一种球阀式脉动发生器的制作方法

本发明涉及球阀式脉动发生器，属于脉动发生器领域。

背景技术：

脉动流就是流动参数如压力、速度等发生周期性或准周期变化的流体，如人类的动脉血液。该流体与普通层流流动流体在流动及传热传质方面有很大的不同，脉动流可以很有效的提高流动及传热传质效果，现已有文献证明脉动流强化换热最高可达20倍以上，传质效果更是成几个数量级的提高。强化传热传质的主要工程应用有：换热器、生物医药、化工生产、武器弹药、航空航天、电子散热等方面。

能够为工作过程提供脉动流动的装置称为脉动发生器。常见的脉动流发生装置可分为两类：自激励脉动源和强制脉动源。流体自激励脉动源，主要是通过改变管路结构形式来产生脉动的装置，这种脉动源无需额外消耗泵功。现有的自激励脉动源有单向阀系统、自激式系统等。强制脉动源，即通过消耗能量使流体产生脉动的装置。较为常用的强制脉动源可分为隔膜泵、电磁阀、活塞往复泵、组合式旋转叶片阀等。

目前已经检索到的国内外相关专利主要有三项：一种轮盘式流量脉动发生器(申请号：cn201110253476.2)、柱塞式流量脉动发生器(申请号：cn200810232217.x)和叶片式脉动发生器(申请号：cn200610052257.7)。三位申请人分别是：北京航空航天大学、西安交通大学和浙江工业大学。

专利201110253476.2，公开了一种轮盘式流量脉动发生器，如图1所示，通过电机带动轴上的轮盘旋转，轮盘的通孔与套筒中的液体流动通道按一定的周期连通或闭合，控制液体流动通道的通断，使流量以近似正弦的规律产生振荡。

专利200810232217.x，公开了一种柱塞式流量脉动发生器，由带有定位孔的转盘、推进轴、推进直线导轨组、导向直线导轨组、柱塞、缸筒、密封端盖、电机、减速器及变频器等组成，如图2所示，柱塞缸筒由三通接入流动管路，将一定量的主管路流体吸入或压出缸筒，在主流量上叠加一个正弦脉动。能够产生不同精确脉动幅值及连续变化周期的标准正弦流量输出。

专利201110253476.2和专利200810232217.x公开的两种脉动发生器结构复杂、体积庞大、零件繁多、加工困难、能量损耗大，且需根据管道径向尺寸的改变做相应的调整，不利于研究和生产。

专利200610052257.7，公开了一种叶片式脉动发生器，主要包括阀壳、流体通道、一对圆锥齿轮、静叶片和动叶片几部分组成，如图3所示，静叶片固定在阀壳上，动叶片由调速电机带动做周期性转动，使静叶片和动叶片上的通孔实现周期性的开启和关闭，从而实现对流动工质的脉动激励，也就产生了具有周期性脉动特征的脉动流。

此种脉动发生器结构相对简单，并通过关系换算实现了输入前后频率数值的统一。但其加工困难、能量损耗较大，管道径向尺寸受叶片尺寸的约束，且叶片前的锥齿轮会影响工质的流动状态，不利于脉动流的产生。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种球阀式脉动发生器，结构简单、加工方便，可直接在球阀标准件上改装，通用型强，流体通道为直线，能量损耗小。

技术方案：为实现上述目的，本发明的球阀式脉动发生器，包括阀壳和阀球，所述阀壳内设有通道，通道包含同轴设置的第一段和第二段，所述第二段直径大于第一段，阀球固定安装在第二段中，在阀壳的壁上设有与第二段连通的安装口，在安装口上安装有阀杆，阀杆一端与阀球连接，阀球设有圆通孔，另一端与电机连接，电机安装在阀壳上。

作为优选，所述圆通孔与第一段同轴设置。

作为优选，所述圆通孔的直径与第一段的直径相同。

作为优选，所述阀杆与阀球同轴设置。

作为优选，所述通道的两端均设有内螺纹。

作为优选，所述阀球通过橡胶垫与第一段和第二段连接，在第二通道内通过限位座限制橡胶垫移动。

作为优选，所述限位座通过螺纹连接在第二段上。

作为优选，所述电机为变频电机。

有益效果：本发明的球阀式脉动发生器，具有以下优点：

1、结构简单、加工方便，可直接在球阀标准件上改装，通用型强；

2、流体通道为直线，能量损耗小；

3、使用了变频电机，即实现了流动工质脉动频率的可调性。

附图说明

图1是轮盘式流量脉动发生器结构示意图

图2是柱塞式流量脉动发生器结构示意图。

图3是叶片式脉动发生器结构示意图。

图4是本发明球阀式脉动发生器结构示意图。

图5是本发明球阀式脉动发生器工作流程示意简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图4所示，本发明的球阀式脉动发生器，包括阀壳1和阀球2，所述阀壳1内设有通道，通道包含同轴设置的第一段和第二段，所述第二段直径大于第一段，阀球2固定安装在第二段中，在阀壳1的壁上设有与第二段连通的安装口，在安装口上安装有阀杆4，阀杆4一端与阀球2连接，阀球2设有圆通孔，另一端与电机3连接，电机3安装在阀壳1上。

在本发明中，所述圆通孔与第一段同轴设置，所述圆通孔的直径与第一段的直径相同，所述阀杆4与阀球2同轴设置，所述阀球2通过橡胶垫6与第一段和第二段连接，在第二通道内通过限位座5限制橡胶垫6移动，所述限位座5通过螺纹连接在第二段上。这样，流体经过球阀是密闭性好，产生脉动效果好。

在本发明中，所述通道的两端均设有内螺纹，通过螺纹连接安装到管路中。所述电机3为变频电机3，电机3的转速可通过频率调节。

如图5所示，变频电机3固定安装在阀壳1上，通过法兰连接带动阀杆4绕轴线转动，使启闭件(球阀)绕轴线转动，启闭件(球阀)上的通孔做周期性的开启和关闭，流体遇到周期性开闭的通道，从而实现了对流体的激励，也就产生了具有周期性变化特性的脉动流。改变变频电机3的频率，即改变电机3的转速，从而改变启闭件(球阀)的转动周期，改变启闭件(球阀)上通孔开闭的周期，从而改变脉动流的脉动频率，产生不同频率的脉动流。

通过取消普通球阀的限位，使启闭件(球阀)可以做360°回转，再对普通球阀的阀杆4进行简单改装，使阀杆4与变频电机3连接。球阀为标准件，根据管路尺寸，只需对相应尺寸的球阀进行改装，即为球阀式脉动发生器。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种球阀式脉动发生器，包括阀壳和阀球，所述阀壳内设有通道，通道包含同轴设置的第一段和第二段，所述第二段直径大于第一段，阀球固定安装在第二段中，在阀壳的壁上设有与第二段连通的安装口，在安装口上安装有阀杆，阀杆一端与阀球连接，阀球设有圆通孔，另一端与电机连接，电机安装在阀壳上，通过电机带动阀球周期性的在通道内转动，通孔做周期性的开启和关闭。本发明的一种球阀式脉动发生器，结构简单、加工方便，可直接在球阀标准件上改装，通用型强，流体通道为直线，能量损耗小。

技术研发人员：王军;李圣男;葛忆茹;王飞;张东辉;刘巍
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2017.06.23
技术公布日：2017.10.03