一種球閥式脈動發生器的製作方法

2023-07-04 00:01:12 1

本發明涉及球閥式脈動發生器，屬於脈動發生器領域。

背景技術：

脈動流就是流動參數如壓力、速度等發生周期性或準周期變化的流體，如人類的動脈血液。該流體與普通層流流動流體在流動及傳熱傳質方面有很大的不同，脈動流可以很有效的提高流動及傳熱傳質效果，現已有文獻證明脈動流強化換熱最高可達20倍以上，傳質效果更是成幾個數量級的提高。強化傳熱傳質的主要工程應用有：換熱器、生物醫藥、化工生產、武器彈藥、航空航天、電子散熱等方面。

能夠為工作過程提供脈動流動的裝置稱為脈動發生器。常見的脈動流發生裝置可分為兩類：自激勵脈動源和強制脈動源。流體自激勵脈動源，主要是通過改變管路結構形式來產生脈動的裝置，這種脈動源無需額外消耗泵功。現有的自激勵脈動源有單向閥系統、自激式系統等。強制脈動源，即通過消耗能量使流體產生脈動的裝置。較為常用的強制脈動源可分為隔膜泵、電磁閥、活塞往復泵、組合式旋轉葉片閥等。

目前已經檢索到的國內外相關專利主要有三項：一種輪盤式流量脈動發生器(申請號：cn201110253476.2)、柱塞式流量脈動發生器(申請號：cn200810232217.x)和葉片式脈動發生器(申請號：cn200610052257.7)。三位申請人分別是：北京航空航天大學、西安交通大學和浙江工業大學。

專利201110253476.2，公開了一種輪盤式流量脈動發生器，如圖1所示，通過電機帶動軸上的輪盤旋轉，輪盤的通孔與套筒中的液體流動通道按一定的周期連通或閉合，控制液體流動通道的通斷，使流量以近似正弦的規律產生振蕩。

專利200810232217.x，公開了一種柱塞式流量脈動發生器，由帶有定位孔的轉盤、推進軸、推進直線導軌組、導向直線導軌組、柱塞、缸筒、密封端蓋、電機、減速器及變頻器等組成，如圖2所示，柱塞缸筒由三通接入流動管路，將一定量的主管路流體吸入或壓出缸筒，在主流量上疊加一個正弦脈動。能夠產生不同精確脈動幅值及連續變化周期的標準正弦流量輸出。

專利201110253476.2和專利200810232217.x公開的兩種脈動發生器結構複雜、體積龐大、零件繁多、加工困難、能量損耗大，且需根據管道徑向尺寸的改變做相應的調整，不利於研究和生產。

專利200610052257.7，公開了一種葉片式脈動發生器，主要包括閥殼、流體通道、一對圓錐齒輪、靜葉片和動葉片幾部分組成，如圖3所示，靜葉片固定在閥殼上，動葉片由調速電機帶動做周期性轉動，使靜葉片和動葉片上的通孔實現周期性的開啟和關閉，從而實現對流動工質的脈動激勵，也就產生了具有周期性脈動特徵的脈動流。

此種脈動發生器結構相對簡單，並通過關係換算實現了輸入前後頻率數值的統一。但其加工困難、能量損耗較大，管道徑向尺寸受葉片尺寸的約束，且葉片前的錐齒輪會影響工質的流動狀態，不利於脈動流的產生。

技術實現要素：

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種球閥式脈動發生器，結構簡單、加工方便，可直接在球閥標準件上改裝，通用型強，流體通道為直線，能量損耗小。

技術方案：為實現上述目的，本發明的球閥式脈動發生器，包括閥殼和閥球，所述閥殼內設有通道，通道包含同軸設置的第一段和第二段，所述第二段直徑大於第一段，閥球固定安裝在第二段中，在閥殼的壁上設有與第二段連通的安裝口，在安裝口上安裝有閥杆，閥杆一端與閥球連接，閥球設有圓通孔，另一端與電機連接，電機安裝在閥殼上。

作為優選，所述圓通孔與第一段同軸設置。

作為優選，所述圓通孔的直徑與第一段的直徑相同。

作為優選，所述閥杆與閥球同軸設置。

作為優選，所述通道的兩端均設有內螺紋。

作為優選，所述閥球通過橡膠墊與第一段和第二段連接，在第二通道內通過限位座限制橡膠墊移動。

作為優選，所述限位座通過螺紋連接在第二段上。

作為優選，所述電機為變頻電機。

有益效果：本發明的球閥式脈動發生器，具有以下優點：

1、結構簡單、加工方便，可直接在球閥標準件上改裝，通用型強；

2、流體通道為直線，能量損耗小；

3、使用了變頻電機，即實現了流動工質脈動頻率的可調性。

附圖說明

圖1是輪盤式流量脈動發生器結構示意圖

圖2是柱塞式流量脈動發生器結構示意圖。

圖3是葉片式脈動發生器結構示意圖。

圖4是本發明球閥式脈動發生器結構示意圖。

圖5是本發明球閥式脈動發生器工作流程示意簡圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

如圖4所示，本發明的球閥式脈動發生器，包括閥殼1和閥球2，所述閥殼1內設有通道，通道包含同軸設置的第一段和第二段，所述第二段直徑大於第一段，閥球2固定安裝在第二段中，在閥殼1的壁上設有與第二段連通的安裝口，在安裝口上安裝有閥杆4，閥杆4一端與閥球2連接，閥球2設有圓通孔，另一端與電機3連接，電機3安裝在閥殼1上。

在本發明中，所述圓通孔與第一段同軸設置，所述圓通孔的直徑與第一段的直徑相同，所述閥杆4與閥球2同軸設置，所述閥球2通過橡膠墊6與第一段和第二段連接，在第二通道內通過限位座5限制橡膠墊6移動，所述限位座5通過螺紋連接在第二段上。這樣，流體經過球閥是密閉性好，產生脈動效果好。

在本發明中，所述通道的兩端均設有內螺紋，通過螺紋連接安裝到管路中。所述電機3為變頻電機3，電機3的轉速可通過頻率調節。

如圖5所示，變頻電機3固定安裝在閥殼1上，通過法蘭連接帶動閥杆4繞軸線轉動，使啟閉件(球閥)繞軸線轉動，啟閉件(球閥)上的通孔做周期性的開啟和關閉，流體遇到周期性開閉的通道，從而實現了對流體的激勵，也就產生了具有周期性變化特性的脈動流。改變變頻電機3的頻率，即改變電機3的轉速，從而改變啟閉件(球閥)的轉動周期，改變啟閉件(球閥)上通孔開閉的周期，從而改變脈動流的脈動頻率，產生不同頻率的脈動流。

通過取消普通球閥的限位，使啟閉件(球閥)可以做360°迴轉，再對普通球閥的閥杆4進行簡單改裝，使閥杆4與變頻電機3連接。球閥為標準件，根據管路尺寸，只需對相應尺寸的球閥進行改裝，即為球閥式脈動發生器。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。