一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]振蕩流反應器是一種新型的裝置，它通過振蕩裝置使得液體往復運動過程中經(jīng)過反應器內(nèi)部一系列擋板時產(chǎn)生漩渦，漩渦的生成消失運動加強反應器內(nèi)部的混合效果，加強了反應器內(nèi)部混合，提高了傳熱傳質性能，在反應器工程、生物反應器、多相系統(tǒng)和過濾單元等方面振蕩流反應器具有重大研宄和工程應用價值。
[0003]反應器中振蕩流的頻率和振幅是影響反應器性能的關鍵工藝參數(shù)，研宄表明，反應器中的不同的介質、為了達到最佳的傳熱、傳質等性能，需要應用不同的工藝參數(shù)。而且反應器中介質不同反應階段，也需要不斷調整振蕩流的頻率和振幅。因此，能夠產(chǎn)生振幅和頻率可調振蕩流的振蕩裝置是振蕩流反應器的關鍵部件，也是促進振蕩流反應器科學機理研宄從實驗室走向工程應用的重要設備。
[0004]然而現(xiàn)有振蕩流反應器，主要通過凸輪機構驅動反應器一端或兩端的活塞或振動膜使液體進行往復運動，進而使得反應器中的介質形成振蕩流。通過改變凸輪的轉速調節(jié)振蕩流的振動頻率，但是無法調節(jié)振蕩流的振幅。由于凸輪機構高副接觸，容易磨損、轉速較低且行程不能調節(jié)，限制了振蕩流反應器的研宄和工程應用。另外，也有通過改裝現(xiàn)有反復試柱塞泵作為振蕩裝置的振蕩流反應器，利用柱塞泵的抽吸作用在反應器中產(chǎn)生振蕩流。但是現(xiàn)有的往復式柱塞泵大多采用曲柄滑塊機構，由原動機帶動曲柄旋轉，通過連桿使柱塞作往復運動，進行吸液和排液。由于柱塞泵的總行程是確定的，在相同的轉速下泵的流量維持不變。為了滿足振蕩流反應器使用過程中不同的流量要求，可通過改變曲柄的偏心距等方法，改變柱塞行程進行流量調節(jié)，不過這種方法操作上較為困難；也可通過旁路調節(jié)或部分打開吸入閥的方法調節(jié)流量。但是這些流量調節(jié)的方法都難于實現(xiàn)流量的精確調節(jié)，無法滿足復雜工況下振蕩裝置輸出流量的在線連續(xù)調節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為可克服以上不足，本發(fā)明提供了一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置及其使用方法，驅動反應器中的介質產(chǎn)生振蕩流，通過調整振蕩裝置中活塞的運動頻率和行程，從而連續(xù)調節(jié)反應器中振蕩流的頻率和振幅，以適應反應器中不同介質和反應階段對振蕩流的不同要求。
[0006]一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置，包括振蕩器殼體，所述振蕩器殼體內(nèi)部設置有由調速電機控制的轉盤，所述振蕩器殼體內(nèi)部設置有活塞缸，所述活塞缸內(nèi)設置有可在活塞缸內(nèi)移動的活塞，活塞缸外設置有端蓋，所述活塞與轉盤通過連桿相連接，所述調速電機與轉盤之間設置有擺動座，所述擺動座與調速電機固定連接，所述振蕩器殼體上設置有驅動擺動座繞水平面垂線轉動的伺服電機，所述伺服電機旁側設置有用于鎖緊伺服電機的制動器，所述振蕩器殼體上設置有可測量擺動座轉動角度的角度傳感器。
[0007]進一步的，所述連桿為球頭連桿。
[0008]進一步的，所述端蓋上設置有用于與振蕩反應器的容器相連接的連接口。
[0009]進一步的，所述擺動座與調速電機輸出軸相垂直，與轉盤相平行。
[0010]一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置的使用方法，包括以下步驟:
(I)通過調速電機驅動轉盤旋轉，轉盤轉動帶動連桿運動，從而帶動活塞做往復直線運動，通過改變調速電機的轉速，可以改活塞的運動速度，從而實現(xiàn)對活塞運動的控制；(2)通過伺服電機帶動擺動座轉動，從而改變轉盤與活塞軸線的角度，調節(jié)活塞的運動行程；當擺動座端面與活塞的軸線垂直時，轉盤轉動時連桿繞著轉盤中心做圓周轉動，此時活塞往復運動的行程為零，振蕩裝置待機，輸出流量為零；當擺動座端面與活塞的軸線不垂直時，調速電機帶動盤轉動時，活塞開始做往復直線運動，振蕩裝置開始工作。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:本專利實現(xiàn)了振蕩流反應器中振蕩裝置的頻率和振幅的高精度無極可調，采用伺服電機提高了行程的調整精確度，對于振蕩裝置的活塞行程和速度調節(jié)，具有可靠、精確、易實現(xiàn)的特點，滿足振蕩流反應器中振蕩流振幅和頻率的精確控制。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖；
圖3是本發(fā)明的待機狀態(tài)示意圖；
圖4是本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。
[0013]圖中:
1-端蓋；2_活塞缸；3_活塞；4_連桿；5_振蕩器殼體；6_伺服電機；7_制動器；8_轉盤；9_擺動座；10_調速電機；11_角度傳感器；12_反應器；13_管道；14_振蕩器。
【具體實施方式】
[0014]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
[0015]如圖1所示，一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置，包括振蕩器殼體5，所述振蕩器殼體5內(nèi)部設置有由調速電機10控制的轉盤8，所述振蕩器殼體5內(nèi)部設置有活塞缸2，所述活塞缸2內(nèi)設置有可在活塞缸2內(nèi)移動的活塞3，活塞缸2外設置有端蓋1，所述活塞3與轉盤8通過連桿4相連接，所述調速電機10與轉盤8之間設置有擺動座9，所述擺動座9與調速電機10固定連接，所述振蕩器殼體5上設置有驅動擺動座9繞水平面垂線轉動的伺服電機6，所述伺服電機6旁側設置有用于鎖緊伺服電機6的制動器7，所述振蕩器殼體5上設置有可測量擺動座9轉動角度的角度傳感器11。
[0016]在本實施例中，所述連桿4為球頭連桿，保證整個運動機構在活塞運動行程調整時不會干涉，而且球面運動副是低副，具有較高的承載能力。
[0017]在本實施例中，所述端蓋I上設置有用于與振蕩反應器12的容器相連接的連接
□ O
[0018]在本實施例中，所述擺動座9與調速電機輸10出軸相垂直，與轉盤8相平行。
[0019]如圖2所示，振蕩反應器的容器12通過管道13與端蓋I相連，當振蕩器14的活塞3做直線運動時，在反應器12中產(chǎn)生抽吸作用，從而驅動反應器12中的介質產(chǎn)生振蕩流。
[0020]如圖3所示，在由轉盤8，擺動座9，球頭連桿4及活塞3組成空間曲柄滑塊機構中，當轉盤8的旋轉平面與活塞3的軸線垂直，活塞3與轉盤8的距離保持不變，這時活塞3的運動行程為零；如圖4所示，當伺服電機6驅動擺動座8轉過一個角度，并通過制動器7鎖緊，從而改變轉盤5的旋轉平面與活塞3軸線的夾角，然后由調速電機10驅動轉盤6旋轉，活塞3的運動行程將不為零，做往復直線運動，同時改變調速電機10的轉速，即可調節(jié)活塞3的運動速度。由于轉盤8和活塞3采用球頭連桿4鏈接，形成球面運動副，可保證轉盤8的旋轉平面與柱塞3軸線的夾角改變時，整個運動機構不會干涉。
[0021]如圖4所示，活塞3的運動行程，可等效為轉盤8上的球鉸鏈中心到轉盤8回轉軸線的距離在活塞3軸線方向上投影值的兩倍。因此，通過伺服電機6改變轉盤8的旋轉平面與柱塞3軸線的夾角，即可改變活塞3的運動行程，由于伺服電機轉角可以連續(xù)精確可調，并且通過加裝角度傳感器11實現(xiàn)擺動座8角度的閉環(huán)控制，可實現(xiàn)活塞3運動行程的高精度無極調節(jié)，從而改變振蕩裝置中抽吸反應器中介質的流量，達到調節(jié)振蕩流振幅的目的。同時，通過改變調速電機10的轉速，可連續(xù)調節(jié)活塞3的運動速度，從而調節(jié)振蕩流的頻率。
[0022]一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置的使用方法，包括以下步驟:
(I)通過調速電機10驅動轉盤9旋轉，轉盤9轉動帶動連桿4運動，從而帶動活塞3做往復直線運動，通過改變調速電機10的轉速，可以改活塞3的運動速度，從而實現(xiàn)對活塞3運動的控制；(2)通過伺服電機6帶動擺動座9轉動，從而改變轉盤8與活塞3軸線的角度，調節(jié)活塞3的運動行程；當擺動座9端面與活塞3的軸線垂直時，轉盤8轉動時連桿4繞著轉盤8中心做圓周轉動，此時活塞3往復運動的行程為零，振蕩裝置待機，輸出流量為零；當擺動座9端面與活塞3的軸線不垂直時，調速電機10帶動盤轉8動時，活塞3開始做往復直線運動，振蕩裝置開始工作。
[0023]上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置，包括振蕩器殼體，其特征在于:所述振蕩器殼體內(nèi)部設置有由調速電機控制的轉盤，所述振蕩器殼體內(nèi)部設置有活塞缸，所述活塞缸內(nèi)設置有可在活塞缸內(nèi)移動的活塞，活塞缸外設置有端蓋，所述活塞與轉盤通過連桿相連接，所述調速電機與轉盤之間設置有擺動座，所述擺動座與調速電機固定連接，所述振蕩器殼體上設置有驅動擺動座繞水平面垂線轉動的伺服電機，所述伺服電機旁側設置有用于鎖緊伺服電機的制動器，所述振蕩器殼體上設置有可測量擺動座轉動角度的角度傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置，其特征在于:所述連桿為球頭連桿。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置，其特征在于:所述端蓋上設置有用于與振蕩反應器的容器相連接的連接口。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置，其特征在于:所述擺動座與調速電機輸出軸相垂直，與轉盤相平行。
5.一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)通過調速電機驅動轉盤旋轉，轉盤轉動帶動連桿運動，從而帶動活塞做往復直線運動，通過改變調速電機的轉速，可以改活塞的運動速度，從而實現(xiàn)對活塞運動的控制；(2)通過伺服電機帶動擺動座轉動，從而改變轉盤與活塞軸線的角度，調節(jié)活塞的運動行程；當擺動座端面與活塞的軸線垂直時，轉盤轉動時連桿繞著轉盤中心做圓周轉動，此時活塞往復運動的行程為零，振蕩裝置待機，輸出流量為零；當擺動座端面與活塞的軸線不垂直時，調速電機帶動盤轉動時，活塞開始做往復直線運動，振蕩裝置開始工作。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于振蕩流反應器的振蕩裝置及其使用方法，包括振蕩器殼體，振蕩器殼體內(nèi)部設置有由調速電機控制的轉盤，振蕩器殼體內(nèi)部設置有活塞缸，活塞缸內(nèi)設置有可在活塞缸內(nèi)移動的活塞，活塞缸外設置有端蓋，活塞與轉盤通過連桿相連接，調速電機與轉盤之間設置有擺動座，擺動座與調速電機固定連接，振蕩器殼體上設置有驅動擺動座繞水平面垂線轉動的伺服電機，振蕩器殼體上設置有可測量擺動座轉動角度的角度傳感器，本發(fā)明實現(xiàn)了振蕩流反應器中振蕩裝置的頻率和振幅的高精度無極可調，采用伺服電機提高了行程的調整精確度，對于振蕩裝置的活塞行程和速度調節(jié)，具有可靠、精確、易實現(xiàn)的特點，滿足振蕩流反應器中振蕩流振幅和頻率的精確控制。
【IPC分類】B01J19-24
【公開號】CN104772101
【申請?zhí)枴緾N201510179581
【發(fā)明人】陳劍雄, 鄭輝東, 彭育輝, 藍兆輝
【申請人】福州大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月16日