УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ СТРУЙ

Полезная модель относится к области струйной технике, а именно, к устройствам для формирования вихревых струй и может быть использована для интенсификации процессов в текучих средах в различных отраслях промышленности, в частности, в транспортной технике для создания тяги в аппаратах для перемещения в текучей среде: воздушной или жидкой.
Известно устройство для формирования вихревых струй, выбранное заявителем в качестве прототипа, содержащее сопло для эжекции (истечения) напорной (под давлением) струи текучей (газовой) среды, снабженное средством для возмущения течением напорной струи (см. заявка на изобретение RU №2007104170 от 23.06.2005, опубл. 10.08.2008.).
Технической задачей заявляемого решения является интенсификация процесса формирования упорядоченных вихревых струй.
Поставленная задача решается путем выполнением устройства для формирования вихревых струй, содержащее сопло для эжекции напорной струи текучей среды, которое, согласно полезной модели, дополнительно снабжено механизмом перемещения сопла под углом до 90° к направлению эжекции напорной струи и консольно смонтированной в зоне выходного отверстия сопла под углом в диапазоне от 30° до 60° к направлению перемещения сопла лопаткой в виде дугообразно изогнутой в сторону выходного отверстия сопла пластины, при этом кромка изогнутого края лопатки по высоте не выходит за пределы выходного отверстия сопла.
Предлагаемое устройство интенсифицирует процесс формирования упорядоченных вихревых струй. Напорная струя при выходе из перемещающегося вместе с лопаткой сопла попадает на дугообразно изогнутую поверхность лопатки, обеспечивающей формирование упорядоченных вихревых струй (вихрей) путем закрутки эжектирующей струи в спираль с низким давлением внутри. При центробежном движение закрученная в спираль вихревая струя вовлекает в вихревое движение и уносит большой объем окружающей текучей среды, значительно снижая давление в зоне формирования вихря.
Экспериментальные данные показали, что скорость эжектирующей струи должна значительно превышать скорость перемещения сопла.
Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.
Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологией), необходимыми для изготовления предлагаемого устройства и широкого использования его в различных отраслях промышленности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - схема расположения лопатки на сопле;
на фиг.2 - вид по стрелке «А» на фиг.1;
на фиг.3; вид на сопло со стороны выходного отверстия сопла и расположение лопатки на сопле относительно направления перемещения сопла;
на фиг.4 - вид сформированной вихревой струи (от воздействия набегающего потока окружающей среды);
Устройство для формирования вихревых струй содержит сопло 1 для эжекции напорной (под давлением) струи текучей среды, механизм перемещения сопла (на чертежах не изображен) под углом до 90° к направлению эжекции напорной струи и консольно смонтированную в зоне выходного отверстия 2 сопла 1 лопатку 3 в виде дугообразно изогнутой в сторону выходного отверстия 2 сопла 1 пластины 4. Кромка 5 изогнутого края лопатки 3 по высоте не выходит за пределы выходного отверстия 2 сопла 1. Лопатка 3 смонтирована к направлению перемещения сопла 1 под углом α в диапазоне от 30° до 60° (оптимальная величина угла составляет 45°).
Устройство работает следующим образом. Напорная струя текучей среды (воздушной, газовой или жидкой) под давлением эжектируется из перемещающегося сопла 1 (по стрелке на фиг.3). Скорость эжектирующей струи значительно превышает скорость перемещения сопла 1. При эжекции (истечении) напорная струя попадает на дугообразно изогнутую поверхность лопатки 3, где и происходит формирование упорядоченной вихревой струи 6 (вихря), путем закрутки эжектирующей струи в спираль с низким давлением внутри. Набегающим потоком окружающей среды 7 (на фиг.4), образованным при перемещении сопла 1, вихревые струи 6 сносятся (сдуваются) с лопатки 3. При центробежном движении закрученная в спираль вихревая струя 6 вовлекает в вихревое движение и уносит большой объем окружающей текучей среды, значительно снижая давление в зоне ее формирования.
Авторами изготовлена модель предлагаемого устройства. Проведены лабораторные испытания, которые показали формирование сильных вихревых упорядоченныхй струй, вовлекающих и уносящих большой объем окружающего воздуха.