一种频率可控气流偏转控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种频率可控气流偏转控制装置，属于流体控制技术领域。
【背景技术】
[0002]目前工程应用中控制流体自动化的机械元件有各种形式的电磁阀，用于在工业生产中调整介质的方向，流量，速度及其他参数，而用于气流偏转的电磁阀称之为方向控制阀。现有的电磁阀工作原理为，在电磁阀内部有密闭的腔，在不同位置开设通孔，每个孔连接不同的管路。腔中间是活塞，两侧有两块电磁铁，在工作时，阀体会被吸引到通电电磁铁一侧。在方向控制阀中，通过输入脉冲波信号，便可设定射流偏转频率。电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区别，可分为六个分支小类:直动膜片结构、分步直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。目前电磁阀的优点为:技术成熟，易电气化，使用安全，动作快速，功率小，外形轻巧，型号多样，用途广泛。但电磁阀同时存在一定的局限性，如调节精度受限，阀芯只能处于两个极限位置，不能连续调节。同时电磁阀对介质洁净度有较高要求，杂质必须过滤。此外，在电磁阀中密封材料基本为橡胶，存在长时间放置后橡胶老化导致密封失效的问题。在特殊使用环境中，如高电磁辐射环境中，电磁阀的抗干扰能力大大减弱，甚至失效。而振荡射流元件不需外部电磁来改变其偏转特性，完全由结构设计来实现，可应用于这些特殊环境中。
【发明内容】
[0003]为了克服现有电磁阀对流体方向偏转控制的不足，本发明提出了一种频率可控气流偏转控制装置，该装置不仅可以实现气流偏转，而且偏转频率人为可控。相对于电磁阀，本发明具有体积小，结构简单，可连续调节，使用寿命长，偏转频率高，所需输入控制能量低等优点。
[0004]本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:
一种频率可控气流偏转控制装置，其特征在于，包括单稳态附壁振荡射流元件和等离子体激励器，所述单稳态附壁振荡射流元件用于提供射流气流来源的主射流气源；所述等离子体激励器用于对气流方向进行控制；所述单稳态射流元件包括射流入口、入口喷嘴、凹型分流劈、控制端口、气流偏转左出口和气流偏转右出口 ；射流入口与入口喷嘴相连接，控制端口位于本装置肩部以下，靠近气流偏转右出口一侧，气流偏转左出口位于气流偏转右出口对应另外一侧，凹型分流劈位于装置中心，等离子体激励器布置在控制端口内。
[0005]所述等离子体激励器与高电压电源连接。
[0006]所述高电压电源与高压信号发生器连接。
[0007]所述高压信号发生器发出频率及占空比的信号，控制等离子体激励器的通断频率及占空比。
[0008]所述离子体激励器的通断频率为ΙΗζ-ΙΜΗζ 本发明的有益效果如下: 1、本发明机械结构简单，经一体化设计，加工难度低。
[0009]2、本发明连接件少，气密性高，无需使用橡胶密封圈，经济性及可靠性提高。
[0010]3、本发明不使用橡胶密封圈，无橡胶老化等问题，可应用于某些特殊环境，如高热，尚氧，尚湿度等环境。
[0011]4、本发明气流偏转人为可控，偏转频率由等离子体激励器控制，在使用过程中即可连续控制，且可偏转频率范围高，放电频率最高可达3000Hz。
[0012]5、本发明采用流体流动控制技术，所需额外输入能量较低，节能环保。
【附图说明】
[0013]图1为气流偏转控制装置结构示意图，其中，1为射流入口 ；2为入口喷嘴；3为控制端口 ；4为凹型分流劈；5为等离子体激励器；6-1为气流偏转左出口 ；6-2为气流偏转右出口。
[0014]图2为等离子体激励器关闭时，气流偏转示意图。
[0015]图3为等离子体激励器开启时，气流偏转示意图。
[0016]图4为典型介质阻挡放电等离子体激励器结构示意图，其中7为电源；8为裸露电极；9为阻挡介质；10为介质覆盖电极。
[0017]图5为本气流偏转控制装置原理框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
[0019]本发明装置如图1所示，包括射流入口 1，入口喷嘴2，控制端口 3，凹型分流劈4及气流偏转左出口 6-1，气流偏转右出口 6-2。射流入口 1气流由恒压气罐提供，并由气流阀门控制入口气流的流量。该射流元件设计为单稳态附壁振荡射流元件，在控制端口 3无任何输入情况下，根据康达效应，由射流入口 1进入的气流将一直依附于气流偏转右出口 6-2端口一侧，气流由气流偏转右出口 6-2流出，如图2所示。当控制端口 3有输入时，气流发生偏转，依附于气流偏转左出口 6-1端口一侧，气流由气流偏转左出口 6-1流出，如图3所示。因此，要实现气流的偏转，便依靠于控制端口 3的输入与否。
[0020]图1中控制端口 3内部布置等离子体激励器5，等离子体激励器如图4所示，与高电压电源连接，当通电时产生射流，断电时停止。此通断频率可控且频率范围广，可达到1Ηζ-1ΜΗζο
[0021]本发明装置工作时，设置好所需的频率及占空比。通电时，等离子激励器5工作，在控制端口 3产生气流输入，由射流入口 1进入的主气流偏转向气流偏转左出口 6-1 —侧。断电时，控制端口 3不产生气流输入，由射流入口 1进入的主气流由于单稳态射流元件的结构设计，将偏向气流偏转右出口 6-2 —侧。
[0022]图2为气流偏转示意图，图中所示为等离子体激励器未开启状态下，气流偏转装置为单稳态，仅向一侧偏转。
[0023]图3为气流偏转示意图，图中所示为等离子体激励器开启状态下，气流经控制，偏向于另外一侧。
[0024]图4为等离子体激励器结构示意图，当通电时，会产生小股气流，此气流在本发明中为控制气流。
[0025]根据康达效应设计单稳态附壁振荡射流元件，在不施加任何控制时，气流永远偏向于一侧。当施加微小控制压力后，气流会偏转向另一侧，停止施加控制，便回复到单稳态状态，即偏向于原先一侧。此方法控制端口 3所需要的控制压力较小，在工作中所需额外输入能量小。同时只需改变控制端口 3输入的通断频率，便可改变气流偏转频率。在控制端口 3内布置等离子体激励器5。等离子体激励器5可以产生符合偏转要求的控制压力，同时其产生频率及占空比可人为控制，可控频率范围大，使振荡射流振荡频率范围更大。
[0026]图5为本发明气流偏转控制装置原理框图。等离子体激励器5布置在控制端口3内与高电压电源连接，高电压电源与高压信号发生器连接。气流元件为单稳态附壁射流元件，不施加外部控制时，气流仅从气流偏转右出口 6-2流出。所述主射流气源通过气流阀门与附壁振荡射流元件射流入口 1连接。所述气流阀门可根据控制信号调整输出气流流量。本发明工作时，由高压信号发生器发出频率及占空比的信号，控制等离子体激励器5的通断频率及占空比，等离子体激励器5通断频率可以实现本发明装置的切换频率。
【主权项】
1.一种频率可控气流偏转控制装置，其特征在于，包括单稳态附壁振荡射流元件和等离子体激励器(5)，所述单稳态附壁振荡射流元件用于提供射流气流来源的主射流气源；所述等离子体激励器(5)用于对气流方向进行控制；所述单稳态射流元件包括射流入口(1)、入口喷嘴(2)、凹型分流劈(4)、控制端口( 3)、气流偏转左出口(6-1)和气流偏转右出口(6-2);射流入口(1)与入口喷嘴(2)相连接，控制端口(3)位于本装置肩部以下，靠近气流偏转右出口(6-2) —侧，气流偏转左出口(6-1)位于气流偏转右出口(6-2)对应另外一侦牝凹型分流劈(4 )位于装置中心，等离子体激励器(5 )布置在控制端口( 3 )内。2.根据权利要求1所述的一种频率可控气流偏转控制装置，其特征在于，所述等离子体激励器(5 )与高电压电源连接。3.根据权利要求2所述的一种频率可控气流偏转控制装置，其特征在于，所述高电压电源与高压信号发生器连接。4.根据权利要求3所述的一种频率可控气流偏转控制装置，其特征在于，所述高压信号发生器发出频率及占空比的信号，控制等离子体激励器(5)的通断频率及占空比。5.根据权利要求4所述的一种频率可控气流偏转控制装置，其特征在于，所述离子体激励器(5)的通断频率为ΙΗζ-ΙΜΗζ。
【专利摘要】本发明公开了一种频率可控气流偏转控制装置，属于流体控制技术领域。该控制装置包括单稳态附壁振荡射流元件和等离子体激励器（5）；所述单稳态射流元件包括射流入口（1）、入口喷嘴（2）、凹型分流劈（4）、控制端口（3）、气流偏转左出口（6-1）和气流偏转右出口（6-2）。本发明具有体积小，结构简单，可连续调节，使用寿命长，偏转频率高，所需输入控制能量低等优点。
【IPC分类】F16K11/00, F16K31/02
【公开号】CN105402464
【申请号】CN201510893177
【发明人】胡亮, 史志伟, 王杰, 杜海, 陆纪椿, 魏德宸
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月8日