專(zhuān)利名稱(chēng)：可調(diào)節(jié)柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，該發(fā)生器用于在管路中精確產(chǎn)生周期性正弦方波的脈動(dòng)流。
背景技術(shù)：
我國(guó)工程熱物理學(xué)科中傳熱傳質(zhì)學(xué)發(fā)展方向的核心著眼點(diǎn)為密切結(jié)合當(dāng)今世界社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的三大主導(dǎo)科技一一生物、信息和納米科技。目前，脈動(dòng)傳熱研究均集中在這三個(gè)方面。通過(guò)脈動(dòng)傳熱技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效的散熱和傳熱功能，解決重要領(lǐng)域的熱障瓶頸以及大大降低能源的消耗。脈動(dòng)傳熱的研究從宏觀研究逐步進(jìn)入微納尺度的脈動(dòng)傳熱，如微液滴和微換熱器等。這些都預(yù)示著脈動(dòng)傳熱具有廣泛的應(yīng)用背景和巨大的開(kāi)發(fā)潛力，而且具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值，開(kāi)展相關(guān)的研究非常必要。本課題組目前正在進(jìn)行國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“列管式換熱器流體誘導(dǎo)振動(dòng)強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究”(NO. 50976080)的研究，該課題的研究也涉及到脈動(dòng)流，于是尋求獲得脈動(dòng)流成為ー個(gè)需要解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)專(zhuān)利號(hào)為“CN200910060614. 8”的脈動(dòng)流發(fā)生器，可以初步實(shí)現(xiàn)周期性變化的流體流速脈動(dòng)，但該脈動(dòng)流發(fā)生器只能實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)振幅的調(diào)節(jié)，且該脈動(dòng)流發(fā)生器產(chǎn)生的流體的周期性脈動(dòng)不夠精確?；诖?，應(yīng)尋求解決脈動(dòng)流平均流速、脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅等ニ個(gè)量的精確調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提出的一種柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器。該裝置通過(guò)各支路、調(diào)頻電機(jī)及活塞連桿機(jī)構(gòu)的共同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈動(dòng)平均流速、脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅三個(gè)參量的精確調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生要求頻率、振幅的脈動(dòng)流。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，其特征在于包括有水箱、輸出支路I、輸出支路II、輸出支路III和主路IV，
所述的輸出支路I包括有調(diào)頻管道泵和截止閥，調(diào)頻管道泵的一端與水箱連接，另ー端與截止閥相連，輸出壓カ恒定的流體，截止閥用于調(diào)節(jié)輸出支路I輸出流量大??；
所述的輸出支路II包括球閥和第一止回閥，所述的球閥一端與水箱相連，另一端與第一止回閥相連，防止輸出支路III的流體回流到輸出支路II，第一止回閥通過(guò)三通A連入輸出支路III ；
所述的輸出支路III包括調(diào)頻電機(jī)、活塞連桿機(jī)構(gòu)和第二止回閥，調(diào)頻電機(jī)帶動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，活塞連桿機(jī)構(gòu)安放在輸出支路III的入口，第二止回閥安放于輸出支路III的出ロ靠近輸出支路I，輸出支路I和輸出支路III又通過(guò)三通B的兩接ロ連入主路IV，輸出脈動(dòng)流，輸出支路I通過(guò)調(diào)頻管道泵輸出穩(wěn)定流體，輸出支路III上的調(diào)頻電機(jī)帶動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，水箱的水通過(guò)輸出支路II進(jìn)入輸出支路III，當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)吋，壓迫輸出支路III中的流體進(jìn)入主路IV，如此形成主路IV中的流體流速呈現(xiàn)正弦方波狀的波動(dòng)。
按上述方案，所述主路IV中布置ー電磁流量計(jì)，通過(guò)采集電磁流量計(jì)的流量，便于調(diào)節(jié)輸出支路I和輸出支路III的流量。按上述方案，所述輸出支路I、輸出支路II、輸出支路III和主路IV的管路的管ロ截面積相等。因此，主路IV中的流速為輸出支路I和輸出支路III的流速之和。本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)在于1)通過(guò)輸出支路I調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)流量，輸出支路III得到脈動(dòng)流量，以及調(diào)節(jié)調(diào)頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速及改變凸輪偏心距離可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)主路IV中脈動(dòng)流的平均流速、脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅的調(diào)節(jié)，得到有研究?jī)r(jià)值的脈動(dòng)流；2)利用調(diào)頻電機(jī)及活塞連桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制輸出支路III輸出的流量，活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，利用低壓吸入流體，然后由活塞推動(dòng)流入主路IV，節(jié)省能耗，簡(jiǎn)單方便；3)本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以滿(mǎn)足不同的脈動(dòng)流要求。



圖I為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中 I、水箱，2、流體エ質(zhì)，3、調(diào)頻管道泵，4、截止閥，5、球閥，6、主路IV，7、第一止回閥，8、三通A，9、調(diào)頻電機(jī)，10、調(diào)頻器，11、減速器，12、凸輪，13、連桿，14、活塞，15、輸出支路III，16、第二止回閥，17、三通B，18、電磁流量計(jì)，19、輸出支路I，20、輸出支路II。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I所示，柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，其特征在于包括有水箱I、輸出支路I 19、輸出支路II 20、輸出支路III 15和主路IV 6，流體的流動(dòng)方向如圖中箭頭所示，
所述的輸出支路I 19包括有調(diào)頻管道泵3和截止閥4，調(diào)頻管道泵3的一端與水箱I連接，抽吸水箱I中的流體エ質(zhì)2進(jìn)入輸出支路I 19，另一端與截止閥相連，輸出壓カ恒定的流體，截止閥用于調(diào)節(jié)輸出支路I輸出流量大小；
所述的輸出支路II 20包括球閥5和第一止回閥7，所述的球閥一端與水箱相連，用于輸出支路II 20的開(kāi)關(guān)，另一端與第一止回閥相連，防止輸出支路III的流體回流到輸出支路
II，第一止回閥7通過(guò)三通A8連入輸出支路III 15 ；
所述的輸出支路III包括調(diào)頻電機(jī)9、活塞連桿機(jī)構(gòu)和第二止回閥16，調(diào)頻電機(jī)9帶動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，活塞連桿機(jī)構(gòu)安放在輸出支路III的入ロ，活塞連桿機(jī)構(gòu)包括有活塞14、連桿13和凸輪12、調(diào)頻電機(jī)上連接有調(diào)頻器10和減速器11，調(diào)頻電機(jī)與活塞連桿機(jī)構(gòu)相連，依靠調(diào)頻電機(jī)9的驅(qū)動(dòng)使活塞14在進(jìn)ロ通道內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第二止回閥16安放于輸出支路III的出ロ靠近輸出支路I，該止回閥讓流體只能從輸出支路III 15流出，不能讓流體流入，輸出支路I 19和輸出支路III15又通過(guò)三通B17的兩接ロ連入主路IV 6，輸出脈動(dòng)流，輸出支路I 19通過(guò)調(diào)頻管道泵3輸出穩(wěn)定流體，輸出支路III 15上的調(diào)頻電機(jī)9帶動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，水箱的水通過(guò)輸出支路II 20進(jìn)入輸出支路III 15，當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓迫輸出支路III 15中的流體進(jìn)入主路IV 6，如此形成主路IV中的流體流速呈現(xiàn)正弦方波狀的波動(dòng)，所述主路IV中布置ー電磁流量計(jì)18,通過(guò)采集電磁流量計(jì)的流量,便于調(diào)節(jié)輸出支路I和輸出支路III的流量。本發(fā)明所述輸出支路I、輸出支路II、輸出支路III和主路IV的管路的管ロ截面積相等。因此，主路IV中的流速為輸出支路I和輸出支路III的流速之和。根據(jù)流體力學(xué)中的質(zhì)量與能量守恒定理，本發(fā)明主路IV 6的脈動(dòng)流速為輸出支路
I19和輸出支路II 20的流速之和；根據(jù)所述方案，輸出支路I 19由調(diào)頻管道泵3輸出恒定流量的流體，輸出支路III 15中的活塞14在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷通過(guò)輸出支路II 20從水箱I中抽出流體エ質(zhì)2，然后壓縮流體，使得輸出支路III 15周期性的輸出流體。當(dāng)活塞14向輸出支路III 15管ロ運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出支路III 15內(nèi)形成低壓，在壓差的作用下，水箱I的流體エ質(zhì)2流入輸出支路III 15管道內(nèi)，當(dāng)活塞14向另一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，將輸出支路III 15內(nèi)的流體推送進(jìn)入主路IV 6 ;輸出支路II 20中的止回閥7讓流體只能出，不能進(jìn)，而輸出支路III中的止回閥16讓流體只能輸出到主路IV 6，不讓流體進(jìn)入輸出支路III 15，這樣在活塞14往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，輸出支路III 15周期性的輸出流體，并且這部分流體為脈動(dòng)流體。調(diào)頻電機(jī)9的轉(zhuǎn)速為流體脈動(dòng)的頻率，在確定頻率后，通過(guò)改變活塞連桿機(jī)構(gòu)中的凸輪12偏心距離，來(lái)改變活塞14往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度，從而調(diào)節(jié)脈動(dòng)流的振幅。
本發(fā)明通過(guò)輸出支路I 19、輸出支路II 20、輸出支路III15以及活塞連桿機(jī)構(gòu)的共同作用，準(zhǔn)確得到需要的脈動(dòng)流平均流速、脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)振幅，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，調(diào)節(jié)方便。
權(quán)利要求
1.柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，其特征在于包括有水箱(I)、輸出支路I(19)、輸出支路II(20)、輸出支路III(15)和主路IV (6)， 所述的輸出支路I (19)包括有調(diào)頻管道泵(3)和截止閥(4)，調(diào)頻管道泵(3)的一端與水箱(I)連接，另一端與截止閥相連，輸出壓カ恒定的流體，截止閥用于調(diào)節(jié)輸出支路I輸出流量大??； 所述的輸出支路II (20)包括球閥(5)和第一止回閥(7)，所述的球閥一端與水箱相連，另一端與第一止回閥相連，防止輸出支路III的流體回流到輸出支路II，第一止回閥(7)通過(guò)三通A (8)連入輸出支路III(15); 所述的輸出支路III包括調(diào)頻電機(jī)(9)、活塞連桿機(jī)構(gòu)和第二止回閥(16)，調(diào)頻電機(jī)(9)帶動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，活塞連桿機(jī)構(gòu)安放在輸出支路III的入ロ，第二止回閥(16)安放于輸出支路III的出口靠近輸出支路I，輸出支路I (19)和輸出支路III (15)又通過(guò)三通B (17) 的兩接ロ連入主路IV(6)，輸出脈動(dòng)流，輸出支路I (19)通過(guò)調(diào)頻管道泵(3)輸出穩(wěn)定流體，輸出支路111(15)上的調(diào)頻電機(jī)(9)帶動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，水箱的水通過(guò)輸出支路II (20)進(jìn)入輸出支路111(15)，當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓迫輸出支路111(15)中的流體進(jìn)入主路IV(6)，如此形成主路IV中的流體流速呈現(xiàn)正弦方波狀的波動(dòng)。
2.按權(quán)利要求I所述的柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，其特征在于所述主路IV中布置一電磁流量計(jì)(18)，通過(guò)采集電磁流量計(jì)的流量，便于調(diào)節(jié)輸出支路I和輸出支路III的流量。
3.按權(quán)利要求I或2所述的柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，其特征在于所述輸出支路I、輸出支路II、輸出支路III和主路IV的管路的管ロ截面積相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)柱塞式脈動(dòng)流發(fā)生器，包括有水箱、輸出支路Ⅰ、輸出支路Ⅱ、輸出支路Ⅲ和主路Ⅳ，所述的輸出支路Ⅰ的調(diào)頻管道泵的一端與水箱連接，另一端與截止閥相連，所述的輸出支路Ⅱ包括球閥和第一止回閥，所述的球閥一端與水箱相連，另一端與第一止回閥相連，第一止回閥通過(guò)三通A連入輸出支路Ⅲ；所述的輸出支路Ⅲ的活塞連桿機(jī)構(gòu)安放在輸出支路Ⅲ的入口，第二止回閥安放于輸出支路Ⅲ的出口靠近輸出支路Ⅰ，輸出支路Ⅰ和輸出支路Ⅲ又通過(guò)三通B的兩接口連入主路Ⅳ；本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)1)通過(guò)輸出支路Ⅰ調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)流量，輸出支路Ⅲ得到脈動(dòng)流量；2)節(jié)省能耗，簡(jiǎn)單方便；3)本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以滿(mǎn)足不同的脈動(dòng)流要求。
文檔編號(hào)F15B21/12GK102678689SQ201210145570
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者劉利軍, 喻九陽(yáng), 徐建民, 楊文灝, 林緯, 王成剛, 聶思皓, 鄭小濤 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)