CN109958835B - 一种有源脉动衰减装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有源脉动衰减装置，属于减振降噪设备领域，其通过对应设置具有流道和相应孔洞并可相互密封连接的第一基体和第二基体，以及对应两基体设置的至少一个作动单元，通过对作动单元的控制，可在两基体流道内的液态流体中对应产生次级脉动，由该次级脉动与液态流体传输过程中产生的初级脉动叠加、抵消，从而实现液态流体传输过程中的减振降噪。本发明的有源脉动衰减装置，其结构简单，安装与连接便捷，能有效实现对管内液态流体传输过程中的减振降噪，确保液态流体输送的准确性和稳定性，且有源脉动衰减装置的可控制状态多样，能有效适用于不同流态下管内液态流体的减振降噪，适用范围广，应用前景好，推广价值高。

Description

一种有源脉动衰减装置

技术领域

本发明属于减振降噪设备领域，具体涉及一种可针对管路液体脉动噪声进行控制的有源脉动衰减装置。

背景技术

液体管道系统在传递质量流、动量流或能量流过程中，往往会产生流体脉动噪声，并可能会引起遍布管路的振动，影响液体管道系统的正常使用，甚至造成液体管道系统的损坏。为解决或者减弱液体管道系统应用过程中的流体脉动噪声，通常的做法是在液体管道系统上对应设置脉动衰减器。

根据脉动衰减器工作原理的差异，其可分为有源脉动衰减器和无源脉动衰减器。其中，无源脉动衰减器的应用较为广泛，相关技术也较为成熟，其对于一些高频段的脉动情形有一定的控制效果，但对于低频段的脉动，其往往无法有效适用；有源脉动衰减器通常是利用反相干涉相消的原理，通过向管内流体产生反相的次级脉动，以其与管内流体的初级脉动相叠加而实现脉动的抵消，进而达到减振降噪的效果。相较于无源脉动衰减器而言，目前关于有源脉动衰减器的研究和应用均还较少，虽然美国、英国、瑞典、日本和国内的一些学者对液压脉动有源衰减进行了部分理论和实验研究，但由于有源脉动控制比无源脉动控制的技术难度要大，再加上应用成本和需求的限制，使得有源脉动衰减器鲜有实际应用的例子。

随着研究技术的不断发展，针对有源脉动衰减器的研究越来越多，也取得了一定的研究成果。例如现有专利申请CN 104500904A中公开的一种高压充液管路一体化集成有源消声器，其利用管状压电陶瓷作动器，根据管内流体的噪声来改变压电陶瓷管的形状，由管状压电陶瓷的变形作用于管内流体，进而引入与原管道内噪声等幅反相的噪声，达到减振降噪的效果。上述有源消声器能一定程度上实现管内流体脉动噪声的控制，但也存在一定的缺陷和应用局限性，主要体现在：上述有源消声器是通过管道的变形来对应引入次级脉动，其作动器需要额外克服管壁形变做功，功率的转化效率低下，功率的调节范围也有限，进而导致上述消声器的适用范围较差；同时，上述有源消声器在使用过程中的维护困难，使用可靠性较低，一旦作动装置发生故障，有源消声器便会失效，而且作动装置的更换、维护极其不便。因此，现有的有源脉动衰减器无法充分满足应用的需要，存在一定的缺陷和局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种有源脉动衰减装置，其中通过对应设置具有流道和相应孔洞并可相互密封连接的第一基体和第二基体，以及对应两基体设置的至少一个作动单元，通过对作动单元的对应控制，可在流道中的液态流体中产生次级脉动，由其与液态流体传输过程中产生的初级脉动叠加抵消，从而有效实现管道内液态流体传输过程中的减振降噪，提升流体的输送稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种有源脉动衰减装置，其特征在于，包括可对应密封连接的第一基体和第二基体，以及至少一个可对应设置在第一基体中的作动单元；其中，

所述第一基体呈柱状结构，其中部沿轴向开设有贯穿两端面的通孔，即第一流道，且所述第一基体上对应所述作动单元开设有容置孔单元，即所述容置孔单元为至少一个；所述容置孔单元包括沿轴向同轴分设于所述第一基体两端面上的阶梯安装孔和第一弧形孔，两孔之间以沿轴向开设的连通孔对应连通，且所述连通孔的内径分别小于两孔的内径，并在所述阶梯安装孔和所述第一弧形孔之间形成环形限位台阶；且

所述第二基体呈柱状结构，其中部沿轴向开设有贯穿两端面的通孔，即第二流道，所述第二流道可在两基体密封连接后与所述第一流道同轴连通，且所述第二基体的一侧端面上对应所述容置孔单元开设有第二弧形孔，所述第二弧形孔的一端对应连通所述第二流道，且其另一端可在两基体密封连接后对正所述第一弧形孔，以使得所述第二流道中的流体可经所述第二弧形孔流入所述第一弧形孔中；以及

所述作动单元包括同轴依次设置的移动阀芯、作动杆和作动器；所述移动阀芯可同轴嵌入所述第一弧形孔中，并将该第一弧形孔封闭；所述作动杆呈“T形”结构，其一端可从所述阶梯安装孔中同轴伸入所述第一弧形孔中并与所述移动阀芯同轴连接，且其另一端可由所述环形限位台阶限位，并与容置于所述阶梯安装孔中的所述作动器对应匹配，使得所述作动杆可在所述作动器控制下带动所述移动阀芯沿轴向往复移动，继而可在经所述第二弧形孔流入所述第一弧形孔中的液态流体中引入次级脉动，实现两流道中流体初级脉动的衰减。

作为本发明的进一步改进，所述作动单元为沿环向间隔设置的至少两个。

作为本发明的进一步改进，所述作动单元为沿环向间隔设置的多个，且多个所述作动单元在所述第一基体上呈圆周阵列式布置。

作为本发明的进一步改进，在所述阶梯安装孔的端部对应所述作动器设置有紧固螺栓，其可与所述阶梯安装孔的端部对应连接并将所述作动器限位在该阶梯安装孔内。

作为本发明的进一步改进，在所述第一弧形孔或所述第二弧形孔的端部外周沿环向开设有环形凹槽，且该环形凹槽中嵌入有第一密封圈，并使得两基体密封连接时，所述第一密封圈可抵接对应基体的端面。

作为本发明的进一步改进，在所述第一流道或所述第二流道的端部外周沿环向开设有凹槽，且所述凹槽中嵌入有第二密封圈，并使得两基体密封连接时，所述第二密封圈可抵接对应基体的端面。

作为本发明的进一步改进，在所述移动阀芯的外周沿环向开设有第三凹槽，且所述第三凹槽中嵌入有第三密封圈。

作为本发明的进一步改进，在所述第一基体的外周壁面上开设有连通所述第一弧形孔的贯穿孔，使得所述第一弧形孔和所述贯穿孔连通后呈“L形”。

作为本发明的进一步改进，在所述第一基体的外周壁面上开设有连通所述阶梯安装孔的控制线通孔，以用于所述作动器的控制线对应穿过。

作为本发明的进一步改进，所述第一基体和所述第二基体通过沿轴向设置的多个连接螺钉密封连接。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的有源脉动衰减装置，其通过对应设置具有流道和相应孔洞并可相互密封连接的第一基体和第二基体，以及对应两基体设置的至少一个作动单元，通过对作动单元的控制，可在两基体流道内的液态流体中对应产生次级脉动，由该次级脉动与液态流体传输过程中产生的初级脉动叠加、抵消，从而有效实现了液态流体传输过程中的减振降噪，提升了液态流体传输的稳定性和管道系统设置的可靠性；

(2)本发明的有源脉动衰减装置，其通过将作动单元设置为沿环向呈圆周阵列式的多个，多个作动单元可选择同时工作，或者选择部分作动单元进行工作，且多个作动单元可分别接收相同的控制信号或者接收不同的控制信号，以在流道内处于不同流态下的液态流体中产生对应频率的次级脉动，继而使得有源脉动衰减装置可以有多种不同的工作状态，满足对不同流态下液态流体的减振降噪，大大增加有源脉动衰减装置控制形式的多样性，扩大有源脉动衰减装置的适用范围；

(3)本发明的有源脉动衰减装置，其通过设置多个作动单元，使得各作动单元之间可相互备份，一旦某一个或者某些作动单元发生故障，可立即控制其他的作动单元工作，且作动单元的更换、维护简便，能大大提升有源脉动衰减装置的故障处理效率，确保有源脉动衰减装置工作的可靠性，提升管道液态流体输送的稳定性；

(4)本发明的有源脉动衰减装置，其通过在两基体相应孔洞之间设置密封圈和在移动阀芯的外周上设置密封圈，有效提升了两基体连接的密封性和作动单元工作过程中的密封性，确保了有源脉动衰减装置应用过程中的安全性和可靠性，避免了管内液态流体的泄露；

(5)本发明的有源脉动衰减装置，其结构简单，安装与连接便捷，能有效实现对管内液态流体传输过程中的减振降噪，确保液态流体输送的准确性和稳定性，且有源脉动衰减装置的可控制状态多样，能有效适用于不同流态下管内液态流体的减振降噪，适用范围广，应用前景好，推广价值高。

附图说明

图1是本发明实施例中有源脉动衰减装置的整体结构剖视图；

图2是本发明实施例中有源脉动衰减装置的结构右视图；

图3是本发明实施例中有源脉动衰减装置的结构左视图；

图4是本发明实施例中有源脉动衰减装置的两个基体拆解剖视图；

图5是本发明实施例中有源脉动衰减装置的作动单元结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.第一基体，101.第一流道，102.阶梯安装孔，103.第一弧形孔，104.第一密封圈，105.第二密封圈，106.控制线通孔；2.第二基体，201.第二流道，202.第二弧形孔，203.连接通孔；3.作动单元，301.作动器，302.控制线，303.作动杆，304.移动阀芯，305.紧固螺栓，306.第三密封圈，307.缓冲弹簧；4.连接螺钉。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明优选实施例中的有源脉动衰减装置的整体结构如图1中所示，其中，由图示不难看出，有源脉动衰减装置包括可同轴紧密匹配的第一基体1和第二基体2。

具体地，优选实施例中的第一基体1如图1和图4中所示，其整体呈柱形结构，优选呈圆柱形结构，且其中部沿轴向开设有贯穿两端面的第一流道101，用于流体的通过；进一步地，第一基体1的一端可用于与第二基体2对应密封连接，其另一端可对应连接管道或者转接头，为便于第一基体1与管道或者转接头的连接，在第一流道101背离第二基体2的一端开设有内螺纹，如图4中所示，使得管道或者转接头可直接以连接端对应连接在第一基体1上。

进一步地，第一基体1背离第二基体2的一侧端面上绕第一流道101沿环向间隔开设有若干阶梯安装孔102，阶梯安装孔102优选沿第一基体1的轴向开设，以用于作动单元3的对应安装；进一步地，在第一基体1靠近第二基体2的一侧端面上对应各阶梯安装孔102分别开设有第一弧形孔103，第一弧形孔103的主体与阶梯安装孔102同轴设置，并与阶梯安装孔102对应连通，且第一弧形孔103与第一基体1的外周壁面对应连通，从而形成轴向截面形状呈“L形”或者“C形”的弧形通孔结构；进一步地，在第一弧形孔103与阶梯安装孔102对应连通的位置，其孔径对应小于连通处两侧的孔径，并在此处形成环形台阶结构，用于作动单元3的限位，如图1中所示。

进一步地，优选实施例中的第二基体2对应第一基体1设置，其整体呈柱形结构，并进一步优选为圆柱形结构，且其中部沿轴向开设有贯穿两端面的第二流道201，第一流道101和第二流道201优选在两基体同轴匹配后同轴设置，使得液态流体可在两流道中流动、输送；进一步地，第二基体2的一端对应第一基体1设置，在该侧端面上对应各第一弧形孔103分别开设有第二弧形孔202，并使得两基体对应匹配后，第二弧形孔202与对应的第一弧形孔103以端部对正，如图1中所示；进一步地，各第二弧形孔202沿环向间隔开设，其一端连通第二基体2的端面，另一端连通第二流道201的中部，整体为呈“C形”的弧形通孔结构；显而易见地，多个第二弧形孔202围绕第二流道201开设，在优选实施例中，多个第二弧形孔202汇集在第二流道201中的同一位置，如图4中所示，继而第二流道201中的流体可分别流入各第二弧形孔202中，且第二弧形孔202与第一弧形孔103对正后，第二弧形孔202中的流体可对应流入第一弧形孔103中。

进一步地，优选实施例中的第一基体1和第二基体2可在同轴对正后密封连接，在具体实施例中，两基体通过沿环向间隔开设的若干连接螺钉4对应连接，对应各连接螺钉4在第二基体2上开设有连接通孔203，连接通孔203沿轴向开设，其贯穿第二基体2的两侧端面，并对应各连接通孔203在第一基体1的对应端面上开设有连接孔，使得两基体同轴对正后，各连接通孔203均可与对应的连接孔同轴对正，继而可在连接通孔203中设置连接螺钉4，实现第一基体1和第二基体2的对应密封连接。当然，第一基体1和第二基体2的密封连接也不局限于连接螺钉4，其也可通过别的连接形式来实现，如磁吸、卡扣、销轴等，在此不做赘述。

进一步地，为提升第一基体1和第二基体2的连接密封性，优选实施例中将第二基体2的中部设置为凸起结构，相应地，将第一基体1对应连接的中部设置为凹槽结构，使得第二基体2端部的凸起结构可同轴嵌入第一基体1端部的凹槽结构中，实现第一基体1和第二基体2的对应匹配，也即第一流道101与第二流道201的对应连通。

进一步地，在第一弧形孔103对应连通第二弧形孔202的位置设置有第一密封圈104，优选对应第一密封圈104在第一弧形孔103端部的外周沿环向开设有环形凹槽，第一密封圈104对应嵌入该环形凹槽中，以提升第一弧形孔103和第二弧形孔202对正连接的密封性；进一步地，在第一流道101对应连通第二流道201的位置设置有第二密封圈105，优选实施例中的第二密封圈105设置在第一流道101的外周，如图4中所示，继而第一基体1与第二基体2对应匹配后，第二基体2上的第二弧形孔202外周的端面可对应抵接第一密封圈104，第二流道201外周的端面可对应抵接第二密封圈105，从而提升两基体连接的密封性。

当然，第一密封圈104和/或第二密封圈105也可设置在第二基体2的端面上，且第二基体2的中部也可对应设置凹槽结构，而相应在第一基体1的中部设置凸起结构，这都可根据实际需要进行优选设置。

进一步地，优选实施例中的作动单元3如图5中所示，其包括同轴依次设置的移动阀芯304、作动杆303、作动器301和紧固螺栓305。其中，作动器301以其一端对应连接作动杆303后同轴嵌入阶梯安装孔102中，且优选实施例中的作动器301可以采用压电陶瓷作动器，或者电磁作动器；进一步地，作动杆303优选呈“T形”结构，其一端可对应从阶梯安装孔102中伸入第一弧形孔103中，并与移动阀芯304同轴连接，而作动杆303的另一端则可由阶梯安装孔102和第一弧形孔103之间的环形台阶结构对应限位，优选地，对应在环形台阶结构和作动杆303之间设置有缓冲弹簧307，其可在作动杆303沿轴向移动的过程中对作动杆303进行缓冲，提升移动阀芯304往复移动的稳定性。

进一步地，移动阀芯304对应容置在第一弧形孔103中，并对应将第一弧形孔103的轴向段封闭，为提升移动阀芯304对第一弧形孔103的密封效果，在移动阀芯304的外周沿环向设置有密封圈，即第三密封圈306；进一步地，作动器301嵌入阶梯安装孔102中后，在其端部同轴设置有紧固螺栓305，以其将作动器301限位在阶梯安装孔102中，而紧固螺栓305优选与阶梯安装孔102以螺纹连接。进一步地，在第一基体1的外周上对应各阶梯安装孔102开设有控制线通孔106，用于作动器301的控制线302对应通过，优选实施例中的控制线通孔106优选沿径向开设，继而可通过控制线302控制作动器301工作，带动作动杆303和作动杆303端部的移动阀芯304沿轴向往复移动，对流经第二流道201中的液态流体作用一个次级脉动，进而抵消管道中流体的初级脉动，起到减振降噪的效果。

进一步地，优选实施例中的作动单元3对应设置在第一基体1内，其至少为一个，进一步可优选为多个，例如在如图2中所示的具体实施例中，作动单元3为沿环向间隔设置的4个。一般而言，当两基体上的两流道尺寸较小时，流道外周设置的作动单元3数量可较少，当两基体上的两流道尺寸较大时，流道外周设置的作动单元3的数量可相应增加。不难看出，本发明中的有源脉动衰减结构不仅适用于流道尺寸较小的情况，也适用于流道尺寸较大的情况，适用范围广。

当然，在实际应用过程中，为保证作动单元3工作的稳定性，其设置数量通常至少为两个，两个作动单元3可同时工作，也可只工作其中任何一个，而待机状态的作动单元3可作为工作状态作动单元3的备份，一旦工作状态下的作动单元3发生故障，可对应使用其他待机状态的作动单元3，并对应更换故障的作动单元3。同时，当初始时所有作动单元3均处于工作状态，若其中某一个或某几个作动单元3发生故障时，可通过调整剩余正常工作作动单元3的工作状态，使得产生于流道中的次级脉动与初始时产生的次级脉动相同，保证衰减结构的正常工作。如此，可有效保证有源脉动衰减装置在部分作动单元3发生故障时，整个装置依然可以正常工作，大大提升有源脉动衰减装置的可靠性，而且作动单元3的更换、维护简单，维护成本较低。

进一步具体地，当作动单元3为多个时，多个作动单元3间隔设置，并优选沿环向等间距设置，显而易见地，阶梯安装孔102的设置数量与作动单元3的设置数量相等。具体地，当作动单元3设置为多个时，可以根据流道中液态流体的流态选择其中任意一个或者任意几个参与减振工作，且选用多个作动单元3工作时，多个作动单元3可相邻选用，也可间隔选用。进一步地，当多个作动单元3同时工作时，各作动单元3可接收相同的控制信号，也可分别接收不同的控制信号，进而在流道中产生不同频率的次级脉动，以适应于不同流态下管内流体产生的不同频率的初级脉动，由次级脉动与初级脉动叠加抵消，实现管内流体的减振降噪。

进一步优选地，优选实施例中对应在第一流道101和/或第二流道201的端部设置有脉动状态传感器，以此对应检测流入和/或流出两基体的流体的初级脉动状态，以其为作动单元3的工作数量、工作状态提供依据。

本发明优选实施例中的有源脉动衰减装置，其通过对应设置具有流道和相应孔洞并可相互密封连接的第一基体和第二基体，以及对应两基体设置的作动单元，通过对作动单元的控制，可在流道内的液态流体中产生次级脉动，以此与液态流体的初级脉动叠加抵消，进而起到减振降噪的效果；同时，为提升有源脉动衰减装置的可靠性和适用范围，本发明中的作动单元沿环向设置为多个，即在流道的外周呈圆周阵列式布置，如此设置不仅可有效扩大有源脉动衰减装置的适用范围，使其能准确适用于各种不同流态下流体的减振降噪，还能通过多个作动单元间的相互备份大大提升有源脉动衰减装置的使用可靠性。

本发明中的有源脉动衰减装置，其结构简单，安装与连接便捷，能有效实现管道内液态流体的减振降噪，提升液态流体的输送质量，确保液态流体输送的准确性和稳定性，且通过将作动单元设置为沿流道外周呈圆周阵列形式布置的多个，继而通过选择不同的作动单元进行工作和/或控制各作动单元的工作状态，能有效扩大有源脉动衰减装置产生的次级脉动的频率范围，大大提升有源脉动衰减装置的适用范围，具有较好的应用前景和推广价值。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有源脉动衰减装置，其特征在于，包括可对应密封连接的第一基体和第二基体，以及至少一个可对应设置在第一基体中的作动单元；其中，

所述第一基体呈柱状结构，其中部沿轴向开设有贯穿两端面的通孔，即第一流道，且所述第一基体上对应所述作动单元开设有容置孔单元，即所述容置孔单元为至少一个；所述容置孔单元包括沿轴向同轴分设于所述第一基体两端面上的阶梯安装孔和第一弧形孔，两孔之间以沿轴向开设的连通孔对应连通，且所述连通孔的内径分别小于两孔的内径，并在所述阶梯安装孔和所述第一弧形孔之间形成环形限位台阶；且

所述第二基体呈柱状结构，其中部沿轴向开设有贯穿两端面的通孔，即第二流道，所述第二流道可在两基体密封连接后与所述第一流道同轴连通，且所述第二基体的一侧端面上对应所述容置孔单元开设有第二弧形孔，所述第二弧形孔的一端对应连通所述第二流道，且其另一端可在两基体密封连接后对正所述第一弧形孔，以使得所述第二流道中的流体可经所述第二弧形孔流入所述第一弧形孔中；以及

所述作动单元包括同轴依次设置的移动阀芯、作动杆和作动器；所述移动阀芯可同轴嵌入所述第一弧形孔中，并将该第一弧形孔封闭；所述作动杆呈“T形”结构，其一端可从所述阶梯安装孔中同轴伸入所述第一弧形孔中并与所述移动阀芯同轴连接，且其另一端可由所述环形限位台阶限位，并与容置于所述阶梯安装孔中的所述作动器对应匹配，使得所述作动杆可在所述作动器控制下带动所述移动阀芯沿轴向往复移动，继而可在经所述第二弧形孔流入所述第一弧形孔中的液态流体中引入次级脉动，实现两流道中流体初级脉动的衰减。

2.根据权利要求1所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，所述作动单元为沿环向间隔设置的至少两个。

3.根据权利要求1所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，所述作动单元为沿环向间隔设置的多个，且多个所述作动单元在所述第一基体上呈圆周阵列式布置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，在所述阶梯安装孔的端部对应所述作动器设置有紧固螺栓，其可与所述阶梯安装孔的端部对应连接并将所述作动器限位在该阶梯安装孔内。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，在所述第一弧形孔或所述第二弧形孔的端部外周沿环向开设有环形凹槽，且该环形凹槽中嵌入有第一密封圈，并使得两基体密封连接时，所述第一密封圈可抵接对应基体的端面。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，在所述第一流道或所述第二流道的端部外周沿环向开设有凹槽，且所述凹槽中嵌入有第二密封圈，并使得两基体密封连接时，所述第二密封圈可抵接对应基体的端面。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，在所述移动阀芯的外周沿环向开设有第三凹槽，且所述第三凹槽中嵌入有第三密封圈。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，在所述第一基体的外周壁面上开设有连通所述第一弧形孔的贯穿孔，使得所述第一弧形孔和所述贯穿孔连通后呈“L形”。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，在所述第一基体的外周壁面上开设有连通所述阶梯安装孔的控制线通孔，以用于所述作动器的控制线对应穿过。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的有源脉动衰减装置，其特征在于，所述第一基体和所述第二基体通过沿轴向设置的多个连接螺钉密封连接。

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