[發明專利]一種流量動態分配裝置

有效

• 申請號: 201610344107.7
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105840878B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 魯錄義;劉雪晴;張燕平;王奎;江代超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16K11/074
• 分類號: F16K11/074;F16K31/04;F16K31/53
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 張建偉

技術領域

本發明涉及一種分流技術，更具體地，涉及一種液體流量動態分配的方法及系統，屬于工程機械領域。

背景技術

目前，一般流量分配系統包括轉速測量系統、控制器及流量控制單元。轉速測量裝置用于測量發動機的轉速；控制器與轉速測量裝置相連接，用于根據轉速-電流對應關系確定與發動機的轉速相匹配的電流信號；流量控制單元與控制器相連接，用于根據電流信號對泵的流量進行調節分配。但是，這種方式存在如下缺陷：

第一，分配結構復雜，設計成本高；

第二，通過控制程序來完成轉速與電流信號傳遞，從而控制流量分配，存在響應時間快慢的問題；

第三，泵流量輸出與實際工況有嚴重滯后；

第四，分配的精度不高，依賴于轉速測量系統，控制程序的設計精度，不易調節，維修繁瑣，穩定性不高；

第五，流量分配系統輸出形式單一，一般為直線變化。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種新型的分流裝置，其目的在于實現水流量按預設變化曲線進行的動態分流，解決現有技術存在的結構復雜，設計成本高，嚴重滯后，輸出形式單一、調節不便和調節精度低等問題。

為實現上述目的，本發明一種流量動態分配裝置，包括進口筒、分流筒、分流盤、出口管、驅動齒輪、變頻器和電機；其中：

所述進口筒為圓管，是流體的入口，所述出口筒一端為圓形，用于和分流盤同軸相連，另一端分成兩個出口，用于分流后的流體通過；

所述的分流盤為圓齒輪形，其外齒與驅動齒輪嚙合，由驅動齒輪帶動其轉動；分流盤上設有兩個以分流盤軸心為圓心的扇形孔，各扇形孔形狀和面積相等，各扇形孔的圓心角不大于10°；通過改變通過分流盤上扇形孔面積，能控制出口管的流量；

所述分流筒一端為圓管，用于和進口筒相連；另一端與分流盤可轉動相連，該端面開有與流量要求相對應的通孔，分流筒的流體經該通孔進入分流盤；

所述進口筒、分流筒和分流盤共軸設置；進口筒的入口截面積等于出口管出口截面積總和；所述出口管擺放位置以扇形孔的圓心為中心，其一端分成兩個半圓形通孔，另一端是兩個圓管形出口；

所述進口筒、分流筒、分流盤、出口管各相互連接部位，設有密封裝置；所述電機在變頻器控制下工作，用于帶動驅動齒輪按設定轉速轉動。

進一步的，所述分流筒與分流盤相連端的通孔包絡形狀由下式確定：

上式基于分流筒底部圓心為原點的XOY直角坐標系，r為通孔形狀曲線上的點與原點的距離，R是所述扇形孔的半徑，e為扇形孔轉動時其角平分線與X軸正向的夾角，以逆時針為正；所述X軸，指穿過圓心且將通孔形狀分為對稱兩半的直線，X軸與通孔曲線長軸重合，f(e)是所要得到的出口管流量隨e變化的解析式；f₁(e)為扇形孔轉動角度0到180°內時所對應的出口管1流量解析式，f₂(e)為扇形孔轉動角度180°到360°內時所對應的出口管2流量解析式，f(e)及f₁(e)和f₂(e)根據分流需要確定；180°為兩解析式扇形孔轉動角度e的分界點。

進一步的，所述f₁(e)和f₂(e)變化形式包括但不限于：直線型變化：a*e+b，a和b為常數；拋物線型變化：a*e²+b*e+c，a，b和c為常數；正弦型變化：a*sin(e)+b或a*cos(e)+b，a和b為常數。

進一步的，所述f₁(e)和f₂(e)變化形式相同，即兩者同為直線型變化、拋物線型變化或者正弦型變化，只是相差180°相位。

進一步的，通過調節變頻機，能使分流盤的轉速發生變化。

本發明中，流體由進口筒進入分流筒，變頻器和電機帶動驅動齒輪轉動，進而驅動分流盤以一定的角速度進行轉動。流體進入分流筒后分成兩股流體進入分流盤和出口管。由于分流筒底部有通孔的形狀，分流盤在轉動時流通面積是變化的，從而實現流體流量的動態變化。

本發明根據質量守恒定律，在保證入口流量不變的情況下，改變流通截面變化來控制出口管流量變化，出口管的流量與流通面積呈正比關系，故基于此原理，時刻改變流通面積來控制出口管流量瞬時變化。本發明流通面積變化由扇形面積變化來控制的，由此位于分流筒底部的通孔形狀根據實際流量變化需求來確認。