用于在旋转流体中产生涡流腔的装置和方法制造方法及图纸

公开了用于产生涡流腔的系统的示例。该系统包括容器和流体循环系统，其中，流体通过一个或更多个入口端口喷射到该容器中，该流体循环系统构造成使流体循环通过容器以使得流体通过出口端口而从容器移除并且通过所述一个或更多个入口端口而返回到容器中。在容器的一个壁处安装有第一旋转器，而在容器的相反壁处安装有第二旋转器使得该第二旋转器与第一旋转器相距一定距离并且该第二旋转器面向该第一旋转器。当流体循环系统开始使流体在容器内循环时，形成在第一旋转器与第二旋转器之间延伸的涡流腔，使得涡流腔的一个端部坐置在第一旋转器上而涡流腔的相反的端部坐置在第二旋转器上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在旋转流体中产生涡流腔的装置和方法
本公开总体上涉及用于在旋转流体中产生涡流腔的装置和方法，例如用于在等离子体压缩系统的旋转流体中产生涡流腔的装置和方法。
技术介绍
除非本文中另外指出，否则本部分中所描述的内容不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不应因包括在本部分中而被认为是现有技术。位于大量液体介质内的平滑的抽真空腔是加拿大本拿比的GeneralFusion公司正在研发的等离子体压缩系统的基本部分。在填充有熔融金属例如熔融铅锂的等离子体压缩容器的中心处产生抽真空腔或者也被称为涡流腔。使用泵送系统在压缩容器中提供流体的旋转流动并且产生可以是气体腔或真空腔的腔。等离子体被喷射到这种腔中并且随后通过会聚的压力波而被压缩，该会聚的压缩波使腔坍缩以压缩该腔中的等离子体。已有的实验使用水泵送系统和/或液态铅泵送系统来产生涡流腔。这些系统中的一些系统中的泵送系统基于浴缸涡流的概念，其中，由于将液体切向地泵送到压缩容器中并且将液体从位于这种容器的底部上的孔排出而形成腔。即使这些系统在形成涡流腔方面获得成功，仍确定存在问题，诸如例如腔延伸经过整个容器并且进入到排出管中的情形，使得所获得的涡流腔缺乏期望平滑度的液/气界面。界面缺乏平滑度、即高频表面波纹的持续存在归因于在界面附近存在强大的竖向剪切层以及归因于旋转界面(涡流的顶部和底部)与容器的静止壁的相互作用。涡流腔延伸经过容器的整个高度，从而在容器的顶部处接触静止壁并且在容器的底部处进入排出孔。当涡流腔延伸到排出孔中时，涡流腔会阻塞排出区域的很大的一部分，这会导致涡流界面附近的竖向速度(和剪切)的明显增大，这又会引起涡流的不稳定(例如旋进)及其较差的表面质量。除此以外，系统中的流体的量不能被固定，即流体喷射和流体排出被断开联系(开放系统)，从而导致难以控制和/或预测所产生的涡流腔的精确参数。
技术实现思路
一方面，提供了一种用于在旋转的流体中产生涡流腔的装置。该装置包括容器，该容器包括第一旋转器和第二旋转器，其中，第一旋转器具有以可旋转的方式布置在容器内的可旋转相向表面，第二旋转器具有布置在容器内的可旋转相向表面使得该第二旋转器的可旋转相向表面与第一旋转器的可旋转相向表面同轴并且面向第一旋转器的可旋转相向表面。该装置还包括至少一个流体喷射入口，所述至少一个流体喷射入口与容器的内部流体连通并且定位在第一旋转器与第二旋转器之间使得旋转流体能够以使旋转流体在第一旋转器与第二旋转器之间旋转流动的方式喷射到容器中。该装置还包括流体泵，该流体泵联接至所述至少一个流体喷射入口以将旋转流体喷射到容器中，从而使得流体在容器中以足够的角动量旋转以形成在第一旋转器与第二旋转器之间延伸的涡流腔。该涡流腔的半径小于第一旋转器的半径和第二旋转器的半径使得该涡流腔的一个端部坐置在第一旋转器的可旋转相向表面上并且该涡流腔的相反端部坐置在第二旋转器的可旋转相向表面上。该装置还包括至少一个旋转流体排出口，所述至少一个旋转流体排出口与容器的内部流体连通，并且所述至少一个旋转流体排出口与第一旋转器和第二旋转器间隔开足够的距离以允许流体从容器排出。一方面，所述至少一个旋转流体排出口与第一旋转器和第二旋转器同轴。该装置还可以包括管道网，该管道网流体地联接至流体泵以及所述至少一个喷射入口和所述至少一个排出口使得从容器经由所述至少一个排出口排放的旋转流体经由所述至少一个喷射入口再循环回到容器中。一方面，第一旋转器和第二旋转器中的至少一者还可以包括由具有足以支承涡流腔的宽度的实心边缘包围的中心开口。第一旋转器和第二旋转器中的所述至少一者可以是具有中心开口和侧壁的中空管，侧壁限定用以支承涡流腔的实心边缘。中空管还可以包括缝、可动盖和驱动件，其中，该缝沿着侧壁的内侧面的周面延伸，该驱动件构造成将可动盖在封闭中心开口的第一位置与不封闭中心开口的第二位置之间驱动。另一方面，该装置还可以包括至少一个马达和控制器，其中，所述至少一个马达用以使第一旋转器和第二旋转器旋转，该控制器与所述至少一个马达电通信并且被编程为分别调节第一旋转器和第二旋转器的转速。一方面，第一旋转器和第二旋转器还可以包括多个翅片，所述多个翅片连接至第一旋转器的底表面和第二旋转器的底表面并且延伸离开第一旋转器的底表面和第二旋转器的底表面使得所述多个翅片大致垂直于旋转流体的旋转方向定向。另一方面，提供了一种采用涡流发生器的等离子体压缩系统。该等离子体压缩系统包括用于将旋转流体容纳在其中的等离子体压缩室、至少一个旋转流体喷射入口和与所述至少一个旋转流体喷射入口间隔开的至少一个旋转流体排出口。外壁限定压缩室的内部空间。该系统还包括至少一个等离子体发生器，所述至少一个等离子体发生器构造成产生等离子体并且将等离子体喷射到室的内部空间中。等离子发生器具有与等离子体压缩室的内部空间流体连通的排放出口使得所产生的等离子体可以排放到室中。具有围绕室布置的多个活塞的压力波发生器设置成使得活塞操作成撞击室的外壁并且产生会聚到被容纳在室的内部空间中的旋转流体中的会聚的压力波。该系统还包括用以在室中形成涡流腔的涡流发生器。涡流发生器包括第一旋转器和第二旋转器，其中，第一旋转器具有以可旋转的方式布置在内的可旋转相向表面，第二旋转器具有以可旋转的方式布置在室内的可旋转相向表面。所述至少一个流体喷射入口位于第一旋转器与第二旋转器之间并且与内部空间流体连通使得旋转流体能够以使该旋转流体在第一旋转器与第二旋转器之间旋转流动的方式喷射到等离子体压缩室中。所述至少一个旋转流体排出口也与内部空间流体连通并且与第一旋转器和第二旋转器间隔开足够的距离以允许旋转流体从等离子体压缩室排出。所述至少一个流体喷射入口联接有流体泵并且该流体泵操作成将旋转流体喷射到等室中以使得旋转流体以足够的角动量旋转，从而形成在第一旋转器与第二旋转器之间延伸的涡流腔，使得涡流腔的一个端部坐置在第一旋转器的可旋转相向表面上并且涡流腔的相反端部坐置在第二旋转器的可旋转相向表面上。第一旋转器和第二旋转器中的至少一者包括由具有足以支承涡流腔的宽度的实心边缘包围的中心开口。中心开口与等离子体发生器的排放出口对准以使得由等离子体发生器排放的等离子体进入涡流腔。又一方面，提供了一种用于在等离子体压缩系统中产生涡流腔的方法。该方法包括在等离子体压缩室内提供第一旋转器和第二旋转器使得第二旋转器与第一旋转器间隔开。第一旋转器和第二旋转器各自具有可旋转相向表面，该可旋转相向表面布置在室内使得第一可旋转相向表面和第二可旋转相向表面彼此同轴并且面向彼此。该方法还包括使旋转流体在等离子体压缩室内以足够的角动量循环以形成在第一旋转器与第二旋转器之间延伸的涡流腔以及使第一旋转器的可旋转相向表面和第二旋转器的可旋转相向表面以一定速度旋转从而使得涡流腔的第一端部坐置在第一旋转器的可旋转相向表面上并且涡流腔的相反的第二端部坐置在第二旋转器的可旋转相向表面上。除了上述方面和实施方式之外，通过参照附图和研究以下详细描述，其他方面和实施方式将变得明显。附图说明在所有附图中，附图标记可能被重复使用以表示所参引的元件之间的对应关系。提供附图以对本文中所描述的示例性实施方式进行说明，并且这些附图不意在限制本公开的范围。附图中的元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在旋转的流体中产生涡流腔的装置，所述装置包括：容器，所述容器包括：第一旋转器，所述第一旋转器具有以可旋转的方式布置在所述容器内的可旋转相向表面；第二旋转器，所述第二旋转器与所述第一旋转器间隔开并且具有以可旋转的方式布置在所述容器内的可旋转相向表面，所述第二旋转器的可旋转相向表面与所述第一旋转器的可旋转相向表面同轴并且面向所述第一旋转器的可旋转相向表面，至少一个流体喷射入口，所述至少一个流体喷射入口位于所述第一旋转器与所述第二旋转器之间并且与所述容器的内部流体连通，使得能够将旋转流体以使所述旋转流体在所述第一旋转器与所述第二旋转器之间旋转流动的方式喷射到所述容器中；流体泵，所述流体泵联接至所述至少一个流体喷射入口并且能够操作成将旋转流体喷射到所述容器中，使得所述旋转流体以足够的角动量旋转以形成在所述第一旋转器与所述第二旋转器之间延伸、半径小于所述第一旋转器的半径和所述第二旋转器的半径的涡流腔，并且其中，所述涡流腔的一个端部坐置在所述第一旋转器的可旋转相向表面上，并且所述涡流腔的相反端部坐置在所述第二旋转器的可旋转相向表面上；以及至少一个旋转流体排出口，所述至少一个旋转流体排出口与所述容器的内部流体连通，所述至少一个排出口与所述第一旋转器和所述第二旋转器间隔开足够的距离以允许旋转流体从所述容器排出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.15 US 62/103,9921.一种用于在旋转的流体中产生涡流腔的装置，所述装置包括：容器，所述容器包括：第一旋转器，所述第一旋转器具有以可旋转的方式布置在所述容器内的可旋转相向表面；第二旋转器，所述第二旋转器与所述第一旋转器间隔开并且具有以可旋转的方式布置在所述容器内的可旋转相向表面，所述第二旋转器的可旋转相向表面与所述第一旋转器的可旋转相向表面同轴并且面向所述第一旋转器的可旋转相向表面，至少一个流体喷射入口，所述至少一个流体喷射入口位于所述第一旋转器与所述第二旋转器之间并且与所述容器的内部流体连通，使得能够将旋转流体以使所述旋转流体在所述第一旋转器与所述第二旋转器之间旋转流动的方式喷射到所述容器中；流体泵，所述流体泵联接至所述至少一个流体喷射入口并且能够操作成将旋转流体喷射到所述容器中，使得所述旋转流体以足够的角动量旋转以形成在所述第一旋转器与所述第二旋转器之间延伸、半径小于所述第一旋转器的半径和所述第二旋转器的半径的涡流腔，并且其中，所述涡流腔的一个端部坐置在所述第一旋转器的可旋转相向表面上，并且所述涡流腔的相反端部坐置在所述第二旋转器的可旋转相向表面上；以及至少一个旋转流体排出口，所述至少一个旋转流体排出口与所述容器的内部流体连通，所述至少一个排出口与所述第一旋转器和所述第二旋转器间隔开足够的距离以允许旋转流体从所述容器排出。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个排出口与所述第一旋转器和所述第二旋转器同轴。3.根据权利要求1所述的装置，还包括管道网，所述管道网流体地联接至所述流体泵以及所述至少一个流体喷射入口和所述至少一个流体排出口，使得从所述容器经由所述至少一个流体排出口排放的旋转流体经由所述至少一个流体喷射入口再循环回到所述容器中。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一旋转器和所述第二旋转器中的至少一者的可旋转相向表面还包括由具有足以支承所述涡流腔的宽度的实心边缘包围的中心开口。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一旋转器和所述第二旋转器中的所述至少一者是中空管，并且包括由所述实心边缘包围的所述中心开口的所述可旋转相向表面位于所述中空管的一个端部处。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述中空管还包括内侧壁、可动盖和驱动件，所述内侧壁具有沿着所述内侧壁的周面延伸的缝，所述驱动件与所述可动盖连通，所述驱动件构造成将所述可动盖在封闭所述中心开口的第一位置与不封闭所述中心开口的第二位置之间驱动。7.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个马达，所述至少一个马达能够操作成使所述第一旋转器和所述第二旋转器以预定转速旋转。8.根据权利要求7所述的装置，还包括两个马达，所述两个马达即为联接至所述第一旋转器的第一马达和联接至所述第二旋转器的第二马达。9.根据权利要求7所述的装置，还包括控制器，所述控制器与所述至少一个马达电通信并且被编程为操作所述至少一个马达以分别调节所述第一旋转器和所述第二旋转器的转速。10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一旋转器和所述第二旋转器各自还包括多个翅片，所述多个翅片连接至所述第一旋转器的底表面和所述第二旋转器的底表面并且背离所述第一旋转器的底表面和所述第二旋转器的底表面而延伸，使得所述多个翅片大致垂直于旋转流体的旋转方向定向。11.根据权利要求1所述的装置，还包括多个流体喷射入口，所述多个流体喷射入口围绕所述容器的侧壁周向地布置并且定位成使得旋转流体切向地喷射到所述容器中，并且其中，所述容器包括位于所述第一旋转器附近的第一端部和位于所述第二旋转器附近的第二端部，并且所述至少一个排出口包括位于所述容器的所述第二端部处并与所述第二旋转器间隔开的一个排出口。12.根据权利要求11所述的装置，还包括位于所述容器的所述第一端部处并与所述第一旋转器间隔开的另一排出口。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述容器还包括分隔壁，所述分隔壁具有至少一个开口并且所述分隔壁将所述容器的内部分隔成第一室和第二室，其中，所述第一旋转器和所述第二旋转器定位在所述第一室内，并且所述第二旋转器安装至所述分隔壁并且与所述分隔壁中的所述至少一个开口间隔开，并且其中，所述至少一个流体喷射入口与所述第一室流体连通并且所述至少一个排出口与所述第二室流体连通，并且其中，所述至少一个开口定位在所述分隔壁中以允许旋转流体从所述第一室排出到所述第二室中。14.根据权利要求13所述的装置，还包括多个挡板，所述多个挡板安装在所述第二室的底部处使得在所述第二室中流动的旋转流体在与所述挡板接触时减速。15.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：米切尔·乔治斯·拉伯齐，大卫·富兰克林·普兰特，维多利亚·苏波尼斯基，尤妮斯·库阿特夏，
申请(专利权)人：全面熔合有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA