[发明专利]一种无电驱动频率可调压力脉动衰减器

说明书

本发明公开了一种无电驱动频率可调压力脉动衰减器，包括比例电磁铁、频率调节端盖、亥姆霍兹容腔、壳体、频率调节阻尼器、压电俘能组件、频率控制单元、电容、俘能控制单元等。壳体两侧有进口和出口，中间为主通道；主通道的上方有亥姆霍兹阻尼孔，可通过频率调节阻尼器进行调节，并与亥姆霍兹容腔相连；主通道的下方与压电俘能进口和压电俘能组件相连，生成的电能经导线连接于频率控制单元上，并储存于电容中，进而通过俘能控制单元对比例电磁铁进行供电。本发明将压力脉动进行回收变为电能，用于驱动比例电磁铁，进而对亥姆霍兹阻尼孔直径进行调节，以寻求压力脉动的最大化衰减，可应用于水下航行器、航空航天等场合的低电功耗元件驱动中。

技术领域

本发明涉及压力脉动衰减器，具体涉及一种无电驱动频率可调压力脉动衰减器。

背景技术

流量脉动是液压泵的固有属性，当流体遇到阀口、弯头等负载时，会产生压力脉动。压力脉动一方面会引起管路振动，另一方面会激发管路产生流体噪声，严重影响液压系统的工作质量和使用寿命。亥姆霍兹衰减器是常用的共振式抗性压力脉动衰减器，该衰减具有较强的频率选择性，针对300Hz以上的中高频压力脉动衰减效果较好，且针对某一固定频率具有最优衰减效果，而实际液压系统管路中的压力脉动呈现宽频特性，即低、中、高频同时存在，因此，亟需设计宽频压力脉动衰减器。

改变亥姆霍兹衰减器阻尼孔的直径可以调节其脉动衰减频率，但是该过程的调节往往需要结合其它液压元件(如比例阀、伺服阀、节流阀等)，而这些调节元件需要额外的驱动实现，如比例阀和伺服阀需采用外界电压驱动，节流阀需采用手动驱动。近年来，随着新能源的发展和节能要求的提高，流致振动逐渐成为了一种重要的能量来源，流致振动压电俘能技术也得以广泛研究。其中，采用压电材料的压电式俘能技术是目前国内外能量收集技术研究的热点，该技术是利用压电材料在阻流过程中产生变形导致的电压变化来汲取能量的，具有结构简单、无电磁干扰、无污染、不发热和易于小型化集成化等优点。如能将压力脉动俘获，产生电能，并用于压力脉动频率调节驱动，则具有重要的现实意义。

发明内容

针对液压系统中的压力脉动，结合亥姆霍兹衰减器特点，将压电材料内置于液压系统管路系统中，在脉动压力的激励下，压电材料将发生形变并产生电能，然后利用该电能驱动比例电磁铁，用于调节频率调节阻尼器的阻尼孔直径，以寻求最优压力脉动衰减工作点。

一种无电驱动频率可调压力脉动衰减器包括比例电磁铁、推杆、频率调节端盖、亥姆霍兹容腔、壳体、频率调节阻尼器、O型圈、弹簧、下端盖、压电俘能组件、频率控制单元、电容、俘能控制单元等。壳体两侧有进口和出口，开有盲孔，中间为主通道，通过螺栓与管路系统进行连接。主通道的上方有亥姆霍兹阻尼孔，并与亥姆霍兹容腔相连，亥姆霍兹容腔与壳体采用焊接、螺纹、螺栓等方式进行连接，亥姆霍兹阻尼孔的大小可通过频率调节阻尼器进行调节，且二者的轴线方向垂直；主通道的下方与压电俘能进口相连，用于连接压电俘能组件，进行回收压力脉动能量，将其转化为电能，并为频率调节阻尼器的调节提供电能。

进一步的，所述频率调节阻尼器的左右两侧通过比例电磁铁推动推杆进行运动控制，二者中间有弹簧进行定位，且左右两弹簧初始时处于压缩状态，二者的刚度与压缩量均相同。所述弹簧一侧与频率调节阻尼器中的弹簧定位口接触，另一侧与频率调节端盖接触，频率调节端盖上有沉头槽，用于定位导向锁紧螺钉和弹簧垫圈，二者可将频率调节端盖固定于壳体上，并依靠O型圈进行密封；比例电磁铁通过内六角螺钉与频率调节端盖相连，且依靠O型圈进行端面密封。频率调节阻尼器的两侧端面为圆形弹簧定位口，用于导向弹簧，中间有圆形和三角槽组合形式的频率调节控制口，推杆左右移动时，三角槽的变化的面积要小于圆形变化的面积。频率调节阻尼器的四周有均压槽，保证在调节频率过程中液体可进入到均压槽中，使其与壳体上的安装孔保持同轴，从而减小摩擦力。