CN111140722B - 一种流体输送系统和流体脉冲吸收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流体脉冲吸收装置，包括壳体，该壳体内设置有流体膨胀腔；其中所述流体膨胀腔内设置有第一弹性体，该第一弹性体在受到预设的第一压力阈值范围内的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；所述流体膨胀腔内还设置有第二弹性体，该第二弹性体在受到超出预设的第二压力阈值范围的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；所述第一弹性体能够产生弹性变形量远大于第二弹性体。本发明还公开一种流体输送系统及流体输送管路中的流体脉冲吸收方法。本发明公开的方案至少具有脉冲吸收范围宽、弹性疲劳寿命长不易失效、耐酸碱腐蚀性能好、体积小、成本低等一个或多个优点。

Description

一种流体输送系统和流体脉冲吸收装置

技术领域

本发明涉及流体输送技术领域，尤其涉及一种流体输送系统和流体脉冲吸收装置。

背景技术

流体输送系统中的流体在输送过程会有脉冲，特别是对于高压的流体，其脉冲问题尤为突出。为了解决脉冲问题，现有技术一般使用空气囊、弹簧等作为脉冲消除器，然而空气囊的体积大，导致脉冲消除器体积大，不方便放置且成本较高；而弹簧不耐腐蚀，不适用在强酸强碱之中使用，且弹簧的弹力有固定范围，超过一定的范围就会失效。

因而，确有必要提供一种技术方案，以克服上述现有技术存在的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，而提供一种流体脉冲吸收装置、流体输送系统及流体输送管路中的流体脉冲吸收方法，至少具有脉冲吸收范围宽、弹性疲劳寿命长不易失效、耐酸碱腐蚀性能好、体积小、成本低等一个或多个优点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种流体脉冲吸收装置，包括壳体，该壳体内设置有流体膨胀腔；其中所述流体膨胀腔内设置有第一弹性体，该第一弹性体在受到预设的第一压力阈值范围内的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；所述流体膨胀腔内还设置有第二弹性体，该第二弹性体在受到超出预设的第二压力阈值范围的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；所述第一弹性体能够产生弹性变形量远大于第二弹性体。

进一步的，所述第一弹性体为金属波纹管，其中部具有与流体膨胀腔隔离的封闭内腔。

进一步的，所述第一弹性体为有底敞口的杯状金属波纹管，其口部与壳体安装连接，且其口部处设置有隔离流体膨胀腔的密封件。

进一步的，所述第二弹性体为橡胶弹性体；较佳地，所述第二弹性体为硅橡胶块或硅橡胶球；更佳地，所述第二弹性体为硅橡胶球。

进一步的，所述第二弹性体为多个弹性模量不同的橡胶弹性体。

进一步的，所述第二弹性体位于第一弹性体底部，且其抵压在第一弹性体上使其产生预变形。

进一步的，所述流体膨胀腔为圆柱形腔室，所述第一弹性体和/或第二弹性体与流体膨胀腔的内腔壁之间具有供流体流动的空隙。

进一步的，所述壳体上具有连通流体膨胀腔的流体进口和流体出口。

进一步的，所述第一弹性体和/或第二弹性体的表面具有隔离腐蚀性流体的耐腐蚀层。

本发明还提供一种流体输送系统，其包括流体输送管路，所述流体输送管路中连接有上述任一技术方案所述的流体脉冲吸收装置。

进一步的，所述流体脉冲吸收装置为至少两个，且相互间串接。

本发明还提供一种流体输送管路中的流体脉冲吸收方法，其中，在所述流体脉冲管路中连接有流体脉冲吸收装置，在该脉冲吸收装置内的流体膨胀腔中设置：第一弹性体，其在受到预设的第一压力阈值范围内的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；第二弹性体，其在受到超出预设的第二压力阈值范围的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；所述第一弹性体能够产生弹性变形量远大于第二弹性体。

进一步的，所述第一弹性体为金属波纹管，所述第二弹性体为橡胶弹性体；所述第二弹性体抵压在第一弹性体的底部使其产生预变形。

本发明提供的技术方案至少具有以下技术效果：

1.流体脉冲吸收装置采用弹性变形量不同的第一弹性体和第二弹性体，可第一预设压力阈值范围内，第一弹性体起主要吸收脉冲的作用，当超出第二压力阈值时，第二弹性体起主要吸收脉冲作用，且第一弹性体可产生的弹性变形量远远大第二弹性体的弹性变形量，说明了第一弹性体更适应于吸收压力较小的流体脉冲，而第二弹性体更适用于吸收压力较大的流体脉冲，因而本发明了拓宽了吸收流体脉冲的范围，可以有效消除不同频谱的脉冲，也实现先脉冲的分级消除；

2.本发明创造性地将金属波纹管和弹性橡胶件有机组合在一起，并利用弹性橡胶件使金属波纹管产生一定的预变形，弹性橡胶件可采用橡胶块或橡胶球，显然金属波纹管可产生的弹性变形量远大于弹性橡胶件，且金属波纹管和弹性橡胶件的弹性疲劳寿命均比较长，不易失效；另外，本发明在不耐腐蚀的第一弹性体和/或第二弹性体的表面涂覆有隔离腐蚀性流体的耐腐蚀层，故而耐腐蚀性能好，可以适用于更多的场合，当然本发明也可以直接采用耐腐蚀的材料制作第一弹性体和第二弹性体；

3.相较于传统的空气囊结构，本方案的流体脉冲吸装置收体积小、成本低。

附图说明

图1为本发明中流体脉冲吸收装置的俯视图。

图2为本发明中流体脉冲吸收装置的侧视图。

图3为本发明中流体脉冲吸收装置沿图2中B-B线的剖视图。

图4为图3中A处的局部放大图。

图5是本发明中流体输送系统的剖视示意图。

附图标记：

100-流体脉冲吸收装置；101-流体进口；102-流体出口；110-壳体；1101-台阶部；1102-空隙；111-第一弹性体；1110-封闭内腔；1111-口部；112-第二弹性体；113-密封件；114-内盖；115-外盖；10、20-流体输送管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，一种流体脉冲吸收装置100，包括壳体110，该壳体110内设置有流体膨胀腔(未标号)。其中所述流体膨胀腔内设置有第一弹性体111，该第一弹性体111在受到预设的第一压力阈值范围内的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲。所述流体膨胀腔内还设置有第二弹性体112，该第二弹性体112在受到超出预设的第二压力阈值范围的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲。所述第一弹性体111能够产生弹性变形量远大于第二弹性体112，所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值，当然在其它实施方式中，第二压力阈值也可以略小于或者等于第一压力阈值，都可以满足本发明分级吸收流体中脉冲的需要。

需要说明的是，第一压力阈值和第二压力阈值的实际大小是由第一弹性体、第二弹性体的弹性模量、体积应变量、形变极限量等因素决定的，所以第一压力阈值和第二压力阈值均无法用一个具体数值来限定，其在实际中是可以根据实际需要而采用经验法进行设计，例如当输送流体的压力为1Mpa时，我们需要进一步测试出在该压力下流体中产生的脉冲压力范围，然后再根据该脉冲压力范围来确定第一压力阈值和第二压力阈值的大小，第一压力阈值和第二压力阈值确定后，我们再进一步设计第一弹性体和第二弹性体的弹性模量等参数，并最终通过反复试验获得一个合理、适配的参数值范围。因而，本发明中的第一压力阈值和第二压力阈值需要根据实际吸收脉冲的需要进行针对性的设置，但对于确定的第一弹性体和第二弹性体，其预设的第一压力阈值和第二压力阈值也是确定的。当具有多个第一弹性体时，其组合在一起所能吸收脉冲的最大压力值就是第一压力阈值。当具有多个第二弹性体时，其组合在一起所能吸收脉冲的最小压力值就是第二压力阈值。

具体的，所述壳体110上开设有流体进口101、流体出口102以及流体膨胀腔，流体进口101、流体出口102和流体膨胀腔连通，所述第一弹性体111和第二弹性体112设置在流体膨胀腔内，且第二弹性体112位于第一弹性体111底部，第二弹性体112抵压在第一弹性体111上使其产生预变形，也即第一弹性体111在上，第二弹性体112在下以支撑第一弹性体111，在初始状态下，第一弹性体111受第二弹性体112的挤压而有一定的预压缩变形，该预压缩变形是为了提高金属波纹管在危害脉冲来临时的响应效率，以避免金属波纹管的低压阶段的变形时间过长而错过对较大压力的危害脉冲的响应。

请参阅图4，作为一种优选的结构，所述流体膨胀腔为圆柱形腔室，所述第一弹性体111和第二弹性体112与流体膨胀腔的内腔壁之间具有供流体流动的空隙1102，也即二者与流体膨胀腔之间均具有空隙供流体流动，但在本实施例中，第一弹性体111和第二弹性体112与内墙壁之间的空隙1102的大小并不相同。但在实际上，在本实施例中，第一弹性体111和第二弹性体112与流体膨胀腔的内腔壁之间均具有供流体流动的空隙，

请重点参阅图3，本实施例中，所述第一弹性体111为金属波纹管，其为有底敞口的杯状金属波纹管，其中部具有与流体膨胀腔隔离的封闭内腔1110。所述金属波纹管的口部1111与壳体110安装连接，所述口部1111处设有翻边，翻边的内侧套设有用以隔离流体膨胀腔的密封件113。所述壳体110的端口处设有台阶部1101，所述密封件113被压紧在金属波纹管的口部1111的翻边与壳体110的台阶部1101之间。

对于本发明而言，所述第二弹性体112为橡胶弹性体；较佳地，所述第二弹性体112为硅橡胶块或硅橡胶球；更佳地，所述第二弹性体112为硅橡胶球。在本实施例中，第二弹性体112采用硅橡胶块，在其它实施方式中，为了进一步提高吸收脉冲的效果，还可以设置3个不同弹性模量的硅橡胶球，以适应更宽压力范围的脉冲消除，在材料相同的前提下，弹性模量不同通常是指硅橡胶的硬度不同，例如3个硅橡胶球的洛氏硬度分别是30度、50度和70度。

为了提高第一弹性体111和第二弹性体112的耐候性，尤其是耐酸耐碱性，本实施例中在第一弹性体111的外表面涂覆了耐腐蚀层，耐腐蚀层可以是由FEP、PFA或PTFE等耐强酸强碱腐蚀的材料制成的，在本实施例中是采用FEP材料制成耐腐蚀层。当然在其它实施方式中，也可直接用耐腐蚀的弹性橡胶制作第二弹性体112，用耐腐蚀性的弹性金属或其在金属表面涂覆其它涂料来增加第一弹性体111的耐腐蚀性。

请继续参阅图3，所述第一弹性体111的口部1111的外侧还设有内盖114，以进一步加强密封效果，所述内盖114外侧安装有外盖115，外盖115与壳体110两者固定，实现整个流体脉冲吸收装置100的安装。所述外盖115和壳体110优选为螺纹连接安装。

本发明技术方案中，第一弹性体111和第二弹性体112两者可起到弹性蓄能的作用，用以吸收流体脉冲。而且，第一弹性体111和第二弹性体112的弹性变形量不同，可吸收不同压力阈值的流体脉冲，所述第一弹性体111采用波纹管，第二弹性体112采用橡胶弹性体，第一弹性体111能够产生弹性变形量远大于第二弹性体112，其脉冲吸收范围宽。第一弹性体111也可以为橡胶波纹管，例如第一弹性体111和第二弹性体112均采用耐酸碱腐蚀的FEP、PFA、PTFE等材料制成，其体积较小且不易失效。所述第二弹性体112可呈球形、或圆柱形、或方形、或环形、或长条形等。作为一种改进的实施例，还可以使用PFA薄膜将橡胶等弹性蓄能材料用法兰的方式密封起来装进流路之中。

在流体的运行过程中，从流体进口101流入的流体进入流体膨胀腔内，流体高压时使得第一弹性体111和第二弹性体112依次压缩变形，以吸收脉冲；在低压或者没有压力时第一弹性体111和第二弹性体112会回弹，实现流体从流体出口102连续不间断输送，最终实现流体的平稳流动，达到方便计量等目的。

请参阅图5，本发明还提供一种流体输送系统，其包括流体输送管路10、20，流体输送管路10、20分别与流体脉冲吸收装置100的流体进口101和流体出口102连接，以将上述流体脉冲吸收装置100接入流体输送系统中。在某一实施例中，所述流体输送系统可以为液压泵，例如可以为柱塞泵。本发明提供的流体输送系统，由于采用了以上技术方案所述的流体脉冲吸收装置100，其具有的有益效果可参以上所述，此处不再赘述。

需要补充说明的是，在具体应用时，可以在流体输送管路中设置多个流体脉冲吸收装置，且将其串接在一起。另外，为了更好地实现脉冲的分级消除，还可以将多个流体脉冲吸收装置预设不同的第一压力阈值和第二压力阈值，不同的流体脉冲吸收装置可以吸收不同范围的流体脉冲。

本发明还提供一种流体输送管路中的流体脉冲吸收方法，其中，在所述流体脉冲管路中连接有所述流体脉冲吸收装置100，在该脉冲吸收装置100内的流体膨胀腔中设置：第一弹性体111，其在受到预设的第一压力阈值范围内的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；第二弹性体112，其在受到超出预设的第二压力阈值范围的流体脉冲时能够产生弹性变形以吸收该流体脉冲；所述第一弹性体111能够产生弹性变形量远大于第二弹性体112。进一步的，所述第一弹性体111为金属波纹管，所述第二弹性体112为橡胶弹性体；所述第二弹性体112抵压在第一弹性体111的底部使其产生预变形。

还需要说明的是，第一弹性体111能够产生的弹性变形量远大于第二弹性体112的弹性变形量是指，在二者的弹性应变范围内，第一弹性体111的弹性变形量会远大于第二弹性体112，但所谓的远大于并不能用一个绝对值来限定，但可以定性来判断，例如，在本实施例中所采用的金属波纹管和弹性橡胶块相比，显然，金属波纹管所能产生的弹性变形量会远远大于弹性橡胶块所产生的弹性变形量。该设置的主要目的是为了是第一弹性体111对于压力较低的流体脉冲具有更灵敏的响应能力，而对于压力较大的流体脉冲，尤其是超过第一弹性体111的弹性变形超过极限值时，第二弹性体112具有更灵敏的响应能力，也即第一弹性111在低压时具有更高的响应灵敏度，而第二弹性体112在高压时具有更高的响应灵敏度。而且，在本发明中，流体中可能产生的脉冲压力范围内，第一弹性体111会比第二弹性体112消除了更大比例或范围的流体脉冲，而第二弹性体112主要是在高压范围时发挥积极作用。

通过以上描述可以清楚的理解本发明的技术方案，本发明公开了一种流体脉冲吸收装置、流体输送系统及流体输送管路中的流体脉冲吸收方法，采用弹性变形量不同的第一弹性体和第二弹性体，可吸收不同压力阈值的流体脉冲，其脉冲吸收范围宽；第一弹性体和第二弹性体采用波纹管和橡胶件，其弹性疲劳寿命长，不易失效；且橡胶件耐酸碱腐蚀性能好；相较于传统的空气囊结构，本方案的流体脉冲吸装置收体积小、成本低。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种流体脉冲吸收装置，其包括壳体，该壳体内设置有流体膨胀腔；其特征在于：

所述流体膨胀腔内设置有第一弹性体，该第一弹性体在受到预设的第一压力阈值范围内的流体脉冲时能够产生弹性形变以吸收该流体脉冲，且其中部具有与流体膨胀腔隔离的封闭内腔；

所述流体膨胀腔内还设置有第二弹性体，该第二弹性体在受到超出预设的第二压力阈值范围的流体脉冲时能够产生弹性形变以吸收该流体脉冲，所述第二弹性体位于第一弹性体底部，且其抵压在第一弹性体上使其产生预变形；

所述第一弹性体能够产生弹性形变量远大于第二弹性体；

所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值以实现流体脉冲的分级消除，在流体高压时，进入所述流体膨胀腔内的流体使得所述第一弹性体和第二弹性体依次压缩变形。

2.如权利要求1所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述第一弹性体为金属波纹管。

3.如权利要求2所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述第一弹性体为有底敞口的杯状金属波纹管，其口部与壳体安装连接，且其口部处设置有隔离流体膨胀腔的密封件。

4.如权利要求1或2或3所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述第二弹性体为橡胶弹性体。

5.如权利要求4所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述第二弹性体为硅橡胶块或硅橡胶球。

6.如权利要求4所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述第二弹性体为多个弹性模量不同的橡胶弹性体。

7.如权利要求1所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述流体膨胀腔为圆柱形腔室，所述第一弹性体和/或第二弹性体与流体膨胀腔的内腔壁之间具有供流体流动的空隙。

8.如权利要求7所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述壳体上具有连通流体膨胀腔的流体进口和流体出口。

9.如权利要求1所述的流体脉冲吸收装置，其特征在于，所述第一弹性体和/或第二弹性体的表面具有隔离腐蚀性流体的耐腐蚀层。

10.一种流体输送系统，其包括流体输送管路，其特征在于，所述流体输送管路中至少连接有一个权利要求1至9任一项所述的流体脉冲吸收装置。

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