專利名稱：一種模塊式雙級渦流管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種小型制冷裝置，具體為一種模塊式雙級渦流管，其在一定情況下能夠?qū)⒛芰糠蛛x，分別得到高溫和低溫工質(zhì)。
背景技術(shù)：
渦流管作為一種獨特的能量分離的裝置，不需要冷媒，不需要外在電能等能量的供應(yīng)，依靠使提供的工質(zhì)在渦流管中發(fā)生能量分離，達到制冷效果。整個裝置無運動部件，結(jié)構(gòu)簡單可靠，系統(tǒng)體積小，在特許要求冷卻和一定的制冷領(lǐng)域有極廣泛的應(yīng)用前景。但是由于渦流管內(nèi)部的能量分離現(xiàn)象及其復雜，目前仍沒有精確的理論來解釋其分離機制。因此限制了渦流管的改進和應(yīng)用推廣。當前市場上的渦流管也存在一定的缺陷體積小使得渦流管的制冷功率小，固定化結(jié)構(gòu)使得渦流管不能適應(yīng)工況變化，低溫和高溫的冷效比不·能靈活調(diào)節(jié)。這些又進一步縮小了渦流管的使用范圍。
發(fā)明內(nèi)容為了提高現(xiàn)有渦流管的實用價值，增加渦流管的靈活適應(yīng)能力，本實用新型渦流管的采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，便于組裝，能夠靈活調(diào)節(jié)，相對于以往的渦流管還能提高單管的能量分離能力，提高了渦流管的實用性能。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種模塊式雙級渦流管，其特征在于，熱端模塊、渦旋分離模塊、噴嘴進氣模塊和冷端出口模塊依次通過螺紋連接構(gòu)成渦流管，所述冷端出口模塊的冷氣出口上帶有標準外螺紋接口。氣源中的高壓氣體從噴嘴進入渦流管，在渦流管中做高速的旋轉(zhuǎn)運動，在運動過程中能量發(fā)生分離，最后冷的氣體從冷端出口流出，高溫氣體從熱端流出，完成整個的能量分離。低溫氣體通常用作冷源來制冷。由于目前渦流管的制冷效率、制冷功率、低溫等因素不僅與渦流管的機構(gòu)有關(guān)，還和渦流管的操作參數(shù)有關(guān)，但是現(xiàn)在市場上的渦流管都是一體化結(jié)構(gòu)，僅有調(diào)節(jié)活塞作為調(diào)節(jié)機構(gòu)，不能滿足應(yīng)用需要。通過模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，我們不僅可以減小系列化產(chǎn)品的不足，還可以增加渦流
管中的調(diào)節(jié)機構(gòu)，使得渦流管能夠適應(yīng)更廣的應(yīng)用范圍。

圖I為模塊式雙級渦流管外觀圖。圖2為模塊式雙級渦流管剖面圖。
具體實施方式
下面通過借助實施例更加詳細地說明本實用新型，但以下實施例僅是說明性的，本實用新型的保護范圍并不受這些實施例的限制。本實用新型對渦流管的結(jié)構(gòu)進行模塊化設(shè)計，將已有的渦流管按照功能結(jié)構(gòu)劃分為四個模塊，各模塊之間通過標準接口連接。如圖I所示，本實用新型提供的渦流管主要包括依次通過螺紋連接的熱端模塊I、渦旋分離模塊3、噴嘴進氣模塊5和冷端出口模塊7，具體地說，熱端模塊I與渦旋分離模塊3之間通過第一螺紋接口連接，渦旋分離模塊3與噴嘴進氣模塊5之間通過第二螺紋接口 4連接，噴嘴進氣模塊5和冷端出口模塊7之間通過第三螺紋接口 5連接，第一、第二和第三螺紋接口 4均為標準管螺紋連接；在冷端出口 模塊7的冷氣出口上帶有標準外螺紋接口 8。其中，熱端模塊I主要由熱端管體11、分離孔板12、活塞13、熱氣出口 14及后蓋板15組成,分離孔板12位于熱端管體11與潤旋分離模塊3相連的一端,后蓋板15位于熱端管體11的另一端，熱氣出口 14設(shè)置在熱端管體11上，其中活塞13通過活塞桿插入到后蓋板15的螺孔中，整個活塞13錐部置于熱端管體11中，熱端管體11內(nèi)的空間作為氣室。氣體流經(jīng)分離孔板12后經(jīng)活塞13錐部的再次分離，熱氣流達到熱端模塊的氣室內(nèi)，通過熱氣出口流出渦流管。渦旋分離模塊3包括渦旋管體31，渦旋管體內(nèi)形成渦旋室，為旋轉(zhuǎn)氣流的能量分尚提供空間。噴嘴進氣模塊5主要由進氣管體51和次級噴嘴組52組成，進氣管體51內(nèi)的空間形成渦旋室，每個噴嘴組由四個相同尺寸的噴嘴組成，四個噴嘴以圓周均勻分布焊接在進氣管體51與渦旋管體31的相連一端的外壁上，氣流通過次級噴嘴進入渦流管后，在初動能的帶動下，和上游氣體一起發(fā)生旋轉(zhuǎn)分離。冷端出口模塊7主要由冷端管體71、一級噴嘴組72、冷端蓋板73、冷氣出口 74組成，冷端蓋板73位于冷端管體與冷氣出口相接面上，冷氣出口 74位于冷端管體71的端部，一級噴嘴組72位于冷端管體71內(nèi)，冷端管體71內(nèi)的空間形成冷端渦旋室。氣體通過一級噴嘴組進入渦流管，在渦旋室中旋轉(zhuǎn)分離并向下游流動。由冷端渦旋室至活塞13錐部處分離得到的低溫氣體則由冷氣出口流出。如圖2所示，各個部分依靠螺紋連接，連接位置處根據(jù)工況要求選擇是否添加密封裝置，每個模塊包含相應(yīng)的部件，這樣可實現(xiàn)舊式渦流管所沒有的模塊化結(jié)構(gòu)。噴嘴進氣模塊3的數(shù)量可以為一個或多個，具體根據(jù)實際需要確定。熱端模塊I則作為常規(guī)的調(diào)節(jié)手段依舊發(fā)揮作用。另外一個本設(shè)計獨特的調(diào)節(jié)手段是噴嘴進氣模塊3和冷端出口 4的配合，通過調(diào)節(jié)每組噴嘴的角度(一般在O度至22度之間)和每個噴嘴組之間的距離，能夠調(diào)整渦流管的各項指標，以滿足工況要求，實現(xiàn)舊式渦流管所達不到的調(diào)節(jié)方法多元的目的。在選用渦流管時，根據(jù)相應(yīng)工況，通過流量計算選定所需的噴嘴數(shù)目，以噴嘴數(shù)目來確定所需的噴嘴模塊數(shù)。根據(jù)能量分離深度的要求和相應(yīng)的模塊組合的工況曲線來調(diào)整每組噴嘴模塊之間的角度和距離。這樣實現(xiàn)了舊式渦流管所沒有的匹配工況靈活性。同時，該模塊化設(shè)計保留了以往渦流管運行過程中的微調(diào)依靠活塞距離來實現(xiàn)的控制手段。以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應(yīng)該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種模塊式雙級渦流管，其特征在于，熱端模塊(I)、渦旋分離模塊(3)、噴嘴進氣模塊(5)和冷端出口模塊(7)依次通過螺紋連接構(gòu)成渦流管，所述冷端出口模塊的冷氣出口上帶有標準外螺紋接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述熱端模塊(I)包括熱端管體(11)、分離孔板(12)、活塞(13)、熱氣出口(14)及后蓋板(15)，分離孔板(12)位于熱端管體(11)與渦旋分離模塊(3)相連的一端，后蓋板(15)位于熱端管體(11)的另一端，熱氣出口( 14)設(shè)置在熱端管體(11)上，其中活塞(13)通過活塞桿插入到后蓋板(15)的螺孔中，整個活塞(13)錐部置于熱端管體(11)中，熱端管體(11)內(nèi)的空間作為氣室。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述渦旋分離模塊(3)包括為旋轉(zhuǎn)氣流的能量分離提供空間的渦旋管體(31)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述渦旋分離模塊(3)包括為旋轉(zhuǎn)氣流的能量分離提供空間的渦旋管體(31 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述噴嘴進氣模塊(5)包括進氣管體(51)和次級噴嘴組(52)，進氣管體(51)內(nèi)的空間形成渦旋室，每個噴嘴組由四個相同尺寸的噴嘴組成，四個噴嘴以圓周均勻分布焊接在進氣管體(51)與渦旋管體(31)的相連一端的外壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述噴嘴進氣模塊(5)包括進氣管體(51)和次級噴嘴組(52)，進氣管體(51)內(nèi)的空間形成渦旋室，每個噴嘴組由四個相同尺寸的噴嘴組成，四個噴嘴以圓周均勻分布焊接在進氣管體(51)與渦旋管體(31)的相連一端的外壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述冷端出口模塊(7)包括冷端管體(71)、一級噴嘴組(72)、冷端蓋板(73)、冷氣出口( 74)，冷端蓋板(73)位于冷端管體與冷氣出口相接面上，冷氣出口(74)位于冷端管體(71)的端部，一級噴嘴組(72)位于冷端管體(71)內(nèi)，冷端管體(71)內(nèi)的空間形成冷端渦旋室。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊式雙級渦流管，其特征在于，所述冷端出口模塊(7)包括冷端管體(71)、一級噴嘴組(72)、冷端蓋板(73)、冷氣出口( 74)，冷端蓋板(73)位于冷端管體與冷氣出口相接面上，冷氣出口( 74 )位于冷端管體(71)的端部，一級噴嘴組(72 )位于冷端管體(71)內(nèi)，冷端管體(71)內(nèi)的空間形成冷端渦旋室。
專利摘要本實用新型涉及一種小型制冷裝置，具體為一種模塊式雙級渦流管，它包括熱端模塊、渦旋分離模塊、噴嘴進氣模塊和冷端出口模塊，各模塊依次通過螺紋連接構(gòu)成渦流管，所述冷端出口模塊的冷氣出口上帶有標準外螺紋接口。氣體源中的高壓氣體從噴嘴進入渦流管，在渦流管中做高速的旋轉(zhuǎn)運動，在運動過程中能量發(fā)生分離，最后冷的氣體從冷端出口流出，高溫氣體從熱端流出，完成整個的能量分離。本實用新型渦流管的采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，便于組裝，能夠靈活調(diào)節(jié)，相對于以往的渦流管還能提高單管的能量分離能力，提高了渦流管的實用性能。
文檔編號F25B9/04GK202792672SQ20122046731
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者王偉, 金澤林, 孫逸樹, 陸軍, 陳相, 謝軍龍 申請人:華中科技大學