[发明专利]一种带喇叭口的脉管膨胀机

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨胀装置，尤其是涉及一种带喇叭口的脉管膨胀机。

背景技术

脉管膨胀机是一种能将高压气体膨胀到低压气体的膨胀装置。由脉管，高压进气阀，低压进气阀，几个气库和气库阀门组成。其原理是气体在脉管里膨胀做功制冷。脉管里的气体可分为三部分，一部分是要膨胀的气体，是低温的，一部分是充当气体活塞的气体，一部分是从气库流来又流回气库的气体，是室温的。由于工质是气体，在脉管里冷热气体容易混合，但这会造成很大的混合损失。所以需要在脉管的两端加气体均匀器(中国专利93105608X)，气体均匀器是多孔的，可使气体流入脉管均匀地在脉管内流动，从而减小高温气体与低温气体的混合损失。但气体均匀器本身的换热面积很大，当高压气体在脉管冷端膨胀后经气体均匀器流出时，温度低于其在高压时的温度，要将气体均匀器温度降低；当下一个周期高压气体经气体均匀器流入时，会被气体均匀器冷却，这样其开始膨胀的温度低于膨胀机进口的温度，从而使膨胀功减少，也即膨胀效率降低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增加喇叭口结构以减小气体均匀器面积，进而减小高低压气体流经气体均匀器的换热损失的带喇叭口的脉管膨胀机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带喇叭口的脉管膨胀机，包括热端调相器、脉管，高压气体进口，低压气体出口，所述的脉管由自上而下依次连接的上气体进口段、中间段及下气体进口段构成，

还包括连接在中间段和下气体进口段之间的下喇叭口，该下喇叭口的横截面自上而下逐渐减小，下喇叭口及下气体进口段之间设有下气体均匀器。

优选地，上气体进口段与中间段之间还设有上喇叭口，上喇叭口的横截面自上而下逐渐增大，上气体进口段与上喇叭口之间设有上气体均匀器。

优选地，脉管为直管、弯管或复合管结构。

优选地，下气体进口段上连接有低压气体出口及高压气体进口，高压气体进口与低压气体出口的位置可互换。

优选地，低压气体出口开设在围绕下气体进口段的环状进口腔上，该环状进口腔通过开设在下气体进口段上的环状低压气体开口与下气体进口段联通。

更加优选地，还包括低压气体均匀器及高压气体均匀器，其中，低压气体均匀器设置在环状进口腔侧面或是设置在环状低压气体开口内，又或者是设置在下气体进口段管壁上的小孔群，高压气体均匀器设置在高压气体进口处。

带喇叭口的脉管膨胀机还包括

气库，经阀芯与凸轮箱连接，

低压出气管路、高压进气管路，经阀芯与凸轮箱连接，

连接气库的阀芯经管道与脉管的上气体进口段联通，连接低压出气管路及高压进气管路的阀芯经管道分别与脉管的低压气体出口及高压气体进口联通。

脉管的原理是在脉管里有一股从不流出脉管的气体，该气体相当于气体活塞。理想的脉管是气体成层分布，不混合，实际是气体有混合，设计中尽可能使气体不混合。

待膨胀的高压气体进入脉管之前，温度较高，膨胀后温度降低，下气体均匀器的温度受到二者的冲刷，温度介于二者之间，这样，下气体均匀器会冷却待膨胀高压气体，加热膨胀后的低压气体，从而引起不可逆损失，降低膨胀效率。但其均匀化的效果又可减低气体换热损失，从而提高效率。

如果没有喇叭口，要有好的气体均匀器，也会引入很大的不可逆损失。这对上部来讲，没有问题，因为下部的气体的膨胀功传递给上部的气体，最后由阀门和传热等不可逆过程变为热损失掉了。对下部来讲，减低膨胀效率。因此，下部的喇叭口很重要。

需要喇叭口的另一个原因是脉管要有足够的面积从而使气体在脉管里的流速低以减小混合损失，因而脉管不能过分细长，因而与进口段的直径一般有差异。

由于提升阀漏气很小，阀组件可以做的很长导热减小，因而很适合用于带喇叭口的脉管膨胀机。

除此之外喇叭口配合低压气体均匀器和高压气体均匀器使用，可以使脉管内流动更加均匀接近层流流动，减少混合损失。

附图说明

图1为脉冲膨胀机的结构示意图；

图2为实施例2中脉管的结构示意图；

图3为实施例3中脉管的结构示意图；

图4为实施例4中脉管的结构示意图。