RU2778257C1

RU2778257C1 - Vortex hydro-pneumatic diode with rotating working part

Info

Publication number: RU2778257C1
Application number: RU2021136991A
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Кайгородов; Иван Валерьевич Цветков; Данил Александрович Наумов
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-08-16

Abstract

FIELD: pumping equipment.

SUBSTANCE: invention relates to resistor jet diodes. A vortex hydro-pneumatic diode with a rotating working part contains a cylindrical chamber with a cavity located between the upper and lower cylindrical covers, with a tangential channel for supplying the working medium in the form of a tube and a channel for removing this medium in the form of a tube. An impeller is placed inside the cylindrical chamber, the axis of rotation of which coincides with the center of the cylindrical chamber, the impeller is made whole, balanced and has six straight blades located perpendicular to the axis in the direction of the return flow, holes pass through the entire volume of the impeller connecting the hollow axis of the impeller with the cavity of the cylindrical vortex chamber, the impeller is movably mounted in the projections of the upper and lower cylindrical covers and is lubricated with a working fluid, and when installing the impeller in the protrusions, it is possible to use slide bearings.

EFFECT: increase in the diode properties is provided.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидравлической и пневматической технике.The invention relates to resistor jet diodes and can be used in jet hydraulic and pneumatic technology.

Известен вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру с полостью, расположенной между верхней и нижней цилиндрическими крышками, и с тангенциальным каналом подвода рабочей среды и каналом отвода этой среды в виде трубки, причем эта трубка имеет входной и выходной концы, и входной конец закреплен в центре нижней крышки (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.).Known vortex diode containing a cylindrical chamber with a cavity located between the upper and lower cylindrical covers, and with a tangential channel for supplying the working medium and the channel for removing this medium in the form of a tube, and this tube has an input and output ends, and the input end is fixed in the center of the bottom covers (Lebedev I.V. Elements of inkjet automation: scientific publication / I. V. Lebedev, S. L. Treskunov, V. S. Yakovenko. - Moscow: Mashinostroenie, 1973. - S. 252-253, Fig. 114, b.).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является струйный вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру с тангенциальным соплом и аксиальной трубкой, которая размещена внутри камеры и снабжена заглушенным торцом и по крайней мере одним отверстием на его образующей поверхности, к которой п касательной прикреплен одним своим концом эластичный клапан, выполненный в виде плоской ленты, изогнутой в сторону вращения обратного потока. (см. SU 1128008 A1, 07.05.1991, F 15 C 1/16).Closest to the claimed invention is a jet vortex diode containing a cylindrical chamber with a tangential nozzle and an axial tube, which is located inside the chamber and provided with a plugged end and at least one hole on its generatrix surface, to which an elastic valve is attached to the tangent at one of its ends, made in the form of a flat tape, bent in the direction of rotation of the reverse flow. (see SU 1128008 A1, 05/07/1991, F 15 C 1/16).

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

Задачей изобретения является повышение диодности вихревого диода, путем увеличения скорости потока внутри цилиндрической камеры диода при движении рабочей среды в обратном направлении, за счет установленной в цилиндрическую камеру вращающейся рабочей части в виде крыльчатки. The objective of the invention is to increase the diodeity of the vortex diode by increasing the flow rate inside the cylindrical chamber of the diode when the working medium moves in the opposite direction, due to the rotating working part in the form of an impeller installed in the cylindrical chamber.

Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом диоде, содержащем цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и трубкой в центре камеры, согласно изобретению, внутри цилиндрической камеры размещена крыльчатка, ось вращения которой совпадает с центром цилиндрической камеры, крыльчатка изготовлена цельной, сбалансированной и имеет по крайней мере шесть прямых лопастей расположенных перпендикулярно оси по направлению движения обратного потока.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 invention, an impeller is placed inside the cylindrical chamber, the axis of rotation of which coincides with the center of the cylindrical chamber, the impeller is made in one piece, balanced and has at least six straight blades located perpendicular to the axis in the direction of the reverse flow.

Сущность изобретения поясняется на примере конструктивного варианта вихревого гидропневматического диода с вращающейся рабочей частью.The essence of the invention is illustrated by the example of a constructive version of the vortex hydropneumatic diode with a rotating working part.

На фиг. 1 изображено продольное по оси сечение гидропневматического диода.In FIG. 1 shows an axially longitudinal section of a hydropneumatic diode.

На фиг. 2 изображено поперечное к оси сечение вихревой камеры гидропневматического диода.In FIG. 2 shows a transverse to the axis section of the vortex chamber of the hydropneumatic diode.

Вихревой гидропневматический диод с вращающейся рабочей частью (фиг. 1, 2) содержит цилиндрическую камеру 1 с полостью 2, расположенной между верхней 3 и нижней 4 цилиндрическими крышками, с тангенциальным каналом 5, и каналом 6 в виде трубок. Трубка канала 6 в верхней части закреплена в центре нижней крышки 4. Внутри цилиндрической камеры в полости 2 размещена крыльчатка 7, ось вращения которой совпадает с центром цилиндрической камеры 1, крыльчатка 7 изготовлена цельной, сбалансированной и имеет по крайней мере шесть прямых лопастей расположенных перпендикулярно оси по направлению движения обратного потока. Через весь объём крыльчатки 7 проходят отверстия 8, соединяющие полую ось 9 крыльчатки 7 с полостью 2. Крыльчатка 7 подвижно установлена в выступах 10 верхней 3 и нижней 4 цилиндрических крышек и смазывается рабочей жидкостью. Так же при установке крыльчатки 7 в выступах 10 возможно использование подшипников скольжения.A vortex hydropneumatic diode with a rotating working part (Fig. 1, 2) contains a cylindrical chamber 1 with a cavity 2 located between the top 3 and bottom 4 cylindrical covers, with a tangential channel 5, and a channel 6 in the form of tubes. The channel tube 6 in the upper part is fixed in the center of the bottom cover 4. Inside the cylindrical chamber in the cavity 2 there is an impeller 7, the rotation axis of which coincides with the center of the cylindrical chamber 1, the impeller 7 is made of a single piece, balanced and has at least six straight blades located perpendicular to the axis in the direction of the return flow. Holes 8 pass through the entire volume of the impeller 7, connecting the hollow axis 9 of the impeller 7 with the cavity 2. The impeller 7 is movably installed in the protrusions 10 of the upper 3 and lower 4 cylindrical covers and is lubricated with a working fluid. Also, when installing the impeller 7 in the protrusions 10, it is possible to use plain bearings.

Работа вихревого гидропневматического диода с вращающейся рабочей частью осуществляется следующим образом.The operation of a vortex hydropneumatic diode with a rotating working part is carried out as follows.

При прохождении прямого потока жидкости или газа, направление потока не меняется и не встречая особого сопротивления продолжает движение без потери кинетической энергии, заполняя объем цилиндрической камеры 1, через трубку 6, полую ось 9 и каналы 10 находящиеся в лопастях крыльчатки 7, стремиться покинуть диод из тангенциального канала 5. Таким образом, рабочая среда практически беспрепятственно и без потери энергии проходит через диод в данном направлении.With the passage of a direct flow of liquid or gas, the direction of the flow does not change and, without encountering much resistance, continues to move without loss of kinetic energy, filling the volume of the cylindrical chamber 1, through the tube 6, the hollow axis 9 and the channels 10 located in the blades of the impeller 7, to strive to leave the diode from tangential channel 5. Thus, the working medium passes through the diode almost unhindered and without loss of energy in this direction.

При прохождении жидкости или газа в обратном направлении, поток, испытывает дополнительное сопротивление, за счет увеличения местной скорости, вызванной центробежными силами вращения крыльчатки 7, так как при попадании рабочей среды на лопасти крыльчатки 7, рабочая среда передаёт собственную энергию на раскручивание крыльчатки 7, таким образом, рабочая среда, закручиваясь в цилиндрической камере 1 стремиться к периферии. Благодаря чему, возникает дополнительное сопротивление, вызванное затратами энергии потока на вращение крыльчатки, а также, увеличение центробежных сил и угловой скорость закрученного потока рабочей среды внутри цилиндрической камеры 1, что способствует увеличению диодности данной конструкции.When a liquid or gas passes in the opposite direction, the flow experiences additional resistance due to an increase in the local speed caused by the centrifugal forces of rotation of the impeller 7, since when the working medium enters the blades of the impeller 7, the working medium transfers its own energy to spin the impeller 7, such Thus, the working medium, twisting in the cylindrical chamber 1, tends to the periphery. Due to this, there is an additional resistance caused by the cost of flow energy for the rotation of the impeller, as well as an increase in centrifugal forces and the angular velocity of the swirling flow of the working medium inside the cylindrical chamber 1, which contributes to an increase in the diode design of this design.

Предложенный конструктивный вариант вихревого гидропневматического диода с вращающейся рабочей частью позволяет за счет увеличения скорости центробежных сил при движении жидкости или газа в обратном направлении увеличить сопротивление, что способствует появлению более высокой диодности по сравнению с известными конструкциями вихревых диодов. Что позволяет сделать вывод о выполнении технической задачи.The proposed constructive version of the vortex hydropneumatic diode with a rotating working part allows, due to the increase in the speed of centrifugal forces during the movement of liquid or gas in the opposite direction, to increase the resistance, which contributes to the appearance of a higher diodeity compared to the known designs of vortex diodes. That allows us to conclude that the technical task has been completed.

Claims

A vortex hydropneumatic diode with a rotating working part, containing a cylindrical chamber with a cavity located between the upper and lower cylindrical covers, with a tangential channel for supplying the working medium in the form of a tube and a channel for removing this medium in the form of a tube, characterized in that an impeller is placed inside the cylindrical chamber, the axis of rotation of which coincides with the center of the cylindrical chamber, the impeller is made in one piece, balanced and has at least six straight blades located perpendicular to the axis in the direction of movement of the reverse flow, holes pass through the entire volume of the impeller connecting the hollow axis of the impeller with the cavity of the cylindrical vortex chamber, the impeller it is movably mounted in the ledges of the upper and lower cylindrical covers and is lubricated by the working fluid; also, when installing the impeller in the ledges, it is possible to use plain bearings.