CN112197033B - 一种可调速的特斯拉阀 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种可调速的特斯拉阀，属于管道工程技术领域。一种可调速的特斯拉阀，包括主流管、下分流管和上分流管，主流管左端为进口，主流管右端为出口，流通气体从进口流入至出口流出，下分流管位于主流管下侧，下分流管与主流管形成闭合回路，下分流管包括下降管、过渡管和上升管，本申请可以实现对主流管内气体流速的可控加减速，通过改变气体的温度实现整个分流管内的气体流速提高，上升管和下降管材质为铅铁合金，比热容较小，升温降温快，对管内气体的温度影响较敏感，通过控制器控制加热电源的放电功率，实现对分流管内气体流速的控制，分流管外侧设有热泵构件，实现热量的积攒，节约能量，减小对外界环境温度改变。

Description

一种可调速的特斯拉阀
技术领域
本申请属于管道工程技术领域，更具体地说，涉及一种可调速的特斯拉阀。
背景技术
特斯拉阀是天才科学家尼古拉.特斯拉发明的单向导通阀，无任何活动部件，无需输入法能量即可实现气体单向导通。其正向流动与反向流动差别巨大，不需要内部进行机械运动，利用空间结构推动气体流动，通过物理结构加速气体，减小气体在运输中的能量损耗。
但常用的特斯拉阀在传输气体时，加速或减速的效果是恒定不变的，在实际应用中常需要改变气体流动的速度，因此如何让特斯拉阀对气体传输的速度进行灵活改变成为待解决的问题。
申请内容
1．技术方案
为解决上述问题，本申请采用如下的技术方案。
一种可调速的特斯拉阀，包括主流管、下分流管和上分流管。
主流管左端为进口，主流管右端为出口，流通气体从进口流入至出口流出。
下分流管位于主流管下侧，下分流管与主流管形成闭合回路。
下分流管包括下降管、过渡管和上升管。
下降管一端与主流管固定连接，下降管另一端与过渡管一端固定连接。
过渡管另一端与上升管固定连接，上升管另一端与主流管固定连接。
调节上升管与主流管之间的角度可实现气体流速的加速或减速。
下降管外侧可拆卸连接有冷却器，冷却器可冷却下降管内流通气体的温度。
上升管外侧可拆卸连接有加热器，加热器为电阻丝，电阻丝通电后发热可升高上升管内流通气体的温度。
上分流管与下分流管为结构相同的部件，上分流管位于主流管上侧，上分流管与主流管形成闭合回路。
进一步的，下分流管数量至少一个，上分流管数量至少一个，可加强对主流管内气体流速的影响。
进一步的，下降管和上升管材质为铅铁合金，铅的比热容小，升温降温快，对管内气体的温度影响较敏感，铁的强度高，有效避免外界碰撞对管体产生的损伤。
进一步的，过渡管材质为石蜡，石蜡的比热容高，升温降温快，可隔绝上升管升温时对下降管的影响，可隔绝下降管降温时对上升管的影响。
进一步的，主流管外侧设有控制器和加热电源，控制器和加热电源之间具有电性连接，控制器可控制加热电源输出功率的大小，加热电源与加热器之间具有电性连接，加热电源为加热器提供电能，控制器控制加热电源的放电功率，影响加热器的加热温度，可控制上升管内气体的具体升高温度，实现对分流管内气体流速的控制。
进一步的，下分流管及上分流管外侧均设有热泵构件，热泵构件可将下降管内被吸收的热量传输至上升管内用来放热，实现热量的积攒，节约能量，减小对外界环境温度改变。
进一步的，热泵构件包括冷却管、压缩机、放热管和节流阀。
进一步的，冷却管套设于下降管外侧，冷却管与下降管可拆卸连接，冷却管内设有常温液态氟利昂，氟利昂可有效的用来吸热。
进一步的，放热管套设于上升管外侧，放热管与上升管可拆卸连接。
进一步的，压缩机将冷却管内的液态氟利昂压缩成气态氟利昂并传输至放热管内，节流阀将放热管内的气态氟利昂节流冷凝并传输至冷却管内，实现热量的传递。
2．有益效果
相比于现有技术，本申请的优点在于：
（1）本方案提出了一种新的技术思路，改变特斯拉阀分流管内气体流动的速度，来实现对主流管内气体流速的可控加减速。
（2）本方案通过提高上升管内气体的温度，使上升管内气体加速上升，降低下降管内气体的温度，使下降管内气体的加速下降，实现整个分流管内的气体流速提高。
（3）本方案上升管和下降管材质为铅铁合金，比热容较小，升温降温快，对管内气体的温度影响较敏感。
（4）本方案通过控制器控制加热电源的放电功率，影响加热器的加热温度，可控制上升管内气体的具体升高温度，实现对分流管内气体流速的控制。
（5）本方案分流管外侧设有热泵构件，使下降管内被吸收的热量传输至上升管内用来放热，实现热量的积攒，节约能量，减小对外界环境温度改变。
附图说明
图1为本申请的具体实施例一的平面结构示意图；
图2为本申请的具体实施例一的下分流管的平面结构示意图；
图3为本申请的具体实施例一的上分流管的平面结构示意图；
图4为本申请的具体实施例一的上升管的平面结构示意图；
图5为本申请的具体实施例一的下降管的平面结构示意图；
图6为本申请的具体实施例一的加热器控制结构示意图；
图7为本申请的具体实施例二的热泵构件的平面结构示意图；
图8为本申请的具体实施例二的热泵构件的控制结构示意图。
图中标号说明：
主流管1、进口101、出口102、下分流管2、下降管201、过渡管202、上升管203、上分流管3、加热器4、控制器401、加热电源402、冷却器5、热泵构件6、冷却管601、压缩机602、放热管603、节流阀604。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
具体实施例一：请参阅图1-6的一种可调速的特斯拉阀，它包括主流管1
下分流管2和上分流管3，下分流管2数量至少一个，上分流管3数量至少一个，可加强对主流管1内气体流速的影响。
主流管1左端为进口101，主流管1右端为出口102，流通气体从进口101流入至出口102流出。
下分流管2位于主流管1下侧，下分流管2与主流管1形成闭合回路。
下分流管2包括下降管201、过渡管202和上升管203。
下降管201一端与主流管1固定连接，下降管201另一端与过渡管202一端固定连接。
过渡管202另一端与上升管203固定连接，上升管203另一端与主流管1固定连接。
调节上升管203与主流管1之间的角度可实现气体流速的加速或减速。
下降管201外侧可拆卸连接有冷却器5，冷却器5可冷却下降管201内流通气体的温度。
上升管203外侧可拆卸连接有加热器4，加热器4为电阻丝，电阻丝通电后发热可升高上升管203内流通气体的温度。
下降管201和上升管203材质为铅铁合金，铅的比热容小，升温降温快，对管内气体的温度影响较敏感，铁的强度高，有效避免外界碰撞对管体产生的损伤。
过渡管202材质为石蜡，石蜡的比热容高，升温降温快，可隔绝上升管203升温时对下降管201的影响，可隔绝下降管201降温时对上升管203的影响。
上分流管3与下分流管2为结构相同的部件，上分流管3位于主流管1上侧，上分流管3与主流管1形成闭合回路。
主流管1外侧设有控制器401和加热电源402，控制器401和加热电源402之间具有电性连接，控制器401可控制加热电源402输出功率的大小，加热电源402与加热器4之间具有电性连接，加热电源402为加热器4提供电能，控制器401控制加热电源402的放电功率，影响加热器4的加热温度，可控制上升管203内气体的具体升高温度，实现对分流管内气体流速的控制。
气体在主流道1内流通，经过上分流管3时，进入上升管203，气体上升至过渡管202后经由下降管201下降至主流道1内，对主流道1内的流通气体起加速或减速作用。
气体经过下分流管2时，进入下降管201下降至过渡管202后，经由上升管203上升至主流道1内，对主流道1内的流通气体起加速或减速作用。
具体实施例二：请参阅图7-8的一种可调速的特斯拉阀，下分流管2及上分流管3外侧均设有热泵构件6，热泵构件6可将下降管201内被吸收的热量传输至上升管203内用来放热，实现热量的积攒，节约能量，减小对外界环境温度改变。
热泵构件6包括冷却管601、压缩机602、放热管603和节流阀604。
冷却管601套设于下降管201外侧，冷却管601与下降管201可拆卸连接，冷却管601内设有常温液态氟利昂，氟利昂可有效的用来吸热。
放热管603套设于上升管203外侧，放热管603与上升管203可拆卸连接。
压缩机602将冷却管601内的液态氟利昂压缩成气态氟利昂并传输至放热管603内，节流阀604将放热管603内的气态氟利昂节流冷凝并传输至冷却管601内，实现热量的传递，减少热量的散失。
工作原理：通过改变分流管内气体的温度来控制气体的流速，而分流管内气体的流速可以影响主流管1内气体的速度。
分流管分为上分流管3和下分流管2，上分流管3和下分流管2结构相同，下分流管2包括下降管201、过渡管202和上升管203。上升管203内气体升温后可加速上升，下降管201内气体降温后可加速下降，由此实现分流管内气体整体的流动速度。
通过控制器401控制加热的温度，实现气体上升速度的控制，操作者通过控制器401改变上升管203内气体温度，实现气体流速的变化。
本方案提出了一种新的技术思路，改变特斯拉阀分流管内气体流动的速度，来实现对主流管1内气体流速的可控加减速，通过提高上升管203内气体的温度，使上升管203内气体加速上升，降低下降管201内气体的温度，使下降管201内气体的加速下降，实现整个分流管内的气体流速提高，上升管203和下降管201材质为铅铁合金，比热容较小，升温降温快，对管内气体的温度影响较敏感，通过控制器401控制加热电源402的放电功率，影响加热器4的加热温度，可控制上升管203内气体的具体升高温度，实现对分流管内气体流速的控制，分流管外侧设有热泵构件6，使下降管201内被吸收的热量传输至上升管203内用来放热，实现热量的积攒，节约能量，减小对外界环境温度改变。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式；但本申请的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可调速的特斯拉阀，其特征在于：包括主流管（1）、下分流管（2）和上分流管（3）；
主流管（1）左端为进口（101），主流管（1）右端为出口（102），流通气体从进口（101）流入至出口（102）流出；
下分流管（2）位于主流管（1）下侧，下分流管（2）与主流管（1）形成闭合回路；
下分流管（2）包括下降管（201）、过渡管（202）和上升管（203）；
下降管（201）一端与主流管（1）固定连接，下降管（201）另一端与过渡管（202）一端固定连接；
过渡管（202）另一端与上升管（203）固定连接，上升管（203）另一端与主流管（1）固定连接；
调节上升管（203）与主流管（1）之间的角度可实现气体流速的加速或减速；
下降管（201）外侧可拆卸连接有冷却器（5），冷却器（5）可冷却下降管（201）内流通气体的温度；
上升管（203）外侧可拆卸连接有加热器（4），加热器（4）可升高上升管（203）内流通气体的温度；
上分流管（3）与下分流管（2）为结构相同的部件，上分流管（3）位于主流管（1）上侧，上分流管（3）与主流管（1）形成闭合回路；
下分流管（2）及上分流管（3）外侧均设有热泵构件（6）；
热泵构件（6）包括冷却管（601）、压缩机（602）、放热管（603）和节流阀（604）；
冷却管（601）套设于下降管（201）外侧，冷却管（601）与下降管（201）可拆卸连接，冷却管（601）内设有常温液态氟利昂；
放热管（603）套设于上升管（203）外侧，放热管（603）与上升管（203）可拆卸连接；
压缩机（602）将冷却管（601）内的液态氟利昂压缩成气态氟利昂并传输至放热管（603）内，节流阀（604）将放热管（603）内的气态氟利昂节流冷凝并传输至冷却管（601）内。
2.根据权利要求1所述的一种可调速的特斯拉阀，其特征在于：下分流管（2）数量至少一个，上分流管（3）数量至少一个。
3.根据权利要求1所述的一种可调速的特斯拉阀，其特征在于：下降管（201）和上升管（203）材质为铅铁合金。
4.根据权利要求1所述的一种可调速的特斯拉阀，其特征在于：过渡管（202）材质为石蜡。
5.根据权利要求1所述的一种可调速的特斯拉阀，其特征在于：主流管（1）外侧设有控制器（401）和加热电源（402），控制器（401）和加热电源（402）之间具有电性连接，控制器（401）可控制加热电源（402）输出功率的大小，加热电源（402）与加热器（4）之间具有电性连接，加热电源（402）为加热器（4）提供电能。
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