一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器及使用方法，压力波发生组件包括相对设置的第一夹板和第二夹板，以及密封夹设在第一夹板和第二夹板之间的膜片；第一夹板的夹持面上开设有第一凹槽，第一凹槽与膜片形成气体容腔，气体容腔与压缩气体供应源气路连接；第二夹板的夹持面上开设有第二凹槽，第二凹槽与膜片形成压力波传导流体容腔，第二夹板上设置有与压力波传导流体容腔连通的压力波传导流体流道；压缩气体充排控制模块设置在气路上，用于控制压缩气体充入和排出气体容腔。本发明专利技术有效解决了现有管道压力波发生器与管道耦合性差、操作不方便的问题，结构简单且设计合理，结构十分紧凑，体积小携带方便。体积小携带方便。体积小携带方便。

【技术实现步骤摘要】
一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器及使用方法


[0001]本专利技术属于管道检测设备
，具体涉及一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器及使用方法。

技术介绍

[0002]压力波是指有压流体受到扰动时压力和密度等参数会产生持续性波动的一种现象，可沿管道中的流体传播并衰减。压力波在传播过程中会携带介质的能量和信息，在石化、能源、化工、钻井、输水等众多领域工业过程中广泛存在。利用压力波可传递信息的特性，可以采用压力波发生装置主动激发压力波，用于检测和评价管道中的异常状态，包括泄漏、堵塞、异常分支、管径异常。管道异常的及时检测和诊断可以减少管道输运过程中的介质损失，从而降低经济损失和环境污染，对工业生产安全和人民生命财产安全具有重要意义。
[0003]在公告号CN1848626A中，提供了一种电磁式压力波发生器，在电磁体中通过交流电驱动线圈产生往复运动，从而周期性地压缩容腔气体产生压力波，压力波通过弹性膜片传导至工作介质。该压力波发生器产生的压力波信号强度较低，在管道中极易衰减，无法满足管道异常的检测。在公告号CN106499957A中，提供了一种压力波信号发生器及管道内检测器实时跟踪定位方法，该压力波信号发生器安装在管道内检测器法兰上，通过齿轮和减速机驱动螺杆转动，运动副将螺杆旋转运动转化为摆动臂直线运动，利用弹簧蓄能释放产生压力波。该压力波发生器的传动路线长且能量损耗高，完成单次压力波激发所需蓄能时间过长。在公告号CN103384561B中提供了一种用于在介质中产生压力波的具有可移动的控制杆的压力波发生器，包括具有导向部的可移动的活塞，通过控制杆控制活塞撞击换能器产生压力波，该结构可包括阻尼器，可独立于活塞使控制杆减速。该压力波发生器的结构较为复杂且无法产生连续的压力波，不适应管道异常检测的需求。在公告号CN112856238B中提供了一种机械驱动的连续冲击式压力波发生器及基于其的管道异常状态检测装置，电机驱动曲轴连杆带动柱塞做往复运动，通过柱塞冲击膜片以产生压力波动。该压力波发生器可以产生较强的压力波信号，但传动结构复杂且压力波激发频率较低。
[0004]综上，上述压力波发生器的设计仅适用于各自本身的设计目的，但针对管道异常状态诊断与检测问题，存在产生的压力波信号强度低，压力波发生器结构复杂或操作繁琐，激发所需时间过长，只能实现单次压力波激发或连续压力波激发频率较低且不可控的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器及使用方法，其目的在于解决产生的压力波信号强度低，压力波发生器结构复杂或操作繁琐，激发所需时间过长，只能实现单次压力波激发或连续压力波激发频率较低且不可控的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，包括：
[0008]压缩气体供应源；
[0009]压力波发生组件，所述压力波发生组件包括相对设置的第一夹板和第二夹板，以及密封夹设在所述第一夹板和所述第二夹板之间的膜片；所述第一夹板的夹持面上开设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述膜片形成气体容腔，所述气体容腔与所述压缩气体供应源气路连接；所述第二夹板的夹持面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述膜片形成压力波传导流体容腔，所述第二夹板上设置有与所述压力波传导流体容腔连通的压力波传导流体流道；
[0010]压缩气体充排控制模块，所述压缩气体充排控制模块设置在所述气路上，用于控制压缩气体充入和排出所述气体容腔。
[0011]进一步地，所述第一夹板上设置有与所述气体容腔连通的气体管道接口，所述气体管道接口位于所述第一凹槽的中心位置，所述气体管道接口上连接有气体管道，所述气体管道与所述压缩气体供应源连接；
[0012]所述压力波传导流体流道位于所述第二凹槽的中心位置。
[0013]进一步地，所述第一凹槽内开设有环形气道，所述环形气道以所述气体管道接口为圆心，所述环形气道与所述气体管道接口通过若干均布开设在所述第一凹槽内的线形气道连通。
[0014]进一步地，所述第一夹板的夹持面上开设有第一环形密封件容纳槽，所述第一环形密封件容纳槽位于所述第一凹槽外围，所述第一环形密封件容纳槽内设置有与所述膜片密封贴合的密封件。
[0015]进一步地，所述第二凹槽呈口大底小且平滑过渡的凹槽。
[0016]进一步地，所述第二夹板的夹持面上开设有第二环形密封件容纳槽，所述第二环形密封件容纳槽位于所述第二凹槽外围，所述第二环形密封件容纳槽内设置有与所述膜片密封贴合的密封件。
[0017]进一步地，所述第一夹板上设置有与所述气体容腔连通的第一压力传感器接口，所述第一压力传感器接口内设置有用于监测所述气体容腔内压力的压力传感器；
[0018]所述第二夹板上设置有与所述压力波传导流体容腔连通的第二压力传感器接口，所述第二压力传感器接口内设置有用于监测所述压力波传导流体容腔内压力的压力传感器。
[0019]进一步地，所述压缩气体充排控制模块包括电磁阀和控制器，所述电磁阀装设在所述气路上，所述控制器通过控制所述电磁阀，实现压缩气体充入和排出所述气体容腔。
[0020]进一步地，所述气路上设置有减压阀。
[0021]一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器的使用方法，包括：
[0022]S1、控制所述压缩气体充排控制模块，使所述压缩气体供应源中的压缩气体充入所述第一凹槽与所述膜片形成的气体容腔内，所述膜片向所述第二凹槽与所述膜片形成的压力波传导流体容腔中变形，所述膜片变形冲击所述压力波传导流体容腔中的压力波传导流体以激发压力波，压力波通过所述压力波传导流体流道进行传导；
[0023]S2、控制所述压缩气体充排控制模块，使所述第一凹槽与所述膜片形成的气体容
腔内的压缩气体排出，所述膜片复位，压力波激发结束；
[0024]S3、按照设定周期，重复S1～S2。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0026]本专利技术提供的一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，通过控制压缩气体充排控制模块，使所述压缩气体供应源中的压缩气体充入所述第一凹槽与所述膜片形成的气体容腔内，即通过压缩气体充排控制模块实现对气体容腔内进行增压，膜片两侧的巨大压差使得膜片向第二凹槽与膜片形成的压力波传导流体容腔中迅速变形，并冲击压力波传导流体容腔中的流体以激发压力波，压力波通过所述压力波传导流体流道进行传导至待检测流体管道；再通过控制压缩气体充排控制模块，使第一凹槽与膜片形成的气体容腔内的压缩气体排出，即通过压缩气体充排控制模块实现对气体容腔内进行泄压，膜片在压差作用下复位回弹，压力波激发结束，从而控制压力波的激发频率和波形。本专利技术利用气体冲击膜片以产生变形，从而激发单次或连续脉冲式压力波动，并通过压力波传导流体流道沿着管路进行传播，有效解决了现有管道压力波发生器与管道耦合性差、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，其特征在于，包括：压缩气体供应源(1)；压力波发生组件(2)，所述压力波发生组件(2)包括相对设置的第一夹板(20)和第二夹板(21)，以及密封夹设在所述第一夹板(20)和所述第二夹板(21)之间的膜片(22)；所述第一夹板(20)的夹持面上开设有第一凹槽(200)，所述第一凹槽(200)与所述膜片(22)形成气体容腔，所述气体容腔与所述压缩气体供应源(1)气路连接；所述第二夹板(21)的夹持面上开设有第二凹槽(210)，所述第二凹槽(210)与所述膜片(22)形成压力波传导流体容腔，所述第二夹板(21)上设置有与所述压力波传导流体容腔连通的压力波传导流体流道(211)；压缩气体充排控制模块(3)，所述压缩气体充排控制模块(3)设置在所述气路上，用于控制压缩气体充入和排出所述气体容腔。2.根据权利要求1所述的一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，其特征在于，所述第一夹板(20)上设置有与所述气体容腔连通的气体管道接口(201)，所述气体管道接口(201)位于所述第一凹槽(200)的中心位置，所述气体管道接口(201)上连接有气体管道(4)，所述气体管道(4)与所述压缩气体供应源(1)连接；所述压力波传导流体流道(211)位于所述第二凹槽(210)的中心位置。3.根据权利要求2所述的一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，其特征在于，所述第一凹槽(200)内开设有环形气道(2000)，所述环形气道(2000)以所述气体管道接口(201)为圆心，所述环形气道(2000)与所述气体管道接口(201)通过若干均布开设在所述第一凹槽(200)内的线形气道(2001)连通。4.根据权利要求1所述的一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，其特征在于，所述第一夹板(20)的夹持面上开设有第一环形密封件容纳槽(202)，所述第一环形密封件容纳槽(202)位于所述第一凹槽(200)外围，所述第一环形密封件容纳槽(202)内设置有与所述膜片(22)密封贴合的密封件。5.根据权利要求1所述的一种利用压缩气体驱动的膜片式压力波发生器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建强，郭希健，曹峥，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：