SU631759A1

SU631759A1 - Vortex pipe

Info

Publication number: SU631759A1
Application number: SU772469306A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Азаров; Юрий Михайлович Симоненко; Сергей Олегович Муратов
Original assignee: Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1977-04-04
Publication date: 1978-11-05

Description

1one

Изобретение относитс к холодильной технике , в частности к устройствам дл вихревого энергетического разделени воздуха или другого газа.The invention relates to refrigeration, in particular, to devices for the vortex energy separation of air or another gas.

Известны -вихревые трубы, содержащие камеру энергетического разделени и диафрагму , между которыми размещен сопловый ввод 1. Вихревые трубы отличаютс простотой конструкции, отсутствием подвижных элементов и высокой эксплуатационной надежностью.Known are vortex tubes containing an energy separation chamber and a diaphragm between which nozzle entry 1 is placed. Vortex tubes are characterized by simplicity of design, the absence of moving parts and high operational reliability.

Их недостатком вл етс невозможность регулировани расхода газа, проходимого через них.Their disadvantage is the inability to control the flow rate of gas passed through them.

Известна также вихрева труба, содержаща камеру энергетического разделени и диафрагму, между которыми размещен сопловой ввод с регулируемым сечением. В этой вихревой трубе сопловой ввод образован лепестками, которые при помощи т г, соединенных с общим поворотным диском, могут вращатьс вокруг неподвижных осей. Максимальное и минимальное сечение ввода определ етс длиной паза в теле каждого лепестка. Поворотным диском, соосным с камерой энергетического разделени , управл ют с помощью серводвигател 2).A vortex tube is also known, which contains an energy separation chamber and a diaphragm, between which a nozzle entry with an adjustable cross section is placed. In this vortex tube, the nozzle inlet is formed by lobes, which can be rotated around fixed axes with the help of tg connected to a common rotary disk. The maximum and minimum input cross section is determined by the groove length in the body of each petal. The rotary disk coaxially with the energy separation chamber is controlled by the servomotor 2).

Недостатком трубы вл етс сложность изготовлени , наличие пар трени , сопр гаемых с высокой точностью, возможность перетечек газа по многочисленным отверсти м , проточкам, |;азам.The drawback of the pipe is the difficulty of manufacturing, the presence of friction pairs matched with high precision, the possibility of gas overflow through the numerous holes, grooves, and;

Цель изобретени упрон;ение конструкции вихревой трубы.The purpose of the invention is to perturb the construction of a vortex tube.

Эта цель достигаетс тем, что сопловой ввод BbinojjHeH в виде отверсти в прокладке из 3 ластичного материала, установленной между диафрагмой и упругой подвижнОй перегородкой, прикрепленной к одному торцу камеры энергетического разделени , а другой ее конец соединен с винтом, взаимодействующим с гайкой, и по периферии камеры с образованием кольцевой полости дополн.чтельно размещен кoжy.v, жестко св занный одним торцом с диафрагмой , а другим - с гайкой.This goal is achieved by the fact that the BbinojjHeH nozzle inlet in the form of a hole in a gasket of 3 elastic materials is installed between the diaphragm and the elastic movable partition attached to one end of the energy separation chamber, and its other end is connected to the screw interacting with the nut and along the periphery chambers with the formation of an annular cavity are additionally placed in the skin.v, rigidly connected with one end to the diaphragm, and the other to the nut.

Кольцева полость вихревой трубы может быть сообщена каналами с камерой энергетического разделени и атмосферой, а этот канал может быть снабжен регулирующим дросселем.The annular cavity of the vortex tube can be communicated by channels with the energy separation chamber and the atmosphere, and this channel can be equipped with a regulating choke.

На чертеже изображена предлагаема йихрева труба.The drawing shows the proposed pipe.

Вихрева труба имеет камеру 1 энергетического разделени с торцом 2, выполненным 8 виде подвижной перегородки. Между торцом 2 камеры- 1 и диафраг гой 3 расположена эластична прокладка 4 с сопловым вводом 5 в виде отверсти . Между торцом жесткого наружного кожуха 6 и торцом 2 камеры 1 установлены упругие цилиндрические упоры 7, например резиновые . Диафрагма 3 снабжена патрубком 8 дл выпуска холодного потока и патрубком 9 дл подвода сжатого газа. Кожух 6 жестко св зан одним торцом с диафрагмой 3, а другим - с гайкой 10. В гайке 10 расположен винт 11, который снабжен крестови ной 12 и каналами 13 и упираетс в торец камеры 1 энергетического разделени . Положение винта 10 винтовой пары фиксируетс гайкой 14. Канал 13 св зан с пространство .м дл выпуска гор чего потока, например атмосферой, проточкой 15 и каналом 16, выполненными в кожухе 6. Канал 16 имеет дроссель 17 дл регулировани расхода гор чего потока. Камера 1 имеет канал 18, св зывающий ее с полостью 19 переменного объема, образованной наружным кожухом 6 вихревой трубы и торцом 2 камеры энергетического разделени 1. Полость переменного объема 19 св зана каналом 20 со средой, куда истекает газ. Канал 20 снабжен регулирующим дросселем 21 дл регулировани расхода газа, выход щего из полости 19. Кожух 6 может быть выполнен герметичным или негерметичным, например в виде т г, шпилек, параллельных камере 1.The vortex tube has an energy separation chamber 1 with an end face 2 made 8 in the form of a movable partition. Between the end 2 of the camera 1 and the diaphragm 3 there is an elastic gasket 4 with a nozzle inlet 5 in the form of an aperture. Between the end of the rigid outer casing 6 and the end 2 of the chamber 1 are installed elastic cylindrical supports 7, for example rubber. The diaphragm 3 is provided with a pipe 8 for discharging a cold stream and a pipe 9 for supplying the compressed gas. The casing 6 is rigidly connected with one end to the diaphragm 3 and the other with the nut 10. In the nut 10 there is a screw 11, which is provided with a cross 12 and channels 13 and abuts against the end of the energy separation chamber 1. The position of the screw 10 of the screw pair is fixed by the nut 14. The channel 13 is connected with the space for releasing a hot stream, for example, the atmosphere, the groove 15 and the channel 16, made in the casing 6. The channel 16 has a throttle 17 for controlling the flow of the hot stream. Chamber 1 has a channel 18 connecting it with a cavity of variable volume 19 formed by the outer casing 6 of the vortex tube and the end 2 of the chamber of energy separation 1. The cavity of variable volume 19 is connected by channel 20 to the medium where the gas flows. The channel 20 is provided with a regulating choke 21 for controlling the flow rate of gas exiting the cavity 19. The casing 6 can be made hermetic or unpressurized, for example in the form of tg, studs parallel to the chamber 1.

Высокоскоростной поток расшир ющегос газа, подводимого от источника через патрубок 9, проходит через сопловой ввод 5. Устремл сь в камеру 1, газ приобретает вихревой характер движени . Охладивщиес при этом околоосевые слои вихр вывод тс через патрубок выпуска холодного потока, а нагревшиес периферийные слои устремл ютс навстречу холодным и после торможени вращ.ательного движени на крестовине 12 выход т в атмосферу через канал 13, проточку 15 и канал 16 дросселем 17. Путем перемещени винта, упирающегос в камеру энергетического разделени 1, измен ют силу сжати эластичной прокладки 4, а следовательно, и сечение ввода 5. Это приводит к изменению расхода газа через трубу, обеспечивающему требуемый режим работы. Дополнительное поджатие прокладки 4 производитс силой дав лени газа в полости 19. Результирующа сил, действующих на торец камеры энергетического разделени , равна алгебраической сумме сил давлени в полости переменного объема и давлени сжатого газа, сил упругости цилиндрических упоров 7 и прокладки 4. Увеличение давлени в полости цеременного объема приводит к уменьщению зазора, в котором находитс прокладка 4, а следовательно, к уменьщению сечени ввода 5. Давление полости 19 определ етс положением регулируемого дроссел 21, который измен ет проходное сечение канала 20. При полностью закрытом дросселе-21 давление в полости 19 переменного объема равно давлению в камере энергетического разделени , что соответствует максимальной силе сжати прокладки 4 и минимальному сечению соплового ввода 5. Поскольку сечение канала 18 значительно меньше сечени канала 20, то при полностью открытом дросселе 21 давление внутри полости 19 переменного объема равно давлению в полости, куда истекает газ из канала 20. При этом усилие сжати прокладки 4 минимально.The high velocity flow of the expanding gas supplied from the source through port 9 passes through the nozzle inlet 5. Flowing into chamber 1, the gas acquires a whirling character of motion. Cooling near-axial layers of the vortex are discharged through the cold flow outlet, and the heated peripheral layers rush towards the cold and after braking the rotational movement on the cross 12, they escape to the atmosphere through channel 13, groove 15 and channel 16 by means of throttle 17. By moving the screw abutting the energy separation chamber 1 changes the compressive force of the elastic gasket 4 and, consequently, the cross-section of the inlet 5. This leads to a change in the gas flow through the pipe providing the required mode of operation. Additional compression of the gasket 4 is produced by the force of gas pressure in the cavity 19. The resulting forces acting on the end of the energy separation chamber are equal to the algebraic sum of the pressure forces in the cavity of variable volume and pressure of the compressed gas, elastic forces of the cylindrical stops 7 and gasket 4. The pressure increase in the cavity the volume of the pump leads to a reduction in the gap in which the gasket 4 is located, and consequently, to a reduction in the cross section of the inlet 5. The pressure of the cavity 19 is determined by the position of the adjustable throttle 21, This changes the flow area of the channel 20. With the throttle 21 fully closed, the pressure in the variable volume cavity 19 is equal to the pressure in the energy separation chamber, which corresponds to the maximum compressive force of the gasket 4 and the minimum cross section of the nozzle inlet 5. Because the section of the channel 18 is much smaller than the section of the channel 20 then, with the throttle 21 fully open, the pressure inside the variable volume cavity 19 is equal to the pressure in the cavity where the gas flows from the channel 20. At the same time, the compression force of the gasket 4 is minimal.

Предлагаема вихрева труба значительно проще известной, трудое.мкость ее изготовлени вдвое меньше. Изготовление ее возможно даже в услови х неоснащенного производства, например при мелкосерийном и индивидуальном изготовлении вихревых воздухоохладителей дл кондиционировани и других областей техники.The vortex tube we offer is much simpler known, the labor capacity of its manufacture is half as much. Its manufacture is possible even in conditions of unfit production, for example, in small-scale and individual production of vortex air coolers for conditioning and other areas of technology.

Claims

1. A vortex tube containing an energy separation chamber and a diaphragm between which is placed a nozzle inlet with adjustable cross section, characterized in that, in order to simplify the design, the nozzle inlet is made in the form of an opening in a gasket made of an elastic material installed between the diaphragm and the elastic movable partition attached to one end of the chamber of energy separation, and its other end is connected to the screw interacting with the nut and on the periphery of the chamber with the formation of an annular cavity an additional time A shell is attached, rigidly connected with one end to the diaphragm, and the other to the nut.

2. A pipe according to claim 1, characterized in that the annular cavity is connected by channels with a measure of energy separation and the atmosphere.

3. Pipe on PP. 1, 2, characterized in that the channel that communicates the annular cavity with the atmosphere is provided with a regulating choke.

Sources of information taken into account in the examination:

1.Merkulov A.P. Vortex effect and its application in engineering. M., “Mechanical Engineering, 1969, p. 170

2. US patent number 2907173, cl. 62-5, 1959.

P