[发明专利]柱塞式流量脉动发生器

说明书

技术领域

本发明涉及管道内流量控制领域，特别涉及在管道内产生幅值和周期可调节脉动流量的柱塞式流量脉动发生器。

背景技术

在核反应堆和锅炉电厂中存在有大量的两相流动不稳定性现象，流动不稳定性的现象之一就是流量脉动。另外，人体心脏收缩也会产生动脉血管中血液流量有节奏的起伏。为了分析工业中两相流动不稳定性所带来的影响及医学研究中模拟心脏泵血，必须在实验管道中产生脉动流量。常规的流量脉动产生方法一般是在管道主泵后加一个由变频器控制的辅泵。主泵转速恒定的情况下，利用变频器改变辅泵转速，从而在主流量上叠加了脉动流量。此种脉动产生方法容易实验和操作：但得到的流量脉动幅值有限，一般不超过平均流量的30％；脉动曲线不够规则；脉动幅值不易改变；脉动周期除受变频器控制外，还受辅泵转速变化影响，不能产生高频脉动；且对辅泵运行寿命有很大影响。

美国专利US4512514和US4267856描述了两种被动式流量脉动发生装置。在固定流速下，两种流量脉动发生装置产生的脉动幅值和频率都无法调节。

日本专利2002-257032描述了一种直流电机驱动活塞式脉冲泵。活塞缸筒的前端分别由进出口阀门与进出管道连接，偏心轮驱动活塞在活塞缸内做往复运动，产生间歇脉动流量。脉动的频率可以通过改变电机转速调节。但活塞缸筒直径和活塞行程固定，因此脉动幅值固定。此外，由于进出管道分别由进出阀门控制，吸入流体时，出口阀门会关闭，下游无流量。因此，该脉冲泵产生的是间歇型脉动流动。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供了一种可调节脉动幅值和脉动周期的柱塞式流量脉动发生器，该发生器使管道内的瞬时流量曲线为波动的正弦曲线，并且流量脉动的幅值和周期可以方便的进行调节，从而得到脉动幅值和周期可控的管道内流量波动。

本发明利用轴承及滑块相结合将推进轴随转盘转动的圆周运动分解为轴承的转动、推进滑块在推进导轨上的上下滑动及推进导轨带动柱塞在缸筒内的往复直线简谐运动；将缸筒出口接入流动管道，利用柱塞在缸筒内的往复直线简谐运动将流体吸入或排出缸筒，在管道主流量上叠加一个脉动；通过变频器改变电机转速调节流量脉动的周期；改变推进轴在转盘上的固定半径，以此改变柱塞的行程，或更换不同柱塞直径的缸筒组件，从而改变每个固定脉动周期内缸筒内的抽吸量(等于总排出量)，进行脉动的幅值改变。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明导向直线导轨固定在基座侧壁，两个导向直线导轨上分别设置导向滑块，推进导轨基座与导向滑块固定在一起，推进导轨基座前端与柱塞末端连接，柱塞前端连接缸筒和密封端盖，缸筒和密封端盖固定在基座前端壁面上，推进直线导轨固定在推进导轨基座的导轨基面上，推进直线导轨上的推进滑块与带有轴承槽的滑块基座相连接，推进轴一端通过轴承槽内的轴承与滑块基座连接，另一端连接在转盘不同半径上的定位孔中，转盘连接到带有轴套的提手上，由电机驱动的减速器输出轴连接提手的轴套。

定位孔为分布在转盘周向不同半径处的六方孔，推进轴与转盘连接的一端为相同尺寸的六方柱，推进轴固定在不同转盘径向上的定位孔处，产生不同的柱塞行程。

缸筒端盖采用斯特封密封柱塞，缸筒端盖和缸筒由螺栓固定在基座前端，柱塞的末端采用螺纹与竖直导轨基座连接。

本发明通过柱塞在缸筒内的往复直线简谐运动不断的将主管道内流体吸入和排出缸筒，在平均主流量上叠加了一个正弦脉动流量。该正弦脉动的周期和幅值可以通过主动精确的改变抽吸的频率及体积进行调节，从而可以得到各平均主流量下的不同脉动周期和脉动幅值的正弦流量波动。

附图说明

图1(a)是本发明的流量脉动发生器的等轴视图；

图1(b)是流量脉动发生器的正视图，其中不包括减速器和电动机；

图1(c)是流量脉动发生器的左视图，其中不包括减速器和电动机；

图1(d)是流量脉动发生器的俯视图，其中不包括减速器和电动机；

图2是柱塞缸筒组件装配图；

图3是各导轨组件装配的轴视图；

图4是流量脉动发生器速度分解示意图；

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。