专利名称：风量、风压二元平衡器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可同时控制和调节进入风力系统管内气流的风量Q和 风压P的风量、风压二元平衡器。 技术背景1、负压稀相气力输送是一类通过风机提供能量，将一定容重及粒度的散 状固体物用载体气流输送到设定位置的输送装置。这种装置常由多个支路构成。 按流体组成可将其内的流体运动分作两个部分①物料输送段；②回风段。在① 中是气固两相运动；运动状态主要取决于载体气流。在②中是含尘气体运动，因 正常情况下此含尘量不大，故可视为一般气体运动。由于负压稀相输送气流速度 必须满足被输送物悬浮流化速度，所以流速较高， 一般8 10m/s〈v〈50m/s使其 雷诺数Re〉2000，是为紊流。在生产中，被输送物的物理、化学指标是工艺规定 的，甚至生产环境的温度、湿度都是被人工设定的；或者外部环境干扰因素如气 温变化等已被排除，输送管与外部无热交换，所以实际工况可视为等温、绝热运 动。工程应用中，影响和干扰系统内流体运动的因素还很多，但不论其运动状态 如何复杂，都必须遵循质量守恒定律即连续性方程、能量守恒定律即伯努利方程、 动量守恒定律即动量方程。均衡稳定是工业生产的基本要求，根据上述负压稀相输送系统的特点及工 程应用情况，有充分理由证明，风量Q、风压P是两个最主要的参数。能有效 控制Q、 P、就能使系统均衡平稳运行。2、阀门是工程流体运动中最常见的装置，种类和形式不胜枚举。对液体， 其流量压力都可以得到较精确控制；但对气体，情况就复杂得多。由于气体具 有可压縮性，Q、 P两量关联紧密，但变数太多，当气流流至阀门区域时，流态 急变，呈十分复杂的紊流状态，以致迄今世界上仍无实用有效的数学模型和对 应函数关系。因此，阀门的开度与气体流量(流速)及压力之间缺乏可行的明 确的对应控制关系，只能随流体变化作近似模糊调节。对定常流情况好些，但 当系统内气流还在不断变化，并呈明显波动的紊流状态时，阀门开度与气体流 量、压力的关系更是难以确定，无法支持当风量Q、风压P都有明确受控数值 时的动态控制需求。所以目前为止，还没有可以同时对气流的Q、 P进行动态定量控制的一体化阀门。3、对一个设计均衡平稳运行的多支路负压气力输送系统，在运行时若有任 意个支管突然截流，必使其余在运行的支管流量增加。且截流管的数量越多，影响越大，原因是因p,V!A产P2V2A3——连续性方程Q=|> (m3/h) Vi='='^^ (m/s)x 3600当风机选定且工况一定时，Q=C (常数)，此时若有任意m个支路突然截流，设 各截流量为AQi贝U: AQ=￡a^。剩余在工作各支管的流量将增大，设为Q/"一附 , n—m i=l m若系统中各支管'fe态相等T便有15严Q。(定数)，Qi =Qq'(定数)， AQ尸AQi'(定数)，于是Q=|>=n'Q0Qo = (n-m) Qo 显然n〉(n-m)，故V' 〉V。剩余工作风管风速大于原风速。 例:当风机流Q-15000mVh、 。=150mm支管共n=12根，令各支管截面相等，阻抗 相等，即风速相等.分别计算突然截流时,m产l、 m2=3、 m3=5、 m4=7时，剩余工作 支管的风速，当m取不同值时，计算结果如下表m13567*9*10*支管风速21.426.233.639.2347.178.46117.7由上表可见，截流数m对系统风速有重大影响，m越大，风速增量越大， 当m〉n/2时，系统已趋于不能正常运行。事实是，系统内任意m个支管的截流后，不仅引起风量的变化，还将引起 风压的变化，使系统管网特性发生变化，进而影响到风机工作特性的变化，情 况十分复杂。此种状态下，支管上的阀门调节能力将随m增大而趋于失效。由此便得一个推论既然存在随机的任意m个支管突然截流的工况，使得 系统气流剧急波动，而剩余工作支管阀门调节能力有限，甚至趋于失效，那么 维持系统不波动的最简洁有效的办法就是当截流量发生时，立即补入一个等 值替代量。4、针对截流引发的系统气流剧烈波动，现已有很多工程应用了在主管或各 回风支管进行对应补风的方法，并收到了一定效果，但仍未尽如意。深入调査及分析，发现了问题所在现有的旁路补风，仅是在管路上加装了气阀，根据 截流信号作对应启闭。由于这个补风阀直接与大气相通，沿程阻损甚小，并且 理论和实验都证实。在保证允许通过确定流量Q得条件下，由阀门产生得局部 阻力是很有限的，明显小于在切换点输料管的综合阻力。由工程流体力学知Pl-t^ = P!—沿程综合阻力损失pi=I>/ + I>w Si—风管阻抗 有I Q-流量。由上说明，流量与风管阻抗的均方根成反比，在并联管网系统中流量将按 此规律分配，阻抗大的其支管流量小，阻抗小的其支管流量大。由于系统中的各输料支管由相当长度的直管，变径管、阀门等构成，且存在气固两相流，其综合阻抗S,量值不小；而仅由很短前后联管和一个阀门构成 的补风旁路阻抗量值将十分有限，故必然有S,〉S2，甚至S^〉S2的情况。当截流后，进行补风时，这时因补风旁路阻抗S2〈Sp并且小于任一工作支管的阻抗Si，则其从系统中分配到了的流量Q2必大于原工作流量Q1Q即Q2>Q1Q 显见，这个补入量对系统稳定的作用是有限的。这就说明了为什么仅用简单配阀补风方式效果还不理想的原因。要进行有 效补风平衡，还必须解决补入旁路阻抗须与工作支路阻抗相等的问题。 实用新型内容本实用新型提供一种风量、风压二元平衡器，适用于在多支管串联和并联 负压稀相气力输送系统中，对随机截流的任意n个支管作瞬间等值替代，以消 除因支管截流引起的系统气流及物流的剧烈波动，保持系统内流体始终平稳运 行。本实用新型通过以下技术措施达到 一种风量、风压二元平衡器，其特征 是有一固定在机壳内的驱动器，机壳的进气端外表面装有进气消声器，锥形 出气端经一气动阀后与连接风管联通，气动阀上有接受风力系统管内气流信号 和压力信号的导线接口；驱动器通过支撑架安装在机壳的进气端，驱动器的动 力输出端连接一滑动杆，滑动杆上装有弹性螺旋片。所述的气动阀位于机壳的锥形出气端的出口上。所述的驱动器外面有一个导流罩。本实用新型基本消除了多支管负压气力输送系统因任意m个支管随机截流 引发的系统气流剧烈波动情况，使被输送物料可以相对恒定速度、顺畅输送。 由此，可有效减少输送过程中物料的造碎，物理组分差异等问题，使物耗降低， 产品内在品质一致性提高。有效解决了同时控制设定替代负载风量、风压的疑 难问题，有很强的实用性，可广泛用于各类多支管低真空吸送式物流系统。对 均衡稳定生产、降低物耗、提高产品的质量有显著成效，因而具有较大的技术 经济价值。
图1为本实用新型的结构原理示意图。 图2为本实用新型的可调阻力原理示意图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型有一固定在机壳1内的驱动器2，驱动器外面有一个 导流罩3。机壳的进气端外表面装有进气消声器4，锥形出气端8经一气动阀9 后与连接风管IO联通，气动阀通过电导线接口 11与风力系统管内的气流信号 和压力信号连接；驱动器在壳体内通过支撑架5安装在机壳的进气端，驱动器 的动力输出端连接有滑动杆6，滑动杆上装有弹性螺旋片7。沿气流方向，当环 境空气进入机壳时，导程为ti，对应有迎风角或称为螺旋角e ,，在螺旋片的导 流作用下，气流按螺旋角9i螺旋运动，获得了局部障碍阻力P^，且与各种局部 阻力和沿程阻力共同组成了模拟阻抗S1;当驱动器使螺旋片导程变为t2时，对 应螺旋角为0 2，同理获得模拟阻抗S2。由于驱动器可使弹性螺旋片作连续位移，因之可获得连续变化的阻抗Sx。 当导程t变化时，阻力呈指数性变化、。在这种结构下，尽管阻力发生了很 大的变化，但在前端测得流量变化斜率较小，这样就为用阀门只作切换关闭及 适当流量调节提供了条件。这里的调节是一种静态调节，是一项使模拟量尽可 能逼近截流量的静态工作。 工作过程根据系统设计或现场测试获得切换点附近输料管后气流参数，经计算确定 模拟量基本参数。选取合适直径D、导程数m、弹性螺旋片的螺旋数，并预留导 程t上下调节量，即R正负调节量。选配恰当直径气动阀后，装配即组成二元 平衡器结构。成品二元平衡器在试验台作模拟阻抗测试，并作相应标定。现场 安装后，按系统进行细调主要是调节S，并校核实际补入气量、风压，然后锁定。工作时，气动阔的导线接口与机组卸料阀作简单开关量联锁。当机组卸料 阀关闭时，亦即截流信号发出后，气致力阔立即开启，响应时间t《l秒内，等值替代气流立即补入系统；反之，当卸料阀开启时，开流信号即刻指令补气阀关闭。过程十分简单、可靠。由于负压稀相气力输送的风速较高，在瞬间补入气流时，进气口会产生噪 声，为此专门设置了进气消声器。驱动器上装有外罩，壳体进气端有端板可 有效防止异物吸入，危害系统。驱动器配上控制器后，可实现远程控制。
权利要求1、一种风量、风压二元平衡器，其特征是有一固定在机壳内的驱动器，机壳的进气端外表面装有进气消声器，锥形出气端经一气动阀后与连接风管联通，气动阀上有接受风力系统管内气流信号和压力信号的导线接口；驱动器通过支撑架安装在机壳的进气端，驱动器的动力输出端连接一滑动杆，滑动杆上装有弹性螺旋片。
2、 根据权利要求1所述的风量、风压二元平衡器，其特征是所述的气 动阀位于机壳的锥形出气端的出口上。
3、 根据权利要求1所述的风量、风压二元平衡器，其特征是所述的驱 动器外面有一个导流罩。
专利摘要一种风量、风压二元平衡器，有一固定在机壳内的驱动器，机壳的进气端外表面装有进气消声器，锥形出气端经一气动阀后与连接风管联通，气动阀上有接受风力系统管内气流信号和压力信号的导线接口；驱动器通过支撑架安装在机壳的进气端，驱动器的动力输出端连接一滑动杆，滑动杆上装有弹性螺旋片；该装置可有效减少输送过程中物料的造碎，物理组分差异等问题，使物耗降低，产品内在品质一致性提高。有效解决了同时控制设定替代负载风量、风压的疑难问题，有很强的实用性，可广泛用于各类多支管低真空吸送式物流系统。对均衡稳定生产、降低物耗、提高产品的质量有显著成效，因而具有较大的技术经济价值。
文档编号B65G53/34GK201082829SQ20072010504
公开日2008年7月9日 申请日期2007年9月30日 优先权日2007年9月30日
发明者邝勇兴 申请人:邝勇兴