本發(fā)明屬于氣力輸送技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可將連續(xù)氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖氣流的自激振蕩式脈沖旋流增壓器。

背景技術(shù)：

氣力輸送技術(shù)是利用高速氣流在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)散粒物料(如面粉、小麥、混凝土物料等)的氣力輸送。目前，采用氣力輸送一般采用軸向氣流氣力輸送，氣力輸送具有清潔、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)，但同時也具有動力消耗大、易產(chǎn)生物料破碎、管路堵塞等缺點(diǎn)。為改善上述問題，可采用降低輸送速度、分段補(bǔ)氣增壓等方式，其中，渦旋氣流氣力輸送改變輸送氣流形式，由單純軸向氣流改為軸向速度和切向速度結(jié)合的渦旋氣流，相對于傳統(tǒng)軸向氣流氣力輸送，渦旋氣流氣力輸送可有效降低最小輸送氣流速度，減輕物料破碎、防止管路堵塞和管路磨損等優(yōu)點(diǎn)。

旋流器是渦旋流氣力輸送的關(guān)鍵部件，用于渦旋流場的產(chǎn)生，常采用徑向脈沖旋流葉片、切向進(jìn)氣和螺旋管壁等形式，但上述幾種方式均存在不足之處，徑向脈沖旋流葉片可產(chǎn)生較強(qiáng)渦旋氣流，但中間有葉片，不能用于管道輸送中有物料通過的場合，一般僅用于氣流入口位置；切向進(jìn)氣方式適用場合較廣，但湍流能量損失大，且一旦結(jié)構(gòu)確定，產(chǎn)生的渦旋流場強(qiáng)度和氣流速度分布不易調(diào)整；螺旋管壁可用于管道輸送有物料通過場合，但產(chǎn)生旋流強(qiáng)度較弱且氣流速度分布完全由管壁結(jié)構(gòu)決定。

自激振蕩脈沖氣流是利用流體力學(xué)、流體共振、瞬變流等理論發(fā)展起來的一種高效氣流，不依靠任何旋轉(zhuǎn)部件或外部激勵，僅僅利用自激振蕩脈沖噴嘴自身特殊結(jié)構(gòu)就可將連續(xù)氣流轉(zhuǎn)化為脈沖流動，從而大大增強(qiáng)氣流的沖擊力與擾動能力，防止管道堵塞，并起到節(jié)能的作用。

自激振蕩脈沖射流技術(shù)發(fā)展至今已有近三十年，理論較為成熟，自激振蕩脈沖射流的理論在水力射流領(lǐng)域應(yīng)用范圍巨大，但目前鮮有將脈沖射流理論應(yīng)用到氣力輸送領(lǐng)域的應(yīng)用，且目前還不存在具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、效果好、成本低的自激振蕩式脈沖旋流增壓器。因此，現(xiàn)亟需一種可適用于不同工作壓力的自激振蕩脈沖旋流增壓器來適應(yīng)于此技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種適用范圍廣、能夠降低顆粒最小輸送速度、避免管路堵塞、將連續(xù)氣流變?yōu)檩^大擾動作用的自激振蕩式脈沖旋流增壓器。

技術(shù)方案：

一種自激振蕩式脈沖旋流增壓器，殼體、進(jìn)氣調(diào)節(jié)管、脈沖旋流中心軸以及出氣調(diào)節(jié)管；

所述殼體為中空結(jié)構(gòu)且左右兩端開口，所述殼體左端和右端開口分別為入氣口和出氣口，并通過左右端蓋固定密封；

所述脈沖旋流中心軸沿所述殼體的軸線安裝在所述殼體內(nèi)，包括中心套管及設(shè)在所述中心套管外側(cè)圓周上的脈沖旋流葉片；所述中心套管內(nèi)為兩端分別與所述入氣口和所述出氣口連通的軸向氣流通道；所述進(jìn)氣調(diào)節(jié)管和所述出氣調(diào)節(jié)管分別通過可調(diào)節(jié)配合深度的管螺紋與所述中心套管連接。

作為優(yōu)選方案，所述脈沖旋流葉片為沿所述中心套管外側(cè)圓周上均勻布置的若干個凹槽形成的葉片；所述凹槽的形狀沿軸向?yàn)槿肟诙藶闈u縮形，再逐漸形成長條狀，在凹槽中部的左右兩側(cè)分別設(shè)有入口處是直角、出口是傾斜角的梯形振蕩用空腔，即振蕩腔。

作為優(yōu)選方案，所述凹槽的出口處噴嘴中心孔孔徑d2為進(jìn)口處噴嘴孔徑d1的1～1.2倍。

作為優(yōu)選方案，所述凹槽振蕩腔中的傾斜角角度為50°≤θ≤60°。

作為優(yōu)選方案，在所述殼體側(cè)面開設(shè)有一補(bǔ)氣孔，所述殼體內(nèi)設(shè)有與所述補(bǔ)氣孔連通的進(jìn)氣室。

作為優(yōu)選方案，所述殼體兩端開口的左右端蓋與所述殼體通過8個圓周分布的內(nèi)六角螺釘固定，并通過o型密封圈密封。

作為優(yōu)選方案，所述出氣調(diào)節(jié)管采用末端漸縮管結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選方案，所述出氣調(diào)節(jié)管的出氣端傾斜角角度為α，其角度6°≤α≤10°；所述右端蓋內(nèi)部傾斜角角度為β，其角度14°≤β≤20°。

作為優(yōu)選方案，所述進(jìn)氣調(diào)節(jié)管、脈沖旋流葉片、出氣調(diào)節(jié)管及右端蓋均采用304不銹鋼材質(zhì)，所述殼體采用45鋼并對表面進(jìn)行鍍鋅處理。

作為優(yōu)選方案，對于有充足氣源，主進(jìn)氣口和補(bǔ)氣口采用同一氣源；反之，主氣源和補(bǔ)氣源必須采用不同的氣源。

有益效果：

1、通過軸向移動進(jìn)氣調(diào)節(jié)管，從而調(diào)整入口氣流進(jìn)入中心軸向氣流通道與渦旋氣流通道的比例，從而改變形成的渦旋流場的旋流強(qiáng)度；通過軸向移動出氣調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)出氣調(diào)節(jié)管的伸出長度及出氣量，改變切向氣流與中心軸向氣流匯合位置，從而調(diào)節(jié)產(chǎn)生的渦旋流場氣流速度。

2、本發(fā)明在用作管路旋流增壓器時，管路旋流增壓器用于渦旋氣流氣力輸送系統(tǒng)，將本發(fā)明通過入口的連接螺紋和出口的連接螺紋安裝在易發(fā)生管道堵塞處，本發(fā)明在組裝前，調(diào)整進(jìn)氣調(diào)節(jié)管的軸向位置使得第一錐形密封面與第二錐形密封面接觸密封，增壓氣流由輔助進(jìn)氣口進(jìn)入脈沖旋流葉片通道，在脈沖旋流葉片作用下形成切向氣流，與由中心軸向氣流通道進(jìn)入的混合氣流匯合，對堆積在管道內(nèi)的物料顆粒進(jìn)行擾動，使顆粒懸浮于管道，沿輸送管道繼續(xù)流動。

3、將自激振蕩式脈沖旋流葉片分為凹槽銑削后再裝配，從而降低了加工難度與成本；特別是進(jìn)氣調(diào)節(jié)管和出氣調(diào)節(jié)管的使用不僅保證了自激蕩振蕩腔連續(xù)可調(diào)，也保證了旋流葉片左端外圓柱面與左端蓋表面的配合精度得以實(shí)現(xiàn)，保證了出口噴嘴中心線與振蕩腔中心線共線，從而進(jìn)口噴嘴、振蕩腔、出口噴嘴三者中心線共線。此外，本發(fā)明中出口噴嘴錐形碰撞壁的使用，有效的反饋了振蕩壓力波，因而脈沖效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的三維爆炸圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的螺旋葉片展開圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的脈沖旋流葉片軸向剖視圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的出氣調(diào)節(jié)管軸向剖視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的物料旋流效果圖。

附圖中：1、進(jìn)氣調(diào)節(jié)管；2、左端蓋；3、補(bǔ)氣口；4、殼體；5、右端蓋；6、出氣口；7、出氣調(diào)節(jié)管；7-1、外絲管螺紋；7-2、平端面；8、o型密封圈；9、脈沖旋流中心軸；9-1、圓槽；9-2、內(nèi)絲管螺紋；9-3、內(nèi)絲管螺紋；9-4、脈沖旋流葉片中心套管；9-5、脈沖旋流葉片；10、o型密封圈；11、內(nèi)六角螺釘；12、進(jìn)氣室；13、o型密封圈；14、入氣口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

請見圖1、圖2所示，本發(fā)明的自激蕩式脈沖旋流增壓器，包括殼體4、進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1、脈沖旋流中心軸9和出氣調(diào)節(jié)管7，殼體4為中空結(jié)構(gòu)且左右兩端開口，殼體4左端和右端分別為入氣口14和出氣口6，殼體4的側(cè)面上開設(shè)有一補(bǔ)氣孔3。殼體4內(nèi)設(shè)有與補(bǔ)氣孔3相對應(yīng)位置并與補(bǔ)氣孔3連通的進(jìn)氣室12，進(jìn)氣室12的主要目的有二：其一，補(bǔ)氣口安裝氣嘴不會與葉片干涉；其二，補(bǔ)氣口進(jìn)入增壓器為垂直于脈沖旋流葉片方向，設(shè)置一個進(jìn)氣室可以為氣流在旋流葉片內(nèi)增加一段穩(wěn)定調(diào)向過程。在殼體4底部焊接有兩個支撐腿座，用于支撐整個殼體4。

殼體4的兩端開口設(shè)有左右端蓋，左端蓋2與殼體4通過o型密封圈10密封，并通過8個圓周分布的內(nèi)六角螺釘11固定；右端蓋5通過o型密封圈8與外殼4密封，并通過8個圓周分布的內(nèi)六角螺釘11固定。在本發(fā)明中，在殼體4左右內(nèi)端面均設(shè)置有圓槽，用以安放o型密封圈。

脈沖旋流中心軸9沿殼體4的軸線安裝在殼體4內(nèi)，進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1設(shè)在脈沖旋流中心軸9左端，出氣調(diào)節(jié)管7設(shè)在脈沖旋流中心軸9右端；進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1與左端蓋2通過軸定位，與脈沖旋流中心軸9通過管螺紋實(shí)現(xiàn)定位連接；出氣調(diào)節(jié)管7通過管螺紋與脈沖旋流中心軸9連接，通過調(diào)節(jié)配合深度來調(diào)節(jié)出氣量，出氣調(diào)節(jié)管7右端含傾斜角，呈梯形結(jié)構(gòu)。

脈沖旋流中心軸9包括中心套管9-4和設(shè)在中心套管9-4外的脈沖旋流葉片9-5，中心套管9-4左端部與左端蓋2右端部齊平，左端蓋2通過o型密封圈13與中心套管9-4密封；中心套管9-4右端部位于殼體4內(nèi)部，與殼體4右端部的距離為l＝10mm，中心套管9-4的左端部內(nèi)壁和右端部內(nèi)壁分別設(shè)有螺紋9-1、9-2，用于脈沖旋流中心軸9與進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1及出氣調(diào)節(jié)管7通過管螺紋連接，從而方便調(diào)節(jié)進(jìn)氣管及出氣調(diào)節(jié)管，且連接方便不漏氣。中心套管9-4內(nèi)兩端分別與入氣口14和出氣口6連通的軸向氣流通道，中心套管9-4外的脈沖旋流葉片9-5與殼體4之間形成脈沖旋流氣流通道。脈沖旋流葉片9-5為沿圓周均勻布置的3個凹槽形成的葉片，用以解決凹槽過少旋流強(qiáng)度低、凹槽過多無法合理設(shè)置振蕩箱的問題，振蕩箱的大小是脈沖強(qiáng)度大小的關(guān)鍵。在脈沖旋流中心軸9左端設(shè)置一圓槽，用以安放o型密封圈13。

在本發(fā)明中，脈沖旋流葉片9-5的3個凹槽的形狀沿軸向?yàn)槿肟诙藶闈u縮形，再逐漸形成長條狀，在凹槽中部的左右兩側(cè)分別設(shè)有入口處是直角、出口是傾斜角的梯形振蕩用空腔，即振蕩腔；振蕩腔用于在其內(nèi)形成脈沖氣流。脈沖旋流葉片9-5的凹槽的出口處噴嘴中心孔孔徑d2為進(jìn)口處噴嘴孔徑d1的1～1.2倍。出口處噴嘴中心軸線與碰撞面的反向延長線夾角為θ，即振蕩腔中的傾斜角，角度為50°≤θ≤60°。

進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1右側(cè)設(shè)有第一圓形密封面，殼體4的左側(cè)內(nèi)壁設(shè)有與第一圓形密封面接觸密封配合的第二圓形密封面；當(dāng)擰緊進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1，第一圓形密封面與第二圓形密封面接觸密封，氣流或料氣混合氣流依次通過入氣口14和出氣口6形成軸向氣流；從補(bǔ)氣口3內(nèi)通入補(bǔ)氣氣流，補(bǔ)氣氣流依次通過補(bǔ)氣口3、進(jìn)氣室12、脈沖旋流中心軸9和出氣口6，與通過脈沖旋流中心軸9內(nèi)中心管道9-4的軸向氣流混合形成旋流氣流；通過軸向移動出氣調(diào)節(jié)管7，調(diào)節(jié)出氣調(diào)節(jié)管7的伸出長度，改變切向氣流與軸向氣流匯合位置及切向流量，改善顆粒在管道內(nèi)的懸浮狀態(tài)，防止管道堵塞。

在本發(fā)明中，進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1與脈沖旋流中心軸9通過調(diào)節(jié)螺紋配合深度來調(diào)節(jié)增壓器與輸送管道連接緊密，出氣調(diào)節(jié)管7通過與脈沖旋流中心軸9配合深度調(diào)節(jié)補(bǔ)氣口3氣體流量，出氣調(diào)節(jié)管7出氣端傾斜角角度為α，其角度6°≤α≤10°，右端蓋5內(nèi)部傾斜角角度為β，其角度14°≤β≤20°。

此外，本發(fā)明還結(jié)合上述的內(nèi)容，對自激振蕩式脈沖旋流增壓器的組成提供了以下具體的實(shí)施例：

實(shí)施例一：

設(shè)備運(yùn)行中，入氣口14、補(bǔ)氣口3采用不同正壓氣源，粉料會因自重沉降，聚積在管道下部成粉料丘，并不斷增高導(dǎo)致主風(fēng)道截面積變小，風(fēng)壓上升。為降低能量消耗及減少管道磨損，物料遠(yuǎn)距離氣力輸送常采用低壓大氣量，當(dāng)風(fēng)壓不足以吹通堆積在管道內(nèi)的物料堆時，就會發(fā)生管道堵塞。

當(dāng)從補(bǔ)氣口3進(jìn)行補(bǔ)氣時，強(qiáng)氣流即通過脈沖旋流中心軸9進(jìn)入主管道，從管道堵塞后端位置流出，形成紊流，對料堆進(jìn)行擾動分割向前推移，直至堵塞物料團(tuán)破碎，此時脈沖旋流增壓器充當(dāng)帶有旋流效果的雙套管疏通管道作用。

實(shí)施例二：

脈沖旋流增壓器的出氣調(diào)節(jié)管7采用末端漸縮管結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣體速度較低時，物料將堆積在增壓器內(nèi)部，此時脈沖旋流增壓器充當(dāng)實(shí)施例一作用；當(dāng)氣體速度足以使顆粒不堵塞在增壓器內(nèi)時，即顆?？梢粤鲿车耐ㄟ^旋流增壓器時，出氣調(diào)節(jié)管7漸縮的傾斜角設(shè)計，可以使顆粒通過出氣調(diào)節(jié)管時顆粒被擾動，使得顆粒群沿著整個管道向出口移動，而不是隨著管道底部滑動或滾動，且管徑減小時，流場速度會變大，在一定距離內(nèi)都可以對物料進(jìn)行加速。物料滿管輸送不僅可以防止管道堵塞，而且可以降低同樣物料輸送時的氣量消耗。

輔助氣源從補(bǔ)氣口3進(jìn)入脈沖旋流增壓器，高速氣流經(jīng)進(jìn)氣室噴出進(jìn)入振蕩腔，在進(jìn)口噴嘴出口處形成的壓力擾動波會誘發(fā)射流剪切層中產(chǎn)生漩渦，一定頻率的漩渦將被選擇性放大，并與出口噴嘴上端的錐體壁面碰撞，碰撞產(chǎn)生壓力擾動波并向上游反射，若反射壓力波與進(jìn)口噴嘴出口處的擾動波互為反相，就會導(dǎo)致振蕩腔內(nèi)流體阻抗形成周期性變化，從而將連續(xù)射流轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖射流。對于不同的氣流流量，氣流進(jìn)入振蕩腔的速度不同，剪切層中漩渦與出口噴嘴上端錐體壁面的碰撞頻率不同，從而導(dǎo)致壓力波不同，因而針對不同的氣流流量需要通過調(diào)整進(jìn)入振蕩腔氣流量來使得反射壓力波與初始擾動波互為反相。這時，只需旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1就可連續(xù)改變進(jìn)氣室12的腔長，從而使發(fā)射壓力波與初始擾動波互為反相，產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖效果。

形成的脈沖氣流經(jīng)切向的凹槽后變形成脈沖旋流氣流，與軸向主管道內(nèi)的料氣混合物混合，使得沿著管道底部流動的物料顆粒在旋流風(fēng)的作用下被旋動起來，沿著管道整個截面運(yùn)動，減少管道堵塞和管道磨損。傳統(tǒng)旋流氣流增壓器對運(yùn)動的顆粒旋流效果較好，但一旦物料堆積在旋流增壓器后端，僅依靠傳統(tǒng)的旋流風(fēng)，對堆積在管道底部的靜止顆粒擾動效果較差。脈沖旋流氣流以其較高的沖擊力對堆積在管道底部的顆粒團(tuán)具有更大的擾動力，更容易沖散顆粒堆。

長距離氣力輸送管道輸送氣密性要求是最主要的，這不僅是穩(wěn)定的氣流速度所必需的，也是管道內(nèi)壓降小所要求的。

管螺紋以其制造、使用都簡單,聯(lián)接可靠、使用方便、通用性好、可裝拆而重復(fù)使用、氣密性高等優(yōu)點(diǎn)，被選用高壓長距離氣力輸送最合適的連接方式，脈沖旋流增壓器進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1及右端蓋5均選用螺紋連接，脈沖旋流增壓器通過直接接頭布置在管道中，簡單方便，而且具有極高的氣密性，能保證氣料輸送并入脈沖旋流增壓器時還具有較高的氣密性。

具體的，對于進(jìn)氣調(diào)節(jié)管1、脈沖旋流增壓葉片9、出氣調(diào)節(jié)管7及右端蓋5均采用304不銹鋼材質(zhì)，殼體4采用45鋼并對表面進(jìn)行鍍鋅處理，防止脈沖旋流增壓器在潮濕的環(huán)境(如煤礦井下等潮濕環(huán)境)不發(fā)生銹蝕、斷齒等問題。

在本發(fā)明中，對于有充足氣源(氣罐容量工作能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氣力輸送時的氣量消耗，如煤礦井下氣源等)，主進(jìn)氣口和補(bǔ)氣口可以采用同一氣源；反之，主氣源和補(bǔ)氣源需采用不同的氣源。

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)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。