外激勵(lì)式射流三維振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器，屬于流體射流振蕩和流動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]射流技術(shù)在許多領(lǐng)域都有成熟和潛在的應(yīng)用。而脈沖和振蕩射流更有一些獨(dú)特性質(zhì)而越來(lái)越得到廣泛關(guān)注與研究，如液體脈沖射流的沖刷和破碎能力要比穩(wěn)定射流大的多，已大量用于清洗和鉆井業(yè)。氣體脈沖和振蕩射流也用于吹掃、水體曝氣、增氧等場(chǎng)合。振蕩射流也用于計(jì)量和分配各支路脈沖流動(dòng)，如用于靜止式氣波制冷機(jī)等。近年又有新發(fā)展，如研究利用射流振蕩改善機(jī)翼邊界層流動(dòng)以提高升力等。
[0003]脈沖射流一般局限于一維流道和空間，附壁振蕩射流也只是二維平面(扇形)運(yùn)動(dòng)。其影響區(qū)域和分配支路有限。雖可將二至多股振蕩射流按空間角度排列并聯(lián)，但極難實(shí)現(xiàn)頻率和時(shí)序協(xié)調(diào)，更難實(shí)現(xiàn)多方向、多支路定時(shí)輪流取一的分配模式。
[0004]對(duì)于氣體，以往大都采用將主射流分流自激勵(lì)的方式，使主射流不斷切換附壁振蕩。但其過(guò)程的壓力能損失很大，振蕩頻率和對(duì)稱穩(wěn)定性也很難控制，更不能實(shí)現(xiàn)向多條支路時(shí)均地分配射流，因而阻礙了射流技術(shù)向多領(lǐng)域的拓展應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種外激勵(lì)式射流三維振蕩器，是以小股(1/10左右)激勵(lì)流精確控制主射流變向流動(dòng)的器件。它可以被用作射流多向換向器、方向舵，時(shí)均或非時(shí)均射流分配器，特別是用作靜止式氣波制冷機(jī)向多根氣波管輪流注入等量脈沖射流的分配器等。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]外激勵(lì)式射流三維振蕩器，從出口為方形截面的噴嘴噴出的主射流，居中平行流入一小段截面積大于噴嘴出截面積的內(nèi)方形管中，該管上端面噴嘴開口以外的部分封堵。在內(nèi)方形管上下左右四個(gè)側(cè)壁上，都增設(shè)外激勵(lì)流入口。依據(jù)Coanda效應(yīng)，主射流會(huì)向四邊形的相鄰兩側(cè)壁同時(shí)附壁，可被導(dǎo)流進(jìn)對(duì)應(yīng)的分支流道中。假設(shè)開始時(shí)射流附向左上兩側(cè)壁，從左側(cè)壁激勵(lì)口導(dǎo)入外激勵(lì)流，便將附壁主射流推離，切換附到右上側(cè)壁，可被導(dǎo)入右上分支流道;再?gòu)纳蟼?cè)壁激勵(lì)口導(dǎo)入外激勵(lì)流，主射流切換附到右下側(cè)壁，……。如此可使主射流按順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)依次附壁，形成四個(gè)方向的擺動(dòng)振蕩，并可實(shí)現(xiàn)向四選一分支流道的依次射流分配。
[0008]外激勵(lì)式射流三維振蕩器，包括主射流噴嘴流道管1、噴嘴出口2、內(nèi)方形管3、外激勵(lì)流入口 4、外激勵(lì)流導(dǎo)入流道5、分支流道6、分支流道出口 7、與振蕩器配合的四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥；外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥包括驅(qū)動(dòng)機(jī)8、半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9、左端蓋10、左軸承11、閥體12、激勵(lì)流輸出口 13、擋流-分流套14、右軸承15、右端蓋16、氣體入口 17和軸側(cè)出流口 18;主射流噴嘴流道管1居中插入內(nèi)方形管3的頂端，內(nèi)方形管3頂端其余的空方環(huán)暴露面積封堵；內(nèi)方形管3的四邊側(cè)均開有外激勵(lì)流入口 4，并焊接接管作為外激勵(lì)流導(dǎo)入流道5;內(nèi)方形管3的底端續(xù)接方形擴(kuò)張錐殼，在錐殼內(nèi)通過(guò)四條直角折板條與錐殼各個(gè)內(nèi)角圍成始段為方形截面的分支流道6或采用兩塊厚板體，在其中一塊或兩塊上設(shè)有分支流道6，對(duì)接密封緊固；分支流道6端部開有分支流道出口 7;四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13—開三閉，流出的激勵(lì)脈沖流從外激勵(lì)流導(dǎo)入流道5導(dǎo)入；四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥內(nèi)含一根半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，其空心段開兩個(gè)軸側(cè)出流口 18，半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9由左軸承11和右軸承15支承，半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9左端從左端蓋10穿出通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)8驅(qū)轉(zhuǎn)；閥體12內(nèi)圓周貼裝四個(gè)圓周開口的擋流-分流套14，擋流-分流套14外圓緊貼閥體12，擋流-分流套14內(nèi)圓與半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9間隙配合;閥體12圓周側(cè)壁開四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13，右端蓋16中部開氣體入口 17。
[0009]所述的主射流噴嘴流道管1的截面形狀和噴嘴出口2的形狀皆為方形或圓角方形，邊長(zhǎng)為0.5?500_;主射流噴嘴流道管1插入內(nèi)方形管3的深度為噴嘴出口 2邊長(zhǎng)的0?3倍，主射流噴嘴流道管1為漸縮或直通道，其軸線與內(nèi)方形管3的軸線重合；內(nèi)方形管3的內(nèi)方邊長(zhǎng)為噴嘴出口2邊長(zhǎng)的1.05?5倍，噴嘴出口2與內(nèi)方形管3末端的距尚為噴嘴出口2邊長(zhǎng)的
0.3?20倍。
[0010]所述的外激勵(lì)流入口4的開口形狀為長(zhǎng)邊垂直于射流方向的矩形或圓角矩形，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為噴嘴出口 2邊長(zhǎng)的0.2?4倍，短邊長(zhǎng)度為長(zhǎng)邊的1/20?19/20;外激勵(lì)流入口 4在內(nèi)方形管3的側(cè)壁開設(shè)，距噴嘴出口 2的距離為內(nèi)方形管3末端距噴嘴出口 2距離的0.15?1倍；外激勵(lì)流入口 4在內(nèi)方形管3側(cè)壁的寬度方向居中或根據(jù)主射流所需的逆時(shí)針或順時(shí)針振蕩方向，沿振蕩轉(zhuǎn)動(dòng)方向向前偏中。
[0011]所述的四條分支流道6的初始段截面形狀為方形或圓角方形，流道沿程為等截面、單向漸縮或雙向漸縮，四條分支流道6按內(nèi)方形管3的軸線對(duì)稱并沿程輻射擴(kuò)張，水平和垂直方向的擴(kuò)張角為2?75°。
[0012]小股外激勵(lì)流體從與外激勵(lì)式射流三維振蕩器配合的四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥的右端蓋16上的氣體入口 17進(jìn)入半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的空心流道，隨著半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，從兩個(gè)軸側(cè)出流口 18流出的氣流在固定擋流-分流套14圓周壁和開口的遮蔽與導(dǎo)引下，循環(huán)輪流流出閥體12內(nèi)周的四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13，每個(gè)激勵(lì)流輸出口 13流出的每股脈沖激勵(lì)流按順時(shí)針或逆時(shí)針順序分別由四根管路引入外激勵(lì)式射流三維振蕩器的內(nèi)方形管3四邊側(cè)各自的外激勵(lì)流入口 4。
[0013]所述的激勵(lì)流輸出口13沿圓周方向依次按90°角交錯(cuò)排布，交錯(cuò)180°的每?jī)蓚€(gè)激勵(lì)流輸出口 13沿旋轉(zhuǎn)切換閥軸向位置重合;半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的兩個(gè)軸側(cè)出流口 18的出口形狀為矩形或圓角矩形，其長(zhǎng)邊平行于軸線，短邊長(zhǎng)為長(zhǎng)邊的0.1?1倍。
[0014]所述的擋流-分流套14共有四個(gè)圓周開口，圓周開口形狀為矩形或圓角矩形，其長(zhǎng)邊沿圓周方向，短邊長(zhǎng)為長(zhǎng)邊的0.1?1倍，開口弧度角即二短邊與軸心的夾角為20?100°;四個(gè)圓周開口兩兩沿套軸向位置重合但在圓周180°相對(duì)，與另兩兩開口的軸向位置有一段距離并錯(cuò)開90°圓周角；四個(gè)圓周開口圓弧各自對(duì)稱于閥體12上四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13的軸線或按半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)方向向前轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度與閥體12固裝。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1.射流振蕩過(guò)程的能量損失小。外激勵(lì)流與主射流均來(lái)自同一氣源，其總壓相同，不會(huì)像噴射器那樣靠主射流消耗大量動(dòng)能引射低壓氣的情況。振蕩射流的總壓保持率可達(dá)85%以上，而以往的自激勵(lì)平面振蕩射流普遍不到70%，如此可提高振蕩射流應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性。
[0017]2.切換周期和振蕩頻率易精確控制。四股外激勵(lì)流的輪換周期、時(shí)序和激勵(lì)時(shí)長(zhǎng)，可采用由周向錯(cuò)角開孔的旋轉(zhuǎn)切換閥精確控制，因此可實(shí)現(xiàn)射流振蕩頻率的任意調(diào)節(jié)，和四方向或四支路流動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的分別控制。這對(duì)于自激勵(lì)振蕩是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
[0018]3.實(shí)現(xiàn)小占空比的時(shí)均脈沖射流分配。由于射流沿三維多方向振蕩，能依次流進(jìn)四條支路流道。各條流道都可獲得相等時(shí)長(zhǎng)的脈沖射流，其占空比只有1/3。可接近旋轉(zhuǎn)式氣波制冷機(jī)的射流分配效果。已研究證明氣波管只有接受小占空比和周期一致的時(shí)均脈沖射流，才能達(dá)到高制冷效率:占空比1 /3比1 /1可提高制冷效率25 %以上。因此本發(fā)明應(yīng)用于靜止式氣波制冷，可顯著提高其效率。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0021]圖2為與本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器所配合的四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0022]圖3是四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥在軸側(cè)出流口截面處的剖視簡(jiǎn)圖。
[0023]圖中:1主射流噴嘴流道管；2噴嘴出口；3內(nèi)方形管;4外激勵(lì)流入口 ； 5外激勵(lì)流導(dǎo)入流道;6分支流道;7分支流道出口 ； 8驅(qū)動(dòng)機(jī);9半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸；10左端蓋；11左軸承；12閥體;13激勵(lì)流輸出口； 14擋流-分流套；15右軸承；16右端蓋;17氣體入□; 18軸側(cè)出流口 ；&第一外激勵(lì)流入口 ；b第二外激勵(lì)流入口； c第三外激勵(lì)流入口 ；d第四外激勵(lì)流入口。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器的一種典型實(shí)施方式描述如下，但不只局限于此種實(shí)施方式:
[0025]本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器，包括主射流噴嘴流道管1，噴嘴出口2，內(nèi)方形管3，四個(gè)外激勵(lì)流入口 4，四條外激勵(lì)流導(dǎo)入流道5，四條分支流道6，四個(gè)分支流道出口 7;與振蕩器配合的四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥包括驅(qū)動(dòng)機(jī)8，半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，左端蓋10，左軸承11，閥體12，四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13，擋流-分流套14，右軸承15，右端蓋16，氣體入口 17，兩個(gè)軸側(cè)出流口 18等結(jié)構(gòu)和機(jī)件。
[0026]本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器的主射流噴嘴流道管1居中插入內(nèi)方形管3的頂端，內(nèi)方形管3頂端其余的空方環(huán)暴露面積封堵，可采用拼焊殼體或沖壓方式成型；內(nèi)方形管3的四邊側(cè)都各開一個(gè)外激勵(lì)流入口4，并焊接接管作為外激勵(lì)流導(dǎo)入流道5;內(nèi)方形管3的底端續(xù)接方形擴(kuò)張錐殼，再用四條直角折板條，各自在錐殼內(nèi)與錐殼的一個(gè)內(nèi)角圍成一個(gè)始段為方形截面的分支流道6;為避免錐內(nèi)焊接不便，可將圍成分支流道6以外的錐殼割除；或是采用兩塊厚板體，在其一塊或兩塊上加工出上述各個(gè)流道，然后對(duì)接密封緊固；從四條外激勵(lì)流導(dǎo)入流道5導(dǎo)入的是從四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥的四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13流出的四股一開三閉循環(huán)的激勵(lì)脈沖流；四股外激勵(lì)流旋轉(zhuǎn)切換閥內(nèi)含一根半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，其空心段開兩個(gè)軸側(cè)出流口 18，軸由左軸承11和右軸承15支承，軸左端從左端蓋10穿出和由驅(qū)動(dòng)機(jī)8驅(qū)轉(zhuǎn)；閥體12內(nèi)圓周貼裝一個(gè)有四個(gè)圓周開口的擋流-分流套14，套外圓貼閥體而內(nèi)圓與半空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸9間隙配合，閥體12圓周側(cè)壁開四個(gè)激勵(lì)流輸出口 13，右端蓋16中部開氣體入口 17。
[0027]本發(fā)明外激勵(lì)式射流三維振蕩器，其主