CN103758776A - 风量控制装置及离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风量控制装置及离心风机，该风量控制装置包括：壳体、固定设置在壳体内的芯轴管及套设于芯轴管上的活塞；壳体的第一端用于进入第一气流，壳体的第二端用于出气，壳体的内周壁向壳体的中心凹陷形成节流曲面；活塞的外周壁与壳体的内周壁形成气流通道；活塞的内腔通入有第二气流，活塞与芯轴管之间还设有用于给活塞的低压侧提供张力的弹性部件，活塞在第一气流和第二气流的压力差及弹性部件的张力作用下沿芯轴管滑动；气流通道包括活塞的外周壁与节流曲面配合形成的以控制第一气流流量的喉环。无需采用电子控制器件，成本低，且避免了电子器件温变漂移、老化失效的隐患，且无需借助外力来驱动节流风门，结构简单可靠。

Description

风量控制装置及离心风机

技术领域

本发明涉及离心风机领域，特别地，涉及一种风量控制装置及离心风机。

背景技术

离心风机的某一全压力有一对应的工作流量。当全压力波动时，流量也产生波动，并且流量的波动幅度比全压力的波动幅度要大很多。在实际应用中，全压力随阻力忽大忽小变化，如果全压力的大小不加控制，离心风机的工作流量将产生更大的波动，造成驱动过载、工况不稳。例如在气力输送装置中，当工况输送量低于额定输送量时，风机全压力降低、造成输送风速大增，导致管道磨损、物料颗粒破碎；因此需要对离心风机的工作流量加以控制。

现有的离心风机流量控制方法主要有以下三种：

一、压力节流阀控制：在离心风机的管路上设有压力节流阀及传感器，传感器将测量的静压力数据传至控制器或电子节流控制机构上，自动调整压力节流阀的开口大小，达到稳流的目的；

二、流速节流阀控制：在离心风机的管路上设有流速节流阀及传感器，传感器将测量的风速数据传至控制器或电子节流控制机构上，自动调整流速节流阀的开口大小，达到稳流的目的；

三、风机转速变频器控制：在离心风机的管路上设有风机转速变频器及传感器，传感器将测量的压力数据或风速数据传到风机转速控制机构变频改变风机转速，达到稳流的目的。

上述三种离心风机流量控制方法，都是利用具有相当灵敏度的传感器，将测量到的风机现状信号参数，经过处理控制风门或变频器的动作，达到稳流的目的。但上述的流量控制方法，执行机构复杂、发生机械故障概率较高，且通过电子器件控制，电子器件容易发生温变漂移及老化失效的问题，需要经常更换，导致控制成本高；且传统的控制方式，在流量太大时，通过执行机构关小风门，通过提高节流阻力来减少流量，亦大大降低了整个系统的风力效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种风量控制装置及离心风机，以解决离心风机的风量控制的控制成本高及节流控制导致的风力效率低的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种风量控制装置，包括：壳体、固定设置在壳体内的芯轴管及套设于芯轴管上与芯轴管密封配合的活塞；

壳体呈两端开口的筒状，壳体的第一端用于进入第一气流，壳体的第二端用于出气，壳体的内周壁向壳体的中心凹陷形成节流曲面；

活塞的外周壁与壳体的内周壁形成使第一气流从壳体的第一端流至壳体的第二端的气流通道；

活塞为空心结构，活塞的内腔通入有第二气流，活塞与芯轴管之间还设有用于给活塞的低压侧提供张力的弹性部件，活塞在第一气流和第二气流的压力差及弹性部件的张力作用下沿芯轴管滑动；

活塞呈两端小、中间大的锥形筒；

气流通道包括活塞的外周壁与节流曲面配合形成的以控制第一气流流量的喉环。

进一步地，芯轴管呈阶梯状，包括依次连接的且直径不相等的首端定位管、一个或多个中间导通管及末端导通管，活塞的第一端在首端定位管上滑动，中间导通管与末端导通管连通形成容纳内腔，容纳内腔设有用于导入第二气流的第一开口；活塞的第二端在末端导通管上滑动；容纳内腔与活塞的内腔之间设有连通的第二开口，活塞的内腔固设与中间导通管的外壁配合的隔压板，以将活塞内与容纳内腔导通的部分与活塞内的其余部分隔开。

进一步地，首端定位管、中间导通管、末端导通管的直径依次增大。

进一步地，首端定位管插入中间导通管及末端导通管内，并延伸至末端导通管的端部。

进一步地，当第一气流的气压小于第二气流的气压时，弹性部件设于首端定位管与活塞之间。

进一步地，当第一气流的气压大于第二气流的气压时，弹性部件设于末端导通管与活塞之间。

进一步地，弹性部件为套设于芯轴管上的弹簧。

进一步地，活塞的外周壁呈包络线状。

根据本发明的另一方面，提供一种离心风机，包括：上述的风量控制装置及离心风机主体，离心风机主体包括进风口，风量控制装置的壳体的第二端与离心风机主体的进风口相通。

根据本发明的另一方面，提供一种离心风机，包括：上述的风量控制装置及离心风机主体，离心风机主体包括出风口，风量控制装置的壳体的第一端与离心风机主体的出风口相通。

本发明具有以下有益效果：

本发明风量控制装置，通过在壳体内设置芯轴管及套设于芯轴管的活塞，且活塞的内腔通入的第二气流，并在壳体的通道内引入第一气流，在活塞与芯轴管之间设置弹性部件，使得活塞在第一气流与第二气流的压力差及弹性部件的张力作用下沿芯轴管滑动，控制活塞与壳体的内壁形成的喉环的开口大小，从而控制第一气流的流量，以满足实际生产的需要。本发明风量控制装置无需采用电子控制器件，成本低，且避免了电子器件温变漂移、老化失效的隐患，且无需借助外力来驱动节流风门，结构简单可靠。

本发明离心风机，通过采用本发明风量控制装置，可实现离心风机的进风口或者出风口的风力流量稳定，且流量的控制处理无中间环节，也不需要借助外力驱动节流风门，活塞具有节流移动和释放移动的状态，以保证活塞与壳体内壁的节流曲面间形成的喉环通过的气流流量稳定且受控气流的流量损失低，风力效率高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例一风量控制装置的结构示意图；以及

图2是本发明优选实施例二风量控制装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；11、节流曲面；12、喉环；2、芯轴管；3、活塞；4、第一气流；5、第二气流；6、弹性部件；21、首端定位管；22、中间导通管；23、末端导通管；24、容纳内腔；241、第一开口；242、第二开口；31、隔压板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

参照图1，本发明优选实施例一提供了一种风量控制装置，包括：壳体1、固定设置在壳体1内的芯轴管2及套设于芯轴管2上与芯轴管2密封配合的活塞3。壳体1呈两端开口的筒状。壳体1的第一端用于进入第一气流4，壳体1的第二端用于出气，壳体1的内周壁向壳体1的中心凹陷形成节流曲面11；活塞3的外周壁与壳体1的内周壁形成使第一气流4从壳体1的第一端流至壳体1的第二端的气流通道；活塞3为空心结构，活塞3的内腔通入有第二气流5，活塞3与芯轴管2之间还设有用于给活塞3的低压侧提供张力的弹性部件6，活塞3在第一气流4和第二气流5的压力差及弹性部件6的张力作用下沿芯轴管2滑动；活塞3呈两端小、中间大的锥形筒；气流通道包括活塞3的外周壁与节流曲面11配合形成的以控制第一气流4流量的喉环12。

本实施例中，活塞3在第一气流4和第二气流5的压力差的作用下及弹性部件6的张力作用下沿芯轴管2滑动，以控制喉环12的开口，使得第一气流4的流量处于预先设定的状况。本发明实施例风量控制装置无需采用电子控制器件，成本低，且避免了电子器件温变漂移、老化失效的隐患，且无需借助外力来驱动节流风门，结构简单可靠。

本实施例中，第一气流4为受控负压气流，图1中的气流通道内标记有“-”，表示气流通道内的气压为负压。第二气流5为高压控制气流或者大气，图1中活塞3的内腔标记有“+”，表示活塞3的内腔的气压为正压。本实施例中，芯轴管2呈阶梯状，包括依次连接的且直径不相等的首端定位管21、中间导通管22及末端导通管23，活塞3的第一端在首端定位管21上滑动，中间导通管22与末端导通管23连通形成容纳内腔24，容纳内腔24设有用于导入第二气流5的第一开口241；活塞3的第二端在末端导通管23上滑动；这样，芯轴管2的首端定位管21和末端导通管23为活塞3的滑动提供导轨，以保证活塞3的滑动轨迹，且芯轴管2与活塞3之间形成容纳第二气流的密闭腔体。本实施例中，容纳内腔24与活塞3的内腔之间设有连通的第二开口242，活塞3的内腔固设与中间导通管22的外壁配合的隔压板31，以将活塞3内和容纳内腔24导通的部分与活塞3内的其余部分隔开，在活塞3受内外腔压力差的作用及弹性部件的张力的作用下，隔压板31具有与中间导通管22配合的状态及与中间导通管22脱离的状态。本实施例中，弹性部件6设置于活塞3与首端定位管21的端部之间，优选地，弹性部件6为套设于首端定位管21上且位于首端定位管21与活塞3之间的弹簧。

本实施例中，首端定位管21的直径d小于中间导通管22的直径D1，中间导通管22的直径D1小于末端导通管23的直径D₂，使得芯轴管2呈直径从小到大依次增大的阶梯状。在本实施方式中，芯轴管2包括首端定位管21、一个中间导通管22及末端导通管23。在首端定位管21的端部设有凸起，以防止套设于芯轴管2上的零部件从首端定位管21滑出。芯轴管2为空心管，芯轴管2的管壁上设有使第二气流5进入的第一开口241。为了更好的引入第二气流5，第一开口241经进气管伸出壳体1外，从壳体1外将第二气流5引入芯轴管2内。为了使芯轴管2内的第二气流5能够进入到活塞3的内腔，中间导通管22与末端导通管23连通形成容纳内腔24的腔体上设有与活塞3的内腔相通的第二开口242。本实施例中，首端定位管21插入中间导通管22及末端导通管23内，并延伸至末端导通管23的端部，第二气流5经进气管、第一开口241进入由末端导通管23及中间导通管22连通形成的容纳内腔24，进一步，经第二开口242进入活塞3的内腔。

本实施例中，第一气流4的流量控制是分阶段控制的：当第一气流4与第二气流5的压力差达到额定压力时，说明第一气流4流量达到额定流量，本实施例控制装置中的活塞3移动至非节流位置，即释放位置（隔压板31与中间导通管22脱离的状态），从而解除节流阻力，保证系统在额定工况下，没有节流的附加效率损失；当第一气流4与第二气流5的压力差低于额定压力时，控制装置中的活塞3在弹性部件6的张力作用下回复至节流位置（隔压板31与中间导通管22配合的状态），通过喉环12维持流量在预先设定的状况下。

本实施例流量控制装置的具体工作过程如下：

被控负压气流从壳体1的第一端（图1所示的左端）流入，负静压力充斥在活塞3之外，作用面积为D₂的截面与d的截面的面积之差，并与弹性部件6即刻状况的张力共同把活塞3向右压，大气压力充斥在活塞3之内，作用面积为D2的截面与D1的截面的面积之差，把活塞3向左压，当两个反向压力平衡时，活塞3即停留在某一位置，活塞3的外周壁与节流曲面11形成喉环12，该喉环12控制即刻压力条件下，负压气流流量为某一即刻预定值。

当被控负压气流负压绝对值增大，造成气流流速增加的同时，向右的推力变小，活塞3即向左移动，复又使弹性部件6向右的弹簧张力增加，左右二力达至新的平衡时，活塞3的外周壁与节流曲面11形成新的设定面积缩小了的用于节流的喉环12，故受控气流流量仍节制为即刻预定值。在此过程中，活塞3的这种移动简称为节流移动。

当被控负压气流负压绝对值增大到额定工况值附近、风机流量达到控制流量上限时，活塞3的隔压板31刚好脱离与中间导通管22的外壁的隔压配合，大气压的作用面积立刻增大变成D2的截面与d的截面的面积之差，而将活塞3向左大距离推移到脱离节流控制位置，简称释放移动，释放移动使受控气流解除喉环节制而以低阻力速度通行，直到恢复进行节流控制(被控气流负压绝对值减少到释放移动出发点数值以下)之时，活塞3立即向右，恢复节流控制。

优选地，为了减小喉环12节流时的风力效率损失，活塞3的外周壁沿轴向呈包络线状，与节流曲面11偶合形成用于节流的喉环12。若系统的控制要求为控制流量不超过某一最大值，则用于节流的喉环12的面积为某一定值，节流移动量为零。

本实施例中，成阶梯状的芯轴管2各阶梯段的尺寸主要根据被控气流的流量、压力、控制精度确定，包括至少一个中间导通管22，供隔压板31进行隔压配合，以具有节流状态和释放状态。优选地，芯轴管2包括两个或者多个中间导通管22，活塞3的内腔内亦可设置一个以上隔压板31，活塞3的通过隔压板31与多个中间导通管22的配合，形成多个用于容纳控制气体的容纳腔，以便与气流通道内的气流气压形成压力差，对活塞3的位移进行控制，有利于提高控制精度，保证活塞3与壳体1内壁的节流曲面11间形成的喉环12通过的气流流量稳定且受控气流的流量损失低，风力效率高。

参照图2，图2给出了本发明实施例二的结构示意图。在实施例二中，第一气流4为受控正压气流，图2中的气流通道内标记有“+”，表示气流通道内的气压为正压。第二气流5为低压控制气流，图2中活塞3的内腔标记有“-”，表示活塞3的内腔的气压为负压。本实施例中芯轴管2与实施例一中芯轴管2的结构相同，且活塞3与芯轴管2的连接配合关系亦与实施例一相同。由于实施例二中，活塞3的内部气压为负，气流通道内受控气流的气压为正，这与实施例一的气流分布的状态正好相反，故实施例二中，用于在活塞3的低压侧起支撑作用的弹性部件6的设置位置不同于实施例一，本实施例中，弹性部件6设置于活塞3与末端导通管23的端部之间，优选地，弹性部件6为套设于末端导通管23上且位于末端导通管23与活塞3之间的弹簧。本实施例的工作过程与实施例一中节流控制装置的工作过程相似，活塞3亦具有节流状态和释放状态。当第一气流4与第二气流5的压力差达到额定压力时，说明第一气流4流量达到额定流量，本实施例控制装置中的活塞3移动至非节流位置，即释放位置（隔压板31与中间导通管22脱离的状态），从而解除节流阻力，保证系统在额定工况下，没有节流的附加效率损失；当第一气流4与第二气流5的压力差低于额定压力时，控制装置中的活塞3在弹性部件6的张力作用下回复至节流位置（隔压板31与中间导通管22配合的状态），通过喉环12维持流量在预先设定的状况下。

根据本发明的另一方面，提供一种离心风机，包括：上述的风量控制装置及离心风机主体，离心风机主体包括进风口，风量控制装置的壳体1的第二端与离心风机主体的进风口相通。参照图1，实施例一的风量控制装置的右端的开口经法兰与离心风机主体的进风口相连，从而保证了受控低压气流进入进风口的流量稳定。

根据本发明的另一方面，提供一种离心风机，该离心风机的出风口的风速流量稳定。本实施例中，采用图2所示的实施例二的风量控制装置及离心风机主体，离心风机主体包括出风口，风量控制装置的壳体1的第一端（即图2所示的左端）与离心风机主体的出风口相通，通过该实施例风量控制装置中节流的喉环的控制，保证了离心风机的出风口的流量及风速的稳定。大到海港每小时产量数百吨的气力卸船机、小到每小时十余吨的转仓用吸粮机，气力输送在散粮运输中有独特优势和广泛应用，但气力输送在散粮运输中，风速是否稳定极重要，规定粮食转运过程中爆腰破碎率不超0.3%，若采用不加流量控制的离心风机作风源机，离实现这一要求很远，故这类机械大多采用罗茨风机等容积式风源机，当然对密相输送还有要求压力高的问题，罗茨风机等容积式风源机昂贵、对介质洁度要求高、笨重、噪音大、更重要的是受其容量和转速限制，使其流量基本没有富余，故造成系统对流量无可避免的损失极敏感，工作流量减少10%，产量降30%，本实施例离心风机，不仅解决了气流流量稳定的问题，还降低了节流控制对流量的效率损失，风力效率高。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明实施例，可实现离心风机的进风口或者出风口的风力流量稳定，且流量的控制处理无中间环节，也不需要借助外力驱动节流风门，活塞具有节流移动和释放移动的状态，以保证活塞与壳体内壁的节流曲面间形成的喉环通过的气流流量稳定且受控气流的流量损失低，风力效率高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风量控制装置，其特征在于，包括：壳体（1）、固定设置在所述壳体（1）内的芯轴管（2）及套设于所述芯轴管（2）上与所述芯轴管（2）密封配合的活塞（3）；

所述壳体（1）呈两端开口的筒状，所述壳体（1）的第一端用于进入第一气流（4），所述壳体（1）的第二端用于出气，所述壳体（1）的内周壁向所述壳体（1）的中心凹陷形成节流曲面（11）；

所述活塞（3）的外周壁与所述壳体（1）的内周壁形成使所述第一气流（4）从所述壳体（1）的第一端流至所述壳体（1）的第二端的气流通道；

所述活塞（3）为空心结构，所述活塞（3）的内腔通入有第二气流（5），所述活塞（3）与所述芯轴管（2）之间还设有用于给所述活塞（3）的低压侧提供张力的弹性部件（6），所述活塞（3）在所述第一气流（4）和所述第二气流（5）的压力差及所述弹性部件（6）的张力作用下沿所述芯轴管（2）滑动；

所述活塞（3）呈两端小、中间大的锥形筒；

所述气流通道包括所述活塞（3）的外周壁与所述节流曲面（11）配合形成的以控制所述第一气流（4）流量的喉环（12）。

2.根据权利要求1所述的风量控制装置，其特征在于，

所述芯轴管（2）呈阶梯状，包括依次连接的且直径不相等的首端定位管（21）、一个或多个中间导通管（22）及末端导通管（23），所述活塞（3）的第一端在所述首端定位管（21）上滑动，所述中间导通管（22）与所述末端导通管（23）连通形成容纳内腔（24），所述容纳内腔（24）设有用于导入所述第二气流（5）的第一开口（241）；所述活塞（3）的第二端在所述末端导通管（23）上滑动；所述容纳内腔（24）与所述活塞（3）的内腔之间设有连通的第二开口（242），所述活塞（3）的内腔固设与所述中间导通管（22）的外壁配合的隔压板（31），以将所述活塞（3）内与所述容纳内腔（24）导通的部分与所述活塞（3）内的其余部分隔开。

3.根据权利要求2所述的风量控制装置，其特征在于，

所述首端定位管（21）、中间导通管（22）、末端导通管（23）的直径依次增大。

4.根据权利要求2所述的风量控制装置，其特征在于，

所述首端定位管（21）插入所述中间导通管（22）及所述末端导通管（23）内，并延伸至所述末端导通管（23）的端部。

5.根据权利要求2所述的风量控制装置，其特征在于，

当所述第一气流（4）的气压小于所述第二气流（5）的气压时，所述弹性部件（6）设于所述首端定位管（21）与所述活塞（3）之间。

6.根据权利要求2所述的风量控制装置，其特征在于，

当第一气流（4）的气压大于所述第二气流（5）的气压时，所述弹性部件（6）设于所述末端导通管（23）与所述活塞（3）之间。

7.根据权利要求5或者6所述的风量控制装置，其特征在于，

所述弹性部件（6）为套设于所述芯轴管（2）上的弹簧。

8.根据权利要求1所述的风量控制装置，其特征在于，

所述活塞（3）的外周壁呈包络线状。

9.一种离心风机，其特征在于，包括：

上述权利要求1至8任一项所述的风量控制装置及离心风机主体，所述离心风机主体包括进风口，所述风量控制装置的壳体（1）的第二端与所述离心风机主体的进风口相通。

10.一种离心风机，其特征在于，包括：

上述权利要求1至8任一项所述的风量控制装置及离心风机主体，所述离心风机主体包括出风口，所述风量控制装置的壳体（1）的第一端与所述离心风机主体的出风口相通。

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