Вихревая труба
Изобретение относится к холодильной и вакуумной технике, преимущественно для теплопрочностных испытаний элементов конструкций летательных аппаратов. Сущность: вихревая труба содержит вихревую улитку со стенкой, патрубки холодного и горячего воздуха и запорно-регулирующий элемент. При этом запорно-регулирующий элемент выполнен в виде патрубка, снабженного механизмом перемещения. Ход патрубка ограничен стенкой и упором, размещенным на входе патрубка горячего потока. Технический результат: расширение диапазона работы. 2 ил. 
Предлагаемое изобретение относится к холодильной и вакуумной технике, преимущественно для теплопрочностных испытаний элементов конструкций летательных аппаратов.
При теплопрочностных испытаниях элементов конструкций летательных аппаратов в процессе эксперимента необходимо имитировать внешние полетные условия аппарата, включающие как программные режимы охлаждения, так и условия разрежения (вакуум). В системах вакуумирования и охлаждения теплопрочностных установок нашли широкое применение вихревые трубы (a.c. 1970 г.; № 1972 г.; № 1972 г. и т.д.).
Известны вихревые трубы (а.с. №192227, 1965 г.; №204342, 1966 г.; №216762, 1966 г.; №283996, 1967 г.; №3173273, 1965 г. США кл 62-5 т.д.), предназначенные дли воспроизведения режимов нагрева и охлаждения, при этом диафрагма вихревых труб выполнена стационарной и расположена на стенке вихревой улитки напротив патрубка горячего потока.
Известны вихревые трубы (авт.св. №77887, 1948 и т.д.), предназначенные для воспроизведения условий разряжения (вакуума), при этом отверстие диафрагмы вихревой вакуумной трубы смещено в сторону патрубка горячего потока.
Однако конструкции известных вихревых труб не обеспечивают воспроизведение режимов охлаждения и вакуумирования в одном агрегате вследствие того, что их диафрагмы выполнены стационарными. Поэтому при теплопрочностных испытаниях конструкций летательных аппаратов для воспроизведения тепловых режимов и режимов вакуумирования приходится применять оба вида указанных выше труб. Это обстоятельство требует создания в теплопрочностных экспериментальных установках независимых систем вакуумирования и охлаждения, что усложняет технологию эксперимента.
Целью настоящего изобретения является обеспечение воспроизведения режимов охлаждения и вакуумирования в одном агрегате и упрощение технологии эксперимента.
Поставленная цель достигается тем, что диафрагма вихревой трубы выполнена в виде подвижного патрубка с механизмом перемещения, при этом ход подвижного патрубка ограничен с одной стороны плоскостью диафрагмы, а с другой - упором, установленном в плоскости входного сечения патрубка горячего потока вихревой трубы. На фиг.1 изображена вихревая труба в режиме охлаждения. На фиг.2 изображена вихревая труба в режиме вакуумирования. Вихревая труба (фиг.1) состоит из сопла 1, вихревой улитки 2, патрубка 3 горячего потока с дросселем 4, патрубка 5 холодного потока, стенки (плоскость диафрагмы) 6 вихревой улитки, диафрагмы 7, выполненной в виде подвижного патрубка 8 с механизмом перемещения 9, выполненного, например, в виде двуплечего рычага, шарнирно соединенного с подвижным патрубком, и упора 10, установленного в плоскости входного сечения потрубка горячего потока вихревой трубы.
Работа вихревой трубы заключается в следующем. При работе вихревой трубы в режиме охлаждения подвижный патрубок 8 при помощи механизма перемещения 9 смещается влево до упора в стенку (плоскость диафрагмы) 6 вихревой улитки. Сжатый воздух, поступая через сопло 1, в результате энергетического разделения в вихревой улитке 2 образует два потока: холодный, который через отверстие подвижного патрубка 8 и патрубок 5 холодного потока поступает к испытываемой конструкции, и горячий, который выходит через патрубок 3 горячего потока. Регулирование температуры холодного потока осуществляют при помощи изменения положения дросселя 4.
При работе вихревой трубы в режиме вакуумирования подвижный патрубок 8 при помощи механизма перемещения 9 смещается вправо в направлении упора 10, установленного в плоскости входного сечения патрубка горячего потока. Сжатый воздух, поступая через сопло 1, интенсивно завихряется и поступает через зазор между подвижным патрубком 8 и патрубком 3 горячего потока, при этом во внутренней полости патрубка 8 создается разрежение и вихревая труба обеспечивает режим вакуумирования. Положение подвижного патрубка 8, достигшего упора 10, обеспечивает максимальное разрежение на режиме вакуумирования. Регулирование степени разрежения осуществляется перемещением подвижного патрубка 8 от упора 10 до стенки (плоскости диафрагмы) 6 вихревой улитки.
Предлагаемая вихревая труба имеет значительные технические преимущества перед известными аналогичными вихревыми трубами, так как ее конструкция обеспечивает воспроизведение режимов охлаждения и вакуумирования в одном агрегате с надежным регулированием заданных параметров. Ее применение позволит значительно упростить технологию эксперимента, а также исключить необходимость применения двух независимых агрегатов вакуумирования и охлаждения, что в свою очередь снизит вдвое затраты на создание систем вакуумирования и охлаждения в теплопрочностных установках.
Формула изобретения
Вихревая труба, содержащая вихревую улитку со стенкой, патрубки холодного и горячего воздуха, запорно-регулирующий элемент, отличающаяся тем, что с целью расширения диапазона работы, в ней запорно-регулирующий элемент выполнен в виде снабженного механизмом перемещения патрубка, ход которого ограничен стенкой и упором, размещенным на входе патрубка горячего потока.
РИСУНКИ
