具有自動壓力補償功能的振動試驗系統的製作方法

2023-06-12 16:19:11 2

專利名稱：具有自動壓力補償功能的振動試驗系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境力學試驗技術領域的一種振動試驗設備，具體涉及一種振動試驗設備自動壓力補償的裝置，其可有效保障振動試驗設備在水下，特別是深水區正常工作。
背景技術：
電動振動臺是將電能轉換為機械能的轉換器。基本工作原理基於載流導體在磁場中要受到電磁力作用的安培定律。載流導體所受電磁力與導體中電流，導體在磁場中有效長度以及導體所處磁場的磁感應強度成正比，電磁力方向用左手定則決定。電動振動臺推力為F = BLI，式中B為磁感應強度，L為動圈繞線有效長度，I為動圈繞線中的電流。驅動線圈置於磁體的空氣隙中，當在驅動線圈中通一交變電流時，它將使工作檯面在磁場中產生相應的交變運動(即振動)。由於電動振動臺的工作是依靠電磁轉換的原理，決定了它只能在空氣環境中進行，而不能完全暴露在水裡。因為通常情況水是導體，會嚴重影響電磁轉換的正常工作。如果電動臺要在水下工作，必須將其完全密封，但密封后會造成內外壓力差，此壓力差將對臺面產生一個作用力，使臺面向內偏離，壓力差隨著水深的增加而增加，臺面向內偏離越大。 電動臺要在水下振動必須先克服這種壓力差，當壓力差較大時電動臺將無法工作。參閱圖 1，以臺面直徑為400mm的電動振動臺1為例，其整體須密封在一外殼體4中，而其動圈，尤其是臺面部經柔性密封圈3與外殼體4環繞密封連接，使電動振動臺的導電體與水不直接接觸。該電動振動臺在50M水深處振動時所承載的水壓為3. 14X20X20X5 = 6^0kg，如此大的水壓會導致振動臺完全無法正常工作。目前通常採用的方法是在電動振動臺的密封結構中充入壓縮氣體，以抵消電動振動臺在深水中壓強對臺面的作用力，使振動臺動圈處於中心位置，此方法只能用于振動臺在固定水深中工作，通過計算該深度的壓強，在電動振動臺的密封結構中充入相同壓強的壓縮氣體，使內外壓力相等才能保證振動臺正常工作。當工作深度發生變化時，必須改變密封結構內壓縮氣體的壓強，只能在密封體上設置一壓縮空氣注入口，在入口連接氣管引到水面以外來改變氣體壓強。振動臺工作深度越深，此方法實現的難度越大(參閱圖1)。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其通過改變振動試驗設備密封腔體的容積，使內部和外部的氣壓進行自動補償均衡處理，保障了振動試驗設備在各種壓力環境中的正常工作，從而克服了現有技術中的不足。為實現上述實用新型目的，本實用新型採用了如下技術方案—種具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，包括振動試驗設備，其特徵在於該壓力補償裝置還包括至少一容積可隨氣室內部和外部的壓力差而自動變化的密封氣室，所述密封氣室與振動試驗設備的內腔連通組成一密封系統。
3[0008]優選的，所述密封氣室包括一殼體，所述振動試驗設備設於該殼體中，且振動試驗設備的工作檯面與殼體一端柔性環繞密封連接，該殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。進一步優選的，所述殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置於氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。所述振動試驗設備採用電動振動臺，且所述電動振動臺的電纜通過密封接插件從所述殼體中引出。 所述殼體上還設有充氣氣嘴。所述彈性氣囊採用橡膠皮囊。所述殼體包括外殼體和氣室殼體，所述振動試驗設備設於外殼體中，所述外殼體一端與振動試驗設備的工作檯面環繞密封連接，另一端與氣室殼體一端密封連接，氣室殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。所述氣室殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置於氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。所述外殼體與氣室殼體連接處設有密封圈。所述氣室殼體內壁部與移動活塞通過0型圈密封連接。一種振動試驗設備壓力補償方法，其特徵在於，該方法為採用至少一容積可隨氣室內部和外部的壓力差而自動變化的密封氣室與振動試驗設備的內腔連通組成一密封系統，從而在不同壓力環境中維持振動試驗設備內部與外部壓力的平衡，保障振動試驗設備正常工作。作為優選實施方案，所述密封氣室包括一殼體，所述振動試驗設備設於該殼體中， 且振動試驗設備的工作檯面與殼體一端柔性環繞密封連接，該殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。更優選的，所述殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置於氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。所述振動試驗設備採用電動振動臺。本實用新型通過在振動試驗設備上連接至少一密封氣室，且密封氣室的容積可隨著外部的壓力變化而變化，從而能夠自動保證氣室內外壓強的平衡，進而保障振動試驗設備內部和外部壓強的均衡，使振動試驗設備在不同壓力下均可正常工作。本實用新型優選採用如下兩種方案方案1 前述氣室的容積變化可依靠一個移動活塞通過移動位置來完成，當外部的壓力大於氣室內部壓力時，活塞向氣室內部移動，從而使氣室容積減少，壓強增大，直至和外部壓強相等，這樣通過活塞移動不管處在多深的水中始終能夠保證氣室內外壓強相等。反之，在外部壓力小於氣室內部壓力時，活塞向氣室外移動，氣室內部壓力逐漸降低至與外部壓力相等，亦可保障振動試驗設備在低壓等環境中亦能正常運行。方案2 前述氣室的容積變化可依靠一個或若干橡膠皮囊來完成，當外部的壓力大於氣室內部壓力時，橡膠皮囊將受到壓縮，從而使氣室容積減少，壓強增大，直至和外部壓強相等。這樣通過橡膠皮囊的變形不管處在多深的水中始終能夠保證氣室內外壓強相等，避免了振動試驗設備因要克服水深的壓力差而額外增加推力。反之，在外部壓力小於氣室內部壓力時，橡皮氣囊增大，氣室內部壓力逐漸降低至與外部壓力相等，亦可保障振動試驗設備在低壓等環境中亦能正常運行。與現有技術相比，本實用新型的優點在於該補償方法簡便易行，補償裝置結構簡單，可低成本的實現對振動試驗設備內部和外部的氣壓進行自動補償均衡處理，進而保障了振動試驗設備在各種壓力環境中的正常工作。

圖1是現有技術中在深水中工作的電動振動臺的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例1的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例2的結構示意圖；圖中，各附圖標記及其所指示之組件分別為1、電動振動臺，2、動圈臺面，3、密封圈，4、外殼體，5、氣室殼體，6、氣室蓋，7、活塞，7』、橡膠皮囊，8、大氣室，9、0型圈，10、充氣氣嘴。
具體實施方式
參閱圖1，現有技術中，當振動臺在水環境中應用時，通常採用在電動振動臺1外安裝一密封體，密封體由外殼體4、密封圈3和氣室蓋6』組成，外殼體4 一端通過密封圈3 與動圈臺面2環繞密封連接，外殼體4另一端與氣室蓋6』連接，外殼體4與氣室蓋6』中間裝有0型圈9進行密封。振動試驗設備在深水中工作時，需預知具體的水深，知道水的深度就能得出水對動圈臺面2的壓力，通過與從水面處引入水下的輸氣管連接的充氣氣嘴10對密封體的內腔加壓縮氣體，使壓縮氣體的壓力與所在水深位置的壓力相等，從而保證動圈臺面2處在正常起始位置並正常工作，但這種方案不易實施(尤其在深水環境中)，且在不同水深或不同水體中需工作頻繁調整振動試驗設備內氣壓，極為不便。參閱圖2，本實施例的電動振動臺亦應用於水環境中，為保障其正常運行。採用了在該電動振動臺上連接一壓力自動補償系統的方案，即在電動振動臺1外安裝一密封體， 密封體由外殼體4、密封圈3、0型圈9和活塞7組成，外殼體4 一端通過密封圈3與動圈臺面2環繞密封連接，外殼體4另一端與氣室殼體5連接，外殼體4與氣室殼體5連接處裝有密封圈3，氣室殼體5內裝有活塞7，該氣室殼體5內壁部與活塞7通過0型圈密封連接，在殼體5的另一端裝有帶孔的氣室蓋6，且由該氣室殼體5和活塞組成的密閉大氣室8與電動振動臺1內部連通。同時，該電動振動臺系密封於外殼體4中。通過充氣氣嘴10在密閉大氣室8中充入一定的壓力，當將該電動振動臺置於水中時，外部水的壓力大於大氣室8內部壓力時，活塞7向大氣室8內部移動，從而使大氣室 8容積減少，壓強增大，直至和外部海水壓強相等，這樣通過活塞7移動，不管在多深的水中始終能夠保證大氣室8內外壓強相等。反之，在外部壓力小於大氣室8內部壓力時，活塞向大氣室8外移動，大氣室8內部壓力逐漸降低至與外部壓力相等，亦可保障振動試驗設備在低壓等環境中亦能正常運行。參閱圖3，該電動振動臺應用於水環境中，為保障其正常運行，本實施例採用了在該電動振動臺上連接一壓力自動補償系統的方案，即在電動振動臺1外安裝一密封體， 密封體由外殼體4、密封圈3、0型圈9和橡膠皮囊V組成，外殼體4 一端通過密封圈3與動圈臺面2環繞密封連接，外殼體4另一端與氣室殼體5連接，外殼體4與氣室殼體5中間裝有0型圈9進行密封，氣室殼體5另一瑞裝有橡膠皮囊7』，該氣室殼體5與橡膠皮囊V 通過法蘭圈密封連接，且由該氣室殼體5和橡膠皮囊7』組成的密閉大氣室8與電動振動臺 1內部連通。同時，該電動振動臺系密封於外殼體4中。進一步的，為保護橡膠皮囊7』免受外界損傷，在橡膠氣囊7』上安裝一氣室蓋6， 該氣室蓋6與氣室殼體5固定連接。氣室蓋上可分布若干通孔，以使水進入和橡膠皮囊接觸。通過充氣氣嘴10在密閉大氣室8中充入一定的壓力，當將該電動振動臺置於水中時，電動振動臺的外部壓力大於氣室內部壓力，橡膠皮囊將受到壓縮，從而使氣室容積減少，壓強增大，直至和外部壓強相等。這樣通過橡膠皮囊的變形，不管處在多深的水深始終能夠保證氣室內、外壓強相等，避免了電動振動臺因要克服水深的壓力差而額外增加推力。舉例說明如下(1)當在氣室內打入初始壓力0. 5kg/cm2,由於在水深5米處的壓強也為0. 5kg/ cm2,振動臺在該位置時橡膠皮囊處於自由狀態，沒有被壓縮，參閱圖2。(2)在水深20米處壓強為^g/cm2時，橡膠皮囊壓縮後氣室壓強也為^g/cm2。(3)在水深50米處壓強為^g/cm2時，橡膠皮囊被進一步壓縮，其氣室壓強也為 5kg/cm2。藉上述設計，電動振動臺系統內部壓力能夠實現自動補償，可保證電動振動臺在深水中正常工作。需要說明的是，本實用新型的壓力自動補償系統的密封氣室亦可採用其它結構， 例如，前述氣室殼體和外殼體可採用一體式結構；該氣室殼體也可與電動振動臺分體設置， 而只需保證該氣室殼體與振動試驗設備內部連通，並保證氣室殼體與振動試驗設備處於同樣外壓的環境中即可。因此，以上實施例不可解析為限定本實用新型的設計思想。在本實用新型的技術領域裡持有相同知識者可以將本實用新型的技術性思想以多樣的形態改良變更，這樣的改良及變更應理解為屬於本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，包括振動試驗設備，其特徵在於該振動試驗系統還包括至少一容積可隨氣室內部和外部的壓力差而自動變化的密封氣室，所述密封氣室與振動試驗設備的內腔連通組成一密封系統。
2.根據權利要求1所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於所述密封氣室包括一殼體，所述振動試驗設備設於該殼體中，且振動試驗設備的工作檯面與殼體一端柔性環繞密封連接，該殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。
3.根據權利要求2所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於所述殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置於氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。
4.根據權利要求2所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於所述振動試驗設備採用電動振動臺，且所述電動振動臺的電纜通過密封接插件從所述殼體中弓I 出。
5.根據權利要求2或3所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於 所述殼體上還設有充氣氣嘴。
6.根據權利要求2或3所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於 所述彈性氣囊採用橡膠皮囊。
7.根據權利要求2或3所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於 所述殼體包括外殼體和氣室殼體，所述振動試驗設備設於外殼體中，所述外殼體一端與振動試驗設備的工作檯面環繞密封連接，另一端與氣室殼體一端密封連接，氣室殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。
8.根據權利要求7所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於所述氣室殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置於氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。
9.根據權利要求7所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於所述外殼體與氣室殼體連接處設有密封圈。
10.根據權利要求7所述的具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，其特徵在於所述氣室殼體內壁部與移動活塞通過0型圈密封連接。
專利摘要本實用新型公開了一種具有自動壓力補償功能的振動試驗系統，該系統包括至少一容積可隨氣室內部和外部的壓力差而自動變化的密封氣室，所述密封氣室與振動試驗設備的內腔連通組成一密封系統。本實用新型設備結構簡單，成本低廉，易於使用，可低成本的實現對振動試驗設備內部和外部的氣壓進行自動補償均衡處理，進而保障振動試驗設備在各種壓力環境中的正常工作。
文檔編號G01M7/02GK202075111SQ201120189950
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者吳國雄, 胡雁閩 申請人:蘇州東菱振動試驗儀器有限公司