RU199636U1

RU199636U1 - VORTEX DIODE OF INCREASED DIODE

Info

Publication number: RU199636U1
Application number: RU2020115387U
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Кайгородов; Иван Валерьевич Цветков
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2020-09-11

Abstract

Вихревой диод повышенной диодности относится к струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмоавтоматике. Вихревой диод содержит цилиндрическую камеру (1) постоянной высоты с тангенциальным соплом (2) и трубкой (3) в центре камеры (1). В трубке (3) жёстко вмонтировано несколько последовательно установленных резисторных диодов (4) диафрагменного типа, выполненных в виде полого усечённого конуса с поверхностями (5), направленных под острым углом к осевой линии трубки (3). Расстояние Lот вершины усеченного конуса резисторного диода (4) до входа в цилиндрическую камеру (3) равно или больше десяти диаметров (d) отверстия при вершине усеченного конуса. При прохождении рабочей среды, - жидкости или газа, - в прямом направлении сначала через трубку (3), а затем через вихревую камеру (1), она не испытывает значительного гидравлического сопротивления. При течении в обратном направлении рабочая среда теряет энергию сначала в вихревой камере (1), а затем преодолевает значительное гидравлическое сопротивление, проходя через пакет резистивных диодов (4), что дает высокое отношение объемного расхода в прямом направлении к расходу в обратном направлении, т.е. - высокую диодность. 4 ил.The vortex diode of increased diode refers to jet diodes and can be used in jet hydraulic and pneumatic automation. The vortex diode contains a cylindrical chamber (1) of constant height with a tangential nozzle (2) and a tube (3) in the center of the chamber (1). In the tube (3), several series-installed resistor diodes (4) of the diaphragm type are rigidly mounted, made in the form of a hollow truncated cone with surfaces (5) directed at an acute angle to the axial line of the tube (3). The distance L from the top of the truncated cone of the resistor diode (4) to the entrance to the cylindrical chamber (3) is equal to or greater than ten diameters (d) of the hole at the top of the truncated cone. When the working medium - liquid or gas - passes in a forward direction, first through the tube (3), and then through the vortex chamber (1), it does not experience significant hydraulic resistance. When flowing in the opposite direction, the working medium loses energy first in the vortex chamber (1), and then overcomes a significant hydraulic resistance, passing through the package of resistive diodes (4), which gives a high ratio of volumetric flow in the forward direction to the flow in the opposite direction, i.e. e. - high diode. 4 ill.

Description

Вихревой диод повышенной диодности относится к струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмоавтоматике.The vortex diode of increased diode refers to jet diodes and can be used in jet hydraulic and pneumatic automation.

Известен вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру, тангенциальное сопло, выходное сопло, лопатки и пластины, установленные у выходного сопла и вдоль боковой стенки цилиндрической камеры с образованием щелей (патент SU 1647163 A1, 07.05.1991, МПК F15C 1/16).Known vortex diode containing a cylindrical chamber, tangential nozzle, outlet nozzle, blades and plates installed at the outlet nozzle and along the side wall of the cylindrical chamber with the formation of slots (patent SU 1647163 A1, 05/07/1991, IPC F15C 1/16).

Известен так же вихревой диод, взятый за прототип, содержащий цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и трубкой в центре камеры. (Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики: научное издание / И.В. Лебедев, С.Л. Трескунов, В.С. Яковенко. - Москва : Машиностроение, 1973. - С. 252-253, рис. 114, б.).Also known is a vortex diode, taken as a prototype, containing a cylindrical chamber of constant height with a tangential nozzle and a tube in the center of the chamber. (Lebedev I.V. Elements of jet automation: scientific publication / I.V. Lebedev, S.L. Treskunov, V.S. Yakovenko. - Moscow: Mashinostroenie, 1973. - pp. 252-253, Fig. 114, b .).

К недостатку известных конструкций можно отнести их низкую диодность (отношение гидравлических сопротивлений диода потока в обратном и прямом направлениях), что является одним из основных параметров при использовании гидропневматических диодов в различных механизмах.The disadvantage of the known designs can be attributed to their low diode (the ratio of the hydraulic resistances of the flow diode in the reverse and forward directions), which is one of the main parameters when using hydropneumatic diodes in various mechanisms.

Задачей полезной модели является повышение диодности вихревого диода, путём создания дополнительного сопротивления движению рабочей среды внутри диода при движении жидкости или газа через диод в обратном направлении.The objective of the utility model is to increase the diode capacity of a vortex diode by creating additional resistance to the movement of the working medium inside the diode when a liquid or gas moves through the diode in the opposite direction.

Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом диоде, содержащем цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и трубкой в центре камеры, согласно полезной модели, в трубке жестко вмонтирован один или несколько последовательно установленных резисторных диодов диафрагменного типа круглого сечения, причем рабочие элементы резисторного диода диафрагменного типа выполнены в виде полых усечённых конусов, направленных под острым углом к осевой линии трубки вдоль течения потока рабочей среды в прямом направлении, а расстояние от последнего по ходу потоку жидкости диода до входа в цилиндрическую камеру равно или больше десяти диаметров отверстий при вершине усеченного конуса.The specified technical result is achieved by the fact that in a vortex diode containing a cylindrical chamber of constant height with a tangential nozzle and a tube in the center of the chamber, according to the utility model, one or more series-installed diaphragm-type resistor diodes of circular cross-section are rigidly mounted in the tube, and the working elements of the resistor diode diaphragm-type are made in the form of hollow truncated cones directed at an acute angle to the axial line of the tube along the flow of the working medium in the forward direction, and the distance from the latter along the liquid flow of the diode to the entrance to the cylindrical chamber is equal to or greater than ten diameters of the holes at the apex of the truncated cone ...

Сущность полезной модели поясняется на примере конструктивного варианта вихревого диода повышенной диодности.The essence of the utility model is illustrated by the example of a constructive version of a vortex diode of increased diode.

На фиг. 1 и 2 представлено продольное сечение и вид снизу диода, в трубке которого установлены четыре диафрагменных диода.FIG. 1 and 2 show a longitudinal section and a bottom view of a diode, in the tube of which four diaphragm diodes are installed.

На фиг. 3 изображена работа вихревого диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в прямом направлении.FIG. 3 shows the work of the vortex diode when the working medium (liquid or gas) moves in the forward direction.

На фиг. 4 изображена работа вихревого диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в обратном направлении.FIG. 4 shows the work of the vortex diode when the working medium (liquid or gas) moves in the opposite direction.

Вихревой диод (фиг. 1-3), содержит цилиндрическую камеру 1 постоянной высоты с тангенциальным соплом 2 и трубкой 3 в центре камеры 1. В трубке 3 жёстко вмонтировано несколько последовательно установленных резисторных диодов 4 диафрагменного типа, выполненных в виде полого усечённого конуса с поверхностями 5 и 6, направленными под острым углом α к осевой линии трубки 3 вдоль течения потока рабочей среды в прямом направлении. Для установки диодов 4 используются стопорные кольца 7 и проставки 8. Расстояние L₀ от вершины усеченного конуса последнего по ходу потока жидкости резисторного диода 4 до входа в цилиндрическую камеру 1 равно или больше десяти диаметров d отверстия при вершине усеченного конуса, что определено экспериментально. Согласно работе (Носов Е.Ю. Экспериментальное исследование характера стационарного потока / Е.Ю. Носов, А.Г. Краморов. - Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2007г. - №3(60). - С. 50-52), угол α должен быть равным 45-ти градусам. Отношение расстояния между двумя последовательно установленными гидродиодами L к диаметру Ω трубки 3 должно соответствовать зависимости L/Ω ≤8.The vortex diode (Fig. 1-3) contains a cylindrical chamber 1 of constant height with a tangential nozzle 2 and a tube 3 in the center of the chamber 1. In the tube 3, several series-installed resistor diodes 4 of the diaphragm type are rigidly mounted, made in the form of a hollow truncated cone with surfaces 5 and 6, directed at an acute angle α to the axial line of the tube 3 along the flow of the working medium in the forward direction. To install diodes 4, retaining rings 7 and spacers 8 are used. The distance L ₀ from the top of the truncated cone of the last resistor diode 4 along the liquid flow to the entrance to the cylindrical chamber 1 is equal to or more than ten diameters d of the hole at the top of the truncated cone, which is determined experimentally. According to the work (Nosov E.Yu. Experimental study of the nature of a stationary flow / E.Yu. Nosov, A.G. Kramorov. - Omsk Scientific Bulletin. Ser. Devices, Machines and Technologies. - 2007. - No. 3 (60). - S. 50-52), the angle α should be equal to 45 degrees. The ratio of the distance between two successively installed hydrodiodes L to the diameter Ω of the tube 3 should correspond to the dependence L / Ω ≤8.

Работа вихревого диода осуществляется следующим образом.The work of the vortex diode is as follows.

При прохождении жидкости или газа в прямом направлении (на фиг. 2 показано стрелками), форма потока меняется незначительно, т.к. он не встречает значительного сопротивления, поток практически не теряет кинетическую энергию, и рабочая среда свободно огибает поверхности 5 резисторных диодов 4, стремясь к осевой линии трубки 3 и к выходу из резисторных диодов. После прохождения последнего по ходу движения потока жидкости или газа резисторного диода 4 поток стабилизируется в трубке 3, для чего расстояние от выхода из последнего диода 4 до входа в камеру 1 должно быть в 10 и более раз больше, чем отверстие в вершине последнего резисторного диода 4.When a liquid or gas passes in the forward direction (shown by arrows in Fig. 2), the flow shape changes insignificantly, since it does not meet significant resistance, the flux practically does not lose kinetic energy, and the working medium freely bends around the surfaces 5 of the resistor diodes 4, tending to the axial line of the tube 3 and to the exit from the resistor diodes. After the passage of the last resistor diode 4 in the direction of the flow of liquid or gas, the flow is stabilized in tube 3, for which the distance from the exit from the last diode 4 to the entrance to the chamber 1 should be 10 or more times greater than the hole at the top of the last resistor diode 4 ...

Таким образом, рабочая среда практически беспрепятственно и без потери энергии проходит через вихревой диод в данном направлении.Thus, the working medium passes practically unhindered and without energy loss through the vortex diode in this direction.

При прохождении обратного потока жидкости или газа (на фиг. 3 показано стрелками), из-за наклона поверхностей 5, поток при прохождении каждого из резисторных диодов 4 встречает местное сопротивление в виде резкого сужения, которое в значительной степени увеличивает гидравлическое сопротивление. Таким образом, возникает дополнительное сопротивление в трубке 3 вихревого диода, что вместе с сопротивлением камеры 1 при течении среды в данном направлении увеличивает диодность данной конструкции.When a reverse flow of liquid or gas passes (shown by arrows in Fig. 3), due to the inclination of surfaces 5, the flow, when passing through each of the resistor diodes 4, encounters local resistance in the form of a sharp narrowing, which significantly increases the hydraulic resistance. Thus, additional resistance arises in the tube 3 of the vortex diode, which, together with the resistance of the chamber 1, when the medium flows in a given direction, increases the diode capacity of this design.

Предложенный конструктивный вариант вихревого диода создаёт дополнительное сопротивление в трубке диода при движении жидкости или газа в обратном направлении, и, как следствие, обладает существенно более высокой диодностью по сравнению с известными конструкциями вихревых диодов, не вызывая технологически существенных усложнений конструктивного исполнения.The proposed constructive version of the vortex diode creates additional resistance in the diode tube when the liquid or gas moves in the opposite direction, and, as a consequence, has a significantly higher diode capacity compared to the known designs of vortex diodes, without causing any technologically significant design complications.

Claims

A vortex diode containing a cylindrical chamber of constant height with a tangential nozzle and a tube in the center of the chamber, characterized in that several diaphragm-type resistor diodes are rigidly mounted in the tube in series, made in the form of a hollow truncated cone with conical surfaces directed at an acute angle to the center line tubes along the flow of the working medium in the forward direction, and the distance from the top of the truncated cone of the last resistor diode along the liquid flow to the entrance to the cylindrical chamber is equal to or greater than ten diameters of the hole at the top of the truncated cone.