RU2457013C2

RU2457013C2 - Device to swirl and change direction of fluid and gas flows

Info

Publication number: RU2457013C2
Application number: RU2010137357/05A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Алексеевич Белокур (RU); Кирилл Алексеевич Белокур; Виктор Дмитриевич Таратута (RU); Виктор Дмитриевич Таратута; Георгий Васильевич Серга (RU); Георгий Васильевич Серга
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-07-27
Also published as: RU2010137357A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to fluid and gas swirlers. Case represents a torus part with wavy multistart screw birecurvate surface provided with screw grooves inside and outside said case arranged at angle to its axis in the form of curved pockets with centers of curvature located outside and inside case cross-section. Case is made up of sections, each being made up of annular sector made from strip coiled to make different-size quadrangles with two parallel sides. Free sides of said quadrangles are interconnected to produce curved pockets varying in shape and size, bent in wavy manner along crease lines at angle to strip lengthwise edges. Distance between crease lines equal the sum of lengths of pocket inner and outer surface perimetres.

EFFECT: variable direction of fluid or gas flows, expanded performances.

8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для закручивания потока газа или жидкости и изменения направления движения потоков жидкостей и газов. Может быть использовано в центробежных устройствах для отделения капель жидкости из газового потока в химической, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for swirling the flow of gas or liquid and changing the direction of movement of the flows of liquids and gases. It can be used in centrifugal devices to separate liquid droplets from a gas stream in chemical, gas, oil and other industries.

Известен завихритель (А.с. СССР №1247054, кл. B01D 45/12), выполненный в виде ленты, закрученной по спирали вокруг собственной оси симметрии, с обеих сторон которой выполнены поперечные прорези, при этом лепестки повернуты вокруг собственной оси навстречу потоку и установлены внутри трубопровода - в цилиндрическом патрубке.Known swirler (AS USSR No. 1247054, class B01D 45/12), made in the form of a tape twisted in a spiral around its own axis of symmetry, on both sides of which there are transverse slots, while the petals are turned around their own axis towards the flow and installed inside the pipeline - in a cylindrical pipe.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности и невозможность изменения направления движения потоков жидкости и газа.The disadvantages of the known device are limited technological capabilities and the inability to change the direction of movement of the flows of liquid and gas.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является завихритель (патент РФ №2266155, кл. B01D, 45/12), корпус которого выполнен из ленты, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам ленты, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на ленте попеременно в противоположные стороны, при этом лента свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам в виде пустотелого корпуса, с образованием по периметру его наружной и внутренней поверхностей одинаковых многозаходных винтовых линий и многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы.Closest to the proposed device is a swirler (RF patent No. 2266155, class B01D, 45/12), the body of which is made of tape bent in straight lines placed at an angle to the edges of the tape, with the formation of the same parallelograms located on the tape alternately in opposite sides, while the tape is folded into cylindrical coils connected to each other along the longitudinal edges in the form of a hollow body, with the formation of the same multi-helical lines along the perimeter of its outer and inner surfaces and many ahodnyh helical surfaces triangular shape.

Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, невозможность изменения направления движения потоков жидкости и газа.The disadvantages of the known device are limited technological capabilities, the inability to change the direction of movement of the flows of liquid and gas.

Техническим решением является изменение направления движения потоков жидкости, газа и расширение технологических возможностей.The technical solution is to change the direction of flow of fluid, gas and the expansion of technological capabilities.

Техническое решение достигается тем, что в устройстве для закручивания и изменения направления движения потоков жидкостей и газов, выполненном в виде пустотелого корпуса, корпус выполнен в виде части тора с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи корпуса под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения корпуса, смонтирован из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, изготовленного из полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого корпуса с образованием по наружной и внутренней его поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси корпуса волнообразных винтовых поверхностей в виде карманов криволинейной формы, которые по периметру корпуса могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей.The technical solution is achieved by the fact that in the device for swirling and changing the direction of flow of liquids and gases, made in the form of a hollow body, the body is made in the form of a part of a torus with a wave-like multi-start screw surface of double curvature, equipped with screw grooves inside and outside the body at an angle to it axis in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the housing, mounted from sections, each of which is made in the form of a circular sec an ora made of a strip rolled into a ring to form different-sized quadrangles with two parallel sides parallel to each other, while the sections are connected to each other by the free sides of these quadrangles in the form of a hollow body with the formation along its outer and inner surfaces directed into one side at an angle to the longitudinal axis of the body of wave-shaped helical surfaces in the form of pockets of curved shape, which around the perimeter of the body can be different only in form, but also in size, the distance between the fold lines is equal to the sum of the lengths of the perimeters of the geometric shapes of pockets inner and outer surfaces.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого поворотного завихрителя.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows us to judge the inventive step of the proposed rotary swirl.

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен в виде части тора с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи корпуса под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения корпуса, что обеспечивает не только изменение направления движения закрученных потоков жидкостей, газов и расширение технологических возможностей, но и снижение гидравлического сопротивления за счет изготовления корпуса с волнообразными канавками двоякой кривизны за счет создания однонаправленных волнообразных винтовых поверхностей в виде каналов криволинейной формы, которые и обеспечивают уменьшение гидравлического сопротивления.The novelty is due to the fact that the casing is made in the form of a part of a torus with a wave-like multi-start screw surface of double curvature, provided with helical grooves inside and outside the casing at an angle to its axis in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the casing, which ensures not only a change in the direction of motion of swirling flows of liquids, gases and expansion of technological capabilities, but also a decrease in hydraulic resistance due to the manufacture of the housing with wave-like grooves of double curvature due to the creation of unidirectional wave-shaped helical surfaces in the form of channels of a curved shape, which provide a decrease in hydraulic resistance.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для закручивания и изменения направления движения потоков жидкостей и газов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - корпус устройства; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг.6 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг.7 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба, наглядное изображение; фиг.8 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо (в виде кругового сектора - секцию).The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a device for swirling and changing the direction of movement of flows of liquids and gases, General view; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - body of the device; figure 4 is a section bB in figure 3; figure 5 is a strip with marked straight lines of bending and cutting lines of the edges of the quadrangles; figure 6 is a strip after trimming the edges of the quadrangles; in Fig.7 - a strip after trimming the edges of the quadrangles, bent along the straight lines of the fold, a visual image; Fig. 8 is a perspective view of a strip rolled up into a ring (in the form of a circular sector, a section).

Устройство для закручивания и изменения направления движения потоков жидкостей и газов (фиг.1, фиг.2) содержит пустотелый корпус завихрителя 1 с фланцами 2 для крепления его к трубопроводу, в котором выполнены отверстия 3 для соединительных болтов.A device for swirling and changing the direction of movement of the flows of liquids and gases (Fig. 1, Fig. 2) comprises a hollow swirler body 1 with flanges 2 for attaching it to a pipeline in which holes 3 for connecting bolts are made.

Корпус 1 (фиг.3, фиг.4) выполнен в виде части тора из секций 4 с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи корпуса под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи 5, 6, 7, 8, 9, 10, и карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения корпуса 11, 12, 13, 14, 15, 16.The housing 1 (Fig. 3, Fig. 4) is made in the form of a part of a torus of sections 4 with a wave-like multi-start helical surface of double curvature, provided with helical grooves inside and outside the housing at an angle to its axis in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature located outside 5, 6, 7, 8, 9, 10, and pockets of curvilinear shape with centers of curvature located inside the cross section of the housing 11, 12, 13, 14, 15, 16.

Каждая из секций 4 (одна из секций 4 на фиг.3 выделена сплошными утолщенными линиями) выполнены в виде кругового сектора и соединены между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружному и внутреннему периметру корпуса 1 винтовых канавок внутри и наружи корпуса 1 под углом к оси корпуса в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения корпуса 1.Each of the sections 4 (one of the sections 4 in Fig. 3 is indicated by solid thickened lines) is made in the form of a circular sector and interconnected by known methods, for example, welding, adhesive, etc., with the formation of screw along the outer and inner perimeter of the housing 1 grooves inside and outside the housing 1 at an angle to the axis of the housing in the form of pockets of curved shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the housing 1.

Карманы криволинейной формы по наружной поверхности 5, 6, 7, 8, 9, 10 (фиг.4) и карманы криволинейной формы по внутренней поверхности 11, 12, 13, 14, 15, 16 по периметру корпуса 1 могут быть различными не только по форме, но и по размерам.Pockets of curved shape on the outer surface 5, 6, 7, 8, 9, 10 (Fig. 4) and pockets of curved shape on the inner surface 11, 12, 13, 14, 15, 16 around the perimeter of the housing 1 can be different not only in shape, but also in size.

Каждая из секций 4 изготовлена из полосы 17 (фиг.5, фиг.6), согнутой волнообразно по линиям сгиба 18, расположенным под одинаковыми углами α к продольным кромкам полосы 17 и размещенным на одинаковых расстояниях L между линиями сгиба 18. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, а именно расстоянию между точками А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А.Each of the sections 4 is made of a strip 17 (FIG. 5, FIG. 6), bent in a wave-like fashion along the fold lines 18 located at equal angles α to the longitudinal edges of the strip 17 and placed at equal distances L between the fold lines 18. The distance L is equal to the sum the lengths of the perimeters of the geometric figures of the pockets of the inner and outer surfaces, namely, the distance between points AB, BB, BB, GD, DE, EA.

Таким образом, каждая из секций 4 изготовлена в виде кругового сектора (фиг.3) и смонтирована из полосы 17 (фиг.5), на которой размечены прямоугольники 19 (один из прямоугольников показан на фиг.5 двойной линией) и линии сгиба 18, размещенные друг от друга на одинаковых расстояниях, равных длине развертки периметра криволинейных карманов на расстояниях L и под углом α к продольным кромкам полосы 17.Thus, each of the sections 4 is made in the form of a circular sector (Fig. 3) and is mounted from a strip 17 (Fig. 5), on which rectangles 19 are marked (one of the rectangles shown in Fig. 5 by a double line) and fold lines 18, placed from each other at equal distances equal to the scan length of the perimeter of the curved pockets at distances L and at an angle α to the longitudinal edges of the strip 17.

На полосе 17 размечены также линии обрезки 20 кромок полосы 17, показанные на фиг.5 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 20 участки полосы 17 (на фиг.5 эти участки полосы 17 заштрихованы) отрезаются, и полоса 17 приобретает вид, показанный на фиг.6, у которой линии сгиба 18 полосы 17 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линий сгиба 18, параллельных друг другу. Полосу 17 (фиг.7) после обрезки кромок прямоугольников 19 по линии обрезки 20 сгибают волнообразно по прямым линиям, размещенным под углом α к кромкам полосы 11 с образованием волнообразных поверхностей А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А, и затем сворачивается в кольцо 21 (фиг.8) с криволинейной волнообразной поверхностью. Затем волнообразная полоса 20 после сворачивания в кольцо 21 соединяется известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., по поперечным кромкам 22 и 23 (фиг.7) полосы 17 с образованием секции 4 в виде кругового сектора.The strip 17 also marks the trim lines 20 of the edges of the strip 17, shown in FIG. 5 with a dash-dot line with two points. After marking along the line of trimming of the edges 20, sections of the strip 17 (in FIG. 5 these sections of the strip 17 are shaded) are cut off and the strip 17 takes the form shown in FIG. 6, in which the fold lines 18 of the strip 17 are different in length L ₁ , L ₂ , L ₃ , L ₄ , L ₅ , L ₆ with the formation at the same time of different sizes of quadrangles with two parallel sides - fold lines 18 parallel to each other. The strip 17 (Fig.7) after trimming the edges of the rectangles 19 along the trim line 20 is bent in a straight line placed at an angle α to the edges of the strip 11 with the formation of wavy surfaces AB, BB, BB, GD, DE, EA, and then collapses into a ring 21 (Fig. 8) with a curved wavy surface. Then the wavy strip 20 after folding into a ring 21 is connected by known methods, for example by welding, soldering, etc., along the transverse edges 22 and 23 (Fig.7) of the strip 17 with the formation of section 4 in the form of a circular sector.

Таким образом, корпус 1 (фиг.3, фиг.4), изготовленный в виде тора, выполнен по периметру в виде многозаходной волнообразной винтовой поверхности криволинейной формы под углом к оси корпуса 1. На фиг.3 показано, что по наружному диаметру D корпуса 1 шаг винтовых линий S₁, а по внутреннему диаметру d корпуса 1 шаг винтовых линий S₂. При этом S₁ больше S₂.Thus, the housing 1 (Fig. 3, Fig. 4), made in the form of a torus, is made around the perimeter in the form of a multi-start wave-shaped helical surface of a curved shape at an angle to the axis of the housing 1. Figure 3 shows that the outer diameter D of the housing 1 step of helical lines S ₁ , and along the inner diameter d of the housing 1 step of helical lines S ₂ . Moreover, S _{1 is} greater than S ₂ .

Корпус 1 (фиг.3, фиг.4) в виде части тора (части кругового кольца) с волнообразной криволинейной винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов криволинейной формы с изменяющимся по диаметру корпуса шагом может быть изготовлен и иным способом.Case 1 (FIG. 3, FIG. 4) in the form of a torus part (part of a circular ring) with a wavy curved helical surface along its inner and outer perimeter with the formation of curved pockets with a step varying in diameter of the case can be made in another way.

Технико-экономические преимущества возникают за счет выполнения корпуса завихрителя в виде части тора, поверхность которого снабжена однонаправленными волнообразными винтовыми поверхностями двоякой кривизны в виде карманов криволинейной формы, которые и обеспечивают не только уменьшение гидравлического сопротивления, но и изменение направления потоков жидкости и газа, а также расширение технологических возможностей.Technical and economic advantages arise due to the design of the swirl case in the form of a torus part, the surface of which is equipped with unidirectional wave-shaped screw surfaces of double curvature in the form of pockets of curvilinear shape, which provide not only a decrease in hydraulic resistance, but also a change in the direction of fluid and gas flows, as well as expansion of technological capabilities.

Claims

A device for swirling and changing the direction of flow of liquids and gases, made in the form of a hollow body, characterized in that the body is made in the form of a torus with a wave-like multi-start screw surface of double curvature, equipped with screw grooves inside and outside the body at an angle to its axis in the form pockets of curvilinear shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the housing, is mounted from sections, each of which is made in the form of a circular sector, made and strips folded along the fold lines into a ring with the formation of different-sized quadrangles with two parallel sides, while the sections are connected to each other by the free sides of the said quadrangles with the formation on its outer and inner surfaces directed to one side at an angle to the longitudinal axis of the wave-shaped helical body surfaces in the form of pockets of curved shape, which along the perimeter of the body can be different not only in shape but also in size, while the distance between the fold lines equal to the sum of the lengths of the perimeters of the geometric shapes of pockets inner and outer surfaces.