CN109826796B - 一种诱导螺旋气流旋流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种诱导螺旋气流旋流器，属于旋流风口技术领域，包括中心轴、套于中心轴外的圆筒结构的壳体、设于中心轴和壳体之间的多个叶片，多个叶片沿中心轴的圆周方向均匀分布，叶片绕中心轴螺旋设置，叶片角度为50‑70°，叶片与中心轴连接，壳体与叶片连接。本发明能够在空气流体排出本装置之前，对于轴向流动的空气流体进行了充分的诱导漩涡加速，即产生充分的惯性螺旋增速诱导，故而在空气流体排出本装置后，不会立即产生突放形式的扩散。

Description

一种诱导螺旋气流旋流器

技术领域

本发明涉及旋流风口技术领域，具体为一种诱导螺旋气流旋流器。

背景技术

现有技术中，使空气产生轴向螺旋送风的设备多数为旋流风口，基本构造为径向阵列折角直叶片。由于送风需要达到较大的轴向风速(v≥1.5m/s)才能产生切向速度矢量，而轴向空气流体场经过折角直叶片后，只发生了切向速度直角转向，没有产生有效的切向速度矢量，即先期诱导漩涡没有产生，使得空气流体惯性抽吸的效能较差，空气流体排出旋流风口后所形成的惯性漩涡流场快速发散。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种诱导螺旋气流旋流器，本发明能够在空气流体排出本装置之前，对于轴向流动的空气流体进行了充分的诱导漩涡加速，即产生充分的惯性螺旋增速诱导，故而在空气流体排出本装置后，不会立即产生突放形式的扩散。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

一种诱导螺旋气流旋流器，包括中心轴、套于中心轴外的圆筒结构的壳体、设于中心轴和壳体之间的多个叶片，多个叶片沿中心轴的圆周方向均匀分布，叶片绕中心轴螺旋设置，叶片角度为50-70°，叶片与中心轴连接，壳体与叶片连接。

进一步的，所述中心轴的上端设有半球形结构的缓流件，缓流件与中心轴连接，中心轴的下端设有圆锥形结构的进气锥，进气锥与中心轴连接，进气锥的进气锥角为30-45°。

进一步的，所述中心轴为上端面敞口的圆筒结构，缓流件为壳体结构，中心轴的内腔和缓流件的内腔连通，缓流件的顶端设有通孔。

进一步的，所述叶片的数量为5片或7片或9片。

进一步的，所述壳体的下端设有用于支撑叶片的支撑环，支撑环与壳体连接。

进一步的，所述壳体的材质采用不锈钢，中心轴和叶片的材质均采用高硅铝合金，中心轴和叶片采用一体压铸工艺制造。

进一步的，所述中心轴的表面和叶片的表面都均匀分布有多个凹坑。

进一步的，所述叶片的表面设有红外线辐射层。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

1、通过将多个叶片沿中心轴的圆周方向均匀分布，而且叶片绕中心轴螺旋设置，叶片角度为50-70°，能够使空气流体达到足够大的轴向风速，并诱导产生切向速度矢量，还能够使空气流体的切向速度矢量均匀分布，故而在空气流体排出本装置之前，对于轴向流动的空气流体进行了充分的诱导漩涡加速，即产生充分的惯性螺旋增速诱导，所以在空气流体排出本装置后，不会立即产生突放形式的扩散，空气流体因为漩涡惯性会保持较长时间的惯性旋转，而且漩涡流中心的负压会自行收敛，当一种诱导螺旋气流旋流器吹出热风时，会吸附周围的冷空气进行充分热交换，直到平衡了漩涡内部负压后，漩涡才会湮灭，完成诱导螺旋换热。

2、通过在中心轴的上端设有半球形结构的缓流件，能够对刚刚从一种诱导螺旋气流旋流器流出的空气流体起到缓冲的作用，减少空气流体流动动力的损耗。因为，如果不设置半球形结构的缓流件，刚从一种诱导螺旋气流旋流器流出的空气流体会经过中心轴上端的断面，空气流体遇到突变会产生湍流，甚至会产生卡门涡街现象，降低空气流体的流动动力。

通过设置进气锥角为30-45°进气锥，能够分散即将通过一种诱导螺旋气流旋流器的空气流体，降低空气流体受到的来自叶片的阻力，减少空气流体的动能损耗，提高散热效率。

3、通过将中心轴设置为上端面敞口的圆筒结构、缓流件为壳体结构，中心轴的内腔和缓流件的内腔连通，缓流件的顶端设有通孔，能够在中心轴和缓流件内填充水，从而在空气流体流经本装置时，利用空气流体流场中心的负压作用，将中心轴和缓流件内的水通过通孔迅速扩散到作业空间中，在空气流体扩散到作业空间的同时，也起到加湿空气的作用，提高作业空间的舒适度，而且，由于缓流件是壳体结构，设置通孔，能够起到平衡缓流件内外气压的作用。

4、通过设置数量为5片或7片或9片的叶片，能够在气流通过时不会产生对称共振、气动噪声，并且大幅度减小涡流激振，实现静音送风。

5、通过设置支撑环，能够起到支撑叶片的作用，便于叶片在壳体内的拆装，结构简单。

6、通过让壳体的材质采用不锈钢，能够使壳体具有优秀的耐腐蚀性能和强度，延长壳体的使用寿命；通过让中心轴和叶片的材质均采用高硅铝合金，能够使中心轴和叶片具有易加工，热导性能好的优点；通过让中心轴和叶片采用一体压铸工艺制造，能够提高中心轴和叶片的强度，延长中心轴和叶片的使用寿命，避免频繁更换，节省人力物力。

7、通过让中心轴的表面和叶片的表面都均匀分布有多个凹坑，能够减少空气流体经过中心轴表面或者叶片表面的阻力，进而减少流场损耗。这是因为，如果中心轴的表面和叶片的表面均是光滑的，那么空气流体经过中心轴的表面和叶片的表面时，空气流体与中心轴的界面、空气流体与叶片的界面均受到粘滞阻力的作用，减小了空气流体的流动动力；而通过让中心轴的表面和叶片的表面都均匀分布有多个凹坑，均匀分布的多个凹坑的存在不仅使空气流体在凹坑处产生小涡流，而且在中心轴的表面和叶片的表面上形成附面层，使空气流体与中心轴表面或者叶片表面的摩擦转变为空气流体之间的摩擦，所以减少了空气流体经过中心轴表面或者叶片表面的阻力。避免空气流体在进行诱导漩涡时产生紊流和卡门涡街，流体噪声下降，空气流体排出后对人没有明显的直吹风感。

8、通过在叶片的表面设置红外线辐射层，能够使空气流体在流经叶片时，表面的红外线辐射涂料受到热激发，向流经的空气流体辐射波长为5-12μm的远红外线，这将在对作业空间加热的同时，逐渐增加空间的负离子含量，满足健康生态的最佳诉求。

附图说明

图1为一种诱导螺旋气流旋流器的结构示意图一；

图2为一种诱导螺旋气流旋流器的结构示意图二；

图3为一种诱导螺旋气流旋流器的符号含义示意图一；

图4为一种诱导螺旋气流旋流器的符号含义示意图二；

图5为收敛流型、放射型和准放射型的流场示意图；

图6为一种诱导螺旋气流旋流器产生的螺旋流漩涡流场示意图。

图中：1-缓流件，101-通孔，2-中心轴，3-壳体，4-叶片，5-进气锥，6-支撑环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：一种诱导螺旋气流旋流器，如图1-2所示，包括中心轴2、套于中心轴2外的圆筒结构的壳体3、设于中心轴2和壳体3之间的七片叶片4，七个叶片4沿中心轴2的圆周方向均匀分布，叶片4叶片绕中心轴2螺旋设置，叶片4与中心轴2连接，壳体3与叶片4连接，叶片4角度为50-70°，叶片角度是指叶片与中心轴的中心线的夹角θ，如图3所示，壳体3和中心筒2以及叶片4之间形成的螺旋形空间称为涵道。

进一步的，中心轴2的上端设有半球形结构的缓流件1，缓流件1与中心轴2焊接固定，中心轴2的下端设有圆锥形结构的进气锥5，进气锥5与中心轴2焊接固定，进气锥5的进气锥角为30-45°。

进一步的，中心轴2为上端面敞口的圆筒结构，缓流件1为壳体结构，中心轴2的内腔和缓流件1的内腔连通，缓流件1的顶端设有通孔101。

进一步的，壳体3的下端设有用于支撑叶片4的支撑环6，支撑环6与壳体1焊接固定，壳体1与叶片4之间设有间隙。

进一步的，壳体3的材质采用不锈钢，中心轴2和叶片4的材质均采用高硅铝合金，中心轴2和叶片4采用一体压铸工艺制造。

进一步的，通过采用喷砂处理或者亚光处理的方式，能够在中心轴2的表面和叶片4的表面形成亚光面，从而使中心轴2的表面和叶片4的表面都均匀分布有多个凹坑。

进一步的，通过在叶片4的表面涂覆红外线辐射涂料，能够在叶片4的表面形成红外线辐射层。

表1射流流型确定表

如图3-4所示，表1中各个符号表示的含义如下：

F-一个封口射流所作用的空间断面积，单位：m²；

D-涵道外径，单位：m；

H-涵道长度，单位：m；

θ-叶片角度，单位：°；

a-收敛流型；

b-放射型；

c-准放射型。

根据表1可知，一种诱导螺旋气流旋流器在使用时,空气流体从进入一种诱导螺旋气流旋流器到排出一种诱导螺旋气流旋流器，空气流体会呈现收敛型、放射型和准放射型的流场，收敛流型、放射型和准放射型的流场形状如图5所示。

表2受限条件下诱导比μ

由表2可知，在H'的限制下，随着

的增大，诱导比μ也逐渐增大。

表3自由射流情况下诱导比μ

表4风口阻力系数

表4中，β-进气锥的进气锥角，单位：°。

诱导比即风口的诱导性能，叶片角度、涵道长度和涵道外径之间的关系如表1-3所示，叶片角度的数值、诱导比的数值和风口阻力的数值呈线性增长，当θ＞50°时，诱导比μ增加很小，考虑到风感和抽吸作用，优选θ＝65°的叶片角度，当θ＜50°时，虽然轴向送风增强，但是也削弱了空气流体的径向扩散；当θ＞70°时，则会削弱轴向送风。优选45°的进气锥角，当β＜30°或β＞45°时，会削弱进气锥对空气流体的分散作用，从而增大进口阻力。

表5速度场计算公式

表5中各个符号表示的含义如下：

u_c-沿中心线轴心速度，单位：m/s；

u₀-出风速度，单位：m/s；

u-断面风速，单位：m/s；

x-流线流场的长度，单位：m；

y-流线流场的宽度，单位：m；

r-流线流场的等效半径，单位：m；

m-阻力修正系数，m值与

有关,两者关系如下：

根据表5计算模拟出一种诱导螺旋气流旋流器产生的螺旋流漩涡流场，如图6所示。空气流体通过一种诱导螺旋气流旋流器产生足够大的轴向风速，并诱导产生切向速度矢量，还能够使空气流体的切向速度矢量均匀分布，故而在空气流体排出本装置之前，对于轴向流动的空气流体进行了充分的诱导漩涡加速，即产生充分的惯性螺旋增速诱导，所以在空气流体排出本装置后，不会立即产生突放形式的扩散，空气流体因为漩涡惯性会保持较长时间的惯性旋转，而且漩涡流中心的负压会自行收敛，当一种诱导螺旋气流旋流器吹出热风时，会吸附周围的冷空气进行充分热交换，直到平衡了漩涡内部负压后，漩涡才会湮灭，完成诱导螺旋换热。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种诱导螺旋气流旋流器，其特征在于，包括中心轴、套于中心轴外的圆筒结构的壳体、设于中心轴和壳体之间的多个叶片；

壳体的材质采用不锈钢，中心轴和叶片的材质均采用高硅铝合金，中心轴和叶片采用一体压铸工艺制造；

中心轴为上端面敞口的圆筒结构，中心轴的上端设有半球形结构的缓流件，缓流件为壳体结构，中心轴的内腔和缓流件的内腔连通，缓流件的顶端设有通孔，中心轴的下端设有圆锥形结构的进气锥，进气锥与中心轴连接，进气锥的进气锥角为30-45°；

多个叶片沿中心轴的圆周方向均匀分布，叶片绕中心轴螺旋设置，叶片角度为50-70°，叶片与中心轴连接，壳体的下端设有用于支撑叶片的支撑环，支撑环与壳体连接，叶片的表面设有红外线辐射层。

2.如权利要求1所述的一种诱导螺旋气流旋流器，其特征在于，所述叶片的数量为5片或7片或9片。

3.如权利要求1所述的一种诱导螺旋气流旋流器，其特征在于，所述中心轴的表面和叶片的表面都均匀分布有多个凹坑。

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