RU206313U1

RU206313U1 - HYDROPNEUMATIC DIODE

Info

Publication number: RU206313U1
Application number: RU2021116230U
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Кайгородов
Priority date: 2021-06-04
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2021-09-06

Abstract

Полезная модель относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмотехнике. Вихревой диод содержит корпус 1 с прямоточным каналом 2 круглого сечения для прохода жидкой или газообразной среды, в котором установлены рабочие элементы в виде втулок 3, представляющих собой полые усеченные конусы, имеющие наклон под острым углом α со стороны прямого потока и расположенные на расстоянии Н друг от друга. В центре и соосно прямоточному каналу 2 установлен турбулизатор 4, выполненный из свернутой вдоль оси полоской ленты в виде шнека. Диаметр турбулизатора 4 равен диаметру поперечного сечения рабочих элементов 3 и входного и выходного штуцеров 5 корпуса 1 и равен D. При прохождении прямого потока жидкости или газа направление потока меняется незначительно, не встречая большого сопротивления и практически не теряя кинетической энергии. При прохождении обратного потока жидкости или газа, из-за закрутки потока турбулизатором 4, рабочая среда делится на две части, первая из которых центробежными силами отбрасывается под рабочие элементы 3 в виде втулок, представляющие собой местные сопротивления в виде наиболее резкого сужения. Таким образом, благодаря закрутке потока, рабочая среда, проходящая через прямоточный канал диода, стремится к стенкам корпуса 1, где встречает сопротивление в виде рабочих элементов 3, что, в свою очередь, приводит к уменьшению скорости и расхода рабочей среды, т.е. увеличению диодности гидропневматического диода. Вторая часть потока при этом движется в центре по турбулизатору 4 и прямоточному каналу 2 гидропневматического диода, испытывая торможения из-за вихрей, образованных за втулками 3.The utility model relates to resistor jet diodes and can be used in jet hydraulic and pneumatic engineering. The vortex diode contains a housing 1 with a straight-through channel 2 of circular cross-section for the passage of a liquid or gaseous medium, in which working elements are installed in the form of bushings 3, which are hollow truncated cones, having an inclination at an acute angle α from the side of the forward flow and located at a distance H from each other from friend. In the center and coaxially to the straight-through channel 2 there is a turbulator 4 made of a tape rolled along the axis in the form of a screw. The diameter of the turbulator 4 is equal to the diameter of the cross-section of the working elements 3 and the inlet and outlet fittings 5 of the housing 1 and is equal to D. When a direct flow of liquid or gas passes, the direction of the flow changes insignificantly, without encountering great resistance and practically without losing kinetic energy. When the reverse flow of liquid or gas passes, due to the swirling of the flow by the turbulizer 4, the working medium is divided into two parts, the first of which is thrown by centrifugal forces under the working elements 3 in the form of bushings, which are local resistances in the form of the sharpest narrowing. Thus, due to the swirling of the flow, the working medium passing through the direct-flow channel of the diode tends to the walls of the housing 1, where it encounters resistance in the form of working elements 3, which, in turn, leads to a decrease in the speed and consumption of the working medium, i.e. an increase in the diode capacity of the hydropneumatic diode. In this case, the second part of the flow moves in the center along the turbulator 4 and the direct-flow channel 2 of the hydropneumatic diode, experiencing deceleration due to the vortices formed behind the bushings 3.

Description

Полезная модель относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмотехнике.The utility model relates to resistor jet diodes and can be used in jet hydraulic and pneumatic engineering.

Известен гидравлический диод, содержащий прямоточный канал с разветвлением с последующим поворотом под углом, близким к 180^° (Н.Тесла, «Клапанный трубопровод», патент США № 1329559).Known hydraulic diode containing a straight-through channel with branching followed by rotation at an angle close to 180 ^° (N. Tesla, "Valve pipeline", US patent No. 1329559).

Известен также гидравлический и пневматический диоды (в дальнейшем – гидропневматический диод), содержащий прямоточный канал с установленным в нем, по крайней мере, одним рабочим элементом, имеющим поверхности с наклоном в сторону прямого потока (см., например, Носов Е.Ю. Повышение эффективности работы гидропневматических агрегатов с катящимся ротором. Автореферат дисс. канд. наук, стр. 12, рис. 6).It is also known hydraulic and pneumatic diodes (hereinafter referred to as a hydropneumatic diode) containing a direct-flow channel with at least one working element installed in it, having surfaces inclined towards the direct flow (see, for example, E.Yu. Nosov. the efficiency of hydropneumatic units with a rolling rotor. Abstract of the thesis. Cand. Sci., p. 12, Fig. 6).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гидропневматический диод, содержащий прямоточный канал для прохода жидкой или газообразной среды, в котором установлен, по крайней мере, один рабочий элемент в виде втулки с поверхностью, имеющей наклон в сторону прямого потока (см. Носов Е.Ю. Повышение эффективности работы гидропневматических агрегатов с катящимся ротором. Автореферат дисс. канд. наук, стр. 14, рис. 12). The closest to the claimed technical solution is a hydropneumatic diode containing a direct-flow channel for the passage of a liquid or gaseous medium, in which at least one working element is installed in the form of a sleeve with a surface inclined towards the forward flow (see Nosov E.Yu. Improving the efficiency of hydropneumatic units with a rolling rotor. Abstract of the thesis. Cand. Sci., P. 14, Fig. 12).

К недостатку известных конструкций можно отнести их низкую диодность (отношение расхода прямого потока к расходу обратного потока), 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 flow rate of the forward flow to the flow rate of the reverse flow), which is one of the main parameters when using hydropneumatic diodes in various mechanisms.

Техническим результатом полезной модели является повышение диодности гидропневматического диода за счет закрутки потока рабочей среды, проходящей через прямоточный канал диода.The technical result of the utility model is to increase the diode hydropneumatic diode due to swirling the flow of the working medium passing through the direct-flow channel of the diode.

Указанный технический результат достигается тем, что в гидропневматическом диоде, содержащем круглый канал для прохода жидкой или газообразной среды, в котором установлен, по крайней мере, один рабочий элемент в виде втулки, имеющий наклон в сторону прямого потока, согласно заявляемому техническому решению, в центре и соосно прямоточному каналу установлен турбулизатор, выполненный из свернутой вдоль оси полоской ленты в виде шнека. Сущность технического решения поясняется на примере конструкции гидропневматического диода.The specified technical result is achieved by the fact that in a hydropneumatic diode containing a round channel for the passage of a liquid or gaseous medium, in which at least one working element in the form of a sleeve is installed, which has an inclination towards the forward flow, according to the claimed technical solution, in the center and coaxially to the straight-through channel there is a turbulator made of a tape rolled along the axis in the form of a screw. The essence of the technical solution is illustrated by the example of the construction of a hydropneumatic diode.

На фиг. 1-3 изображен гидропневматический диод круглого сечения с турбулизатором.FIG. 1-3 shows a hydropneumatic circular section diode with a turbulator.

На фиг. 2 показана работа гидропневматического диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в прямом направлении.FIG. 2 shows the operation of the hydropneumatic diode when the working medium (liquid or gas) moves in the forward direction.

На фиг. 3 показана работа гидропневматического диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в обратном направлении.FIG. 3 shows the operation of the hydropneumatic diode when the working medium (liquid or gas) moves in the opposite direction.

Гидропневматический диод (фиг. 1-3) содержит корпус 1 с прямоточным каналом 2 круглого сечения для прохода жидкой или газообразной среды, в котором установлены рабочие элементы 3 в виде втулок, представляющие собой полые усеченные конусы, имеющие наклон под острым углом α со стороны прямого потока и расположенные на расстоянии Н друг от друга. В центре и соосно прямоточному каналу 2 установлен турбулизатор 4, выполненный из свернутой вдоль оси полоской ленты в виде шнека. Диаметр турбулизатора 4 равен диаметру поперечного сечения рабочих элементов 3 и входного и выходного штуцеров 5 корпуса 1 и равен D. The hydropneumatic diode (Fig. 1-3) contains a housing 1 with a direct-flow channel 2 of circular cross-section for the passage of a liquid or gaseous medium, in which working elements 3 are installed in the form of bushings, which are hollow truncated cones, having an inclination at an acute angle α from the straight side flow and located at a distance H from each other. In the center and coaxially to the straight-through channel 2 there is a turbulator 4 made of a tape rolled along the axis in the form of a screw. The diameter of the turbulator 4 is equal to the diameter of the cross-section of the working elements 3 and the inlet and outlet fittings 5 of the housing 1 and is equal to D.

Работа гидропневматического диода осуществляется следующим образом.The work of the hydropneumatic diode is as follows.

При прохождении прямого потока жидкости или газа (на фиг.2 показано стрелками) направление движения закрученного турбулизатором 4 потока меняется незначительно, не встречая большого сопротивления, и поток практически не теряет кинетическую энергию, так как рабочая среда, закручиваясь под действием турбулизатора 4, огибает втулки 3, расположенные под острым углом со стороны потока, при этом рабочая среда стремится к оси прямоточного канала 2 и к выходу из гидропневматического диода. Таким образом, рабочая среда, проходящая через прямоточный канал диода, практически беспрепятственно и без потери энергии проходит через гидропневматический диод в данном направлении. When a direct flow of liquid or gas passes (shown by arrows in Fig. 2), the direction of movement of the flow swirled by the turbulator 4 changes slightly, without encountering much resistance, and the flow practically does not lose kinetic energy, since the working medium, twisting under the action of the turbulator 4, bends around the bushings 3, located at an acute angle from the side of the flow, while the working medium tends to the axis of the direct-flow channel 2 and to the outlet from the hydropneumatic diode. Thus, the working medium passing through the direct-flow channel of the diode, practically unhindered and without energy loss, passes through the hydropneumatic diode in this direction.

При прохождении обратного потока жидкости или газа (фиг. 3), из-за закрутки потока турбулизатором 4, рабочая среда делится на две части, первая из которых центробежными силами отбрасывается под рабочие элементы 3 в виде втулок, представляющие собой местные сопротивления в виде наиболее резкого сужения. Таким образом, благодаря закрутке потока, рабочая среда, проходящая через прямоточный канал диода, стремится к стенкам корпуса 1, где встречает сопротивление в виде рабочих элементов 3, что, в свою очередь, приводит к уменьшению скорости и расхода рабочей среды, т.е. увеличению диодности гидропневматического диода. Вторая часть потока при этом движется в центре по турбулизатору 4 и прямоточному каналу 2 гидропневматического диода, испытывая торможения из-за вихрей, образованных за втулками 3.When the reverse flow of liquid or gas passes (Fig. 3), due to the swirling of the flow by the turbulizer 4, the working medium is divided into two parts, the first of which is thrown by centrifugal forces under the working elements 3 in the form of bushings, which are local resistances in the form of the sharpest constrictions. Thus, due to the swirling of the flow, the working medium passing through the direct-flow channel of the diode tends to the walls of the housing 1, where it encounters resistance in the form of working elements 3, which, in turn, leads to a decrease in the speed and consumption of the working medium, i.e. an increase in the diode capacity of the hydropneumatic diode. In this case, the second part of the flow moves in the center along the turbulator 4 and the direct-flow channel 2 of the hydropneumatic diode, experiencing deceleration due to the vortices formed behind the bushings 3.

Предложенная конструкция гидропневматического диода обладает существенно более высокой диодностью по сравнению с известными конструкциями гидропневматических диодов, в связи, с чем следует считать, что техническая задача полностью выполнена.The proposed design of the hydropneumatic diode has a significantly higher diode capacity in comparison with the known designs of hydropneumatic diodes, in connection with which it should be considered that the technical task is fully completed.

Данное техническое решение разработано по проекту № СП-812.2019.1 в рамках стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам. This technical solution was developed under the project No. SP-812.2019.1 within the framework of the scholarship of the President of the Russian Federation for young scientists and graduate students.

Claims

A hydropneumatic diode containing a housing, a direct-flow channel for the passage of a liquid or gaseous medium, in which at least one working element is installed in the form of a sleeve in the form of a hollow truncated cone, having an acute angle inclination from the side of the direct flow of the working medium, characterized in that, that in the center and coaxially to the direct-flow channel of the hydropneumatic diode there is a turbulator made of a tape rolled along the axis in the form of a screw.