CN105508661A - 一种流体均流分配装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种流体均流分配装置，包括外壳、转动圆盘、转动杆、定位杆。外壳包括固定相连的前、后盖板。前盖板设有入口孔，后盖板设有通孔、K个出口孔。转动圆盘固定在外壳内部，并设有沿中心轴线周向分布的Q个调节孔，调节孔的孔径中心所在圆周与出口孔的孔径中心所在圆周的半径相等。Q个调节孔可分为n组，每组调节孔的数量q_i互不相等且小于等于K。转动杆一端固定在转动圆盘的中心轴线上，另一端从通孔穿出，用于驱动转动圆盘的转动，以使第i组调节孔与出口孔对准形成q_i个流体管道。定位杆的一端与转动杆的另一端垂直相连。本发明解决了燃气轮机、炉窑、家用炉具、居民用水等流体管路不能均流调节的问题。

Description

一种流体均流分配装置

技术领域

本发明涉及流体控制技术领域，尤其涉及一种流体均流分配装置。

背景技术

在燃气轮机、燃气锅炉等传统工业燃烧器中，液体、气体和空气管路通常被设计成多管路输送模式。随着污染物排放要求越来越严格，燃烧器需要在所有工况条件下都满足污染物排放要求。因此，燃料和空气分配方式也需要发生随燃烧器工况条件的变化而改变。

在工业炉窖中，为了满足炉窖的特殊性能、高温分布和生产要求，提高炉窖的能源利用效率，燃料和空气输送方式需要随着炉窖生产运行工况的变化而变化。

在家用炉具等传统民用燃烧器中，燃料阀门只能控制火焰在固定炉盘区域内均匀燃烧，而不能通过火焰分布的改变来面对不同的炊具情况和食物烹饪要求。因此，为了满足上述家居要求，民用燃烧器需要能根据需求改变火焰分布方式。

在居民用水等传统流体管路中，出水柱单一，水流速度不可调节。因此，为了满足不同用户的需求，需要对出水柱的分布和流速进行调节。

因此，针对现有技术中燃气轮机、炉窑、家用炉具、居民用水等流体管路不能均流调节的问题，亟需一种流体均流分配装置，以满足对流体进行均流分配的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种流体均流分配装置，以解决现有技术中燃气轮机、炉窑、家用炉具、居民用水等流体管路不能均流调节的问题。

本发明提供的流体均流分配装置，包括：外壳、转动圆盘、转动杆、定位杆；

所述外壳包括固定相连的前盖板、后盖板，所述前盖板和所述后盖板形成内部空腔；所述前盖板设有入口孔；所述后盖板上设有通孔、K个出口孔，所述K个出口孔以所述通孔为中心沿周向均匀分布；

所述转动圆盘固定在所述内部空腔中，其后端面与所述后盖板的前端面贴合；所述转动圆盘、所述入口孔、所述通孔共轴；所述转动圆盘上设有沿中心轴线周向分布的Q个调节孔，所述Q个调节孔的孔径中心所在的圆周与所述K个出口孔的孔径中心所在的圆周的半径相等；所述Q个调节孔由n组调节孔构成，其中，每组调节孔的数量q_i互不相等且小于等于K；

所述转动杆的一端固定在所述转动圆盘的中心轴线上，其另一端从所述通孔穿出；所述转动杆用于驱动所述转动圆盘的转动，以使第i组调节孔与出口孔对准形成q_i个流体管道；

所述定位杆的一端与所述转动杆的另一端垂直相连，用于驱动所述转动杆的转动；其中，K，n，Q均为大于1的整数，1≤i≤n。

优选的，第个调节孔与第个调节孔之间的圆弧对应的圆心角为γ，第个调节孔的孔径中心与第个调节孔的孔径中心之间的距离为L，γ与L满足：

$\sin \left(\frac{\mathrm{\γ}}{2}\right)=\frac{L}{D_1};$

其中，为第j组中的第1个调节孔，为第j+1组中的第1个调节孔，1≤j≤n-1。

优选的，所述后盖板上还设有以所述通孔为中心沿周向排列的n个定位孔，其中，第j个定位孔与第j+1个定位孔之间的圆弧对应的圆心角θ满足：

θ＝γ；

其中，1≤j≤n-1。

优选的，L满足：

d＜L＜2d；

式中，d为调节孔的孔径。

优选的，所述转动圆盘的外径D₀满足：

D₀-D₁＞d；

式中，D₁为调节孔的孔径中心所在圆周的直径，d为调节孔的孔径。

优选的，第一组调节孔的数量q₁满足：

q₁＝K。

优选的，所述调节孔的孔径中心所在圆周的直径D₁满足：

πD₁＞nKL。

优选的，所述出口孔的流通截面直径与所述调节孔的孔径相等。

优选的，所述装置还包括平键、平键盖；所述平键用于连接所述转动圆盘与所述转动杆；所述平键盖用于将所述平键固定在所述转动杆的轴向上。

优选的，所述装置还包括密封组件；所述密封组件包括两个O形圈；其中，一个O形圈用于密封前盖板和后盖板之间的缝隙，另一个O形圈用于密封转动杆与后盖板之间的缝隙。

本发明的流体均流分配装置包括：外壳、转动圆盘、转动杆、定位杆。所述外壳包括固定相连的前盖板、后盖板；所述前盖板设有入口孔；所述后盖板上设有通孔、K个出口孔；所述转动圆盘固定在外壳的内部空腔中，并设有沿中心轴线周向分布的Q个调节孔，所述Q个调节孔的孔径中心所在的圆周与所述K个出口孔的孔径中心所在的圆周的半径相等；所述Q个调节孔由n组调节孔构成，其中，每组调节孔的数量q_i互不相等且小于等于K。所述转动杆的一端固定在所述转动圆盘的中心轴线上，其另一端从所述通孔穿出；所述转动杆用于驱动所述转动圆盘的转动，以使第i组调节孔与出口孔对准形成q_i个流体管道；所述定位杆的一端与所述转动杆的另一端垂直相连，用于驱动所述转动杆的转动。本发明的流体均流分配装置，能够实现n种不同的流体均流分配方案，以满足不同工况条件下对流体均流分配的需求。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是本发明实施例中的流体均流分配装置的主视图；

图2是本发明实施例中的流体均流分配装置的后视图；

图3是本发明实施例中的流体均流分配装置的A-A剖视图；

图4是本发明实施例中的转动圆盘示意图；

1、前盖板；2、后盖板；3、转动圆盘；4、转动杆；5、定位杆；6、平键；7、平键盖；8、螺钉；9、第一O型圈；10、第二O型圈；11、螺钉；12、入口管；101、入口孔；201、出口孔；202、定位孔；301、调节孔。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

针对现有技术中燃气轮机、炉窑、家用炉具、居民用水等流体管路不能均流调节的问题，本发明提供了一种流体均流分配装置。本发明的主要思路是，在后盖板上设有沿中心轴周向均匀排列的K个出口孔，在转动圆盘上设有沿中心轴周向排列的n组调节孔。其中，每组调节孔的数目q_i互不相等且小于等于K。转动转动圆盘可使转动圆盘上的第i组调节孔与部分出口孔对准，形成q_i个流体管道。继续转动转动圆盘可使转动圆盘上的第i+1组调节孔与部分出口孔对准，形成q_i+1个流体管道。因此，通过不同组调节孔与出口孔的配合，可实现n种流体均流分配方案，以满足不同工况条件下对流体均流分配的需求。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。从图1至图4可见，本发明实施例中的流体均流分配装置包括外壳、转动圆盘3、转动杆4、定位杆4。

外壳包括固定相连的前盖板1和后盖板2。具体的，前盖板1的后端面和后盖板2的前端面通过螺栓固定相连，并形成内部空腔。在前盖板1上设有入口孔101，用于与入口管12相连，便于流体流入。从图3可见，前盖板1的后端面还设有与入口孔101连通的凹槽。所述凹槽从底部到顶部依次包括第一区域、第二区域，并且第一区域的长度小于第二区域的长度。后盖板2上设有通孔(图中未示出)和K个出口孔201。其中，K个出口孔201以所述通孔为中心沿周向均匀分布，相邻两个出口孔之间的圆弧对应的圆心角为α，α满足：

转动圆盘3固定在所述内部空腔中，具体的，转动圆盘3固定在第二区域中，并且转动圆盘3的后端面与后盖板2的前端面贴合。转动圆盘3、入口孔101以及所述通孔的中心轴线重合，即转动圆盘3、入口孔101以及所述通孔共轴。转动圆盘3上设有沿中心轴线周向分布的Q个调节孔301。Q个调节孔301的孔径中心所在的圆周与K个出口孔201的孔径中心所在的圆周的半径相等。以及，Q个调节孔301由n组调节孔构成，每组调节孔的数量q_i互不相等且小于等于K。在本发明实施例中，较佳的，出口孔201的流通截面直径与调节孔301的孔径相等。需要说明的是，在具体实施时出口孔201在与其他管件连接后，其流通截面直径可能小于出口孔的孔径。

转动杆4的一端固定在转动圆盘3的中心轴线上，其另一端从所述通孔中穿出。转动杆4用于驱动转动圆盘3的转动，以使第i组调节孔301与部分出口孔201对准形成q_i个流体管道。定位杆5的一端与转动杆4的另一端垂直相连，用于驱动转动杆4的转动。其中，K，n，Q均为大于1的整数，1≤i≤n。

从图1至图4可见，本实施例的装置还包括平键6、平键盖7、密封组件。其中，平键6用于连接转动圆盘3与转动杆4；平键盖7用于将平键6固定在转动杆4的轴向上。所述密封组件包括两个O形圈：第一O形圈9、第二O形圈10。其中，第一O形圈9用于密封前盖板1和后盖板2之间的缝隙，第二O形圈10用于密封转动杆4与后盖板2之间的缝隙。

本发明实施例中，转动圆盘3上第个调节孔与第个调节孔之间的圆弧对应的圆心角均为γ，第个调节孔的孔径中心与第个调节孔的孔径中心的间距均为L，并且γ与L满足：

$\sin \left(\frac{\mathrm{\γ}}{2}\right)=\frac{L}{D_1};$

其中，是指第j组中的第1个调节孔，是指第j+1组中的第1个调节孔，1≤j≤n-1。通过上述设置，当由第j组调节孔切换成第j+1组调节孔与出口孔对准时，定位杆需要转过的角度也为γ。

本发明实施例中，较佳的，后盖板2上还设有以所述通孔为中心沿周向排列的n个定位孔202。当定位杆5转动到指定位置，即n组调节孔中的任意一组与出口孔对准的位置，可通过螺栓将定位杆5的另一端固定在定位孔中，以使定位杆5相对后盖板2固定。其中，第j个定位孔与第j+1个定位孔之间的圆弧对应的圆心角θ满足：

θ＝γ；

其中，1≤j≤n-1。

为了保证在转动圆盘3转动过程中不会出现出口孔关闭的情况，第个调节孔的孔径中心与第个调节孔的孔径中心之间的距离L应满足：

d＜L＜2d；

式中，d为调节孔的孔径。

为了保证转动圆盘3上能容纳n组调节孔，转动圆盘3的外径D₀应满足：

D₀-D₁＞d；

式中，D₁为调节孔的孔径中心所在圆周的直径，d为调节孔的孔径。

在本发明实施例中，较佳的，第一组调节孔的数量q₁满足：q₁＝K。令第一组调节孔的数量与出口孔的数量相等，可使第一组调节孔与全部出口孔对准形成K个流体管道。并且，当第一组调节孔包括K个调节孔时，D₁应满足：

πD₁＞nKL。

本发明中通过转动定位杆可以带动转动杆、转动圆盘的转动，从而可以使转动圆盘上的第j组调节孔与出口孔对准，形成一种均流分配方案。继续转动定位杆，可以使转动圆盘上的第j+1组调节孔与出口孔对准，又形成一种均流分配方案。本发明通过设置的n组调节孔与出口孔配合，可形成n种均流分配方案，从而可以满足不同工况条件下对不同流体均流分配方案的需求。例如，将本发明用于燃气轮机、燃气锅炉等传统工业燃烧器中，可在低负荷工况条件下降低燃料均流分配管路数量，以提高局部燃料分布浓度和燃烧温度，进而降低烟气排放中未燃碳氢燃料和一氧化碳的浓度、提高燃烧器的燃烧效率；可在高负荷工况条件下提高燃料均流分配管路数量，以降低局部燃料分布浓度和燃烧温度，以降低烟气排放中NO_x的浓度。将本发明用于工业炉窖中，可按照炉窖生产运行工况变化燃料和空气输送分配方式，进而提高炉窖能源利用效率，满足炉窖的特殊性能、温度分布和生产要求。将本发明用于家用炉具等传统民用燃烧器中，可通过不同的均流分配方案改变火焰分布情况满足多种食物烹饪要求。将本发明用于具名用水等传统流体管路中，可通过调节均流水柱的分布和流速满足不同的用户需求。

为了进一步理解本发明的技术方案，下面我们以调节孔、出口孔的数量满足K＝12、n＝4、q₁＝12、q₂＝8、q₃＝6、q₄＝4为例进行说明。在本具体实施例中，12个出口孔以所述通孔为中心沿周向均匀排列，相邻两个出口孔之间的圆弧对应的圆心角α具体为：

转动圆盘3上的4组调节孔以中心轴线为圆心排列在同一圆周。在本具体实施例中，第个调节孔与第个调节孔、第个调节孔与第个调节孔、第个调节孔与第个调节孔之间，其孔径中心的间距L均相等。相应的，第个调节孔与第个调节孔、第个调节孔与第个调节孔、第个调节孔与第个调节孔之间，其圆弧对应的圆心角均为γ。在具体实施时，我们可以令γ满足：

也就是说，定位杆5在调节孔之间每转动7.5°，都有一组调节孔与出口孔配合，形成一种均流分配方案。当γ＝7.5°时，相邻两个定位孔之间的间距对应的圆心角θ也为7.5°。需要说明的是，在具体实施时我们也可以将γ设为7.4°或7.6°或者其他可选值。只要不影响本发明的实施，对γ的任何合理取值都在本发明的保护范围内。

在转动圆盘上设置四组调节孔时，较佳的，第一、三、四组调节孔中第个调节孔与第个调节孔之间的间距对应的圆心角β_i满足：

在第二组调节孔中，调节孔与 与 与 与之间的间距对应的圆心角β‘₂均满足：

调节孔和 和 和 和之间的间距对应的圆心角β₂ ^‘’均满足：

以上给出了本具体实施例中出口孔、调节孔、定位孔的分布情况，下面结合表1给出本具体实施例中的四种均流分配方案。

表1

从表1可见，在第一种均流分配方案中，12个出口孔都处于流通状态；在第二种均流分配方案中，有8个出口孔处于流通状态；在第三种均流分配方案中，有6个出口孔处于流通状态；在第四种均流分配方案中，有4个出口孔处于流通状态。在实际应用中，用户可以通过转动转动圆盘选择所需的均流分配方案，以及对均流分配方案进行切换。需要注意的是，本具体实施例虽然以12个出口孔、四组调节孔q₁＝12、q₂＝8、q₃＝6、q₄＝4为例进行说明，但是只要不影响本发明的实施，出口孔、调节孔的数量，以及出口孔、调节孔的具体分布情况并不受此限制。

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

Claims (10)

1.一种流体均流分配装置，其特征在于，所述装置包括：外壳、转动圆盘、转动杆、定位杆；

所述外壳包括固定相连的前盖板、后盖板，所述前盖板和所述后盖板形成内部空腔；所述前盖板设有入口孔；所述后盖板上设有通孔、K个出口孔；所述K个出口孔以所述通孔为中心沿周向均匀分布；

所述转动圆盘固定在所述内部空腔中，其后端面与所述后盖板的前端面贴合；所述转动圆盘、所述入口孔、所述通孔共轴；所述转动圆盘上设有沿中心轴线周向分布的Q个调节孔，所述Q个调节孔的孔径中心所在的圆周与所述K个出口孔的孔径中心所在的圆周的半径相等；所述Q个调节孔由n组调节孔构成，其中，每组调节孔的数量q_i互不相等且小于等于K；

所述转动杆的一端固定在所述转动圆盘的中心轴线上，其另一端从所述通孔穿出；所述转动杆用于驱动所述转动圆盘的转动，以使第i组调节孔与出口孔对准形成q_i个流体管道；

所述定位杆的一端与所述转动杆的另一端垂直相连，用于驱动所述转动杆的转动；

其中，K，n，Q均为大于1的整数，1≤i≤n。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第个调节孔与第个调节孔之间的圆弧对应的圆心角为γ，第个调节孔的孔径中心与第个调节孔的孔径中心之间的距离为L，γ与L满足：

$sin\left(\frac{\mathrm{\γ}}{2}\right)=\frac{L}{D_1};$

其中，为第j组中的第1个调节孔，为第j+1组中的第1个调节孔，1≤j≤n-1。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述后盖板上还设有以所述通孔为中心沿周向排列的n个定位孔，其中，第j个定位孔与第j+1个定位孔之间的圆弧对应的圆心角θ满足：

θ＝γ；

其中，1≤j≤n-1。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，L满足：

d＜L＜2d；

式中，d为调节孔的孔径。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转动圆盘的外径D₀满足：

D₀-D₁＞d；

式中，D₁为调节孔的孔径中心所在圆周的直径，d为调节孔的孔径。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一组调节孔的数量q₁满足：

q₁＝K。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节孔的孔径中心所在圆周的直径D₁满足：

πD₁＞nkL。

8.如权利要求1-7任一所述的装置，其特征在于，所述出口孔的流通截面直径与所述调节孔的孔径相等。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括平键、平键盖；

所述平键用于连接所述转动圆盘与所述转动杆；所述平键盖用于将所述平键固定在所述转动杆的轴向上。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括密封组件；所述密封组件包括两个O形圈；其中，一个O形圈用于密封前盖板和后盖板之间的缝隙；另一个O形圈用于密封转动杆与后盖板之间的缝隙。