專利名稱：葉片式脈動(dòng)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片式脈動(dòng)發(fā)生器。
背景技術(shù)：
葉片式脈動(dòng)發(fā)生器主要應(yīng)用于脈動(dòng)流強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)及某些化學(xué)反應(yīng)的管路中，為這些過程提供脈動(dòng)流。
脈動(dòng)流是指速度、壓力或流量等特性參數(shù)由于受到外界激勵(lì)而發(fā)生周期性變化的流體。這種流體在工程實(shí)際和日常生活中并不少見，如人類的動(dòng)脈血液和呼吸氣流都是脈動(dòng)流。該流體與普通的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)流體在流動(dòng)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(qiáng)化流體流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)效果。目前已有文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)證明該流體強(qiáng)化傳熱最高可達(dá)20倍以上，而傳質(zhì)效果更佳，可以成幾個(gè)數(shù)量級(jí)的提高傳質(zhì)效果。而相應(yīng)的脈動(dòng)流(或振蕩流)強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)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(xué)、海洋工程、擴(kuò)散式化學(xué)反應(yīng)、混合氣體的分離等。
能夠?yàn)楣こ虖?qiáng)化過程提供脈動(dòng)流體或?qū)α黧w實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)激勵(lì)的裝置被稱為脈動(dòng)發(fā)生器，這是實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)流強(qiáng)化作用的前提。也就是說，各種脈動(dòng)流強(qiáng)化過程必須存在脈動(dòng)式流動(dòng)的流體，而這一過程的實(shí)現(xiàn)是通過脈動(dòng)發(fā)生器來完成的。
脈動(dòng)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(shè)備(流體發(fā)生傳熱傳質(zhì)的位置)之間，脈動(dòng)發(fā)生器通過與調(diào)速電機(jī)連接實(shí)現(xiàn)可調(diào)頻脈動(dòng)，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(xiàng)提供脈動(dòng)流體的裝置和方法(申請(qǐng)?zhí)?9804701.5)和“Mechanically-driven pulsating flow valve for heat andmass transfer enhancement”(Patent Number6053203)。以上兩項(xiàng)專利分別出自國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局和美國專利網(wǎng)，二者申請(qǐng)人分別為美國新墨西哥州加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)和美國人David J.Sailor & Daniel J.Rohli。中國專利99804701.5公開的提供脈動(dòng)流體的裝置和方法，應(yīng)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(dǎo)和平板顯示器)時(shí)使用的光刻膠材料。該專利中生成脈動(dòng)流的裝備為以高壓脈沖與低壓脈動(dòng)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(jī)械驅(qū)動(dòng)脈動(dòng)閥主要包括入口(jet inlet)、出口(jet outlet)、閥殼(cap)、驅(qū)動(dòng)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(dòng)流體，從入口進(jìn)入該脈動(dòng)發(fā)生器，由于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸通過電機(jī)帶動(dòng)會(huì)周期性的使氣體通道與進(jìn)出口連通和關(guān)閉，這樣也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)原始流體的脈動(dòng)激勵(lì)，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(dòng)流的特性。
這種脈動(dòng)閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工困難，由于流體通道有折彎，能量損耗大。調(diào)速電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的通用單位為轉(zhuǎn)每分鐘(r/min)，而流體脈動(dòng)頻率的單位通常采用赫茲(Hz)，即每秒鐘實(shí)現(xiàn)多少次脈動(dòng)，這樣對(duì)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(shí)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(fù)雜、加工困難、能量損耗大、脈動(dòng)頻率與激勵(lì)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系需通過換算來實(shí)現(xiàn)，操作繁瑣的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、能量損耗小、脈動(dòng)頻率可直接調(diào)節(jié)的葉片式脈動(dòng)發(fā)生器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種葉片式脈動(dòng)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(duì)圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片、與靜葉片配合的動(dòng)葉片，所述的靜葉片與動(dòng)葉片上開有通孔，靜葉片上的通孔與動(dòng)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(dòng)葉片垂直安裝在流體通道內(nèi)，所述的一對(duì)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(dòng)軸穿過靜葉片的中心與動(dòng)葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機(jī)。
所述的一對(duì)圓錐齒輪外設(shè)有圓錐齒輪防塵罩。
圓錐齒輪傳動(dòng)比與脈動(dòng)葉片通孔個(gè)數(shù)的乘積為60，所述的靜葉片與動(dòng)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(dòng)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(dòng)葉片則是由調(diào)速電機(jī)通過水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)軸經(jīng)錐齒傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)作用，圍繞豎直圓錐齒輪的轉(zhuǎn)軸周期性轉(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。流動(dòng)介質(zhì)從脈動(dòng)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(shí)現(xiàn)了對(duì)該流動(dòng)工質(zhì)的脈動(dòng)激勵(lì)，也就產(chǎn)生了具有周期性變化特性的脈動(dòng)流。
通過葉片開孔個(gè)數(shù)和齒輪傳動(dòng)比的組合，實(shí)現(xiàn)輸入轉(zhuǎn)速與輸出流體脈動(dòng)頻率的數(shù)值相等。例如，調(diào)速電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速為50r/min，經(jīng)過1∶10的齒輪傳動(dòng)比后，轉(zhuǎn)速變?yōu)?00r/min，又因脈動(dòng)葉片通孔個(gè)數(shù)為6個(gè)，即動(dòng)葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，與靜動(dòng)葉片之間開閉6次，系統(tǒng)對(duì)通過閥體的流體實(shí)現(xiàn)6次脈動(dòng)激勵(lì)，這樣對(duì)應(yīng)頻率為3000次/分鐘，換算為標(biāo)準(zhǔn)單位為50Hz。此頻率數(shù)值與調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)值相同，在工程使用中就不需要進(jìn)行由于轉(zhuǎn)速單位與脈動(dòng)頻率單位不同及齒輪傳動(dòng)比、開孔個(gè)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(dòng)比與開孔個(gè)數(shù)的組合除例中所述外還包括其他工程實(shí)際允許的其他方案，如傳動(dòng)比為20，開孔個(gè)數(shù)為3個(gè)和在調(diào)速電機(jī)與葉片式脈動(dòng)發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)輸入轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置調(diào)速裝置等。
本發(fā)明所述的葉片式脈動(dòng)發(fā)生器的有益效果主要表現(xiàn)在1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，能夠保證轉(zhuǎn)軸之間轉(zhuǎn)動(dòng)與傳動(dòng)穩(wěn)定可靠，較其他脈動(dòng)發(fā)生器更容易實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)激勵(lì)；2、流體通道直線布置，能量損耗小；3、通過錐齒傳動(dòng)比與葉片孔數(shù)的共同作用，實(shí)現(xiàn)了所連接調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)值等于流體脈動(dòng)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(shí)由于使用了調(diào)速電機(jī)，也就實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)工質(zhì)脈動(dòng)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(huì)造成由于法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制而僅限與某一種管路配套使用，增強(qiáng)了通用性。


圖1是葉片式脈動(dòng)發(fā)生器工作流程示意圖。
圖2是現(xiàn)有葉片式脈動(dòng)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明葉片式脈動(dòng)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的管路安裝圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的靜葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一參見附圖一種葉片式脈動(dòng)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(duì)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(dòng)葉片4，所述的靜葉片與動(dòng)葉片上開有6個(gè)相同個(gè)數(shù)的通孔，靜葉片上的通孔與動(dòng)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(dòng)葉片豎直安裝在流體通道的出口處前端，所述的一對(duì)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(dòng)軸5穿過靜葉片的中心與動(dòng)葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸6穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機(jī)。
所述的一對(duì)圓錐齒輪外設(shè)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(shí)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(shí)施例其余結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方式與實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求
1.一種葉片式脈動(dòng)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(duì)圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片、與靜葉片配合的動(dòng)葉片，所述的靜葉片與動(dòng)葉片上開有通孔，靜葉片上的通孔與動(dòng)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(dòng)葉片垂直安裝在流體通道內(nèi)，所述的一對(duì)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(dòng)軸穿過靜葉片的中心與動(dòng)葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的葉片式脈動(dòng)發(fā)生器，其特征在于所述的一對(duì)圓錐齒輪外設(shè)有圓錐齒輪防塵罩。
3.如權(quán)利要求1所述的葉片式脈動(dòng)發(fā)生器，其特征在于圓錐齒輪傳動(dòng)比與脈動(dòng)葉片通孔個(gè)數(shù)的乘積為60，所述的靜葉片與動(dòng)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(dòng)發(fā)生器，其特征在于圓錐齒輪傳動(dòng)比與脈動(dòng)葉片通孔個(gè)數(shù)的乘積為60，所述的靜葉片與動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)圓錐齒輪、固定安裝在閥殼上的靜葉片、與靜葉片配合的動(dòng)葉片，靜葉片與動(dòng)葉片上開有通孔，靜葉片上的通孔與動(dòng)葉片上的通孔同軸安裝，流體通道為直通道，靜葉片與動(dòng)葉片垂直安裝在流體通道內(nèi)，一對(duì)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(dòng)軸穿過靜葉片的中心與動(dòng)葉片中心固接，水平圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿出閥殼連接外接的調(diào)速電機(jī)。本發(fā)明葉片式脈動(dòng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、能量損耗小、脈動(dòng)頻率可直接調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F17D1/20GK1869501SQ20061005225
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)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(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)