射流控制設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種射流控制設(shè)備的示例。該射流控制設(shè)備可以包括射流偏轉(zhuǎn)構(gòu)件，該射流偏轉(zhuǎn)構(gòu)件構(gòu)造成攔截自射流形成位置出現(xiàn)的高速射流和/或與該高速射流相撞。射流偏轉(zhuǎn)構(gòu)件與射流的相互作用可以促使高速射流散布成具有許多流動方向的多股射流，該許多流動方向相對于高速射流的初始方向可能是偏斜的。在一種實(shí)施方式中，偏轉(zhuǎn)構(gòu)件可以包括通過將流體射出出口噴嘴而形成的液體導(dǎo)引部，使得該液體導(dǎo)引部遠(yuǎn)離出口噴嘴縱向地延伸。在另一實(shí)施方式中，偏轉(zhuǎn)構(gòu)件可以包括沿高速射流出現(xiàn)的方向通過出口注射的固體顆粒的陣列，此陣列構(gòu)造為與出現(xiàn)的射流相撞從而使該射流的初始方向偏轉(zhuǎn)。
【專利說明】射流控制設(shè)備及方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于美國法典第35 卷第 119(6)節(jié)(35口.3.$119(6))^^2012^4^4日提交的名為“邛I 00^X1^01 0^1028他0腿1如03 (射流控制設(shè)備及方法)”的美國臨時(shí)專利申請如.61/620，326的權(quán)益，該申請的整體內(nèi)容通過引證方式結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開總體上涉及流體射流控制設(shè)備及其使用方法，更具體地，涉及用于消除、減少和/或偏轉(zhuǎn)從射流形成位置出來的高速流體射流的流動的流體射流控制設(shè)備。
[0004]射流控制設(shè)備與方法的示例的詳細(xì)描述
[0005]盤要
[0006]在將流體用作工作介質(zhì)的系統(tǒng)中，會產(chǎn)生高速流體射流。高速流體射流的產(chǎn)生可能帶來各種缺點(diǎn)，例如工作介質(zhì)的能量、質(zhì)量或動量的損失。此外，流體射流可以從受控空間中漏出，從而引起設(shè)備或周圍系統(tǒng)的損壞。例如，在等離子體壓縮系統(tǒng)中，高速液體射流可以由于包封和壓縮等離子體的腔的塌縮產(chǎn)生。這樣的高速液體射流可以從等離子體壓縮系統(tǒng)漏出，并且可以進(jìn)入鄰近的系統(tǒng)，從而引起對這種系統(tǒng)的設(shè)備或性能的損壞。
[0007]因此，需要控制高速流體射流的強(qiáng)度和/或方向，使得流體射流不能到達(dá)選定位置以及在那個(gè)位置處弓I起破壞。
[0008]
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于擾亂或偏轉(zhuǎn)流體射流以避免其到達(dá)選定位置的射流控制設(shè)備。該設(shè)備包括用于將射流偏轉(zhuǎn)物材料注射到包含射流形成位置的空間中的裝置，其中，流體射流在射流形成位置處形成。用于注射的裝置與射流偏轉(zhuǎn)物材料源相連通，并且具有指向射流形成位置的排出端部，該用于注射的裝置構(gòu)造成以使得在射流形成位置處形成的流體射流被擾亂或偏轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離選定位置的方式注射射流偏轉(zhuǎn)物材料。
[0010]射流偏轉(zhuǎn)物材料可以是液態(tài)的，在該情況下，用于注射的裝置是包括液體導(dǎo)管的液體注射器，該液體導(dǎo)管帶有位于排出端部處的注射噴嘴。注射裝置還可以包括用于控制離開噴嘴的液體射流偏轉(zhuǎn)物的流動的控制閥和/或聯(lián)接至導(dǎo)管并且構(gòu)造成供應(yīng)足夠的壓力以使液體射流偏轉(zhuǎn)物材料的連續(xù)流指向射流形成位置的增壓裝置，其中，該流具有基本上一致的半徑。該增壓裝置可以是泵或加壓氣源。
[0011]替代性地，射流偏轉(zhuǎn)物可以是固態(tài)的，在這種情況下，用于注射的裝置可以是包括口模和柱塞的擠出機(jī)，該柱塞構(gòu)造成將射流偏轉(zhuǎn)物材料以長形桿的形式擠出該擠出機(jī)。擠出機(jī)還可以構(gòu)造成將射流偏轉(zhuǎn)物材料以具有如下長度的長形桿的形式擠出，該長度至少從擠出機(jī)的排出端部連續(xù)地延伸至射流形成位置。
[0012]取代固態(tài)長形桿，射流偏轉(zhuǎn)物還可以是固態(tài)的離散顆粒形式，在該情況下，用于注射的裝置是顆粒驅(qū)動器，該顆粒驅(qū)動器具有豁口和可移動的門，所述可移動的門用于控制固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物顆粒在射流形成位置處的注射。顆粒驅(qū)動器可以是軌道槍或壓縮氣槍。每個(gè)顆粒均可以具有凹形的面部表面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括等離子體發(fā)生器、等離子體壓縮室、壓力波發(fā)生器、腔生成裝置以及射流控制設(shè)備的等離子體壓縮系統(tǒng)。等離子體發(fā)生器構(gòu)造成產(chǎn)生等離子體，并且其具有用于排出所產(chǎn)生的等離子體的排出出口。等離子體壓縮室具有開口和限定室的內(nèi)腔的外壁；室的內(nèi)腔以液體介質(zhì)部分地充填，等離子體發(fā)生器的排出出口與壓縮室的內(nèi)腔通過開口流體連通，使得所產(chǎn)生的等離子體可以被排入等離子體壓縮室中。壓力波發(fā)生器包括布置在室周圍的多個(gè)活塞，其中，活塞構(gòu)造成產(chǎn)生進(jìn)入液體介質(zhì)的會聚壓力波。腔生成裝置構(gòu)造成在液體介質(zhì)中產(chǎn)生長形空腔；該腔具有第一端部和第二端部，其中，第一端部與等離子體發(fā)生器的排出出口至少部分地對準(zhǔn)，使得由等離子體發(fā)生器排出的等離子體進(jìn)入長形腔。當(dāng)會聚壓力波到達(dá)腔的界面時(shí)，腔會塌縮從而包封等離子體。射流控制設(shè)備包括與射流偏轉(zhuǎn)物材料源相連通的用于注射射流偏轉(zhuǎn)物材料的裝置，此裝置具有在腔內(nèi)的指向射流形成位置的排出端部。用于注射的裝置構(gòu)造成將射流偏轉(zhuǎn)物材料注射到腔中，使得形成于射流形成位置處的流體射流被擾亂或偏轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離等離子體發(fā)生器。
[0014]射流偏轉(zhuǎn)物材料可以是液態(tài)的，在這種情況下，用于注射的裝置是包括液體導(dǎo)管的液體注射器，該液體導(dǎo)管具有在排出端部處的注射噴嘴。液體注射器還可以包括用于控制離開噴嘴的液體射流偏轉(zhuǎn)物的流動的控制閥和/或聯(lián)接至導(dǎo)管的增壓裝置，此增壓裝置構(gòu)造成供應(yīng)足夠的壓力以使具有基本上一致半徑的液體射流偏轉(zhuǎn)物材料的連續(xù)流指向射流形成位置。該增壓裝置可以是泵或加壓氣源。
[0015]替代性地，射流偏轉(zhuǎn)物可以是固態(tài)的，在該情況下，用于注射的裝置可以是包括口模和柱塞的擠出機(jī)，該柱塞構(gòu)造成將射流偏轉(zhuǎn)物材料以長形桿的形式從擠出機(jī)擠出。擠出機(jī)還可以構(gòu)造成將射流偏轉(zhuǎn)物材料以具有如下長度的長形桿的形式擠出，該長度至少從擠出機(jī)的排出端部延伸至射流形成位置。
[0016]取代固態(tài)長形桿，射流偏轉(zhuǎn)物還可以呈固態(tài)的離散顆粒形式，在該情況下，用于注射的裝置是具有豁口和可移動的門的顆粒驅(qū)動器，可移動的門用于控制在射流形成位置處的至少一個(gè)固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物顆粒的注射。該顆粒驅(qū)動器可以是軌道槍或壓縮氣槍。
[0017]射流偏轉(zhuǎn)物材料的長形固體桿或連續(xù)液體流可以具有促使腔的塌縮發(fā)生在長形固體桿或連續(xù)液體流的表面處的尺寸。
[0018]等離子體壓縮系統(tǒng)還可以包括布置在等離子體壓縮室的開口的附近的屏障，該屏障具有環(huán)形構(gòu)型，以便阻止液體介質(zhì)的團(tuán)跡從等離子體壓縮室漏出并進(jìn)入等離子體發(fā)生器。更具體地，屏障可以是向下伸入室的內(nèi)腔中的圍繞開口的壁。屏障可以是形成在開口的邊緣處并且朝向腔的中央徑向伸出的唇形收縮部。
[0019]射流偏轉(zhuǎn)物材料可以具有與液體介質(zhì)相同的成分，在該情況下，該系統(tǒng)還包括與室流體連通的液體介質(zhì)收集罐以及使收集罐與射流偏轉(zhuǎn)物材料源流體聯(lián)接的流體導(dǎo)管。
[0020]等離子體壓縮系統(tǒng)還可以包括控制器，該控制器編程為控制至少一個(gè)固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物顆粒向腔內(nèi)的定時(shí)注射，使得在腔塌縮時(shí)顆?？拷s點(diǎn)。替代性地，控制器可以編程為控制射流偏轉(zhuǎn)物材料的連續(xù)液體流向腔內(nèi)的定時(shí)注射，使得腔在連續(xù)液體流的表面處塌縮。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于保護(hù)等離子體壓縮系統(tǒng)的等離子體發(fā)生器免受在等離子體壓縮系統(tǒng)的壓縮室內(nèi)形成的流體射流的影響的方法，該方法包括:將射流偏轉(zhuǎn)物材料指向形成流體射流的射流形成位置，使得流體射流被擾亂或偏轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離等離子體發(fā)生器。壓縮室可以包含液體介質(zhì)，在該情況下，腔在液體介質(zhì)中產(chǎn)生，等離子體通過等離子體發(fā)生器被注射到腔內(nèi)，射流偏轉(zhuǎn)物材料被指引到腔內(nèi)。在液體介質(zhì)中可以產(chǎn)生會聚壓力波，使得當(dāng)會聚壓力波到達(dá)界面時(shí)腔的界面的塌縮；在該情況下，注射射流偏轉(zhuǎn)物材料，使得腔在射流偏轉(zhuǎn)物材料的表面處塌縮。
[0022]該方法可以包括在壓縮室內(nèi)維持比在包含射流偏轉(zhuǎn)物材料的射流控制設(shè)備處的壓力低的壓力，使得射流偏轉(zhuǎn)物材料被吸入壓縮室并且指向射流形成位置。替代性地或附加地，通過在壓力作用下將射流偏轉(zhuǎn)物材料注射至腔中，可將射流偏轉(zhuǎn)物材料指向射流形成位置。替代性地或附加地，包含射流偏轉(zhuǎn)物材料的射流控制設(shè)備可以位于壓縮室的上方并且與壓縮室相連通，使得通過重力將射流偏轉(zhuǎn)物材料指向射流形成位置。
[0023]除上述方面和實(shí)施方式之外，通過參考附圖以及研究下文的詳細(xì)描述，其他的方面和實(shí)施方式將變得顯而易見。
[0024]附圖的簡要描述
[0025]附圖中的元件的尺寸和相對位置不一定按照比例繪制。例如，各種元件的形狀以及角度不是按照比例繪制的，這些元件中的一些是任意擴(kuò)大與定位的，以提高附圖的易讀性。
[0026]圖1八是根據(jù)一種非限制性實(shí)施方式的構(gòu)造成排出液體射流偏轉(zhuǎn)物的射流控制設(shè)備的示意性橫截面視圖。
[0027]圖18是根據(jù)另一非限制性實(shí)施方式的構(gòu)造成排出固體桿射流偏轉(zhuǎn)物的射流控制設(shè)備的示意性橫截面視圖。
[0028]圖2是安裝在等離子體壓縮系統(tǒng)中的圖1八所示的射流控制設(shè)備的實(shí)施方式的示意性橫截面視圖。
[0029]圖3是安裝在等離子體壓縮系統(tǒng)中的、根據(jù)另一非限制性實(shí)施方式的構(gòu)造成排出固體?；纳淞髌D(zhuǎn)物的射流控制設(shè)備的示意性橫截面視圖。
[0030]圖4是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的縱向橫截面視圖，其中示出了處于傳播的早期階段的壓力波前以及腔的形狀的示例。
[0031]圖5是圖4所示等離子體壓縮室的計(jì)算模型的沿水平方向的橫截面視圖。位于該圖底部的圖例條示出了單位為帕斯卡的流體壓力。
[0032]圖6是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部視圖，其中示出了圍繞室的壁布置的多個(gè)活塞的示例以及居中地插入腔內(nèi)的射流偏轉(zhuǎn)物的示例。
[0033]圖73是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部橫截面視圖，其中示出了當(dāng)射流偏轉(zhuǎn)物不存在于渦流腔中時(shí)的中央高速液體射流與液體團(tuán)跡的示例。附圖的右上角處的圖例條不出了液體與氣體的體積分?jǐn)?shù)。
[0034]圖76是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部橫截面視圖，其中示出了當(dāng)射流偏轉(zhuǎn)物存在于腔中時(shí)的液體射流與液體團(tuán)跡的示例。
[0035]圖&!是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部橫截面視圖，其中示出了中央高速射流速率的示例。
[0036]圖86是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部橫截面視圖，其中示出了液體團(tuán)跡速率的示例。
[0037]圖％是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部橫截面視圖，其中示出了當(dāng)射流偏轉(zhuǎn)物不存在于腔中時(shí)的中央高速射流速率的示例。
[0038]圖％是等離子體壓縮室的計(jì)算模型的局部橫截面視圖，其中示出了當(dāng)射流偏轉(zhuǎn)物存在于腔中時(shí)出現(xiàn)射流的速率的示例。
[0039]【具體實(shí)施方式】的詳細(xì)描述
[0040]高速流體射流的形成可以是腔的塌縮過程中的自然的結(jié)果，這在過去已經(jīng)例如被 ￡1111(11162 等人在文章“ 0311^)86 0？ ^0118X10，，(]?}?.5111(16822 (2010) 091104)中觀察到，其中，當(dāng)通過固態(tài)體與液體儲液器的碰撞形成的氣腔由于流體靜壓而塌縮時(shí)，就會產(chǎn)生高速中央液體射流。高速液體射流的形成可能是通用聚變公司(加拿大，博納比)所構(gòu)造的等離子體壓縮系統(tǒng)的某些技術(shù)原型的相關(guān)因素。在等離子體壓縮系統(tǒng)的一些示例中，腔(例如渦流腔)可以通過使液體介質(zhì)在等離子體壓縮室內(nèi)旋轉(zhuǎn)而創(chuàng)建。等離子體可以通過等離子體發(fā)生器注射到壓縮室的渦流腔中。會聚壓力波可以由多個(gè)氣動活塞在液體介質(zhì)中創(chuàng)建，該多個(gè)氣動活塞定時(shí)沖擊等離子體壓縮室的外表面。活塞的沖擊會產(chǎn)生朝向壓縮室的中央行進(jìn)的會聚壓力波。會聚壓力波可以使渦流腔塌縮并且可以包封等離子體，從而壓縮等離子體。壓力波引起的渦流腔的塌縮可以促使中央高速液體射流的形成，該中央高速液體射流可以沿著漩渦的軸線從塌縮點(diǎn)射出。此外，當(dāng)壓力波接近等離子體發(fā)生器的噴嘴時(shí)，可產(chǎn)生液體介質(zhì)的“團(tuán)跡”。如本文所使用的，液體團(tuán)跡可以包括(但不限于)當(dāng)壓力波前接近發(fā)生器的噴嘴時(shí)形成的大量的液體。液體團(tuán)跡的流動可以遠(yuǎn)慢于中央射流，并且可以滴入等離子體發(fā)生器的噴嘴中。液體團(tuán)跡可以具有團(tuán)跡(例如，相對無定形量的液體)的形式或可以具有噴霧、一個(gè)或多個(gè)液滴或微滴等的形式。液體團(tuán)跡的不例在圖73、圖7)3和圖8)3中不出。從塌縮點(diǎn)發(fā)射的中央射流與液體介質(zhì)的團(tuán)跡可以進(jìn)入等離子體發(fā)生器，從而污染等離子體傳播通道或者引起對發(fā)生器或用于壓縮室或等離子體發(fā)生器中的任何診斷系統(tǒng)的任何其他破壞。
[0041]本文所描述的本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種流體射流控制設(shè)備10，該流體射流控制設(shè)備10用于將射流偏轉(zhuǎn)物材料指向流體射流形成位置，從而防止在流體射流形成位置處形成流體射流，或者使流體射流偏轉(zhuǎn)，再或者防止流體射流到達(dá)諸如前述等離子體發(fā)生器的選定位置。流體射流控制設(shè)備包括射流偏轉(zhuǎn)物材料容器和用于在流體射流形成位置處注射射流偏轉(zhuǎn)物材料的裝置。射流偏轉(zhuǎn)物材料可以是與流體射流相同或不同的狀態(tài)以及相同或不同的材料成分。圖1八至圖18示出了流體射流控制設(shè)備的兩種不同的實(shí)施方式，圖2至圖9涉及一種流體射流控制設(shè)備的實(shí)施方式，其安裝在等離子體壓縮系統(tǒng)中，以防止在系統(tǒng)壓縮室內(nèi)側(cè)的射流形成位置處形成的液體射流到達(dá)系統(tǒng)100的等離子體發(fā)生器(即，選定位置)。然而，應(yīng)理解的是，射流控制設(shè)備不僅限于該應(yīng)用，相反地，該射流控制設(shè)備可以用于消除和/或減少需要射流控制的任意系統(tǒng)、設(shè)備或發(fā)動機(jī)中的高速射流，和/或使該高速射流重新定向。
[0042]在一種實(shí)施方式中，參照圖1八，射流控制設(shè)備10構(gòu)造成將液態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物材料(“液體射流偏轉(zhuǎn)物”)12指向從射流形成位置20處出現(xiàn)的流體射流18。射流偏轉(zhuǎn)物材料可以具有與此流體射流相同的材料成分或具有與此流體射流不同的成分，并且流體射流可以是液體或者氣體。射流偏轉(zhuǎn)物容器是液體儲液器11，注射裝置是液體注射器14，該液體注射器14具有一個(gè)端部流體地聯(lián)接至液體儲液器11的液體導(dǎo)管16，并且還具有位于導(dǎo)管16的相對端部處的排出噴嘴17。液體注射器16還可以包括用于控制離開液體注射器14的射流偏轉(zhuǎn)物液體的流動的控制閥(未圖示)。
[0043]為了使液體射流偏轉(zhuǎn)物12從液體注射器14中排出，可以在液體注射器14與包含射流形成位置20的環(huán)境之間設(shè)置壓力差；壓力差與液體射流偏轉(zhuǎn)物12的量應(yīng)當(dāng)足夠大，以促使液體射流偏轉(zhuǎn)物12以如下的質(zhì)量流率被射入(或吸入)該環(huán)境中，其中，該質(zhì)量流率足以擾亂流體射流18或至少能夠偏轉(zhuǎn)流體射流18使之遠(yuǎn)離需要保護(hù)的位置(“選定位置”)。該壓力差與液體射流偏轉(zhuǎn)物12的量的選擇將取決于流體射流的某些特性，諸如其密度和流率。在一些實(shí)施方式中，液體注射器14包括諸如聯(lián)接至液體導(dǎo)管16的泵(未圖示)的增壓裝置，此增壓裝置可操作用于使液體導(dǎo)管16中的液體射流偏轉(zhuǎn)物12增壓至足夠的壓力，該壓力高于包含射流形成位置20的環(huán)境的壓力，以提供所需的壓力差；在這種情況下，液體射流偏轉(zhuǎn)物12將在該壓力下注射到環(huán)境中。在另一實(shí)施方式中，射流控制設(shè)備10可以在包含射流形成位置20的環(huán)境中工作，該環(huán)境處于低于射流控制設(shè)備10的壓力的足夠的壓力中，以提供所需的壓力差(“負(fù)壓力差”)；在該情況下，當(dāng)控制閥打開時(shí)，液體射流偏轉(zhuǎn)物12將被吸入環(huán)境中。在又一實(shí)施方式中，射流控制設(shè)備10設(shè)有增壓裝置，其可在壓力低于射流控制設(shè)備10的壓力的環(huán)境中工作，使得增壓裝置與環(huán)境的較低壓力結(jié)合起來提供所需的壓力差。
[0044]在操作中，液體射流偏轉(zhuǎn)物12通過液體注射器14指向射流形成位置，其中，液體射流偏轉(zhuǎn)物12與從射流形成位置出現(xiàn)的流體射流相撞。當(dāng)流體射流18與偏轉(zhuǎn)物液體12相撞時(shí)，流體射流的方向可以相對于其初始方向偏移，流體射流可以重新定向至不同于初始射流方向的方向，并且遠(yuǎn)離目標(biāo)位置。同時(shí)，流體射流的速率可以因?yàn)榕c偏轉(zhuǎn)物液體12的碰撞而下降。此外，由于流體射流18與液體射流偏轉(zhuǎn)物12之間的碰撞，高速射流的聚集體會碎裂，從而減小射流的尺寸。較小的射流不太可能保持為聚集體，并且可以進(jìn)一步分裂成射流的噴霧，從而降低射流對受這樣的高速射流影響的區(qū)域周圍的設(shè)備和系統(tǒng)上的作用。
[0045]在另一實(shí)施方式中，參照圖18，射流控制設(shè)備10構(gòu)造成將長形桿形式的固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物材料12( “固體桿射流偏轉(zhuǎn)物”)指向流體射流18。用于注射的裝置是擠出機(jī)14，該擠出機(jī)14擠出長形桿形式的固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物材料12。射流偏轉(zhuǎn)物容器11可以構(gòu)造成儲存處于固態(tài)或液態(tài)的射流偏轉(zhuǎn)物原料。在前一種情況下，原料是固體坯的形式，容器11可以設(shè)有用于將坯輸送至擠出機(jī)14的輸送機(jī)裝置。在后一種情況下，射流偏轉(zhuǎn)物容器是液體儲液器11，并且流體地聯(lián)接至擠出機(jī)14，使得原料流入擠出機(jī)14并且在其中固化。擠出機(jī)14包括一個(gè)端部聯(lián)接至射流偏轉(zhuǎn)物容器11的口模16，還包括在相對的排出端部處的擠出噴嘴17。擠出機(jī)14還包括柱塞(未圖示)以迫使原料經(jīng)過口模。擠出機(jī)14可以采用熱擠壓工藝或溫?cái)D壓工藝，在該情況下，擠出機(jī)14還可以包括加熱器，該加熱器熱聯(lián)接至口模以將原料加熱至適當(dāng)?shù)臄D出溫度。射流偏轉(zhuǎn)物材料12可以具有與流體射流18相同的材料成分或具有與流體射流18不同的成分。例如，射流偏轉(zhuǎn)物材料可以是鉛或者是鉛和鋰的混合物。
[0046]擠出機(jī)14構(gòu)造成將固體射流偏轉(zhuǎn)物12擠出為長形桿，該長形桿足夠長以到達(dá)射流形成位置，同時(shí)還與擠出機(jī)14物理地接合。當(dāng)流體射流的動量仍然很低時(shí)，固體射流偏轉(zhuǎn)物12可以擠出至與形成位置20處的流體射流18相遇；固體射流偏轉(zhuǎn)物可以是靜態(tài)的或者在射流形成位置20處移動。長形桿12的尺寸基于形成位置20處的流體射流18的參數(shù)確定。
[0047]形成位置處的流體射流的動量可以計(jì)算為:
[0048]？ = XIII
[0049]其中，I是形成位置處的流體射流的速度(初始速度)，111是形成位置處的流體射流的質(zhì)量。
[0050]例如，當(dāng)流體射流由熔鉛組成時(shí)，其中該熔鉛的質(zhì)量大約為0.04-0.1匕，在形成位置處的射流速度為大約400-1500111/8，則形成位置20處的流體射流18的動量為大約20-1604 0/80可以預(yù)料的是，當(dāng)固體桿射流偏轉(zhuǎn)物12放置于射流形成位置20處的靜態(tài)位置時(shí)，其將需要具有這樣的尺寸，大約2-4(^的直徑和大約1-100的長度，以便使流體射流18的方向偏轉(zhuǎn)。如果長形桿以大約10111/8的速度注射，則桿的長度可以在大約0.1-3111的范圍內(nèi)，桿的直徑為大約2-4(3111。
[0051]在另一實(shí)施方式中，射流偏轉(zhuǎn)物可以為固態(tài)的離散顆粒的形式。該顆粒可以通過使用顆粒驅(qū)動器來注射，該顆粒驅(qū)動器具有豁口和可移動的門，所述可移動的門用于控制射流偏轉(zhuǎn)物顆粒向射流形成位置20處的注射。顆粒驅(qū)動器可以是軌道槍或壓縮氣槍。
[0052]現(xiàn)參照圖2，根據(jù)圖1八所示的實(shí)施方式的射流控制設(shè)備(標(biāo)號為200)安裝在等離子體壓縮系統(tǒng)100中，并且被操作用于防止形成于系統(tǒng)100的壓縮室120中的液體射流到達(dá)系統(tǒng)100的等離子體發(fā)生器110，其中，液體射流由壓縮室120中的液體介質(zhì)形成。射流控制設(shè)備200構(gòu)造成將液體射流偏轉(zhuǎn)物210的流注射到壓縮室120中。壓縮室120可以部分地充填有液體介質(zhì)，該液體介質(zhì)中可以形成長形空腔140。等離子體125可以由等離子體發(fā)生器110注射到腔140中。等離子體125可以是磁化環(huán)形等離子體，例如，球形馬克(等離子體的一種反場構(gòu)型①此))或任何其他緊湊的環(huán)形構(gòu)型，或者是它們的一種或多種組合。在一種實(shí)施方案中，任何其他氣態(tài)介質(zhì)都可以注射到腔140中。
[0053]壓縮室120包括限定壓縮室的內(nèi)腔的壁130、開口 185以及布置在壓縮室120的周圍的多個(gè)壓力波發(fā)生器160，等離子體125可以通過開口 185注射到腔140中。室120的內(nèi)腔可以部分地充填有液體介質(zhì)。該液體介質(zhì)可以是熔融金屬，例如鉛、鋰、鈉或者金屬合金、金屬的組合物或金屬的混合物。在一種實(shí)施方案中，長形腔140通過使包含在壓縮室120內(nèi)的液體介質(zhì)旋轉(zhuǎn)而形成，具體地，壓縮室120包括用于產(chǎn)生長形腔140的渦流發(fā)生器150。渦流發(fā)生器150包括出口導(dǎo)管152、泵154和入口導(dǎo)管156。在所示示例中，泵154可操作用于通過位于室120的一個(gè)極附近的出口導(dǎo)管152將一部分液體介質(zhì)泵送出室120，并且泵154可操作用于通過入口導(dǎo)管156在靠近室120的中緯線處切向地將液體介質(zhì)注射到室120中。在一種實(shí)施方案中，出口 152與所述極間隔開并朝向室120的中緯線。在替代性實(shí)施方式(未圖不)中，可以使用多于一個(gè)的入口 156和/或出口 152使液體介質(zhì)在室120內(nèi)循環(huán)。液體介質(zhì)以足夠快的旋轉(zhuǎn)速率流動從而創(chuàng)建了基本上沒有液體介質(zhì)的腔140。
[0054]在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，也可以使用該領(lǐng)域的其他已知的用于產(chǎn)生腔140的裝置。例如，在一種實(shí)施方案中，長形腔140例如可以通過以下方式形成:通過從形成于壓縮室120的開口 185處的環(huán)形噴嘴注射液體介質(zhì)的射流(一股或多股)，或者通過使成形的固體物體高速穿過液體介質(zhì)等。
[0055]相對于圖2所示的實(shí)施方式，壓縮室120具有球形形狀，其開口 185形成在室120的一個(gè)極處。然而，這僅出于說明的目的，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，等離子體壓縮室120可以具有其他形狀(例如，柱形、球形、橢圓形、錐形或任意其他適當(dāng)?shù)男螤?，或者是這些形狀的組合)和/或尺寸。
[0056]長形腔140具有與開口 185至少部分地對準(zhǔn)的第一端部。等離子體發(fā)生器110構(gòu)造成產(chǎn)生等離子體125，并且將該等離子體125通過開口 185注射到腔140中。等離子體發(fā)生器110的第二出口端部190稍微插入開口 185中，以提供等離子體發(fā)生器110與壓縮室120之間的流體連通。在所示實(shí)施方式中，室120具有位于室120的各個(gè)極的兩個(gè)環(huán)形開口185和185^可選地，系統(tǒng)100可以包括第二等離子體發(fā)生器1103(只在圖2中部分地示出)，其定位成與第一等離子體發(fā)生器110直徑上對置。兩個(gè)開口 185、1853中的每一者與兩個(gè)單獨(dú)的等離子體發(fā)生器110和1103相連通。關(guān)于可以與系統(tǒng)100 —起使用的等離子體發(fā)生器110、1103的不同實(shí)施方式的細(xì)節(jié)在共同擁有的美國專利申請公開如.2006/0198483、美國專利申請公開如.口32011/0026657與美國專利申請公開價(jià)).^82011/002665中進(jìn)行了描述，這些專利申請公開的全部內(nèi)容以參引的方式并入本文。
[0057]在一種實(shí)施方案中，長形腔140具有基本上為圓柱體的形狀，并且從室120的一個(gè)極一直延伸至相對的極而穿過室120。在另一實(shí)施方案中，腔140具有更接近錐形的形狀，其延伸貫穿室120的整個(gè)長度(極至極)或者只是部分地經(jīng)過室120的長度。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，長形腔140可以基本上豎直地或基本上水平地定位在室120中。腔140的至少一個(gè)端部需要與開口 185和等離子體發(fā)生器的第二端部190相對準(zhǔn)，從而使等離子體125(或任意其他氣態(tài)介質(zhì))能夠注射到腔140中。
[0058]多個(gè)壓力波發(fā)生器160構(gòu)造成在包含在室120內(nèi)的液體介質(zhì)中創(chuàng)建壓力波。壓力波發(fā)生器160自壁130徑向向外地定向。壓力波發(fā)生器160可以操作為通過沖擊室120的壁130來在液體介質(zhì)中產(chǎn)生壓力波。在一種實(shí)施方式中，壓力波發(fā)生器160包括被驅(qū)動用于沖擊室120的壁130的汽錘活塞。由于活塞沖擊產(chǎn)生的動能會在壁130中引起壓縮波，壓縮波行進(jìn)穿過壁并且進(jìn)入液體介質(zhì)中，從而在液體介質(zhì)中產(chǎn)生壓力波。所產(chǎn)生的壓力波應(yīng)當(dāng)通過液體介質(zhì)傳播并且朝向室120的中央聚集。在另一實(shí)施方式中，壓力波發(fā)生器160包括固定在壁130的對應(yīng)開口內(nèi)或者聯(lián)接至壁130的換能器。壓力波是通過以對應(yīng)的汽錘活塞沖擊換能器而產(chǎn)生的。關(guān)于能夠與系統(tǒng)100的不同實(shí)施方式一起使用的壓力波發(fā)生器160的不同實(shí)施方式的細(xì)節(jié)可以在共同擁有的美國專利公開如.2010/0163130與國際專利申請公開^)102012/113057中找到，該兩個(gè)專利申請的整體內(nèi)容通過參引的方式并入本文。
[0059]壓力波發(fā)生器的數(shù)量和位置是可以選擇的，從而可以在液體介質(zhì)中產(chǎn)生具有理想的形狀和振幅的壓力波。為清晰起見，圖2只示出了壓力波發(fā)生器160中的一些。
[0060]等離子體通過等離子體發(fā)生器110(以及110^如果使用的話)產(chǎn)生和加速，并且通過出口端部190和開口 185注射到壓縮室120中。出口端部190與室120的開口 185相對準(zhǔn)。所產(chǎn)生的會聚壓力波可以具有前緣或波前170。會聚壓力波可以行進(jìn)穿過液體介質(zhì)并且可以擊打腔界面(液體/氣體界面因此，界面可以經(jīng)歷快速的加速以及可以繼續(xù)其朝向室120的中央的運(yùn)動，從而使腔塌縮并且壓縮會聚腔(見圖3)內(nèi)的等離子體125。定時(shí)的沖擊以及產(chǎn)生的會聚壓力波可以精確地控制，以便使等離子體可以在腔140塌縮之前注射到腔140中。由會聚壓力波引起的腔140的塌縮可以在室120中觸發(fā)液體的聞速中央射流(圖2中未不出，而在圖3中不為180)。液體射流可以具有遠(yuǎn)尚塌縮點(diǎn)的指向中央的液體“尖狀物”的形式。當(dāng)從塌縮點(diǎn)發(fā)射的液體射流沿朝向等離子體發(fā)生器110、1103的方向移動時(shí)，液體射流可以進(jìn)入和/或損壞發(fā)生器110、1103，或者污染發(fā)生器110、1103中的等離子體傳播通道195。
[0061〕 為了降低中央射流進(jìn)入等離子體發(fā)生器110、1103的可能性，射流控制設(shè)備200被用于擾亂或偏轉(zhuǎn)液體射流，防止其到達(dá)等離子體發(fā)生器110、1103。射流控制設(shè)備200包括液體注射器，此液體注射器包括帶有出口噴嘴207的液體導(dǎo)管205。射流控制設(shè)備200還可以包括構(gòu)造成關(guān)閉和打開出口噴嘴207的控制閥208。射流控制設(shè)備200被定向?yàn)槭沟靡后w射流偏轉(zhuǎn)物210可以沿著其軸線250從射流控制設(shè)備200注射至腔140中。液體儲罐220流體地聯(lián)接至導(dǎo)管205，并且將液體射流偏轉(zhuǎn)物供應(yīng)至導(dǎo)管。液體儲罐220放置在等離子體發(fā)生器110的中央部分中。在一種實(shí)施方式中，儲罐220可與等離子體發(fā)生器110電絕緣。
[0062]在該實(shí)施方式中，液體射流偏轉(zhuǎn)物210具有與壓縮室120內(nèi)的液體介質(zhì)相同的成分，鑒于偏轉(zhuǎn)物210的液體與室120的液體介質(zhì)的可能的混合，該實(shí)施方式可能是有利的。例如，液體射流偏轉(zhuǎn)物210與室中的液體介質(zhì)是諸如鉛、鋰或鈉的熔融金屬。替代性地，假如偏轉(zhuǎn)物210在操作條件下是液態(tài)的，并且提供了用于將偏轉(zhuǎn)物210的不同材料從室120的液體介質(zhì)中分離出來的系統(tǒng)(未圖示)，液體射流偏轉(zhuǎn)物210可以具有與室120內(nèi)的液體介質(zhì)不同的成分。
[0063]等離子體壓縮室120通常維持在低于等離子體發(fā)生器110的內(nèi)部壓力的壓力處；由于液體儲罐220位于等離子體發(fā)生器110中，因此在射流控制設(shè)備200與包含射流形成位置的腔140之間存在負(fù)壓力差。此外，射流控制設(shè)備200定位在腔140的上方，使得噴嘴207朝下瞄準(zhǔn)。因此，當(dāng)控制閥208打開時(shí)，重力以及由壓力差引起的吸力將會導(dǎo)致液體射流偏轉(zhuǎn)物210從液體儲罐220流動至流體導(dǎo)管205，然后流出出口噴嘴207，繼而進(jìn)入腔140中。如將在下文更詳細(xì)地描述的，射流控制設(shè)備200與腔140之間的壓力差可以構(gòu)造成為液體射流偏轉(zhuǎn)物210提供(在重力的幫助下)足夠的質(zhì)量流率以擾亂或偏轉(zhuǎn)液體射流，從而防止液體射流到達(dá)等離子體發(fā)生器110310(4。可選地，諸如泵或增壓氣體供應(yīng)器(均未示出)的增壓裝置可以聯(lián)接至導(dǎo)管205，以將壓力差增大至所需的程度。
[0064]為了確定用于提供液體射流偏轉(zhuǎn)物210的所需質(zhì)量流率而需要的壓力，限定了用于液體射流偏轉(zhuǎn)物210的某些操作參數(shù)。第一，液體射流偏轉(zhuǎn)物注射系統(tǒng)200應(yīng)當(dāng)將足夠的液體射流偏轉(zhuǎn)物材料注射到腔中，使得液體的連續(xù)流從噴嘴207延伸至腔140中。此外，液體射流偏轉(zhuǎn)物210流的半徑應(yīng)當(dāng)沿著其長度盡可能的一致，從而使液體射流偏轉(zhuǎn)物210可以以如下的初始速率注射，該初始速率足以防止液體射流偏轉(zhuǎn)物210在沿腔140向下流動時(shí)由于重力而產(chǎn)生的變窄。從能量平衡中已知的是:
[0065]=2^ ,
[0066]其中V”和是液體射流偏轉(zhuǎn)物210在頂部(靠近控制閥208)和底部(液體射流偏轉(zhuǎn)物210的相對端部)處的速率是重力加速度，0是液體射流偏轉(zhuǎn)物210的長度。在壓縮室120高度大約為?3111且腔140從室120的一個(gè)極延伸至另一極的情況下，液體射流偏轉(zhuǎn)物具有大約3111的長度(延伸貫穿腔140的整個(gè)長度)。如果我們假設(shè)速率的變化例如比如下的注射速率小25% 0-= 1.25^)，
[0067]^!1 ^10//^ 5
呻 V 1,25- — 1
[0068]為了實(shí)現(xiàn)該注射速率，需要在如下壓力下注射流體:
[0069]？
[0070]在熔鉛偏轉(zhuǎn)物的密度為0 = 10000^^/1113且速率= 10^/8時(shí)，注射液體射流偏轉(zhuǎn)物210所需的壓力大約為？ = 500000？^ ^ 該壓力可以通過由諸如液罐220內(nèi)的壓縮氣體的增壓裝置提供，或者通過維持射流控制設(shè)備200與腔140之間的壓力差提供，或者兩者兼有，以推動熔融金屬沿導(dǎo)管205向下。這僅用于說明的目的，假設(shè)提供沿其長度半徑的幾乎一致的偏轉(zhuǎn)物，則在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以以更高的初始速率注射液體射流偏轉(zhuǎn)物210。液體射流偏轉(zhuǎn)物210的半徑取決于腔140的半徑⑶⑩#)，并且其是腔的半徑的一部分。例如，液體射流偏轉(zhuǎn)物210的半徑為大約0.(0.液體射流偏轉(zhuǎn)物210的材料成分可以與壓縮室120內(nèi)的液體介質(zhì)相同。例如，在腔的半徑為大約20(3111的情況下，液體射流偏轉(zhuǎn)物210的半徑為大約2-4(3111。
[0071]液體循環(huán)組件230可以用于使液體從收集罐225循環(huán)回到儲罐220中以便再利用；該組件230包括具有流體地聯(lián)接至收集罐225的入口和聯(lián)接至液體儲罐220的出口的流體管道。當(dāng)偏轉(zhuǎn)物210是貫穿渦流的整個(gè)長度流動的連續(xù)液柱時(shí)，可以防止高速液體射流180的形成，因?yàn)榍徊皇窃谝稽c(diǎn)處而是在液體射流偏轉(zhuǎn)物210的表面處塌縮。因此，可以在腔140于偏轉(zhuǎn)物的表面處塌縮的過程中產(chǎn)生的一股或更多股射流應(yīng)當(dāng)通過液體射流偏轉(zhuǎn)物210引導(dǎo)至室120內(nèi)的液體主體中。
[0072]在一種實(shí)施方案中，以受控的以及定時(shí)的方式將液體射流偏轉(zhuǎn)物210注射到腔140中。提供控制器(未圖示)，其被編程為控制控制閥208的開口和/或壓力波的產(chǎn)生，使得當(dāng)?shù)入x子體進(jìn)入腔140時(shí)，液體射流偏轉(zhuǎn)物210可以被注射并且至少部分地延伸貫穿腔140的長度，從而使腔的塌縮可以在液體射流偏轉(zhuǎn)物210的表面發(fā)生。液體射流偏轉(zhuǎn)物210的尺寸可以根據(jù)出現(xiàn)的射流的能量變化。例如，偏轉(zhuǎn)物210的流的長度可以與壓縮室120的半徑相同。在一些實(shí)施方案中，偏轉(zhuǎn)物210的流的長度可以大于或小于壓縮室120的半徑。
[0073]如上文所指出的，液體射流偏轉(zhuǎn)物210可以在壓力下使用泵或壓縮氣體注射，以將液體射流偏轉(zhuǎn)物210推入導(dǎo)管205中以及推出噴嘴207。該壓力可以選擇成促使液體射流偏轉(zhuǎn)物205流入腔140內(nèi)并且與塌縮點(diǎn)處出現(xiàn)的高速液體射流相撞。例如，液體射流偏轉(zhuǎn)物210的流的半徑為約2-?%其流率為約10111/8或更大，該液體射流偏轉(zhuǎn)物210的流與塌縮點(diǎn)處的或靠近塌縮點(diǎn)的液體射流(其射流動量為大約?20-1601? 111/3)相遇，從而可以將射流的聚集體分裂成更小的射流，這些更小的射流可以重新定向進(jìn)入液體介質(zhì)的主體中。液體射流偏轉(zhuǎn)物210的注射及其能量(或壓力)可以與腔塌縮同時(shí)發(fā)生，由此減少射流的大部分的能量并且防止射流到達(dá)發(fā)生器的出口端部190。
[0074]在另一實(shí)施方式中，如圖18所示的射流控制設(shè)備可以安裝在與圖2所示的等離子體壓縮系統(tǒng)類似的等離子體壓縮系統(tǒng)100中，并且其操作成防止形成在系統(tǒng)100的壓縮室120中的液體射流到達(dá)系統(tǒng)100的等離子體發(fā)生器110，其中，液體射流由壓縮室120中的液體介質(zhì)形成。射流控制設(shè)備構(gòu)造成將連續(xù)固體桿射流偏轉(zhuǎn)物210注射到壓縮室120中；坯料包含用于擠出機(jī)14的足夠的原材料，以形成具有如下長度的固體桿，該長度足以從擠壓噴嘴17延伸貫穿腔140的整個(gè)長度。在一些工作模式中，固體桿射流偏轉(zhuǎn)物12在系統(tǒng)100的工作過程中可以完全地或部分地毀壞。因此，固體桿射流偏轉(zhuǎn)物12由與室120中的液體金屬相同的金屬制成是有利的。在這種情況下，可以通過使用室120中的液體材料中的一些擠出新的固體桿射流偏轉(zhuǎn)物12。根據(jù)腔140的尺寸和/或室120的尺寸與形狀，固體桿射流偏轉(zhuǎn)物12可以具有各種不同尺寸和形狀。固體桿射流偏轉(zhuǎn)物12的尺寸可以設(shè)定為使得其不與進(jìn)入腔的等離子體相干涉。例如，偏轉(zhuǎn)物可以為直徑約為腔140的直徑的1/5-1/10的圓柱體形狀。
[0075]在替代性實(shí)施方案中，射流控制設(shè)備(未圖示)構(gòu)造成同時(shí)注射固體桿射流偏轉(zhuǎn)物與液體流射流偏轉(zhuǎn)物。該射流控制設(shè)備設(shè)有與圖18所示實(shí)施方式類似的擠出機(jī)，并且還具有定位在擠出機(jī)旁邊的與圖1八所示實(shí)施方式類似的液體注射器，使得液體流與固體桿一同流進(jìn)腔內(nèi)。替代性地，擠出機(jī)與液體注射器同軸地定位，并且位于液體注射器的內(nèi)側(cè)，使得液體流在固體桿外圍的周圍注射，并且圍繞桿的長度流入腔內(nèi)。液體流的成分可以是鋰，可以在固體桿射流偏轉(zhuǎn)物上形成鋰的薄層，其被期望在面向等離子體的表面處存在低2材料，從而將由于等離子體污染而引起的輻射損耗最小化。替代性地，固體和液體射流偏轉(zhuǎn)物都可以由與液體介質(zhì)不同的材料制成，在這種情況下，該系統(tǒng)設(shè)有用于將偏轉(zhuǎn)物210的材料與液體介質(zhì)分離的裝置。在分離之后，液體介質(zhì)返回至壓縮室120中，同時(shí)射流偏轉(zhuǎn)物材料返回至射流控制設(shè)備。
[0076]在等離子體壓縮系統(tǒng)100使用圖1八的液體射流控制設(shè)備10或者圖18的固體桿射流控制設(shè)備10的情況下，壓力波前與發(fā)生器110的出口端部190的相互作用會導(dǎo)致液體介質(zhì)的團(tuán)跡在靠近出口 190處形成。為了抑制或防止這樣的液體團(tuán)跡進(jìn)入等離子體發(fā)生器110(或者發(fā)生器1103，如果使用的話)，射流控制設(shè)備200還包括如在圖2中可見的屏障240。該屏障240可以防止液體介質(zhì)的團(tuán)跡進(jìn)入發(fā)生器110的出口端部190。當(dāng)使用第二等離子體發(fā)生器1103時(shí)，射流控制設(shè)備200包括總體上類似于屏障240的第二屏障24(^,其位于靠近第二等離子體發(fā)生器1103的出口端部的位置。
[0077]在圖2所示實(shí)施方式中，屏障240連接至靠近環(huán)形開口 185的壁130 ；替代性地，屏障240形成壁130的組成部分。在任一情況下，用于面向下方的等離子體發(fā)生器110的屏障240是從壁130的內(nèi)表面向下延伸的圓柱體(例如，裙部)(用于面向上方的等離子體發(fā)生器1103的屏障是向上延伸的)。屏障240、2403的尺寸設(shè)計(jì)為使得其可以防止液體團(tuán)跡進(jìn)入等離子體發(fā)生器110、110^例如，屏障240、2403的長度可以大約為等離子體壓縮室120的高度的1/10至1/7(在圖2所示的等離子體壓縮系統(tǒng)100的情況下為0.2-0.細(xì)，其中，等離子體壓縮系統(tǒng)100具有高度大約為30的室120)。在另一實(shí)施方式(未圖示)中，屏障240、2403形成等離子體發(fā)生器110、1103的外壁的出口端部190的組成部分。由于發(fā)生器110、1103的出口端部190插入開口 185、1853中，發(fā)生器110，110^的外壁可以在壓縮室120內(nèi)進(jìn)一步突伸，從而形成圍繞出口端部190的豎直的、環(huán)形的壁。屏障240、2403的形狀和尺寸還可以設(shè)定成不與腔形成和/或腔生成系統(tǒng)相干涉，并且可以調(diào)整為配合壓縮室120的特定的幾何形狀。屏障240、2403的壁可以平行于軸線250，或者可以略微地相對于軸線250成角度。
[0078]在另一實(shí)施方式中，參照圖3，液體射流控制設(shè)備構(gòu)造成將多個(gè)固態(tài)顆粒300〈“固體顆粒射流偏轉(zhuǎn)物”)的形式的射流偏轉(zhuǎn)物300指向液態(tài)流體射流(“液體流體射流”)180。用于注射的裝置是諸如圖3所示的軌道槍的顆粒驅(qū)動器320 ；然而，可以提供諸如壓縮氣槍的其他顆粒驅(qū)動器。軌道槍定位在等離子體發(fā)生器110的內(nèi)部，并且沿著軸線350面向下進(jìn)入室140中，其中，腔140被期望形成于室140內(nèi)。
[0079]取代顆粒傳動器，用于注射的裝置可以是面向下的導(dǎo)管形式的被動顆粒注射器，其中，在導(dǎo)管的排出端部處具有可控制的門(未圖示導(dǎo)管尺寸設(shè)定為儲存單列顆粒，門可以打開以允許顆粒300排出到腔140內(nèi)。在射流控制設(shè)備110與室120之間有足夠的負(fù)壓力差時(shí)可以使用顆粒注射器，以從導(dǎo)管中提取顆粒300 (借助于重力)，并使顆粒300進(jìn)入腔140，使得顆粒達(dá)到足夠的速率，以擾亂或偏轉(zhuǎn)從液體射流形成位置出現(xiàn)的液體射流180。
[0080]射流控制設(shè)備還包括儲存顆粒300的顆粒容器310，此顆粒容器310具有用于將顆粒運(yùn)送至顆粒驅(qū)動器320的裝載機(jī)構(gòu)。容器310包括入口(未圖示)和出口，通過該入口可以再填充附加顆粒，通過該出口可以進(jìn)行顆粒的從容器310到顆粒驅(qū)動器320中的受控釋放。裝載機(jī)構(gòu)可以是將顆粒300加載至軌道槍320的豁口內(nèi)的輸送帶；軌道槍320可以是以相對快的連續(xù)動作沿著軸線350發(fā)射顆粒300的操作器。在一些情況下，可以提供短暫的時(shí)間段(1-28)來允許下一筒顆粒300的裝載。
[0081〕 為了攔截中央液體射流180并與之相撞，可以將一個(gè)或多個(gè)顆粒300注射到腔140內(nèi)，其中，中央液體射流180可以在腔140的塌縮時(shí)產(chǎn)生。例如，可以注射顆粒300，使得該顆粒300沿著軸線250移動以攔截射流180。顆粒30的尺寸被設(shè)定為抵消在塌縮點(diǎn)處出現(xiàn)的射流180的動量。根據(jù)實(shí)施和操作條件，顆粒300的流動速率可以在從幾十111/8至幾百111/8之間的范圍內(nèi)。例如，對于在塌縮點(diǎn)處的流體射流的動量？ = I XIII為大約20-1601?111/8，鉛粒的質(zhì)量大約為0.08^ (2立方厘米)至0.641? (4立方厘米)，顆粒300的速率大約為30-20000/8。因此，顆粒300尺寸和形狀可以設(shè)定為不與進(jìn)入腔140的等離子體相干涉或者不干擾腔140本身(例如，顆粒的尺寸可以為腔140的直徑的大約1/5至1/10^每個(gè)顆粒300均構(gòu)造成與高速射流180相撞并使其偏轉(zhuǎn)，從而將其散布成多個(gè)更小的射流。具體地，每個(gè)顆粒300均具有面部表面301，該面部表面301尺寸和形狀設(shè)定為將高速射流180的初始方向偏轉(zhuǎn)至期望的新方向。例如，顆粒300可以具有凹形或錐形的面部表面301。每個(gè)顆粒300均可以由與室120內(nèi)的液體介質(zhì)相同的材料制成，并且可以具有各種不同的形狀，例如，球形、橢球形、圓柱形、矩形，或任意其他適當(dāng)?shù)男螤睢?br> [0082]射流控制設(shè)備還可以包括定時(shí)系統(tǒng)(未圖示)，該定時(shí)系統(tǒng)構(gòu)造成使顆粒300的釋放和注射與腔塌縮以及液體射流180的形成相協(xié)調(diào)。在一種實(shí)施方案中，可以注射單個(gè)的顆粒300以攔截液體射流180并且使液體射流180重新定向。在另一實(shí)施方案中，可以將顆粒300的陣列注入腔140中?？梢酝ㄟ^一個(gè)或多個(gè)顆粒300攔截液體射流180。當(dāng)顆粒為與液體介質(zhì)相同的成分時(shí)，提取室120中的液體介質(zhì)的一部分，以便制造新的顆粒300(未示出用于制造顆粒的裝置
[0083]射流控制設(shè)備還可以包括諸如形成在室120的環(huán)形開口 185附近的收縮部330的液體團(tuán)跡屏障。收縮部330可以構(gòu)造成允許等離子體經(jīng)過收縮部330而防止在壓力波170接近出口端部190時(shí)形成的液體團(tuán)跡進(jìn)入等離子體發(fā)生器110。收縮部330可以充當(dāng)形成在發(fā)生器110的入口(出口端部190)處的唇部。收縮部330可以朝向室120的內(nèi)部略微向下伸出，并且可以構(gòu)造成室120的組成部分或者發(fā)生器110的外壁的組成部分。此外，收縮部330可以至少部分地防止射流180進(jìn)入等離子體傳播通道，從而也起到對于射流180的屏障和/或偏轉(zhuǎn)物的作用。在一些實(shí)施方案中，收縮部330和屏障240都可以用于防止液體材料的團(tuán)跡進(jìn)入發(fā)生器110、1103。
[0084]對腔塌縮以及隨后的流體射流的形成的模擬已經(jīng)通過使用計(jì)算流體動力學(xué)￠1?)代碼從英國11111161*811的0^1611？0艦基金會獲得)以及有限元分析(而八)代碼
從位于加利福尼亞洲的利沃莫爾￠1:1^6:0110:^6)的利沃莫爾軟件技術(shù)公司獲得)來執(zhí)行。模擬的示例結(jié)果在圖4至圖9中示出。
[0085]通過使用圓柱形幾何形狀執(zhí)行具有1.50的半徑以及20的高度的圓柱形等離子體壓縮系統(tǒng)的￠^0模擬。腔的半徑設(shè)定為0.2111，該腔被設(shè)定為在圓柱體的整個(gè)高度上延伸。模擬是通過將熔融金屬用作示例流體來執(zhí)行的，諸如熔鉛或者熔鉛與鋰的混合物。流體(例如鉛)中的音速取作18000/8。模擬針對壓力脈沖的三種不同振幅執(zhí)行:
[0086]1.？ = 1.5X10^8，在球面會聚波的情況下，其對應(yīng)于靠近腔界面的一個(gè)原型等離子體壓縮室中的壓力振幅；
[0087]2.？ = 2父109？21，其對應(yīng)于在活塞速率為大約500/8的情況下在小尺寸壓縮室內(nèi)的初始壓力振幅；
[0088]3.？ = 5X 10?，其對應(yīng)于在活塞速率為大約150/8的情況下在小尺寸壓縮室內(nèi)的壓力振幅；
[0089]圖4和圖5示出了對于振幅為？ = 1.5X10，^！的壓力脈沖的計(jì)算模型的豎直和水平的橫截面(對于其他壓力脈沖振幅，該橫截面的外觀總體上是類似的)。彎曲區(qū)段410(圖4和圖5)示出了處于傳播的早期階段的壓力脈沖。圖4的豎直的黑色實(shí)線420與圖5的圓形曲線420分別沿豎直方向(圖4)和沿水平方向(圖5)示出了腔140的初始流體/氣體界面。
[0090]在脈沖為1.5^1010？3的情況下，顆粒速度為大約80(^/8 (鉛作為流體)，該速度通過如下等式(1)計(jì)算。
[0091]= ^0) (1)
[0092]其中？是脈沖壓力，0是流體的密度，是流體內(nèi)的音速。
[0093]腔的塌縮的形狀至少部分地取決于在壓力脈沖撞擊界面的時(shí)候沿著腔界面的壓力分布。界面的初始速率與壓力脈沖的顆粒速度成比例，壓力脈沖的顆粒速度繼而與壓力脈沖到達(dá)界面時(shí)的壓力成比例。如圖4和圖5所示，壓力脈沖410具有球形形狀，使得室的中央部分(例如，沿著圖4所示的圓柱形室的中線或中緯線)內(nèi)的脈沖可以首先到達(dá)腔界面。遠(yuǎn)離中線的壓力脈沖將在一段時(shí)間的延遲之后到達(dá)腔界面。因此，沿著腔的長度的壓力脈沖的到達(dá)將會經(jīng)過一段時(shí)間間隔而發(fā)生。在高振幅壓力脈沖(例如，？ = 1.5X10^^的情況下，基于線性關(guān)系，流體內(nèi)的界面速率= 2X1^%』可以具有與流體內(nèi)的音速同樣的數(shù)量級。例如，鉛中的界面速率大致為大約16000/8，其接近于大致為18000/8的音速。在該示例中，沿著腔界面長度的壓力脈沖到達(dá)的時(shí)間延遲可以相對較大，使得腔的擠壓塌縮發(fā)生在室的中央。在低振幅脈沖的情況下，界面速率可以遠(yuǎn)慢于流體中的音速，使得沿著腔的長度的壓力脈沖到達(dá)的時(shí)間延遲變得可以忽略，從而導(dǎo)致沿著腔界面的長度的更一致的塌縮(當(dāng)與高振幅壓力脈沖相比時(shí))。大量的模擬示出的是，在不考慮腔塌縮的形狀(例如擠壓塌縮或腔界面的更一致的塌縮)的情況下，這樣的腔塌縮導(dǎo)致高速中央射流與液體團(tuán)跡的產(chǎn)生(見圖％所示示例)。
[0094]八代碼用于對橢圓形等離子體壓縮容器內(nèi)的活塞系統(tǒng)、流體(例如鉛)和真空/空氣的建模。建模針對二維軸對稱幾何形狀進(jìn)行。圖6示出了所模擬的模型的示例。橢圓形容器的內(nèi)部610以流體(例如，鉛或者鉛/鋰混合物)部分地充填。腔由參考標(biāo)記620示出，活塞由參考標(biāo)記630示出。容器的內(nèi)徑為2111，其外徑為2.3111?；钊源笾聻?0111/8的速率加速，并且擊打球體的壁，隨后擊打容器內(nèi)的流體。參考標(biāo)記640指代中央軸，其插入腔的中央以與射流偏轉(zhuǎn)物12(圖1八、圖18)或偏轉(zhuǎn)物210(圖2)相對應(yīng)。
[0095]與八模擬的結(jié)果都示出了由于腔塌縮而出現(xiàn)的射流可以被劃分成:(1)由腔的軸線處(例如，單個(gè)塌縮點(diǎn))的實(shí)際塌縮產(chǎn)生的高速中央射流，以及(11)流體團(tuán)跡，例如，當(dāng)壓力脈沖波前接近發(fā)生器的出口端部時(shí)滴入注射器的噴嘴中的大量流體。在所執(zhí)行的模擬中，在壓力脈沖的所有振幅下都觀察到團(tuán)跡，團(tuán)跡的速度遠(yuǎn)慢于高速中央射流的速度。圖83和圖86分別示出了高速射流與液體團(tuán)跡的速率的示例。如圖83所示出的，中央射流720可以每秒幾千米的速度出現(xiàn)，而團(tuán)跡710可以每秒幾十米的速度出現(xiàn)(圖油)。圖83和圖油的模擬的示例顯示中央射流720的速率可以處于從大致15000/8至大致25000/8的范圍內(nèi)，而團(tuán)跡710的速率則可以處于從大致500/8至大致75111/8的范圍內(nèi)，團(tuán)跡710的速率僅為中央射流的速率的大約3%。
[0096]圖7和圖9中示出了在帶有中央軸640與不帶中央軸640的情況下流體射流的對比。圖％和圖％示出了當(dāng)腔內(nèi)不存在偏轉(zhuǎn)物(軸640)時(shí)諸如流體720的細(xì)絲的高速中央射流的形成。圖％還示出了團(tuán)跡710在室的開口附近的形成。射流720可以是沿著腔的軸線流動的高速射流。為了消除或減少中央射流，在軸640插入腔的中央的情況下執(zhí)行模擬(見圖。圖幾和圖％示出了當(dāng)軸640插入腔內(nèi)時(shí)形成的多股散布的射流730。模擬已經(jīng)示出的是，當(dāng)中央軸存在于腔內(nèi)時(shí)，可以避免中央高速射流的形成，并且由于腔的塌縮而在軸640的表面處形成的射流730趨向于被偏轉(zhuǎn)為撞擊流體的主體。此外，根據(jù)模擬，當(dāng)軸存在時(shí)形成的射流730的尺寸大致為當(dāng)軸不存在時(shí)形成的射流720的尺寸的四分之一。在圖7)3所示示例中，軸640的存在沒有完全消除流體團(tuán)跡710，然而其的確減小了流體團(tuán)跡710的尺寸。
[0097]圖％示出了當(dāng)腔內(nèi)不存在中央軸640時(shí)形成的射流的速率，而圖％示出了當(dāng)中央軸640插入腔內(nèi)時(shí)形成的射流的速率。該模擬示出，當(dāng)軸存在于腔內(nèi)時(shí)的射流730的速率可以減小至當(dāng)軸640不存在于腔內(nèi)時(shí)射流720的速率的大約60%。
[0098]還模擬了對應(yīng)于圖2的屏障240的幾何屏障。該模擬示出了屏障的使用可以減少流體團(tuán)跡進(jìn)入發(fā)生器的可能性以及防止流體團(tuán)跡進(jìn)入發(fā)生器。屏障的豎直長度取決于室的尺寸，在所模擬的示例中，豎直長度被取為大約0.250。這僅出于示例的目的，屏障的不同尺寸也可以用于其他實(shí)施方案中。
[0099]雖然已經(jīng)示出和描述了本公開的特定元件、實(shí)施例和應(yīng)用，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開的范圍不限于此，因?yàn)楸绢I(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在不偏離本公開的范圍的情況下，特別是根據(jù)上面的教導(dǎo)可以進(jìn)行修改。因此，例如，在本文所公開的任何方法或處理中，構(gòu)成該方法/處理的行為或操作可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞驁?zhí)行，而一定局限于任何特定的公開順序。在各種實(shí)施方式中，各個(gè)元件和部件可以不同的構(gòu)造或布置，組合和丨或消除。上述各個(gè)特征和處理可以相互獨(dú)立地使用，或者可按照各種方式組合。所有可能的組合和子組合均旨在落在本公開的范圍之內(nèi)。本公開通篇對“一些實(shí)施方式”，“一種實(shí)施方式”等的引用意味結(jié)合所述實(shí)施方式說明的特定特征、結(jié)構(gòu)、步驟、處理或特性包括在至少一種實(shí)施方式中。因此，出現(xiàn)在本公開通篇中的短語“在一些實(shí)施方式中”，“在一種實(shí)施方式中”等不一定都指的是相同實(shí)施方式，而是可以指代相同或不同實(shí)施方式中的一個(gè)或多個(gè)。事實(shí)上，可以用各種其他形式具體體現(xiàn)本文所描述的新方法和系統(tǒng)；此外，在不脫離本文所述發(fā)明的精神的情況下，可以在本文所述實(shí)施方式的形式上做出各種省略、增加、替換、等同物、重排和變化。
[0100]上文已適當(dāng)?shù)卣f明了實(shí)施方式的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，并不是所有這些方面或優(yōu)點(diǎn)都可以根據(jù)任何特定實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。因此，例如，應(yīng)認(rèn)識到的是，可以如下方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例，其實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化本文所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)，而不一定實(shí)現(xiàn)本文中可能教導(dǎo)或建議的其他方面或優(yōu)點(diǎn)。
[0101]除非另有其他明確說明，或者在使用的上下文內(nèi)有另外的理解，否則這里使用的條件語言，諸如“能夠”、“可”、“可能”、“可以”以及“例如”等通常意圖表達(dá)某些實(shí)施方式包括某些特征、要素和/或步驟，而其他實(shí)施方式不包括這些特征、要素和/或步驟。因此，這樣的條件語言通常并不旨在暗示:一種或多種實(shí)施方式無論如何都需要所述特征、要素和/或步驟；或者，一種或多種實(shí)施方式必定包括以下邏輯，即，在有或沒有操作者輸入或提示的情況下判定這些特征、要素和/或步驟是否包括在任何特定實(shí)施方式中或者將在任何特定實(shí)施方式中被實(shí)行。沒有任何一個(gè)特征或者一組特征是任意特定實(shí)施方式所需的或者必不可少的。術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”等意思相同，并以開放式的包含性的方式使用，并且不排除另外的元件、特征、動作、操作等等。另外，術(shù)語“或”的使用是包含意義的(而不是排他意義的)，從而當(dāng)例如被用于連接一系列元件時(shí)，術(shù)語“或”意味該所列元件中的一個(gè)、一些或者全部的元件。
[0102]本文所述的實(shí)施方式的示例性計(jì)算、模擬、結(jié)果、圖表、數(shù)值和參數(shù)意在舉例說明而并無意于限制所公開的實(shí)施方式。可與在此描述的說明性示例不同地構(gòu)造和/或操作其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于擾亂或偏轉(zhuǎn)流體射流以避免所述流體射流到達(dá)選定位置的射流控制設(shè)備，所述設(shè)備包括: 用于將射流偏轉(zhuǎn)物材料注射到包含射流形成位置的空間中的裝置，所述流體射流在所述射流形成位置處形成，用于注射的所述裝置與射流偏轉(zhuǎn)物材料源相連通，并且具有指向所述射流形成位置的排出端部，用于注射的所述裝置構(gòu)造成以使得在所述射流形成位置處形成的所述流體射流被擾亂或偏轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離所述選定位置的方式注射所述射流偏轉(zhuǎn)物材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射流控制設(shè)備，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料為液態(tài)，用于注射的所述裝置是包括液體導(dǎo)管的液體注射器，所述液體導(dǎo)管帶有位于所述排出端部處的注射噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射流控制設(shè)備，其中，用于注射的所述裝置還包括用于控制離開所述噴嘴的所述液體射流偏轉(zhuǎn)物的流動的控制閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射流控制設(shè)備，其中，所述注射器還包括增壓裝置，所述增壓裝置聯(lián)接至所述導(dǎo)管并且構(gòu)造成供應(yīng)足夠的壓力以將所述液體射流偏轉(zhuǎn)物材料的連續(xù)的流指向所述射流形成位置，所述流具有基本上一致的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射流控制設(shè)備，其中，所述增壓裝置選自泵和加壓氣源組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射流控制設(shè)備，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物為固態(tài)，用于注射的所述裝置是包括口模和柱塞的擠出機(jī)，所述擠出機(jī)構(gòu)造成將所述射流偏轉(zhuǎn)物材料以長形桿的形式擠出所述擠出機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射流控制設(shè)備，其中，所述擠出機(jī)還構(gòu)造成將所述射流偏轉(zhuǎn)物材料以具有如下長度的長形桿的形式擠出，所述長度至少從所述擠出機(jī)的所述排出端部延伸至所述射流形成位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射流控制設(shè)備，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物為固態(tài)的離散顆粒形式，用于注射的所述裝置是顆粒驅(qū)動器，所述顆粒驅(qū)動器具有豁口和可移動的門，所述可移動的門用于控制固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物顆粒在所述射流形成位置處的注射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射流控制設(shè)備，其中，所述顆粒驅(qū)動器選自軌道槍和壓縮氣槍組成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射流控制設(shè)備，其中，每個(gè)顆粒均具有凹形的面部表面。
11.一種等離子體壓縮系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 等離子體發(fā)生器，所述等離子體發(fā)生器構(gòu)造成產(chǎn)生等離子體，并且具有用于排出所產(chǎn)生的等離子體的排出出口； 等離子體壓縮室，所述等離子體壓縮室具有限定所述室的內(nèi)腔的外壁并且具有開口，所述室的所述內(nèi)腔以液體介質(zhì)部分地充填，所述等離子體發(fā)生器的所述排出出口與所述壓縮室的所述內(nèi)腔通過所述開口流體連通，使得所產(chǎn)生的等離子體能夠排入所述等離子體壓縮室中； 壓力波發(fā)生器，所述壓力波發(fā)生器包括布置在所述室周圍的多個(gè)活塞，所述活塞構(gòu)造成產(chǎn)生進(jìn)入所述液體介質(zhì)的會聚壓力波； 腔生成裝置，所述腔生成裝置用于產(chǎn)生進(jìn)入所述液體介質(zhì)的長形空腔，所述腔具有第一端部和第二端部，所述第一端部與所述等離子體發(fā)生器的所述排出出口至少部分地對準(zhǔn)，使得由所述等離子體發(fā)生器排出的所述等離子體進(jìn)入所述長形腔，并且其中，到達(dá)腔的界面的所述會聚壓力波使所述腔發(fā)生塌縮從而包圍所述等離子體；以及 射流控制設(shè)備，所述射流控制設(shè)備包括:用于注射射流偏轉(zhuǎn)物材料的裝置，用于注射的所述裝置與射流偏轉(zhuǎn)物材料源相連通，并且具有指向所述腔內(nèi)的射流形成位置的排出端部，用于注射的所述裝置構(gòu)造成將所述射流偏轉(zhuǎn)物材料注射到所述腔中，使得形成于所述射流形成位置處的流體射流被擾亂或偏轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離所述等離子體發(fā)生器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料為液態(tài)，用于注射的所述裝置是包括液體導(dǎo)管的液體注射器，所述液體導(dǎo)管帶有位于所述排出端部處的注射噴嘴。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，用于注射的所述裝置還包括用于控制離開所述噴嘴的所述液體射流偏轉(zhuǎn)物的流動的控制閥。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述注射器還包括增壓裝置，所述增壓裝置聯(lián)接至所述導(dǎo)管并且構(gòu)造成供應(yīng)足夠的壓力，以將所述液體射流偏轉(zhuǎn)物材料的連續(xù)流指向所述射流形成位置，所述流具有基本上一致的半徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述增壓裝置選自泵和加壓氣源組成的組。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物為固態(tài)，所述用于注射的裝置是包括口模和柱塞的擠出機(jī)，所述擠出機(jī)構(gòu)造成將所述射流偏轉(zhuǎn)物材料以長形桿的形式擠出所述擠出機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述擠出機(jī)還構(gòu)造成將所述射流偏轉(zhuǎn)物材料以具有如下長度的長形桿的形式擠出，所述長度至少從所述擠出機(jī)的所述排出端部延伸至所述射流形成位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物為固態(tài)的離散顆粒形式，用于注射的所述裝置是顆粒驅(qū)動器，所述顆粒驅(qū)動器具有豁口和可移動的門，所述可移動的門用于控制至少一個(gè)固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物顆粒在所述射流形成位置處的注射。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述顆粒驅(qū)動器選自軌道槍和壓縮氣槍組成的組。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，每個(gè)顆粒均具有凹形的面部表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求12或16所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料的長形固體桿或連續(xù)液體流具有的尺寸使得所述腔的塌縮在所述長形固體桿或連續(xù)液體流的表面處發(fā)生。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，還包括布置在所述等離子體壓縮室的所述開口附近的屏障，所述屏障具有環(huán)形構(gòu)型，以便阻止液體介質(zhì)的團(tuán)跡從所述等離子體壓縮室漏出而進(jìn)入所述等離子體發(fā)生器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述屏障是向下伸入所述室的所述內(nèi)腔中的圍繞所述開口的壁。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述屏障是形成在所述開口的邊緣處并且朝向所述腔的中央徑向伸出的唇形收縮部。
25.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料具有與所述液體介質(zhì)相同的成分，所述系統(tǒng)還包括與所述室流體連通的液體介質(zhì)收集罐以及將所述收集罐與所述射流偏轉(zhuǎn)物材料源流體聯(lián)接的流體導(dǎo)管。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器編程為控制至少一個(gè)固態(tài)射流偏轉(zhuǎn)物顆粒向所述腔內(nèi)的注射的定時(shí)，使得在所述腔塌縮時(shí)所述顆粒在所述塌縮點(diǎn)附近。
27.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體壓縮系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器編程為控制所述射流偏轉(zhuǎn)物材料的連續(xù)液體流向所述腔內(nèi)的注射的定時(shí)，使得所述腔在所述連續(xù)液體流的表面處塌縮。
28.一種用于保護(hù)等離子體壓縮系統(tǒng)的等離子體發(fā)生器免受在所述等離子體壓縮系統(tǒng)的壓縮室內(nèi)形成流體射流的影響的方法，所述方法包括: 將射流偏轉(zhuǎn)物材料指向形成所述流體射流的射流形成位置，使得所述流體射流被擾亂或偏轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離所述等離子體發(fā)生器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述壓縮室包含液體介質(zhì)，在所述液體介質(zhì)中產(chǎn)生有腔，等離子體通過所述等離子體發(fā)生器注射到所述腔內(nèi)，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料指向所述腔。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，產(chǎn)生進(jìn)入所述液體介質(zhì)的會聚壓力波，從而在所述會聚壓力波到達(dá)所述腔的界面時(shí)引起所述界面塌縮，以及注射所述射流偏轉(zhuǎn)物材料，使得所述腔在所述射流偏轉(zhuǎn)物材料的表面處塌縮。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括在所述壓縮室內(nèi)維持比在包含所述射流偏轉(zhuǎn)物材料的射流控制設(shè)備處的壓力低的壓力，使得所述射流偏轉(zhuǎn)物材料被吸入壓縮室并且指向所述射流形成位置。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，通過在壓力作用下將所述射流偏轉(zhuǎn)物材料注射至所述腔中，使所述射流偏轉(zhuǎn)物材料指向所述射流形成位置。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，包含所述射流偏轉(zhuǎn)物材料的射流控制設(shè)備位于所述壓縮室的上方并且與所述壓縮室相連通，使得所述射流偏轉(zhuǎn)物材料通過重力指向所述射流形成位置。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料為液態(tài)，并且以足以擾亂或偏轉(zhuǎn)所述流體射流而使所述流體射流遠(yuǎn)離所述等離子體發(fā)生器的質(zhì)量流率指向所述射流形成位置。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料為固態(tài)的長形桿形式，并且指向所述射流形成位置以便所述長形桿從射流控制設(shè)備延伸至所述射流形成位置，并且所述射流偏轉(zhuǎn)器材料具有的尺寸足以擾亂或偏轉(zhuǎn)所述流體射流而使所述流體射流遠(yuǎn)離所述等離子體發(fā)生器。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述射流偏轉(zhuǎn)物材料為固態(tài)的至少一個(gè)顆粒的形式，并且所述射流偏轉(zhuǎn)物材料以足以擾亂或偏轉(zhuǎn)所述流體射流而使所述流體射流遠(yuǎn)離所述等離子體發(fā)生器的質(zhì)量流率指向所述射流形成位置。
【文檔編號】H05H1/24GK104321540SQ201380026238
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月4日
【發(fā)明者】維多利亞·蘇波尼斯基, 桑德拉·朱斯蒂娜·巴爾斯基, J·邁克爾·G·拉伯齊, 道格拉斯·哈維·理查森, 彼得·萊謝克·科斯特卡 申請人:全面熔合有限公司