一种基于不等速扰动原理的送风装置

1.本发明涉及流体力学技术领域，具体涉及一种基于不等速扰动原理的送风装置。


背景技术：

2.现有的扰动式涡环产生装置，主要为通过热胀冷缩的气体膨胀来驱动扰动杆的热力驱动的机械式扰动、通过电磁铁直接撞击薄膜的机械式扰动，通过给气体压缩加压或者膨胀加压后小孔喷射的气流式扰动式或者通过流通截面突变的气流式扰动，其分别存在脉冲频率低、噪音高、小孔喷射气流或者截面收缩后产生的高速气流易发散导致扰动效果差和扰动范围有限的弊端。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于不等速扰动原理的送风装置，利用不等速驱动模组产生的不等速特性，使得扰动模组推动薄膜实现不等速扰动，扰动效果好，并消除了电磁铁开合时相互撞击产生的噪音。
4.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
5.一种基于不等速扰动原理的送风装置，包括送风模组、扰动模组和不等速驱动模组；送风模组包括通风管道、弹性薄膜和渐缩喷口，渐缩喷口和弹性薄膜分别设置于通风管道的前后两端，通风管道的侧壁设有进风槽，扰动模组设置于弹性薄膜一侧，不等速驱动模组与扰动模组连接；不等速驱动模组带动扰动模组，扰动模组的扰动杆进一步驱动弹性薄膜，使得在通风管道内的圆柱形气流中央在弹性薄膜的推动作用下发生加速，进而在渐缩喷口处发生卷曲产生涡环。
6.按照上述技术方案，扰动模组包括扰动杆和扰动连杆组，扰动杆的一端布置于弹性薄膜的一侧，另一端与扰动连杆组连接，不等速驱动模组与扰动连杆组连接。
7.按照上述技术方案，扰动连杆组包括一号扰动连杆、滑动框架、二号扰动连杆和回位弹簧，一号扰动连杆的一端通过转轴与扰动杆连接，一号扰动连杆可绕转轴转动，一号扰动连杆和二号扰动连杆分别套接于滑动框架上滑道，一号扰动连杆和二号扰动连杆可沿滑道来回移动，一号扰动连杆的另一端与二号扰动连杆的一端之间通过回位弹簧连接，二号扰动连杆的另一端与不等速驱动模组连接。
8.按照上述技术方案，通风管道的后端设有扰动底盖，扰动底盖布置于弹性薄膜的外侧，扰动底盖上设置有扰动通孔，扰动杆穿过扰动通孔与弹性薄膜接触。
9.按照上述技术方案，不等速驱动模组包括不等速球壳单元、旋转电机、联轴器、主动不等速轴和从动不等速轴连接，旋转电机通过联轴器与主动不等速轴的一端连接，主动不等速轴的另一端与不等速球壳单元的一端连接，不等速球壳单元的另一端与从动不等速轴的一端连接，从动不等速轴的另一端与扰动模组连接。
10.按照上述技术方案，不等速球壳单元包括不等速连杆、密封活塞、不等速球壳、记忆合金弹簧，不等速球壳内设有两个相交并成一定夹角的通孔，分别为第一通孔和第二通
密封环，13-记忆合金弹簧，14-导电轴承，15-供电模块，16-主动不等速轴，17-联轴器，18-旋转电机，19-回位弹簧，20-弹性薄膜。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
30.参照图1～图5所示，本发明提供的一个实施例中的基于不等速扰动原理的送风装置，包括送风模组、扰动模组和不等速驱动模组；送风模组包括通风管道、弹性薄膜和渐缩喷口，渐缩喷口和弹性薄膜分别设置于通风管道的前后两端，通风管道的侧壁设有进风槽，进风槽布置于弹性薄膜和渐缩喷口之间，外界气流可通过进风槽进入通风管道，扰动模组设置于弹性薄膜一侧，布置与通风管道外，不等速驱动模组与扰动模组连接；不等速驱动模组带动扰动模组，扰动模组的扰动杆进一步驱动弹性薄膜20，使得在通风管道内的圆柱形气流中央在弹性薄膜的推动作用下发生加速，进而在渐缩喷口处发生卷曲产生涡环。
31.进一步地，扰动模组包括扰动杆4和扰动连杆组，扰动杆的一端布置于弹性薄膜的一侧，另一端与扰动连杆组连接，不等速驱动模组与扰动连杆组连接。
32.进一步地，扰动连杆组包括一号扰动连杆5、滑动框架6、二号扰动连杆7和回位弹簧 19，一号扰动连杆的一端通过转轴与扰动杆连接，一号扰动连杆可绕转轴转动，一号扰动连杆和二号扰动连杆分别套接于滑动框架上滑道，一号扰动连杆和二号扰动连杆可沿滑道来回移动，一号扰动连杆的另一端与二号扰动连杆的一端之间通过回位弹簧连接，二号扰动连杆的另一端与不等速驱动模组连接。
33.进一步地，扰动杆另一端设置有转轴，一号扰动连杆一端与转轴相连，另一端与回位弹簧相连；二号扰动连杆一端与回位弹簧相连，另一端与不等速驱动模组相连；滑动框架设置于一号扰动连杆与二号扰动连杆相接处，保证一号扰动连杆与二号扰动连杆的伸缩运动在同一直线上。
34.进一步地，通风管道的后端设有扰动底盖，扰动底盖布置于弹性薄膜的外侧，扰动底盖中央上设置有扰动通孔，扰动杆穿过扰动通孔与弹性薄膜接触；扰动杆一端直径略小于扰动底盖中央的扰动通孔内径，使其可以在扰动通孔内往复运动。
35.进一步地，不等速驱动模组包括不等速球壳单元、旋转电机18、联轴器17、主动不等速轴16和从动不等速轴8连接，旋转电机通过联轴器与主动不等速轴16的一端连接，主动不等速轴16的另一端与不等速球壳单元的一端连接，不等速球壳单元的另一端与从动不等速轴 8的一端连接，从动不等速轴8的另一端与扰动模组的二号扰动连杆7连接。
36.进一步地，不等速球壳单元包括不等速连杆9、密封活塞10、不等速球壳11、记忆合金弹簧13，不等速球壳内设有两个相交并成一定夹角的圆柱通孔，分别为第一圆柱通孔和第二圆柱通孔，每个圆柱通孔内的两端均套接有密封活塞，一个圆柱通孔内的一个密封活塞与另一个圆柱通孔中的一个密封活塞之间连接有记忆合金弹簧，通过对记忆合金弹簧通电或断电用于调节密封活塞在圆柱通孔中的位置；
37.第一圆柱通孔内的两个密封活塞的外端分别通过两个不等速连杆，与主动不等速轴一端连接的轴端杆两端铰接，主动不等速轴的另一端通过联轴器与旋转电机连接；
38.第二圆柱通孔内的两个密封活塞的外端分别通过两个不等速连杆，与从动不等速轴一端连接的轴端杆两端铰接，从动不等速轴的另一端与扰动模组的二号扰动连杆连接；
39.不等速连杆与密封活塞、主动不等速轴的轴端杆和从动不等速轴的轴端杆的连接均为铰接。
40.密封活塞上、第一圆柱通孔和第二圆柱通孔内设有限位凸块，用于限制定位密封活塞的移动位置。
41.进一步地，主动不等速轴的一端和从动不等速轴的一端分别与相应的轴端杆的中部连接。
42.进一步地，主动不等速轴上嵌套有导电轴承14，记忆合金弹簧13通过导电轴承14连接有供电模块15；供电模块15对记忆合金弹簧13通电或断电，调节记忆合金弹簧13的长度，调节密封活塞在圆柱通孔内的位置，从而调节不等速特性。
43.导电轴承14包括导电杆1401、外轴承1402和内轴承1403，外轴承1402套设于内轴承 1403外，内轴承1403套设于主动不等速轴上，外轴承1402通过导电杆1401与供电模块15 连接。
44.进一步地，两个圆柱通孔相互垂直相交，相交点为不等速球壳的圆心。
45.进一步地，密封活塞和圆柱通孔之间设有密封环12。
46.进一步地，不等速球壳为平面内开设有两个垂直圆柱通孔的球体，密封活塞一端为活塞，且活塞上设置有挂钩，另一端为带有转轴的连杆；不等速连杆为两端均带有转轴的连杆，密封活塞插入不等速球壳内的圆柱形通孔，另一端与不等速连杆首段的转轴相连，不等速连杆尾端的转轴与主动不等速轴或者从动不等速轴的转轴相连。记忆合金弹簧与主动不等速轴对应的两个密封活塞上的挂钩相连。
47.进一步地，记忆合金弹簧为电热弹簧，当对记忆合金弹簧通电时，记忆合金弹簧发热，记忆合金弹簧受热伸长，带动相应密封活塞向外移动；当记忆合金弹簧断电时，记忆合金弹簧回缩，带动相应的密封活塞向不等速球壳的球心移动。
48.进一步地，两个相交的圆柱通孔内腔相互连通，并填充有流体，当记忆合金弹簧通电伸长时，带动与记忆合金弹簧相连的第一圆柱通孔内的一个密封活塞和第二圆柱通孔内的一个密封活塞向外移动，同时未与记忆合金弹簧相连的第一圆柱通孔内的另一个密封活塞和第二圆柱通孔内的另一个密封活塞向球心移动；当记忆合金弹簧断电回缩，带动与记忆合金弹簧相连的第一圆柱通孔内的一个密封活塞和第二圆柱通孔内的一个密封活塞向球心移动，同时未与记忆合金弹簧相连的第一圆柱通孔内的另一个密封活塞和第二圆柱通孔内的另一个密封活塞向外移动。
49.不等速连杆带动不等速球壳转动时，其旋转方向与密封活塞轴线相垂直，所以在转动过程中密封活塞不会受到轴向力而移动，而如果两个圆柱通孔内填充有流体，可进一步防止密封活塞在转动过程中移动，因为流体很难压缩，当圆柱通孔内的一个密封活塞向外移动时，另一端的密封活塞必然向球心移动，通过一个记忆合金弹簧能控制四个密封活塞的移动，简化了控制电路。
50.进一步地，联轴器不导电。
51.进一步地，如图6所示，第一通孔或者第二通孔内两个活塞最远端面距离为b，不等速轴和其轴端杆的连接处与不等速球壳球心的距离为a，不论在什么工况条件下，b永远小于 2a。若距离b大于距离2a，则在传动过程中，可能会发生机构的干涉致使传动失效，此处不等速轴包括主动不等速轴和从动不等速轴，即主动不等速轴和从动不等速轴均要满足此
条件。
52.本发明的工作原理：
53.参照图1所示，本发明提供的一种基于不等速扰动原理的送风装置，初始状态时，外界气流由送风管道2的进气口201进入送风模组内，然后经由渐缩喷口1流出。旋转电机18开始运作，通过联轴器17的作用下，使得主动不等速轴16也开始旋转，由于主动不等速轴16 与供电模块15通过导电轴承14相连，因此主动不等速轴16的旋转并不会引起供电模块15 的运动。主动不等速轴16的旋转，进而使得与其相连的不等速连杆9旋转，依次带动不等速球壳11从动不等速轴8的旋转。由于不等速驱动模组在主动不等速轴16和从动不等速轴8 之间存在夹角时、具备不等速特性，既将旋转电机18所驱动的主动不等速轴16的匀速运动，转变为从动不等速轴8的时快时慢的不等速运动。进而使得与从动不等速轴相连的扰动模组中的扰动杆4沿着扰动底盖3中央的扰动通孔实现快慢交替的直线运动。其中一号扰动连杆 5、滑动框架6、二号扰动连杆7、回位弹簧19的设计增加扰动模组的自由度，防止扰动杆4 在沿着扰动底盖3运动时发生卡死现象。扰动杆进一步驱动弹性薄膜20，使得在通风管道内的圆柱形气流中央在弹性薄膜的推动作用下发生加速，进而在渐缩喷口处发生卷曲产生涡环。
54.其中不等速驱动模组产生不等速特性的原因如图4所示，不等速驱动模组的工作原理是：选定点a(x1，y1，z1)、点b(x2，y2，z2)和点o(0，0，0)建立xyz坐标系，a(x1，y1， z1)、点b(x2，y2，z2)分别为第一通孔内的与记忆合金弹簧连接的活塞顶点坐标、第二通孔内与记忆合金弹簧连接的活塞顶点坐标，点o(0，0，0)为不等速球壳的球心，a、b、o 三点组成的三角形关系为：(bo)2+(ao)2＝(ab)2；
55.当bo＝ao＝r，时，点a、b分别的坐标为：
56.x1＝cosθ1×
r x2＝-sinθ2cosα
×
r；
57.y1＝0 y2＝sinθ2sinα
×
r；
58.z1＝sinθ1×
r z1＝cosθ2×
r；
59.则，(x
1-x1)2+(y
1-y2)2+(z
1-z2)2＝2r2；
60.(cosθ1+sinθ1cosα)2+(sinθ2)2(sinα)2+(sinθ1-cosθ2)2＝2；
61.a
×
cosθ1sinθ2cosα＝b
×
sinθ1cosθ2；
62.tanθ1＝cosα
×
tanθ2；
63.可见，旋转电机18输出轴和联轴器17之间角速度的关系仅与两者夹角α有关，当旋转电机18输出轴以恒定速度旋转时，联轴器17出现速度的波动，转速时快时慢。当记忆合金弹簧13收缩使得线段ao减小，bo与ao不相等时，tanθ1＝kcosα
×
tanθ2，其中k为与bo 和ao组成的相关系数，k值越大，不等速特性越大。
64.因此，当旋转电机18输出轴和联轴器17之间夹角α固定不变时，通过记忆合金弹簧13 改变长度进而改变k，能够使得不等速特性进一步加剧，从而利用不等速驱动模组时快时慢的转速，使得执行扰动模组的撞针对薄膜的扰动以脉冲的形式呈现。
65.以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。