[发明专利]一种收缩式阿基米德型线涡流管喷嘴

说明书

技术领域

本发明属于制冷领域，具体涉及一种收缩式阿基米德型线涡流管喷嘴。

背景技术

涡流管是一种能量分离装置，可将一定流量和压力的常温空气分离为一部分冷空气和一部分热空气。涡流管主要由涡流室、喷嘴、热管、冷端孔板、控制阀等部分组成。工作时，压缩空气先通入涡流室，由于喷嘴流道的导向作用，气流以极高的速度旋转着流向涡流管的热气端，一部分气流通过控制阀流出，另一部分气体被阻挡后，在原气流内圈以同样的转速反向旋转，并流向涡流管的冷气端。在此过程中，两股气流发生热交换，内环气流变得很冷，从涡流管的冷气端流出，外环气流则变得很热，从涡流管的热气端流出。其中喷嘴是能量分离的关键部件，它可将压缩气体的压力能转化为速度能，喷嘴的结构直接影响着制冷性能的好坏。

目前，常规的喷嘴有直线型流道喷嘴和阿基米德螺旋线型流道喷嘴，直线型流道喷嘴剖面图如附图1所示，阿基米德螺旋线型流道喷嘴剖面图如附图2所示，其特点是结构比较简单，但在对进入涡流室中的空气速度的提升受到一定的限制，因此其制冷效率相对较低。常规涡流管中，压缩空气通过一个入口进入到涡流室中，不利于压缩空气均匀的分布到各个喷嘴流道的入口，因此会造成较大的能量损失，影响其制冷效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种收缩式阿基米德型线涡流管喷嘴，提升空气通过喷嘴后的旋转速度，从而提高涡流管的制冷效率；使压缩空气进入涡流管喷嘴后可均匀分布在喷嘴各流道的入口处，减少空气压力和流量分布不均造成的损失，提高制冷效率。

本发明一种收缩式阿基米德型线涡流管喷嘴，见附图3和附图4，该喷嘴包括入气口2、喷嘴外部流道3、流道挡板4、喷嘴流道1、喷嘴涡流室5和外围挡板6，其特征在于，喷嘴外部流道3被流道挡板4均分成两段，每段喷嘴外部流道3中有两个喷嘴流道1，两个半圆形的外围挡板6设置在外部流道3的外围，并形成两个入气口2，来自外部的压缩空气首先由两个入气口2分别进入外部流道3中，然后再通过喷嘴流道1进入喷嘴涡流室5形成涡流，该喷嘴降低了压缩空气的流量和压力在各个喷嘴流道处分布不均所造成的损失。

其中，入气口2与流道挡板4的位置绕圆心呈90°分布；

其中，喷嘴流道1采用收缩式阿基米德线型设计，其设计过程见附图5和附图6。曲线6为原始阿基米德曲线，满足公式：

x＝aθsinθ

y＝aθcosθ(0≤θ≤2π)

其中为a为常数。本发明的喷嘴流道曲线(曲线7)是由曲线6绕其中心点旋转一定角度(所旋转角度的大小要满足喷嘴流道的喷嘴流道的收缩角度为5°～10°)而成，旋转后的曲线经过修整即可形成喷嘴流道曲线。

本发明一种收缩式阿基米德型线涡流管喷嘴，其优点在于：

(1)喷嘴流道采用收缩式阿基米德型线，当压缩空气进入到涡流室后，该喷嘴可大大提升空气旋转的速度，因此可提升涡流室中内外层气体的换热效率，进而提高制冷效率。

(2)喷嘴采用双层流道，包括喷嘴外部流道和喷嘴流道。

(3)该喷嘴采用双入气口，通过挡板将喷嘴外部流道均分成两段，每段外部流道与相同数量的喷嘴流道相通，这样，可将进入到喷嘴的压缩空气均匀分配给喷嘴的各个流道，减少空气压力和流量分布不均造成的损失，提高制冷效率。

附图说明

图1现有的直线型流道涡流管喷嘴剖视图

图2现有的阿基米德螺旋线型流道涡流管喷嘴剖视图

图3本发明涡流管喷嘴剖视图

图4图3的A——A方向的剖视图

图5本发明喷嘴流道型线示意图

图6图5的局部放大图

图7本发明喷嘴三维图示

图中标号说明如下

1喷嘴流道

2喷嘴入气口

3喷嘴外部流道

4流道挡板

5喷嘴涡流室

6外围挡板

7本发明的喷嘴流道曲线

8原始阿基米德曲线

具体实施方式

本发明一种收缩式阿基米德型线涡流管喷嘴，见附图3和附图4，该喷嘴包括入气口2、喷嘴外部流道3、流道挡板4、喷嘴流道1、喷嘴涡流室5和外围挡板6，其特征在于，喷嘴外部流道3被流道挡板4均分成两段，每段外部流道3中有两个喷嘴流道1，两个半圆形的外围挡板6设置在外部流道3的外围，并形成两个入气口2；来自外部的压缩空气首先由两个入气口2分别进入外部流道3中，然后再通过喷嘴流道1进入喷嘴涡流室5形成涡流。