[实用新型]涡流冷却装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种流体冷却装置，特别涉及一种数个连接成一体的涡流冷却单元的流体冷却装置，属于气体制冷技术领域。

背景技术

涡流管是一种将压缩气体能量分离为冷热两种温度不同气流的装置，由于这种装置具有结构简单、工作稳定可靠、易于维修、无运动部件且温度变化范围大等优点，已被应用到许多工业领域。

现有的涡流管制冷装置利用压缩气体产生的涡流，使气流分离成热、冷两个部分，其中的冷气流即可用来获得冷量。虽然涡流管已经存在数十年，但由于传统的涡流管使用条件苛刻，需要很高的入口压力并要求使用干燥的气体，使它的实际应用依然受到客观条件的限制。现有的涡流管制冷装置均采用单个涡流冷却单元结构，存在着工作效率低，安装和连接使用不方便等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种涡流冷却装置，该装置以较低的气体入口压力下超音速旋转进行高效分离，并将冷端出口的冷气进一步绝热膨胀，以获得更低的低温冷气。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种涡流冷却装置，包括数个连接成一体的涡流冷却单元，每个涡流冷却单元包括至少一个压缩气体进气端口、扩张管、二个节流阀、调节阀、冷气端出口管、散热翅片、热气端出口管、涡流管体和短节管，压缩气体进气端口与涡流管体轴线相交地固连，涡流管体一端通过涡流管体堵头与扩张管一端固连，扩张管另一端通过第一节流阀与冷气端出口管固连，涡流管体另一端顺次与短节管、第二节流阀与热气端出口管固连；散热翅片固定在涡流管体上，涡流管体内还设有喷射发送器；第一个涡流冷却单元的冷气端出口管与第二个涡流冷却单元的压缩气体进气端口固连，第一个涡流冷却单元的热气端出口管与第三个涡流冷却单元的压缩气体进气端口固连。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的涡流冷却装置，其中所述扩张管为数段不同直径不同长度的圆管和不同锥度不同长度的锥台管组合而成，扩张管内顺次包括压缩腔、导流腔、过渡腔和扩张腔，所述压缩腔外端与第一节流阀固连，扩张腔外端与涡流管体堵头一端固连，涡流管体堵头另一端伸进涡流管体后与其固定连接。 

前述的涡流冷却装置，其中所述涡流管体为阶梯圆管组合结构，喷射发送器嵌装在涡流管体一端的沉孔内，涡流管体另一端延伸出涡流分离管，所述涡流分离管端头与短节管一端固连，调节阀设置在短节管另一端内，短节管另一端顺次与第二节流阀和热气端出口管固连。

前述的涡流冷却装置，其中所述喷射发送器为阶梯轴结构，喷射发送器中心设有轴向锥形通孔，喷射发送器与涡流管体一端沉孔的接触端面上均布数个与轴向锥形通孔相切的喷嘴。

前述的涡流冷却装置，其中所述散热翅片包括数组并排设置的散热翅片单元，每组散热翅片单元包括径向延伸并排设置的数片散热片，数组散热翅片彼此端面抵靠，并排固定在涡流分离管上。

前述的涡流冷却装置，其中所述调节阀的阀芯一端与短节管另一端螺纹连接，阀芯另一端延伸出轴向导流片，所述导流片伸入涡流分离管端头内；阀芯中部径向延伸出锥台形阀芯体，调节阀关闭时，所述锥台形阀芯体抵靠在短节管阶梯通孔的台阶端口上。所述阀芯中部设有环槽，环槽的环面上均布数个与阀芯一端轴向沉孔相通的径向通孔。

本实用新型的涡流冷却单元工作过程如下：经过压缩并冷却的气体（通常是空气，也可是二氧化碳、氨等其它气体，）由涡流管体上一个或两个压缩气体进气端口进入涡流管体，在喷射发送器端面的喷嘴内膨胀后，进入喷射发送器，此时气流被迫以10⁶转/分的旋转速度进入涡流分离管内形成自由涡流。气流在涡流分离管内经过动能的交换同时分离成温度不相同的冷、热两部分，中心部分的冷气流经喷射发送器上的轴向锥形通孔流出；边缘部分的热气流从涡流分离管端头经调节阀流出。当进入的压缩气体的温度为室温时，冷气流的温度可达-10℃～-50℃，热气流的温度可达100℃～130℃。

本实用新型具有以下有益效果：