[發明專利]一種生成矩形波脈沖氣流的通氣裝置及其操作方法

在審

• 申請號: 202011479280.0
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112503208A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 陸海峰;劉海峰;郭曉鐳;代正華;梁欽鋒;許建良;朱利卓;于廣鎖;王輔臣;王亦飛;陳雪莉;李偉鋒;王興軍;郭慶華;趙輝;龔巖;沈中杰;丁路;劉霞;趙麗麗
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;上海熠能燃氣科技有限公司
• 主分類號: F16K11/02
• 分類號: F16K11/02;F16K31/06;F17D1/02;F17D3/18;F17D3/01;F17D1/20;F17C13/00;F17C7/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 王衛彬;鄒玲

本發明公開了一種生成矩形波脈沖氣流的通氣裝置。該裝置包括氣源、三個脈沖氣流管路、電磁閥和矩形波脈沖電源；所述電磁閥包括入口和三個出口，所述氣源與所述入口連通，第一出口與第一脈沖氣流管路連通，第二出口與第二脈沖氣流管路連通，第三出口與第三脈沖氣流管路連通；所述電磁閥內設有閥桿，所述矩形波脈沖電源用于控制所述閥桿，實現所述氣源與所述第一脈沖氣流管路的連通，或所述氣源與所述第二脈沖氣流管路的連通，或所述氣源與所述第三脈沖氣流管路的連通。本發明的通氣裝置能夠產生矩形波脈沖氣流，具有裝置構造簡單、設備投資小、易于調節等優點，能夠實現對矩形波脈沖氣流的頻率、振幅、占空比等參數的有效調控。

技術領域

本發明涉及一種生成矩形波脈沖氣流的通氣裝置及其操作方法。

背景技術

通氣技術被廣泛應用于化工領域中的流態化，例如料倉下料、曝氣池、等工藝，還有流化床、醫療領域中的呼吸機等。

氣固流化床是化工領域中常見的反應器形式。當氣流速度不同時，床層可具有不同的流化特性。合適的通氣技術可以使氣固兩相的傳質接觸更充分，反應器效率更高。并且，脈沖通氣具有更好的傳熱傳質效果，可提高顆粒流化質量，被廣泛應用于流化床干燥等領域。

粉體流動是粉體工程的基礎，它是聯系單一顆粒的材料性質與粉體技術中的單元操作，如粉體儲存、給料、輸送、混合等的紐帶。通氣技術可以顯著增強粉體流動性，是一種較受歡迎地、用于強化粉體流動和減少料倉內起拱堵塞的重要方法。

在污水處理過程中，通常需要利用通氣管將氣體通入曝氣池中，對污水中的有機污染質進行降解。通氣管的一端連接通氣裝置，另一端伸入曝氣池底部，通氣裝置中的氣體沿著通氣管到達曝氣池的底部，與曝氣池中的污水充分接觸，使得污水中的有機污染質降解。通氣裝置的性能直接影響有機污染質的降解程度。

醫療領域中經常用到高頻振蕩通氣，通過鼓膜活塞，使空氧混合后的氣體產生振蕩，用小于生理潮氣量和高于正常呼吸頻率4倍以上的呼吸頻率進行通氣，吸氣和呼氣都是主動的。在高頻通氣過程中，氣體的交換與常規通氣的交換有所不同，由于氣體的高頻振蕩，導致對流攪拌作用、對流性擴散等使氣體分子擴散效應增強。

現有氣體脈沖發生裝置的核心部件是電磁脈沖閥，其往往采用“一進一出”的結構，通過脈沖噴吹控制儀發出電信號，來實現閥門的“開啟”和“關閉”。這種電磁脈沖閥被廣泛應用在布袋除塵、噴出系統等領域，利用電器的脈沖轉化為機械的脈動，使得脈動氣體的強大能量變成動量，可在短時間內釋放產生巨大沖擊力。但由于在閥桿的切換過程中，閥門的關閉會導致上游氣流暫時積聚在管路和閥門氣室中，從而產生瞬時較高的壓力，該壓力會在閥門下一次開啟時釋放。這導致下游氣流產生的瞬時通氣量會遠高于設定值，對需要精確控制氣體流量的工藝提出了挑戰。為了解決上述問題，現有的方法多在脈沖閥的前端設置一個緩沖罐。但是，由于電磁閥打開和關閉過程的延遲以及管路的阻尼作用，實際產生的脈沖氣流近似為正弦波，而非矩形波，且無法準確調控脈沖氣流的波形參數。另外，現有的通氣裝置難以同時產生不同占空比的矩形波脈沖氣流。

發明內容

本發明為了解決現有技術中難以得到矩形波脈沖氣流，或產生的矩形波脈沖氣流波形參數調整不靈活，而提供了一種生成矩形波脈沖氣流的通氣裝置及其操作方法。本發明的通氣裝置能夠產生矩形波脈沖氣流，具有裝置構造簡單、設備投資小、易于調節等優點，能夠實現對矩形波脈沖氣流的頻率、振幅、占空比等參數的有效調控。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的。

本發明提供了一種生成矩形波脈沖氣流的通氣裝置，其包括氣源、三個脈沖氣流管路、電磁閥和矩形波脈沖電源；

所述電磁閥包括入口和三個出口，所述氣源與所述入口連通，第一出口與第一脈沖氣流管路連通，第二出口與第二脈沖氣流管路連通，第三出口與第三脈沖氣流管路連通；