CN104807590A - 阻尼值可调的不掉芯阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼值可调的不掉芯阻尼器。该阻尼器用于流体管道上安装的仪表（传感器）的保护，它由阻尼器体1与阻尼调节螺栓5组成，阻尼调节螺栓5顶部设计了帽，而且帽的直径大于下腔体4的内径，同时下腔体4之上设计了阻尼螺栓帽活动腔体3，它是阻尼螺栓帽的活动空间，阻尼调节螺栓5可根据管道内流体的压力的大小确定旋进的深度。仪表（传感器）在恶劣的使用环境中，动力设备的启、停引起流体管道内压力的频繁变化，使阻尼螺栓下行，当其下行到极限时，阻尼调节螺栓5的帽被下腔体的上缘顶住，从而防止了阻尼调节螺栓的脱落;当流体作用力方向相反时，阻尼螺栓上行，上升到极限位置时被仪表（传感器）的接头底部顶住。总之新发明的不掉芯阻尼器既能保证仪表（传感器）准确检测到流体压力平均值，又使仪表（传感器）不受到水锤的冲击，确保了流体管路检测系统的安全运行。

Description

阻尼值可调的不掉芯阻尼器

技术领域

本发明专利涉及一种流体管道上安装的仪表（传感器）的保护装置——阻尼器，具体涉及一种阻尼值可调的不掉芯阻尼器。

技术背景

保护仪表（传感器）的阻尼器问世以来，大批在流体管道上安装的仪表（传感器）避免了流体瞬间压力的冲击，得到了很好的保护。但管道中的流体的压力是变化的，忽高忽低，变化的压力产生的振动类似一工具拧动阻尼器的芯体，使之向下行进，久而久之，阻尼芯体脱离阻尼器座掉入管道中，被流体冲走。这样流体管道与阻尼器所保护的仪表（传感器）之间的通道洞开，阻尼器对仪表（传感器）失去了保护作用，新发明的阻尼器在吸收原有阻尼器优点的前提下，采用特殊的设计避免了阻尼器因压力的波动而出现掉芯的事故。而且可根据现场的需要，调节阻尼器芯体的旋入深度来调节阻尼的大小，使流体管道上的仪表（传感器）始终得到有效的保护，又使仪表的信号不产生迟滞现象。

发明内容

本发明专利是提供一种阻尼值可调的不掉芯阻尼器。使流体管道的仪表（传感器）得到持久的保护，避免了因为阻尼器掉芯而使仪表（传感器）受到流体瞬间压力的冲击而损坏，同时，恰到好处的阻尼值不使仪表产生信号迟滞的现象。

本发明专利所采用的技术方案是，在仪表（传感器）与流体管道的通道上，安装上新发明的阻尼值可调的不掉芯阻尼器，该阻尼器的中央有一带帽的略带稍度的经过特殊工艺加工的细牙螺栓。与管道相连的动力设备启、停时，一般会产生瞬间的、高强度的冲击力，当该冲击力传到阻尼器末端时，被有效的阻挡，管道中的瞬间冲击力只能通过螺纹间的极小缝隙传递，其力度与强度得到极大的削弱。仪表（传感器）感受到的是滞后的、冲量极小的、峰值被削弱的,但是又是等值的流体压力。阻尼器的上腔体2内是与仪表连接的内管螺纹，阻尼器下部缩小部分，外部是与流体管道连接的外管螺纹。未改进的阻尼器上腔体壁是一上下一样大的圆柱体,内有芯体、且芯体上设有沟槽,高压流体通过时,由于芯体的沟槽缝隙太大阻尼效果不佳,仪表(传感器)接口紧密压住阻尼芯体、使阻尼芯体在腔体中无法移动,所以阻尼值无法调节,使许多仪表(传感器)采集的信号迟滞失真,影响控制器正确指令的发出；另外一种阻尼器，只有一个上大下小带梢度的腔体,芯体外带稍度的螺纹与腔壁内螺纹啮合。当受到流体管道内、瞬间的压力冲击后，调节螺栓久而久之便掉入流体管道中，使仪表（传感器）得不到很好的保护。本发明专利解决了上述两种问题。

本发明专利特征在于，设计了阻尼螺栓帽活动的上腔体与阻尼值调节的下腔体。

本发明专利的特征还在于，阻尼螺栓帽活动腔的直径大于阻尼值调节的下腔体的直径。

本发明专利的特征还在于，阻尼器中央的阻尼螺栓设计了螺帽，且帽的直径大于下腔体的直径。

本发明专利的有益效果是：保证安装在仪表（传感器）之下的阻尼器，不会因为管道内的流体压力频繁变化，使阻尼调节螺栓从阻尼器中脱落，并且,阻尼值的大小得到了调节，于是安装于流体管道上的仪表(传感器)得到了持久有效的保护,且仪表(传感器)的信号,不会因为迟滞太多而失真。

附图说明

图1-图4是本发明专利——阻尼值可调的不掉芯阻尼器的结构示意图。

图中，1阻尼器体、2阻尼器上腔体、3阻尼螺栓帽活动腔、4阻尼器下腔体、5阻尼调节螺栓。

具体实施

下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进行详细说明。

本发明专利——不掉芯的阻尼器是一种实施例的结构，如图1-图4，它包括阻尼器主体部分，阻尼调节螺栓部分。

主体部分由阻尼器外壳1、上腔体2、阻尼螺栓帽活动腔3、下腔体4组成。

上腔体2内有内管螺纹，它是与诸仪表（传感器）的接口。

阻尼体下部四周有外管螺纹，它是与流体管道衔接的接口。

阻尼螺栓帽活动腔体3是阻尼调节螺栓帽调节阻尼值的活动空间。

下腔体4内有经特殊工艺加工的高精度的细牙内管螺纹。它是使阻尼值量化的工具。

阻尼螺栓5是一有帽的、带稍度的、外攻高精度细牙螺栓的栓体，与下腔体高精度的内螺纹配合起到调节阻尼值的作用。

本发明专利工作的过程：将阻尼调节螺栓小端朝下置于下腔体4内，根据管道中流体的压力的大小及自动控制的工艺要求调节阻尼螺栓旋入深度，流体压力越大，与自动控制系统信号传递裕度越大，调节螺栓向下旋进就越多，反之旋进越少，之后将仪表（传感器）的接头与阻尼器的内螺纹对接良好，再通过管箍将阻尼器与流体管道引出管连接。

与流体管道连接的动力设备启、停时，会产生极强的瞬间冲击力，冲击力传至阻尼器下接口时，被阻尼螺栓5阻挡，冲击波只能沿着阻尼螺栓5与下腔体4内的细牙螺纹啮合缝隙徐徐前进，其速度被减缓、力度被降低、冲量变得最小，唯一不改变的是流体压力的平均值。所以仪表（传感器）在得到保护的同时，对管道中流体的压力平均值的传感不会失真。阻尼值的调节,由阻尼螺栓5与下腔体4啮合部分完成。

阻尼螺栓5的外螺纹及下腔体4的外螺纹是系统经过特殊工艺加工的高精度的细牙螺纹。根据阻尼螺栓5旋入的深度的不同分别可分为欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三个级别,其实阻尼值的调节是连续的,三个等级又可细分若干个等分,下面分析阻尼调节的原理。

本申请的阻尼值可调的不掉芯的阻尼器,阻尼模型为粘性阻尼模型。

粘性阻尼可表示为以下式子：F＝-cv，其中F表示阻尼力，v表示振子的运动速度，c是表征阻尼大小的常数，称为阻尼系数，国际单位制单位为牛顿·秒/米。

流体弹性力：F_s=-kx（k为流体的劲度系数，x为振子偏离平衡位置的位移）。阻尼力：（c为阻尼系数，v为振子速度）假设振子不再受到其他外力的作用，于是可利用牛顿第二定律写出系统的振动方程： $\mathrm{\ΣF}=\mathrm{ma}=m\stackrel{..}{x}=m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2},$ 其中a为加速度。

上面得到的系统振动方程可写成如下形式，问题归结为求解位移x关于时间t函数的二阶常微分方程：

将方程改写成下面的形式：

然后为求解以上的方程，定义两个新参量：上面定义的第一个参量ω_n，称为系统的（无阻尼状态下的）固有频率。第二个参量ζ，称为阻尼比。根据定义，固有频率具有角速度的量纲，而阻尼比为无量纲参量。阻尼比也定义为实际的粘性阻尼系数C与临界阻尼系数Cr之比。ζ=1时，此时的阴尼系数称为临界阻尼系数Cr。

微分方程化为： $\stackrel{..}{x}+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n\stackrel{.}{x}+{\mathrm{\ω}}_n^{2}x=0.$

根据经验，假设方程解的形式为x＝e^γt，其中参数γ一般为复数。

将假设解的形式代入振动微分方程，得到关于γ的特征方程：

${\mathrm{\γ}}^2+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n\mathrm{\γ}+{\mathrm{\ω}}_n^2=0.$

解得γ为： $\mathrm{\γ}={\mathrm{\ω}}_n(-\mathrm{\ζ}\±\sqrt{{\mathrm{\ζ}}^2-1}).$

欠阻尼、临界阻尼和过阻尼体系的典型位移-时间曲线。

系统的行为由上定义的两个参量——固有频率ω_n和阻尼比ζ——所决定。特别地，最后关于γ的二次方程是具有一对互异实数根、一对重实数根还是一对共轭虚数根，决定了系统的定性行为。

临界阻尼：当ζ=1时，γ的解为一对重实根，此时系统的阻尼形式称为临界阻尼。把阻尼螺栓调节到临界阻尼的状态，为较理想的阻尼值，在此阻尼值下，流体系统的压力或其它信号能及时送达自动控制系统，不会产生迟滞现象。

过阻尼：当ζ>1时，γ的解为一对互异实根，此时系统的阻尼形式称为过阻尼。把阻尼螺栓调节为过阻尼时，流体系统的压力信号到达仪表（传感器）需要更长的时间，如果压力信号迟滞时间在自动系统允许的范围内，可考虑过阻尼形式，没在允许范围内，则将阻尼值调到临界阻尼或欠阻尼。

欠阻尼：当0<ζ<1时，γ的解为一对共轭虚根，此时系统的阻尼形式称为欠阻尼。对于自控系统，欠阻尼值不能太小，否则会产生系统振荡，如排水系统的水泵会出现一开一关的现象，操作时应尽量避免。

仪表（传感器）在恶劣的使用环境中，动力设备启、停形成的瞬间冲击波同样会使新发明的阻尼器的调节螺栓5向下移动，但是新的调节螺栓5由于设计了帽，而且帽的直径大于下腔体4的内径，当其帽下缘与下腔体4的上缘接触时，调节螺栓5便停止下行了，若流体振动的作用力方向相反时，阻尼调节螺栓5便向上移动，因为其上部有仪表（传感器）接头，上行到极限便与仪表（传感器）的接头抵触。当流体管路系统中安装了流体锤吸纳器后，管道系统中的压力峰值被消减，便不会产生上述调节螺栓移动的现象，该发明主要是仪表（传感器）在恶劣环境下的一种保护装置。

Claims (4)

1.一种流体管道上安装的仪表（传感器）的保护装置，阻尼值可调的不掉芯阻尼器，由阻尼调节螺栓5和阻尼器体1构成。阻尼器体1包括阻尼器上腔体2，阻尼螺栓帽活动腔3，阻尼器下腔体4。

2.按照权利要求1所述的阻尼值可调的不掉芯阻尼器，其特征在于增加了阻尼器新的防止芯体脱落的设计，在阻尼器的调节螺栓5上端设计了帽，阻尼调节螺栓帽的直径大于下腔体4的内径。

3.按照权利要求1所述的阻尼值可调的不掉芯阻尼器，其特征在于阻尼调节螺栓5是经过特殊工艺加工成的、略带稍度的、攻有高精度细牙螺纹的螺栓，与下腔体同性质的螺纹啮合，起到调节阻尼值的作用。

4.按照权利要求1所述的不掉芯阻尼器，其特征在于阻尼器上腔体2与下腔体4之间设计了阻尼螺栓帽活动腔3。