单管气体波制冷器制造技术

单管气体波制冷器属于压力气体的射流与气体波制冷技术领域。该制冷器由喷管、气体分配盘及气波振荡管三大关键部件组成。能够模拟反映不同类型波机器振荡管的使用性能，准确测取流场内波的运动规律和状况，为相关机理研究提供有价值的数据。能够进行各种变工况以及单因素的实验研究，满足了气体波制冷研究的需要并拓展气体波制冷技术的应用范围。本实用新型专利技术结构简单，操作简便、性能稳定，运行参数易于调控，既适用于一般小型的制冷用途及场合，也能够供研究之用。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于压力气体的射流与气体波制冷

技术介绍
气波制冷机、多级气波制冷机以及射流振荡制冷机，均可归类于气体波制冷机械。它们所具有的相同之处均是利用机器上的激波振荡管产生的冷、热效应从而达到制冷的目的。工作时，带有压力的进口来料气体通过喷嘴膨胀加速，由喷嘴出口高速喷出，依次间歇地射入前方辐射排布的多根末端封闭的振荡接受管中，在周期性激振作用下管内气体接受射入气体的压力能，并通过波系-激波、压缩波和膨胀波的相互作用完成不定常膨胀做功和能量转换，并消除反射激波的不利影响实现气体制冷。差异只在于结构上有所不同，其中最显著的差别体现在喷嘴的运行方式上，气波制冷机和多级气波制冷机喷嘴是旋转的，皆是依靠利用气体的压差或电机驱动使气体分配器——喷嘴旋转，而射流振荡制冷机则射流喷嘴是静止不动的，整机无任何运动部件。虽然另一个关键制冷元件——振荡接受管的数量一般分别为60～80和5～13根，但基本结构是一样的，气体波制冷机械的最主要核心问题是激波振荡接受管内的气体流动和多种气体波的形成情况。因此选择其中一根管子为研究模型，剖析其流场情况流动状况流场情况，即可全面认识其它接受管的内部流场情况。
技术实现思路
本技术的目的就是要提供一种结构简单、操作方便和性能稳定的单管气体波制冷器。本技术的技术解决方案是本技术单管式气波制冷器的基本构造主要包括喷管、气体分配盘及气波振荡管三部分。在气体分配盘的同一圆周上对称地设置若干个射气孔。工作时，电机带动轴和气体分配盘高速旋转，在分配盘射气孔对准喷管出口之前，射气孔出气边前缘先将气波振荡管开口端封闭。一定时间后，射气孔对准喷管口，气体射流进入气波振荡管。当射气孔转离喷管口后射气停止，同时，射气孔后缘将开口端封闭。随后，射气孔后缘转离开口端，开口截面与排气室相通，开始排气。在充气阶段，喷管通过射气孔与气波振荡管开口端相连通，射流气体充入气波振荡管中。而在排气阶段，气体分配盘将喷管和气波振荡管完全分隔开来。因而该结构方案泄漏量小。本技术的技术解决方案还包括以下几点结构特征1、喷管10见附图说明图12是一个在其内部前面部分加工成由大到小呈渐缩形的锥体，后部则为平直的圆孔段，整体属于收缩型喷嘴，射流口的尺寸范围在Φ4～Φ18之间，喷嘴口径尺寸及形状依据流量和研究内容的需要确定。喷管外部圆柱体的中间是一个作为固定用的圆形法兰盘。内锥体大口一端的外部圆柱体上加工有右旋的细牙螺纹。2、气体分配盘16是由一组多个外形尺寸相同的系列件组成。它们分别在同一圆周上均布了2个、3个、4个或者更多数量的不同口径的射气孔，如Φ6、Φ8、Φ10、Φ12等，射气孔还可加工成长圆孔，见图9中的4个射气孔即为长圆孔，射气孔的个数及尺寸长短决定了充排气时间比的大小。举二个例子一个气体分配盘盘面上均布了3个Φ10的射气孔；另一个气体分配盘盘面上均布了4个Φ8的射气孔。分配盘16中心设有轴孔71，以与转轴20配合，该孔的周围部布置了6个小圆孔，以通过螺栓将分配盘固定到靠背盘18上。在分配盘16上平面一边，见图10有一个深为5mm的环形宽槽，射气孔68无论是圆孔还是长圆孔均是通透的。该盘下部凹进去敞开一边内的实体面上，在4个长圆形射气孔之间，分别设有未加工透的大的长圆形排气槽66。在这同一个平面上每一个射气孔的二边分别设有前缘67、后缘69，前、后缘的长度一般是射气孔68长度的1～2倍。另外该分配盘外环72是一个宽边的环状体，在运转的过程中它的内壁与机器壳体3和23的内壁及气体分配盘16的下平面，构成了本制冷器的排气腔室。3、气波振荡管43为一根一端敞口而另一端封闭的均直管或在尾端连接一个突扩管，突扩管的尾端仍是封闭的。在距管敞口端500～1000mm处设有一个可拆卸的接头体64，以连接后续振荡管。管接头有金属制的，也使用工程塑料加工制作的隔热接头，气波振荡管43的总长度一般在1500～6000mm之间选取变化，管壁厚度一般在1～2mm之间选取。管径选取范围为Φ6～Φ18mm。4、装夹固定气波振荡管43的管套夹具，见图14，其结构为内部两侧为不等径敞开式圆孔，其间有一阶梯台，以供更换不同规格振荡管配装相应的内套管时定位用。管套夹具外部中间位置是一法兰式的圆盘件，远离机体一端的外部是一个只设二孔的菱形法兰。在机架平台上还装有通过竖立的丝杆螺纹的管卡40，可调后续振荡管的高度并固定。5、为能够方便准确快速地更换不同管径的气波振荡管43和找正对心制有专门的其中外套管始终不变，只是内套管根据气波振荡管43管径的大小不同制备了多种规格的配套件即套管夹具内套管45，其外部尺寸不变，内部尺寸随管径改变，结构形式见图17和图18，使用时根据需要作相应的更换。6、机器壳体是由两个半圆体壳体下部3和壳体上部23构成，见图4和图5，上下两部分在中间对接组成一个完整主机体，内部是一个合为一体后加工的圆形腔室，机体一面为敞口，另一面为实体器壁，实体一面中间设一Φ70圆孔，供轴承和轴承压盖28安装，距中心45°斜上方位置开一Φ25圆孔，以连接排气管61。7、转轴20是一阶梯轴，见图19，其上设有多处轴肩，细轴一端设置一键槽。靠背转盘18与中间轴段采取烘装形式装配。以供、气体分配盘16、轴承19、测速齿轮30和皮带轮31安装定位。轴的安装位置在壳体23的中心，转轴20的中心线与壳体23的中心线重合。该转动轴以轴两端各一套轴承作为支撑，转轴20的细轴一端从机器壳体的封闭一侧中心开孔伸出8、端盖4是一个完整的圆盘件，其一边为平面，另一边设有一个小于端盖外径的环形凸台，凸台的中间是凹心的，凸台的外圆与机器壳体的内腔壁面作间隙配合并起定位作用，其上设有放置O形圈7的环形沟槽，端盖上凸台以外的四周边缘均布了8个螺栓通孔。另外在端盖面上设有三圆孔，处于中间位置的大圆孔Φ65，与大圆孔平行的是小圆孔Φ30，在端盖4上开Φ14孔接出一根导出管62。本技术所达到的有益效果和益处是1.既可做研究之用，也适用于一般小型的制冷场合。2.结构简单，易于加工、安装和拆卸。3.互换性好，更换实验件方便快捷。4.运行参数易于调控，可进行各种变工况以及单因素的实验研究。如转速、温度、压力、流量、流场内的气速、压力波形等等测试。5.采用工程塑料制作隔热接头及在气波振荡管内插非金属套管，以隔阻管壁的热量反馈。对提高制冷效率，效果显著。6.因单管式结构简单，通过加水套管或风冷等强制换热手段，可以实现制冷效率的显著提高。7.流量、压力和膨胀比可调范围大。8.耗气及原材料少，制造、使用及维护容易，故可节省经费。以往开展此类波制冷机械机理方面的研究一般只能在制冷整机上完成一部分数据采集的工作。由于实验件更换数量多，难度大，且整机实验耗气量大且不稳定，所以对于诸多影响波制冷机效率的因素进行实验研究和综合分析较难进行，特别是有一些涉及机理研究的内容，例如振荡接受管内各种波的形成过程；波的强弱如何？激波能否形成？压缩波、激波、膨胀波在何处形成？反射激波能否完全消除？会否返回入口膨胀端降低制冷效率？波机器在不同的运行工况、不同的压力及膨胀比、不同的转速下性能和效率如何？不同管径及管长对转速及效率的影响？结构及工况的最佳匹配等等。本技术的装置及技术能够完成诸如变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
单管气体波制冷器，其特征在于，包括喷管、气体分配盘及气波振荡管三部分；喷管１０是收缩型喷嘴，射流口的尺寸是Φ４－Φ１８，喷管外部圆柱体的中间是一个作为固定用的圆形法兰盘，内锥体大口一端的外部圆柱体上有右旋的细牙螺纹；在气体分配盘１６的同一圆周上对称地设置２－６个射气孔，分配盘１６中心设有轴孔７１，以与转轴２０配合，该孔的周围部布置了６个小圆孔，以通过螺栓将分配盘固定到靠背盘１８上，在分配盘１６上平面一边，见图１０有一个深为５ｍｍ的环形宽槽，射气孔６８是通透的，该盘下部凹进去敞开一边内的实体面上，在４个长圆形射气孔之间，分别设有未加工透的长圆形排气槽６６，其长度是射气孔长度的３－６倍，宽度是射气孔宽度的１．５－２倍，在这同一个平面上每一个射气孔的二边分别设有前缘６７、后缘６９，前、后缘的长度是射气孔６８长度的１－２倍；另外该分配盘外环７２是一个宽边的环状体，在运转的过程中它的内壁与机器壳体３和２３的内壁及气体分配盘１６的下平面，构成了本制冷器的排气腔室；气波振荡管４３为一根一端敞口而另一端封闭的均直管，在距管敞口端５００－１０００ｍｍ处设有接头体６４，以连接后续振荡管，气波振荡管４３的总长度为１５００－６０００ｍｍ，管壁厚度为１－２ｍｍ，管径为Φ６－Φ１８ｍｍ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱彻，胡大鹏，银建中，史启才，代玉强，刘学武，张大为，张礼明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]