与涡流管过程相关的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种与涡流管过程相关的方法和装置。在涡流管中的热力学过程参数受到控制：通过调节在热流头部（２）中的热流流速，通过调节在喷嘴入口（４）中的介质流，通过调节在涡流管中的冷流和／或热流的流出速度，和／或通过利用其中的机械、化学和／或电气组件来增强涡流管中的热传递。为了调节气体流的条件参数，所述方法包括至少通过以下手段影响介质流：与喷嘴入口（４）相关的预冷却和／或预电离（９）；在涡流管（１）中额外的加湿（ｘ，ｘ’）；和／或涡流管（１）中在热流头部阀（３）前的机械振动（ｙ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由独立权利要求1和独立权利要求6的前序部分限定的与涡流管 过程相关的方法和装置。
技术介绍
环境友好型或环境温和型的生产过程和工艺技术的成为当今的关键问题。因而， 创造出用于得到环境友好的工业的对人类有益的“工作流体和介质”的方法和装置是现今 所感兴趣的。 例如，被称为润滑剂_冷却剂的基于水和油的流体通常用于在金属加工业中用以 冷却进行加工的金属，被称为氟利昂的含氟和氯-试剂用于致冷行业以冷冻和贮藏产品。 这些试剂都会对人和环境造成有害的影响。对于该问题的一种可能的解决方案是使用环境友好型介质，其借助于利用所谓的 Rannque效应的涡流管而获得。在现有技术中已公知一种在采用Rarmque效应的涡流管中控制热力学过程的方 法(Α. V. Martynov and V. Μ. Brodyansk, "What is a Vortextube, Energy Publishers， 1976，pp. 6-11)，根据该方法加压流体流被供给到喷嘴入口中。在该喷嘴入口中，流体流膨 胀，弯曲前进且被输送到工作管中，在工作管中流体流被分离成冷流和热流。凭藉冷流头 部，该冷流从工作管的第一端部被吸入，通过置于工作管的第二端部的一阀该热流被导出 进入热流头部。通过调整该阀在热流头部起点的位置和喷嘴入口压力，在涡流管中的热力 学过程的参数被调整，该参数在大多数情况下是热流和冷流的温度、流速和流出速度。涡流管运转如下加压的介质流被供给通过一个进入端口进入喷嘴入口。被压缩 的介质膨胀且首先在喷嘴入口，其次在工作管中被分成冷流和热流。冷介质流体被通过隔 板孔输送进入冷流头部。改变热流阀的位置可以改变冷流和热流的速率和温度。为了降低 冷流的温度，有必要通过采用阀来降低冷流流速以使得在工作管的热端提供一个更大的流 动截面。相反地，为了增加热流的温度，阀可用于关闭工作管截面，从而减小流动截面。仅仅如果进入涡流管中的流动的能量被分配，使得在其中的一定量从冷流吸入并 施加到热流，冷流和热流从而形成。然而能量再分配是发生在涡流管中的一个复杂热力学 过程的结果。由于它们独特的特性，涡流管被广泛地应用于不同的工业，农业和医药领域。 但是，涡流管的每种设计提供了有限的修改冷流和热流的参数的可能，并且为了得到流动 的不同的参数，采用传统的实施方式，对每一种实施方式只有独立地改进涡流管的设计，这 样也相应地限制了涡流管的开发的可能性。在EP0684433中，如图1所示，介绍了一种用于控制涡流管中的热力学过程的方 法，用于实现上述方法的一个涡流管以及它的用途，根据该申请提出了一种通过将流体流 在下压力引入喷嘴入口以用于控制在热流管中的热力学过程的方法。为了不改变所述管的 结构而得到在冷流和热流中的希望的参数，在喷嘴入口的所述流体流是通过改变在涡流管 中发生的热力学过程的状态参数而被控制。控制喷嘴入口中的流动是通过改变流动的路径长度，通过将流动分成两个具有它们各自的路径长度的循环流动，或者通过调节速度、流动 速率和在喷嘴入口的入口处的流动压力来实现。控制涡流管中的流动是通过设置在喷嘴入 口的腔中的螺旋管和一位于进口孔的入口的隔板来实现的，通过在喷嘴入口的腔中设置螺 旋管使得相对于进口流动的喷嘴入口的位置可以被改变。该专利技术举例被应用于机械行业， 又可用于致冷和医药行业等另一方面，在俄罗斯专利No. 2045381介绍了通过涡流管来实现冷却用于加工金 属的装置，提供将冷流头部和热流头部与连接到一动力源的具有电极的离子发生器的气动 耦合结合，其中正电极是环形电极而负电极是针形电极。全部电极以这种方式设置，即它们 的锋利的尖端被设置成与冷流头部和热流头部平行。在这种情况下，所述加工装置的冷却 单元必须配置喷射器，其被以如下方式设置在所述冷流头部的输出端的附近，即喷射器的 轴向布置可通过与冷流头部的输出开口关联地进行调节，使得它可与所希望的流化介质源 相连。冷却金属机加工装置中的切削点是按以下步骤进行操作的空气从加压空气源供 给到涡流管的喷嘴入口，在这里空气被分离成冷流和热流。所述热流通过节流阀而排入位 于工作管的第二端部的热流头部。所述冷流的温度在该情况下通过传统地增加或减少节流 阀的截面来调节。所述冷流被供给到所述冷流头部，其中具有一个针形负电极，在冷流头部 中一来自电源的高电压被引导到那里。该电压在电极之间生成一个电晕电弧。在所述电弧 的电场中发生所述冷流的电离，由此所述冷流通过在正电极的孔而被以引导射流而导引到 所述加工装置的切削区域。另一方面，电离化空气的强射流在其内引起真空的所述喷射器内的腔内得到。作 为其结果，通过弹性管来自液体源的液体在喷射器收集，所述液体喷向所述电离化的冷流。 该高压的空气和包括氧、氮及其衍生物的离子的分散物的混合物，被供给到机加工装置的 切削区域。所述混合物冷却金属的被切削点并且潮湿在切削铸铁时所产生的石墨粉尘，由 于该原因粉尘不会喷溅到工作环境的空气中。通过一个涡流管的仅仅地确定的结构，其可特别是用于冷却一加工装置的一切削 区域，可具备有限的影响冷流和热流的传统参数的可能性，由此为了获得所述参数的足够 的变化，传统上必须改进涡流管的结构，由于它的原因过分地限制了用于冷却一个加工装 置的一切削区域的涡流管的开发的可能性。除上述之外，供给到所述涡流管内部的空气的 湿度必须在一定限度内(由此通常需要对供给空气进行干燥)。对上述处理的空气的湿度 的限制是因为在所述涡流管中的空气的膨胀。其原因是如果供给到涡流管中的空气太潮 湿，则所述的管的运行效率显著降低。当过度潮湿的空气被供给到所述冷流头部时，将会引 起电晕电弧的消失，或者换句话说，将不会出现所述冷流的电离被引导到所述加工装置的 切削区域。因为上述原因，冷却的空气流包括切削流体，但不是处于电离态，这也是为什么 对切削区域的冷却不够高效，并且除了非常大量的热被传递到周围环境中之外，相应的氧 化膜在被处理的表面上生成。因此，不论根据EP0684433和RU2045381的以上解决方案还是甚至最近的对涡流 管的研究和发展，都已发现为了使过程稳定而进一步地需要开发涡流管过程，而不需要为 了不同的实施和需求而改进涡流管的结构。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是针对上述的各个问题取得决定性的进步，并且因而显 著地提高现有技术的水平。为了实现这一目的，根据本专利技术的与涡流管过程相关的方法和 装置的特征在于如独立权利要求1和独立权利要求6的特征部分中的所述的特征。根据本专利技术的与涡流管过程相关的方法和装置的最重要的有利之处就是能实现 上述的结构的简化和高效，以及同样地实现了它的用途，由此对环境的损害和对能源的消 耗可显著地减少。由于本专利技术，所述涡流管过程通过在机加工装置的冷却中使得涡流管被 利用而得到稳定，这是因为对加压空气的高效预处理以及对涡流管中的介质流的操控使得 与在工作管等中的热传递可能同样地高效。另外，通过在进口喷嘴之前和在进口喷嘴内部对介质流进行处理，使得在涡流管 的输出端处进行调节具有非常宽松的可能性，而不需要对所述涡流管进行结构改进。这就 是为什么在流动介质的流量和压力随着使用目的而改变的情况下，该特性可以被控制或调 节。特别地额外地对在所述热流头部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
与涡流管过程相关的方法，其中：加压介质流（１０）被供给进入到喷嘴入口（４）中，由此介质流在向前运动时产生膨胀；其中介质流在进入工作管（１）中时发生扭转，由此该发生扭转的介质流被分成分离的冷流和热流；此后该冷流经由冷流头部（５）在穿过在壁面中心位置的孔后从涡流管中排放出，该壁面限制了工作管（１）的第一端部，以及该热流相应地经由热流头部（２）在流经第二端部具有流量阀（３）的工作管（１）后从涡流管中排放出；以及其中在涡流管中的热力学过程的参数受到控制：通过调整流量阀（３）以调节在热流头部（２）中的热流流速，通过调节在喷嘴入口（４）中的介质流量；通过调节流出速度，喷嘴入口（４）的进入端口中的介质流的流速和／或方向；通过改变介质流的流动路径长度；通过将介质流分成具有不同流动路径长度的冷流和热流，通过调节在涡流管中冷流和／或热流的流出速度，和／或通过利用其中的机械、化学和／或电气组件来增强涡流管中的热传递，通过影响结构的或改进的表面结构或其中的涂层，和／或通过对热流和／或冷流的电离，其特征在于：特别是为了能够在较宽的范围内对介质气体流例如加压空气流的条件参数进行调节，所述方法包括至少通过以下之一的手段影响介质流：即与喷嘴入口（４）相关的预冷却和／或预电离（９）；在工作管（１）中额外的加湿（ｘ，ｘ’）；工作管（１）中在热流头部阀（３）前的机械振动（ｙ）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A塔塔里诺夫，V佩特罗瓦，
申请(专利权)人：冷却工程有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]