CN110159863B - 一种基于主动控制的管道磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于主动控制的管道磁流变阻尼器，包括上管夹、下管夹、连接板、筒盖、上筒体、隔磁罩、活塞、空心螺纹销、支撑弹簧、下筒体、隔膜、隔膜压盘、快换永磁体励磁线圈和充斥在筒体内部的磁流变阻尼液，以及连接零件和密封零件。此主动控制磁流变阻尼器应用于泵与压缩机的管道减振，与被动式的磁流变阻尼器对比来说精度较高、可适用场所较广且减振效果好。磁流变阻尼器根据振动传感器传输的信号输送至控制模块，随后将放大后的电信号传输至永磁体励磁线圈改变磁场强度，进而改变由剪切和流动产生的阻尼力，实现管线的减振功能。

Description

一种基于主动控制的管道磁流变阻尼器

技术领域：

本专利涉及一种应用于管道减振装置，尤其涉及一种石油石化高温高压输油输气管线减振的基于主动控制的管道磁流变阻尼器。

背景技术：

对于使用泵和压缩机的设备，特别是输送高温高压、易燃易爆介质的管线稳定性直接影响着整个设备的正常生产和运行。管线的剧烈振动会对压缩机平稳运行埋下隐患，并且产生的往复惯性力会使管道局部造成疲劳破坏，引发管道破裂、介质泄露等问题，对生命财产安全造成一定程度的危害。因此管道减振是石油石化高温高压输油输气中的重要课题，采用基于主动控制的磁流变阻尼器，对管道的振动有着削弱和实时监测的功能，监测的同时寻找振动规律。同时延长设备的使用寿命，减少管线振动所造成危害和损失。

现有技术中，磁流变阻尼器多多少少都存在一些缺陷，如申请号201510418618.4的中国专利文献公开了一种阻尼可调的磁流变阻尼器，该方案中的磁流变阻尼器在调整阻尼时结构过于复杂，精度较差，并且该阻尼器在不同工况下需要多次调整，费时费力。

发明内容：

本发明的目的是提供一种控制精准、实用性强、具有快换插头的基于主动控制的管道磁流变阻尼器。

本发明的基于主动控制的管道磁流变阻尼器，包括上管夹、下管夹、连接板、活塞杆、筒盖、上筒体、下筒体，所述筒盖、上筒体与下筒体围成的腔体内装有隔磁罩、活塞、空心螺纹销、支撑弹簧、隔膜、隔膜压盘和快换永磁体励磁线圈并充有磁流变阻尼液；

所述上管夹与下管夹通过螺栓连接，所述连接板与所述活塞杆焊接并保持垂直；

所述活塞杆穿过所述筒盖与所述活塞螺纹连接并通过螺母锁死，并且所述活塞杆与所述筒盖密封连接；

所述活塞与活塞杆采用空心螺纹销进行定位，所述快换永磁体励磁线圈安装至所述活塞的四个内凹槽中并且拥有快换插头，所述活塞被所述隔磁罩包裹；

所述隔磁罩通过其导轨与所述上筒体的轨道配合；

所述上筒体与下筒体之间设有密封圈，所述支撑弹簧设于所述活塞下部；

所述隔膜、隔膜压盘通过螺栓与所述下筒体连接。

由上述本法提供的技术方案可以看出，本发明的基于主动控制的管道磁流变阻尼器，上管夹和下管夹通过螺栓连接将管道夹紧，下管夹与连接板螺栓连接。为了保证减振效果，连接板和活塞杆采用焊接的连接方式保证垂直。活塞杆穿过筒盖与活塞螺纹连接并通过空心螺纹销定位，活塞内凹台安装有快换插头的快换永磁体励磁线圈，活塞外部有隔磁罩并可调整开度。筒盖与上筒体螺栓连接，上筒体与下筒体螺栓连接且下筒体开有槽孔。隔膜压板压紧隔膜与下筒体螺栓连接。管道振动时，无线震动传感器将处理后的振动信号通过无线发模块发送到控制平台的无线收模块，并通过控制平台中算法的处理和仿真器的模拟，将不同振动下的控制电流通过电流放大器放大后的传输至快换永磁体励磁线圈，改变磁场强度，进而改变筒体和活塞相互剪切产生的阻尼力。其中隔膜可以在活塞往复运动时提供或者释放能量，延长阻尼器寿命。阻尼器不在工作时，支撑弹簧可保持活塞处于行程的中间位置，防止活塞冲击筒低，并且快换永磁体励磁线圈在非工作状态时可有效的防止磁性粒子沉积，影响阻尼器工作状态。由于可调整隔磁罩开度和可更换励磁线圈，该主动控制的磁流变阻尼器控制工作状态较为稳定并适用于多种工况。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于主动控制的管道磁流变阻尼器的剖视图；

图2为本发明实施例的局部视图；

图3为本发明实施例隔膜安装局部图；

图4为本发明实施例提供的基于主动控制的管道磁流变阻尼器的爆炸视图；

图中：

1-上管夹，2-下管夹，3-连接板，4-活塞杆，5-筒盖，6-上筒体，7-隔磁罩，8-活塞，9-空心螺纹销，10-支撑调节弹簧，11-下筒体，12-膈膜，13-膈膜压盘，14-快换永磁体励磁线圈，15-磁流变阻尼液。

具体实施方案

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的基于主动控制的管道磁流变阻尼器，其较佳的具体实施方式是：

包括上管夹、下管夹、连接板、活塞杆、筒盖、上筒体、下筒体，所述筒盖、上筒体与下筒体围成的腔体内装有隔磁罩、活塞、空心螺纹销、支撑弹簧、隔膜、隔膜压盘和快换永磁体励磁线圈并充有磁流变阻尼液；

所述上管夹与下管夹通过螺栓连接，所述连接板与所述活塞杆焊接并保持垂直；

所述活塞杆穿过所述筒盖与所述活塞螺纹连接并通过螺母锁死，并且所述活塞杆与所述筒盖密封连接；

所述活塞与活塞杆采用空心螺纹销进行定位，所述快换永磁体励磁线圈安装至所述活塞的四个内凹槽中并且拥有快换插头，所述活塞被所述隔磁罩包裹；

所述隔磁罩通过其导轨与所述上筒体的轨道配合；

所述上筒体与下筒体之间设有密封圈，所述支撑弹簧设于所述活塞下部；

所述隔膜、隔膜压盘通过螺栓与所述下筒体连接。

该管道磁流变阻尼器根据振动传感器传输的信号输送至控制模块，随后将电信号传输至所述快换永磁体励磁线圈，改变磁场强度，进而改变由剪切产生的阻尼力。

在应对不同工况下，通过更换不同匝数的快换永磁体励磁线圈，改变磁感应强度。

在应对不同工况下，通过松开连接筒体的螺栓后转动上筒体，带动隔磁罩转动，调节开度，从而改变磁场的释放量。

所述的下筒体和隔膜压盘通过螺栓连接压紧隔膜，隔膜能在活塞往复运动时提供或者释放能量，延长阻尼器寿命。

具体实施例：

如图1所示，包括上管夹1、下管夹2、连接板3、活塞杆4、筒盖5、上筒体6、隔磁罩7、活塞8、空心螺纹销9、支撑弹簧10、下筒体11、隔膜12、隔膜压盘13、快换永磁体励磁线圈14和磁流变阻尼液15。

上管夹1、下管夹2通过螺栓连接，将管道夹紧。管夹与阻尼器的连接是通过螺栓将下管夹2与连接板3的锁死而实现的，并进行能量的传输。

活塞杆4的一端与活塞8底部通过螺母锁紧并且通过活塞空心螺纹销9定位便于走线，另一端通过焊接的方式与连接板3装配，使磁流变阻尼器在工作时保持管道与活塞杆4相垂直。

在筒体中做往复运动的零件，也是阻尼力产生的最重要的部分。其中包括：隔磁罩7、活塞8、活塞空心螺纹销9、快换永磁体励磁线圈14和在该阻尼器内串接好导线。

上缸筒6、下筒体11为内部中空的圆柱形筒体，连接方式为螺栓连接并密封，下筒体开11螺栓槽孔，使连接的螺栓位置可调。筒体中空部分储存在筒体流动的变阻尼磁流变阻尼液15。隔磁罩7、活塞8、空心螺纹销9、支撑弹簧10、隔膜12和隔膜压板13设置于筒体内部。

上筒体6与筒盖5通过螺钉连接并通密封。活塞杆4穿过筒盖5做往复运动时需要密封件协助，并完成防尘、密封和导向的功能。

支撑弹簧10放置于筒体中并处于活塞的底部，其作用有三点:一是将活塞8的位置保持在活塞行程的中间位置，方便阻尼器的安装；二是防止活塞8的撞缸；三是在磁流变阻尼器压缩时起到一定的阻尼效果。

如图2部图所示，活塞8为有着四个均匀分布的内凹台，凹台的作用是安装拥有快换接头的快换永磁体励磁线圈14，当阻尼器应用在不同场所时可更换快换永磁体励磁线圈14。并且该线圈的形式与传统的活塞整体缠线圈对比来说更换较为方便。快换永磁体励磁线圈14通过外部管道振动信号所产生的电流来改变磁流变阻尼液阻尼液15的阻尼。如管道振动加速度较大时，磁流变阻尼器阻尼较大。管道振动加速度较小时，磁流变阻尼器阻尼较小。

隔磁罩7在活塞8的外侧，并通过限位保证活塞8与隔磁罩7的紧密贴合并且能实现旋转的的功能。隔磁罩7有着和活塞8内凹台尺寸类似的开口，磁场从开口处释放。当隔磁罩7开度较大并将整个励磁线圈漏出时，磁场最大，磁流变阻尼器阻尼最大；当隔磁罩7开度较小或将整个励磁线圈15覆盖时，磁场最小，磁流变阻尼器阻尼最小。

隔磁罩7外表面四个均匀分布开口的边缘一侧各分布一个长条形导向，四个导轨和上筒体6的四个长条形轨道配合，隔磁罩7在上筒体6的轨道中随着活塞8的往复运动而往复运动，不产生相对的旋转位移。

当磁流变阻尼器减振效果不好时可以将上筒体6、下筒体11的螺栓稍微拧松，旋转上筒体6带动隔磁罩7的旋转，改变隔磁罩7的开度并改变磁场大小从而改变磁流变阻尼器阻尼大小。

如图3隔膜安装图所示，隔膜压盘13压紧隔膜12通过螺栓与下筒体11连接，并且隔膜12在隔膜压盘13和下筒体11之间有一定的活动量，隔膜12在磁流变阻尼器有着蓄能和释能的作用。当活塞8压缩时隔膜12下凹储存能量；当活塞8向上活动时，隔膜12上凸，释放能量。

工作原理：

本发明应用于泵与压缩机的管道减振。组装磁流变阻尼器时，管夹将管道夹紧，阻尼器底部与地面固定。其工作原理如下：

振动传感器接收管道振动加速度，并通过无线接收设备将信号传输给磁流变阻尼器的控制平台，快换永磁体励磁线圈接收控制平台传输扩大后变化的电流而改变释放出来的磁场磁感应强度的大小，并改变磁流变阻尼液的阻尼，进而改变活塞在筒体之间运动的剪切力，改变阻尼器阻尼的大小以达到管道减振的效果。并且更换不同型号的快换插头或者调整隔磁罩开度可使本发明应用范围更广、实用性更强。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于主动控制的管道磁流变阻尼器，其特征在于，包括上管夹、下管夹、连接板、活塞杆、筒盖、上筒体、下筒体，所述筒盖、上筒体与下筒体围成的腔体内装有隔磁罩、活塞、空心螺纹销、支撑弹簧、隔膜、隔膜压盘和快换永磁体励磁线圈并充有磁流变阻尼液；

所述上管夹与下管夹通过螺栓连接，所述连接板与所述活塞杆焊接并保持垂直；

所述活塞杆穿过所述筒盖与所述活塞螺纹连接并通过螺母锁死，并且所述活塞杆与所述筒盖密封连接；

所述活塞与活塞杆采用空心螺纹销进行定位，所述快换永磁体励磁线圈安装至所述活塞的四个内凹槽中并且拥有快换插头，所述活塞被所述隔磁罩包裹；

所述隔磁罩通过其导轨与所述上筒体的轨道配合；

所述上筒体与下筒体之间设有密封圈，所述支撑弹簧设于所述活塞下部；

所述隔膜、隔膜压盘通过螺栓与所述下筒体连接；

该管道磁流变阻尼器根据振动传感器传输的信号输送至控制模块，随后将电信号传输至所述快换永磁体励磁线圈，改变磁场强度，进而改变由剪切产生的阻尼力；

在应对不同工况下，通过更换不同匝数的快换永磁体励磁线圈，改变磁感应强度；

在应对不同工况下，通过松开连接筒体的螺栓后转动上筒体，带动隔磁罩转动，调节开度，从而改变磁场的释放量；

所述的下筒体和隔膜压盘通过螺栓连接压紧隔膜，隔膜能在活塞往复运动时提供或者释放能量，延长阻尼器寿命。

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