一种压力自适应宽频囊式液压消声装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于流体振动消声领域，并公开了一种压力自适应宽频囊式液压消声装置及方法，其包括外壳体、内壳体和支撑轴，外壳体套装在内壳体外部，其内壁面与内壳体外壁面形成高压气腔；内壳体的两端由端盖密封，支撑轴穿过两端盖并与两端盖及内壳体内壁面形成扩张腔，扩张腔内设置有与内壳体内壁面间形成低压气腔的橡胶隔膜；支撑轴外部套装有穿孔套筒，外部液压油可经穿孔套筒流入扩张腔；工作时低压气腔可根据低压气腔内的气体压力及液压系统的工作压力有选择的与外界大气导通或与高压气腔导通或与两者均不导通。所述方法通过上述装置实现。本发明专利技术具有消声频带宽，体积小，在液压系统整个工作压力范围内都具有良好消声性能的特点。

A Pressure Adaptive Broadband Bladder Hydraulic Noise Reducer and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种压力自适应宽频囊式液压消声装置及方法
本专利技术属于流体振动消声领域，更具体地，涉及一种压力自适应宽频囊式液压消声装置及方法。
技术介绍
液压管路上的流体振动噪声对系统零部件的寿命及外界环境有重大影响，液压消声装置是一种能有效抑制液压管路流体振动噪声的消声设备，其在各种液压管道系统中应用广泛。目前市场上常见的液压消声装置主要有：阻性消声器、抗性消声器、复合式消声器以及囊式消声器。其中，阻性消声器是指将具有消声性能的阻性材料(如消声棉、碳纤维和泡沫等)内置在消声器内壁面，流体流经消声器时通过阻性材料吸收流体的振动噪声；抗性消声器是通过消声器内部波的反射和干涉现象来抑制振动噪声；复合式消声器是抗性消声器和阻性消声器的组合，具有二者的优点和缺点；囊式消声器内部有一个橡胶隔膜，通过橡胶隔膜和液压油间的相互作用来吸收流体中的振动和噪声。上述几种消声器中，囊式消声器更加适用于抑制液压管路中的流体振动噪声，其原因是：阻性消声器使用一段时间后容易堵塞以及液压油温度的升高会破坏阻性消声结构，且阻性消声器主要是抑制中高频的振动噪声；抗性消声器用于抑制液压管路的振动和噪声时，其结构较大，安装空间往往收到限制，且其消声频带窄；而囊式消声器体积小、消声性能好且消声频带宽。不过，现有的囊式消声器虽然消声性能较好，但是其只能在一定的系统工作压力范围内具有良好的消声性能，当系统工作压力波动范围较大时，并不能在整个工作压力范围内均具有较好的消声性能。因此，为了使液压消声器能有效抑制液压管道系统中不同工作压力时的流体振动噪声，需研究一种新型的囊式消声器，使其具有消声频带宽、消声性能好、且在整个工作压力范围内都具有良好消声性能的特点。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种压力自适应宽频囊式液压消声装置及方法，其通过关键组件如外壳体、内壳体、支撑轴及端盖的相互配合作用形成一高压气腔和一低压气腔，通过控制低压气腔与高压气腔及大气的连通和关闭状态，使得低压气腔内的气体压力随着液压系统工作压力的变化而变化，达到全压消声的目的，有效抑制液压系统中不同工作压力时的流体振动噪声，具有消声频带宽，消声性能好，体积小，在液压系统整个工作压力范围内都具有良好消声性能的特点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种压力自适应宽频囊式液压消声装置，该装置包括外壳体、内壳体和支撑轴，其中：所述外壳体套装在所述内壳体的外部，其内壁面与所述内壳体的外壁面之间形成一腔体作为高压气腔；所述内壳体的两端由端盖密封，所述支撑轴穿过内壳体两端的端盖，并且其与两端盖的内端面及内壳体的内壁面之间形成的空间作为扩张腔，该扩张腔内设置有橡胶隔膜，所述橡胶隔膜与内壳体的内壁面之间形成一腔体作为低压气腔；所述支撑轴的外部套装有穿孔套筒，并且其一端与外部的待消声的液压系统导通，以此通过所述穿孔套筒将所述液压系统、支撑轴以及所述扩张腔三者导通；工作时，所述低压气腔可根据低压气腔内的气体压力及液压系统的工作压力有选择的与外界大气导通，或与所述高压气腔导通，或与两者均不导通，以此自适应调整其内部的气体压力，使其与液压系统的工作压力保持一致。作为进一步优选的，所述低压气腔优选通过压力控制组件实现气体压力的调整，该压力控制组件包括高压电-气伺服阀、分别安装在液压系统的液压管路、低压气腔和高压气腔上的压力传感器以及开设在内壳体上的流道组，所述高压电-气伺服阀分别与各压力传感器和流道组相连，用于根据压力传感器测得的压力开启对应的工位以使得对应的流道导通，进而使得低压气腔与外界大气导通，或者与高压气腔导通，或者与外界大气和高压气腔均不导通。作为进一步优选的，所述高压电-气伺服阀优选为三位三通伺服阀，包括左位、中位和右位，所述流道组优选包括第一流道、第二流道和第三流道，当所述高压电-气伺服阀左位工作时，所述第一流道和第二流道导通，以使得低压气腔与外界大气导通；当所述高压电-气伺服阀中位工作时，所述第一流道、第二流道和第三流道三者互不导通，使得低压气腔与外界大气和高压气腔均不导通；当所述高压电-气伺服阀右位工作时，所述第二流道和第三流道导通，使得低压气腔与高压气腔导通。作为进一步优选的，当低压气腔内的气体压力大于液压系统的工作压力时，高压电-气伺服阀左位工作，低压气腔内的气体排向大气进而实现放气；当低压气腔内的气体压力小于液压系统的工作压力时，高压电-气伺服阀右位工作，高压气腔内的气体进入低压气腔内使其压力上升进而实现充气；当低压气腔内的气体压力等于液压系统的工作压力时，高压电-气伺服阀中位工作，低压气腔内的气体压力保持不变，即既不充气也不放气。作为进一步优选的，所述高压气腔内的气体压力为液压系统最高工作压力的1.5～2倍，该高压气腔的体积为液压系统稳定工作时低压气腔体积的3～5倍，且其体积在工作过程中固定不变。作为进一步优选的，所述穿孔套筒的穿孔率设置为15％～25％，优选设置为20％。作为进一步优选的，工作时低压气腔的体积与扩张腔的体积之比控制在0.7～0.9。按照本专利技术的另一方面，提供了一种压力自适应宽频囊式液压消声方法，其采用所述的装置实现，包括如下步骤：1)液压系统的液压油依次经支撑轴和穿孔套筒进入扩张腔以压缩橡胶隔膜使其靠近内壳体的内壁，同时利用高压气腔向低压气腔充气，以使得低压气腔的体积达到预设体积，并使其内部的气体压力与液压系统的工作压力相等；2)保持低压气腔的体积不变，测量低压气腔内的气体压力及液压系统的工作压力，通过比较两个压力的大小有选择的使低压气腔与外界大气导通，或与高压气腔导通，或与两者均不导通，以自适应调整低压气腔内部的气体压力，使得该气体压力与液压系统的工作压力保持一致。作为进一步优选的，通过测量高压气腔内的气体压力判断低压气腔的体积是否达到预设体积。作为进一步优选的，步骤2)中，当低压气腔内的气体压力大于液压系统的工作压力时，低压气腔与外界大气导通，低压气腔内的气体排向大气使其压力下降；当低压气腔内的气体压力小于液压系统的工作压力时，低压气腔与高压气腔导通，高压气腔内的气体进入低压气腔内使其压力上升；当低压气腔内的气体压力等于液压系统的工作压力时，低压气腔与外界大气和高压气腔均不导通。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术的消声装置具有一个高压气腔和一个低压气腔，通过控制低压气腔与高压气腔及大气的连通和关闭状态，使得低压气腔内的气体压力随着液压系统工作压力的变化而变化，进而达到全压消声的目的，具有消声频率范围宽，消声性能好，在液压系统的整个工作压力范围内都具有良好的消声性能。2.本专利技术还研究设计了压力控制组件，通过压力控制组件中的高压电-气伺服阀、压力传感器和流道组的配合作用，可实现低压气腔选择与外界大气导通，或者与高压气腔导通，或者与外界大气和高压气腔均不导通三种工作状态，进而实现放气、充气或维持不变，以自适应调整低压气腔内部气体压力，保证内部气体压力与液压系统的工作压力保持一致。3.本专利技术还对高压电-气伺服阀的具体类型及流道组的具体结构进行了研究与设计，优选具有左位、中位和右位的三位三通伺服阀作为本专利技术的伺服阀，优选将流道组设计为包括第一流道、第二流道和第三流道，通过开启三位三通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力自适应宽频囊式液压消声装置，其特征在于，该装置包括外壳体(7)、内壳体(8)和支撑轴(5)，其中：所述外壳体(7)套装在所述内壳体(8)的外部，其内壁面与所述内壳体(8)的外壁面之间形成一腔体作为高压气腔(19)；所述内壳体(8)的两端由端盖密封，所述支撑轴(5)穿过内壳体(8)两端的端盖，并且其与两端盖的内端面及内壳体(8)的内壁面之间形成的空间作为扩张腔(24)，该扩张腔(24)内设置有橡胶隔膜(15)，所述橡胶隔膜(15)与内壳体(8)的内壁面之间形成一腔体作为低压气腔(20)；所述支撑轴(5)的外部套装有穿孔套筒(6)，并且其一端与外部的待消声的液压系统导通，以此通过所述穿孔套筒(6)将所述液压系统、支撑轴(5)以及所述扩张腔三者导通；工作时，所述低压气腔(20)可根据低压气腔(20)内的气体压力及液压系统的工作压力有选择的与外界大气导通，或与所述高压气腔(19)导通，或与两者均不导通，以此自适应调整其内部的气体压力，使其与液压系统的工作压力保持一致。

【技术特征摘要】
1.一种压力自适应宽频囊式液压消声装置，其特征在于，该装置包括外壳体(7)、内壳体(8)和支撑轴(5)，其中：所述外壳体(7)套装在所述内壳体(8)的外部，其内壁面与所述内壳体(8)的外壁面之间形成一腔体作为高压气腔(19)；所述内壳体(8)的两端由端盖密封，所述支撑轴(5)穿过内壳体(8)两端的端盖，并且其与两端盖的内端面及内壳体(8)的内壁面之间形成的空间作为扩张腔(24)，该扩张腔(24)内设置有橡胶隔膜(15)，所述橡胶隔膜(15)与内壳体(8)的内壁面之间形成一腔体作为低压气腔(20)；所述支撑轴(5)的外部套装有穿孔套筒(6)，并且其一端与外部的待消声的液压系统导通，以此通过所述穿孔套筒(6)将所述液压系统、支撑轴(5)以及所述扩张腔三者导通；工作时，所述低压气腔(20)可根据低压气腔(20)内的气体压力及液压系统的工作压力有选择的与外界大气导通，或与所述高压气腔(19)导通，或与两者均不导通，以此自适应调整其内部的气体压力，使其与液压系统的工作压力保持一致。2.如权利要求1所述的压力自适应宽频囊式液压消声装置，其特征在于，所述低压气腔(20)优选通过压力控制组件实现气体压力的调整，该压力控制组件包括高压电-气伺服阀(11)、分别安装在液压系统的液压管路、低压气腔(20)和高压气腔(19)上的压力传感器(2)以及开设在内壳体(8)上的流道组，所述高压电-气伺服阀(11)分别与各压力传感器(2)和流道组相连，用于根据压力传感器(2)测得的压力开启对应的工位以使得对应的流道导通，进而使得低压气腔(20)与外界大气导通，或者与高压气腔(19)导通，或者与外界大气和高压气腔(19)均不导通。3.如权利要求2所述的压力自适应宽频囊式液压消声装置，其特征在于，所述高压电-气伺服阀(11)优选为三位三通伺服阀，包括左位、中位和右位，所述流道组优选包括第一流道(16)、第二流道(17)和第三流道(18)，当所述高压电-气伺服阀(11)左位工作时，所述第一流道(16)和第二流道(17)导通，以使得低压气腔(20)与外界大气导通；当所述高压电-气伺服阀(11)中位工作时，所述第一流道(16)、第二流道(17)和第三流道(18)三者互不导通，使得低压气腔(20)与外界大气和高压气腔(19)均不导通；当所述高压电-气伺服阀(11)右位工作时，所述第二流道(17)和第三流道(18)导通，使得低压气腔(20)与高压气腔(19)导通。4.如权利要求3所述的压力自适应宽频囊式液压消声装置，其特征在于，当低压气腔(20)内的气体压力大于液压系统的工作压力时，高压电-气...

【专利技术属性】
技术研发人员：高隆隆，习毅，李宝仁，杨钢，杜经民，傅晓云，朱会学，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42