ВИХРЕВОЙ ДИОД ПОВЫШЕННОЙ ДИОДНОСТИ

Вихревой диод повышенной диодности относится к струйным диодам и может найти применение в струйной гидро- и пневмоавтоматике.
Известен вихревой диод, содержащий цилиндрическую камеру, тангенциальное сопло, выходное сопло, лопатки и пластины, установленные у выходного сопла и вдоль боковой стенки цилиндрической камеры с образованием щелей (патент SU 1647163 A1, 07.05.1991, МПК F15C 1/16).
Известен так же вихревой диод, взятый за прототип, содержащий цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и трубкой в центре камеры. (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.).
К недостатку известных конструкций можно отнести их низкую диодность (отношение гидравлических сопротивлений диода потока в обратном и прямом направлениях), что является одним из основных параметров при использовании гидропневматических диодов в различных механизмах.
Задачей полезной модели является повышение диодности вихревого диода, путём создания дополнительного сопротивления движению рабочей среды внутри диода при движении жидкости или газа через диод в обратном направлении.
Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом диоде, содержащем цилиндрическую камеру постоянной высоты с тангенциальным соплом и трубкой в центре камеры, согласно полезной модели, в трубке жестко вмонтирован один или несколько последовательно установленных резисторных диодов диафрагменного типа круглого сечения, причем рабочие элементы резисторного диода диафрагменного типа выполнены в виде полых усечённых конусов, направленных под острым углом к осевой линии трубки вдоль течения потока рабочей среды в прямом направлении, а расстояние от последнего по ходу потоку жидкости диода до входа в цилиндрическую камеру равно или больше десяти диаметров отверстий при вершине усеченного конуса.
Сущность полезной модели поясняется на примере конструктивного варианта вихревого диода повышенной диодности.
На фиг. 1 и 2 представлено продольное сечение и вид снизу диода, в трубке которого установлены четыре диафрагменных диода.
На фиг. 3 изображена работа вихревого диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в прямом направлении.
На фиг. 4 изображена работа вихревого диода при движении рабочей среды (жидкость или газ) в обратном направлении.
0
Вихревой диод (фиг. 1-3), содержит цилиндрическую камеру 1 постоянной высоты с тангенциальным соплом 2 и трубкой 3 в центре камеры 1. В трубке 3 жёстко вмонтировано несколько последовательно установленных резисторных диодов 4 диафрагменного типа, выполненных в виде полого усечённого конуса с поверхностями 5 и 6, направленными под острым углом α к осевой линии трубки 3 вдоль течения потока рабочей среды в прямом направлении. Для установки диодов 4 используются стопорные кольца 7 и проставки 8. Расстояние L от вершины усеченного конуса последнего по ходу потока жидкости резисторного диода 4 до входа в цилиндрическую камеру 1 равно или больше десяти диаметров d отверстия при вершине усеченного конуса, что определено экспериментально. Согласно работе (Носов Е.Ю. Экспериментальное исследование характера стационарного потока / Е.Ю. Носов, А.Г. Краморов. - Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2007г. - №3(60). - С. 50-52), угол α должен быть равным 45-ти градусам. Отношение расстояния между двумя последовательно установленными гидродиодами L к диаметру Ω трубки 3 должно соответствовать зависимости L/Ω ≤8.
Работа вихревого диода осуществляется следующим образом.
При прохождении жидкости или газа в прямом направлении (на фиг. 2 показано стрелками), форма потока меняется незначительно, т.к. он не встречает значительного сопротивления, поток практически не теряет кинетическую энергию, и рабочая среда свободно огибает поверхности 5 резисторных диодов 4, стремясь к осевой линии трубки 3 и к выходу из резисторных диодов. После прохождения последнего по ходу движения потока жидкости или газа резисторного диода 4 поток стабилизируется в трубке 3, для чего расстояние от выхода из последнего диода 4 до входа в камеру 1 должно быть в 10 и более раз больше, чем отверстие в вершине последнего резисторного диода 4.
Таким образом, рабочая среда практически беспрепятственно и без потери энергии проходит через вихревой диод в данном направлении.
При прохождении обратного потока жидкости или газа (на фиг. 3 показано стрелками), из-за наклона поверхностей 5, поток при прохождении каждого из резисторных диодов 4 встречает местное сопротивление в виде резкого сужения, которое в значительной степени увеличивает гидравлическое сопротивление. Таким образом, возникает дополнительное сопротивление в трубке 3 вихревого диода, что вместе с сопротивлением камеры 1 при течении среды в данном направлении увеличивает диодность данной конструкции.
Предложенный конструктивный вариант вихревого диода создаёт дополнительное сопротивление в трубке диода при движении жидкости или газа в обратном направлении, и, как следствие, обладает существенно более высокой диодностью по сравнению с известными конструкциями вихревых диодов, не вызывая технологически существенных усложнений конструктивного исполнения.