CN114264083A - 一种组装式制冷涡流管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组装式制冷涡流管，属于温度控制技术领域，包括涡流腔连有冷端输出管、起旋器，并且起旋器背离冷端输出管的一端还设有热端输出管；该起旋器包括旋流环，旋流环与第二流道的内壁之间留有环向间隙，并且该旋流环外周沿其内周切线方向开设有至少一个将内外连通的槽口，该入口接头正对旋流环外周设置，以将入口接头引入的气流沿旋流环外周形成环向气流并经槽口处进入旋流环内。本申请中的组装式制冷涡流管通过旋流环将高压气流与冷热气流进行分流，并在进入管道内部前通过旋流环将气流形成环状气流，避免了高压气流与分离后的冷热流相互干涉的问题，提高了该组装式制冷涡流管的制冷效率。

Description

一种组装式制冷涡流管

技术领域

本发明属于温度控制技术领域，具体涉及一种组装式制冷涡流管。

背景技术

涡流管是一种机械装置，主要是用于将高压气体分为冷流和热流，并分别从两端流出的装置，其可应用于电子设备降温或者对需要急剧降温部位进行降温。其主要通过将外部高压气体引入涡流管，通过涡流管对气体进行膨胀加速，然后使得气流在涡流管内形成高速旋涡，并通过两端的冷热端输出管之间的压力差，使得加速膨胀后的气流形成回流气体，然后分离变换为冷热气流，再通过两端输出管分别将冷热气流分离输出，以进行制冷或制热。

现有涡流管主要通过将压缩气体沿切线方向引入涡流管，使之形成回旋气流并进行分离，大量的压缩气体输入涡流管虽然能形成回旋气流，但是压缩气体在输入过程中会出现部分紊乱，导致回旋气流的形成效果并不好，导致回旋气流分离热冷两股气流的效果不好，降低涡流管的制冷效率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种组装式制冷涡流管，用以解决现有涡流管冷热气流分离效果不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种组装式制冷涡流管，其包括涡流腔，所述涡流腔内开设有第一流道、第二流道和第三流道，三个流道相互连通，且所述第一流道和所述第二流道同轴设置；

其中，所述第一流道处设有用于冷流输出的冷端输出管，所述第二流道处设有起旋器，所述第三流道处设有入口接头，且所述起旋器背离所述冷端输出管的一端还设有用于热流输出的热端输出管；

所述起旋器包括旋流环，所述旋流环与所述第二流道的内壁之间留有环向间隙，且所述旋流环外周沿其内周切线方向开设有至少一个将内外连通的槽口，所述入口接头正对所述旋流环外周设置，以将入口接头处引入的气流沿所述旋流环外周形成环向气流并经所述槽口处进入旋流环内。

作为本发明的进一步改进，所述旋流环朝向所述冷端输出管的一端设有抵接环，所述抵接环外周抵接所述第二流道内壁，所述旋流环背离所述抵接环的一端抵接所述涡流腔内壁。

作为本发明的进一步改进，所述热端输出管内还设有整流环，所述整流环外周部分抵接所述热端输出管内壁，所述整流环与所述热端输出管之间的间隙用于外周热流传输，所述整流环内周用于中心冷流传输。

作为本发明的进一步改进，所述热端输出管内还设有调温螺杆，所述调温螺杆包括调节塞，所述调节塞呈锥台布置，所述热端输出管内壁与所述调节塞端外周相抵，所述调节塞可沿所述热端输出管轴向移动，以调节所述调节塞与所述热端输出管之间的间隙大小。

作为本发明的进一步改进，所述调温螺杆还包括沿热流输出方向依次设置引流管和缓流管，所述引流管与所述热端输出管的内壁相抵，所述缓流管一端连接所述引流管，其另一端抵接所述调节塞端面，且所述缓流管外周侧壁上开设有多个出气孔。

作为本发明的进一步改进，所述热端输出管的热流输出口处还设有消音器。

作为本发明的进一步改进，所述入口接头与所述涡流腔可拆卸设置，且所述入口接头与所述涡流腔的贴合端面处还设有密封垫圈。

作为本发明的进一步改进，所述入口接头的输入口径可调。

作为本发明的进一步改进，所述起旋器与所述热端输出管之间可拆卸连有转接管。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本发明的组装式制冷涡流管，其通过在涡流腔内增设起旋器，在起旋器的旋流环与第二流道之间的内壁预留环向间隙，并使得入口接头的输出端正对该环向间隙处，使得从入口接头处进入的气流能够沿该旋流环旋转，形成环向气流，再通过在该旋流环上开设连通其旋流环内外周的槽口，使得环向气流经该槽口处进入到起旋器内部，本申请通过旋流环对气流的约束，首先形成环向气流，再通过槽口将环向气流导入起旋器内，使得从入口接头进入的高压气体迅速形成环向气流并通过该涡流管进行冷热气流分流，实现快速制冷，其相较于传统涡流管，环向气流成型速度快，气流稳定，便于冷热气流的分流，提高了该涡流管的制冷效率。

(2)本发明的组装式制冷涡流管，其通过在旋流环的一端设置抵接环，并将旋流环另一端抵接在涡流腔的内壁，使得从入口接头进入的气流通过该入口进入后无法像两侧逸散，仅能沿旋流环的外周旋转形成环向气流，再通过沿内环切线方向设置的多个槽口进入到旋流环内部，从各槽口进入的气流能够快速在旋流环内形成环向气流，其成型效率高，高压气流也不会直接与涡流管内壁碰撞造成内部冷热气流分离紊乱，确保了该涡流管高效快速运行，提高了制冷效率。

(3)本发明的组装式制冷涡流管，其通过在热端输出管内设置整流环，通过整流环将热端输出管的输入端分隔成热流进入区和冷流进入区，进而将冷热气流进行分流，方便冷流回流并从冷端输出管排出，与此同时，整流环本身为沿轴向设置，其通道为直线设置，使得热流穿过该整流环后从原本的旋流转变为直流，便于热流从热端输出管的排出。

(4)本发明的组装式制冷涡流管，其通过在热端输出管内设置调温螺杆，通过将调节塞设置为锥台形式，使得该调节塞与热端输出管的内壁贴合度更高，在通过将调温螺杆沿轴向移动时，其对热流输出量的调节更为准确可靠，保证了调温螺杆调温的高效准确；其次，通过设置引流管和缓流管，使得高速进入到调温螺杆处的气流在缓流管处进行变向分流，在缓慢从调节塞与热端输出管之间的间隙处通过，避免了高速气流碰撞调节塞产生的噪音，提高涡流管使用的舒适性。

(5)本发明的组装式制冷涡流管，其通过将入口接头设置为可拆卸形式，并额外设置转接管，可拆卸设置的入口接头可实现其高效快速更换，入口接头可调能够调节进入涡流管内的高压气体的流量，可根据需求调整制冷功耗；转接管可调整环流的回旋时间，确保该涡流管的制冷效果。

附图说明

图1是本发明实施例中组装式制冷涡流管的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中组装式制冷涡流管的剖面示意图；

图3是本发明实施例中涡流腔的剖面示意图；

图4是本发明实施例中起旋器的结构示意图；

图5是本发明实施例中整流环的结构示意图；

图6是本发明实施例中调温螺杆的结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、涡流腔；2、冷端输出管；3、起旋器；4、热端输出管；5、入口接头；6、整流环；7、调温螺杆；8、消音器；9、转接管；

101、第一流道；102、第二流道；103、第三流道；

301、旋流环；302、抵接环；

701、调节塞；702、引流管；703、缓流管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1～6，本发明优选实施例中的组装式制冷涡流管包括涡流腔1，该涡流腔1内开设有第一流道101、第二流道102和第三流道103，三个流道相互连通，并且第一流道101与第二流道102同轴设置；其中，第一流道101处设有用于冷流输出的冷端输出管2，第二流道102处设有起旋器3，第三流道103处设有入口接头5，并且起旋器3背离冷端输出管2的一端还设有用于热流输出的热端输出管4；该起旋器3包括旋流环301，旋流环301与第二流道102的内壁之间留有环向间隙，并且该旋流环301外周沿其内周切线方向开设有至少一个将内外连通的槽口，该入口接头5正对旋流环301外周设置，以将入口接头5引入的气流沿旋流环301外周形成环向气流并经槽口处进入旋流环301内。

在利用涡流管进行制冷时，传统方式会将入口接头5正对涡流腔1的切线方向，使得高压气流进入管道后就沿着其外壁旋转，其整体能够保证进入的高压气流形成环向气流，但是在环向气流成型过程中会存在着大量的损耗，高压气体进入管道后完全没有约束，在涡流腔1内随意触碰，造成高压气体自身内耗，降低其动能，其成型效率低，并且会干扰分流完成后的冷流的输出，导致涡流管的制冷效果不佳。

如图4所示，本申请通过设置旋流环301，首先将入口接头5引入的高压气流进行约束，使得其成为环流，然后通过该旋流环301上的槽口引入该涡流管内部，使得高压气流在涡流管内部进行分流，其通过旋流环301对高压气流进行阻碍并形成环流，首先避免了高压气流对内部冷热气流分流的阻碍，保证了内部气流分流的稳定；其次，在旋流环301外部形成环流后，通过沿内环切线方向的槽口引入其内部，使得环流能够平稳运输到旋流环301内并快速形成环流，提高了后续冷热气流的分流效率，保证了涡流管的制冷效率。对应地，本申请中的组装式制冷涡流管主要用于对局部区域的快速降温，属于特定应用场景设备，与常规空调等区域降温形式不同，主要应用场景有针对机床加工用刀具处的快速降温，以及针对高功耗电子设备和电子芯片的快速降温等。

优选地，本申请中的旋流环301上开设有多个槽口，多个槽口均沿其内周切线方向设置，多个槽口的设置使得沿槽口进入该旋流环301内的高压气流可相互约束形成环向气流，而不需要与旋流环301内壁触碰形成环流，减少了高压气流的动能损失，确保了该环向气流高效快速成型。

进一步地，作为本发明的优选实施例，本申请中的旋流环301朝向冷端输出管2的一端设有抵接环302，抵接环302的外周抵接在第二流道102内壁，并且该旋流环301背离抵接环302的一端抵接在涡流腔1的内壁处。在利用旋流环301对高压气流进行引流时，虽然高压气流能够沿着该旋流环301形成环向气流，但是高压气流仍然存在沿旋流环301两侧逸散的可能，向两侧逸散的气流会造成沿环向行进的热流的波动，降低其冷热气流的分离效率，影响制冷效率。为此，本申请通过在旋流环301的一侧设置抵接环302，通过抵接环302对第二流道的内壁进行封锁，并在另一侧通过涡流腔1内壁进行抵接，使得入口接头5处进入的高压气流仅能通过该抵接环302与第二流道102之间的环向间隙进入涡流管内部，避免了高压气流向两侧逸散的可能，确保涡流管内部冷热气流高效平稳分离。

优选地，此处抵接环302背离该旋流环301的一端还设有用于冷流流引导用的管口，并且起旋器3内设置的冷流引导用管口口径小于引流环的内周直径，使得进入引流环内周的气流沿其内周侧壁形成环流并与冷流引导用的管口有一定距离，避免了环向气流与冷流之间相互干涉，降低其制冷效率。

进一步地，如图5所示，作为本发明的优选实施例，本申请中的热端输出管4内还设有整流环6，该整流环6的外周部分抵接在热端输出管4的内壁，并且整流环6与热端输出管4之间的间隙用于外周热流传输，整流环6内周用于中心冷流传输。在高压气流分离后，冷流沿第一流道101与第二流道102的中心进行传输，热流沿冷流外周进行环向传输。为了避免冷流回流时候与热流相互干涉，本申请通过在热端输出管4内设置整流环6，利用整流环6与热端输出管4之间的内壁间隙供热流通过，并在整流环6中心预留空间供冷流通过，使得冷流与热流通过该整流环6进行分隔，避免了冷热气流的相互干扰影响。其次，整流环6本身沿轴向方向延伸一定长度，使得通过该整流环6的热流沿其轴向方向进行运输，将原本环向前进的热流变为直流，便于热流从热端输出管4的出口输出。优选地，此处整流环6为梅花状结构，其中心有供冷流穿过的通孔，沿该中心通孔四周还形成有多个流道，多个流道以及该整流环6与热端输出管4内壁形成的间隙可用于热流的通过，实现了冷热气流的分别传输，避免了冷热气流的相互干扰。

进一步地，如图6所示，作为本发明的优选实施例，本申请中的热端输出管4内还设有调温螺杆7，该调温螺杆7包括调节塞701，调节塞701呈锥台布置，且该热端输出管4内壁处与该调节塞701对应设置，调节塞701可沿热端输出管4的轴向移动，以调节调节塞701与热端输出管4之间的间隙大小。为了方便涡流管制冷温度可调，本申请通过在热端输出管4内设置调温螺杆7，该调温螺杆7设置有调节塞701，并且调节塞701设置为锥台形式，该热端输出管4的内壁对应设置为与锥台相匹配的流道口形式，使得调节塞701与热端输出管4内壁的匹配效果更佳，在需要调节其输出气流大小时，通过将调节塞701沿轴向方向移动，调整调节塞701与热端输出管4之间的间隙大小，以实现热端输出管4喷出的热流的气流量，进而实现温度的可控调节。

优选地，该调温螺杆7还包括沿热流输出方向依次设置的引流管702和缓流管703，该引流管702与热端输出管4的内壁相抵，缓流管703的一端连接引流管702，其另一端抵接调节塞701的端面，并且缓流管703的外周侧壁上开设有多个出气孔。在利用调温螺杆7对温度进行调节的过程中，由于调节塞701端面将热端输出管4的大部分空间阻挡，使得经整流环6输出后的热流直接撞击在该调节塞701上，产生较大的噪音。为此，本申请通过设置引流管702和缓流管703，首先通过引流管702将热流全部引入缓流管703内，并通过在缓流管703外周开设多个出气孔，使得原本沿直线前进的热流在缓流管703处进行分流再沿调节塞701与热端输出管4之间的间隙缓慢溢出涡流管，降低了热流从涡流管溢出产生的噪音。

进一步地，作为本发明的优选实施例，本申请中的热端输出管4的热流输出口处还设有消音器8。在通过调温螺杆7进行温度调节的过程中，虽然引流管702和缓流管703能够一定程度上降低热流喷出产生的噪音，但是热流喷出时还是会有一定声响，为此，在该热端输出管4的端部还设有消音器8，消音器8的外周和端部均开设有多个供热流通过的气流孔，通过多个气流孔将热流进行分流，以降低气流通过涡流管产生的噪音。

进一步地，作为本发明的优选实施例，入口接头5与涡流腔1之间可拆卸设置，并且入口接头5与涡流腔1的贴合端面处还设有密封垫圈。在利用入口接头5进行高压气流传输时，传统涡流管为一体设置，使得入口接头5损坏后需要将整个涡流管进行更换，大大增加了涡流管的更换成本，为此，将入口接头5与涡流腔1设置为可拆卸形式，在入口接头5损坏时，只需将入口接头5进行更换即可。同时，入口接头5的可拆卸设置，可根据制冷需求更换入口接头5的大小和尺寸，以此提高或降低进入该入口接头5的气流速率和气流量，进而调节整个涡流管的制冷效率。

进一步地，为了确保可拆卸设置的入口接头5与涡流腔1之间的密封连接，在二者连接的端面处还设有密封垫圈，以增加二者密封的可靠性。优选地，该入口接头5的输入端的输入口径可调设置。在利用入口接头5调节进入涡流腔1内部的高压气流的气流量时，除了对应更换入口接头5的带下和尺寸，还可以直接将该入口接头5设置为可调形式，如通过在该入口接头5内设置为多个不同口径大小的调节环套设形式，在需要将入口接头5调节成对应口径时，通过取出相应数量套设设置的调节环，使得该入口接头5内形成对应口径的通孔，以此调节进入涡流腔1内部的气流量。

优选地，此处冷端输出管2、旋流环301等均与涡流腔1可拆卸设置，在相应器件损坏后，能够直接拆除更换对应部位即可。

进一步地，作为本发明的优选实施例，本申请中的起旋器3与热端输出管4之间可拆卸连接有转接管9。连接管作为冷热气流分流的主要区段，连接管的长度将直接决定冷热气流的分离效率，这也影响着涡流管的制冷效率。为此，本申请通过将转接管9设置为可拆卸形式，使得涡流管在装配和温度调节过程中，如果涡流管无法达到相应的制冷效率，只需要对应更换转接管9长度，使得冷热气流具备更佳的分离效率，以提高制冷效率。同样地，在满足制冷需求时，可通过对应调整转接管9的长度，在保证温度调节需求的同时，适应降低该涡流管长度，以方便涡流管的装配等，整体灵活可变，调整效率高，使得涡流管可适应各种需求。

本发明中的组装式制冷涡流管，通过对应调节起旋器3结构，并对应将入口接头5进入涡流管内部的两端封闭，使得该高压气流全部通过旋流环301外周间隙进入其内周，避免了高压气流向两侧逸散影响冷热气流的分流，同时旋流环301能够将进入的高压气流进行约束，避免了高压气流直接冲击分离后的冷热气流，保证了冷热气流稳定分离和运输；再者，本申请通过在热端输出管4设置整流环6，对冷热气流进行约束和分隔，确保了组装式制冷涡流管的分离效率；同时，本申请对应调整调温螺杆7，确保了调温螺杆7对温度精确高效调节，并降低了涡流管运行噪音；并且，本申请通过将涡流管各组件设置为可拆卸形式，使得涡流管内各组件损坏时，能够通过将对应组件快速更换，实现涡流管的快速维修。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组装式制冷涡流管，其特征在于，包括：

涡流腔，所述涡流腔内开设有第一流道、第二流道和第三流道，三个流道相互连通，且所述第一流道和所述第二流道同轴设置；

其中，所述第一流道处设有用于冷流输出的冷端输出管，所述第二流道处设有起旋器，所述第三流道处设有入口接头，且所述起旋器背离所述冷端输出管的一端还设有用于热流输出的热端输出管；

所述起旋器包括旋流环，所述旋流环与所述第二流道的内壁之间留有环向间隙，且所述旋流环外周沿其内周切线方向开设有至少一个将内外连通的槽口，所述入口接头正对所述旋流环外周设置，以将入口接头处引入的气流沿所述旋流环外周形成环向气流并经所述槽口处进入旋流环内。

2.根据权利要求1所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述旋流环朝向所述冷端输出管的一端设有抵接环，所述抵接环外周抵接所述第二流道内壁，所述旋流环背离所述抵接环的一端抵接所述涡流腔内壁。

3.根据权利要求1所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述热端输出管内还设有整流环，所述整流环外周部分抵接所述热端输出管内壁，所述整流环与所述热端输出管之间的间隙用于外周热流传输，所述整流环内周用于中心冷流传输。

4.根据权利要求1所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述热端输出管内还设有调温螺杆，所述调温螺杆包括调节塞，所述调节塞呈锥台布置，所述热端输出管内壁与所述调节塞端外周相抵，所述调节塞可沿所述热端输出管轴向移动，以调节所述调节塞与所述热端输出管之间的间隙大小。

5.根据权利要求4所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述调温螺杆还包括沿热流输出方向依次设置引流管和缓流管，所述引流管与所述热端输出管的内壁相抵，所述缓流管一端连接所述引流管，其另一端抵接所述调节塞端面，且所述缓流管外周侧壁上开设有多个出气孔。

6.根据权利要求1所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述热端输出管的热流输出口处还设有消音器。

7.根据权利要求1所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述入口接头与所述涡流腔可拆卸设置，且所述入口接头与所述涡流腔的贴合端面处还设有密封垫圈。

8.根据权利要求7所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述入口接头的输入口径可调。

9.根据权利要求1所述的组装式制冷涡流管，其特征在于，所述起旋器与所述热端输出管之间可拆卸连有转接管。

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