一种叶片起旋的离心式涡流管的制作方法

本发明涉及的是一种涡流管。

背景技术：

涡流管是一种对输入的压缩气体进行能量转换，达到一端排出冷气，一端排出热气的制冷装置。影响涡流管换热效果的因素主要有通入气体的压力，通入气体的流量以及冷/热气体流率。通入气体压力越大，流量越高，换热效果就会越好。

目前，涡流管主要由涡流发生器，热端管和节流阀这几个部分组成。来自外界的压缩空气经过涡流发生器(若干个圆周排列的，沿着热端管横截面切向的方向的喷嘴)后产生自由涡流，气流在高速旋转的过程中发生热交换，在横截面径向方向上产生温度梯度。位于涡流中心位置的气体温度最低并沿着半径方向递增。

涡流管分为逆流式和顺流式两种。在逆流式涡流管中，涡流外层温度较高的气体沿着圆台状节流阀的阀面往外排出，涡流内层温度较低的气体由于节流阀和高温气体的阻挡作用往相反方向运动，由涡流管的另外一端排出；而顺流式涡流管的节流阀在轴心的位置有贯穿阀体的开口，涡流内层的低温气体由该开口排出。

不管是逆流式涡流管还是顺流式涡流管，它们的节流阀都具有调节高温气体出口大小的功能。通过调节高温气体出口的大小，可以达到冷/热气流率的效果。目前的涡流管主要采用缩进圆台状节流阀的方式来调节高温气体出口大小。

目前的涡流管不具备独立产生压缩空气的能力，需要外界的空气压缩机，储气瓶等设备来为其提供工作所需要的压缩气体。因此涡流管往往只能应用于易于获得压缩气体的场合。因此它的应用范围还比较狭窄。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供可以独立产生压缩气体的一种叶片起旋的离心式涡流管。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种叶片起旋的离心式涡流管，其特征是：包括导流罩、离心压气机、支板、前段管、中段管、末段管、节流调节阀、集气管，导流罩的外圈连接前段管，导流罩的内部连接支板，支板与导流罩之间安装离心压气机，离心压气机连接传动轴，前段管、中段管、末段管依次相连，末段管连接集气管，节流调节阀的头部安装在末段管里，节流调节阀的尾部为长直管，长直管穿过集气管连通大气，节流调节阀的头部设置通孔，通孔分别连通末段管和长直管。

本发明还可以包括：

1、节流调节阀的头部外侧设置调节块，集气管里设置块，块与块之间形成调节孔，节流调节阀头部的转动形成调节块与调节孔的配合，从而控制末段管外侧气流的流量，集气管上设置与调节孔相通的开口。

2、支板的外部设置导向叶。

3、前段管与中段管之间以及中段管与末段管之间均安装叶片旋流器。

本发明的优势在于：本发明提出的离心式涡流管可以依靠自身的离心压气机来产生压缩气体从而能够独立工作，具有对外界设备依赖少，尺寸受限制程度小，可调节性更强的优点。

附图说明

图1是本发明的爆炸图；

图2是本发明的整体示意图；

图3是离心压气机的示意图；

图4是支板示意图；

图5是叶片旋流器示意图；

图6是节流阀示意图；

图7是节流阀剖视图；

图8是集气管示意图；

图9是集气管剖视图；

图10是集气管和节流阀的组合示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-10，本发明一种叶片起旋的离心式涡流管，其主要部件包括：导流罩2、离心压气机3、支板4、前段管5、中段管6、末段管8、节流调节阀9、集气管10；传动轴1用于与驱动电机连接，带动离心压气机3转动；离心压气机3位于导流罩2和支板4之间，支板4的外围有导向叶4.1；前段管5与中段管6，中段管6与末段管8之间均布置有叶片旋流器7；节流调节阀9位于末段管8的下游，其尾部有比阀体细的长直管9.1；长直管9.1穿过集气管10的中心，集气管10与末段管8连接；节流调节阀9的阀体外围均匀分布有块9.2，转动长直管9.1可以调节块9.2与集气管10上的块10.1之间的开口大小，从而可以实现冷热气流流量的分配；导流罩2与支板4连接，将离心压气机3限位；涡流管工作所需要的压缩气体由离心压气机3产生；前段管5连接在导流罩2上；前段管5，中段管6和末段管8的首端和末端均有法兰，用于连接其他部分；叶片旋流器7位于前段管5，中段管6和末段管8之间；叶片旋流器7的外围有法兰，用于与其他部分连接；节流调节阀9的轴心处有开口贯穿整个阀体；转动长直管9.1可以调节块9.2与集气管10上的块10.1之间的开口大小；集气管10的中心为贯穿的；集气管10的入口处均匀分布有块10.1，除了有调节高温/低温气体的流率的功能外，还有支撑集气管10壳体的作用；集气管10上部有开口，将高温气体排到外界。

本发明的涡流管的涡流发生器是一个离心式压气机以及配套的导流罩和支板。离心压气机具有单级压比高的优点，气体经过离心压气机和支板上的导向叶之后的运动形式为以涡流管为轴心的圆周运动和沿着轴向的平移，即形成了自由涡流。离心压气机的转速在30000rpm时，压比为3.0，流量为1kg/s。

本发明的涡流管的热端管采用分段式的，两段管之间有旋流器，一方面可以稳定涡流，使热交换过程正常进行；另一方面可以适当增加气流的阻力，提高换热效率。

由于本发明的涡流管采用顺流式布局，冷热气流同向排出，因此传统的缩进式节流阀无法满足要求。本发明的节流阀的轴心方向上有贯穿阀体的开口，且尾端为一较细的长直管穿过集气管，冷气沿着轴向排入外界，而且通过旋转该细管可以旋转阀体从而调整高温气体出口的开口大小。

本发明的涡流管的高温气体出口后面接有一集气管，高温气体沿着涡流管横截面的径向进入集气管，由其他方向排出，高低温气体在排出过程中互不干扰。

在离心压气机3的导风轮的带动下，外界空气经过导流罩2进入离心压气机3中，被压缩的气体由离心压气机3的径向排出，由支板4上的导向叶4.1导向后转化为自由涡流。自由涡流在前段管5，中段管6和末段管8中，在涡流管横截面的径向上发生能量交换能量由内往外传递，结果是在径向方向上产生温度梯度，内侧温度要低于外侧温度。为了保持自由涡流的稳定，在每段管之间设置有叶片旋流器7，同时叶片旋流器7能够一定程度上增加气流前进时的阻力，减慢气流轴向方向上的速度，使得气流停留在管内的时间更长，从而使换热过程更加充分。气流到达节流调节阀9后，位于内侧温度较低的气流从贯穿节流调节阀9轴心部位的开口排入外界；位于外侧温度较高的气流沿着节流调节阀9的阀面进入集气管10中，从集气管10的出口排入外界。旋转节流调节阀9尾部的长直管9.1，可以调节高温气体出口的大小，进而调节冷/热气体流量比。

技术特征：

技术总结
本发明的目的在于提供一种叶片起旋的离心式涡流管，包括导流罩、离心压气机、支板、前段管、中段管、末段管、节流调节阀、集气管，导流罩的外圈连接前段管，导流罩的内部连接支板，支板与导流罩之间安装离心压气机，离心压气机连接传动轴，前段管、中段管、末段管依次相连，末段管连接集气管，节流调节阀的头部安装在末段管里，节流调节阀的尾部为长直管，长直管穿过集气管连通大气，节流调节阀的头部设置通孔，通孔分别连通末段管和长直管。本发明提出的离心式涡流管可以依靠自身的离心压气机来产生压缩气体从而能够独立工作，具有对外界设备依赖少，尺寸受限制程度小，可调节性更强的优点。

技术研发人员：栾一刚;张力敏;梁恩广;殷越;王松
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2019.04.26
技术公布日：2019.08.02