УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

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 образований (струй), выбранное заявителем в качестве наиболее близкого аналога (прототипа), содержащее сопло для эжекции (истечения) напорной (под давлением) струи текучей (газовой или жидкой) среды на консольно смонтированный в зоне выходного отверстия сопла элемент формирования вихревых образований (лопатка), механизм перемещения сопла с элементом формирования вихревых образований (лопаткой) под углом до 90° к направлению эжекции напорной струи текучей среды. Элемент формирования вихревых образований (лопатка) расположен под углом от 30 до 60° к направлению перемещения и выполнен в виде дугообразно изогнутой в сторону выходного отверстия сопла пластины, при этом кромка изогнутого края лопатки по высоте не выходит за пределы выходного отверстия (см. описание к полезной модели RU №86559 от 01.04.2009 опубл. 10.09.2009 RU).
Техническим результатом заявляемого решения является интенсификация процесса формирования вихревых образований.
Поставленный задача технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для формирования вихревых образований, содержащем, по меньшей мере, одно сопло для эжекции напорной струи текучей среды на консольно смонтированный в зоне выходного отверстия сопла элемент формирования вихревых образований, механизм перемещения сопла с элементом формирования вихревых образований под углом до 90° к направлению эжекции напорной струи текучей среды, в котором, согласно полезной модели, элемент формирования вихревых образований выполнен продольным с плоской поверхностью со стороны подачи напорной струи и наклоном обратной стороной к встречному потоку под острым углом.
Наклон элемента формирования вихревых образований обратной стороной к встречному потоку под острым углом (преимущественно от.30 до 60°) интенсифицирует процесс формирования вихревых образований. Напорная струя при выходе из сопла попадает на плоскую поверхность продольного элемента, перемещающегося вместе с соплом под углом до 90°. В результате разворота продольного элемента, он оказывается обращенным обратной стороной к встречному, например, воздушному или газовому потоку под острым углом. При этом большая часть набегающего потока обтекает верхнюю боковую сторону продольного элемента сверху, захватывая эжектирующую напорную струю и соединяясь с другой частью набегающего потока (обтекающего нижнюю боковую сторону продольного элемента снизу) формирует бесконечный вихревой шнур с низким давлением внутри. Бесконечный вихревой шнур (вихревое образование) вовлекает в вихревое движение и уносит большой объем окружающей текучей среды, значительно снижая давление в зоне вихревого образования.
Экспериментальные данные показали, что скорость эжектирующей струи должна значительно превышать скорость перемещения сопла с продольным элементом.
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 элемента формирования вихревых образований на сопле;
на фиг.2 - вид по стрелке «А» на фиг.1;
на фиг.3 - вид по стрелке «В» на фиг.1;
на фиг.4 - сечение по «С-С» на фиг.1 (поперечное сечение продольного элемента в набегающем потоке окружающей среды).
Устройство для формирования вихревых образований, содержит, по меньшей мере, одно сопло 1 для эжекции напорной (под давлением) струи текучей среды на консольно смонтированный в зоне выходного отверстия сопла 1 элемент 2 формирования вихревых образований, механизм перемещения (на чертежах не изображен) сопла 1 с элементом 2 формирования вихревых образований под углом до 90° к направлению эжекции напорной струи текучей среды. Элемент 2 формирования вихревых образований, выполнен продольным с плоской поверхностью 3 со стороны подачи напорной струи и наклоном обратной стороной 4 к встречному потоку под острым углом α.
Устройство для формирования вихревых образований работает следующим образом. Включается механизм перемещения (на чертежах не изображен) сопла 1 с элементом 2 формирования вихревых образований Одновременно на плоскую поверхность 3 продольного элемента 2 (под небольшим углом) под давлением сопло 1 эжектирует напорную струю текучей среды (воздушной, газовой или жидкой). Сопло 1 с продольным элементом 2 перемещается, например, под углом 90°. Скорость эжектирующей струи значительно превышает скорость перемещения сопла 11 с продольным элементом 2. Продольный элемент 2 обратной стороной 4, обращенной (наклоненной) к встречному потоку под острым углом, разбивает набегающий поток окружающей среды на две части. При этом большая часть набегающего потока обтекает верхнюю боковую сторону 5 продольного элемента 2 сверху, захватывая эжектирующую напорную струю и соединяясь с другой частью набегающего потока (обтекающего нижнюю боковую сторону 6 продольного элемента 2 снизу) формирует бесконечный вихревой шнур с низким давлением внутри. Бесконечный вихревой шнур (вихревое образование) вовлекает в вихревое движение и уносит большой объем окружающей текучей среды, значительно снижая давление в зоне вихревого образования.
Авторами изготовлена модель предлагаемого устройства. Проведены лабораторные испытания, которые показали формирование сильных вихревых образований, вовлекающих и уносящих большой объем окружающего воздуха.