CN109931776A - 一种利用涡流作用的伞状气幕装置 - Google Patents

Abstract

一种利用涡流作用的伞状气幕装置，主要由气幕动力主体和气幕产生构架组成；其特征在于所述的气幕动力主体分为上下部圆柱腔体，下部圆柱腔体内设置有承压活塞和加压活塞，上部圆柱腔体内设置有增压活塞；所述的气幕产生构架设置在气幕动力主体的上部圆柱腔体上，气幕产生构架为椭圆形，其内部设置有泵主体、泵旋体以及外侧带孔的涡流盘、旋转飞轮、气流管路等；所述的泵主体和泵旋体组合在一起构成稳压装置；所述的外侧带孔的涡流盘最外一层管路穿过气幕产生构架的侧面板，且最外一层管路的外侧均布气孔，形成涡流伞状气幕；所述的气流管路是指进气、排气和气流反馈管路的总称；实现气幕的自行调节和维持，解决了伞面滞留雨水、占用空间等问题。

Description

一种利用涡流作用的伞状气幕装置

技术领域

本发明涉及一种利用涡流作用的伞状气幕装置，特别涉及流体力学涡旋气流的应用领域。

背景技术

随着我国科技与经济快速发展，社会不断进步，加快了我国在生产中工业化进程的脚步，在工业应用场合，要实现一些灰尘、烟雾等生产区域的简便隔离，在不影响视觉效果的情况下，经常用到诸如水幕、气幕等进行处理，便于一些生产环节的顺利实现；然而这些产生气幕和水幕的装置往往存在体积庞大、耗能较大且移动不便以及操作复杂等问题，影响了其应用范围和推广使用。

在实际生活中，人们对生活方式的便捷舒适化的要求也越来越强烈。下雨天气伞在使用后伞面会滞留大量雨水，导致人们不便携带和存放；雨伞的龙骨占据了很大空间影响视线以及人与人之间会产生碰撞等问题，且某一节龙骨一旦损坏，挡雨的作用就会减弱；虽然现实生活中为了节约空间而设计了折叠雨伞，但仍需要龙骨支撑，且维修更加不便，因此设计创造占用空间小、不沾雨水、维护成本低以及使用方便的雨伞非常必要的。

目前针对雨伞的改进和设计的主要技术方案有以下几种：专利号CN 106617555A“充气式雨伞”、专利号CN 205040825U“一种充气式雨伞”以及专利号CN 104116283A“充气式雨伞”公开了一种充气雨伞，在伞体均装有充气口，通过向空间内冲入空气，即可撑开构成雨伞使用，排气后也可方便收放和携带，这些发明的技术方案特征在于都是利用充入的空气使伞体空间膨胀构成雨伞伞面，虽然便于收放和携带，但雨水仍然滞留于伞体表面携带不便。专利号CN 107411257A“一种喷气雨伞”公开了一种喷气雨伞，包括伞杆、伞柄、伞骨和伞面伞柄安装在伞杆的一端，伞骨安装在伞杆远离伞柄的一端，伞面覆盖的伞骨上；其特征在于该发明还包括鼓风装置、空气导管和蓄电装置；鼓风装置安装在伞杆上；空气导管绕着伞面的边缘设置，并开设有朝向伞面外侧的喷气口，空气导管的一端与鼓风装置连接；蓄电装置设置在伞柄内并与鼓风装置电连接。该喷气雨伞使用时，蓄电装置提供电力给鼓风装置，鼓风装置将空气鼓到空气导管中，空气导管将空气从喷气口喷出，形成一道空气幕，增大了雨伞的挡雨面积。该发明的需要携带蓄电装置、鼓风装置等机构臃肿的装置，且扔存在伞面滞留的雨水没有得到很好地处理的问题。

发明内容

为了克服工业中气幕装置体积庞大、能耗大等问题，以及生活中现有雨伞的伞面滞留雨水以及伞骨占用体积、不易维修等不足，即为了解决现有技术中伞面滞留雨水且占用空间不易携带、维修或者工业中气幕装置的能耗大、体积大、气幕收放控制不灵活等问题，本发明提出一种利用涡流作用的伞状气幕装置，主要由气幕动力主体和气幕产生构架组成；其特征在于所述的气幕动力主体分为上下部圆柱腔体，其下部圆柱腔体的横截面为上部圆柱腔体横截面的2倍，下部圆柱腔体的高度为上部圆柱腔体高度的1/10；所述的下部圆柱腔体内设置有承压活塞和加压活塞，承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间充满液体；加压活塞设置在承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间靠近圆柱侧面，通过活塞螺杆与下部圆柱腔体侧面外的旋转手柄相连接；所述的上部圆柱腔体内设置有增压活塞，增压活塞通过活塞连杆与承压活塞相连接；所述的气幕产生构架设置在气幕动力主体的上部圆柱腔体上，气幕产生构架为椭圆形，其内部设置有泵主体、泵旋体以及外侧带孔的涡流盘、旋转飞轮、气流管路等；所述的泵主体和泵旋体组合在一起构成稳压装置，通过泵支撑座与气幕动力主体的上部圆柱腔体相连接；所述的外侧带孔的涡流盘通过中孔的连杆与泵主体的上表面中心位置相连接，其最外一层管路穿过气幕产生构架的侧面板，且最外一层管路的外侧均布气孔，形成涡流伞状气幕；所述的旋转飞轮通过泵旋体连杆与泵旋体相连接，且设置在外侧带孔的涡流盘上部；所述的气流管路是指进气、排气和气流反馈管路的总称；所述进气管路包含设置在气幕动力主体的上部圆柱腔体内的进气单向阀和管路；所述排气管路包含设置在泵主体与外侧带孔的涡流盘之间的排气单向阀和管路；所述的气流反馈管路包含设置在泵主体与气幕动力主体腔体内的气流反馈活塞和气流反馈管路。

本发明要解决的技术问题是在不携带电源的情况下如何产生一种涡流作用的伞状气幕，并实现气幕的自行调节和维持。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

（1） 产生一种涡流作用的伞状气幕的技术方案：本发明的气幕产生构架内部设置有外侧带孔的涡流盘，所述的外侧带孔的涡流盘通过中孔的连杆与泵主体的上表面中心位置相连接，其最外一层管路穿过气幕产生构架的侧面板，且最外一层管路的外侧均布气孔；

该技术方案的具体实施过程为：一定压力的气流通过设置在泵主体与外侧带孔的涡流盘之间的排气单向阀和管路进入外侧带孔的涡流盘的最内层管路的入口，沿着外侧带孔的涡流盘的螺旋管路进入最外一层管路，通过均布的气孔从管路的切线方向压出，形成多道与外侧带孔的涡流盘管路旋向相同的切线气流；最后部分气流通过外侧带孔的涡流盘的最外层管路的出口压出，形成一道与外侧带孔的涡流盘管路旋向相同的尾流；由于外侧带孔的涡流盘的最外一层管路穿过气幕产生构架的侧面板，且尾流方向与切线气流方向之间有一定的角度使它们产生涡流作用，因而所述的多道切线气流和尾流在气幕产生构架的侧面板外相互作用和交叉，在外界空气（或雨水）的阻力作用下逐渐衰减，从而在本发明装置的周围形成一定空间的伞状气幕；调节气幕动力主体内设置的旋转手柄，就可以调节气流压力的大小，进而实现伞状气幕的空间大小以及气幕的收放等功能。

（2） 实现伞状气幕的自行调节和维持的技术方案

① 产生伞状气幕的气流压力的技术方案：

本发明设置有气幕动力主体，所述的气幕动力主体分为上下部圆柱腔体，其下部圆柱腔体的横截面为上部圆柱腔体横截面的2倍，下部圆柱腔体的高度为上部圆柱腔体高度的1/10；所述的下部圆柱腔体内设置有承压活塞和加压活塞，承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间充满液体；加压活塞设置在承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间靠近圆柱侧面，通过活塞螺杆与下部圆柱腔体侧面外的旋转手柄相连接；所述的上部圆柱腔体内设置有增压活塞，增压活塞通过活塞连杆与承压活塞相连接；

该技术方案的具体实施过程为：手动旋转设置在气幕动力主体的下部圆柱腔体侧面外的旋转手柄，通过活塞螺杆推动加压活塞移动，给设置在承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间的液体施加一定的初始压力，这个初始压力被液体传递给承压活塞，产生一个向上的推力，推力通过活塞连杆传递给增压活塞；由于气幕动力主体的下部圆柱腔体的横截面为上部圆柱腔体横截面的2倍，即承压活塞的横截面是增压活塞横截面的2倍，则在气幕动力主体的上部圆柱腔体内产生了2倍于初始压力的气流压力，从而由手动操作产生的较小的初始压力，通过承压活塞、增压活塞等实现了伞状气幕的气流压力的产生。

② 实现伞状气幕维持的技术方案：

本发明在气幕动力主体的上部圆柱腔体上设置气幕产生构架，气幕产生构架为椭圆形，其内部设置有泵主体、泵旋体以及旋转飞轮、气流管路；所述的泵主体和泵旋体组合在一起构成稳压装置，通过泵支撑座与气幕动力主体的上部圆柱腔体相连接；所述的旋转飞轮通过连杆与泵旋体相连接，且设置在外侧带孔的涡流盘上部；所述的气流管路是指进气、排气和气流反馈管路的总称；所述进气管路包含设置在气幕动力主体的上部圆柱腔体内的进气单向阀和管路；所述排气管路包含设置在泵主体与外侧带孔的涡流盘之间的排气单向阀和管路；

该技术方案的具体实施过程为：由气幕动力主体的上部圆柱腔体内产生的气流压力通过设置在在气幕动力主体的上部圆柱腔体内的进气单向阀和管路，进入设置在气幕产生构架内的泵主体和泵旋体组合的稳压装置内，驱动泵旋体逆时针旋转，压缩泵旋体与泵主体左边的空气，从设置在泵主体与外侧带孔的涡流盘之间的排气单向阀和管路排出；同时泵旋体逆时针旋转时泵旋体与泵主体右边的空气也被压缩，并通过进气单向阀和管路与由气幕动力主体的上部圆柱腔体内产生的气流压力一起进入稳压装置内，形成双级并联的压力稳定系统；为了进一步稳定气流压力，在外侧带孔的涡流盘上部设置有旋转飞轮，并通过泵旋体连杆与泵旋体相连接，保障稳压装置的泵旋体持续不断地实现逆时针旋转。

③实现伞状气幕自行调节的技术方案：

本发明在气幕产生构架内设置有气流反馈管路，所述的气流反馈管路包含设置在泵主体与气幕动力主体腔体内的气流反馈活塞和气流反馈管路。

该技术方案的具体实施过程为：设置在气幕产生构架内的泵主体和泵旋体组合的稳压装置内的压力一方面通过进气单向阀和管路与由气幕动力主体的上部圆柱腔体内产生的气流压力一起进入稳压装置内，形成双级并联的压力稳定系统；另一方面通过设置在泵主体与气幕动力主体腔体内的气流反馈管路作用在气流反馈活塞的上部，驱动气流反馈活塞下移，压缩气幕动力主体的下部圆柱腔体内的液体，使压缩气幕动力主体的上部圆柱腔体内的气流得到持续的压力补充，维持伞状气幕的气流压力；反之如果设置在气幕产生构架内的泵主体和泵旋体组合的稳压装置内的压力有所降低，气幕动力主体的下部圆柱腔体内的液体压力驱动气流反馈活塞上移，增加泵主体和泵旋体组合的稳压装置内的压力，维持泵旋体的持续旋转，从而当伞状气幕的气流压力在增大或减小时，通过在气幕产生构架内设置的气流反馈管路实现伞状气幕的气流压力自行调节功能。

本发明的有益效果是：本发明解决了现有技术中伞面滞留雨水且占用空间不易携带、维修或者工业中气幕装置的能耗大、体积大、气幕收放控制不灵活等问题，在不携带电源的情况下能够产生一种涡流作用的伞状气幕，并实现气幕的自行调节和维持。

首先本发明设置有气幕动力主体，所述的气幕动力主体分为上下部圆柱腔体，所述的下部圆柱腔体内设置有承压活塞和加压活塞，所述的上部圆柱腔体内设置有增压活塞，增压活塞通过活塞连杆与承压活塞相连接；从而由手动操作产生的较小的初始压力，通过承压活塞、增压活塞等实现了伞状气幕的气流压力的产生。

其次在气幕产生构架内设置有泵主体和泵旋体组合的稳压装置，气流压力驱动泵旋体逆时针旋转，形成双级并联的压力稳定系统；并在外侧带孔的涡流盘上部设置有旋转飞轮，进一步保障稳压装置的泵旋体持续不断地实现逆时针旋转。

第三在泵主体与气幕动力主体腔体内设置有气流反馈管路，维持伞状气幕的气流压力；反之，增加泵主体和泵旋体组合的稳压装置内的压力，从而当伞状气幕的气流压力在增大或减小时，通过在气幕产生构架内设置的气流反馈管路实现伞状气幕的气流压力自行调节功能。

最后在气幕产生构架内设置有外侧带孔的涡流盘，且尾流方向与切线气流方向之间有一定的角度使它们产生涡流作用，在本发明装置的周围形成一定空间的伞状气幕；调节气幕动力主体内设置的旋转手柄，就可以调节气流压力的大小，进而实现伞状气幕的空间大小以及气幕的收放等功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中1—旋转手柄，2—活塞螺杆，3—加压活塞，4—承压活塞，5—活塞连杆，6—增压活塞，7—增压腔，8—进气单向阀，9—排气单向阀，10—旋转飞轮，11—泵旋体连杆，12—外侧带孔的涡流盘，13—气幕产生构架，14—泵旋体，15—泵主体，16—泵支撑座，17—进气管路，18—气流反馈管路，19—气幕动力主体，20—气流反馈活塞。

图2是本发明的外侧带孔的涡流盘结构示意图。

图3是本发明的泵主体、泵旋体及其进气、排气管路连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体工作过程作详细说明。

本发明提出的一种利用涡流作用的伞状气幕装置，主要由气幕动力主体19和气幕产生构架13组成；通过本发明作为雨天避雨的气幕装置来说明本发明的具体实施方式，则气幕动力主体19的下部圆柱腔体就是气幕装置的手持部分，而所述的上部圆柱腔体就是气幕装置的支撑杆，气幕产生构架13就是产生避雨伞状气幕的部分。

（1）避雨时（打开气幕）：

手动旋转设置在气幕动力主体19的下部圆柱腔体侧面外的旋转手柄1，通过活塞螺杆2推动加压活塞3向右移动，给设置在承压活塞4与下部圆柱腔体的底面之间的液体施加一定的初始压力，这个初始压力被液体传递给承压活塞4，产生一个向上的推力，通过活塞连杆5传递给增压活塞6；由于气幕动力主体19的下部圆柱腔体的横截面为上部圆柱腔体横截面的2倍，则在气幕动力主体19的上部圆柱腔体内产生了2倍于初始压力的气流压力，即在增压腔7内产生了伞状气幕的气流压力。

气流压力通过设置在在气幕动力主体19的上部圆柱腔体内的进气单向阀8和管路，进入设置在气幕产生构架13内的泵主体15和泵旋体14组合的稳压装置内，驱动泵旋体逆时针旋转，压缩泵旋体14与泵主体15左边的空气，从设置在泵主体15与外侧带孔的涡流盘12之间的排气单向阀9和管路排出；同时泵旋体14逆时针旋转时泵旋体14与泵主体15右边的空气也被压缩，并通过进气单向阀8和管路与由增压腔7内产生的气流压力一起进入稳压装置内，形成双级并联的压力稳定系统；在外侧带孔的涡流盘12上部设置有旋转飞轮10，并通过泵旋体连杆11与泵旋体相连接，保障稳压装置的泵旋体14持续不断地实现逆时针旋转。从而保障一定的压力气流进入外侧带孔的涡流盘12。

一定压力的气流通过设置在泵主体15与外侧带孔的涡流盘12之间的排气单向阀9和管路进入外侧带孔的涡流盘12的最内层管路的入口，沿着外侧带孔的涡流盘12的螺旋管路进入最外一层管路，通过均布的气孔从管路的切线方向压出，形成多道与外侧带孔的涡流盘管路旋向相同的切线气流；最后部分气流通过外侧带孔的涡流盘12的最外层管路的出口压出，形成一道与外侧带孔的涡流盘12管路旋向相同的尾流；由于外侧带孔的涡流盘12的最外一层管路穿过气幕产生构架13的侧面板，且尾流方向与切线气流方向之间有一定的角度使它们产生涡流作用，因而所述的多道切线气流和尾流在气幕产生构架13的侧面板外相互作用和交叉，在外界空气（或雨水）的阻力作用下逐渐衰减，从而在本发明装置的周围形成一定空间的伞状气幕；调节气幕动力主体19内设置的旋转手柄1，就可以调节气流压力的大小，进而进行伞状气幕的空间大小以及气幕的收放，实现避雨功能。

形成伞状气幕后，气流压力通过设置在泵主体15与气幕动力主体腔体19内的气流反馈管路18作用在气流反馈活塞20的上部，驱动气流反馈活塞20下移，压缩气幕动力主体19的下部圆柱腔体内的液体，使压缩气幕动力主体19的上部圆柱腔体内的气流得到持续的压力补充，维持伞状气幕的气流压力；反之如果设置在气幕产生构架13内的泵主体15和泵旋体14组合的稳压装置内的压力有所降低，气幕动力主体19的下部圆柱腔体内的液体压力驱动气流反馈活塞20上移，增加泵主体15和泵旋体14组合的稳压装置内的压力，维持泵旋体14的持续旋转，从而当伞状气幕的气流压力在增大或减小时，通过在气幕产生构架13内设置的气流反馈管路18实现伞状气幕的气流压力自行调节功能。

（2）非避雨时（关闭气幕）：

反向旋转设置在气幕动力主体19的下部圆柱腔体侧面外的旋转手柄1，通过活塞螺杆2带动加压活塞3向左移动，减小设置在承压活塞4与下部圆柱腔体的底面之间的液体压力，从而逐渐减小增压腔7的压力，使泵主体15与泵旋体14内部之间的气压降低，泵旋体14逐渐停止旋转，旋转飞轮10停止转动，伞状气幕消失，实现了关闭气幕的功能。

本发明提出的一种利用涡流作用的伞状气幕装置，本发明解决了现有技术中伞面滞留雨水且占用空间不易携带、维修或者工业中气幕装置的能耗大、体积大、气幕收放控制不灵活等问题，在不携带电源的情况下能够产生一种涡流作用的伞状气幕，通过设置有气幕动力主体，由手动操作产生的较小的初始压力，通过承压活塞、增压活塞等实现了伞状气幕的气流压力的产生；在气幕产生构架内设置有泵主体和泵旋体组合的稳压装置，形成双级并联的压力稳定系统；并在外侧带孔的涡流盘上部设置有旋转飞轮，进一步保障稳压装置的泵旋体持续不断地实现逆时针旋转；当伞状气幕的气流压力在增大或减小时，通过在气幕产生构架内设置的气流反馈管路实现伞状气幕的气流压力自行调节功能；在气幕产生构架内设置有外侧带孔的涡流盘，形成一定空间的伞状气幕；可以调节气流压力的大小，实现伞状气幕的空间大小以及气幕的收放等功能。

Claims (2)

1.一种利用涡流作用的伞状气幕装置，主要由气幕动力主体和气幕产生构架组成；其特征在于所述的气幕动力主体分为上下部圆柱腔体，其下部圆柱腔体的横截面为上部圆柱腔体横截面的2倍，下部圆柱腔体的高度为上部圆柱腔体高度的1/10；所述的下部圆柱腔体内设置有承压活塞和加压活塞，承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间充满液体；加压活塞设置在承压活塞与下部圆柱腔体的底面之间靠近圆柱侧面，通过活塞螺杆与下部圆柱腔体侧面外的旋转手柄相连接；所述的上部圆柱腔体内设置有增压活塞，增压活塞通过活塞连杆与承压活塞相连接；所述的气幕产生构架设置在气幕动力主体的上部圆柱腔体上，气幕产生构架为椭圆形，其内部设置有泵主体、泵旋体以及外侧带孔的涡流盘、旋转飞轮、气流管路等；所述的泵主体和泵旋体组合在一起构成稳压装置，通过泵支撑座与气幕动力主体的上部圆柱腔体相连接；所述的外侧带孔的涡流盘通过中孔的连杆与泵主体的上表面中心位置相连接，其最外一层管路穿过气幕产生构架的侧面板，且最外一层管路的外侧均布气孔，形成涡流伞状气幕；所述的旋转飞轮通过泵旋体连杆与泵旋体相连接，且设置在外侧带孔的涡流盘上部。

2.根据权利要求1所述的一种利用涡流作用的伞状气幕装置，所述的气流管路是指进气、排气和气流反馈管路的总称；所述进气管路包含设置在气幕动力主体的上部圆柱腔体内的进气单向阀和管路；所述排气管路包含设置在泵主体与外侧带孔的涡流盘之间的排气单向阀和管路；所述的气流反馈管路包含设置在泵主体与气幕动力主体腔体内的气流反馈活塞和气流反馈管路。