專利名稱：風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可同時(shí)控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入風(fēng)力系統(tǒng)管內(nèi)氣流的風(fēng)量Q和 風(fēng)壓P的風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器。 技術(shù)背景1、負(fù)壓稀相氣力輸送是一類通過風(fēng)機(jī)提供能量，將一定容重及粒度的散 狀固體物用載體氣流輸送到設(shè)定位置的輸送裝置。這種裝置常由多個(gè)支路構(gòu)成。 按流體組成可將其內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)分作兩個(gè)部分①物料輸送段；②回風(fēng)段。在① 中是氣固兩相運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要取決于載體氣流。在②中是含塵氣體運(yùn)動(dòng)，因 正常情況下此含塵量不大，故可視為一般氣體運(yùn)動(dòng)。由于負(fù)壓稀相輸送氣流速度 必須滿足被輸送物懸浮流化速度，所以流速較高， 一般8 10m/s〈v〈50m/s使其 雷諾數(shù)Re〉2000，是為紊流。在生產(chǎn)中，被輸送物的物理、化學(xué)指標(biāo)是工藝規(guī)定 的，甚至生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度都是被人工設(shè)定的；或者外部環(huán)境干擾因素如氣 溫變化等已被排除，輸送管與外部無熱交換，所以實(shí)際工況可視為等溫、絕熱運(yùn) 動(dòng)。工程應(yīng)用中，影響和干擾系統(tǒng)內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的因素還很多，但不論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 如何復(fù)雜，都必須遵循質(zhì)量守恒定律即連續(xù)性方程、能量守恒定律即伯努利方程、 動(dòng)量守恒定律即動(dòng)量方程。均衡穩(wěn)定是工業(yè)生產(chǎn)的基本要求，根據(jù)上述負(fù)壓稀相輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)及工 程應(yīng)用情況，有充分理由證明，風(fēng)量Q、風(fēng)壓P是兩個(gè)最主要的參數(shù)。能有效 控制Q、 P、就能使系統(tǒng)均衡平穩(wěn)運(yùn)行。2、閥門是工程流體運(yùn)動(dòng)中最常見的裝置，種類和形式不勝枚舉。對液體， 其流量壓力都可以得到較精確控制；但對氣體，情況就復(fù)雜得多。由于氣體具 有可壓縮性，Q、 P兩量關(guān)聯(lián)緊密，但變數(shù)太多，當(dāng)氣流流至閥門區(qū)域時(shí)，流態(tài) 急變，呈十分復(fù)雜的紊流狀態(tài)，以致迄今世界上仍無實(shí)用有效的數(shù)學(xué)模型和對 應(yīng)函數(shù)關(guān)系。因此，閥門的開度與氣體流量(流速)及壓力之間缺乏可行的明 確的對應(yīng)控制關(guān)系，只能隨流體變化作近似模糊調(diào)節(jié)。對定常流情況好些，但 當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氣流還在不斷變化，并呈明顯波動(dòng)的紊流狀態(tài)時(shí)，閥門開度與氣體流 量、壓力的關(guān)系更是難以確定，無法支持當(dāng)風(fēng)量Q、風(fēng)壓P都有明確受控?cái)?shù)值 時(shí)的動(dòng)態(tài)控制需求。所以目前為止，還沒有可以同時(shí)對氣流的Q、 P進(jìn)行動(dòng)態(tài)定量控制的一體化閥門。3、對一個(gè)設(shè)計(jì)均衡平穩(wěn)運(yùn)行的多支路負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)，在運(yùn)行時(shí)若有任 意個(gè)支管突然截流，必使其余在運(yùn)行的支管流量增加。且截流管的數(shù)量越多，影響越大，原因是因p,V!A產(chǎn)P2V2A3——連續(xù)性方程Q=|> (m3/h) Vi='='^^ (m/s)x 3600當(dāng)風(fēng)機(jī)選定且工況一定時(shí)，Q=C (常數(shù))，此時(shí)若有任意m個(gè)支路突然截流，設(shè) 各截流量為AQi貝U: AQ=￡a^。剩余在工作各支管的流量將增大，設(shè)為Q/"一附 , n—m i=l m若系統(tǒng)中各支管'fe態(tài)相等T便有15嚴(yán)Q。(定數(shù))，Qi =Qq'(定數(shù))， AQ尸AQi'(定數(shù))，于是Q=|>=n'Q0Qo = (n-m) Qo 顯然n〉(n-m)，故V' 〉V。剩余工作風(fēng)管風(fēng)速大于原風(fēng)速。 例:當(dāng)風(fēng)機(jī)流Q-15000mVh、 。=150mm支管共n=12根，令各支管截面相等，阻抗 相等，即風(fēng)速相等.分別計(jì)算突然截流時(shí),m產(chǎn)l、 m2=3、 m3=5、 m4=7時(shí)，剩余工作 支管的風(fēng)速，當(dāng)m取不同值時(shí)，計(jì)算結(jié)果如下表m13567*9*10*支管風(fēng)速21.426.233.639.2347.178.46117.7由上表可見，截流數(shù)m對系統(tǒng)風(fēng)速有重大影響，m越大，風(fēng)速增量越大， 當(dāng)m〉n/2時(shí)，系統(tǒng)已趨于不能正常運(yùn)行。事實(shí)是，系統(tǒng)內(nèi)任意m個(gè)支管的截流后，不僅引起風(fēng)量的變化，還將引起 風(fēng)壓的變化，使系統(tǒng)管網(wǎng)特性發(fā)生變化，進(jìn)而影響到風(fēng)機(jī)工作特性的變化，情 況十分復(fù)雜。此種狀態(tài)下，支管上的閥門調(diào)節(jié)能力將隨m增大而趨于失效。由此便得一個(gè)推論既然存在隨機(jī)的任意m個(gè)支管突然截流的工況，使得 系統(tǒng)氣流劇急波動(dòng)，而剩余工作支管閥門調(diào)節(jié)能力有限，甚至趨于失效，那么 維持系統(tǒng)不波動(dòng)的最簡潔有效的辦法就是當(dāng)截流量發(fā)生時(shí)，立即補(bǔ)入一個(gè)等 值替代量。4、針對截流引發(fā)的系統(tǒng)氣流劇烈波動(dòng)，現(xiàn)已有很多工程應(yīng)用了在主管或各 回風(fēng)支管進(jìn)行對應(yīng)補(bǔ)風(fēng)的方法，并收到了一定效果，但仍未盡如意。深入調(diào)査及分析，發(fā)現(xiàn)了問題所在現(xiàn)有的旁路補(bǔ)風(fēng)，僅是在管路上加裝了氣閥，根據(jù) 截流信號作對應(yīng)啟閉。由于這個(gè)補(bǔ)風(fēng)閥直接與大氣相通，沿程阻損甚小，并且 理論和實(shí)驗(yàn)都證實(shí)。在保證允許通過確定流量Q得條件下，由閥門產(chǎn)生得局部 阻力是很有限的，明顯小于在切換點(diǎn)輸料管的綜合阻力。由工程流體力學(xué)知Pl-t^ = P!—沿程綜合阻力損失pi=I>/ + I>w Si—風(fēng)管阻抗 有I Q-流量。由上說明，流量與風(fēng)管阻抗的均方根成反比，在并聯(lián)管網(wǎng)系統(tǒng)中流量將按 此規(guī)律分配，阻抗大的其支管流量小，阻抗小的其支管流量大。由于系統(tǒng)中的各輸料支管由相當(dāng)長度的直管，變徑管、閥門等構(gòu)成，且存在氣固兩相流，其綜合阻抗S,量值不?。欢鴥H由很短前后聯(lián)管和一個(gè)閥門構(gòu)成 的補(bǔ)風(fēng)旁路阻抗量值將十分有限，故必然有S,〉S2，甚至S^〉S2的情況。當(dāng)截流后，進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)時(shí)，這時(shí)因補(bǔ)風(fēng)旁路阻抗S2〈Sp并且小于任一工作支管的阻抗Si，則其從系統(tǒng)中分配到了的流量Q2必大于原工作流量Q1Q即Q2>Q1Q 顯見，這個(gè)補(bǔ)入量對系統(tǒng)穩(wěn)定的作用是有限的。這就說明了為什么僅用簡單配閥補(bǔ)風(fēng)方式效果還不理想的原因。要進(jìn)行有 效補(bǔ)風(fēng)平衡，還必須解決補(bǔ)入旁路阻抗須與工作支路阻抗相等的問題。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器，適用于在多支管串聯(lián)和并聯(lián) 負(fù)壓稀相氣力輸送系統(tǒng)中，對隨機(jī)截流的任意n個(gè)支管作瞬間等值替代，以消 除因支管截流引起的系統(tǒng)氣流及物流的劇烈波動(dòng)，保持系統(tǒng)內(nèi)流體始終平穩(wěn)運(yùn) 行。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)措施達(dá)到 一種風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器，其特征 是有一固定在機(jī)殼內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器，機(jī)殼的進(jìn)氣端外表面裝有進(jìn)氣消聲器，錐形 出氣端經(jīng)一氣動(dòng)閥后與連接風(fēng)管聯(lián)通，氣動(dòng)閥上有接受風(fēng)力系統(tǒng)管內(nèi)氣流信號 和壓力信號的導(dǎo)線接口；驅(qū)動(dòng)器通過支撐架安裝在機(jī)殼的進(jìn)氣端，驅(qū)動(dòng)器的動(dòng) 力輸出端連接一滑動(dòng)桿，滑動(dòng)桿上裝有彈性螺旋片。所述的氣動(dòng)閥位于機(jī)殼的錐形出氣端的出口上。所述的驅(qū)動(dòng)器外面有一個(gè)導(dǎo)流罩。本實(shí)用新型基本消除了多支管負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)因任意m個(gè)支管隨機(jī)截流 引發(fā)的系統(tǒng)氣流劇烈波動(dòng)情況，使被輸送物料可以相對恒定速度、順暢輸送。 由此，可有效減少輸送過程中物料的造碎，物理組分差異等問題，使物耗降低， 產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)一致性提高。有效解決了同時(shí)控制設(shè)定替代負(fù)載風(fēng)量、風(fēng)壓的疑 難問題，有很強(qiáng)的實(shí)用性，可廣泛用于各類多支管低真空吸送式物流系統(tǒng)。對 均衡穩(wěn)定生產(chǎn)、降低物耗、提高產(chǎn)品的質(zhì)量有顯著成效，因而具有較大的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2為本實(shí)用新型的可調(diào)阻力原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型有一固定在機(jī)殼1內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器2，驅(qū)動(dòng)器外面有一個(gè) 導(dǎo)流罩3。機(jī)殼的進(jìn)氣端外表面裝有進(jìn)氣消聲器4，錐形出氣端8經(jīng)一氣動(dòng)閥9 后與連接風(fēng)管IO聯(lián)通，氣動(dòng)閥通過電導(dǎo)線接口 11與風(fēng)力系統(tǒng)管內(nèi)的氣流信號 和壓力信號連接；驅(qū)動(dòng)器在殼體內(nèi)通過支撐架5安裝在機(jī)殼的進(jìn)氣端，驅(qū)動(dòng)器 的動(dòng)力輸出端連接有滑動(dòng)桿6，滑動(dòng)桿上裝有彈性螺旋片7。沿氣流方向，當(dāng)環(huán) 境空氣進(jìn)入機(jī)殼時(shí)，導(dǎo)程為ti，對應(yīng)有迎風(fēng)角或稱為螺旋角e ,，在螺旋片的導(dǎo) 流作用下，氣流按螺旋角9i螺旋運(yùn)動(dòng)，獲得了局部障礙阻力P^，且與各種局部 阻力和沿程阻力共同組成了模擬阻抗S1;當(dāng)驅(qū)動(dòng)器使螺旋片導(dǎo)程變?yōu)閠2時(shí)，對 應(yīng)螺旋角為0 2，同理獲得模擬阻抗S2。由于驅(qū)動(dòng)器可使彈性螺旋片作連續(xù)位移，因之可獲得連續(xù)變化的阻抗Sx。 當(dāng)導(dǎo)程t變化時(shí)，阻力呈指數(shù)性變化、。在這種結(jié)構(gòu)下，盡管阻力發(fā)生了很 大的變化，但在前端測得流量變化斜率較小，這樣就為用閥門只作切換關(guān)閉及 適當(dāng)流量調(diào)節(jié)提供了條件。這里的調(diào)節(jié)是一種靜態(tài)調(diào)節(jié)，是一項(xiàng)使模擬量盡可 能逼近截流量的靜態(tài)工作。 工作過程根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或現(xiàn)場測試獲得切換點(diǎn)附近輸料管后氣流參數(shù)，經(jīng)計(jì)算確定 模擬量基本參數(shù)。選取合適直徑D、導(dǎo)程數(shù)m、彈性螺旋片的螺旋數(shù)，并預(yù)留導(dǎo) 程t上下調(diào)節(jié)量，即R正負(fù)調(diào)節(jié)量。選配恰當(dāng)直徑氣動(dòng)閥后，裝配即組成二元 平衡器結(jié)構(gòu)。成品二元平衡器在試驗(yàn)臺(tái)作模擬阻抗測試，并作相應(yīng)標(biāo)定?，F(xiàn)場 安裝后，按系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)調(diào)主要是調(diào)節(jié)S，并校核實(shí)際補(bǔ)入氣量、風(fēng)壓，然后鎖定。工作時(shí)，氣動(dòng)闊的導(dǎo)線接口與機(jī)組卸料閥作簡單開關(guān)量聯(lián)鎖。當(dāng)機(jī)組卸料 閥關(guān)閉時(shí)，亦即截流信號發(fā)出后，氣致力闊立即開啟，響應(yīng)時(shí)間t《l秒內(nèi)，等值替代氣流立即補(bǔ)入系統(tǒng)；反之，當(dāng)卸料閥開啟時(shí)，開流信號即刻指令補(bǔ)氣閥關(guān)閉。過程十分簡單、可靠。由于負(fù)壓稀相氣力輸送的風(fēng)速較高，在瞬間補(bǔ)入氣流時(shí)，進(jìn)氣口會(huì)產(chǎn)生噪 聲，為此專門設(shè)置了進(jìn)氣消聲器。驅(qū)動(dòng)器上裝有外罩，殼體進(jìn)氣端有端板可 有效防止異物吸入，危害系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)器配上控制器后，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器，其特征是有一固定在機(jī)殼內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器，機(jī)殼的進(jìn)氣端外表面裝有進(jìn)氣消聲器，錐形出氣端經(jīng)一氣動(dòng)閥后與連接風(fēng)管聯(lián)通，氣動(dòng)閥上有接受風(fēng)力系統(tǒng)管內(nèi)氣流信號和壓力信號的導(dǎo)線接口；驅(qū)動(dòng)器通過支撐架安裝在機(jī)殼的進(jìn)氣端，驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力輸出端連接一滑動(dòng)桿，滑動(dòng)桿上裝有彈性螺旋片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器，其特征是所述的氣 動(dòng)閥位于機(jī)殼的錐形出氣端的出口上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器，其特征是所述的驅(qū) 動(dòng)器外面有一個(gè)導(dǎo)流罩。
專利摘要一種風(fēng)量、風(fēng)壓二元平衡器，有一固定在機(jī)殼內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器，機(jī)殼的進(jìn)氣端外表面裝有進(jìn)氣消聲器，錐形出氣端經(jīng)一氣動(dòng)閥后與連接風(fēng)管聯(lián)通，氣動(dòng)閥上有接受風(fēng)力系統(tǒng)管內(nèi)氣流信號和壓力信號的導(dǎo)線接口；驅(qū)動(dòng)器通過支撐架安裝在機(jī)殼的進(jìn)氣端，驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力輸出端連接一滑動(dòng)桿，滑動(dòng)桿上裝有彈性螺旋片；該裝置可有效減少輸送過程中物料的造碎，物理組分差異等問題，使物耗降低，產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)一致性提高。有效解決了同時(shí)控制設(shè)定替代負(fù)載風(fēng)量、風(fēng)壓的疑難問題，有很強(qiáng)的實(shí)用性，可廣泛用于各類多支管低真空吸送式物流系統(tǒng)。對均衡穩(wěn)定生產(chǎn)、降低物耗、提高產(chǎn)品的質(zhì)量有顯著成效，因而具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號B65G53/34GK201082829SQ20072010504
公開日2008年7月9日 申請日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者鄺勇興 申請人:鄺勇興