一种用于振荡流反应器的振荡装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于振荡流反应器的振荡装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]振荡流反应器是一种新型的装置，它通过振荡装置使得液体往复运动过程中经过反应器内部一系列挡板时产生漩涡，漩涡的生成消失运动加强反应器内部的混合效果，加强了反应器内部混合，提高了传热传质性能，在反应器工程、生物反应器、多相系统和过滤单元等方面振荡流反应器具有重大研宄和工程应用价值。
[0003]反应器中振荡流的频率和振幅是影响反应器性能的关键工艺参数，研宄表明，反应器中的不同的介质、为了达到最佳的传热、传质等性能，需要应用不同的工艺参数。而且反应器中介质不同反应阶段，也需要不断调整振荡流的频率和振幅。因此，能够产生振幅和频率可调振荡流的振荡装置是振荡流反应器的关键部件，也是促进振荡流反应器科学机理研宄从实验室走向工程应用的重要设备。
[0004]然而现有振荡流反应器，主要通过凸轮机构驱动反应器一端或两端的活塞或振动膜使液体进行往复运动，进而使得反应器中的介质形成振荡流。通过改变凸轮的转速调节振荡流的振动频率，但是无法调节振荡流的振幅。由于凸轮机构高副接触，容易磨损、转速较低且行程不能调节，限制了振荡流反应器的研宄和工程应用。另外，也有通过改装现有反复试柱塞泵作为振荡装置的振荡流反应器，利用柱塞泵的抽吸作用在反应器中产生振荡流。但是现有的往复式柱塞泵大多采用曲柄滑块机构，由原动机带动曲柄旋转，通过连杆使柱塞作往复运动，进行吸液和排液。由于柱塞泵的总行程是确定的，在相同的转速下泵的流量维持不变。为了满足振荡流反应器使用过程中不同的流量要求，可通过改变曲柄的偏心距等方法，改变柱塞行程进行流量调节，不过这种方法操作上较为困难；也可通过旁路调节或部分打开吸入阀的方法调节流量。但是这些流量调节的方法都难于实现流量的精确调节，无法满足复杂工况下振荡装置输出流量的在线连续调节。
【发明内容】
[0005]为可克服以上不足，本发明提供了一种用于振荡流反应器的振荡装置及其使用方法，驱动反应器中的介质产生振荡流，通过调整振荡装置中活塞的运动频率和行程，从而连续调节反应器中振荡流的频率和振幅，以适应反应器中不同介质和反应阶段对振荡流的不同要求。
[0006]一种用于振荡流反应器的振荡装置，包括振荡器壳体，所述振荡器壳体内部设置有由调速电机控制的转盘，所述振荡器壳体内部设置有活塞缸，所述活塞缸内设置有可在活塞缸内移动的活塞，活塞缸外设置有端盖，所述活塞与转盘通过连杆相连接，所述调速电机与转盘之间设置有摆动座，所述摆动座与调速电机固定连接，所述振荡器壳体上设置有驱动摆动座绕水平面垂线转动的伺服电机，所述伺服电机旁侧设置有用于锁紧伺服电机的制动器，所述振荡器壳体上设置有可测量摆动座转动角度的角度传感器。
[0007]进一步的，所述连杆为球头连杆。
[0008]进一步的，所述端盖上设置有用于与振荡反应器的容器相连接的连接口。
[0009]进一步的，所述摆动座与调速电机输出轴相垂直，与转盘相平行。
[0010]一种用于振荡流反应器的振荡装置的使用方法，包括以下步骤:
(I)通过调速电机驱动转盘旋转，转盘转动带动连杆运动，从而带动活塞做往复直线运动，通过改变调速电机的转速，可以改活塞的运动速度，从而实现对活塞运动的控制；(2)通过伺服电机带动摆动座转动，从而改变转盘与活塞轴线的角度，调节活塞的运动行程；当摆动座端面与活塞的轴线垂直时，转盘转动时连杆绕着转盘中心做圆周转动，此时活塞往复运动的行程为零，振荡装置待机，输出流量为零；当摆动座端面与活塞的轴线不垂直时，调速电机带动盘转动时，活塞开始做往复直线运动，振荡装置开始工作。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本专利实现了振荡流反应器中振荡装置的频率和振幅的高精度无极可调，采用伺服电机提高了行程的调整精确度，对于振荡装置的活塞行程和速度调节，具有可靠、精确、易实现的特点，满足振荡流反应器中振荡流振幅和频率的精确控制。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的使用状态示意图；
图3是本发明的待机状态示意图；
图4是本发明的工作状态示意图。
[0013]图中:
1-端盖；2_活塞缸；3_活塞；4_连杆；5_振荡器壳体；6_伺服电机；7_制动器；8_转盘；9_摆动座；10_调速电机；11_角度传感器；12_反应器；13_管道；14_振荡器。
【具体实施方式】
[0014]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0015]如图1所示，一种用于振荡流反应器的振荡装置，包括振荡器壳体5，所述振荡器壳体5内部设置有由调速电机10控制的转盘8，所述振荡器壳体5内部设置有活塞缸2，所述活塞缸2内设置有可在活塞缸2内移动的活塞3，活塞缸2外设置有端盖1，所述活塞3与转盘8通过连杆4相连接，所述调速电机10与转盘8之间设置有摆动座9，所述摆动座9与调速电机10固定连接，所述振荡器壳体5上设置有驱动摆动座9绕水平面垂线转动的伺服电机6，所述伺服电机6旁侧设置有用于锁紧伺服电机6的制动器7，所述振荡器壳体5上设置有可测量摆动座9转动角度的角度传感器11。
[0016]在本实施例中，所述连杆4为球头连杆，保证整个运动机构在活塞运动行程调整时不会干涉，而且球面运动副是低副，具有较高的承载能力。
[0017]在本实施例中，所述端盖I上设置有用于与振荡反应器12的容器相连接的连接
□ O
[0018]在本实施例中，所述摆动座9与调速电机输10出轴相垂直，与转盘8相平行。
[0019]如图2所示，振荡反应器的容器12通过管道13与端盖I相连，当振荡器14的活塞3做直线运动时，在反应器12中产生抽吸作用，从而驱动反应器12中的介质产生振荡流。
[0020]如图3所示，在由转盘8，摆动座9，球头连杆4及活塞3组成空间曲柄滑块机构中，当转盘8的旋转平面与活塞3的轴线垂直，活塞3与转盘8的距离保持不变，这时活塞3的运动行程为零；如图4所示，当伺服电机6驱动摆动座8转过一个角度，并通过制动器7锁紧，从而改变转盘5的旋转平面与活塞3轴线的夹角，然后由调速电机10驱动转盘6旋转，活塞3的运动行程将不为零，做往复直线运动，同时改变调速电机10的转速，即可调节活塞3的运动速度。由于转盘8和活塞3采用球头连杆4链接，形成球面运动副，可保证转盘8的旋转平面与柱塞3轴线的夹角改变时，整个运动机构不会干涉。
[0021]如图4所示，活塞3的运动行程，可等效为转盘8上的球铰链中心到转盘8回转轴线的距离在活塞3轴线方向上投影值的两倍。因此，通过伺服电机6改变转盘8的旋转平面与柱塞3轴线的夹角，即可改变活塞3的运动行程，由于伺服电机转角可以连续精确可调，并且通过加装角度传感器11实现摆动座8角度的闭环控制，可实现活塞3运动行程的高精度无极调节，从而改变振荡装置中抽吸反应器中介质的流量，达到调节振荡流振幅的目的。同时，通过改变调速电机10的转速，可连续调节活塞3的运动速度，从而调节振荡流的频率。
[0022]一种用于振荡流反应器的振荡装置的使用方法，包括以下步骤:
(I)通过调速电机10驱动转盘9旋转，转盘9转动带动连杆4运动，从而带动活塞3做往复直线运动，通过改变调速电机10的转速，可以改活塞3的运动速度，从而实现对活塞3运动的控制；(2)通过伺服电机6带动摆动座9转动，从而改变转盘8与活塞3轴线的角度，调节活塞3的运动行程；当摆动座9端面与活塞3的轴线垂直时，转盘8转动时连杆4绕着转盘8中心做圆周转动，此时活塞3往复运动的行程为零，振荡装置待机，输出流量为零；当摆动座9端面与活塞3的轴线不垂直时，调速电机10带动盘转8动时，活塞3开始做往复直线运动，振荡装置开始工作。
[0023]上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于振荡流反应器的振荡装置，包括振荡器壳体，其特征在于:所述振荡器壳体内部设置有由调速电机控制的转盘，所述振荡器壳体内部设置有活塞缸，所述活塞缸内设置有可在活塞缸内移动的活塞，活塞缸外设置有端盖，所述活塞与转盘通过连杆相连接，所述调速电机与转盘之间设置有摆动座，所述摆动座与调速电机固定连接，所述振荡器壳体上设置有驱动摆动座绕水平面垂线转动的伺服电机，所述伺服电机旁侧设置有用于锁紧伺服电机的制动器，所述振荡器壳体上设置有可测量摆动座转动角度的角度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种用于振荡流反应器的振荡装置，其特征在于:所述连杆为球头连杆。
3.根据权利要求1所述的一种用于振荡流反应器的振荡装置，其特征在于:所述端盖上设置有用于与振荡反应器的容器相连接的连接口。
4.根据权利要求1所述的一种用于振荡流反应器的振荡装置，其特征在于:所述摆动座与调速电机输出轴相垂直，与转盘相平行。
5.一种用于振荡流反应器的振荡装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)通过调速电机驱动转盘旋转，转盘转动带动连杆运动，从而带动活塞做往复直线运动，通过改变调速电机的转速，可以改活塞的运动速度，从而实现对活塞运动的控制；(2)通过伺服电机带动摆动座转动，从而改变转盘与活塞轴线的角度，调节活塞的运动行程；当摆动座端面与活塞的轴线垂直时，转盘转动时连杆绕着转盘中心做圆周转动，此时活塞往复运动的行程为零，振荡装置待机，输出流量为零；当摆动座端面与活塞的轴线不垂直时，调速电机带动盘转动时，活塞开始做往复直线运动，振荡装置开始工作。
【专利摘要】本发明涉及一种用于振荡流反应器的振荡装置及其使用方法，包括振荡器壳体，振荡器壳体内部设置有由调速电机控制的转盘，振荡器壳体内部设置有活塞缸，活塞缸内设置有可在活塞缸内移动的活塞，活塞缸外设置有端盖，活塞与转盘通过连杆相连接，调速电机与转盘之间设置有摆动座，摆动座与调速电机固定连接，振荡器壳体上设置有驱动摆动座绕水平面垂线转动的伺服电机，振荡器壳体上设置有可测量摆动座转动角度的角度传感器，本发明实现了振荡流反应器中振荡装置的频率和振幅的高精度无极可调，采用伺服电机提高了行程的调整精确度，对于振荡装置的活塞行程和速度调节，具有可靠、精确、易实现的特点，满足振荡流反应器中振荡流振幅和频率的精确控制。
【IPC分类】B01J19-24
【公开号】CN104772101
【申请号】CN201510179581
【发明人】陈剑雄, 郑辉东, 彭育辉, 蓝兆辉
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月16日