專利名稱：葉片式脈動發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種葉片式脈動發(fā)生器。
背景技術(shù)：
葉片式脈動發(fā)生器主要應用于脈動流強化傳熱、傳質(zhì)及某些化學反應的管路中，為這些過程提供脈動流。
脈動流是指速度、壓力或流量等特性參數(shù)由于受到外界激勵而發(fā)生周期性變化的流體。這種流體在工程實際和日常生活中并不少見，如人類的動脈血液和呼吸氣流都是脈動流。該流體與普通的穩(wěn)態(tài)流動流體在流動和傳熱傳質(zhì)方面有很大程度的不同，它能夠非常有效的強化流體流動和傳熱傳質(zhì)效果。目前已有文獻中實驗證明該流體強化傳熱最高可達20倍以上，而傳質(zhì)效果更佳，可以成幾個數(shù)量級的提高傳質(zhì)效果。而相應的脈動流(或振蕩流)強化傳熱傳質(zhì)和化學反應的應用范例不勝枚舉，如換熱器、干燥過程、電子冷卻、航空航天、生物醫(yī)學、海洋工程、擴散式化學反應、混合氣體的分離等。
能夠為工程強化過程提供脈動流體或?qū)α黧w實現(xiàn)脈動激勵的裝置被稱為脈動發(fā)生器，這是實現(xiàn)脈動流強化作用的前提。也就是說，各種脈動流強化過程必須存在脈動式流動的流體，而這一過程的實現(xiàn)是通過脈動發(fā)生器來完成的。
脈動發(fā)生器被安裝的位置通常是流體源(提供流體的裝置)和作用設備(流體發(fā)生傳熱傳質(zhì)的位置)之間，脈動發(fā)生器通過與調(diào)速電機連接實現(xiàn)可調(diào)頻脈動，前端與流體源連接，后端與工作段相連接。
目前已經(jīng)檢索到的國內(nèi)外相關(guān)專利主要有兩項提供脈動流體的裝置和方法(申請?zhí)?9804701.5)和“Mechanically-driven pulsating flow valve for heat andmass transfer enhancement”(Patent Number6053203)。以上兩項專利分別出自國家知識產(chǎn)權(quán)局和美國專利網(wǎng)，二者申請人分別為美國新墨西哥州加利福尼亞大學董事會和美國人David J.Sailor & Daniel J.Rohli。中國專利99804701.5公開的提供脈動流體的裝置和方法，應用背景比較專一，主要用于清除在制造集成電路或其它電子元器件(如電路板、光波導和平板顯示器)時使用的光刻膠材料。該專利中生成脈動流的裝備為以高壓脈沖與低壓脈動形式交替的泵，且該專利中并無任何關(guān)于此種泵的具體描述。
美國專利6053203，公開了一種機械驅(qū)動脈動閥主要包括入口(jet inlet)、出口(jet outlet)、閥殼(cap)、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸(driven shaft)、氣體通道(machinedpassage)幾部分組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。由流體源提供穩(wěn)態(tài)流動流體，從入口進入該脈動發(fā)生器，由于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸通過電機帶動會周期性的使氣體通道與進出口連通和關(guān)閉，這樣也就實現(xiàn)了對原始流體的脈動激勵，使其流量、壓力、速度等物性參數(shù)發(fā)生周期性的變化，從而具有了脈動流的特性。
這種脈動閥結(jié)構(gòu)復雜、加工困難，由于流體通道有折彎，能量損耗大。調(diào)速電機或電動機的通用單位為轉(zhuǎn)每分鐘(r/min)，而流體脈動頻率的單位通常采用赫茲(Hz)，即每秒鐘實現(xiàn)多少次脈動，這樣對輸入轉(zhuǎn)速和輸出頻率之間造成了一定的麻煩，需要通過關(guān)系換算來實現(xiàn)輸入前后頻率數(shù)值的統(tǒng)一，不利于研究和生產(chǎn)，操作繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復雜、加工困難、能量損耗大、脈動頻率與激勵機構(gòu)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系需通過換算來實現(xiàn)，操作繁瑣的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、能量損耗小、脈動頻率可直接調(diào)節(jié)的葉片式脈動發(fā)生器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種葉片式脈動發(fā)生器，包括閥殼、貫穿閥殼的流體通道及位于閥殼兩側(cè)的安裝端面，還包括安裝在閥殼內(nèi)的一對圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片、與靜葉片配合的動葉片，所述的靜葉片與動葉片上開有通孔，靜葉片上的通孔與動葉片上的通孔同軸安裝，所述的流體通道為直通道，靜葉片與動葉片垂直安裝在流體通道內(nèi)，所述的一對圓錐齒輪為固接的水平圓錐齒輪和豎直圓錐齒輪，豎直圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸穿過靜葉片的中心與動葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機。
所述的一對圓錐齒輪外設有圓錐齒輪防塵罩。
圓錐齒輪傳動比與脈動葉片通孔個數(shù)的乘積為60，所述的靜葉片與動葉片上的通孔形狀相似或相同。
所述的閥殼通過螺栓直接固定在管路的兩法蘭之間。
所述的閥殼兩端面為法蘭，通過法蘭連接安裝在管路中。
本發(fā)明葉片式脈動發(fā)生器的工作原理為靜葉片固定在發(fā)生器閥殼上，而動葉片則是由調(diào)速電機通過水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)軸經(jīng)錐齒傳遞轉(zhuǎn)動作用，圍繞豎直圓錐齒輪的轉(zhuǎn)軸周期性轉(zhuǎn)動，使靜葉片和動葉片上的通孔實現(xiàn)周期性的開啟和關(guān)閉。流動介質(zhì)從脈動發(fā)生器通道的入口流至出口，遇到周期性開閉的通道結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了對該流動工質(zhì)的脈動激勵，也就產(chǎn)生了具有周期性變化特性的脈動流。
通過葉片開孔個數(shù)和齒輪傳動比的組合，實現(xiàn)輸入轉(zhuǎn)速與輸出流體脈動頻率的數(shù)值相等。例如，調(diào)速電機輸入轉(zhuǎn)速為50r/min，經(jīng)過1∶10的齒輪傳動比后，轉(zhuǎn)速變?yōu)?00r/min，又因脈動葉片通孔個數(shù)為6個，即動葉片每轉(zhuǎn)動一周，與靜動葉片之間開閉6次，系統(tǒng)對通過閥體的流體實現(xiàn)6次脈動激勵，這樣對應頻率為3000次/分鐘，換算為標準單位為50Hz。此頻率數(shù)值與調(diào)速電機轉(zhuǎn)速的數(shù)值相同，在工程使用中就不需要進行由于轉(zhuǎn)速單位與脈動頻率單位不同及齒輪傳動比、開孔個數(shù)而帶來的相關(guān)關(guān)系轉(zhuǎn)換了。上述范例中齒輪傳動比與開孔個數(shù)的組合除例中所述外還包括其他工程實際允許的其他方案，如傳動比為20，開孔個數(shù)為3個和在調(diào)速電機與葉片式脈動發(fā)生器轉(zhuǎn)動輸入轉(zhuǎn)軸之間設置調(diào)速裝置等。
本發(fā)明所述的葉片式脈動發(fā)生器的有益效果主要表現(xiàn)在1、結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，能夠保證轉(zhuǎn)軸之間轉(zhuǎn)動與傳動穩(wěn)定可靠，較其他脈動發(fā)生器更容易實現(xiàn)脈動激勵；2、流體通道直線布置，能量損耗??；3、通過錐齒傳動比與葉片孔數(shù)的共同作用，實現(xiàn)了所連接調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速數(shù)值等于流體脈動頻率的數(shù)值，轉(zhuǎn)速與頻率數(shù)值量統(tǒng)一，無需換算，同時由于使用了調(diào)速電機，也就實現(xiàn)了流動工質(zhì)脈動頻率的可調(diào)性；4、即可采用“夾持式”安裝，也可采用“法蘭式”安裝結(jié)構(gòu)，尤其是“夾持式”安裝不會造成由于法蘭標準尺寸的限制而僅限與某一種管路配套使用，增強了通用性。


圖1是葉片式脈動發(fā)生器工作流程示意圖。
圖2是現(xiàn)有葉片式脈動發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明葉片式脈動發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例一的管路安裝圖。
圖5是本發(fā)明實施例一的靜葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明實施例一的動葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
實施例一參見附圖一種葉片式脈動發(fā)生器，包括閥殼、貫穿閥殼的流體通道及位于閥殼兩側(cè)的安裝端面，還包括安裝在閥殼內(nèi)的一對圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片3、與靜葉片配合的動葉片4，所述的靜葉片與動葉片上開有6個相同個數(shù)的通孔，靜葉片上的通孔與動葉片上的通孔同軸安裝，所述的流體通道為直通道，靜葉片與動葉片豎直安裝在流體通道的出口處前端，所述的一對圓錐齒輪為固接的水平圓錐齒輪1和豎直圓錐齒輪2，豎直圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸5穿過靜葉片的中心與動葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸6穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機。
所述的一對圓錐齒輪外設有圓錐齒輪防塵罩。
所述的閥殼通過螺栓直接固定在管路的兩法蘭之間。
實施例二所述的閥殼兩邊為法蘭，通過法蘭連接安裝在管路中。
本實施例其余結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)方式與實施例一相同。
權(quán)利要求
1.一種葉片式脈動發(fā)生器，包括閥殼、貫穿閥殼的流體通道及位于閥殼兩側(cè)的安裝端面，其特征在于還包括安裝在閥殼內(nèi)的一對圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片、與靜葉片配合的動葉片，所述的靜葉片與動葉片上開有通孔，靜葉片上的通孔與動葉片上的通孔同軸安裝，所述的流體通道為直通道，靜葉片與動葉片垂直安裝在流體通道內(nèi)，所述的一對圓錐齒輪為固接的水平圓錐齒輪和豎直圓錐齒輪，豎直圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸穿過靜葉片的中心與動葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機。
2.如權(quán)利要求1所述的葉片式脈動發(fā)生器，其特征在于所述的一對圓錐齒輪外設有圓錐齒輪防塵罩。
3.如權(quán)利要求1所述的葉片式脈動發(fā)生器，其特征在于圓錐齒輪傳動比與脈動葉片通孔個數(shù)的乘積為60，所述的靜葉片與動葉片上的通孔形狀相似或相同。
4.如權(quán)利要求2所述的葉片式脈動發(fā)生器，其特征在于圓錐齒輪傳動比與脈動葉片通孔個數(shù)的乘積為60，所述的靜葉片與動葉片上的通孔形狀相似或相同。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的葉片式脈動發(fā)生器，其特征在于所述的閥殼通過螺栓直接固定在管路的兩法蘭之間。
6.如權(quán)利要求1-4之一所述的葉片式脈動發(fā)生器，其特征在于所述的閥殼兩端面為法蘭，通過法蘭連接安裝在管路中。
全文摘要
一種葉片式脈動發(fā)生器，包括閥殼、貫穿閥殼的流體通道及位于閥殼兩側(cè)的安裝端面，還包括安裝在閥殼內(nèi)的一對圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片、與靜葉片配合的動葉片，靜葉片與動葉片上開有通孔，靜葉片上的通孔與動葉片上的通孔同軸安裝，流體通道為直通道，靜葉片與動葉片垂直安裝在流體通道內(nèi)，一對圓錐齒輪為固接的水平圓錐齒輪和豎直圓錐齒輪，豎直圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸穿過靜葉片的中心與動葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機。本發(fā)明葉片式脈動發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、能量損耗小、脈動頻率可直接調(diào)節(jié)。
文檔編號F17D1/20GK1869501SQ20061005225
公開日2006年11月29日 申請日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者鐘英杰, 徐璋, 李華 申請人:浙江工業(yè)大學