CN106152585A - 空气制冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气制冷器，包括：涡流发生器，设置在轴向安装腔内的涡流管喷嘴，设置在涡流空气换热通道的出气端且用以调节出气端的开口大小的可调阀芯组件，涡流空气换热通道内设置有一涡流导流件，涡流导流件具有供中心气流通过的中心孔和若干周向分布在涡流导流件外周与涡流空气换热通道内壁之间且用以供涡流空气换热通道内的外周气流通过的导流开口。本发明能够使得由涡流管喷嘴喷出的涡流气体分别变为热气和冷气从两端喷出，本发明的热气出口温度可达80℃，冷气出口温度可达‑10℃。再者，本发明通过设置有涡流导流件，使得涡流空气换热通道内的压缩空气能够完全按照涡流运动进行，利于制冷换热。

Description

空气制冷器
技术领域
本发明涉及制冷装置领域，特别涉及一种空气制冷器。
背景技术
目前的制冷手段大多数都需要制冷剂和载冷剂，这种制冷手段无疑增加了制冷成本，同时也产生不必要的污染物。
为此，目前也存在利用压缩空气制冷的技术，例如中国专利授权公告号CN2380874Y(授权公告日2000年5月31日)公开了一种压缩空气制冷装置。利用压缩空气制冷的主要优点是：空气作制冷剂安全可靠，获取便利，不存在制冷剂购买、存储及污染物处理等中间环节，而且设备质量小，调节和控制方便，检修和维护的工作量小，工质空气既是制冷剂又是载冷剂，无污染物产生。
但是上述专利的压缩制冷结构不合理，在涡流室内没有设置合理的气流导向件，使得涡流室内的压缩空气不能完全按照涡流运动进行，影响涡流中心区气流与外围气流之间的剪切作用产生的热交换效率，换热效率较低，不利于制冷换热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以解决上述问题的空气制冷器。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
空气制冷器，其特征在于，包括：
涡流发生器，所述涡流发生器具有同轴设置的第一轴向段和第二轴向段，所述第一轴向段内设置有涡流空气换热通道，所述第二轴向段内具有轴向安装腔，所述轴向安装腔的径向侧部具有压缩空气入口；
设置在所述轴向安装腔内的涡流管喷嘴，所述涡流管喷嘴包括涡流管和设置在所述涡流管的第一轴向端外周面上的喷嘴，所述喷嘴的第一轴向端外周面周向设置有若干与所述压缩空气入口连通的进气口，每一所述进气口经过一形成在所述喷嘴上的涡流产生通道后与所述涡流空气换热通道连通，所述涡流管的第二轴向端为冷空气输出端；
设置在所述涡流空气换热通道的出气端且用以调节所述出气端的开口大小的可调阀芯组件；
其特征在于，所述涡流空气换热通道内设置有一涡流导流件，所述涡流导流件具有供中心气流通过的中心孔和若干周向分布在所述涡流导流件外周与所述涡流空气换热通道内壁之间且用以供涡流空气换热通道内的外周气流通过的导流开口。
在本发明的一个优选实施例中，所述涡流产生通道为与所述涡流空气换热通道的内壁相切的螺旋槽。
在本发明的一个优选实施例中，所述涡流导流件整体呈开口面向所述可调阀芯组件的碗状结构，所述中心孔设置在碗状结构的中心，若干导流开口周向分布在碗状结构的外周。
在本发明的一个优选实施例中，所述涡流导流件由弹簧片制成。
在本发明的一个优选实施例中，所述涡流导流件与所述喷嘴之间设置导流套，所述导流套的内壁由所述涡流导流件向所述喷嘴呈缩口结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述导流套由铜制成。
在本发明的一个优选实施例中，所述涡流管的内壁由第一轴向端向中部设置为扩口结构，所述扩口结构的最小段内径小于所述缩口结构的最小段内径。
在本发明的一个优选实施例中，所述涡流管的冷空气输出端外端设置有保温隔套。
在本发明的一个优选实施例中，所述可调阀芯组件包括与所述涡流空气换热通道的出气端相配合的锥面阀芯，所述锥面阀芯的外端通过螺纹连接在一螺帽内，所述锥面阀芯的中部具有中空的热气通道。
由于采用了如上的技术方案，本发明能够使得由涡流管喷嘴喷出的涡流气体分别变为热气和冷气从两端喷出，本发明的热气出口温度可达80℃，冷气出口温度可达-10℃。再者，本发明通过设置有涡流导流件，使得涡流空气换热通道内的压缩空气能够完全按照涡流运动进行，大大提高了涡流中心区气流与外围气流之间的剪切作用产生的热交换效率，利于制冷换热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
图2是图1的I处放大图。
图3是本发明一种实施例的涡流管喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
参见图1和图2所示的空气制冷器，包括涡流发生器100、涡流管喷嘴200、可调阀芯组件300和涡流导流件400。
涡流发生器100具有同轴设置的第一轴向段110和第二轴向段120，第一轴向段110内设置有涡流空气换热通道111，第二轴向段120内具有轴向安装腔121，轴向安装腔121的径向侧部具有压缩空气入口122，压缩空气入口122上旋有螺纹接头123，便于连接。
涡流管喷嘴200设置在轴向安装腔121内，结合图3所示，涡流管喷嘴200包括涡流管210和设置在涡流管210的第一轴向端外周面上的喷嘴220，喷嘴220的第一轴向端外周面周向设置有若干与压缩空气入口122连通的进气口221，每一进气口221经过一形成在喷嘴220上的涡流产生通道222后与涡流空气换热通道111连通。涡流产生通道222的作用是将压缩空气形成高速涡流气体后切向进入到涡流空气换热通道111内。本实施例中的涡流产生通道222为与涡流空气换热通道111的内壁相切的螺旋槽。涡流管210的第二轴向端为冷空气输出端211。
可调阀芯组件300设置在涡流空气换热通道111的出气端，可调阀芯组件300的作用是调节出气端的开口大小，进而改变冷气出口温度和热气出口温度。本实施例中的可调阀芯组件300包括与涡流空气换热通道111的出气端相配合的锥面阀芯310，锥面阀芯310的外端通过螺纹连接在一螺帽320内，锥面阀芯310的中部具有中空的热气通道311。
涡流导流件400设置在涡流空气换热通道111内，涡流导流件400的作用是将使得涡流空气换热通道111内的压缩空气能够完全按照涡流运动进行，大大提高了涡流中心区气流与外围气流之间的剪切作用产生的热交换效率，利于制冷换热。涡流导流件400具有供中心气流通过的中心孔410和若干周向分布在涡流导流件外周与涡流空气换热通道111内壁之间且用以供涡流空气换热通道111内的外周气流通过的导流开口420。本实施例中的涡流导流件400整体呈开口面向可调阀芯组件300的碗状结构，中心孔410设置在碗状结构的中心，若干导流开口420周向分布在碗状结构的外周，使得涡流气体从喷嘴220喷出来时可以涡流气体的外周气体可以导向通过导流开口420，而当涡流空气换热通道111的中部返回冷空气可以通过中心孔410，返回的外周气体可以被导流开口420逆向阻碍，降低中部冷空气的热量损失。本实施例中的涡流导流件400由弹簧片制成，方便嵌装在涡流空气换热通道111内。
为了进一步降低中部冷空气的热量损失，涡流导流件400与喷嘴220之间设置铜导流套500，铜导流套500的内壁由涡流导流件400向喷嘴220呈缩口结构510。
进一步地，涡流管210的内壁由第一轴向端向中部设置为扩口结构212，扩口结构212的最小段内径小于缩口结构510的最小段内径。
涡流管210的冷空气输出端211外端设置有保温隔套600，利于降低冷空气损耗。将涡流管210和保温隔套600安装在外套筒700内，使得结构更为紧凑。涡流管210的冷空气输出端212与保温隔套600通过接头800和内连接板900过渡连接，在外套筒700的尾端还设置有盖帽1000。
本发明的工作原理如下：
从空压机压缩出来的压缩空气(本实施例中的压缩空气为0.6MPa)首先通过压缩空气入口122进入到涡流管喷嘴200的喷嘴220中，成切线且以1000000转/分的旋转速度送入涡流空气换热通道111内，涡流气流紧贴涡流空气换热通道111的内表面，热空气不断从热端排出，热空气在热端生成一个流阻，这个流阻在涡流空气换热通道111中形成了足够的负压，这一负压迫使一部分空气涡流空气换热通道111从中心回流到冷端，这部分空气由于流向热端膨胀气流的吸热而变得很冷。本发明能够使得由涡流管喷嘴200喷出的涡流气体分别变为热气和冷气从两端喷出，本发明的热气出口温度可达80℃，冷气出口温度可达-10℃。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.空气制冷器，其特征在于，包括：
涡流发生器，所述涡流发生器具有同轴设置的第一轴向段和第二轴向段，所述第一轴向段内设置有涡流空气换热通道，所述第二轴向段内具有轴向安装腔，所述轴向安装腔的径向侧部具有压缩空气入口；
设置在所述轴向安装腔内的涡流管喷嘴，所述涡流管喷嘴包括涡流管和设置在所述涡流管的第一轴向端外周面上的喷嘴，所述喷嘴的第一轴向端外周面周向设置有若干与所述压缩空气入口连通的进气口，每一所述进气口经过一形成在所述喷嘴上的涡流产生通道后与所述涡流空气换热通道连通，所述涡流管的第二轴向端为冷空气输出端；
设置在所述涡流空气换热通道的出气端且用以调节所述出气端的开口大小的可调阀芯组件；
其特征在于，所述涡流空气换热通道内设置有一涡流导流件，所述涡流导流件具有供中心气流通过的中心孔和若干周向分布在所述涡流导流件外周与所述涡流空气换热通道内壁之间且用以供涡流空气换热通道内的外周气流通过的导流开口。
2.如权利要求1所述的空气制冷器，其特征在于，所述涡流产生通道为与所述涡流空气换热通道的内壁相切的螺旋槽。
3.如权利要求2所述的空气制冷器，其特征在于，所述涡流导流件整体呈开口面向所述可调阀芯组件的碗状结构，所述中心孔设置在碗状结构的中心，若干导流开口周向分布在碗状结构的外周。
4.如权利要求3所述的空气制冷器，其特征在于，所述涡流导流件由弹簧片制成。
5.如权利要求4所述的空气制冷器，其特征在于，述涡流导流件与所述喷嘴之间设置导流套，所述导流套的内壁由所述涡流导流件向所述喷嘴呈缩口结构。
6.如权利要求5所述的空气制冷器，其特征在于，所述导流套由铜制成。
7.如权利要求5所述的空气制冷器，其特征在于，所述涡流管的内壁由第一轴向端向中部设置为扩口结构，所述扩口结构的最小段内径小于所述缩口结构的最小段内径。
8.如权利要求1所述的空气制冷器，其特征在于，所述涡流管的冷空气输出端外端设置有保温隔套。
9.如权利要求1所述的空气制冷器，其特征在于，所述可调阀芯组件包括与所述涡流空气换热通道的出气端相配合的锥面阀芯，所述锥面阀芯的外端通过螺纹连接在一螺帽内，所述锥面阀芯的中部具有中空的热气通道。
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