EA008045B1

EA008045B1 - Устройство для изменения параметров потока текучей среды

Info

Publication number: EA008045B1
Application number: EA200400901A
Authority: EA
Inventors: Джейден Дэвид Харман
Original assignee: Пакс Сайентифик, Инк.
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2003-01-03
Publication date: 2007-02-27
Also published as: EA200400901A1; CN1612989A; US20120016461A1; US20040244853A1; EP1470360A1; MXPA04006591A; US7644804B2; US7980271B2; KR20040073535A; US20130291980A1; DE03726968T1; US20080041474A1; AUPR982302A0; WO2003056228A1; CA2471818A1; US8381870B2; JP2005525510A; US8733497B2; EP1470360A4

Abstract

Изобретение относится к трубопроводу для текучей среды, снабженному по меньшей мере на одном из его участков устройством для управления потоком, которое имеет активную поверхность, выполненную с возможностью воздействия на прохождение текучей среды по трубопроводу, причем конфигурация активной поверхности соответствует по меньшей мере одной логарифмической кривой, соответствующей Золотому Сечению.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к трубопроводам, предназначенным для транспортировки текучих сред. В числе конкретных применений этого изобретения можно назвать водопроводные сети, каналы подачи кондиционированного воздуха, устройства для регулирования просвета артерий, пылеуловители, ослабители звука, звукопоглощающие устройства и камеры, выхлопные трубы, а также трубопроводы, в которых требуется получить оптимальное адиабатическое расширение или сжатие.

Известный уровень техники

Как правило, в устройствах, обеспечивающих направленное перемещение, регулирование или транспортировку текучей среды, используют трубы с некоторой длиной, но с круглым поперечным сечением (типа водопроводной трубы) или с прямоугольным поперечным сечением (как во многих системах кондиционирования воздуха). К сожалению, в известных конструкциях приходится сталкиваться с серьезной проблемой, связанной с турбулентностью, которая создается внутри потока текучей среды, приводя к снижению производительности системы. В особо тяжелых условиях, если говорить о жидкостях, такая турбулентность может стать причиной кавитации, которая не только отрицательно сказывается на эксплуатационной эффективности трубопровода, но и может повлечь за собой перебои в работе, шум, нагрев, отложение взвешенных твердых частиц, увеличение скорости электролиза или коррозии вследствие насыщения текучей среды кислородом, а также разрушительное воздействие на трубопровод. В устройствах для регулирования просвета артерий, например кардиоваскулярных стентах, может возникать нежелательная кавитация и/или отложение бляшек. В устройствах с адиабатическим расширением типа паровых или струйных турбин возможно уменьшение скорости адиабатического расширения или сжатия из-за отсутствия оптимальной геометрии камеры, что чревато серьезными нарушениями функционирования.

Целью изобретения является создание трубопровода, в котором прохождение потока текучей среды облегчалось бы посредством уменьшения степени нежелательной турбулентности, которую претерпевает эта среда. Эта цель достигается благодаря устройству, рассчитанному таким образом, чтобы обеспечивалось придание потоку текучей среды такой структуры перемещения, при которой уменьшаются сопротивление потоку и турбулентность, возникающая в этом потоке. Для получения такой структуры необходимо, чтобы поверхности и/или форма трубы обеспечивали получение такой траектории потока текучей среды, которая соответствовала бы в целом кривой логарифмической конфигурации, отвечающей в основном или по большей части Золотому Сечению.

Все текучие среды при движении под воздействием природных сил стремятся перемещаться в виде спиралей или вихрей. Эти спирали или вихри соответствуют обычно трехмерной математической логарифмической зависимости, известной под названием Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи. Благодаря конструкции согласно изобретению текучие среды получают возможность перемещаться по поверхностям трубы в том виде, в каком это чаще всего происходит в природе, то есть с центростремительным вихревым вращением, в результате чего снижается интенсивность нарушений, обусловленных турбулентностью и трением, наблюдаемым обычно в традиционных устройствах для транспортировки текучих сред.

Можно убедиться в том, что чем более строго траектория потока текучей среды соответствует Золотому Сечению, тем лучшие эксплуатационные показатели демонстрирует трубопровод. Однако даже любое заметное, хотя бы частичное, приближение к Золотому Сечению уже дает улучшение по сравнению с известными конструкциями.

Сущность изобретения

Таким образом, сущность изобретения заключается в создании трубопровода для транспортировки текучей среды, снабженного по меньшей мере на одном из его участков устройством для изменения параметров потока, которое имеет активную поверхность, выполненную с возможностью воздействия на прохождение текучей среды по трубопроводу, причем конфигурация активной поверхности соответствует, по меньшей мере, одной логарифмической кривой, соответствующей Золотому Сечению.

В соответствии с другим аспектом изобретения, сущность изобретения заключается в создании устройства для изменения параметров потока, рассчитанного на его размещение в трубопроводе для текучей среды, которое имеет активную поверхность, выполненную с возможностью воздействия на прохождение текучей среды по трубопроводу, причем конфигурация активной поверхности соответствует, по меньшей мере, одной логарифмической кривой, соответствующей Золотому Сечению.

В соответствии с одним из предпочтительных признаков изобретения кривизна активной поверхности является одномерной.

В соответствии с другим предпочтительным признаком изобретения кривизна активной поверхности является двухмерной.

В соответствии с еще одним предпочтительным признаком изобретения активная поверхность имеет толщину, которая варьирует в соответствии с закономерностями Золотого Сечения.

В соответствии со следующим предпочтительным признаком изобретения кривизна активной поверхности является перпендикулярной центральной оси трубопровода.

- 1 008045

В соответствии со следующим предпочтительным признаком изобретения кривизна активной поверхности является параллельной центральной оси трубопровода.

В соответствии со следующим предпочтительным признаком изобретения кривизна активной поверхности является одновременно перпендикулярной и параллельной центральной оси трубопровода, задавая при этом трехмерную поверхность, соответствующую Золотому Сечению.

В соответствии со следующим предпочтительным признаком изобретения трубопровод для транспортировки текучей среды имеет спиральную конфигурацию. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления конфигурация принимает форму логарифмической спирали, или волюты, или завитка.

В соответствии со следующим предпочтительным признаком изобретения площадь поперечного сечения канала в основном или по большей части варьирует в соответствии с логарифмическими зависимостями Золотого Сечения.

В соответствии со следующим предпочтительным признаком изобретения активная поверхность имеет конфигурацию, соответствующую наружной конфигурации раковины животных, относящихся к типу моллюсков, класс брюхоногих или головоногих. В соответствии с отдельными формами выполнения активная поверхность соответствует наружной конфигурации раковин, относящихся к родам Уо1иббеа, Лгдопаи1а, Ναιιΐίΐιΐδ. Сошбеа или ТитЫшбеа.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения активная поверхность имеет конфигурацию внутреннего объема раковин животных, относящихся к типу моллюсков, класс брюхоногих или головоногих. В соответствии с отдельными формами выполнения, активная поверхность имеет конфигурацию внутреннего объема раковин, относящихся к родам Уо1иббеа, Сошбеа, ТитЫшбеа, Лтдопаи1а или Νηιιΐίΐιΐδ.

В соответствии с одним из предпочтительных признаков изобретения активная поверхность рассчитана таким образом, чтобы создавалось вращательное перемещение текучей среды внутри трубопровода для ее транспортировки, вокруг оси потока текучей среды.

В соответствии с другим аспектом изобретения оно заключается в создании трубопровода для транспортировки текучей среды, снабженного по меньшей мере на одном из его участков устройством для изменения параметров потока, которое имеет активную поверхность, выполненную с возможностью создания вращательного движения текучей среды в трубопроводе вокруг оси потока текучей среды.

В соответствии с одним из предпочтительных признаков изобретения конфигурация активной поверхности соответствует, по меньшей мере, одной логарифмической кривой.

В соответствии с другим предпочтительным признаком изобретения конфигурация соответствует Золотому Сечению.

В соответствии с еще одним предпочтительным признаком изобретения трубопровод для транспортировки текучей среды представляет собой кардиоваскулярный стент.

В соответствии со следующим аспектом изобретения оно заключается в создании звукопоглощающего устройства, рассчитанного на снижение уровня шума в потоке газа, содержащее трубопровод для текучей среды в форме расширительной камеры, имеющей конфигурацию, при которой в потоке газа индуцируется вихрь в форме логарифмической спирали.

В соответствии с одним из предпочтительных признаков изобретения логарифмическая спираль соответствует отношению Золотого Сечения.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления камера имеет форму, соответствующую конфигурации логарифмической кривой. В соответствии с одним из предпочтительных признаков изобретения, конфигурация логарифмической кривой соответствует Золотому Отношению.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления расширительная камера имеет входной участок, выполненный с возможностью замедления потока газа, и выходной участок, выполненный с возможностью ускорения потока газа, причем оба участка имеют конфигурацию, которая соответствует логарифмическим кривым, соответствующим Золотому Сечению.

Более полно сущность изобретения явствует из нижеследующего подробного описания ряда конкретных вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Изложение сущности изобретения ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 иллюстрирует форму Золотого Сечения;

фиг. 2 представляет собой вид в разрезе традиционного трубопровода с изгибом под прямым углом, иллюстрирующий характер потока текучей среды, создаваемого в месте изгиба;

фиг. 3 - трубопровод согласно первому варианту осуществления с изменением направления под прямым углом;

фиг. 4 - вид сбоку трубопровода согласно первому варианту осуществления;

фиг. 5 - изометрическое изображение трубопровода согласно второму варианту осуществления;

фиг. 6 - вид с торца трубопровода согласно второму варианту осуществления;

фиг. 7 - схематическое изображение канала или стента согласно третьему варианту осуществления; фиг. 8 - вид сбоку трубопровода согласно четвертому варианту осуществления;

- 2 008045 фиг. 9 - вид с торца трубопровода согласно четвертому варианту осуществления;

фиг. 10 - изометрическое изображение трубопровода согласно пятому варианту осуществления;

фиг. 11 - вид с торца трубопровода согласно пятому варианту осуществления;

фиг. 12 - схематическое изображение на виде сбоку (с частичным разрезом) расширительной камеры согласно шестому варианту осуществления;

фиг. 13 - поперечный разрез согласно седьмому варианту осуществления;

фиг. 14 - схематическое изометрическое изображение расширительной камеры согласно седьмому варианту осуществления;

фиг. 15 - вид с торца согласно седьмому варианту осуществления по фиг. 14.

Подробное описание конкретных вариантов осуществления

Предметом каждого из вариантов осуществления является труба, образующая трубопровод, который может быть использован для транспортировки текучей среды.

Как было установлено ранее, все текучие среды в природе под воздействием природных сил стремятся перемещаться в виде спиралей или вихрей. Эти спирали или вихри соответствуют обычно математической зависимости, известной под названием Золотого Отношения или последовательности Фибоначчи.

Каждый из вариантов осуществления рассчитан на то, чтобы дать, по большей части, текучим средам возможность перемещения таким образом, как это происходит в природе, благодаря чему будут уменьшены проблемы, связанные с турбулентностью и трением, наблюдаемыми обычно в устройствах, традиционно используемых для транспортировки текучих сред. Разработанные же ранее методы в меньшей степени согласуются с тенденциями, свойственными естественным потокам текучих сред.

Большая часть поверхностей труб согласно каждому из описанных здесь вариантов осуществления выполнены в целом, по большей части, в соответствии с принципом Золотого Сечения или Отношения, и потому каждый из этих вариантов отличается тем, что труба образует трубопровод для транспортировки текучей среды, который имеет спиралевидную конфигурацию и отвечает по меньшей мере в своей большей части, принципам Золотого Сечения или Отношения. Характеристики Золотого Сечения продемонстрированы на фиг. 1, где показана развертка спиральной кривой в соответствии с принципом Золотого Сечения или Отношения. По мере развертывания спирали, прирост радиуса кривой, который измеряется в равноугольных радиусах (например, Е, Е, С, Н, I и 1), остается неизменным. Это можно показать в виде треугольного изображения каждого радиуса между каждым последовательным рядом, который отвечает формуле а:Ь = Ь:а+Ь, что соответствует отношению 1:0,618 и это относится ко всей длине кривой.

Один из признаков, характеризующих каждый вариант осуществления, состоит в том, что кривизна поверхностей, образующих трубу, имеет двумерную или трехмерную форму, которая соответствует вихревым линиям встречающихся в природе вихрей, и соответствует, практически или по большей части, характеристикам Золотого Сечения или Отношения, и в том, что любое изменение площади поперечного Сечения траектории потока текучей среды также практически или по большей части соответствует этим характеристикам. Кроме того, было обнаружено, что характеристики Золотого Сечения или Отношения встречаются в природе в виде наружных и внутренних конфигураций раковин животных, относящихся к типу моллюсков, классы брюхоногих и головоногих, поэтому один из общих признаков, характеризующих, по меньшей мере, некоторые из вариантов осуществления, состоит в том, что траектория потока текучей среды, задаваемая с помощью трубы, соответствует в целом наружной и внутренней конфигурации раковин животных одного или нескольких родов, относящихся к типу моллюсков, классы брюхоногих или головоногих.

Была также выявлена особая характеристика потока жидкости, состоящая в том, что, если направить его по спиралевидной кривой со свойствами Золотого Сечения, то поток жидкости, идущий по такой поверхности, будет практически не турбулентным и, как следствие, будет иметь сниженную тенденцию к кавитации. В результате этого поток текучей среды по поверхности оказывается более эффективным, чем это имело место в предыдущих случаях, когда траектория не соответствовала, практически или по большей части, принципу Золотого Сечения. Благодаря уменьшению турбулентности, наводимой в потоке текучей среды при ее прохождении по такой траектории, трубопроводы согласно различным вариантам изобретения можно использовать для транспортировки текучих сред с меньшим шумом и износом, а также с более высокой эффективностью, чем это было возможно ранее при работе с традиционными трубопроводами, имеющими аналогичные размеры.

Первый вариант осуществления, показанный на фиг. 3 и 4, касается участка трубопровода, облегчающего изменение направления потока текучей среды или ее траектории в водопроводах или в трубопроводах систем кондиционирования воздуха.

Как можно видеть на фиг. 2, при наличии в трубе или канале традиционного прямоугольного изгиба 30 получается менее интенсивный поток текучей среды, чем в оптимальном случае. Линиями потока показаны зона низкого давления 31 и зона высокого давления 32. В результате возможно возникновение турбулентности, кавитации, отложения осадков и коррозии, а также возрастание энергетических потерь при перемещении текучей среды 34. Это может привести к увеличению затрат на перекачку и снижению давления на выходе.

- 3 008045

В варианте осуществления по фиг. 3 и 4 предусмотрена труба 36, сконструированная особым образом в расчете на создание такого потока текучей среды 34, который перемещался бы в соответствии с законами природы, претерпевая в то же время изменение направления. Как уже было сказано, труба имеет кривизну 37, практически или по большей части соответствующую Золотому Сечению или Отношению. Вследствие этого создается вихревой поток 35 текучей среды, большая часть которого соответствует Золотому Сечению или Отношению.

Хотя с помощью первого варианта осуществления иллюстрируются существенные преимущества, получаемые от использования трубы, сконструированной в соответствии с рассмотренными выше принципами, когда имеет место непрерывность потока транспортируемой текучей среды, следует иметь в виду, что преимущества достигаются и в тех случаях, когда поток является, по существу, линейным.

Второй вариант осуществления, показанный на фиг. 5 и 6, касается трубы 41, обеспечивающий скручивающуюся траекторию 42 потоков текучих сред, причем эта траектория отвечает принципу Золотого Сечения или Отношения. В процессе прохождения текучей среды 43 по внутреннему объему 44 трубы ей принудительно сообщаются характеристики, соответствующие спиральным характеристикам природных потоков, что позволяет свести к минимуму нежелательную турбулентность.

В соответствии с одной из модернизированных версий второго варианта осуществления, предусмотрено устройство для изменения параметров потока, имеющее показанную на фиг. 5 и 6 форму и рассчитанное на его размещение в трубопроводе. Согласно этой версии, поток направлен вокруг наружной поверхности устройства для изменения параметров потока. Таким образом, в данном случае активной поверхностью, которая выполняется с учетом необходимости соответствия Золотому Сечению, является наружная поверхность устройства для изменения параметров потока. Это устройство может быть также и полым, благодаря чему создается возможность прохождения текучей среды внутри него.

Третий вариант осуществления, показанный на фиг. 7, касается трубы 51, обеспечивающей скручивающуюся траекторию 52 потоков текучих сред, отвечающую принципу Золотого Сечения или Отношения. В процессе прохождения текучей среды 53 по внутреннему объему или по наружной поверхности такой трубы ей принудительно сообщаются характеристики, соответствующие спиральным характеристикам природных потоков, что позволяет свести к минимуму нежелательную турбулентность. На этой схеме дополнительно показана спиральная траектория проходящей по каналу текучей среды.

В качестве примера трубопровода, сконструированного в соответствии с рассмотренным выше третьим вариантом осуществления, можно взять кардиоваскулярный стент. Традиционно применяют стенты цилиндрической формы. Несмотря на то, что стенты рассчитаны на установку в теле пациента на всю жизнь, во многих случаях их приходится менять из-за того, что с течением времени внутри них скапливаются жировые отложения. Есть основания полагать, что указанные отложения обусловлены наличием в стенте турбулентности. Что же касается стента, выполненного согласно третьему варианту осуществления, то в нем предотвращено возникновение такого турбулентного потока, что позволяет исключить формирование в стенте жировых отложений.

На фиг. 8-11 продемонстрированы конструкции в соответствии с четвертым вариантом осуществления, каждая из которых представляет собой устройство 118 для изменения параметров потока, выполняемое в общих чертах в виде раковины животных, относящихся к типу моллюсков, класс брюхоногих, род Уо1иЕбае, когда внутренний конец раковины выполнен срезанным, как видно на чертежах, образуя вход 121 во внутренний объем раковины. Зев раковины служит выходным концом 125 устройства 118. На фиг. 10 и 11 показаны сдвоенные каналы. Устройства согласно четвертым вариантам осуществления размещают вдоль траектории потока текучей среды, что позволяет индуцировать поток с характеристиками, аналогичными характеристикам природных потоков.

Следующий вариант осуществления предусматривает создание звукопоглощающего устройства или ослабителя шума для таких источников звука, как двигатели внутреннего сгорания. Он служит также в качестве жаровой или пламенной трубы для максимального повышения эффективности сгорания воздушно-топливной смеси и отвода выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания и/или для достижения оптимального извлечения энергии благодаря адиабатическому расширению. Изобретение охватывает также звукопоглощающие устройства, жаровые трубы и выхлопные системы.

Типовая выхлопная система содержит трубу, отходящую от двигателя на расстояние, достаточное для выполнения функции эффективной жаровой трубы, другими словами, ограниченную зону, в которой сводится к минимуму турбулентность газа и создается гармоника. Далее труба входит в глушитель, который обычно представляет собой емкость или камеру с впускной и выпускной трубами. В глушителе имеются отражатели, или препятствия, которые замедляют прохождение через него выхлопных газов. Благодаря тому, что глушитель выполняется более широким, чем впускная труба, обеспечивается возможность расширения выхлопных газов, что приводит к замедлению их прохождения. Такое уменьшение скорости потока газов приводит к уменьшению уровня шума.

В звукопоглощающих системах рассмотренного типа могут наблюдаться различные нарушения функционирования, вызванные тем, что указанные наличие отражателей и замедление прохождения выхлопных газов способствуют возникновению турбулентности и противодавления, действующего на газ и, следовательно, на выхлоп двигателя, что ведет к снижению его эксплуатационных показателей. Так, на

- 4 008045 пример, для максимального повышения выходной мощности двигателя в выхлопных системах гоночных автомобилей и мотоциклов шумоглушители не используют, а вместо них предусматривают каналы с особым образом отрегулированными жаровыми трубами, которые действуют в качестве устройств отвода выхлопных газов, в результате чего уменьшается турбулентность и, соответственно, максимально возрастает выходная мощность двигателя. Разумеется, в таких системах имеет место чрезвычайно высокий уровень шума. Неэффективность перемещения газов вследствие турбулентности может быть вызвана самыми разнообразными причинами, но они еще более усугубляются при внезапных или резких изменениях направления или скорости прохождения газов через глушитель.

Учитывая сказанное, при конструировании жаровых/выхлопных труб можно применить устройство изменения параметров потока согласно второму, третьему и четвертому вариантам осуществления изобретения, что позволит повысить эффективность системы.

Создание звукопоглощающего устройства согласно изобретению направлено на устранение указанных выше недостатков, что достигается благодаря тому, что такое устройство выполняет роль расширительной камеры, обеспечивая тем самым уменьшение интенсивности изменений скорости прохождения через него газов, а следовательно, и снижение уровня шума в системе. В этом варианте используются преимущества свойственной потокам текучих сред в природе тенденции к формированию вихрей в форме логарифмических спиралей. Подобные соотношения спирального расширения/сжатия, будучи применены в рамках изобретения, способствуют также формированию пути прохождения с максимально нетурбулентным адиабатическим расширением газов и обеспечивают, таким образом, максимальную эффективность работы каналов/камер с расширением газов.

В соответствии с одной из разновидностей рассматриваемого варианта осуществления, предусмотрена конструкция вращательного типа, действующая в качестве расширительной камеры или трубы. Канал выполнен с такой формой и с таким расширением, чтобы это соответствовало конфигурации логарифмической кривой. Указанная логарифмическая кривая рассчитывается таким образом, чтобы впуск газа происходил на более узком конце, а выпуск - на более широком конце камеры.

В случаях, когда мы используем термин логарифмическая кривая или логарифмическая прогрессия, следует понимать, что это определение охватывает любые формы кривых, отвечающих принципу логарифмической прогрессии, включая так называемые экспоненциальные конфигурации. Примененный в настоящем описании термин логарифмическая кривая включает в себя также любые кривые, приближенно соответствующие равноугольной логарифмической кривой.

Хотя возможно использование довольно многочисленных конфигураций логарифмических кривых для выхлопных труб с достижением желательных результатов, а именно, уменьшения кавитации и повышения эффективности удаления выхлопных газов и снижения уровня создаваемого ими шума, а также оптимизации адиабатического расширения, все же предпочтительной логарифмической прогрессией является так называемое Золотое Отношение, в соответствии с которым логарифмическая кривая вписывается в ряд примыкающих прямоугольников, у которых соотношение сторон равно приблизительно 1:0,618.

Рассматриваемый вариант осуществления возник из стремления замедлить прохождение газов в выхлопной системе таким способом, который хорошо сочетался бы с встречающейся в природе картиной их перемещения. Здесь создается довольно необычный вихревой поток с минимальной уменьшающей производительность турбулентностью, который является внешним по отношению к основному потоку. Конструкция рассчитывается также таким образом, чтобы можно было оптимизировать свойственные жаровым трубам/каналам характеристики для достижения максимальной эффективности сгорания газов. Было обнаружено, что наблюдающиеся в природе вихри или водовороты имеют форму, которая следует в целом логарифмической прогрессии. Целью данного варианта осуществления является обеспечение перемещения и замедления газов внутри канала выхлопной системы благодаря использованию направляющих или расширительных камер, имеющих конфигурацию, соответствующую логарифмической кривой, в результате чего происходит замедление движения газа или вначале ступенчатое прогрессивно увеличивающееся изменение скорости последующим постепенным усилением изменения скорости, которое сопровождается непрерывным изменением направления, приближенно соответствующим логарифмической прогрессии Золотого Сечения. При таком воздействии на рабочую среду в значительной степени устраняется причина внезапных замедлений или резких изменений направления и уменьшается вероятность турбулентности и ухудшения эксплуатационных характеристик трубопровода с глушителем и/или жаровой трубой.

Звукопоглощающие устройства с использованием канала вращательного типа с логарифмическим расширением в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления можно применить в любой ситуации для расширения газов и/или снижения уровня создаваемого ими шума и даже для извлечения воздуха и других газов, хотя самым распространенным следует считать их использование в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. В этих случаях газ подается в трубу, затем его движение плавно замедляется с использованием направляющих и/или камер с логарифмической кривизной, аналогично закономерностям движения газов в природе, и, наконец, газы выходят наружу с низкой скоростью и низким уровнем шума.

- 5 008045

Для этой цели можно сконструировать звукопоглощающее устройство с самыми разнообразными конфигурациями, отдельные примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах.

В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 12, предусмотрено звукопоглощающее устройство (глушитель) 218/расширительная камера 211, имеющие входной участок 221 и выходной участок 225 в виде, соответственно, сужающегося и расширяющегося каналов. Глушитель имеет форму, соответствующую логарифмической кривой, с мелким шагом в зоне 221, прилегающей ко входу, и с относительно крупным шагом в зоне, прилегающей к выходу 225. Направляемые на вход 221 газы претерпевают медленное уменьшение скорости и вихревое вращение, подобное встречающемуся в природе движению газов.

В соответствии с конфигурацией, показанной на фиг. 13-15, расширительная камера может быть размещена внутри кожуха 411. Камера имеет спиральную стенку, расположенную вокруг оси 423 и снабженную кромкой 425, от которой коническая стенка закручивается по спирали внутрь в соответствии с логарифмической прогрессией. Поперечное сечение полости между смежными стенками увеличивается в направлении наружу в соответствии с логарифмической прогрессией, способствуя тем самым замедлению потока текучей среды внутри полости. Вращение газа в камере происходит по часовой стрелке (если ориентироваться на фиг. 8), при этом поток входит через вход 415, прогоняется по сужающимся наружу спиральным каналам внутри камеры, и выходит через выход 425.

Спиральная трубка, образующая расширительную камеру 418, имеет предпочтительно сравнительно большое поперечное сечение у выхода 425 и сравнительно малое поперечное сечение у входа 423, в который поток газа поступает с большой скоростью и затем выходит из выхода 425, в результате чего создается поток расширенного газа с низким уровнем шума.

Конфигурация камеры показана более четко на фиг. 15, которая представляет собой вид сверху указанной камеры, где можно видеть, что ее форма определяется логарифмической кривой со спиральной конфигурацией.

Такая логарифмическая кривая, или спираль, с приблизительным соотношением 1:0,618 применительно к камерам, направляющим или каналам, имеющим форму, соответствующую этой кривой, демонстрирует способность функционировать в гармоничном соответствии с движением газов в природе, вследствие чего создается возможность замедления потока текучих сред через камеру или двигатель с такими характеристиками, которые гораздо более гармоничны и, следовательно, эффективны, нежели достигаемые в традиционных глушителях, расширительных камерах и жаровых трубах.

Все описанные выше конструкции имеют одну общую характеристику, состоящую в том, что их можно использовать в качестве трубопровода или канала, способного генерировать поток текучей среды без турбулентности между входом и выходом или, в соответствии с другим возможным решением, обеспечивающего прохождение текучей среды между входом и выходом практически без турбулентности и с большей эффективностью, нежели та, которой удается добиться в традиционных системах с аналогичной производительностью.

Кроме этого, одна из характеристик изобретения заключается в том, что предлагаемый трубопровод и каждую из конструкций согласно описанным выше вариантам осуществления можно использовать с газообразными, жидкими и пульпообразными текучими средами.

Еще одна характеристика изобретения заключается в том, что поток текучей среды по поверхности канала/трубы создает существенно меньшие трение и ударные усилия на поверхность и на сам канал или трубу. Как следствие сказанного и уменьшения турбулентности, создаваемой каналом, генерируются меньшие количество тепла и уровень шума при работе канала, которые передаются в текучую среду.

Следующая характеристика изобретения заключается в том, что создание вихревого потока текучей среды сопровождается меньшим осаждением взвешенных веществ на стенках канала или трубы.

Следующая характеристика изобретения заключается в том, что благодаря уменьшению кавитации жидкостей имеет место меньшее насыщение кислородом и, соответственно, меньшее окисление жидкостей или материалов, использованных при изготовлении канала или трубы.

Следующая характеристика изобретения заключается в том, что текучие среды могут проходить по каналу или трубе в обратном направлении, порождая противоположные эффекты.

Кроме того, в рассмотренных вариантах изобретения на входе обеспечивается минимальный зазор для поступающей в канал текучей среды и вследствие этого только те материалы, которые способны проникнуть во входное отверстие, получают возможность пройти по каналу, что позволяет снизить риск его засорения.

Трубопровод или канал согласно изобретению может найти применение, среди прочих, в следующих системах: водопроводно-канализационные, холодильные, трубопроводные с циркуляцией текучих сред, системы расширения/сжатия горячих газов или хладагентов, дожигатели, дымовые трубы, газоходы, камеры сгорания, воздуховоды систем кондиционирования, пылеуловители, ослабители звука и глушители, а также использоваться в любых возможных случаях применения указанных систем благодаря, по меньшей мере, более интенсивному потоку текучей среды, уменьшению трения, теплопоступления, осаждения, окисления и снижению уровня шума.

- 6 008045

Следует иметь в виду, что объем изобретения не ограничивается описанными выше отдельными примерами его выполнения.

По всему тексту описания, если только контекст не подразумевает иного, слово содержать и его различные грамматические формы типа содержит или содержащий следует понимать как относящиеся к включению некоторого определенного элемента или группы элементов, а не к исключению какого бы то ни было определенного элемента или группы элементов.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Трубопровод для текучей среды, снабженный по меньшей мере на одном из его участков устройством для изменения параметров потока, имеющим спиральную активную поверхность, конфигурация которой в основном соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи, выполненную таким образом, чтобы вызывать завихрение потока, выходящего из указанного устройства, снижая турбулентность потока среды при прохождении по трубопроводу и тем самым уменьшая сопротивление текучей среды при прохождении по трубопроводу.
2. Трубопровод по п.1, в котором протяженность кривизны активной поверхности в плоскостях, перпендикулярных основному направлению потока, меняется по длине активной поверхности в соответствии с закономерностями Золотого Соотношения.
3. Трубопровод по п.1 или 2, в котором кривизна активной поверхности, отвечающая закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи в плоскостях как перпендикулярных основному направлению потока, так и параллельных основному направлению потока в трубопроводе, определяет поверхность с кривизной в трех измерениях, причем кривизна по каждому из направлений в основном или по большей части соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
4. Трубопровод по любому из пп.1-3, в котором активная поверхность содержит участок внутренней стенки трубопровода.
5. Трубопровод по любому из пп.1-4, площадь поперечного сечения которого, определяемая устройством для изменения параметров потока, меняется в основном в соответствии с закономерностями Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
6. Трубопровод по п.1 или 5, в котором активная поверхность имеет конфигурацию, соответствующую наружной конфигурации раковины животных, относящихся к типу моллюсков, классу брюхоногих или головоногих.
7. Трубопровод по п.6, в котором активная поверхность соответствует наружной конфигурации раковин моллюсков, относящихся к родам Уо1иббеа, Атдопаи1а, ИаиШик, Сошбеа или ТитЫшбеа.
8. Трубопровод по п.1 или 5, в котором активная поверхность имеет конфигурацию, соответствующую внутренней конфигурации раковины животных, относящихся к типу моллюсков, класс брюхоногих или головоногих.
9. Трубопровод по п.8, в котором активная поверхность соответствует внутренней конфигурации раковин моллюсков, относящихся к родам УоЫббеа, Агдопаи1а, ИаиШик, Сошбеа или ТитЫшбеа.
10. Трубопровод по любому из пп.1-9, в котором активная поверхность рассчитана таким образом, чтобы создавать вращательное перемещение текучей среды внутри трубопровода вокруг оси потока текучей среды.
11. Устройство для изменения параметров потока, размещенное в трубопроводе для текучей среды, содержащее канал для прохода среды, имеющий спиральную активную поверхность, которая оказывает на текучую среду, проходящую по каналу, воздействие, снижающее турбулентность текучей среды и, следовательно, уменьшающее сопротивление потока, причем конфигурация активной поверхности соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
12. Устройство для изменения параметров потока по п.11, в котором протяженность кривизны активной поверхности в плоскостях, перпендикулярных основному направлению потока, меняется по длине активной поверхности в соответствии с закономерностями Золотого Соотношения.
13. Устройство для изменения параметров потока по п.11 или 12, в котором кривизна активной поверхности, отвечающая закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи в плоскостях как перпендикулярных основному направлению течения потока через канал, так и параллельных основному направлению потока в канале, определяет поверхность с кривизной в трех измерениях, причем кривизна по каждому из направлений в основном или по большей части соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
14. Устройство для изменения параметров потока по любому из пп.11-13, площадь поперечного сечения которого внутри канала меняется в основном в соответствии с закономерностями Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
15. Устройство для изменения параметров потока по любому из пп.11-14, в котором активная поверхность имеет конфигурацию, соответствующую наружной конфигурации раковины животных, относящихся к типу моллюсков, классу брюхоногих или головоногих.

- 7 008045
16. Устройство для изменения параметров потока по п.15, в котором активная поверхность соответствует наружной конфигурации раковин моллюсков, относящихся к родам Уо 1иНс1са. Аг§оиаи1а, ΝηιιΙίΙιΐδ. Сошбеа или ТигЬпйбеа.
17. Устройство для изменения параметров потока по любому из пи. 11-14, в котором активная поверхность соответствует внутренней конфигурации раковины животных, относящихся к типу моллюсков, классу брюхоногих или головоногих.
18. Устройство для изменения параметров потока по и. 17, в котором активная поверхность соответствует внутренней конфигурации раковин моллюсков, относящихся к родам Уо1иббеа, Агдоиаи1а, ΝηιιΙί1и§, Сошбеа или ТигЫшбеа.
19. Трубопровод для текучей среды, содержащий канал и снабженный по меньшей мере на одном из его участков устройством для изменения параметров потока, содержащим спиральную активную поверхность, которая оказывает на текучую среду, проходящую по каналу, воздействие, снижающее турбулентность текучей среды и, следовательно, уменьшающее сопротивление потока, причем конфигурация активной поверхности соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
20. Трубопровод для текучей среды по и. 19, канал которого содержит кардиоваскулярный стент.
21. Трубопровод для текучей среды по п.19, канал которого содержит жаровую трубу.
22. Трубопровод для текучей среды по п.19, канал которого содержит звукопоглощающее устройство, снижающее уровень шума в потоке газа, содержащее расширительную камеру, стенки которой включают в себя активную поверхность.
23. Трубопровод для текучей среды по п.22, расширительная камера которого имеет входной участок, замедляющий поток газа и выходной участок, ускоряющий поток газа.
24. Устройство для изменения параметров потока по п.11, канал которого содержит кардиоваскулярный стент.
25. Устройство для изменения параметров потока по п.11, канал которого содержит жаровую трубу.
26. Канал для изменения направления потока текучей среды, содержащий входной участок, определяющий входную ось; выходной участок, определяющий центральную ось, не пересекающую входную ось; и промежуточный участок, обеспечивающий проход потока среды между входным и выходным участками, имеющий среднюю линию, спиральную активную поверхность, расположенную коаксиально внутри промежуточного участка, причем конфигурация активной поверхности соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
27. Канал для прохода среды, определяющий центральную ось и содержащий внутреннюю стенку, представляющую собой спирально закрученную активную поверхность, сообщающую потоку среды движение по спирали при прохождении через канал, причем конфигурация активной поверхности соответствует закономерностям Золотого Сечения или последовательности Фибоначчи.
28. Канал по п.27, площадь поперечного сечения которого меняется в основном в соответствии с закономерностями Золотого Соотношения или последовательности Фибоначчи.
29. Канал по п.27 или 28, представляющий собой кардиоваскулярный стент.
30. Канал для транспортировки среды, содержащий проводящий канал, определяющий центральную ось и устройство для изменения параметров потока, размещенное внутри проводящего канала соосно с его центральной осью и содержащее спиральную активную поверхность, соответствующую законо-