本發(fā)明涉及球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，屬于脈動(dòng)發(fā)生器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

脈動(dòng)流就是流動(dòng)參數(shù)如壓力、速度等發(fā)生周期性或準(zhǔn)周期變化的流體，如人類的動(dòng)脈血液。該流體與普通層流流動(dòng)流體在流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)方面有很大的不同，脈動(dòng)流可以很有效的提高流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)效果，現(xiàn)已有文獻(xiàn)證明脈動(dòng)流強(qiáng)化換熱最高可達(dá)20倍以上，傳質(zhì)效果更是成幾個(gè)數(shù)量級(jí)的提高。強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)的主要工程應(yīng)用有：換熱器、生物醫(yī)藥、化工生產(chǎn)、武器彈藥、航空航天、電子散熱等方面。

能夠?yàn)楣ぷ鬟^程提供脈動(dòng)流動(dòng)的裝置稱為脈動(dòng)發(fā)生器。常見的脈動(dòng)流發(fā)生裝置可分為兩類：自激勵(lì)脈動(dòng)源和強(qiáng)制脈動(dòng)源。流體自激勵(lì)脈動(dòng)源，主要是通過改變管路結(jié)構(gòu)形式來產(chǎn)生脈動(dòng)的裝置，這種脈動(dòng)源無需額外消耗泵功?，F(xiàn)有的自激勵(lì)脈動(dòng)源有單向閥系統(tǒng)、自激式系統(tǒng)等。強(qiáng)制脈動(dòng)源，即通過消耗能量使流體產(chǎn)生脈動(dòng)的裝置。較為常用的強(qiáng)制脈動(dòng)源可分為隔膜泵、電磁閥、活塞往復(fù)泵、組合式旋轉(zhuǎn)葉片閥等。

目前已經(jīng)檢索到的國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利主要有三項(xiàng)：一種輪盤式流量脈動(dòng)發(fā)生器(申請(qǐng)?zhí)枺篶n201110253476.2)、柱塞式流量脈動(dòng)發(fā)生器(申請(qǐng)?zhí)枺篶n200810232217.x)和葉片式脈動(dòng)發(fā)生器(申請(qǐng)?zhí)枺篶n200610052257.7)。三位申請(qǐng)人分別是：北京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)和浙江工業(yè)大學(xué)。

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

專利200810232217.x，公開了一種柱塞式流量脈動(dòng)發(fā)生器，由帶有定位孔的轉(zhuǎn)盤、推進(jìn)軸、推進(jìn)直線導(dǎo)軌組、導(dǎo)向直線導(dǎo)軌組、柱塞、缸筒、密封端蓋、電機(jī)、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(dòng)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(gè)正弦脈動(dòng)。能夠產(chǎn)生不同精確脈動(dòng)幅值及連續(xù)變化周期的標(biāo)準(zhǔn)正弦流量輸出。

專利201110253476.2和專利200810232217.x公開的兩種脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、零件繁多、加工困難、能量損耗大，且需根據(jù)管道徑向尺寸的改變做相應(yīng)的調(diào)整，不利于研究和生產(chǎn)。

專利200610052257.7，公開了一種葉片式脈動(dòng)發(fā)生器，主要包括閥殼、流體通道、一對(duì)圓錐齒輪、靜葉片和動(dòng)葉片幾部分組成，如圖3所示，靜葉片固定在閥殼上，動(dòng)葉片由調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)做周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，使靜葉片和動(dòng)葉片上的通孔實(shí)現(xiàn)周期性的開啟和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)工質(zhì)的脈動(dòng)激勵(lì)，也就產(chǎn)生了具有周期性脈動(dòng)特征的脈動(dòng)流。

此種脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，并通過關(guān)系換算實(shí)現(xiàn)了輸入前后頻率數(shù)值的統(tǒng)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(huì)影響工質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，不利于脈動(dòng)流的產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，可直接在球閥標(biāo)準(zhǔn)件上改裝，通用型強(qiáng)，流體通道為直線，能量損耗小。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，包括閥殼和閥球，所述閥殼內(nèi)設(shè)有通道，通道包含同軸設(shè)置的第一段和第二段，所述第二段直徑大于第一段，閥球固定安裝在第二段中，在閥殼的壁上設(shè)有與第二段連通的安裝口，在安裝口上安裝有閥桿，閥桿一端與閥球連接，閥球設(shè)有圓通孔，另一端與電機(jī)連接，電機(jī)安裝在閥殼上。

作為優(yōu)選，所述圓通孔與第一段同軸設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述圓通孔的直徑與第一段的直徑相同。

作為優(yōu)選，所述閥桿與閥球同軸設(shè)置。

作為優(yōu)選，所述通道的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋。

作為優(yōu)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(nèi)通過限位座限制橡膠墊移動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述限位座通過螺紋連接在第二段上。

作為優(yōu)選，所述電機(jī)為變頻電機(jī)。

有益效果：本發(fā)明的球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，可直接在球閥標(biāo)準(zhǔn)件上改裝，通用型強(qiáng)；

2、流體通道為直線，能量損耗??；

3、使用了變頻電機(jī)，即實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)工質(zhì)脈動(dòng)頻率的可調(diào)性。

附圖說明

圖1是輪盤式流量脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是柱塞式流量脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是葉片式脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明球閥式脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明球閥式脈動(dòng)發(fā)生器工作流程示意簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖4所示，本發(fā)明的球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，包括閥殼1和閥球2，所述閥殼1內(nèi)設(shè)有通道，通道包含同軸設(shè)置的第一段和第二段，所述第二段直徑大于第一段，閥球2固定安裝在第二段中，在閥殼1的壁上設(shè)有與第二段連通的安裝口，在安裝口上安裝有閥桿4，閥桿4一端與閥球2連接，閥球2設(shè)有圓通孔，另一端與電機(jī)3連接，電機(jī)3安裝在閥殼1上。

在本發(fā)明中，所述圓通孔與第一段同軸設(shè)置，所述圓通孔的直徑與第一段的直徑相同，所述閥桿4與閥球2同軸設(shè)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(nèi)通過限位座5限制橡膠墊6移動(dòng)，所述限位座5通過螺紋連接在第二段上。這樣，流體經(jīng)過球閥是密閉性好，產(chǎn)生脈動(dòng)效果好。

在本發(fā)明中，所述通道的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，通過螺紋連接安裝到管路中。所述電機(jī)3為變頻電機(jī)3，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速可通過頻率調(diào)節(jié)。

如圖5所示，變頻電機(jī)3固定安裝在閥殼1上，通過法蘭連接帶動(dòng)閥桿4繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使啟閉件(球閥)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，啟閉件(球閥)上的通孔做周期性的開啟和關(guān)閉，流體遇到周期性開閉的通道，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體的激勵(lì)，也就產(chǎn)生了具有周期性變化特性的脈動(dòng)流。改變變頻電機(jī)3的頻率，即改變電機(jī)3的轉(zhuǎn)速，從而改變啟閉件(球閥)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，改變啟閉件(球閥)上通孔開閉的周期，從而改變脈動(dòng)流的脈動(dòng)頻率，產(chǎn)生不同頻率的脈動(dòng)流。

通過取消普通球閥的限位，使啟閉件(球閥)可以做360°回轉(zhuǎn)，再對(duì)普通球閥的閥桿4進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝，使閥桿4與變頻電機(jī)3連接。球閥為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)管路尺寸，只需對(duì)相應(yīng)尺寸的球閥進(jìn)行改裝，即為球閥式脈動(dòng)發(fā)生器。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，包括閥殼和閥球，所述閥殼內(nèi)設(shè)有通道，通道包含同軸設(shè)置的第一段和第二段，所述第二段直徑大于第一段，閥球固定安裝在第二段中，在閥殼的壁上設(shè)有與第二段連通的安裝口，在安裝口上安裝有閥桿，閥桿一端與閥球連接，閥球設(shè)有圓通孔，另一端與電機(jī)連接，電機(jī)安裝在閥殼上，通過電機(jī)帶動(dòng)閥球周期性的在通道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，通孔做周期性的開啟和關(guān)閉。本發(fā)明的一種球閥式脈動(dòng)發(fā)生器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，可直接在球閥標(biāo)準(zhǔn)件上改裝，通用型強(qiáng)，流體通道為直線，能量損耗小。

技術(shù)研發(fā)人員：王軍;李圣男;葛憶茹;王飛;張東輝;劉巍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.23
技術(shù)公布日：2017.10.03