風量控制裝置及離心風的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種風量控制裝置及離心風機，該風量控制裝置包括：殼體、固定設置在殼體內的芯軸管及套設于芯軸管上的活塞；殼體的第一端用于進入第一氣流，殼體的第二端用于出氣，殼體的內周壁向殼體的中心凹陷形成節流曲面；活塞的外周壁與殼體的內周壁形成氣流通道；活塞的內腔通入有第二氣流，活塞與芯軸管之間還設有用于給活塞的低壓側提供張力的彈性部件，活塞在第一氣流和第二氣流的壓力差及彈性部件的張力作用下沿芯軸管滑動；氣流通道包括活塞的外周壁與節流曲面配合形成的以控制第一氣流流量的喉環。無需采用電子控制器件，成本低，且避免了電子器件溫變漂移、老化失效的隱患，且無需借助外力來驅動節流風門，結構簡單可靠。
【專利說明】風量控制裝置及離心風機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及離心風機領域，特別地，涉及一種風量控制裝置及離心風機。
【背景技術】
[0002]離心風機的某一全壓力有一對應的工作流量。當全壓力波動時，流量也產生波動，并且流量的波動幅度比全壓力的波動幅度要大很多。在實際應用中，全壓力隨阻力忽大忽小變化，如果全壓力的大小不加控制，離心風機的工作流量將產生更大的波動，造成驅動過載、工況不穩。例如在氣力輸送裝置中，當工況輸送量低于額定輸送量時，風機全壓力降低、造成輸送風速大增，導致管道磨損、物料顆粒破碎；因此需要對離心風機的工作流量加以控制。
[0003]現有的離心風機流量控制方法主要有以下三種:
[0004]一、壓力節流閥控制:在離心風機的管路上設有壓力節流閥及傳感器，傳感器將測量的靜壓力數據傳至控制器或電子節流控制機構上，自動調整壓力節流閥的開口大小，達到穩流的目的；
[0005]二、流速節流閥控制:在離心風機的管路上設有流速節流閥及傳感器，傳感器將測量的風速數據傳至控制器或電子節流控制機構上，自動調整流速節流閥的開口大小，達到穩流的目的；
[0006]三、風機轉速變頻器控制:在離心風機的管路上設有風機轉速變頻器及傳感器，傳感器將測量的壓力數據或風速數據傳到風機轉速控制機構變頻改變風機轉速，達到穩流的目的。
[0007]上述三種離心風機流量控制方法，都是利用具有相當靈敏度的傳感器，將測量到的風機現狀信號參數，經過處理控制風門或變頻器的動作，達到穩流的目的。但上述的流量控制方法，執行機構復雜、發生機械故障概率較高，且通過電子器件控制，電子器件容易發生溫變漂移及老化失效的問題，需要經常更換，導致控制成本高；且傳統的控制方式，在流量太大時，通過執行機構關小風門，通過提高節流阻力來減少流量，亦大大降低了整個系統的風力效率。
實用新型內容
[0008]本實用新型目的在于提供一種風量控制裝置及離心風機，以解決離心風機的風量控制的控制成本高及節流控制導致的風力效率低的技術問題。
[0009]為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種風量控制裝置，包括:殼體、固定設置在殼體內的芯軸管及套設于芯軸管上與芯軸管密封配合的活塞；
[0010]殼體呈兩端開口的筒狀，殼體的第一端用于進入第一氣流，殼體的第二端用于出氣，殼體的內周壁向殼體的中心凹陷形成節流曲面；
[0011]活塞的外周壁與殼體的內周壁形成使第一氣流從殼體的第一端流至殼體的第二端的氣流通道；[0012]活塞為空心結構，活塞的內腔通入有第二氣流，活塞與芯軸管之間還設有用于給活塞的低壓側提供張力的彈性部件，活塞在第一氣流和第二氣流的壓力差及彈性部件的張力作用下沿芯軸管滑動；
[0013]活塞呈兩端小、中間大的錐形筒；
[0014]氣流通道包括活塞的外周壁與節流曲面配合形成的以控制第一氣流流量的喉環。
[0015]進一步地，芯軸管呈階梯狀，包括依次連接的且直徑不相等的首端定位管、一個或多個中間導通管及末端導通管，活塞的第一端在首端定位管上滑動，中間導通管與末端導通管連通形成容納內腔，容納內腔設有用于導入第二氣流的第一開口 ；活塞的第二端在末端導通管上滑動；容納內腔與活塞的內腔之間設有連通的第二開口，活塞的內腔固設與中間導通管的外壁配合的隔壓板，以將活塞內與容納內腔導通的部分與活塞內的其余部分隔開。
[0016]進一步地，首端定位管、中間導通管、末端導通管的直徑依次增大。
[0017]進一步地，首端定位管插入中間導通管及末端導通管內，并延伸至末端導通管的端部。
[0018]進一步地，當第一氣流的氣壓小于第二氣流的氣壓時，彈性部件設于首端定位管與活塞之間。
[0019]進一步地，當第一氣流的氣壓大于第二氣流的氣壓時，彈性部件設于末端導通管與活塞之間。
[0020]進一步地，彈性部件為套設于芯軸管上的彈簧。
[0021]進一步地，活塞的外周壁呈包絡線狀。
[0022]根據本實用新型的另一方面，提供一種離心風機，包括:上述的風量控制裝置及離心風機主體，離心風機主體包括進風口，風量控制裝置的殼體的第二端與離心風機主體的進風口相通。
[0023]根據本實用新型的另一方面，提供一種離心風機，包括:上述的風量控制裝置及離心風機主體，離心風機主體包括出風口，風量控制裝置的殼體的第一端與離心風機主體的出風口相通。
[0024]本實用新型具有以下有益效果:
[0025]本實用新型風量控制裝置，通過在殼體內設置芯軸管及套設于芯軸管的活塞，且活塞的內腔通入的第二氣流，并在殼體的通道內引入第一氣流，在活塞與芯軸管之間設置彈性部件，使得活塞在第一氣流與第二氣流的壓力差及彈性部件的張力作用下沿芯軸管滑動，控制活塞與殼體的內壁形成的喉環的開口大小，從而控制第一氣流的流量，以滿足實際生產的需要。本實用新型風量控制裝置無需采用電子控制器件，成本低，且避免了電子器件溫變漂移、老化失效的隱患，且無需借助外力來驅動節流風門，結構簡單可靠。
[0026]本實用新型離心風機，通過采用本實用新型風量控制裝置，可實現離心風機的進風口或者出風口的風力流量穩定，且流量的控制處理無中間環節，也不需要借助外力驅動節流風門，活塞具有節流移動和釋放移動的狀態，以保證活塞與殼體內壁的節流曲面間形成的喉環通過的氣流流量穩定且受控氣流的流量損失低，風力效率高。
[0027]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優點。下面將參照附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0029]圖1是本實用新型優選實施例一風量控制裝置的結構示意圖；以及
[0030]圖2是本實用新型優選實施例二風量控制裝置的結構示意圖。
[0031]附圖標記說明:
[0032]1、殼體；11、節流曲面；12、喉環；2、芯軸管；3、活塞；4、第一氣流；5、第二氣流；6、
彈性部件；21、首端定位管；22、中間導通管；23、末端導通管；24、容納內腔；241、第一開口 ；242、第二開口 ；31、隔壓板。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。
[0034]參照圖1，本實用新型優選實施例一提供了一種風量控制裝置，包括:殼體1、固定設置在殼體I內的芯軸管2及套設于芯軸管2上與芯軸管2密封配合的活塞3。殼體I呈兩端開口的筒狀。殼體I的第一端用于進入第一氣流4,殼體I的第二端用于出氣,殼體I的內周壁向殼體I的中心凹陷形成節流曲面11 ;活塞3的外周壁與殼體I的內周壁形成使第一氣流4從殼體I的第一端流至殼體I的第二端的氣流通道；活塞3為空心結構，活塞3的內腔通入有第二氣流5，活塞3與芯軸管2之間還設有用于給活塞3的低壓側提供張力的彈性部件6，活塞3在第一氣流4和第二氣流5的壓力差及彈性部件6的張力作用下沿芯軸管2滑動；活塞3呈兩端小、中間大的錐形筒；氣流通道包括活塞3的外周壁與節流曲面11配合形成的以控制第一氣流4流量的喉環12。
[0035]本實施例中，活塞3在第一氣流4和第二氣流5的壓力差的作用下及彈性部件6的張力作用下沿芯軸管2滑動，以控制喉環12的開口，使得第一氣流4的流量處于預先設定的狀況。本實用新型實施例風量控制裝置無需采用電子控制器件，成本低，且避免了電子器件溫變漂移、老化失效的隱患，且無需借助外力來驅動節流風門，結構簡單可靠。
[0036]本實施例中，第一氣流4為受控負壓氣流，圖1中的氣流通道內標記有表示氣流通道內的氣壓為負壓。第二氣流5為高壓控制氣流或者大氣，圖1中活塞3的內腔標記有“ + ”，表示活塞3的內腔的氣壓為正壓。本實施例中，芯軸管2呈階梯狀，包括依次連接的且直徑不相等的首端定位管21、中間導通管22及末端導通管23，活塞3的第一端在首端定位管21上滑動，中間導通管22與末端導通管23連通形成容納內腔24，容納內腔24設有用于導入第二氣流5的第一開口 241 ;活塞3的第二端在末端導通管23上滑動；這樣,芯軸管2的首端定位管21和末端導通管23為活塞3的滑動提供導軌，以保證活塞3的滑動軌跡，且芯軸管2與活塞3之間形成容納第二氣流的密閉腔體。本實施例中，容納內腔24與活塞3的內腔之間設有連通的第二開口 242，活塞3的內腔固設與中間導通管22的外壁配合的隔壓板31，以將活塞3內和容納內腔24導通的部分與活塞3內的其余部分隔開，在活塞3受內外腔壓力差的作用及彈性部件的張力的作用下，隔壓板31具有與中間導通管22配合的狀態及與中間導通管22脫離的狀態。本實施例中，彈性部件6設置于活塞3與首端定位管21的端部之間，優選地，彈性部件6為套設于首端定位管21上且位于首端定位管21與活塞3之間的彈簧。
[0037]本實施例中，首端定位管21的直徑d小于中間導通管22的直徑D1，中間導通管22的直徑D1小于末端導通管23的直徑D2，使得芯軸管2呈直徑從小到大依次增大的階梯狀。在本實施方式中，芯軸管2包括首端定位管21、一個中間導通管22及末端導通管23。在首端定位管21的端部設有凸起，以防止套設于芯軸管2上的零部件從首端定位管21滑出。芯軸管2為空心管，芯軸管2的管壁上設有使第二氣流5進入的第一開口 241。為了更好的引入第二氣流5，第一開口 241經進氣管伸出殼體I外，從殼體I外將第二氣流5引入芯軸管2內。為了使芯軸管2內的第二氣流5能夠進入到活塞3的內腔，中間導通管22與末端導通管23連通形成容納內腔24的腔體上設有與活塞3的內腔相通的第二開口 242。本實施例中，首端定位管21插入中間導通管22及末端導通管23內，并延伸至末端導通管23的端部，第二氣流5經進氣管、第一開口 241進入由末端導通管23及中間導通管22連通形成的容納內腔24，進一步，經第二開口 242進入活塞3的內腔。
[0038]本實施例中，第一氣流4的流量控制是分階段控制的:當第一氣流4與第二氣流5的壓力差達到額定壓力時，說明第一氣流4流量達到額定流量，本實施例控制裝置中的活塞3移動至非節流位置，即釋放位置(隔壓板31與中間導通管22脫離的狀態)，從而解除節流阻力，保證系統在額定工況下，沒有節流的附加效率損失；當第一氣流4與第二氣流5的壓力差低于額定壓力時，控制裝置中的活塞3在彈性部件6的張力作用下回復至節流位置(隔壓板31與中間導通管22配合的狀態)，通過喉環12維持流量在預先設定的狀況下。
[0039]本實施例流量控制裝置的具體工作過程如下:
[0040]被控負壓氣流從殼體I的第一端(圖1所示的左端)流入，負靜壓力充斥在活塞3之外，作用面積為D2的截面與d的截面的面積之差，并與彈性部件6即刻狀況的張力共同把活塞3向右壓，大氣壓力充斥在活塞3之內，作用面積為D2的截面與Dl的截面的面積之差，把活塞3向左壓，當兩個反向壓力平衡時，活塞3即停留在某一位置，活塞3的外周壁與節流曲面11形成喉環12，該喉環12控制即刻壓力條件下，負壓氣流流量為某一即刻預定值。
[0041]當被控負壓氣流負壓絕對值增大，造成氣流流速增加的同時，向右的推力變小，活塞3即向左移動，復又使彈性部件6向右的彈簧張力增加，左右二力達至新的平衡時，活塞3的外周壁與節流曲面11形成新的設定面積縮小了的用于節流的喉環12，故受控氣流流量仍節制為即刻預定值。在此過程中，活塞3的這種移動簡稱為節流移動。
[0042]當被控負壓氣流負壓絕對值增大到額定工況值附近、風機流量達到控制流量上限時，活塞3的隔壓板31剛好脫離與中間導通管22的外壁的隔壓配合，大氣壓的作用面積立刻增大變成D2的截面與d的截面的面積之差，而將活塞3向左大距離推移到脫離節流控制位置，簡稱釋放移動，釋放移動使受控氣流解除喉環節制而以低阻力速度通行，直到恢復進行節流控制(被控氣流負壓絕對值減少到釋放移動出發點數值以下)之時，活塞3立即向右，恢復節流控制。
[0043]優選地，為了減小喉環12節流時的風力效率損失，活塞3的外周壁沿軸向呈包絡線狀，與節流曲面11偶合形成用于節流的喉環12。若系統的控制要求為控制流量不超過某一最大值，則用于節流的喉環12的面積為某一定值，節流移動量為零。[0044]本實施例中，成階梯狀的芯軸管2各階梯段的尺寸主要根據被控氣流的流量、壓力、控制精度確定，包括至少一個中間導通管22，供隔壓板31進行隔壓配合，以具有節流狀態和釋放狀態。優選地，芯軸管2包括兩個或者多個中間導通管22，活塞3的內腔內亦可設置一個以上隔壓板31，活塞3的通過隔壓板31與多個中間導通管22的配合，形成多個用于容納控制氣體的容納腔，以便與氣流通道內的氣流氣壓形成壓力差，對活塞3的位移進行控制，有利于提高控制精度，保證活塞3與殼體I內壁的節流曲面11間形成的喉環12通過的氣流流量穩定且受控氣流的流量損失低，風力效率高。
[0045]參照圖2，圖2給出了本實用新型實施例二的結構示意圖。在實施例二中，第一氣流4為受控正壓氣流，圖2中的氣流通道內標記有“ + ”，表示氣流通道內的氣壓為正壓。第二氣流5為低壓控制氣流，圖2中活塞3的內腔標記有表示活塞3的內腔的氣壓為負壓。本實施例中芯軸管2與實施例一中芯軸管2的結構相同，且活塞3與芯軸管2的連接配合關系亦與實施例一相同。由于實施例二中，活塞3的內部氣壓為負，氣流通道內受控氣流的氣壓為正，這與實施例一的氣流分布的狀態正好相反，故實施例二中，用于在活塞3的低壓側起支撐作用的彈性部件6的設置位置不同于實施例一，本實施例中，彈性部件6設置于活塞3與末端導通管23的端部之間，優選地，彈性部件6為套設于末端導通管23上且位于末端導通管23與活塞3之間的彈簧。本實施例的工作過程與實施例一中節流控制裝置的工作過程相似，活塞3亦具有節流狀態和釋放狀態。當第一氣流4與第二氣流5的壓力差達到額定壓力時，說明第一氣流4流量達到額定流量，本實施例控制裝置中的活塞3移動至非節流位置，即釋放位置(隔壓板31與中間導通管22脫離的狀態)，從而解除節流阻力，保證系統在額定工況下，沒有節流的附加效率損失；當第一氣流4與第二氣流5的壓力差低于額定壓力時，控制裝置中的活塞3在彈性部件6的張力作用下回復至節流位置(隔壓板31與中間導通管22配合的狀態)，通過喉環12維持流量在預先設定的狀況下。
[0046]根據本實用新型的另一方面，提供一種離心風機，包括:上述的風量控制裝置及離心風機主體，離心風機主體包括進風口，風量控制裝置的殼體I的第二端與離心風機主體的進風口相通。參照圖1，實施例一的風量控制裝置的右端的開口經法蘭與離心風機主體的進風口相連，從而保證了受控低壓氣流進入進風口的流量穩定。
[0047]根據本實用新型的另一方面，提供一種離心風機，該離心風機的出風口的風速流量穩定。本實施例中，采用圖2所示的實施例二的風量控制裝置及離心風機主體，離心風機主體包括出風口，風量控制裝置的殼體I的第一端(即圖2所示的左端)與離心風機主體的出風口相通，通過該實施例風量控制裝置中節流的喉環的控制，保證了離心風機的出風口的流量及風速的穩定。大到海港每小時產量數百噸的氣力卸船機、小到每小時十余噸的轉倉用吸糧機，氣力輸送在散糧運輸中有獨特優勢和廣泛應用，但氣力輸送在散糧運輸中，風速是否穩定極重要，規定糧食轉運過程中爆腰破碎率不超0.3%，若采用不加流量控制的離心風機作風源機，離實現這一要求很遠，故這類機械大多采用羅茨風機等容積式風源機，當然對密相輸送還有要求壓力高的問題，羅茨風機等容積式風源機昂貴、對介質潔度要求高、笨重、噪音大、更重要的是受其容量和轉速限制，使其流量基本沒有富余，故造成系統對流量無可避免的損失極敏感，工作流量減少10%，產量降30%，本實施例離心風機，不僅解決了氣流流量穩定的問題，還降低了節流控制對流量的效率損失，風力效率高。
[0048]從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現了如下技術效果:[0049]本實用新型實施例，可實現離心風機的進風口或者出風口的風力流量穩定，且流量的控制處理無中間環節，也不需要借助外力驅動節流風門，活塞具有節流移動和釋放移動的狀態，以保證活塞與殼體內壁的節流曲面間形成的喉環通過的氣流流量穩定且受控氣流的流量損失低，風力效率高。
[0050]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種風量控制裝置，其特征在于，包括:殼體(1)、固定設置在所述殼體(1)內的芯軸管(2 )及套設于所述芯軸管(2 )上與所述芯軸管(2 )密封配合的活塞(3 ); 所述殼體(1)呈兩端開口的筒狀，所述殼體(1)的第一端用于進入第一氣流(4)，所述殼體(1)的第二端用于出氣，所述殼體(1)的內周壁向所述殼體(1)的中心凹陷形成節流曲面(11); 所述活塞(3)的外周壁與所述殼體(1)的內周壁形成使所述第一氣流(4)從所述殼體(O的第一端流至所述殼體(1)的第二端的氣流通道； 所述活塞(3)為空心結構，所述活塞(3)的內腔通入有第二氣流(5)，所述活塞(3)與所述芯軸管(2)之間還設有用于給所述活塞(3)的低壓側提供張力的彈性部件(6)，所述活塞(3)在所述第一氣流(4)和所述第二氣流(5)的壓力差及所述彈性部件(6)的張力作用下沿所述芯軸管(2)滑動； 所述活塞(3)呈兩端小、中間大的錐形筒； 所述氣流通道包括所述活塞(3 )的外周壁與所述節流曲面(11)配合形成的以控制所述第一氣流(4)流量的喉環(12)。
2.根據權利要求1所述的風量控制裝置，其特征在于， 所述芯軸管(2)呈階梯狀，包括依次連接的且直徑不相等的首端定位管(21)、一個或多個中間導通管(22)及末端導通管(23)，所述活塞(3)的第一端在所述首端定位管(21)上滑動，所述中間導通管(22)與所述末端導通管(23)連通形成容納內腔(24)，所述容納內腔 (24)設有用于導入所述第二氣流(5)的第一開口(241);所述活塞(3)的第二端在所述末端導通管(23)上滑動；所述容納內腔(24)與所述活塞(3)的內腔之間設有連通的第二開口(242)，所述活塞(3)的內腔固設與所述中間導通管(22)的外壁配合的隔壓板(31)，以將所述活塞(3)內與所述容納內腔(24)導通的部分與所述活塞(3)內的其余部分隔開。
3.根據權利要求2所述的風量控制裝置，其特征在于， 所述首端定位管(21)、中間導通管(22)、末端導通管(23)的直徑依次增大。
4.根據權利要求2所述的風量控制裝置，其特征在于， 所述首端定位管(21)插入所述中間導通管(22 )及所述末端導通管(23 )內，并延伸至所述末端導通管(23)的端部。
5.根據權利要求2所述的風量控制裝置，其特征在于， 當所述第一氣流(4)的氣壓小于所述第二氣流(5)的氣壓時，所述彈性部件(6)設于所述首端定位管(21)與所述活塞(3)之間。
6.根據權利要求2所述的風量控制裝置，其特征在于， 當第一氣流(4)的氣壓大于所述第二氣流(5)的氣壓時，所述彈性部件(6)設于所述末端導通管(23)與所述活塞(3)之間。
7.根據權利要求5或者6所述的風量控制裝置，其特征在于， 所述彈性部件(6)為套設于所述芯軸管(2)上的彈簧。
8.根據權利要求1所述的風量控制裝置，其特征在于， 所述活塞(3)的外周壁呈包絡線狀。
9.一種離心風機，其特征在于，包括: 上述權利要求1至8任一項所述的風量控制裝置及離心風機主體，所述離心風機主體包括進風口，所述風量控制裝置的殼體(1)的第二端與所述離心風機主體的進風口相通。
10.一種離心風機，其特征在于，包括:上述權利要求1至8任一項所述的風量控制裝置及離心風機主體，所述離心風機主體包括出風口，所述風量 控制裝置的殼體(1)的第一端與所述離心風機主體的出風口相通。
【文檔編號】F04D27/00GK203730363SQ201420055730
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】周獻群 申請人:長沙中糧機械有限公司