CN108980413B - 一种脉动分配阀及管道脉动气力输送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种脉动分配阀，气源空压机经旋转接头给阀芯内通孔内输入连续的气流，步进电机带动阀芯旋转，使得阀芯出气孔与阀体上的输气孔交替连通，形成气流的脉动式分配输出。本发明还公开一种管道脉动气力输送系统，通过脉动分配阀将气流分配输出，气流再经空气放大器进入物料输送管道，从而在管道内形成脉动式气流输送和多段式压力驱动形式，无需增加气源与用气量，通过调整步进电机的转速和气源空压机的气流压力即可灵活调整物料输送管道内输送的气力驱动状态，能够有效减少物料输送管道内发生堵塞，实现轻质物料连续、稳定、高效地气力输送，从而适应轻质物料输送的应用需求。

Description

一种脉动分配阀及管道脉动气力输送系统
技术领域
本发明属于气力输送技术领域，尤其涉及一种脉动分配阀及管道脉动气力输送系统。
背景技术
目前对于轻质物料的输送，主要有管道气力输送、螺旋输送、料斗输送、振动输送等机械式输送方式。对于轻质的粉状或絮状物料，普遍采用管道气力输送方式，气力输送具有如下优点：(1)管道配置灵活，使工厂生产工艺流程更合理；(2)输送系统完全封闭，粉尘飞扬少，可实现环保要求；(3)散料输送效率高，降低包装及运输费用；(4)能避免被输送物料的受潮、污损和混入其他杂物，保证输送质量。
但是，对于颗粒间较易产生相互粘结与交接作用的轻质物料，因现有气力输送多采用一个气源机械提供动力，使得整个管路系统中风速不均，也不易灵活调节，同时由于物料输送管道的管路长与管径比过大，物料输送过程中，管道内的压损连续积累，导致物料在管道内堵塞现象时有发生，严重影响输送效率。并且，对于轻质物料的堵塞，如果仅通过增加气压与气流量疏通，反而使得物料散乱碰撞过于激烈，管道破损率增加，严重影响输送质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于轻质粉状或絮状物料的连续、稳定、高效气力输送的，可以有效减少管道堵塞的脉动分配阀及管道脉动气力输送系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种脉动分配阀，包括阀体、阀芯、步进电机和旋转接头，所述阀芯水平嵌置在所述阀体的内部，所述阀芯的一端与所述步进电机的输出轴固定连接，所述阀芯的另一端轴向开设有内通孔，所述内通孔的开口端与所述旋转接头的旋转出气端密封对接，所述旋转接头的非旋转进气端与一气源空压机的排气口密封对接，所述气源空压机用于向所述内通孔内输入连续的气流；所述阀芯的外表面上设有多个出气孔，多个所述出气孔在所述阀芯的外表面的轴向和周向均间隔分布，且每个所述出气孔均与所述内通孔的内部连通；所述阀体的顶端外表面对应每个所述出气孔转动至正上方时的位置均开设一个输气孔，每个所述输气孔的底端均用于与对应位置的所述出气孔连通。
可选的，所述阀体为长方体阀体，所述阀芯为圆柱体阀芯，所述阀体的两侧壁上分别开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔为两段圆柱孔连接的阶梯孔，所述阶梯孔的大头端与所述步进电机的安装面配合连接，所述阶梯孔的小头端与所述阀芯配合连接，所述第二通孔用于实现所述阀芯的端部伸出所述阀体外与所述旋转接头连接。
可选的，所述阀芯在与所述内通孔相对的一端开设有盲孔，所述步进电机的输出轴通过销轴固定设置于所述盲孔内。
可选的，所述内通孔的开口端内部设置有内螺纹，所述内通孔的开口端与所述旋转接头的旋转出气端螺纹连接。
可选的，所述阀芯的外表面上设有4个所述出气孔，4个所述出气孔在所述阀芯的外表面的轴向等距分布，4个所述出气孔在所述阀芯上周向分布的相位分别为0°、90°、180°、270°，所述输气孔对应设置有4个，4个所述输气孔并排设置，相邻两个所述输气孔的间距与相邻两个所述出气孔的轴向间距相同，且每个所述输气孔的轴线均与所述阀芯的轴线垂直且相交。
可选的，所述阀芯的外表面在每个所述出气孔的外周均开设有长槽，每个出气孔均位于所述长槽的中心，每个所述长槽均沿所述阀芯的周向延伸，且各个所述长槽在所述阀芯的周向相位上不重合。
可选的，所述阀芯的外表面同轴开设有多个环槽，所述环槽内用于安装密封圈，多个所述环槽与所述出气孔间隔分布，每个所述出气孔的两侧均分别开设一个所述环槽。
可选的，所述阀体的外侧安装一支撑架，所述支撑架的下部通过螺栓固定在所述阀体的外侧壁，所述支撑架的上部用于支撑所述旋转接头。
同时，本发明还提供一种管道脉动气力输送系统，包括物料输送管道和上述的脉动分配阀，所述物料输送管道的管壁上轴向间隔设置有多个空气放大器，每个所述空气放大器的出气口均与所述物料输送管道的内部连通，所述物料输送管道内用于输送物料；每个所述输气孔的顶端分别通过一根输气管与一个所述空气放大器的进气口连通。
可选的，一个管道脉动气力输送系统内可包括一个或一个以上的所述脉动分配阀。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的脉动分配阀，气源空压机经旋转接头给阀芯内通孔内输入连续的气流，步进电机带动阀芯旋转，使得阀芯出气孔与阀体上的输气孔交替连通，形成气流的脉动式分配输出。应用了上述脉动分配阀的管道脉动气力输送系统，通过脉动分配阀将气流分配输出，气流再经空气放大器进入物料输送管道，从而在管道内形成脉动式气流输送和多段式压力驱动形式，无需增加气源与用气量，通过调整步进电机的转速和气源空压机的气流压力即可灵活调整物料输送管道内输送的气力驱动状态，能够有效减少物料输送管道内发生堵塞，也可降低物料破碎率，该管道脉动气力输送系统具有调整灵活、不易堵塞、用气量少、输送效率高的优点，能够实现轻质物料连续、稳定、高效地气力输送，从而适应轻质物料输送的应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明管道脉动气力输送系统的结构示意图；
图2为本发明脉动分配阀的二维剖视图；
图3为本发明阀芯的三维结构示意图；
图4为图3阀芯的周向展开示意图；
图5为本发明阀体的三维结构示意图；
其中，附图标记为：1、脉动分配阀；1-1、步进电机；1-2、阀体；1-2-1、输气孔；1-2-2、第二通孔；1-3、阀芯；1-3-1、环槽；1-3-2、出气孔；1-3-3、长槽；1-3-4、内通孔；1-3-5、盲孔；1-3-6、销孔；1-4、密封圈；1-5、支撑架；1-6、旋转接头；1-6-1、旋转出气端；1-6-2、非旋转进气端；1-7销轴；2、输气管；3、物料输送管道；4、空气放大器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种适用于轻质粉状或絮状物料的连续、稳定、高效气力输送的，可以有效减少管道堵塞的脉动分配阀及管道脉动气力输送系统。
基于此，本发明提供一种脉动分配阀，包括阀体、阀芯、步进电机和旋转接头，阀芯水平嵌置在阀体的内部，阀芯的一端与步进电机的输出轴固定连接，阀芯的另一端轴向开设有内通孔，内通孔的开口端与旋转接头的旋转出气端密封对接，旋转接头的非旋转进气端与一气源空压机的排气口密封对接，气源空压机用于向内通孔内输入连续的气流；阀芯的外表面上设有多个出气孔，多个出气孔在阀芯的外表面的轴向和周向均间隔分布，且每个出气孔均与内通孔的内部连通；阀体的顶端外表面对应每个出气孔转动至正上方时的位置均开设一个输气孔，每个输气孔的底端均用于与对应位置的出气孔连通。
本发明还提供一种管道脉动气力输送系统，包括物料输送管道和上述的脉动分配阀，物料输送管道的管壁上轴向间隔设置有多个空气放大器，每个空气放大器的出气口均与物料输送管道的内部连通，物料输送管道内用于输送物料；每个输气孔的顶端分别通过一根输气管与一个空气放大器的进气口连通。
本发明的脉动分配阀，气源空压机经旋转接头给阀芯内通孔内输入连续的气流，步进电机带动阀芯旋转，使得阀芯出气孔与阀体上的输气孔交替连通，形成气流的脉动式分配输出。应用了上述脉动分配阀的管道脉动气力输送系统，通过脉动分配阀将气流分配输出，气流再经空气放大器进入物料输送管道，从而在管道内形成脉动式气流输送和多段式压力驱动形式，无需增加气源与用气量，通过调整步进电机的转速和气源空压机的气流压力即可灵活调整物料输送管道内输送的气力驱动状态，能够有效减少物料输送管道内发生堵塞，也可降低物料破碎率，该管道脉动气力输送系统具有调整灵活、不易堵塞、用气量少、输送效率高的优点，能够实现轻质物料连续、稳定、高效地气力输送，从而适应轻质物料输送的应用需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
如图2～5所示，本实施例提供一种脉动分配阀1，包括阀体1-2、阀芯1-3、步进电机1-1和旋转接头1-6，阀芯1-3水平嵌置在阀体1-2的内部，阀芯1-3的一端与步进电机1-1的输出轴固定连接，阀芯1-3的另一端轴向开设有内通孔1-3-4，内通孔1-3-4的开口端与旋转接头1-6的旋转出气端1-6-1密封对接，旋转接头1-6的非旋转进气端1-6-2与一气源空压机的排气口密封对接，气源空压机用于向内通孔1-3-4内输入连续的气流；阀芯1-3的外表面上设有多个出气孔1-3-2，多个出气孔1-3-2在阀芯1-3的外表面的轴向和周向均间隔分布，且每个出气孔1-3-2均与内通孔1-3-4的内部连通；阀体1-2的顶端外表面对应每个出气孔1-3-2转动至正上方时的位置均开设一个输气孔1-2-1，每个输气孔1-2-1的底端均用于与对应位置的出气孔1-3-2连通。
于本具体实施例中，如图2和5所示，阀体1-2为长方体阀体，阀芯1-3为圆柱体阀芯，阀体1-2的两侧壁上分别开设有第一通孔和第二通孔1-2-2，第一通孔为两段圆柱孔连接的阶梯孔，阶梯孔的大头端与步进电机1-1的安装面配合连接，阶梯孔的小头端与阀芯1-3配合连接，第二通孔1-2-2用于实现阀芯1-3的端部伸出阀体1-2外与旋转接头1-6连接，或者，第二通孔1-2-2可用于实现旋转接头1-6的旋转出气端1-6-1伸进阀体1-2的内部与阀芯1-3的端部连接。
进一步地，阀芯1-3在与内通孔1-3-4相对的一端开设有盲孔1-3-5，且内通孔1-3-4与盲孔1-3-5不相通，如图3所示，阀芯1-3的盲孔1-3-5的侧壁上开设有销孔1-3-6，步进电机1-1的输出轴通过销轴1-7穿过销孔1-3-6和步进电机1-1的输出轴固定设置于盲孔1-3-5内，当步进电机1-1驱动时，可带动整个阀芯1-3同步转动。
进一步地，内通孔1-3-4的开口端内部设置有内螺纹，内通孔1-3-4的开口端与旋转接头1-6的旋转出气端1-6-1为螺纹连接。其中，旋转接头1-6为本领域公知且常规的一种旋转接头，其工作原理和连接关系均为已知，在此不再赘述。
进一步地，如图2～4所示，阀芯1-3的外表面上设有4个出气孔1-3-2，4个出气孔1-3-2在阀芯1-3的外表面的轴向等距分布，且4个出气孔1-3-2在阀芯1-3上周向分布的相位分别为0°、90°、180°、270°，即4个出气孔1-3-2在阀芯1-3的外表面的周向也是等距分布的。于本实施例中，输气孔1-2-1对应设置有4个，4个输气孔1-2-1并排设置，相邻两个输气孔1-2-1的间距与相邻两个出气孔1-3-2的轴向间距相同，且每个输气孔1-2-1的轴线均与阀芯1-3的轴线垂直且相交，即各个输气孔1-2-1的轴线位于同一平面内。
进一步地，如图3～4所示，阀芯输气孔1-3的外表面在每个出气孔1-3-2的外周均开设有长槽1-3-3，每个出气孔1-3-2均位于长槽1-3-3的中心，每个长槽1-3-3均沿阀芯1-3的周向延伸，各个长槽1-3-3在阀芯1-3的周向上均匀分布且所在相位不重合，相邻两个长槽1-3-3在周向上存在最短间距。
进一步地，如图3所示，阀芯1-3的外表面同轴开设有多个环槽1-3-1，环槽1-3-1内用于安装密封圈1-4，多个环槽1-3-1与多个出气孔1-3-2间隔分布，确保每个出气孔1-3-2的两侧均分别开设一个环槽1-3-1。多个环槽1-3-1将阀芯1-3的外表面分隔为多个区段，每相邻两个环槽1-3-1之间形成一个区段，在每个出气孔1-3-2的两侧均套设密封圈1-4，可确保从相邻两个密封圈1-4之间的出气孔1-3-2排出的气流保持在该区段内而不会泄露至相邻区段内，防止扰乱气流的脉冲式输出规律。
进一步地，阀体1-3的外侧安装一支撑架1-5，支撑架1-5的下部通过螺栓固定在阀体1-3的外侧壁，且支撑架1-5安装于第二通孔1-2-2的正下方，支撑架1-5的上部则用于支撑旋转接头1-6的主体，防止阀芯1-3在步进电机1-1的驱动下转动时旋转接头1-6发生偏移。
下面对本实施例作具体使用说明：
工作时，气源空压机连接旋转接头1-6的非旋转进气端1-6-2，给阀芯1-3内输入连续的气流，连续的气流进入内通孔1-3-4内，驱动步进电机1-1使阀芯1-3在步进电机1-1的带动下旋转，从而使得出气孔1-3-2与阀体1-2上的输气孔1-2-1交替连通，从而阀体1-3的4个输气孔1-2-1输出顺序间断的脉动气流。顺序间断的脉动气流被分别分配到物料输送管道的不同区域段，使得物料输送管道的多段都具有压力驱动，可有效缓解物料堵塞情况；同时由于物料输送管道内的压力驱动具有多点分布，物料推动速度快，输送效率高，无需增加气源与用气量，通过调整步进电机的转速和气源空压机的气流压力即可灵活调整物料输送管道内输送的气力驱动状态。
实施例二：
如图1所示，本实施例提供一种管道脉动气力输送系统，包括物料输送管道3和实施例一公开的脉动分配阀1，物料输送管道3的管壁上轴向间隔设置有多个空气放大器4，每个空气放大器4的出气口均与物料输送管道3的内部连通，物料输送管道3内用于输送物料；脉动分配阀1中每个输气孔1-2-1的顶端分别通过一根输气管2与一个空气放大器4的进气口连通。其中空气放大器4为本领域公知且常规的一个部件，工作原理以及连接关系均为公知常识，在此不再赘述。
于本实施例中，一个管道脉动气力输送系统内可包括一个或一个以上的脉动分配阀1，物料输送管道3上可设置大于4的个数的空气放大器4，优选物料输送管道3上空气放大器4的设置数量为脉动分配阀1上输气孔1-2-1个数的倍数，本实施例中，空气放大器4的设置数量优选为4的倍数，在物料输送管道3较长的情况下，可以使得整个物料输送管道3的多段都具有压力驱动。
下面对本实施例作具体使用说明：
工作时，气源空压机连接旋转接头1-6的非旋转进气端1-6-2，给阀芯1-3内输入连续的气流，连续的气流进入内通孔1-3-4内，驱动步进电机1-1使阀芯1-3在步进电机1-1的带动下旋转，从而使得出气孔1-3-2与阀体1-2上的输气孔1-2-1交替连通，从而阀体1-3的4个输气孔1-2-1输出顺序间断的脉动气流，顺序间断的脉动气流被分别分配到位于物料输送管道3的不同区域段的空气放大器4内，利用空气放大器4的气力输送原理，可使得物料输送管道的多段都具有压力驱动，从而有效缓解物料堵塞情况；同时由于物料输送管道3内的压力驱动具有多点分布，物料推动速度快，输送效率高，无需增加气源与用气量，通过调整步进电机的转速和气源空压机的气流压力即可灵活调整物料输送管道内输送的气力驱动状态。
由此可见，本发明的脉动分配阀，气源空压机经旋转接头给阀芯内通孔内输入连续的气流，步进电机带动阀芯旋转，使得阀芯出气孔与阀体上的输气孔交替连通，形成气流的脉动式分配输出。应用了上述脉动分配阀的管道脉动气力输送系统，通过脉动分配阀将气流分配输出，气流再经空气放大器进入物料输送管道，从而在管道内形成脉动式气流输送和多段式压力驱动形式，无需增加气源与用气量，通过调整步进电机的转速和气源空压机的气流压力即可灵活调整物料输送管道内输送的气力驱动状态，能够有效减少物料输送管道内发生堵塞，也可降低物料破碎率，该管道脉动气力输送系统具有调整灵活、不易堵塞、用气量少、输送效率高的优点，能够实现轻质物料连续、稳定、高效地气力输送，从而适应轻质物料输送的应用需求。
需要说明的是，本发明脉动分配阀中，阀体并不限于长方体，阀芯也不限于圆柱体，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内；阀芯上出气孔的设置数量以及分布方式也并不限于上述实施例一和实施例二，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内；相应的，阀体上输气孔的数量和物料输送管道上设置空气放大器的数量也并不限于上述实施例，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内；此外，气源并不限于采用空压机，驱动装置也不限于采用步进电机，旋转接头与阀芯的连接方式和步进电机与阀芯的连接方式均不限于上述实施例，根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种脉动分配阀，包括阀体、阀芯和步进电机，其特征在于：还包括旋转接头，所述阀芯水平嵌置在所述阀体的内部，所述阀芯的一端与所述步进电机的输出轴固定连接，所述阀芯的另一端轴向开设有内通孔，所述内通孔的开口端与所述旋转接头的旋转出气端密封对接，所述旋转接头的非旋转进气端与一气源空压机的排气口密封对接，所述气源空压机用于向所述内通孔内输入连续的气流；所述阀芯的外表面上设有多个出气孔，多个所述出气孔在所述阀芯的外表面的轴向和周向均间隔分布，且每个所述出气孔均与所述内通孔的内部连通；所述阀体的顶端外表面对应每个所述出气孔转动至正上方时的位置均开设一个输气孔，每个所述输气孔的底端均用于与对应位置的所述出气孔连通。
2.根据权利要求1所述的脉动分配阀，其特征在于：所述阀体为长方体阀体，所述阀芯为圆柱体阀芯，所述阀体的两侧壁上分别开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔为两段圆柱孔连接的阶梯孔，所述阶梯孔的大头端与所述步进电机的安装面配合连接，所述阶梯孔的小头端与所述阀芯配合连接，所述第二通孔用于实现所述阀芯的端部伸出所述阀体外与所述旋转接头连接。
3.根据权利要求1所述的脉动分配阀，其特征在于：所述阀芯在与所述内通孔相对的一端开设有盲孔，所述步进电机的输出轴通过销轴固定设置于所述盲孔内。
4.根据权利要求1所述的脉动分配阀，其特征在于：所述内通孔的开口端内部设置有内螺纹，所述内通孔的开口端与所述旋转接头的旋转出气端螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的脉动分配阀，其特征在于：所述阀芯的外表面上设有4个所述出气孔，4个所述出气孔在所述阀芯的外表面的轴向等距分布，4个所述出气孔在所述阀芯上周向分布的相位分别为0°、90°、180°、270°，所述输气孔对应设置有4个，4个所述输气孔并排设置，相邻两个所述输气孔的间距与相邻两个所述出气孔的轴向间距相同，且每个所述输气孔的轴线均与所述阀芯的轴线垂直且相交。
6.根据权利要求5所述的脉动分配阀，其特征在于：所述阀芯的外表面在每个所述出气孔的外周均开设有长槽，每个出气孔均位于所述长槽的中心，每个所述长槽均沿所述阀芯的周向延伸，且各个所述长槽在所述阀芯的周向相位上不重合。
7.根据权利要求1所述的脉动分配阀，其特征在于：所述阀芯的外表面同轴开设有多个环槽，所述环槽内用于安装密封圈，多个所述环槽与所述出气孔间隔分布，每个所述出气孔的两侧均分别开设一个所述环槽。
8.根据权利要求1所述的脉动分配阀，其特征在于：所述阀体的外侧安装一支撑架，所述支撑架的下部通过螺栓固定在所述阀体的外侧壁，所述支撑架的上部用于支撑所述旋转接头。
9.一种管道脉动气力输送系统，其特征在于：包括物料输送管道和权利要求1～8任意一项所述的脉动分配阀，所述物料输送管道的管壁上轴向间隔设置有多个空气放大器，每个所述空气放大器的出气口均与所述物料输送管道的内部连通，所述物料输送管道内用于输送物料；每个所述输气孔的顶端分别通过一根输气管与一个所述空气放大器的进气口连通。
10.根据权利要求9所述的管道脉动气力输送系统，其特征在于：包括一个或两个以上的所述脉动分配阀。
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