CN108036068A - 风量监测器 - Google Patents

Abstract

风量监测器，涉及烟丝风力输送及卷烟机负压风力供给技术领域，其包括风压风量函数型调节装置、控制器及静压传感器，风压风量函数型调节装置包括进风管、出风管及设于进风管和出风管之间的阀体，阀腔包括第一锥形导流段、第二锥形导流段及柱形中间段，柱形中间段中设有动阀板和静阀板，动阀板位于静阀板后侧且紧挨着静阀板，静阀板和动阀板上设有阀口，动阀板连接电机，通过动阀板的阀口与静阀板的阀口对齐或错开实现阀口开度调节，阀口全开时的过风截面积与进风管及出风管的过风截面积相等，柱形中间段或出风管上设有一个取样点，控制器通过控制电机的转动角度来控制阀口开度并根据阀口开度、静压传感器测得的取样点风压值确定对应的风量值。

Description

风量监测器

技术领域

本发明涉及烟丝风力输送及卷烟机负压风力供给技术领域，特别涉及一种风量监测器。

背景技术

在卷烟厂中，烟丝到丝带的提升过程主要是依靠工艺风力来完成的。每台机组的工艺风力支管以并联的方式接入工艺风力总管，根据并入的卷接机组数量设计工艺风力相关参数。其中，风压是保障卷烟正常生产和工艺质量的核心指标，而风量指标是保证风力稳定供给的关键所在。当卷接机组生产状态发生变化时，同一除尘系统内卷接机组工作台数的增加或减少会使系统工艺风力参数发生变化，这必将影响正在生产的卷接机组。

在传统的工艺风力除尘系统中，管路中的风压值通常是通过对应的蝶阀来调节。中国实用新型专利文献CN102874600A公开了一种电动风压平衡器，其在阀体内形成一个密闭的空腔，移动导向杆可带动导流体移动，通过控制导流体进风端与进风导流锥体的开度来调节风压和风量。实际使用时，该电动风压平衡器虽然能够根据具体工作状况自动调整风压和风量，但其体积过大、安装不便。此外，在上述风压平衡器中，导流体进风端与进风导流锥体的开度与风压和风量之间呈现非线性、非连续函数关系（不是一个固定的函数关系，而是在不同的开度范围之内，呈不同的函数关系），实际应用时，调节范围小，当开度超过50%，基本上丧失了调节能力（开度超过50%之后，开度继续增大而风量并不会再相应增大，故认为其丧失了调节能力），无法通过控制器一次性将风压和风量准确调整至合适的范围。另外，在传统的负压气力输送系统中，管路中的风量监测一般是在变径管上设置压差传感器并对于选取两个取样点，根据两个取样点检测到的风压差值计算出对应的风量值（压差法测风量）。如果在一种结构简单的装置上既能实现风压风量精准调整，又可对管路中的风量进行监测，这对于简化系统结构将具备非常积极的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、体积较小的风量监测器，该风量监测器既可对管路中的风量进行实时监测，又可一次性将风压和风量精准调控至合适的范围。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种风量监测器，包括风压风量函数型调节装置、控制器及一个静压传感器，所述风压风量函数型调节装置包括进风管、设于进风管后侧的出风管及设于进风管和出风管之间的阀体，所述阀体内设有阀腔，所述阀腔后段朝向出风管逐渐变小形成第一锥形导流段，所述阀腔前段朝向进风管逐渐变小形成第二锥形导流段，所述第一锥形导流段与出风管相连，所述第二锥形导流段与进风管相连，所述第一锥形导流段与第二锥形导流段之间为阀腔的柱形中间段，所述进风管与出风管的内径相等，所述柱形中间段中设有动阀板和静阀板，所述动阀板和静阀板均垂直于柱形中间段的轴线设置，所述静阀板固定连接于阀体，所述动阀板位于静阀板后侧且紧挨着静阀板，所述动阀板通过一根转轴连接至静阀板，所述静阀板和动阀板上均开设有扇环形的阀口，所述动阀板还连接有用于驱动其以转轴为轴心转动的电机，通过所述电机驱动动阀板转动，使得所述动阀板的阀口与静阀板的阀口对齐或错开可实现阀口开度调节，所述阀口全开时的过风截面积与进风管及出风管的过风截面积相等，所述柱形中间段的腔壁或出风管的管壁上设有一个取样点，所述静压传感器用于测量该取样点的风压值，所述控制器与静压传感器及电机电气连接，所述控制器通过控制电机的转动角度来控制阀口开度，所述控制器根据阀口开度、静压传感器测得的取样点风压值即可确定对应的风量值。

其中，所述动阀板及静阀板上扇环形的阀口数量均为两个，在所述动阀板的两个阀口之间以及静阀板的两个阀口之间均有扇环形的隔挡部，所述阀口及隔挡部的圆心角均为90度。

其中，所述电机设置在柱形中间段内，所述动阀板与转轴固定连接并可相对于静阀板转动，所述电机的输出轴与转轴传动连接，所述电机的外部设有顶端呈球头形的壳罩，所述电机固定安装在壳罩中，所述壳罩通过托架与阀体的内壁固定连接。

或者，所述电机固定设置在阀体外部，所述电机的输出轴连接有齿轮，所述动阀板的轮缘上设有轮齿，所述阀体上开设有缺口，所述动阀板上的轮齿从缺口处露出，所述齿轮与动阀板上的轮齿啮合。

优选的，所述阀腔内还设有用于引导气流流入阀口的导流罩，所述导流罩位于静阀板的前侧，所述导流罩的前端呈尖头形且往后逐渐变大，所述导流罩的后端连接静阀板。

优选的，所述动阀板与静阀板之间设有多颗滚珠，所述滚珠滚动嵌设在动阀板或静阀板中，所述动阀板和静阀板均抵靠住前述滚珠。

或者，在所述动阀板与静阀板之间设有平面轴承，所述静阀板的端面抵靠住平面轴承的松环，所述动阀板的端面抵靠住平面轴承的紧环。

优选的，所述阀体分为两段，两段之间通过法兰可拆卸连接。

在本发明提供的风量监测器中，静阀板及动阀板上的阀口被设计成扇环形，通过转动动阀板使其阀口与静阀板的阀口对齐或错开即可实现阀口开度调节，并且本发明将阀口全开时的过风截面积设计成与进风管及出风管的过风截面积相等，相比背景技术中的电动风压平衡器，这样的结构更加简单紧凑，整个装置的体积更小，安装时所需空间更小，安装操作也更加方便。此外，该风量监测器相比传统方案，仅需要用到一个静压传感器，无需设置压差传感器及两个取样点，制造成本较低。经模拟测试，上述风量监测器中阀口的开度与风压和风量之间呈一个固定的函数关系，实际应用时，通过控制器控制阀口开度（阀口开度通过动阀板的转动角度来控制）即可一次性将对应的风压和风量准确调整至合适的范围，并且在阀口全闭到全开的过程中，全程可以实现风压及风量调节，相比背景技术中的风压平衡器，其调节范围要大得多。特别值得一提的是，该风量监测器通过一个取样点的风压值与阀口开度就能准确确定管路中的风量值，其不仅可以用于监测风量参数，还可以实现风压及风量的快速、准确调整，真正实现了“一机两用”。

附图说明

图1为本发明中风压风量函数型调节装置的一种结构示意图；

图2为本发明中风压风量函数型调节装置的另一种结构示意图；

图3为图1所示风压风量函数型调节装置的流量特性曲线图；

图4为图1所示风压风量函数型调节装置在模拟测试一中，P1取样点与P2取样点之间的压差▽P与相对流量系数拟合的函数曲线图；

图5为图1所示风压风量函数型调节装置在模拟测试二中，P1取样点与P2取样点之间的压差▽P与相对流量系数拟合的函数曲线图；

图6为图1所示风压风量函数型调节装置在模拟测试三中，P1取样点与P2取样点之间的压差▽P与相对流量系数拟合的函数曲线图；

图7为图1所示风压风量函数型调节装置在模拟测试一中，阀口开度与相对流量系数拟合的函数曲线图；

图8为图1所示风压风量函数型调节装置在模拟测试二中，阀口开度与相对流量系数拟合的函数曲线图；

图9为图1所示风压风量函数型调节装置在模拟测试三中，阀口开度与相对流量系数拟合的函数曲线图；

图中：

1——进风管 2——出风管

3——阀体 4——动阀板

5——静阀板 6——转轴

7——电机 8——壳罩

9——托架 10——齿轮

11——滚珠 3a——阀腔

3a1——第一锥形导流段 3a2——第二锥形导流段

3a3——柱形中间段。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

需要强调的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

如图1-2所示，一种包括风压风量函数型调节装置、控制器及一个静压传感器，其中，风压风量函数型调节装置包括进风管1、设于进风管1后侧的出风管2及设于进风管1和出风管2之间的阀体3，阀体3内设有阀腔3a，阀腔3a后段朝向出风管2逐渐变小形成第一锥形导流段3a1，阀腔3a前段朝向进风管1逐渐变小形成第二锥形导流段3a2，第一锥形导流段3a1与出风管2相连，第二锥形导流段3a2与进风管1相连，第一锥形导流段3a1与第二锥形导流段3a2之间为阀腔3a的柱形中间段3a3，进风管1与出风管2的内径相等，柱形中间段3a3中设有动阀板4和静阀板5，动阀板4和静阀板5均垂直于柱形中间段3a3的轴线设置，静阀板5固定连接于阀体3，动阀板4位于静阀板5后侧且紧挨着静阀板5，动阀板4通过一根转轴6连接至静阀板5，静阀板5和动阀板4上均开设有扇环形的阀口，动阀板4还连接有用于驱动其以转轴6为轴心转动的电机7，通过电机7驱动动阀板4转动，使得动阀板4的阀口与静阀板5的阀口对齐或错开可实现阀口开度调节，阀口全开时的过风截面积与进风管1及出风管2的过风截面积相等，柱形中间段3a3的腔壁或出风管2的管壁上设有一个取样点，静压传感器用于测量该取样点的风压值，控制器与静压传感器及电机7电气连接，控制器通过控制电机7的转动角度来控制阀口开度，控制器根据阀口开度、静压传感器测得的取样点风压值即可确定对应的风量值。

在上述实施方案中，静阀板5及动阀板4上的阀口被设计成扇环形，通过转动动阀板4使其阀口与静阀板5的阀口对齐或错开即可实现阀口开度调节，并且将阀口全开时的过风截面积设计成与进风管1及出风管2的过风截面积相等，相比背景技术中的电动风压平衡器，这样的结构更加简单紧凑，整个装置的体积更小，安装时所需空间更小，安装操作也更加方便。此外，该风量监测器相比传统方案，仅需要用到一个静压传感器，无需设置压差传感器及两个取样点，制造成本较低。更加重要的是，上述风量监测器中阀口的开度与风压和风量之间呈函数关系，实际应用时，通过控制器控制阀口开度（阀口开度通过动阀板的转动角度来控制）即可实现一次性将对应的风压和风量准确调整至合适的范围。特别值得一提的是，该风量监测器通过一个取样点的风压值与阀口开度就能准确确定管路中的风量值，其不仅可以用于监测风量参数，还可以实现风压及风量的快速、准确调整，真正实现了“一机两用”。

作为一种优选的结构，见图1和2所示，动阀板4及静阀板5上扇环形的阀口数量均为两个，在动阀板4的两个阀口之间以及静阀板5的两个阀口之间均有扇环形的隔挡部，阀口及隔挡部的圆心角均为90度，所有阀口的尺寸相同，所有隔挡部的尺寸也相同。

实际生产应用是，可以采用图1所示的结构，电机7设置在柱形中间段3a3内，动阀板4与转轴6固定连接并可相对于静阀板5转动，电机7的输出轴与转轴6传动连接，电机7的外部设有顶端呈球头形的壳罩8，电机7固定安装在壳罩8中，壳罩8通过托架9与阀体3的内壁固定连接。或者，也可以采用图2所示的结构，电机7固定设置在阀体3外部，电机7的输出轴连接有齿轮10，动阀板4的轮缘上设有轮齿，阀体3上开设有缺口，动阀板4上的轮齿从缺口处露出，齿轮10与动阀板4上的轮齿啮合。

为了检验图1所示风压风量函数型调节装置在不同流量、不同开度下的各参数值之间的关系，申请人进行了模拟测试，三个模拟测试的测试结果见下表所示：

。

图3示出了上述三个模拟测试中风压风量函数型调节装置的流量特性曲线图，从图3可以看出，三个模拟测试的流量特性曲线图高度重合，图4-9示出了▽P（▽P为图中P1点与P2点的压差，实际测试时，P1点与P2点的选取并不一定要在图1所示的位置，例如也可以如图2所示，在柱形中间段选一个点作为P2，在出风管2上再选取一个点作为P1也是可行的）与相对流量系数拟合的函数曲线图以及阀口开度与相对流量系数拟合的函数曲线图，从以上图3-9可以确定，该风压风量函数型调节装置中阀口的开度与风压和风量之间呈函数关系，这样在实际应用时通过控制器控制对应的阀口开度就可以一次性将风压和风量准确调整至合适的范围。值得一提的是，虽然未针对图2所示风压风量函数型调节装置进行测试，但本领域技术人员应当明白，由于图2所示结构中电机7安装于阀体3外部，理论上来说，这样的结构可以更好地减少涡流产生，在图1所示结构中阀口开度与风压和风量之间呈函数关系的前提下，图2所示结构中阀口开度与风压和风量之间必然也呈函数关系。

由于▽P与相对流量系数呈函数关系且阀口开度与相对流量系数也呈函数关系，也就是说▽P与阀口开度之间存在函数关系，在风压风量函数型调节装置所有尺寸已经确定的情况下，首先在风压风量函数型调节装置上选取两个取样点，确定该两个取样点的压差▽P与阀口开度之间的函数关系；然后拆除用于测量两个取样点压差▽P的压差传感器，再在其中一个取样点安装前述静压传感器，由于▽P与阀口开度存在函数关系，也就是说，当阀口开度值确定（阀口开度由控制器控制电机7的转动角度确定），就可以确定▽P值，此时再根据静压传感器测得的对应取样点的风压值就可确定另一取样点的风压值，进而就可确定对应的风量值（风压、风量之间的换算公式根据伯努力方程推导出来，现有技术有大量文献记载，在此不作赘述）。对于电机7的控制方式、在函数关系确定后，控制器根据阀口开度计算前述两个取样点压差值以及根据前述压差值▽P以及取样点风压值计算对应风量值的程序非常简单，编程的方式多种多样，为简化表述，对于控制程序如何实现电机7的控制以及如何计算风量的过程不再赘述。

作为一种优选的结构，在前述阀腔3a内还设有用于引导气流流入阀口的导流罩（需要说明的是，该导流罩在附图中未示出，本领域技术人员可以理解为该导流罩后端连接静阀板5并罩住静阀板5除阀口之外的部分，仅将阀口露出来），导流罩位于静阀板5的前侧，所述导流罩的前端呈尖头形且往后逐渐变大，导流罩的后端连接静阀板5。导流罩可以起到降低风阻、减少涡流的作用，使得阀口开度与风压、风量之间的函数关系更趋近于线性。

作为一种更优选的结构，见图1和图2所示，在动阀板4与静阀板5之间还设有多颗滚珠11，滚珠11滚动嵌设在动阀板4或静阀板5中，动阀板4和静阀板5均抵靠住前述滚珠11。或者，在动阀板4与静阀板5之间设有平面轴承，静阀板5的端面抵靠住平面轴承的松环，动阀板4的端面抵靠住平面轴承的紧环。这样可以降低动阀板4与静阀板5之间的摩擦阻力，使得动阀板4转动更顺畅。

为便于动阀板4、静阀板5及电机7安装，如图1和图2所示，前述阀体3分为两段，两段之间通过法兰可拆卸连接。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (8)

1.风量监测器，其特征在于：包括风压风量函数型调节装置、控制器及一个静压传感器，所述风压风量函数型调节装置包括进风管（1）、设于进风管（1）后侧的出风管（2）及设于进风管（1）和出风管（2）之间的阀体（3），所述阀体（3）内设有阀腔（3a），所述阀腔（3a）后段朝向出风管（2）逐渐变小形成第一锥形导流段（3a1），所述阀腔（3a）前段朝向进风管（1）逐渐变小形成第二锥形导流段（3a2），所述第一锥形导流段（3a1）与出风管（2）相连，所述第二锥形导流段（3a2）与进风管（1）相连，所述第一锥形导流段（3a1）与第二锥形导流段（3a2）之间为阀腔（3a）的柱形中间段（3a3），其特征在于：所述进风管（1）与出风管（2）的内径相等，所述柱形中间段（3a3）中设有动阀板（4）和静阀板（5），所述动阀板（4）和静阀板（5）均垂直于柱形中间段（3a3）的轴线设置，所述静阀板（5）固定连接于阀体（3），所述动阀板（4）位于静阀板（5）后侧且紧挨着静阀板（5），所述动阀板（4）通过一根转轴（6）连接至静阀板（5），所述静阀板（5）和动阀板（4）上均开设有扇环形的阀口，所述动阀板（4）还连接有用于驱动其以转轴（6）为轴心转动的电机（7），通过所述电机（7）驱动动阀板（4）转动，使得所述动阀板（4）的阀口与静阀板（5）的阀口对齐或错开可实现阀口开度调节，所述阀口全开时的过风截面积与进风管（1）及出风管（2）的过风截面积相等，所述柱形中间段（3a3）的腔壁或出风管（2）的管壁上设有一个取样点，所述静压传感器用于测量该取样点的风压值，所述控制器与静压传感器及电机（7）电气连接，所述控制器通过控制电机（7）的转动角度来控制阀口开度，所述控制器根据阀口开度、静压传感器测得的取样点风压值即可确定对应的风量值。

2.根据权利要求1所述的风量监测器，其特征在于：所述动阀板（4）及静阀板（5）上扇环形的阀口数量均为两个，在所述动阀板（4）的两个阀口之间以及静阀板（5）的两个阀口之间均有扇环形的隔挡部，所述阀口及隔挡部的圆心角均为90度，所有阀口的尺寸相同，所有隔挡部的尺寸也相同。

3.根据权利要求2所述的风量监测器，其特征在于：所述电机（7）设置在柱形中间段（3a3）内，所述动阀板（4）与转轴（6）固定连接并可相对于静阀板（5）转动，所述电机（7）的输出轴与转轴（6）传动连接，所述电机（7）的外部设有顶端呈球头形的壳罩（8），所述电机（7）固定安装在壳罩（8）中，所述壳罩（8）通过托架（9）与阀体（3）的内壁固定连接。

4.根据权利要求2所述的风量监测器，其特征在于：所述电机（7）固定设置在阀体（3）外部，所述电机（7）的输出轴连接有齿轮（10），所述动阀板（4）的轮缘上设有轮齿，所述阀体（3）上开设有缺口，所述动阀板（4）上的轮齿从缺口处露出，所述齿轮（10）与动阀板（4）上的轮齿啮合。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的风量监测器，其特征在于：所述阀腔（3a）内还设有用于引导气流流入阀口的导流罩，所述导流罩位于静阀板（5）的前侧，所述导流罩的前端呈尖头形且往后逐渐变大，所述导流罩的后端连接静阀板（5）。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的风量监测器，其特征在于：所述动阀板（4）与静阀板（5）之间设有多颗滚珠（11），所述滚珠（11）滚动嵌设在动阀板（4）或静阀板（5）中，所述动阀板（4）和静阀板（5）均抵靠住前述滚珠（11）。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的风量监测器，其特征在于：所述动阀板（4）与静阀板（5）之间设有平面轴承，所述静阀板（5）的端面抵靠住平面轴承的松环，所述动阀板（4）的端面抵靠住平面轴承的紧环。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的风量监测器，其特征在于：所述阀体（3）分为两段，两段之间通过法兰可拆卸连接。