CN101476581A - 脉动流发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体机械，是一种用于实现流体压力按照设计规律进行周期性脉动变化的脉动流发生器，包括有液箱、主管、压力泵、三通接头、脉动流输出支管、调压支管、变速机构、电机及电机调速系统，主管上安装有压力泵，压力泵抽吸液箱中的液体工作介质并以恒定压力在主管中输送，三通接头一端与脉动流输出支管连接，另一端通过调压支管与液箱相通，所述的调压支管上安装有可连续回转式阀门，电机通过变速结构与调压支管上的可连续回转式阀门相连，电机调速系统与电机相连接。本发明主要优点在于：1)结构简单；2)脉动流周期调节方便；3)压力峰值调节方便。

Description

脉动流发生器

技术领域

本发明涉及一种流体机械，是一种用于实现流体压力按照设计规律进行周期性脉动变化的脉动流发生器。

背景技术

目前工业生产中，压力泵被广泛采用以提供恒定压力流体，因此泵主要以恒压泵为主。对于某些特定场合，如通过脉动压力流实现流体介质的预定周期性的输送、压力传递、诱导流体中结构共振等工程实际问题，则普通的压力泵无法实现。专利号为“CN99804701.5”，发明名称为“提供脉动流体的装置和方法”的中国专利中，记载了一种用超临界流体处理涂层表面时提供脉动超临界流体的装置与方法，该专利技术方案更主要的是为脉动流体提供分离输送回路，脉动流的产生及相关实现技术方案并没有记载。因此如何产生或发生脉动流、提供结构简单的脉动流发生器依然是个难题。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种脉动流发生器，其结构简单，可实现输送的流体压力按照设计的规律进行周期性的脉动，以满足不同工况下对流体压力周期性脉动的需要。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：脉动流发生器，其特征在于包括有液箱、主管、压力泵、三通接头、脉动流输出支管、调压支管、变速机构、电机及电机调速系统，主管上安装有压力泵，压力泵抽吸液箱中的液体工作介质并以恒定压力在主管中输送，三通接头一端与脉动流输出支管连接，另一端通过调压支管与液箱相通，所述的调压支管上安装有可连续回转式阀门，电机通过变速结构与调压支管上的可连续回转式阀门相连，电机调速系统与电机相连接。

按上述方案，所述的脉动流输出支管上安装有压力表，用于测量和观测脉动流输出支管中的流体压力。

按上述方案，所述的压力泵与主管通过压力泵接头相连接，便于更换不同压力级别的压力泵。

按上述方案，所述的可连续回转式阀门的转速通过电机调速系统进行设定，脉动流输出支管中流体流量和流体压力的脉动周期T，由可连续回转式阀门的回转轴转动一圈所用时间决定，且二者时间相等。

按上述方案，脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性方波、周期性正弦波或周期性三角波特征，当脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性方波时选择只能用于“全开或全关”两种状态的可连续回转式阀门；当脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性正弦波或周期性三角波则需要选择“渐开—全开—渐关—全关—渐开”式、能实现节流的可连续回转式阀门。

按上述方案，所述的脉动流输出支管的管口面积大于调压支管的管口面积；脉动流输出支管的管口面积与调压支管的管口面积之和等于主管的管口面积。

依据流体力学中质量与能量守恒法则可知，主管中输送出的恒压流体流入脉动流输出支管、调压支管中后，若调压支管中流体流量大小发生周期变化，必然会导致脉动流输出支管中流体流量和流体压力的周期性脉动变化。通过改变电机调速系统的转速，实现电机按照设定转速运转，从而使可连续回转式阀门按照要求的频率进行周期性的开关、渐开、渐关等动作，最终实现调压支管中流量大小和流体压力的周期性调节。

本发明主要优点在于：1)本发明采用旁路回转调节阀门调节流量的办法，实现了主回路压力调节，其实现结构简单；2)脉动流周期调节方便，要实现脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性方波、周期性正弦波或周期性三角波特征，只需将可连续回转式阀门选择为“全开或全关”两种状态或“渐开—全开—渐关—全关—渐开”式、能实现节流的可连续回转式阀门即可；3)压力峰值调节方便，脉动流输出支管中脉动流的最大压力等于压力泵提供的流体压力，因此可以更换不同压力级别的压力泵以改变脉动流的压力峰值，即当可连续回转式阀门处于“全关”状态时脉动流压力出现压力峰值，等于压力泵提供的流体压力，其他时间脉动流压力均小于压力泵提供的流体压力。

附图说明

图1为本发明实施例的结构原理图。

图中1.液箱，2.液体工作介质，3.主管，4.压力泵，5.主管压力泵接头，6.三通接头，7.脉动流输出支管，8.压力表，9.调压支管，10.可连续回转式阀门，11.变速机构，12.电机，13.电机调速系统。

具体实施方式

下面通过实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。

在图1中，脉动流发生器由液箱1、主管3、压力泵4、三通接头6、脉动流输出支管7、调压支管9、可连续回转式阀门10、变速机构11、电机12及电机调速系统13等构成；液箱1中装有液体工作介质2，安装于主管3上的压力泵4抽吸液箱1中的流体工作介质2并以恒定压力在主管3中输送，从主管3中输送出来的液体工作介质2进入三通接头6后分为两股流体，一股流体直接流入脉动流输出支管7，一股流体经由调压支管9后流回液箱中，液体工作介质2的流动方向如图中箭头方向所示；调压支管9上安装有可连续回转式阀门10；电机调速系统13与电机12相连，电机12与变速结构11输入回转轴相连，变速结构11输出回转轴与调压支管9上的可连续回转式阀门10的回转轴相连；通过设定电机调速系统13的转速，实现电机12按照设定转速运转，从而使可连续回转式阀门10按照要求的频率进行周期性的开关、渐开、渐关等动作，最终实现调压支管9中流量大小和流体压力的周期性调节。

在图1中，压力表8安装于脉动流输出支管7上，用于测量和观测脉动流输出支管7中的流体压力；压力泵4通过主管压力泵接头5安装于主管3上，便于更换不同压力级别的压力泵4。依据流体力学中质量与能量守恒法则可知，主管3中输送出的恒压流体流入脉动流输出支管7、调压支管9中后，若调压支管9中流体流量大小发生周期变化，必然会导致脉动流输出支管7中流体流量和流体压力的周期性脉动变化。可连续回转式阀门10的转速在电机调速系统13上进行改变和设定；脉动流输出支管7中流体流量和流体压力脉动周期T，由可连续回转式阀门10的回转轴转动一圈所用时间决定，且二者时间相等。脉动流输出支管7中流体流量和流体压力的周期性脉动，可以为周期性方波、正弦波、三角波等特征，不同特征的周期脉动需要选择不同结构形式的可连续回转式阀门10；具体表现为：对于周期性方波脉动流，需要选择只能用于“全开或全关”两种状态的可连续回转式阀门，如改进型闸阀；对于周期性正弦波和三角波脉动流，则需要选择“渐开—全开—渐关—全关—渐开”式、能实现节流的可连续回转式阀门。脉动流输出支管7的管口面积大于调压支管9的管口面积，脉动流输出支管7的管口面积与调压支管9的管口面积之和等于主管3的管口面积。脉动流输出支管7中脉动流的最大压力等于压力泵4提供的流体压力，更换不同压力级别的压力泵4可改变脉动流的压力峰值；当可连续回转式阀门10处于“全关”状态时脉动流压力出现压力峰值，等于压力泵4提供的流体压力，其他时间脉动流压力均小于压力泵4提供的流体压力。

本发明仅对液体工作介质有效，对可压缩性强的气体工作介质效果不理想。

Claims (6)

1、脉动流发生器，其特征在于包括有液箱(1)、主管(3)、压力泵(4)、三通接头(6)、脉动流输出支管(7)、调压支管(9)、变速机构(11)、电机(12)及电机调速系统(13)，主管上安装有压力泵，压力泵抽吸液箱中的液体工作介质(2)并以恒定压力在主管中输送，三通接头一端与脉动流输出支管连接，另一端通过调压支管与液箱相通，所述的调压支管上安装有可连续回转式阀门(10)，电机通过变速结构与调压支管上的可连续回转式阀门相连，电机调速系统与电机相连接。

2、按权利要求1所述的脉动流发生器，其特征在于所述的脉动流输出支管上安装有压力表(8)，用于测量和观测脉动流输出支管中的流体压力。

3、按权利要求1或2所述的脉动流发生器，其特征在于所述的压力泵与主管通过压力泵接头(5)相连接，便于更换不同压力级别的压力泵。

4、按权利要求1或2所述的脉动流发生器，其特征在于所述的可连续回转式阀门的转速通过电机调速系统进行设定，脉动流输出支管中流体流量和流体压力的脉动周期T，由可连续回转式阀门的回转轴转动一圈所用时间决定，且二者时间相等。

5、按权利要求1或2所述的脉动流发生器，其特征在于脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性方波、周期性正弦波或周期性三角波特征，当脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性方波时选择只能用于“全开或全关”两种状态的可连续回转式阀门；当脉动流输出支管中的流体流量和流体压力的周期性脉动为周期性正弦波或周期性三角波则需要选择“渐开—全开—渐关—全关—渐开”式、能实现节流的可连续回转式阀门。

6、按权利要求1或2所述的脉动流发生器，其特征在于所述的脉动流输出支管的管口面积大于调压支管的管口面积；脉动流输出支管的管口面积与调压支管的管口面积之和等于主管的管口面积。

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