ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДИОД

Полезная модель относится к резисторным струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмотехнике.
°
Известен гидравлический диод, содержащий прямоточный канал с разветвлением с последующим поворотом под углом, близким к 180 (Н.Тесла, «Клапанный трубопровод», патент США № 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).
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).
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.
Техническим результатом полезной модели является повышение диодностигидропневматического диода за счет закрутки потока рабочей среды, проходящей через прямоточный канал диода.
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.
На фиг. 1-3 изображен гидропневматический диод круглого сечения с турбулизатором.
На фиг. 2 показана работа гидропневматического диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в прямом направлении.
На фиг. 3 показана работа гидропневматического диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в обратном направлении.
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.
Работа гидропневматического диода осуществляется следующим образом.
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.
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.
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.
Данное техническое решение разработано по проекту № СП-812.2019.1 в рамках стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам.