外激励式射流三维振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型外激励式射流三维振荡器，属于流体射流振荡和流动控制技术领域。
【背景技术】
[0002]射流技术在许多领域都有成熟和潜在的应用。而脉冲和振荡射流更有一些独特性质而越来越得到广泛关注与研究，如液体脉冲射流的冲刷和破碎能力要比稳定射流大的多，已大量用于清洗和钻井业。气体脉冲和振荡射流也用于吹扫、水体曝气、增氧等场合。振荡射流也用于计量和分配各支路脉冲流动，如用于静止式气波制冷机等。近年又有新发展，如研究利用射流振荡改善机翼边界层流动以提高升力等。
[0003]脉冲射流一般局限于一维流道和空间，附壁振荡射流也只是二维平面(扇形)运动。其影响区域和分配支路有限。虽可将二至多股振荡射流按空间角度排列并联，但极难实现频率和时序协调，更难实现多方向、多支路定时轮流取一的分配模式。
[0004]对于气体，以往大都采用将主射流分流自激励的方式，使主射流不断切换附壁振荡。但其过程的压力能损失很大，振荡频率和对称稳定性也很难控制，更不能实现向多条支路时均地分配射流，因而阻碍了射流技术向多领域的拓展应用。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种外激励式射流三维振荡器，是以小股(1/10左右)激励流精确控制主射流变向流动的器件。它可以被用作射流多向换向器、方向舵，时均或非时均射流分配器，特别是用作静止式气波制冷机向多根气波管轮流注入等量脉冲射流的分配器等。
[0006]本实用新型的技术方案:
[0007]外激励式射流三维振荡器，从出口为方形截面的喷嘴喷出的主射流，居中平行流入一小段截面积大于喷嘴出截面积的内方形管中，该管上端面喷嘴开口以外的部分封堵。在内方形管上下左右四个侧壁上，都增设外激励流入口。依据Coanda效应，主射流会向四边形的相邻两侧壁同时附壁，可被导流进对应的分支流道中。假设开始时射流附向左上两侧壁，从左侧壁激励口导入外激励流，便将附壁主射流推离，切换附到右上侧壁，可被导入右上分支流道;再从上侧壁激励口导入外激励流，主射流切换附到右下侧壁，……。如此可使主射流按顺时针或逆时针旋转依次附壁，形成四个方向的摆动振荡，并可实现向四选一分支流道的依次射流分配。
[0008]外激励式射流三维振荡器，包括主射流喷嘴流道管1、喷嘴出口2、内方形管3、外激励流入口 4、外激励流导入流道5、分支流道6、分支流道出口 7、与振荡器配合的四股外激励流旋转切换阀；外激励流旋转切换阀包括驱动机8、半空心转动轴9、左端盖1、左轴承11、阀体12、激励流输出口 13、挡流-分流套14、右轴承15、右端盖16、气体入口 17和轴侧出流口 18;主射流喷嘴流道管I居中插入内方形管3的顶端，内方形管3顶端其余的空方环暴露面积封堵；内方形管3的四边侧均开有外激励流入口 4，并焊接接管作为外激励流导入流道5;内方形管3的底端续接方形扩张锥壳，在锥壳内通过四条直角折板条与锥壳各个内角围成始段为方形截面的分支流道6或采用两块厚板体，在其中一块或两块上设有分支流道6，对接密封紧固；分支流道6端部开有分支流道出口 7;四个激励流输出口 13—开三闭，流出的激励脉冲流从外激励流导入流道5导入；四股外激励流旋转切换阀内含一根半空心转动轴9，其空心段开两个轴侧出流口 18，半空心转动轴9由左轴承11和右轴承15支承，半空心转动轴9左端从左端盖10穿出通过驱动机8驱转；阀体12内圆周贴装四个圆周开口的挡流-分流套14，挡流-分流套14外圆紧贴阀体12，挡流-分流套14内圆与半空心转动轴9间隙配合;阀体12圆周侧壁开四个激励流输出口 13，右端盖16中部开气体入口 17。
[0009]所述的主射流喷嘴流道管I的截面形状和喷嘴出口2的形状皆为方形或圆角方形，边长为0.5?500_;主射流喷嘴流道管I插入内方形管3的深度为喷嘴出口 2边长的O?3倍，主射流喷嘴流道管I为渐缩或直通道，其轴线与内方形管3的轴线重合；内方形管3的内方边长为喷嘴出口2边长的1.05?5倍，喷嘴出口2与内方形管3末端的距尚为喷嘴出口2边长的
0.3?20倍。
[0010]所述的外激励流入口4的开口形状为长边垂直于射流方向的矩形或圆角矩形，长边长度为喷嘴出口 2边长的0.2?4倍，短边长度为长边的1/20?19/20;外激励流入口 4在内方形管3的侧壁开设，距喷嘴出口 2的距离为内方形管3末端距喷嘴出口 2距离的0.15?I倍；外激励流入口 4在内方形管3侧壁的宽度方向居中或根据主射流所需的逆时针或顺时针振荡方向，沿振荡转动方向向前偏中。
[0011]所述的四条分支流道6的初始段截面形状为方形或圆角方形，流道沿程为等截面、单向渐缩或双向渐缩，四条分支流道6按内方形管3的轴线对称并沿程辐射扩张，水平和垂直方向的扩张角为2?75°。
[0012]小股外激励流体从与外激励式射流三维振荡器配合的四股外激励流旋转切换阀的右端盖16上的气体入口 17进入半空心转动轴9的空心流道，随着半空心转动轴9转动，从两个轴侧出流口 18流出的气流在固定挡流-分流套14圆周壁和开口的遮蔽与导引下，循环轮流流出阀体12内周的四个激励流输出口 13，每个激励流输出口 13流出的每股脉冲激励流按顺时针或逆时针顺序分别由四根管路引入外激励式射流三维振荡器的内方形管3四边侧各自的外激励流入口 4。
[0013]所述的激励流输出口13沿圆周方向依次按90°角交错排布，交错180°的每两个激励流输出口 13沿旋转切换阀轴向位置重合;半空心转动轴9的两个轴侧出流口 18的出口形状为矩形或圆角矩形，其长边平行于轴线，短边长为长边的0.1?I倍。
[0014]所述的挡流-分流套14共有四个圆周开口，圆周开口形状为矩形或圆角矩形，其长边沿圆周方向，短边长为长边的0.1?I倍，开口弧度角即二短边与轴心的夹角为20?100°;四个圆周开口两两沿套轴向位置重合但在圆周180°相对，与另两两开口的轴向位置有一段距离并错开90°圆周角；四个圆周开口圆弧各自对称于阀体12上四个激励流输出口 13的轴线或按半空心转动轴9的转动方向向前转过一定的角度与阀体12固装。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1.射流振荡过程的能量损失小。外激励流与主射流均来自同一气源，其总压相同，不会像喷射器那样靠主射流消耗大量动能引射低压气的情况。振荡射流的总压保持率可达85%以上，而以往的自激励平面振荡射流普遍不到70%，如此可提高振荡射流应用的经济性。
[0017]2.切换周期和振荡频率易精确控制。四股外激励流的轮换周期、时序和激励时长，可采用由周向错角开孔的旋转切换阀精确控制，因此可实现射流振荡频率的任意调节，和四方向或四支路流动时长的分别控制。这对于自激励振荡是无法实现的。
[0018]3.实现小占空比的时均脉冲射流分配。由于射流沿三维多方向振荡，能依次流进四条支路流道。各条流道都可获得相等时长的脉冲射流，其占空比只有1/3。可接近旋转式气波制冷机的射流分配效果。已研究证明气波管只有接受小占空比和周期一致的时均脉冲射流，才能达到高制冷效率:占空比I/3比I/1可提高制冷效率25 %以上。因此本实用新型应用于静止式气波制冷，可显著提高其效率。
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步的说明。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型外激励式射流三维振荡器的结构简图。
[0021]图2为与本实用新型外激励式射流三维振荡器所配合的四股外激励流旋转切换阀的结构简图。
[0022]图3是四股外激励流旋转切换阀在轴侧出流口截面处的剖视简图。
[0023]图中:I主射流喷嘴流道管；2喷嘴出口；3内方形管;4外激励流入口 ； 5外激励流导入流道;6分支流道;7分支流道出口 ； 8驱动机;9半空心转动轴；10左端盖；11左轴承；12阀体;13激励流输出口； 14挡流-分流套；15右轴承；16右端盖;17气体入□; 18轴侧出流口 ；&第一外激励流入口 ；b第二外激励流入口； c第三外激励流入口 ；d第四外激励流入口。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型外激励式射流三维振荡器的一种典型实施方式描述如下，但不只局限于此种实施方式:
[0025]本实用新型外激励式射流三维振荡器，包括主射流喷嘴流道管I，喷嘴出口2，内方形管3，四个外激励流入口4，四条外激励流导入流道5，四条分支流道6，四个分支流道出口7;与振荡器配合的四股外激励流旋转切换阀包括驱动机8，半空心转动轴9，左端盖10，左轴承11，阀体12，四个激励流输出口 13，挡流-分流套14，右轴承15，右端盖16，气体入口 17，两个轴侧出流口 18等结构和机件。
[0026]本实用新型外激励式射流三维振荡器的主射流喷嘴流道管I居中插入内方形管3的顶端，内方形管3顶端其余的空方环暴露面积封堵，可采用拼焊壳体或冲压方式成型；内方形管3的四边侧都各开一个外激励流入口4，并焊接接管作为外激励流导入流道5;内方形管3的底端续接方形扩张锥壳，再用四条直角折板条，各自在锥壳内与锥壳的一个内角围成一个始段为方形截面的分支流道6;为避免锥内焊接不便，可将围成分支流道6以外的锥壳割除；或是采用两块厚板体，在其一块或两块上加工出上述各个流道，然后对接密封紧固；从四条外激励流导入流道5导入的是从四股外激励流旋转切换阀的四个激励流输出口 13流出的四股一开三闭循环的激励脉冲流；四股外激励流旋转切换阀内含一根半空心转动轴9，其空心段开两个轴侧出流口 18，轴由左轴承11和右轴承15支承，轴左端从左端盖10穿出和由驱动机8驱转；阀体12内圆周贴装一个有四个圆周开口的挡流-分流套14，套外圆贴阀体而内圆与半空心转动轴9间隙配合，阀体12圆周侧壁开四个激励流输出口 13，右端盖16中部开气体入口 17。
[0027]本实用新型外激励式射流三维振荡