一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器，其屬于為制冷、熱泵等領(lǐng)域提供滿足要求的制冷和增壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前應(yīng)用于制冷、熱泵等領(lǐng)域的氣體增壓和制冷裝置主要有常規(guī)氣波增壓器。
[0003]常規(guī)的氣波增壓器利用高壓驅(qū)動(dòng)氣流通過與低壓氣流的直接接觸進(jìn)行能量交換，利用非定常氣波實(shí)現(xiàn)氣體增壓目的，效率較高。發(fā)明專利CN201210081062.0、CN20121081102.1所述的普通氣波增壓器利用高壓氣流的一次激波作用進(jìn)行增壓，可實(shí)現(xiàn)較高的增壓比，但是其膨脹比不足，導(dǎo)致相變潛熱或者顯熱利用不足，并且高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致密封性不足，某些高轉(zhuǎn)速電機(jī)占用空間過大，使用受限。因此研制一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器，其目的在于充分利用膨脹波的固有特性，構(gòu)造膨脹波疊加功能，可顯著增加膨脹比，實(shí)現(xiàn)高效利用驅(qū)動(dòng)流體的熱能和壓力能；利用高壓流體膨脹輸出軸功，完成自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓，無需驅(qū)動(dòng)機(jī)，避免動(dòng)密封等復(fù)雜問題，這構(gòu)成了本項(xiàng)發(fā)明的主要思想。本發(fā)明的目的是:
(1)利用相向膨脹波疊加機(jī)制，實(shí)現(xiàn)增加膨脹比、高效利用驅(qū)動(dòng)流體的熱能和壓力能，解決膨脹比不足的問題；
(2)采用主機(jī)體分流斜曲面過渡入口，實(shí)現(xiàn)高壓氣體自動(dòng)分流，形成相向膨脹波；采用膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓對(duì)中位置斜曲面過渡開口，實(shí)現(xiàn)膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓可控轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，可避免使用驅(qū)動(dòng)機(jī)，解決動(dòng)密封困難的問題；
(3)上機(jī)體、下機(jī)體和主機(jī)體均可靈活改變其相對(duì)角度，并且噴嘴組合體可更換，以此來滿足不同工況、不同增壓介質(zhì)，解決適應(yīng)性不足的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器，它包括主機(jī)體、下機(jī)體和多個(gè)下機(jī)體可拆卸噴嘴組合體，它還包括上機(jī)體和多個(gè)上機(jī)體可拆卸噴嘴組合體，上機(jī)體、主機(jī)體與下機(jī)體依次連接；所述主機(jī)體部分包括主機(jī)體外殼和膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓，膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓設(shè)置在主機(jī)體外殼中，膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓周向均布膨脹波疊加管，膨脹波疊加管的中間對(duì)稱開有向外凸出的斜曲面過渡方孔，膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓兩端凸出有迷宮密封；所述主機(jī)體外殼的對(duì)中位置開有多個(gè)周向均布的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和多個(gè)周向均布方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口，向外凸出的斜曲面過渡方孔軸向位置對(duì)應(yīng)于分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口，徑向間隙通過加工精度確保最小；向外凸出的斜曲面過渡方孔隨膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)與主機(jī)體外殼的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口先后呈現(xiàn)周期性連通和關(guān)閉狀態(tài)；所述主機(jī)體外殼與膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓兩端凸出的迷宮密封徑向間隙通過加工精度確保最??；所述上機(jī)體外殼和下機(jī)體外殼采用相同結(jié)構(gòu)，裝有多個(gè)周向均布的可拆卸噴嘴組合體，包括增壓流體噴嘴和低壓被驅(qū)流體噴嘴，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向增壓流體噴嘴在前，低壓被驅(qū)流體噴嘴在后，與膨脹波疊加管兩端管口依次呈現(xiàn)周期性連通或關(guān)閉狀態(tài)，軸向間隙通過可拆卸噴嘴組合體的安裝精度確保最小；所述可拆卸噴嘴組合體上的增壓流體噴嘴和低壓被驅(qū)流體噴嘴以及主機(jī)體外殼上的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和低壓膨脹流體出口的周向相對(duì)位置和周向尺寸由相向膨脹波疊加工作波圖確定，高壓驅(qū)動(dòng)流體入口分流后連通膨脹波疊加管產(chǎn)生背向運(yùn)動(dòng)激波、背向運(yùn)動(dòng)接觸面和相向膨脹波，相向膨脹波疊加使氣體溫度和壓力降至最低，背向運(yùn)動(dòng)激波到達(dá)膨脹波疊加管管端的瞬時(shí)，膨脹波疊加管的管口與增壓流體噴嘴開始連通，反射膨脹波與相向膨脹波相遇前關(guān)閉，確定增壓流體噴嘴位置和尺寸；所述低壓被驅(qū)流體噴嘴開啟時(shí)刻為膨脹波疊加管內(nèi)流體發(fā)生轉(zhuǎn)向時(shí)刻，在反射膨脹波相向相遇時(shí)刻關(guān)閉，進(jìn)而確定位置和尺寸；所述低壓膨脹流體出口的開啟時(shí)刻為氣流達(dá)到工藝要求的膨脹壓力確定，在低壓被驅(qū)流體到達(dá)斜曲面過渡方孔前關(guān)閉，進(jìn)而確定位置和尺寸。
[0006]所述可拆卸噴嘴組合體上的增壓流體噴嘴和低壓被驅(qū)流體噴嘴位置和尺寸通過更換可拆卸噴嘴組合體以適用不同介質(zhì)、工況；所述主機(jī)體外殼與上機(jī)體外殼和下機(jī)體外殼連接時(shí)通過雙端活套法蘭連接；所述主機(jī)體外殼上的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓中部向外凸出的斜曲面過渡方孔開口角度由膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓所需牽連轉(zhuǎn)速及高壓驅(qū)動(dòng)流體的膨脹比確定。
[0007]所述主機(jī)體部分主要包括主機(jī)體外殼和其內(nèi)部的膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓，膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓軸向開有沿周向均布的膨脹波疊加管，其橫截面為扇環(huán)形；膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓主軸兩端分別通過上機(jī)體、下機(jī)體部分的骨架密封、串聯(lián)高速軸承、壓帽進(jìn)行定位緊固，兩軸端通過上機(jī)體、下機(jī)體部分的兩個(gè)對(duì)稱安置的端蓋進(jìn)行密封；主機(jī)體外殼部分分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體驅(qū)動(dòng)膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓高速自轉(zhuǎn)；主機(jī)體外殼中部開有多個(gè)周向均布的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和多個(gè)周向均布的方形漸擴(kuò)低壓膨脹流體出口 ；所述主機(jī)體的主機(jī)體外殼包括軸向兩端密封槽和軸向兩端坡型面，兩端坡型面均有一定坡度分別與上機(jī)體、下機(jī)體殼相配合，便于安裝和定位；所述主機(jī)體外殼還包括兩端活套法蘭使主機(jī)體外殼同上機(jī)體外殼、下機(jī)體外殼相連接，用于改變上機(jī)體外殼、下機(jī)體外殼同主機(jī)體外殼的連接角度。
[0008]所述上機(jī)體、下機(jī)體部分的上機(jī)體外殼、下機(jī)體外殼呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述上機(jī)體、下機(jī)體部分的上機(jī)體、下機(jī)體殼內(nèi)部沿周向均勻分布的多個(gè)可拆卸噴嘴組合體包括增壓流體噴嘴、低壓被驅(qū)流體噴嘴和密封圈槽，增壓流體噴嘴和低壓被驅(qū)流體噴嘴為分離結(jié)構(gòu)，彼此相隔離，互不影響，并且有與介質(zhì)種類和工況條件相關(guān)的特定角度，并與所述主機(jī)體外殼上的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口和方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口保持有與介質(zhì)種類和工況條件相關(guān)的特定角度；所述上機(jī)體、下機(jī)體部分的兩個(gè)對(duì)稱安置的軸承座包括骨架密封臺(tái)、軸承臺(tái)和梯臺(tái)，骨架密封臺(tái)用于支撐和保護(hù)所述上機(jī)體、下機(jī)體部分的骨架密封，軸承臺(tái)用于支撐和保護(hù)串聯(lián)高速軸承，梯臺(tái)用于同所述上機(jī)體、下機(jī)體部分的端蓋相配合；所述上機(jī)體、下機(jī)體部分的兩個(gè)對(duì)稱端蓋密封圈槽用于安置密封圈，保證機(jī)端蓋的密封性。
[0009]所述相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器，其工作機(jī)制為高壓流體充分膨脹輸出軸功，并產(chǎn)生相向運(yùn)動(dòng)的膨脹波進(jìn)行疊加，以提高膨脹比，提高降溫幅度，即高壓驅(qū)動(dòng)流體分流進(jìn)入膨脹波疊加管中部，與管內(nèi)原有低壓氣流直接接觸，形成了初始不連續(xù)邊界條件，進(jìn)而產(chǎn)生相向運(yùn)動(dòng)的膨脹波和相背運(yùn)動(dòng)的激波和接觸面；利用相向運(yùn)動(dòng)的膨脹波實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)流體的二次膨脹以實(shí)現(xiàn)高效利用驅(qū)動(dòng)流體的熱能和壓力能；利用相背運(yùn)動(dòng)的激波完成被驅(qū)動(dòng)流體的非定常激波增壓；激波增壓后的氣流可自行通過增壓流體噴嘴排出，二次膨脹后的氣流則通過低壓膨脹出口利用低壓比、大流量軸流風(fēng)機(jī)引出；低壓被驅(qū)流體噴嘴設(shè)置于膨脹波疊加管兩端，利用膨脹波疊加管內(nèi)的低壓自行吸入。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:該相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器，采用主機(jī)體分流斜曲面過渡入口，實(shí)現(xiàn)高壓氣體自動(dòng)分流，形成相向膨脹波，利用相向膨脹波疊加機(jī)制實(shí)現(xiàn)增加膨脹比、高效利用驅(qū)動(dòng)流體的熱能和壓力能；通過中部低壓膨脹流體出口排出二次膨脹的低溫流體，溫降大；通過兩端增壓流體噴嘴排出增壓氣流，增壓效果好。該相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器采用膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓斜曲面過渡開口，實(shí)現(xiàn)膨脹疊加管轉(zhuǎn)鼓可控轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，可避免使用驅(qū)動(dòng)機(jī)，密封好，易維護(hù)。該相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器的上機(jī)體、下機(jī)體、主機(jī)體均可靈活改變其進(jìn)出口特定角度，并且噴嘴組合體可更換，以此來滿足不同工況、不同增壓介質(zhì)的應(yīng)用場(chǎng)合。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器的主要結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0013]圖2是一種相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器的一端結(jié)構(gòu)組裝、另一端結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0014]圖3是一種高壓流體驅(qū)動(dòng)相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器的相向膨脹波疊加工作波圖及其確定的開口位置分布圖。
[0015]圖中:1、主機(jī)體外殼，2、上機(jī)體外殼，3、下機(jī)體外殼，4、增壓流體噴嘴，5、低壓被驅(qū)流體噴嘴，6、可拆卸噴嘴組合體，7、膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓，8、膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓主軸，9、膨脹波疊加管，10、迷宮密封，11、斜曲面過渡方孔，12、高壓驅(qū)動(dòng)流體入口，13、低壓膨脹流體出口、14、坡形面，15、主機(jī)體外殼迷宮密封;A、膨脹波疊加管內(nèi)低壓區(qū)，B、激波壓縮區(qū)，C、膨脹波疊加區(qū)，D、驅(qū)動(dòng)流體耗散區(qū)，E、驅(qū)動(dòng)流體膨脹區(qū)，F(xiàn)、背向運(yùn)動(dòng)激波，G、間斷接觸面，H、相向膨脹波，1、反射膨脹波。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1高壓氣體驅(qū)動(dòng)相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器
圖1、2示出了一種高壓氣體驅(qū)動(dòng)相向膨脹波疊加型自驅(qū)動(dòng)增壓器。核心是利用相向膨脹波疊加機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高效利用驅(qū)動(dòng)流體的熱能和壓力能，可提高增壓性能并具備自驅(qū)特性。主要由主機(jī)體、上機(jī)體、下機(jī)體三部分組成。主機(jī)體包括主機(jī)體外殼I和周向均布膨脹波疊加管9的膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓7，且在中間對(duì)稱處開有向外凸出的斜曲面過渡方孔11 ;所述主機(jī)體外殼I與膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓7兩端凸出的迷宮密封10徑向間隙通過加工精度確保最??；所述主機(jī)體外殼I中部對(duì)稱位置開有三個(gè)周向均布的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口 12和三個(gè)周向均布方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口 13，膨脹波疊加管9的中間對(duì)稱向外凸出的斜曲面過渡方孔11位置對(duì)應(yīng)于三個(gè)周向均布的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口 12和三個(gè)周向均布方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口 13，徑向間隙通過加工精度確保最小，膨脹波疊加管9的中間對(duì)稱向外凸出的斜曲面過渡方孔11隨膨脹波疊加管轉(zhuǎn)鼓7的轉(zhuǎn)動(dòng)與主機(jī)體外殼I的分流斜曲面過渡的高壓驅(qū)動(dòng)流體入口 12和方形漸擴(kuò)的低壓膨脹流體出口 13先后呈現(xiàn)周期性連通和關(guān)閉狀態(tài)。
[0017]上