一种环形出口内径能变的涡环生成装置

技术领域

本发明属于流体设备相关技术领域，更具体地，涉及一种环形出口内径能变的涡环生成装置。

背景技术

涡环广泛存在于日常生活中，水生生物和飞行动物的运动更是和涡环息息相关，这些动物通过向流体传递能量，利用生成的漩涡结构来进行驱动。通过流体力学的知识，知道涡环可以更好的保存其能量，使流体有更大的运动范围。

人们可以通过涡环来实现飞行控制，流动控制，温度传递，大气吸收以及除冰等领域，但是对于普通的涡环生成装置来说，它们的出口都是圆形孔状，此出口条件生成的涡环纵向上位移较远，但是在横向上位移很短。而对于一些圆环形出口或者特殊结构的涡环生成装置，它们虽然可以在横向上有较好的位移，但是由于结构固定，并不能动态调整涡环的运动性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种环形出口内径能变的涡环生成装置，其通过结构变形可以实现环形出口内径的改变，使得涡环具有不同的运动方向和运动速度，克服了一般涡环生成器结构固定且涡环只能达到一种运动形式的缺陷。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种环形出口内径能变的涡环生成装置，所述装置包括壳体、设置在所述壳体内的圆盘底座及环片滑动结构，所述壳体为一端开口的筒状，所述圆盘底座邻近所述壳体的开口端设置；环片滑动结构连接于所述圆盘底座，所述圆盘底座与所述环片滑动结构组成的机构与所述壳体的开口端之间形成环形开口，所述壳体内的流体通过所述环形开口射进外界流体，并在所述环形开口处形成涡环；

其中，所述环片滑块运动结构通过变形来改变所述环形出口的内径大小，实现了涡流的运动方向和运动速度的调整。

进一步地，所述环片滑动结构包括多个环片，所述环片滑动的连接于所述圆盘底座，环片通过沿所述圆盘底座的径向移动以改变所述环片与所述圆盘底座中心轴之间的间距，进而调节所述环形出口的内径大小。

进一步地，所述环片滑动结构还包括支撑圆杆、牵引滑块、压缩弹簧及多个连杆，所述支撑圆杆的一端固定连接于所述圆盘底座，另一端形成有外螺纹；所述牵引滑块及所述压缩弹簧套设在所述支撑圆杆上，且所述压缩弹簧位于所述牵引滑块与所述圆盘底座之间；所述调节螺母与所述支撑圆杆的外螺纹之间形成螺纹连接；所述连杆的数量与所述环片的数量相同，所述连杆的一端与所述牵引滑块铰接，另一端与所述环片铰接。

进一步地，所述圆盘底座的一侧开设有均匀分布的多个滑槽，所述滑槽沿所述圆盘底座的径向设置；所述环片的底部形成有长方体的凸起，所述凸起能在所述滑槽内滑动，以形成滑动连接。

进一步地，所述环片的数量为10个，10个所述环片均分为两层，第一层的五个环片间隔设置，且与所述圆盘底座的盘面相接触，相邻两两相邻环片之间间隔72°；第二层的五个环片叠放在第一层的五个环片之上，第二层两两相邻的环片之间间隔72°。

进一步地，所述环片滑动结构还包括驱动器及伸缩杆，所述驱动器设置在所述圆盘底座上，所述伸缩杆的一端连接于所述驱动器，另一端连接于所述环片，通过所述伸缩杆的伸缩来带动所述环片沿所述圆盘底座的径向移动以改变所述环片与所述圆盘底座中心轴之间的间距，进而调节所述环形出口的内径大小。

进一步地，所述环片滑动结构包括多个环片，所述环片为扇形的可伸缩结构，其通过伸缩变形来调整自身的大小，进而改变所述环形出口的内径大小。

进一步地，所述环片包括多个弧形的子段，多个子段之间依次套接，且相邻两个子段之间能够相对滑动，以改变两者重叠的面积大小。

进一步地，所述装置包括活塞组件，所述活塞组件包括所述活塞组件包括两个圆杆及活塞，所述活塞设置在所述壳体内，其与所述壳体的内避面接触；所述圆杆的一端连接于所述活塞，另一端穿过所述壳体的封闭端后凸出于所述壳体。

进一步地，所述活塞开设有中心通孔，所述中心通孔的中心轴与所述活塞的中心轴重合；所述圆盘底座的另一侧与连接杆的一端固定连接，所述连接杆的另一端穿过所述中心通孔后固定连接于所述壳体的封闭端。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的环形出口内径能变的涡环生成装置主要具有以下有益效果：

1.所述环片滑块运动结构通过变形来改变所述环形出口的内径大小，实现了涡流的运动方向和运动速度的动态调整，克服了一般涡环生成器结构固定且涡环只能达到一种运动形式的缺陷。

2.通过调节环片滑块运动结构中牵引滑块在支撑圆杆上的位置，可以让环片与圆盘底座组成不同内径的近似圆面，壳体内的流体在通过内径大小不同的近似圆面阻挡的出口时，会形成不同强度的正负涡环，在正负涡环相互作用下壳体出口处涡环具有不同的运动方向和运动速度。

3.工作时，通过壳体外侧两个注入孔注入流体，电机驱动活塞的圆杆让活塞进行移动，进而压缩壳体内部的流体向着壳体出口端运动，被推动的流体在经过壳体开口时，部分流体会被圆盘底座和环片组成的张开面阻挡，使得流体实际通过一个环形出口进入到外界流体中，在粘度和压力的作用下，在壳体出口处开始形成涡环。

附图说明

图1是本发明提供的一种环形出口内径能变的涡环生成装置的结构示意图；

图2是图1中的环形出口内径能变的涡环生成装置的剖视图；

图3是图1中的环片滑块运动结构及连接杆的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-活塞组件，2-壳体，3-支撑圆杆，4-调节螺母，5-牵引滑块，6-连杆，7-压缩弹簧，8-环片，9-圆盘底座，10-连接杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2及图3，本发明提供了一种环形出口内径能变的涡环生成装置，所述装置包括壳体2、活塞组件1、圆盘底座9及环片滑块运动结构，所述活塞组件1活动的连接于所述壳体2，且部分的位于所述壳体2内。所述圆盘底座9固定在所述壳体2内，其与所述活塞组件1相对设置。所述环片滑块运动结构连接于所述圆盘底座9，所述圆盘底座9及所述环片滑块运动结构组成的机构与所述壳体的开口端之间形成环形出口，所述环片滑块运动结构通过变形来改变所述环形出口的大小，使得流体在经过所述环形出口时产生不同强度的正涡和负涡，并使产生的涡环具有不同的运动方向及速度。

所述壳体2为一端封闭一端开口的空心圆柱体，其封闭段开设有两个间隔设置的第一通孔，所述壳体2通过两个所述第一通孔与所述活塞组件1形成活动连接。所述壳体2的外周上还开设有注入孔，所述注入孔用于供流体进入所述壳体2内。本实施方式中，所述注入孔的数量为两个，两个所述注入孔间隔180°；两个所述第一通孔的中心轴平行，且均与所述壳体2的中心轴平行。

所述活塞组件1包括两个圆杆及活塞，所述活塞设置在所述壳体2内，其与所述壳体2的内避面接触。所述圆杆的一端连接于所述活塞，另一端穿过所述第一通孔后凸出于所述壳体2。本实施方式中，所述活塞开设有中心通孔，所述中心通孔的中心轴与所述活塞的中心轴重合，且所述中心通孔位于两个所述圆杆之间。本实施方式中，所述活塞为一个扁平圆盘，其直径与所述壳体2的内径相同；所述活塞的外侧及其中心通孔的内部均安装有密封圈以防止液体泄漏。凸出于所述壳体2的圆杆连接于驱动电机，驱动电机通过所述圆杆移动所述活塞，以将所述壳体2内的液体通过所述环形开口喷射出去。

所述圆盘底座9的一侧开设有均匀分布的多个滑槽，所述滑槽沿所述圆盘底座9的径向设置。所述圆盘底座9的另一侧与连接杆10的一端固定连接，所述连接杆10的另一端穿过所述中心通孔后固定连接于所述壳体2的封闭端。本实施方式中，所述滑槽的数量为10个，相邻两个所述滑槽之间的角度为36°；可以理解，在其他实施方式中，所述滑槽的数量可以根据实际需要增加或者减少。

所述环片滑块运动结构包括支撑圆杆3、牵引滑块5、压缩弹簧7、多个连杆6及多个环片8，所述支撑圆杆3的一端固定连接于所述圆盘底座9背离所述连接杆10的一端，另一端形成有外螺纹。所述牵引滑块5及所述压缩弹簧7套设在所述支撑圆杆3上，且所述压缩弹簧7位于所述牵引滑块5与所述圆盘底座9之间。所述调节螺母与所述支撑圆杆3的外螺纹之间形成螺纹连接。所述连杆6的数量与所述环片8的数量相同，所述连杆6的一端与所述牵引滑块5铰接，另一端与所述环片8铰接，所述环片8与所述滑槽之间形成滑动连接。多个所述连杆6绕所述支撑圆杆3的中心轴均匀排布。多个所述环片8层叠设置并形成了环形体。

所述环片8的底部形成有长方体的凸起，所述凸起能在所述滑槽内滑动，以形成滑动连接。所述环片8邻近所述支撑圆杆3的一侧形成有第一铰接孔，所述环片8通过所述第一铰接孔与所述连杆6形成铰接。所述牵引滑块5邻近所述圆盘底座9的一端开设有多个均匀排布的第二铰接孔，所述连杆6通过所述第二铰接孔与所述牵引滑块5形成铰接。所述环片8通过在所述滑槽内滑动以改变所述环形体与所述支撑圆杆3之间的距离，进而改变所述环片8与所述圆盘底座9所形成的近似圆形张开面的大小。本实施方式中，所述连杆6的数量、所述环片8的数量、所述滑槽的数量、所述第一铰接孔的数量及所述第二铰接孔的数量均相同，均为10个。

10个所述环片8均分为两层，第一层的五个环片8间隔设置，且与所述圆盘底座9的盘面相接触，相邻两两相邻环片8之间间隔72°；第二层的五个环片8叠放在第一层的五个环片8之上，第二层两两相邻的环片8之间间隔72°。

其中，当牵引滑块5朝着所述圆盘底座9移动时，所述压缩弹簧7提供将所述牵引滑块5反弹的力。所述调节螺母用于抵消所述压缩弹簧7传递给所述牵引滑块5的力，使得所述牵引滑块5的位置固定。

当拧紧所述调节螺母时，所述牵引滑块5与所述圆盘底座9之间的距离缩短，所述连杆6推动所述环片8在所述圆盘底座9的滑槽上向着所述圆盘底座9的外部移动，10个环片8与所述圆盘底座9组成的张开面的面积变大，使得所述环形出口的实际有效面积变小。当松开所述调节螺母时，所述压缩弹簧7释放能量，使得所述牵引滑块5与所述圆盘底座9之间的距离变大，连杆6拉动环片8向圆盘底座9的内部移动，圆盘底座9上的10个环片8与圆盘底座9组成的张开面的面积变小，使得所述环形出口的实际有效面积变大。其中，所述环片8与所述圆盘底座9形成的张开面的最小半径为圆盘底座9的半径，最大的半径为圆盘底座9的半径与环片扇形区域内外径差值的之和。

工作时，流体自注入孔进入壳体2内，活塞推动所述壳体2内的流体自所述环形出口射进外界流体，由于流体粘性和压差的存在，且由于壳体2的出口处圆盘底座9与环片组成的张开面阻挡了壳体2出口端的中心区域，使得流体在进入外界流体之后会沿着壳体2径向距离变大的方向移动，最终使流体通过一个环形出口注入到外界流体中并形成涡环。通过调整所述调节螺母的位置可以改变张开面的大小，继而影响壳体2的出口处的中心区域被堵塞的面积，使得流体在通过不同大小的壳体出口时会产生不同强度的正涡和负涡，且使得涡环在壳体出口处的运动方向和速度发生变化。

在另一个实施方式中，所述调节螺母、所述牵引滑块5、所述支撑圆杆3、所述连杆6及所述压缩弹簧7组成的结构可以由驱动器及伸缩杆代替，驱动器设置在所述圆盘底座9上，所述伸缩杆的一端连接于所述驱动器，另一端连接于所述环片，通过所述伸缩杆的伸缩来带动所述环片沿所述滑槽滑动，以改变所述环片与所述圆盘底座9中心轴的距离，进而改变所述圆盘底座9与所述环片组成的张开面的大小。

在另一个实施方式中，所述环片滑动结构包括多个环片，所述环片为扇形的可伸缩结构，其通过伸缩变形来调整自身的大小，进而改变所述环形出口的内径大小。所述环片包括多个弧形的子段，多个子段之间依次套接，且相邻两个子段之间能够相对滑动，以改变两者重叠的面积大小。

环形出口内径可变的涡环生成装置，利用其内部结构特点，可以通过调节螺母实现环形出口尺寸的改变来实现改变流体通过出口的有效面积，进而实现涡环生成装置可以动态调整涡环运动的方向和速度，能够解决目前大多数涡环生成装置在方向上固定或者运动速度固定的问题。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。