Вихрова труба

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к установкам, использующим вихревой эффект разделения газов. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является выбранная в качестве прототипа вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагму вывода охлажденного потока, дроссельный вентиль и расположенный на выходе горячего потока развихритель, снабженный упругим элементом, имеющим контакт со стенкой камеры. Развихритель представляет собой крестовину, на периферии которой закреплен упругий элемент, выполненный в виде тонкого стального бандажа с разрезами, направленными вдоль оси камеры и обеспечивающими элементу возможность деформации в радиальном направлении. Упругий элемент постоянно прижат к стенке камеры, что обеспечивает раскрутку потока в ее пристенной зоне, исключая перетекание закрученного потока вокруг развихрителя. Однако данная конструкция не обеспечивает отсутствие радиальных перетечек газа из периферийной зоны в приосевую область, поскольку через продольные разрезы в бандаже нагретый газ перетекает из периферийной зоны в приосевую область, в которой происходит формирование холодного потока. В результате происходит увеличение температуры холодного потока. Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение надежного контакта развихрителя со стенкой камеры при сохранении возможности его осевого перемещения при одновременном предотвращении перетечек подогретого газа в приосевую область, что дает ожидаемый технический результат, заключающийся в снижении температуры холодного потока. Поставленная задача решается тем, что в вихревой трубе, содержащей камеру энергоразделения, с расположенными на одном ее торце сопловым вводом, диафрагмой вывода охлажденного потока, а на другом - дроссельным вентилем, и установленный на горячем конце камеры развихритель. Развихритель выполнен в виде упругого элемента из тонколистового материала с гофрами, направленными вдоль оси камеры, что обеспечивает одновременное отсутствие периферийных и радиальных перетечек и создает благоприятные условия для формирования холодного потока, так как полностью развихренные горячие слои воздуха не могут проникать в приосевую область. На фиг.1 схематически показана описываемая вихревая труба; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - гофрированная вставка в развернутом виде. Вихревая труба содержит камеру энергоразделения 1, сопловой ввод 2, развихритель 3 горячего потока в виде упругого элемента, дроссельный вентиль 4, диафрагму 5 с центральным отверстием для выхода холодного потока. Внешний диаметр гофрированной вставки 3 соответствует внутреннему диаметру камеры энергоразделения. Вставка за счет сил упругости прижимается к поверхности камеры, образуя продольные каналы, причем поверхности гофр, обращенные к оси, смыкаются, предотвращая радиальные перетечки газа в зоне развихрителя (фиг.2). Высота гофр составляет величину 0,2 ... 03 диаметра камеры энергоразделения. Нижний предел определяется необходимостью достаточной степени раскрутки потока и найден экспериментально, а верхний предел конструктивный (вставка должна помещаться в камеру). Вихревая труба работает следующим образом. Сжатый воздух поступает через сопловой ввод 2 в камеру 1, где происходит его температурное разделение. Охлажденный поток выходит через отверстие диафрагмы 5, а нагретый поток - через развихритель 3 и дроссельный вентиль 4. Сравнительные лабораторные испытания вихревой трубы с крестовиной и опытного образца с предлагаемым развихрителем показали, что при давлении на входе во втором случае максимальная величина снижения температуры холодного потока больше на 1,5град. Помимо указанных преимуществ заявляемое устройство отличается конструктивной и технологической простотой. Данное устройство может найти широкое применение: для охлаждения микропроцессорных шкафов, станков с ЧПУ и другой электронной техники, для охлаждения режущего инструмента, посадочных мест деталей при сборке, активных элементов лазеров и т.д.