CN109386637B - 一种文丘里阀及其风压调节方法 - Google Patents

一种文丘里阀及其风压调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种文丘里阀及其风压调节方法，所述文丘里阀包括：文丘里阀阀体；设置于所述文丘里阀阀体内的阀椎；贯穿于所述文丘里阀阀椎的直杆，其中，所述阀椎可沿所述直杆滑动；置于所述阀椎内且固定于所述直杆上的活塞；置于所述阀椎内且套设于所述直杆上两端分别与所述活塞和所述阀椎相接触的弹簧；固定于所述活塞上的磁体；固定于所述阀椎内并随所述阀椎滑动时与所述磁体产生电磁感应的导电直管。本发明通过在文丘里阀的活塞与椎体中加入磁体与可导电直管，利用电磁感应现象，有效平衡风压对椎体的压力和弹簧的弹力，进而消除椎体因风压扰动而产生的振荡，使椎体对风压变化的调节更精确，提高了文丘里阀的压力无关性。

Description

一种文丘里阀及其风压调节方法
技术领域
本发明涉及文丘里阀技术领域，具体为一种文丘里阀及其风压调节方法。
背景技术
文丘里效应，也称文氏效应。这种现象以其发现者，意大利物理学家文丘里(Giovanni Battista Venturi)命名。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流量与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文氏管。
文丘里阀是应用文丘里效应的原理制造的阀。高速流动的液体会产生低压，从而会有吸附效应。文丘里气流控制阀结合了机械的压力无关调节器与高速的气流控制器，将气流控制扩展至最高水平。通过空气动力学设计，阀门具有静音工作性能。快速反应的自动压力平衡装置，提供可靠的通风柜集尘与室内压力的控制。文丘里阀具有不受风管压力变化影响、风量控制范围宽从60m3/h至10,000m3/h、反应迅速(小于1秒钟),调节精确(±5％)等特点。
文丘里阀广泛应用于送排风管道中，其中包括一个椎体与弹簧配合的机械组件，用于在管道风压变化时保持风量设定点，但是风压在正常变化的同时还伴随着一定的扰动，当扰动较大时还会造成椎体的振荡，如何在滤除扰动的同时又能对风压变化产生快速的响应是一个难题。
现在的文丘里阀基本是从两个方面来解决上述问题：1)改善文丘里阀的流体特性，减少风压的扰动，但无法彻底消除；2)增加椎体直管段与活塞之间的摩擦力，使得椎体对小的压力变化无反应，但这也会降低椎体对风压变化的响应的灵敏度；另外由于摩擦力的存在，风压对椎体的压力和弹簧的弹力总存在一个不确定的差值，使椎体对风压变化的调节不到位，降低文丘里阀的压力无关性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种文丘里阀及其风压调节方法，用于解决现有技术中文丘里阀无法有效调节风压的扰动的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种文丘里阀，所述文丘里阀包括：文丘里阀阀体；设置于所述文丘里阀阀体内的阀椎；贯穿于所述文丘里阀阀椎的直杆，其中，所述阀椎可沿所述直杆滑动；置于所述阀椎内且固定于所述直杆上的活塞；置于所述阀椎内且套设于所述直杆上两端分别与所述活塞和所述阀椎相接触的弹簧；固定于所述活塞上的磁体；固定于所述阀椎内并随所述阀椎滑动时与所述磁体产生电磁感应的导电直管。
于本发明的一实施例中，所述磁体固定于所述活塞顶端。
于本发明的一实施例中，所述磁体为磁铁或电磁线圈。
于本发明的一实施例中，所述活塞、所述磁体、所述弹簧置于所述导电直管的管腔内。
于本发明的一实施例中，所述导电直管的两端分别固定于所述阀椎的两端。
本发明的实施例还提供一种文丘里阀的风压调节方法，所述文丘里阀的风压调节方法包括：于文丘里阀阀椎内的活塞上固定于一磁体；其中，所述活塞固定于一贯穿所述所述阀椎的直杆上，所述活塞和所述阀椎之间设有弹簧；于所述文丘里阀的阀椎内固定一导电直管，并使得所述导电直管在随所述阀椎滑动时与所述磁体产生电磁感应。
于本发明的一实施例中，所述磁体固定于所述活塞顶端。
于本发明的一实施例中，所述磁体为磁铁或电磁线圈。
于本发明的一实施例中，所述活塞、所述磁体、所述弹簧置于所述导电直管的管腔内。
于本发明的一实施例中，所述导电直管的两端分别固定于所述阀椎的两端。
如上所述，本发明的一种文丘里阀及其风压调节方法，具有以下有益效果：
1、本发明通过在文丘里阀的活塞与椎体中加入磁体与可导电直管，利用电磁感应现象，有效平衡风压对椎体的压力和弹簧的弹力，进而消除椎体因风压扰动而产生的振荡。
2、本发明使椎体对风压变化的调节更精确，提高了文丘里阀的压力无关性，而且在保持文丘里阀良好压力无关性的基础上，可有效抑制风压扰动对椎体的影响。
3、本发明可以降低椎体直管与活塞的装配精度，降低加工难度。
4、本发明结构简单灵活，实用性强。
附图说明
图1显示为现有技术中文丘里阀的结构原理示意图。
图2显示为本发明的一种文丘里阀中磁体与可导电直管产生电磁感应的原理示意图。
图3显示为本发明的一种文丘里阀的风压调节方法的流程示意图。
元件标号说明
100 文丘里阀
101 文丘里阀阀体
102 阀椎
103 直杆
104 活塞
105 弹簧
106 磁体
107 导电直管
200 导电线圈
S100～S200 步骤
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例的目的在于提供一种文丘里阀及其风压调节方法，用于解决现有技术中文丘里阀无法有效调节风压的扰动的问题。以下将详细阐述本实施例的一种文丘里阀及其风压调节方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种文丘里阀及其风压调节方法。
本实施例提供一种文丘里阀及其风压调节方法，通过在文丘里阀的活塞与椎体中加入磁体与可导电直管，利用电磁感应现象，有效平衡风压对椎体的压力和弹簧的弹力，进而消除椎体因风压扰动而产生的振荡。以下对本实施例提供的文丘里阀及其风压调节方法进行详细说明。
具体地，如图1所示，本实施例提供一种文丘里阀100，所述文丘里阀100包括：文丘里阀阀体101；设置于所述文丘里阀阀体101内的阀椎102；贯穿于所述文丘里阀100中阀椎102的直杆103，其中，在受到风压时，所述阀椎102可沿所述直杆103滑动；置于所述阀椎102内且固定于所述直杆103上的活塞104；置于所述阀椎102内且套设于所述直杆103上两端分别与所述活塞104和所述阀椎102相接触的弹簧105；固定于所述活塞104上的磁体106；固定于所述阀椎102内并随所述阀椎102滑动时与所述磁体106产生电磁感应的导电直管107。
于本实施例中，所述磁体106固定于所述活塞104顶端。例如所述磁体106为环形，套装于所述活塞104上。又例如所述磁体106为平板状，形状与所述活塞104的顶端表面形状匹配，例如为圆形平板状磁体106。
其中，所述磁体106可粘黏固定于所述活塞104，也可以采用其他形式进行固定。
于本实施例中，所述磁体106为磁铁或电磁线圈。
于本实施例中，所述活塞104、所述磁体106、所述弹簧105置于所述导电直管107的管腔内。
于本实施例中，所述导电直管107的两端分别固定于所述阀椎102的两端。所述导电直管107为导电性良好的材料，可与所述磁体106产生电磁感应，所述导电直管107为弱磁体材料，与所述磁体106之间的磁吸力较小，所述导电直管107优选为铜管或铝管。
所述活塞104固定于所述直杆103上，所述阀椎102在风压作用下可沿所述直杆103滑动，向所述活塞104方向挤压所述弹簧105。所述导电直管107随所述阀椎102沿所述直杆103滑动，在所述导电直管107移动过程中，所述磁体106是相对不动的，所述导电直管107和所述磁体106产生电磁感应。
如图2所示，当风压扰动较大时，阀椎102产生振荡，所述导电直管107在所述磁体106的磁场中运动，相当于一磁铁在所述导电直管107中运动，可将所述导电直管107看成由多个导电线圈200构成。
根据电磁感应定律：e(t)＝-n(dΦ)/(dt)；磁铁的运动引起线圈磁通量的变化，产生感应电流，电流的存在必伴随着电动势，而根据上述公式，感应电动势e(t)正比于线圈匝数n，正比于磁通量的变化率dΦ/dt，电动势的方向(公式中的负号)由楞次定律提供，即感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化，所以感应电流的磁场必然要阻碍磁铁的运动，而且磁铁的运动速度越快，线圈磁通量的变化率dΦ/dt越大，感应电动势和电流也越大，感应电流的磁场越强，对磁铁的阻力就越大。
在阀椎102的整个振荡周期中，两端的速度最小为零，活塞104上的磁体106对所述导电直管107此时无阻力，中间的速度最快，此时阻力最大，可有效平衡风压对阀椎102的压力和弹簧105的弹力，进而消除振荡。
当风压正常变化时，所述导电直管107与所述磁体106产生相对运动，此时有一定的阻力，此阻力可阻止阀椎102移动速度过快，而随着阀椎102越接近风量设定点，风压对阀椎102的压力和弹簧105的弹力之间的差距越小，阀椎102速度越慢，阻力也越小；当速度为零时，阻力也为零，风的压力和弹簧105的弹力相等，这使阀椎102对风压变化的调节更精确。
本发明的实施例还提供一种文丘里阀的风压调节方法，如图3所示，所述文丘里阀的风压调节方法包括以下步骤：
步骤S100，如图1所示，于文丘里阀100阀椎102内的活塞104上固定于一磁体106；其中，所述活塞104固定于一贯穿所述所述阀椎102的直杆103上，在受到风压时，所述阀椎102可沿所述直杆103滑动，所述活塞104和所述阀椎102之间设有弹簧105，所述弹簧105置于所述阀椎102内且套设于所述直杆103上两端分别与所述活塞104和所述阀椎102相接触。
步骤S200，于所述文丘里阀100的阀椎102内固定一导电直管107，并使得所述导电直管107在随所述阀椎102滑动时与所述磁体106产生电磁感应。
于本实施例中，所述磁体106固定于所述活塞104顶端。例如所述磁体106为环形，套装于所述活塞104上。又例如所述磁体106为平板状，形状与所述活塞104的顶端表面形状匹配，例如为圆形平板状磁体106。
其中，所述磁体106可粘黏固定于所述活塞104，也可以采用其他形式进行固定。
于本实施例中，所述磁体106为磁铁或电磁线圈。
于本实施例中，所述活塞104、所述磁体106、所述弹簧105置于所述导电直管107的管腔内。
于本实施例中，所述导电直管107的两端分别固定于所述阀椎102的两端。所述导电直管107为导电性良好的材料，可与所述磁体106产生电磁感应，所述导电直管107为弱磁体材料，与所述磁体106之间的磁吸力较小，所述导电直管107优选为铜管或铝管。
所述活塞104固定于所述直杆103上，所述阀椎102在风压作用下可沿所述直杆103滑动，向所述活塞104方向挤压所述弹簧105。所述导电直管107随所述阀椎102沿所述直杆103滑动，在所述导电直管107移动过程中，所述磁体106是相对不动的，所述导电直管107和所述磁体106产生电磁感应。
如图2所示，当风压扰动较大时，阀椎102产生振荡，所述导电直管107在所述磁体106的磁场中运动，相当于一磁铁在所述导电直管107中运动，可将所述导电直管107看成由多个导电线圈200构成。
根据电磁感应定律：e(t)＝-n(dΦ)/(dt)；磁铁的运动引起线圈磁通量的变化，产生感应电流，电流的存在必伴随着电动势，而根据上述公式，感应电动势e(t)正比于线圈匝数n，正比于磁通量的变化率dΦ/dt，电动势的方向(公式中的负号)由楞次定律提供，即感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化，所以感应电流的磁场必然要阻碍磁铁的运动，而且磁铁的运动速度越快，线圈磁通量的变化率dΦ/dt越大，感应电动势和电流也越大，感应电流的磁场越强，对磁铁的阻力就越大。
在阀椎102的整个振荡周期中，两端的速度最小为零，活塞104上的磁体106对所述导电直管107此时无阻力，中间的速度最快，此时阻力最大，可有效平衡风压对阀椎102的压力和弹簧105的弹力，进而消除振荡。
当风压正常变化时，所述导电直管107与所述磁体106产生相对运动，此时有一定的阻力，此阻力可阻止阀椎102移动速度过快，而随着阀椎102越接近风量设定点，风压对阀椎102的压力和弹簧105的弹力之间的差距越小，阀椎102速度越慢，阻力也越小；当速度为零时，阻力也为零，风的压力和弹簧105的弹力相等，这使阀椎102对风压变化的调节更精确。
综上所述，本发明通过在文丘里阀的活塞104与阀椎102中加入磁体106与可导电直管107，利用电磁感应现象，有效平衡风压对阀椎102的压力和弹簧105的弹力，进而消除阀椎102因风压扰动而产生的振荡；本发明使阀椎102对风压变化的调节更精确，提高了文丘里阀的压力无关性，而且在保持文丘里阀良好压力无关性的基础上，可有效抑制风压扰动对阀椎102的影响；本发明可以降低阀椎102直管与活塞104的装配精度，降低加工难度；本发明结构简单灵活，实用性强。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种文丘里阀，其特征在于，所述文丘里阀包括：
文丘里阀阀体；
设置于所述文丘里阀阀体内的阀椎；
贯穿于所述文丘里阀阀椎的直杆，其中，所述阀椎可沿所述直杆滑动；
置于所述阀椎内且固定于所述直杆上的活塞；
置于所述阀椎内且套设于所述直杆上两端分别与所述活塞和所述阀椎相接触的弹簧；
固定于所述活塞上的磁体；
固定于所述阀椎内并随所述阀椎滑动时与所述磁体产生电磁感应的导电直管；
所述导电直管的两端分别固定于所述阀椎的两端；在所述导电直管移动过程中，所述磁体相对不动，所述导电直管和所述磁体产生电磁感应。
2.据权利要求1所述的文丘里阀，其特征在于，所述磁体固定于所述活塞顶端。
3.根据权利要求1或2所述的文丘里阀，其特征在于，所述磁体为磁铁或电磁线圈。
4.根据权利要求1所述的文丘里阀，其特征在于，所述活塞、所述磁体、所述弹簧置于所述导电直管的管腔内。
5.一种文丘里阀的风压调节方法，其特征在于，所述文丘里阀的风压调节方法包括：
于文丘里阀阀椎内的活塞上固定于一磁体；其中，所述活塞固定于一贯穿所述阀椎的直杆上，所述活塞和所述阀椎之间设有弹簧；
于所述文丘里阀的阀椎内固定一导电直管，并使得所述导电直管在随所述阀椎滑动时与所述磁体产生电磁感应；所述导电直管的两端分别固定于所述阀椎的两端；在所述导电直管移动过程中，所述磁体相对不动，所述导电直管和所述磁体产生电磁感应。
6.根据权利要求5所述的文丘里阀的风压调节方法，其特征在于，所述磁体固定于所述活塞顶端。
7.根据权利要求5或6所述的文丘里阀的风压调节方法，其特征在于，所述磁体为磁铁或电磁线圈。
8.根据权利要求5所述的文丘里阀的风压调节方法，其特征在于，所述活塞、所述磁体、所述弹簧置于所述导电直管的管腔内。
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