[发明专利]一种多管集束式涡流管冷热分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多管集束式涡流管冷热分离装置，属于压力气体节流降压、气体制冷和高低温分离应用技术领域。

背景技术

涡流管技术是一种发展历史比较久远的技术，它一般是直接利用气体的压力能，最终将气体分离成冷、热两部分气流。工作时压力气体沿进气道进入涡流室外的环形储气缓冲腔内，在进、出气压差的作用下，经过单个或多个喷嘴并沿管壁切向高速射入涡流腔室中，在涡流室内产生强旋流运动，从而诱导出涡流效应，经过涡流变换后分离成两部分温度相差很大的气流，处于中心部位的气体温度较低，而外围外层的气体温度则高于入口气流温度，由于在热端调节阀与冷端分离孔板之间压力差的作用和影响下，中心处低温气体经冷端分离孔板后由冷端管流出，形成冷气流，而处于外层部位的气流温度较高，向相反方向的另一端经调节阀后流出，即形成热气流。调节阀的作用可用来改变热端和冷端管内气体的流量比、压力差以及温度。   

传统单作用式的涡流管一般都具有结构单一简单、无运动部件、操作方便、运行安全可靠、造价低、易维护等优点, 同时又具有制冷、制热等方面的功能，以往人们对涡流管的研究几乎都集中于这类单管式涡流管的特性研究，国内相关专利：93246501.3、200310117391.7、93227779.9、200810066874.1和200810198402.1等，基本上也均是不同结构形式的单一单管涡流管的专利，单管涡流管制冷器虽适用于一定的场合，因其结构特殊本身没有转动部件，且装置一般很小，可用于空间很小的地方。但也正是由于其装置本身体积容量过小，也导致其制冷量很小。对产能需求较大的场合，它的制冷量就明显难以满足使用要求了。单个涡流管的制冷量太小，这正是它们普遍存在的缺陷不足，也就极大地限制了它的应用范围。因为一套装置实际上只包含一个涡流管，另外由于一些涡流管受结构尺寸等的限制，使其冷、热分离的效果发挥的不是很好，制冷效率较低。并且由于整个装置体积较小，无论怎样放大，其制冷量都难以达到很大。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种多管集束式涡流管冷热分离装置，该装置应能完成大流量处理，结构紧凑合理，装配操作方便，并能确保性能稳定的多管集束式涡流管制冷与制热生产装置。

本发明的技术解决方案是：一种多管集束式涡流管冷热分离装置，它包括多个单管涡流管制冷器，它还包括一个冷气收集腔体、进气腔体和热端收集腔体，所述涡流管冷热分离装置采用多管集束式结构，2-50个涡流管共用一个进气腔体中的进气腔，各涡流管制冷器产生的冷气在冷气收集腔体的冷气收集腔中汇合后，经冷气排气汇总管排出，各涡流管制冷器产生的热气流在热端收集腔体的热端收集腔中汇合后，经热流排气管排出；所述多管集束式涡流管冷热分离装置设有位于进气腔中的喷嘴，喷嘴经孔板和设置在扩压板上的扩压器与冷气收集腔连通，喷嘴经热端管和气流调节阀与热端收集腔连通。

所述喷嘴设置在筒体壁上开设有1-9个通孔缺口的法兰筒座内，在喷嘴上设有相应的1-9个喷嘴口。

所述进气腔体与扩压板和进气腔封盖固定连接形成进气腔，所述冷气收集腔体与扩压板固定连接形成冷气收集腔。

所述热端收集腔体与热腔端盖固定连接形成热端收集腔。

所述热端管采用左热端管经管接头固定连接右热端管，左热端管的一端呈圆弧面与碗状面的喷嘴一侧压紧连接，右热端管的另一端则连接气流调节阀。

所述气流调节阀包括阀座和阀杆芯，热腔内套筒的一端设置阀座，另一端通过定位阀套设置阀杆芯，固定连接在热腔内套筒上的右侧法兰通过左侧法兰和压紧件把阀座固定连接在右热端管上，定位阀套与热腔内套筒的内筒壁面配合且定位。

所述热腔内套筒上设有与热端收集腔连通的短管。

所述扩压板之上均匀布置有2-50个扩压器，每一扩压器均为锥形孔，锥度为6-15度角，入口为小口径，出口为大径，呈锥形扩散状，紧贴扩压板是多个独立分散的孔板，孔板中的内孔直径仅为热端管口径的1/2 ~ 1/3。

所述冷气收集腔体、进气腔体和热端收集腔体的截面形状采用圆形、方形或矩形，圆形的直径范围为200-3000mm，方形或矩形的最大边长为3000mm，所述热端管长度范围为300-4000mm。