os tubos de vórtice são usados extensivamente em várias indústrias, na agricultura e na medicina. Entretanto, cada projeto de tubo de vórtice prevê uma possibilidade limitada de alterar os parâmetros dos fluxos frios e quentes e, a fim de obter parâmetros diferentes dos fluxos, com implementações tradicionais é necessário modificar o projeto do tubo de vórtice separadamente para toda e qualquer implementação o que, por sua vez, restringe as possibilidades de sua exploração.

No pedido europeu EP 0 684 433 é apresentado um processo, como mostrado na Figura 1, para controlar processos termodinâmicos em um tubo de vórtice, um tubo de vórtice para realizar o dito processo e o uso do mesmo, de acordo com o qual um processo é proposto para controlar processos termodinâmicos em um tubo de vórtice por meio de dirigir uma corrente de fluido sob pressão para uma entrada 5 de bocal. A fim de obter as características desejadas nas correntes frias e quentes, sem alterar a construção do tubo, a corrente de fluido na entrada de bocal é controlada alterando os parâmetros de estado dos processos termodinâmicos que ocorrem no tubo de vórtice. 0 controle 10 da corrente na entrada de bocal é efetuado alterando o comprimento de trajetória da corrente, separando a corrente em duas correntes giratórias com seus próprios comprimentos de trajetória respectivos, ou ajustando a velocidade, a taxa de fluxo e a pressão da corrente no início da entrada 15 de bocal. O controle da corrente no tubo de vórtice é efetuado por meio da hélice montada na cavidade da entrada de bocal, de tal maneira que a sua posição com relação à corrente de entrada possa ser alterada, e um defletor situado no início da abertura da entrada. A invenção pode 20 ser usada, por exemplo, na indústria de máquinas, assim como, na indústria de refrigeração e na medicina.

Por outro lado, como apresentado na patente russa número 204 5381, a refrigeração de um aparelho para usinar metal pode ser realizada por um tubo de vórtice, sendo 25 fornecido com acoplamentos pneumáticos junto com cabeçotes de fluxos frios e quentes e um ionizador com eletrodos conectados a uma fonte de energia, por meio de que o eletrodo positivo é um eletrodo em anel e o eletrodo negativo um eletrodo em agulha. Ambos os eletrodos são colocados de uma maneira que as pontas afiadas dos mesmos sejam colocadas em paralelo com os cabeçotes de fluxos frios e quentes. Neste caso, a unidade de refrigeração do aparelho de usinagem deve ser fornecida com um ejetor, o qual é colocado na extremidade de saida do cabeçote de fluxo frio de uma maneira que a colocação axial do ejetor possa ser ajustada em relação à abertura de saida do cabeçote de fluxo frio e de modo que ele possa ser conectado a uma fonte de meio fluidifiçado desejado.

A refrigeração de um ponto de corte no aparelho de usinagem de metal opera como a seguir: ar é alimentado de uma fonte de ar pressurizado para a entrada de bocal do tubo de vórtice, na qual o ar é dividido em fluxos frios e quentes. O fluxo quente é descarregado para o cabeçote de fluxo quente através de uma válvula de estrangulamento colocada na segunda extremidade do tubo de trabalho. A temperatura do fluxo frio é regulada, neste caso, tradicionalmente aumentando ou diminuindo a seção transversal da válvula de estrangulamento. O fluxo frio é alimentado ao cabeçote de fluxo frio, que tem um eletrodo negativo em agulha no mesmo, no qual uma alta tensão é dirigida ao mesmo de uma fonte de corrente. A tensão efetua um arco de corona entre os eletrodos. No campo elétrico do arco ocorre ionização do fluxo frio, por meio de que o fluxo frio é conduzido como um jato dirigido à área de corte do aparelho de usinagem através de uma abertura no eletrodo positivo.

Por outro lado, um jato forte de ar ionizado entra em uma cavidade dentro do ejetor causando um vácuo no mesmo. Como resultado disso, liquido é coletado no ejetor de uma fonte de liquido por uma tubulação elástica, o liquido é pulverizado para o fluxo frio ionizado. Esta mistura a alta tensão de ar e dispersão, compreendendo ions de oxigênio, nitrogênio e derivados dos mesmos, é alimentada à área de corte do aparelho de usinagem. A mistura refrigera o ponto do metal a ser cortado e umidifica o pó de grafite sendo gerado durante o corte de ferro fundido graças ao que o pó não pode ser pulverizado no ar do ambiente de trabalho.

Meramente devido a certas estruturas de um tubo de vórtice, usado particularmente para refrigeração de uma área de corte de um aparelho de usinagem, tem-se, entretanto, possibilidades limitadas para influenciar os parâmetros condicionais dos fluxos frios e quentes, por meio de que a fim de conseguir alterações adequadas dos parâmetros é tradicionalmente necessário modificar as estruturas do tubo de vórtice, que de sua parte limitam excessivamente as possibilidades para a exploração de um tubo de vórtice para refrigeração de uma área de corte de um aparelho de usinagem. Além do acima, a umidade do ar a ser alimentado dentro do tubo de vórtice deve estar dentro de determinados limites (por meio de que geralmente a secagem do ar de alimentação é exigida). As limitações quanto à umidade do ar processado são devidas à expansão do ar no tubo de vórtice. A razão para isto é que no caso de o ar a ser alimentado no tubo de vórtice ser demasiado úmido, a eficiência operacional do tubo diminui significativamente. Quando ar excessivamente úmido é alimentado ao cabeçote de fluxo frio, é provocada a morte do arco de corona, ou em outras palavras, a ionização do fluxo frio a ser dirigido à área de corte do aparelho de usinagem não ocorre. Devido ao acima, o fluxo de ar de refrigeração compreende fluido de corte, mas não no estado ionizado, que é porque a refrigeração da área de corte não é eficiente o bastante e, de modo correspondente, películas oxidadas são geradas nas superfícies que estão sendo processadas, além do que uma quantidade excessiva de calor é espalhada para o ambiente.

Assim, apesar das soluções acima de acordo com o pedido europeu EP 0 684 433 e o pedido russo RU 2045381, e mesmo pesquisa e desenvolvimento recentes para tubos de vórtice, encontrou-se uma necessidade adicional para o desenvolvimento de um processo de tubo de vórtice a fim de estabilizar o processo, sem a necessidade de modificações estruturais do tubo de vórtice para implementações e requisitos divergentes.

Assim, é um objetivo da presente invenção atingir um aperfeiçoamento decisivo nos problemas descritos acima e, assim, elevar essencialmente o nível da técnica anterior. A fim de alcançar este objetivo, o método e o aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice de acordo com a presente invenção são caracterizados pelo que é mencionado nas partes caracterizantes das reivindicações independentes 1 e 6 relativas aos mesmos.

Como as vantagens mais importantes do método e do aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice de acordo com a presente invenção podem ser mencionadas a simplicidade e a eficiência das construções permitidas pelos mesmos, assim como seu uso, por meio de que prejuízos ambientais e consumo de energia podem ser significativamente diminuídos. Graças à invenção, o processo de tubo de vórtice é estabilizado de uma maneira que permite a exploração do tubo de vórtice na refrigeração de dispositivos de usinagem graças ao preprocessamento eficiente do ar pressurizado assim como a manipulação do fluxo de meio no tubo de vórtice, tornando possível transferência de calor tão eficiente quanto possível no tubo de trabalho, etc.

Além disso, o processamento do fluxo de meio antes do bocal de entrada e dentro do bocal de entrada permite uma possibilidade muito ampla de ajustes na saída do tubo de vórtice, sem a necessidade de modificações estruturais do tubo de vórtice. Eis porque esta característica pode ser controlada ou ajustada também, no caso do volume ou da pressão do meio em escoamento mudar em sua finalidade de uso.

Particularmente, a umidificação extra do ar no cabeçote de fluxo quente, o prerresfriamento e/ou a preionização do ar antes do bocal de entrada e durante a alimentação de ar para a área de corte, assim como a vibração simultânea pela extremidade do cabeçote de fluxo quente, asseguram aumento da capacidade do processo de usinagem, durabilidade melhorada do instrumento de usinagem e, além disso, ambiente operacional melhor e mais limpo para os trabalhadores.

Na descrição a seguir, a invenção é descrita em detalhes com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

na	Figura	1 é	mostrada uma seção transversal
longitudinal	de um	tubo	de vórtice de	acordo com a	técnica
anterior,
na	Figura	2	é mostrada	uma vista	lateral

parcialmente em corte de um tubo de vórtice vantajoso que explora o método e o aparelho de acordo com a presente invenção, nas Figuras 3a a 3c são mostradas três implementações estruturais alternativas vantajosas pela abertura de admissão da entrada de bocal, nas Figuras 4a e 4b é mostrada em um corte longitudinal e um corte perpendicular uma modalidade vantajosa da invenção a respeito da vibração do fluxo quente, na figura 5 é mostrada como um corte longitudinal uma implementação estrutural vantajosa da invenção em relação à saída do cabeçote de fluxo frio, e na figura 6 é mostrada como um corte parcial longitudinal uma modalidade vantajosa da invenção a respeito de um processo termodinâmico dentro do tubo de trabalho.

A invenção se refere a um método em relação a um processo de tubo de vórtice, em que um fluxo de meio pressurizado 10 está sendo alimentado a uma entrada de bocal 4, por meio de que o fluxo de meio expande ao se mover para frente; em que o fluxo de meio está sendo torcido ao entrar em um tubo de trabalho 1, por meio de que o fluxo de meio torcido está sendo dividido em fluxos frios e quentes separados; após o que o fluxo frio está sendo descarregado do tubo de vórtice através de um cabeçote de fluxo frio 5 após atravessar um furo no centro de uma parede que limita uma primeira extremidade do tubo de trabalho 1 e, respectivamente, o fluxo quente é descarregado do tubo de vórtice através de um cabeçote de fluxo quente 2 após a passagem através do tubo de trabalho que tem uma válvula de fluxo 3 em sua segunda extremidade; e em que os parâmetros de processos termodinâmicos no tubo de vórtice são controlados: regulando a taxa de fluxo quente no cabeçote de fluxo quente 2 pelo ajuste da válvula de fluxo 3, regulando o fluxo de meio na entrada de bocal 4; regulando uma velocidade de efluxo, uma taxa de fluxo e/ou uma direção do fluxo de meio em uma abertura de admissão da entrada de bocal 4; emendando o comprimento de trajetória do fluxo de meio; dividindo o fluxo de meio em fluxos frios e quentes em comprimentos de trajetória diferentes; regulando uma velocidade de efluxo dos fluxos frios e/ou quentes no tubo de vórtice, e/ou intensificando a transferência de calor no tubo de vórtice por conjuntos mecânicos, químicos e/ou elétricos no mesmo; por estruturas ou revestimentos de superfície estruturais ou desenvolvidos no mesmo; e/ou por ionização dos fluxos quentes e/ou frios. Particularmente, a fim de permitir um ajuste em ampla faixa de parâmetros das condições para um fluxo gasoso de um meio, tal como ar pressurizado, o método compreende afetar o fluxo de meio pelo menos por: prerresfriamento e/ou preionização 9 em relação à entrada de bocal 4, como mostrado na Figura 2; umidificação extra x, x' no tubo de trabalho 1, como mostrado na Figura 6; e/ou vibração mecânica no tubo de trabalho 1 antes da válvula 3 do cabeçote de fluxo quente, como mostrado nas Figuras 4a e 4b.

Dependendo das características desejadas dos fluxos quentes e/ou frios, o fluxo de meio que ocorre no tubo de vórtice está sendo controlado pela mudança de parâmetros condicionais dos processos termodinâmicos que ocorrem antes da entrada de bocal 4, dentro da entrada de bocal 4, no tubo de trabalho 1, nos cabeçotes de fluxos frios e quentes 5, 2 e dentro do próprio meio.

O controle dos processos termodinâmicos é realizado vantajosamente como a seguir: antes da entrada de bocal 4 por prerresfriamento e/ou preionização 9 do fluxo de meio 10; dentro da entrada de bocal 4 alterando a taxa de fluxo do fluxo de meio; no tubo de trabalho 1 umidificando x o mesmo trazendo fluido em pequena dispersão x' para a periferia externa do fluxo quente, aumentando as superfícies e/ou os revestimentos internos de convecção la' do mesmo, e/ou vibrando y o fluxo quente; no cabeçote de fluxo frio 5 pela ionização do fluxo frio e/ou aumentando a velocidade de efluxo do mesmo; e, respectivamente, no cabeçote de fluxo quente 2 pela ionização do fluxo quente. As implementações listadas acima, tais como a alteração da taxa de fluxo dentro da entrada de bocal, ionização dos fluxos frios e quentes e mudança dos parâmetros condicionais dentro do próprio meio, foram representadas em algumas partes em mais detalhes no pedido EP 0 684 433 explicado no começo, esta invenção anterior foi inventada pelos mesmos inventores da presente invenção.

Como uma modalidade vantajosa adicional, o método de acordo com a presente invenção está sendo aplicado em relação a um tubo de vórtice que contém um tubo de trabalho 1, uma primeira extremidade do qual se comunica através de uma válvula de controle 3 com um cabeçote de fluxo quente 2 e através de uma segunda extremidade com uma entrada de bocal 4, o tubo de trabalho sendo disposto coaxialmente ao mesmo e sendo conectado ao cabeçote de fluxo frio 5 e através da abertura de admissão à fonte de meio sendo alimentado sob pressão à entrada de bocal 4. A fim de controlar a taxa de fluxo dentro da abertura de admissão da entrada de bocal 4, o fluxo de meio é preprocessado pelo menos por um prerresfriador e/ou ionizador 9. Além disso, a velocidade de efluxo do fluxo de meio pela entrada de bocal 4 é ajustada vantajosamente por um dispositivo de alteração de velocidade. Tipos diferentes de implementações para um dispositivo de alteração de velocidade foram representados no pedido europeu EP 0 684 433.

Como uma modalidade vantajosa do método, como mostrada como um princípio na Figura 6, para umidificação do fluxo quente na periferia externa do mesmo no tubo de trabalho 1, é trazido fluido em pequena dispersão x' o qual junto com a parede interna la do tubo de trabalho 1, que compreende uma estrutura ou revestimento de superfície porosa capilar la', torna possível a máxima transferência de calor possível da extremidade de entrada para a extremidade de saída do tubo de trabalho 1 por uma área de superfície interna mínima do tubo de trabalho 1.

Quando o fluxo quente for vibrado por um vibrador que atua vantajosamente em uma iniciativa independente com base na frequência de fluxo; o efeito de separação por temperatura é tornado mais eficiente graças a elevada troca de calor entre o meio em escoamento e as paredes do tubo de trabalho, em virtude do fluxo aquecido ser descarregado do tubo de trabalho 1 por pulsos.

A invenção se refere também a um aparelho em relação a um processo de tubo de vórtice, o tubo de vórtice compreendendo uma entrada de bocal 4 para um fluxo de meio pressurizado 10 a ser processado; o fluxo de meio expandido ao se mover para frente é torcido antes de deixar a entrada de bocal; um tubo de trabalho 1, ao entrar no qual o fluxo de meio torcido é dividido em fluxos frios e quentes separados; um cabeçote de fluxo frio 5 no qual o fluxo frio é conduzido através de um furo 13 no centro de uma parede que limita uma primeira extremidade do tubo de trabalho 1 e do qual ele é esgotado finalmente do tubo de vórtice; e um cabeçote de fluxo quente 2 no qual o fluxo quente é conduzido do tubo de trabalho 1 através de uma válvula de fluxo 3 em sua segunda extremidade e do qual ele é esgotado finalmente do tubo de vórtice; em que os parâmetros de processos termodinâmicos no tubo de vórtice são controlados: regulando a taxa de fluxo quente no cabeçote de fluxo quente 2 pelo ajuste da válvula de fluxo 3;

regulando o fluxo de meio na entrada de bocal 4; regulando uma velocidade de efluxo, uma taxa de fluxo e/ou uma direção de fluxo de meio por uma abertura de admissão no mesmo; emendando o comprimento de trajetória do fluxo de meio; dividindo o fluxo de meio em fluxos frios e quentes em comprimentos de trajetória diferentes, regulando uma velocidade de efluxo dos fluxos frios e/ou quentes em uma saida do tubo de vórtice; intensificando a transferência de calor no tubo de vórtice por conjuntos mecânicos, químicos e/ou elétricos no mesmo; por estruturas ou revestimentos de superfície estruturais ou desenvolvidos no mesmo; e/ou por ionização dos fluxos quentes e/ou frios. Particularmente a fim de permitir um ajuste de ampla faixa de parâmetros das condições para um fluxo de meio gasoso, tal como ar pressurizado, no tubo de vórtice o aparelho compreende pelo menos meios de prerresfriamento e/ou preionização auxiliares 9 para ionização do fluxo de meio em relação à entrada de bocal 4, como mostrado na Figura 2; um meio de umidificação x para afetar o fluxo quente pela umidificação extra no tubo de trabalho 1, como mostrado na Figura 6, e/ou meios de vibração y para vibração mecânica do fluxo quente no tubo de trabalho 1 antes da válvula 3 do cabeçote de fluxo quente, como mostrado nas Figuras 4a e 4b.

Como uma modalidade vantajosa com referência à Figura 6, os meios de umidificação x são operados trazendo fluido em pequena dispersão x' para a periferia externa do fluxo quente no tubo de trabalho 1.

Como uma modalidade vantajosa adicional com referência à Figura 6, o tubo de trabalho 1 compreende uma estrutura ou revestimento de superfície porosa capilar la' em sua parede interna la e/ou um meio de vibração y, como mostrado nas Figuras 4a e 4b a fim de vibrar o fluxo quente.

Como mostrado nas Figuras 3a e 3b, a abertura de admissão da entrada de bocal 4 é feita de pelo menos uma placa flexível 7, 8. Como uma modalidade vantajosa adicional, particularmente com referência à Figura 5, a saída do cabeçote de fluxo frio 2 compreende um ejetor de vórtice de fluxo de retorno z. Quanto à modalidade mostrada na Figura 3c, a abertura de admissão do bocal de entrada é composta de um bocal Lavai, sendo fornecido com a possibilidade de deslocamento axial, a fim de permitir ajuste no caso de a pressão do meio de fluxo se elevar.

Com referência ao estado da técnica, a Figura 1 ilustra uma variação possível da entrada de bocal 4, compreendendo uma luva cilíndrica 7 disposta coaxialmente em linha com o tubo de trabalho 1 e coincidindo com o mesmo.

Na outra extremidade a luva cilíndrica 7 é limitada por um diafragma 8 com uma abertura central 14. Uma espiral plana envolvendo a abertura 9 é fixada rigidamente por uma sua borda extrema na superfície extrema do diafragma 8 voltada para a entrada de bocal 4, e uma roda de engrenagem 11 que acopla em outra roda de engrenagem 12 com marcas e dígitos para girar o diafragma 8 em torno de seu próprio eixo é fixada rigidamente coaxialmente com a superfície do diafragma 8 na outra superfície extrema da última. Ao fazer isso, a roda de engrenagem 11 tem uma abertura cônica 13 que junto com uma abertura central 14 no diafragma 8 forma um duto para retirar um fluxo de resfriamento para o cabeçote de fluxo frio 5.

Quando o diafragma 8 gira a espiral 10 pode ocupar posições diferentes em relação à abertura de admissão 6 da entrada de bocal 4. Esta é, entretanto, somente uma implementação exemplar da invenção de acordo com EP 0 684 433.

Em geral, há centenas de artigos tentando explicar teoricamente o efeito de vórtice, mas nenhum deles leva em conta todos os fatores que são característicos de fluxos 3D dentro do tubo de vórtice. As hipóteses tradicionais resultam de suposições diferentes sobre o mecanismo de troca de energia no tubo de vórtice e estas hipóteses são forçadas a usar simplificações, a correção das quais é difícil de julgar. Em revisões científicas todas estas hipóteses são combinadas em dez grupos. Em um tubo de vórtice de acordo com a presente invenção somente uma hipótese foi aplicada, a correção da qual é suportada pelos dados experimentais alcançados até agora. Esta hipótese é a hipótese de interação de vórtices; em que o processo de separação de energia é o resultado da interação de dois vórtices, por meio de que os vórtices estão se deslocando lado a lado com o eixo um contra o outro: girando perifericamente de acordo com a lei de vórtice potencial e girando axialmente de acordo com a lei dos corpos quase sólidos.

Em um tubo de vórtice da presente invenção, a hipótese de interação de vórtices trabalha como a seguir: há ciclos de gás resfriado elementar no nível microscópico resultantes do deslocamento radial de micro volumes de gás: micro volumes de gás são adiabaticamente comprimidos, ao se moverem acima do raio; o micro volume quente transfere calor para as camadas de vórtice circundantes, enquanto está na posição radial superior; os micro volumes de gás são expandidos adiabaticamente enquanto se movem abaixo do raio, e ao mesmo tempo executam trabalho nas camadas de vórtice circundantes; os micro volumes de gás absorvem calor das camadas de vórtice circundantes enquanto estão na posição mais baixa.

Consequenteménte, todos os projetos dentro do tubo de vórtice de acordo com a invenção são centrados na possibilidade de controlar os micro volumes de gás em seções diferentes do tubo. Outras soluções, tais como a mudança da própria mistura de ar - umidade, temperatura, preionização, etc., são centradas nas finalidades práticas da invenção - objetivam ter a mistura dispersada no ar na saída do tubo, que tem percentagem em volume maior de átomos e moléculas carregados, refrigerada até as temperaturas mais baixas e etc. O acima é necessário particularmente para ?a implementação de usinagem.

Os objetivos na presente invenção são: influenciar (controlar) os processos termodinâmicos dentro do tubo, assim como no ar entrante, antes do tubo de vórtice, dentro do tubo e nas seções da saída (nas extremidades frias e quentes). Qualquer mudança na mistura de ar (teores da mistura, condição da mistura preionização, prerresfriamento, adição de outros gases, etc.), do bocal de entrada, do projeto dos gargalos (extremidades) quentes e frias, absolutamente, influencia os processos termodinâmicos dentro do tubo de vórtice.

Está claro que a invenção não está limitada às modalidades descritas acima, mas ao invés disso ela pode ser modificada dentro das necessidades e das implementações para finalidades diferentes a qualquer dado tempo. Assim, em geral, um fluxo de fluido quente no tubo de vórtice pode ser usado para aquecer instalações e um fluxo quente ionizado pode ser usado para muito muitos tipos de finalidades além do que foi mencionado anteriormente, por exemplo, para fornecer a instalações ar ionizado e, na agricultura, fornecer ar quente ionizado às estufas e aos berçários.

Assim, devido a um espectro amplo dos parâmetros obtidos de fluxos quentes e frios os projetos divulgados do tubo de vórtice tornam possível usar um e o mesmo projeto do tubo de vórtice para várias finalidades e em campos diferentes, facilitando desse modo o fornecimento de processos de produção ambientalmente benignos ou amigáveis.

Assim, o projeto do tubo de vórtice da invenção pode ser usado muito amplamente nas indústrias de fabricação e congelamento, assim como no campo da medicina e da 10 agricultura, etc.

Claims (11)

1. MÉTODO EM RELAÇÃO A UM PROCESSO DE TUBO DE VÓRTICE, em que um fluxo de meio pressurizado (10) está sendo alimentado para uma entrada de bocal (4), por meio de que o fluxo de meio expande enquanto se move para frente; em que o fluxo de meio está sendo torcido enquanto entra em um tubo de trabalho (1), por meio de que o fluxo de meio torcido está sendo dividido em fluxos frios e quentes separados; após o que o fluxo frio está sendo descarregado do tubo de vórtice através de um cabeçote de fluxo frio (5) após atravessar um furo no centro de uma parede que limita uma primeira extremidade do tubo de trabalho (1) e, respectivamente, o fluxo quente é descarregado do tubo de vórtice através de um cabeçote de fluxo quente (2) após passar através do tubo de trabalho (1) que tem uma válvula de fluxo (3) em sua segunda extremidade; e em que os parâmetros de processos termodinâmicos no tubo de vórtice são controlados: regulando a taxa de fluxo quente no cabeçote de fluxo quente (2) ajustando a válvula de fluxo (3); regulando o fluxo de meio na entrada de bocal (4); regulando uma velocidade de efluxo, uma taxa de fluxo e/ou uma direção do fluxo de meio em uma abertura de admissão da entrada de bocal (4); emendando o comprimento de trajetória do fluxo de meio; dividindo o fluxo de meio em fluxos frios e guentes por comprimentos de trajetória diferentes, regulando uma velocidade de efluxo dos fluxos frios e/ou quentes no tubo de vórtice, e/ou intensificando a transferência de calor no tubo de vórtice por conjuntos mecânicos, químicos e/ou elétricos no mesmo; por estruturas ou revestimentos de superfície estruturais ou desenvolvidos no mesmo; e/ou por ionização dos fluxos quentes e/ou frios, caracterizado por particularmente a fim de permitir um ajuste de faixa ampla de parâmetros das condições para um fluxo gasoso de um meio, tal como ar pressurizado, o método compreender afetar o fluxo de meio por pelo menos um de prerresfriamento e/ou preionização (9) em relação à entrada de bocal (4); umidificação extra (x; x') no tubo de trabalho (1); vibração mecânica (y) no tubo de trabalho (1) antes da válvula do cabeçote de fluxo quente (3).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dependendo das características desejadas dos fluxos quentes e/ou frios, o fluxo de meio que ocorre no tubo de vórtice ser controlado mudando parâmetros condicionais dos processos termodinâmicos que ocorrem antes da entrada de bocal (4), dentro da entrada de bocal (4), no tubo de trabalho (1) , nos cabeçotes de fluxos frios e quentes (5, 2) e dentro do próprio meio.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o controle dos processos termodinâmicos ser realizado: antes da entrada de bocal (4) prerresfriando e/ou preionizando (9) o fluxo de meio; dentro da entrada de bocal (4) alterando a taxa de fluxo do fluxo de meio; no tubo de trabalho (1) umidificando (x) o mesmo trazendo fluido em pequena dispersão (x') para a periferia externa do fluxo quente aumentando as superfícies internas de convecção (la') do mesmo, e/ou vibrando (y) o fluxo quente; no cabeçote de fluxo frio (5) ionizando o fluxo frio e/ou aumentando a velocidade de efluxo do mesmo; e respectivamente no cabeçote de fluxo quente (2) ionizando o fluxo quente.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, sendo aplicado em relação a um tubo de vórtice que contém um tubo de trabalho (1), uma primeira extremidade do qual se comunica através de uma válvula de controle com um cabeçote de fluxo quente (2) e através de uma segunda extremidade com uma entrada de bocal (4), o tubo de trabalho sendo disposto coaxialmente ao mesmo e sendo conectado ao cabeçote de fluxo frio (5) e, através da abertura de admissão, à fonte de meio sendo alimentado sob pressão à entrada de bocal (4), caracterizado por a fim de controlar a taxa de fluxo dentro da abertura de admissão da entrada de bocal (4) o fluxo de meio ser preprocessado pelo menos por um prerresfriador e/ou um preionizador (9) e por meio de que a velocidade de efluxo do fluxo de meio pela entrada de bocal (4) é ajustada por um dispositivo de alteração de velocidade.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por, para umidificação do fluxo quente para a periferia externa do mesmo no tubo de trabalho (1) ser trazido fluido em pequena dispersão (x' ) que junto com a parede interna (la) do tubo de trabalho (1), compreendendo uma estrutura superficial capilar porosa (la'), torna possível a transferência máxima de calor da extremidade de entrada para a extremidade de saída do tubo de trabalho (1) por uma área de superfície interna mínima do tubo de trabalho (1).

6. APARELHO EM RELAÇÃO A UM PROCESSO DE TUBO DE VÓRTICE, o tubo de vórtice compreendendo uma entrada de bocal (4) para um fluxo de meio pressurizado (10) a ser processado; o fluxo de meio sendo expandido enquanto se move para frente e torcido antes de deixar a entrada de bocal, um tubo de trabalho (1) em que ao entrar no qual o fluxo de meio torcido é dividido em fluxos frios e quentes separados, um cabeçote de fluxo frio (5) no qual o fluxo frio é conduzido através de um furo no centro de uma parede que limita uma primeira extremidade do tubo de trabalho (1) e da qual ele é finalmente esgotado do tubo de vórtice, e um cabeçote de fluxo quente (2) no qual o fluxo quente é conduzido do tubo de trabalho (1) através de uma válvula de fluxo (3) em sua segunda extremidade e do qual ele é esgotado finalmente do tubo de vórtice; em que os parâmetros de processos termodinâmicos no tubo de vórtice são controlados: regulando a taxa de fluxo quente no cabeçote de fluxo quente (2) pelo ajuste da válvula de fluxo (3) ; regulando o fluxo de meio na entrada de bocal (4); regulando uma velocidade de efluxo, uma taxa de fluxo e/ou uma direção do fluxo de meio por uma abertura de admissão do mesmo; emendando o comprimento de trajetória do fluxo de meio; dividindo o fluxo de meio em fluxos frios e quentes por comprimentos de trajetória diferentes; regulando uma velocidade de efluxo dos fluxos frios e/ou quentes em uma saída do tubo de vórtice; intensificando a transferência de calor no tubo de vórtice por conjuntos mecânicos, químicos e/ou elétricos no mesmo; por estruturas ou revestimentos de superfície estruturais ou desenvolvidos no mesmo; e/ou por ionização dos fluxos quentes e/ou frios, caracterizado por particularmente a fim de permitir um ajuste de faixa amplia de parâmetros das condições para um fluxo de meio gasoso, tal como ar pressurizado no tubo de vórtice, o aparelho compreender pelo menos meios de prerresfriamento e/ou preionização auxiliares (9) para resfriamento e/ou ionização do fluxo de meio em relação à entrada de bocal (4); um meio de umidificação (x) para afetar o fluxo quente por umidificação extra (x' ) no tubo de trabalho (1) e/ou meios de vibração (y) para vibração mecânica do fluxo quente no tubo de trabalho (1) antes da válvula do cabeçote de fluxo quente (3).

7. Aparelho,' de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o meio de umidificação (x) ser realizado trazendo fluido em pequena dispersão (x') para a periferia externa do fluxo quente no tubo de trabalho (1).

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 e 7, caracterizado por o tubo de trabalho (1) compreender uma estrutura ou um revestimento de

5 superfície poroso capilar (la^z) em sua parede interna (la) e/ou um meio de vibração (y) a fim de vibrar o fluxo quente.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado por a abertura de

10 admissão da entrada de bocal (4) ser feita de pelo menos uma placa flexível (7, 8) .

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado por a saída do cabeçote de fluxo frio (2) compreender um ejetor de vórtice de fluxo

15 de retorno (z).