CN202792672U

CN202792672U - 一种模块式双级涡流管

Info

Publication number: CN202792672U
Application number: CN 201220467311
Authority: CN
Inventors: 王伟; 金泽林; 孙逸树; 陆军; 陈相; 谢军龙
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-09-13

Abstract

本实用新型涉及一种小型制冷装置，具体为一种模块式双级涡流管，它包括热端模块、涡旋分离模块、喷嘴进气模块和冷端出口模块，各模块依次通过螺纹连接构成涡流管，所述冷端出口模块的冷气出口上带有标准外螺纹接口。气体源中的高压气体从喷嘴进入涡流管，在涡流管中做高速的旋转运动，在运动过程中能量发生分离，最后冷的气体从冷端出口流出，高温气体从热端流出，完成整个的能量分离。本实用新型涡流管的采用结构模块化设计，便于组装，能够灵活调节，相对于以往的涡流管还能提高单管的能量分离能力，提高了涡流管的实用性能。

Description

一种模块式双级涡流管

技术领域

本实用新型涉及一种小型制冷装置，具体为一种模块式双级涡流管，其在一定情况下能够将能量分离，分别得到高温和低温工质。

背景技术

涡流管作为一种独特的能量分离的装置，不需要冷媒，不需要外在电能等能量的供应，依靠使提供的工质在涡流管中发生能量分离，达到制冷效果。整个装置无运动部件，结构简单可靠，系统体积小，在特许要求冷却和一定的制冷领域有极广泛的应用前景。但是由于涡流管内部的能量分离现象及其复杂，目前仍没有精确的理论来解释其分离机制。因此限制了涡流管的改进和应用推广。当前市场上的涡流管也存在一定的缺陷：体积小使得涡流管的制冷功率小，固定化结构使得涡流管不能适应工况变化，低温和高温的冷效比不能灵活调节。这些又进一步缩小了涡流管的使用范围。

发明内容

为了提高现有涡流管的实用价值，增加涡流管的灵活适应能力，本实用新型涡流管的采用结构模块化设计，便于组装，能够灵活调节，相对于以往的涡流管还能提高单管的能量分离能力，提高了涡流管的实用性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模块式双级涡流管，其特征在于，热端模块、涡旋分离模块、喷嘴进气模块和冷端出口模块依次通过螺纹连接构成涡流管，所述冷端出口模块的冷气出口上带有标准外螺纹接口。

气源中的高压气体从喷嘴进入涡流管，在涡流管中做高速的旋转运动，在运动过程中能量发生分离，最后冷的气体从冷端出口流出，高温气体从热端流出，完成整个的能量分离。低温气体通常用作冷源来制冷。由于目前涡流管的制冷效率、制冷功率、低温等因素不仅与涡流管的机构有关，还和涡流管的操作参数有关，但是现在市场上的涡流管都是一体化结构，仅有调节活塞作为调节机构，不能满足应用需要。

通过模块化的结构设计，我们不仅可以减小系列化产品的不足，还可以增加涡流管中的调节机构，使得涡流管能够适应更广的应用范围。

附图说明

图1为模块式双级涡流管外观图。

图2为模块式双级涡流管剖面图。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本实用新型，但以下实施例仅是说明性的，本实用新型的保护范围并不受这些实施例的限制。

本实用新型对涡流管的结构进行模块化设计，将已有的涡流管按照功能结构划分为四个模块，各模块之间通过标准接口连接。

如图1所示，本实用新型提供的涡流管主要包括依次通过螺纹连接的热端模块1、涡旋分离模块3、喷嘴进气模块5和冷端出口模块7，具体地说，热端模块1与涡旋分离模块3之间通过第一螺纹接口连接，涡旋分离模块3与喷嘴进气模块5之间通过第二螺纹接口4连接，喷嘴进气模块5和冷端出口模块7之间通过第三螺纹接口5连接，第一、第二和第三螺纹接口4均为标准管螺纹连接；在冷端出口模块7的冷气出口上带有标准外螺纹接口8。

其中，热端模块1主要由热端管体11、分离孔板12、活塞13、热气出口14及后盖板15组成，分离孔板12位于热端管体11与涡旋分离模块3相连的一端，后盖板15位于热端管体11的另一端，热气出口14设置在热端管体11上，其中活塞13通过活塞杆插入到后盖板15的螺孔中，整个活塞13锥部置于热端管体11中，热端管体11内的空间作为气室。气体流经分离孔板12后经活塞13锥部的再次分离，热气流达到热端模块的气室内，通过热气出口流出涡流管。

涡旋分离模块3包括涡旋管体31，涡旋管体内形成涡旋室，为旋转气流的能量分离提供空间。

喷嘴进气模块5主要由进气管体51和次级喷嘴组52组成，进气管体51内的空间形成涡旋室，每个喷嘴组由四个相同尺寸的喷嘴组成，四个喷嘴以圆周均匀分布焊接在进气管体51与涡旋管体31的相连一端的外壁上，气流通过次级喷嘴进入涡流管后，在初动能的带动下，和上游气体一起发生旋转分离。

冷端出口模块7主要由冷端管体71、一级喷嘴组72、冷端盖板73、冷气出口74组成，冷端盖板73位于冷端管体与冷气出口相接面上，冷气出口74位于冷端管体71的端部，一级喷嘴组72位于冷端管体71内，冷端管体71内的空间形成冷端涡旋室。气体通过一级喷嘴组进入涡流管，在涡旋室中旋转分离并向下游流动。由冷端涡旋室至活塞13锥部处分离得到的低温气体则由冷气出口流出。

如图2所示，各个部分依靠螺纹连接，连接位置处根据工况要求选择是否添加密封装置，每个模块包含相应的部件，这样可实现旧式涡流管所没有的模块化结构。喷嘴进气模块3的数量可以为一个或多个，具体根据实际需要确定。热端模块1则作为常规的调节手段依旧发挥作用。另外一个本设计独特的调节手段是喷嘴进气模块3和冷端出口4的配合，通过调节每组喷嘴的角度（一般在0度至22度之间）和每个喷嘴组之间的距离，能够调整涡流管的各项指标，以满足工况要求，实现旧式涡流管所达不到的调节方法多元的目的。

在选用涡流管时，根据相应工况，通过流量计算选定所需的喷嘴数目，以喷嘴数目来确定所需的喷嘴模块数。根据能量分离深度的要求和相应的模块组合的工况曲线来调整每组喷嘴模块之间的角度和距离。这样实现了旧式涡流管所没有的匹配工况灵活性。同时，该模块化设计保留了以往涡流管运行过程中的微调依靠活塞距离来实现的控制手段。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims

1. 一种模块式双级涡流管，其特征在于，热端模块（1）、涡旋分离模块（3）、喷嘴进气模块（5）和冷端出口模块（7）依次通过螺纹连接构成涡流管，所述冷端出口模块的冷气出口上带有标准外螺纹接口。

2.根据权利要求1所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述热端模块（1）包括热端管体（11）、分离孔板（12）、活塞（13）、热气出口（14）及后盖板（15），分离孔板（12）位于热端管体（11）与涡旋分离模块（3）相连的一端，后盖板（15）位于热端管体（11）的另一端，热气出口（14）设置在热端管体（11）上，其中活塞（13）通过活塞杆插入到后盖板（15）的螺孔中，整个活塞（13）锥部置于热端管体（11）中，热端管体（11）内的空间作为气室。

3.根据权利要求2所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述涡旋分离模块（3）包括为旋转气流的能量分离提供空间的涡旋管体（31）。

4.根据权利要求1或2所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述涡旋分离模块（3）包括为旋转气流的能量分离提供空间的涡旋管体（31）。

5.根据权利要求3所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述喷嘴进气模块（5）包括进气管体（51）和次级喷嘴组（52），进气管体（51）内的空间形成涡旋室，每个喷嘴组由四个相同尺寸的喷嘴组成，四个喷嘴以圆周均匀分布焊接在进气管体（51）与涡旋管体（31）的相连一端的外壁上。

6.根据权利要求4所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述喷嘴进气模块（5）包括进气管体（51）和次级喷嘴组（52），进气管体（51）内的空间形成涡旋室，每个喷嘴组由四个相同尺寸的喷嘴组成，四个喷嘴以圆周均匀分布焊接在进气管体（51）与涡旋管体（31）的相连一端的外壁上。

7.根据权利要求1、2、3或5所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述冷端出口模块（7）包括冷端管体（71）、一级喷嘴组（72）、冷端盖板（73）、冷气出口（74），冷端盖板（73）位于冷端管体与冷气出口相接面上，冷气出口（74）位于冷端管体（71）的端部，一级喷嘴组（72）位于冷端管体（71）内，冷端管体（71）内的空间形成冷端涡旋室。

8.根据权利要求6所述的模块式双级涡流管，其特征在于，所述冷端出口模块（7）包括冷端管体（71）、一级喷嘴组（72）、冷端盖板（73）、冷气出口（74），冷端盖板（73）位于冷端管体与冷气出口相接面上，冷气出口（74）位于冷端管体（71）的端部，一级喷嘴组（72）位于冷端管体（71）内，冷端管体（71）内的空间形成冷端涡旋室。