[发明专利]与涡流管过程相关的方法和装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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Rannque效应的涡流管中控制热力学过程的方法(A.V.Martynov and V.M.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。该发明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。