CN112081798B - 一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器，包括离心装置、进排气装置、电磁弹射装置和涡环发生器壳体，进排气装置包括进排气流道和往复活塞，往复活塞设置于进排气流道内，沿进排气流道来回移动，进排气流道设置于涡环发生器壳体内，离心装置与进排气流道连接，带动进排气流道转动，电磁弹射装置布置于进排气流道的端部，往复活塞上设有开关气门；涡环发生器壳体侧壁设有出气口，涡环发生器壳体的顶部设有进气口，进排气流道的进气端与进气口连接，进排气流道的排气端与出气口对接，往复活塞设置于进排气流道的进气端和出气端之间。实现脉冲涡环气流的产生，提高了效率，避免了机械直接连接，降低噪音，提高了用户使用舒适度，降低能耗。

Description

一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器
技术领域
本发明涉及流体力学技术领域，具体涉及一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器。
背景技术
现有的涡环产生装置，其涡环主要是电机直接驱动机械装置为腔体内气流赋能，产生涡环；或者电机驱动机械装置截断动态气流产生涡环。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器，实现脉冲涡环气流的产生，提高了效率，避免了机械直接连接，降低噪音，提高了用户使用舒适度，且降低能耗。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器，包括离心装置、进排气装置、电磁弹射装置和涡环发生器壳体，进排气装置包括进排气流道和往复活塞，往复活塞设置于进排气流道内，沿进排气流道来回移动，进排气流道设置于涡环发生器壳体内，离心装置与进排气流道连接，带动进排气流道转动，电磁弹射装置布置于进排气流道的端部，往复活塞上设有开关气门，开关气门关闭时，进排气流道内的气流无法穿过往复活塞，开关气门打开时，进排气流道内的气流从往复活塞穿过；
涡环发生器壳体侧壁设有出气口，涡环发生器壳体的顶面设有进气口，进排气流道的进气端与进气口连接，进排气流道的排气端与出气口对接，往复活塞设置于进排气流道的进气端和出气端之间。
按照上述技术方案，离心装置包括离心转盘和驱动电机，离心转盘设置于涡环发生器壳体内，驱动电机与离心转盘连接，进排气流道布置于离心转盘上，驱动电机驱动离心转盘带动进排气流道绕壳体中心转动。
按照上述技术方案，离心转盘与涡环发生器壳体同轴布置，离心转盘与涡环发生器壳体之间布置有轴承。
按照上述技术方案，往复活塞沿纵向设有中空通道，开关气门设置于中空通道上。
按照上述技术方案，进排气装置还包括滑轨、被动滑块和气门连杆，滑轨设置于排气流道的一侧，被动滑块设置于滑轨上，沿滑轨来回移动，气门连杆的一端与被动滑块连接，气门连杆的另一端与开关气门连接，开关气门通过铰轴往复活塞铰接。
按照上述技术方案，开关气门布置于往复活塞的中空通道的出气端，开关气门仅能向往复活塞的外侧转动开启。
按照上述技术方案，进排气流道的侧壁上沿长度方向开设有长口，气门连杆的一端与开关气门连接，气门连杆的另一端从进排气流道侧壁上长口穿出与被动滑块连接；往复活塞将进排气流道一分为二，分成进气腔和排气腔，进排气流道的外侧面设有密封气门，密封气门与往复活塞连接，密封气门布置于进气腔侧，密封气门随往复活塞来回移动，密封气门用于遮挡密封进气腔侧长口。
按照上述技术方案，往复活塞上设有两个对称布置的开关气门，每个开关气门均通过气门连杆连接有被动滑块，两个被动滑块布置于进排气流道的两侧。
按照上述技术方案，进排气流道的进气端和进排气流道的旋转中心均布置于进排气流道的中部，往复活塞的个数为2个，两个往复活塞布置于进气端的两侧，进排气流道的两端作为出气端，均设有电磁弹射装置。
按照上述技术方案，电磁弹射装置包括电磁线圈块、弹簧、弹簧板和触碰开关，电磁线圈块布置于排气流道的排气端，弹簧板布置于电磁线圈块的内侧，弹簧的两端分别与弹簧板和电磁线圈块连接，触碰开关布置于弹簧压缩释放位置，触碰开关与电磁线圈块连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过离心力和电磁力使往复活塞沿进排气流道来回移动，循环往复，经过涡环发生器壳体实现脉冲涡环气流的产生，由旋转离心产生涡环，提高了效率，避免了机械直接连接，降低噪音，提高了用户使用舒适度，且降低能耗。
附图说明
图1是本发明实施例中基于离心及电磁弹射的涡环发生器的爆炸示意图；
图2是本发明实施例中去掉顶盖后基于离心及电磁弹射的涡环发生器的结构示意图；
图3是本发明实施例中离心转盘的立面图；
图4是图3的仰视图；
图5是本发明实施例中往复活塞的立面图；
图6是本发明实施例中往复活塞与被动滑块之间的连接示意图；
图7是本发明实施例中弹簧线圈块的结构示意图；
图8是本发明实施例中弹簧板及弹簧布置示意图；
图9是本发明实施例中触碰开关的结构示意图；
图中，1-顶盖，2-电磁弹射装置，3-开关气门，4-被动滑块，5-离心转盘，6-滚针轴承顶盖，7-涡环发生器壳体，8-往复活塞，9-密封气门，10-气门连杆，11-触碰开关，12-驱动电机，13-滚针轴承底座，14-弹簧，15-进排气流道，16-进气端，17-出气端，18-滑轨，19-弹簧板，20-电磁线圈块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图9所示，本发明提供的一个实施例中的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，包括离心装置、进排气装置、电磁弹射装置2和涡环发生器壳体7，进排气装置包括进排气流道15和往复活塞8，往复活塞8设置于进排气流道15内，沿进排气流道15来回移动，进排气流道15设置于涡环发生器壳体7内，离心装置与进排气流道15连接，带动进排气流道15转动，电磁弹射装置2布置于进排气流道15的端部，往复活塞8上设有开关气门3，开关气门3关闭时，进排气流道15内的气流无法穿过往复活塞8，开关气门3打开时，进排气流道15内的气流从往复活塞8穿过；
涡环发生器壳体7侧壁设有出气口，涡环发生器壳体7的顶部面设有进气口，进排气流道15的进气端16与进气口连接，进排气流道15的排气端与出气口对接，往复活塞8设置于进排气流道15的进气端16和出气端17之间；离心装置带动进排气流道15在涡环发生器壳体7内绕壳体中心转动，往复活塞8在离心力的作用下，沿进排气流道15向涡环发生器壳体7的边缘移动，此时开关气门3为关闭状态，将外部空气吸入至进排气流道15内，当往复活塞8移动至靠近涡环发生器壳体7边缘的进排气流道15的端部，与电磁弹射装置2接触，电磁弹射装置2将往复活塞8沿进排气流道15反向弹射出后，此时往复活塞8内的开关气门3打开，将吸入的气流穿过往复活塞8从进排气流道15的出气端17排出至涡环发生器壳体7的出气口，往复活塞8沿进排气流道15向涡环发生器壳体7的中心回位，往复活塞8回到初始位置后，往复活塞8内的开关气门3重新关闭，如此循环往复，实现脉冲气流的产生。
进一步地，涡环发生器壳体7的内圈设有环形流道，进排气流道15的出气端17通过环形流道与出气口连接。
进一步地，离心装置包括离心转盘5和驱动电机12，离心转盘5水平设置于涡环发生器壳体7内，驱动电机12与离心转盘5的中心连接，进排气流道15布置于离心转盘5上，进排气流道15沿离心转盘5上的直径布置，进排气流道15的中心与离心转盘5的中心重合，驱动电机12驱动离心转盘5带动进排气流道15绕壳体中心转动。
进一步地，涡环发生器壳体7的上端面设有涡环发生器顶盖1，进气口设置于涡环发生器顶盖1上的中心；顶盖1中心设计有进风孔，作为进气口，外界气流由此处在负压作用下进入涡环发生器内部。
进一步地，离心转盘5与涡环发生器壳体7同轴布置，离心转盘5与涡环发生器壳体7之间布置有滚针轴承；离心转盘5和轴承均与涡环发生器同轴心装配，驱动电机12驱动离心转盘5发生高速旋转，滚针轴承能减小摩擦及降低噪音。
进一步地，涡环发生器壳体7中央设置有固定驱动电机12的凸槽，保持驱动电机12的稳定；离心转盘5背面设置有定位滚针轴承的凹槽及安装驱动电机12轴的孔；防止滚针轴承运动时发生错位与震动摇晃。
进一步地，往复活塞8沿纵向设有中空通道，形成中空结构，开关气门3设置于中空通道上；开关气门3打开时，往复活塞8的中空通道打开，在进排气流道15内往复活塞8前后的气流导通，开关气门3关闭时，往复活塞8的中空通道关闭，在进排气流道15内往复活塞8前后的气流隔断。
进一步地，进排气装置还包括滑轨18、被动滑块4和气门连杆10，滑轨18平行设置于排气流道的一侧，被动滑块4设置于滑轨18上，沿滑轨18来回移动，气门连杆10的一端与被动滑块4连接，气门连杆10的另一端与开关气门3连接，开关气门3通过铰轴往复活塞8铰接；往复活塞8沿进排气流道15来回移动过程中，通过气门连杆10带动被动滑块4沿滑轨18来回移动，在来回移动过程中被动滑块4通过气门连杆10反向带动开关气门3打开或关闭。
进一步地，开关气门3布置于往复活塞8的中空通道的出气端17，开关气门3仅能向往复活塞8的外侧转动开启。
进一步地，进排气流道15的侧壁上沿长度方向开设有长口，气门连杆10的一端与开关气门3连接，气门连杆10的另一端从进排气流道15侧壁上长口穿出与被动滑块4连接；往复活塞8将进排气流道15一分为二，分成进气腔和排气腔，进排气流道15的外侧面设有密封气门9，密封气门9与往复活塞8连接，两个腔室的长度随往复活塞8来回移动而变化，密封气门9布置于进气腔侧，密封气门9随往复活塞8来回移动，密封气门9用于遮挡密封进气腔侧长口，防止进气腔侧漏气。
进一步地，进排气流道15上沿长度方向设有轨道凹槽，密封气门9设置于轨道凹槽上，密封气门9沿轨道凹槽来回移动，构成移动副。
进一步地，每个往复活塞8上设有两个对称布置的开关气门3，每个开关气门3均通过气门连杆10连接有被动滑块4，两个被动滑块4布置于进排气流道15的两侧；每个被动滑块4均配设有一个滑轨18。
进一步地，进排气流道15的进气端16和进排气流道15的旋转中心均布置于进排气流道15的中部，且进排气流道15的旋转中心和涡环发生器壳体7的中心及离心转盘5的中心布置于同一轴线上，往复活塞8的个数为2个，两个往复活塞8布置于进气端16的两侧，进排气流道15的两端作为出气端17，均设有电磁弹射装置2；进排气流道15中央处为圆柱状，其大小与涡环发生器顶盖1中央的进风孔相同。
进一步地，电磁线圈块20、弹簧14、弹簧板19和触碰开关11，电磁线圈块20布置于排气流道的排气端，弹簧板19布置于电磁线圈块20的内侧，设置于电磁线圈块20与往复活塞8之间，弹簧14的两端分别与弹簧板19和电磁线圈块20连接，触碰开关11布置于弹簧14压缩释放位置，触碰开关11与电磁线圈块20连接；往复活塞8在离心力和电磁线圈块20的电磁力的作用向壳体边缘的电磁线圈块20移动，直至压缩弹簧14到往复活塞8触碰到触碰开关11，电磁线圈块20断电，电磁力消失，往复活塞8在弹簧力的作用下克服离心力向壳体中心移动复位，往复活塞8复位后电磁线圈块20恢复通电(该通电可以是通过时间间隔来设定)，往复活塞8又在离心力和电磁力的作用下向壳体边缘移动，实现往复活塞8沿进排气流道15的来回移动，以此产生脉冲气流，进而产生脉冲涡环。
本发明的工作原理：参照图1所示，本发明提供的一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器，涡环发生器壳体7保持不动，电机12驱动离心转盘5发生高速旋转，离心转盘5与涡环发生器壳体7之间放置有滚针轴承13，以减小摩擦及降低噪音。由于离心转盘5高速旋转，处于转盘中心的往复活塞8、被动滑块4、密封气门9在离心力作用下，向离心转盘5边缘运动，由于开关气门3无法向往复活塞8内部开启，因此处于闭合状态，往复活塞8的运动驱动流道内气体排出，进而从出风口产生一段脉冲气流。气流经过喷口时发生剪切进而卷曲产生涡环。同时在往复活塞运动8时，后方产生负压，负压将外界空气从涡环发生器顶盖1处设置的进风口泵入涡环发生器内，完成进气过程。往复活塞8由于离心力运动的同时，气门连杆10连接被动滑块4向边缘运动，同样由于离心力的作用，密封气门9同样在轨道方向上向离心转盘8边缘方向运动，以密闭气门连杆10与离心转盘上主轨道之间的间隙，防止产生涡环过程中气体从往复活塞8后方回流，进而导致无法排气。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，包括离心装置、进排气装置、电磁弹射装置和涡环发生器壳体，进排气装置包括进排气流道和往复活塞，往复活塞设置于进排气流道内，沿进排气流道来回移动，进排气流道设置于涡环发生器壳体内，离心装置与进排气流道连接，带动进排气流道转动，电磁弹射装置布置于进排气流道的端部，往复活塞上设有开关气门，开关气门关闭时，进排气流道内的气流无法穿过往复活塞，开关气门打开时，进排气流道内的气流从往复活塞穿过；
涡环发生器壳体侧壁设有出气口，涡环发生器壳体的顶面设有进气口，进排气流道的进气端与进气口连接，进排气流道的排气端与出气口对接，往复活塞设置于进排气流道的进气端和出气端之间；
进排气装置还包括滑轨、被动滑块和气门连杆，滑轨设置于排气流道的一侧，被动滑块设置于滑轨上，沿滑轨来回移动，气门连杆的一端与被动滑块连接，气门连杆的另一端与开关气门连接，开关气门通过铰轴往复活塞铰接。
2.根据权利要求1所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，离心装置包括离心转盘和驱动电机，离心转盘设置于涡环发生器壳体内，驱动电机与离心转盘连接，进排气流道布置于离心转盘上。
3.根据权利要求2所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，离心转盘与涡环发生器壳体同轴布置，驱动电机驱动离心转盘带动进排气流道绕壳体中心转动，离心转盘与涡环发生器壳体之间布置有轴承。
4.根据权利要求1所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，往复活塞沿纵向设有中空通道，开关气门设置于中空通道上。
5.根据权利要求1所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，开关气门布置于往复活塞的中空通道的出气端，开关气门仅能向往复活塞的外侧转动开启。
6.根据权利要求5所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，进排气流道的侧壁上沿长度方向开设有长口，气门连杆的一端与开关气门连接，气门连杆的另一端从进排气流道侧壁上长口穿出与被动滑块连接；往复活塞将进排气流道一分为二，分成进气腔和排气腔，进排气流道的外侧面设有密封气门，密封气门与往复活塞连接，密封气门布置于进气腔侧，密封气门随往复活塞来回移动，密封气门用于遮挡密封进气腔侧长口。
7.根据权利要求1所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，往复活塞上设有两个对称布置的开关气门，每个开关气门均通过气门连杆连接有被动滑块，两个被动滑块布置于进排气流道的两侧。
8.根据权利要求1所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，进排气流道的进气端和进排气流道的旋转中心均布置于进排气流道的中部，往复活塞的个数为2个，两个往复活塞布置于进气端的两侧，进排气流道的两端作为出气端，均设有电磁弹射装置。
9.根据权利要求1所述的基于离心及电磁弹射的涡环发生器，其特征在于，电磁弹射装置包括电磁线圈块、弹簧、弹簧板和触碰开关，电磁线圈块布置于排气流道的排气端，弹簧板布置于电磁线圈块的内侧，弹簧的两端分别与弹簧板和电磁线圈块连接，触碰开关布置于弹簧压缩释放位置，触碰开关与电磁线圈块连接。
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