[发明专利]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

说明书

本发明公开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，属于管道检测技术领域，该装置结构设计合理，整体对中心性好，柱塞、柱塞杆、柱塞杆连接头、活塞套处于同一轴线上，运行起来稳定，装置寿命长；柱塞在弹簧力和电机的带动下能够随着柱塞杆在活塞套内的直线运动而快速撞击膜片，利用膜片的变形产生脉冲式压力波动，然后沿着管路进行传播；膜片将流动管道内的流体与活塞套内的气体隔绝，在很高的压力下仍具有较好的密封功能。采用电机提供机械能、弹簧和飞轮积蓄能量的新型结构方式，使得整体设备能产生连续压力波；整体装置采用主体固定架定位，装置空间紧凑，携带方便，且操作容易，具有较高的人机友好性；结构简单，密封性好，运行稳定。

技术领域

本发明属于管道检测技术领域，涉及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。

背景技术

在石化、能源、化工、冶金、医药、水处理等众多领域工业过程中，压力波的踪迹在工业管路系统及主要设备中流体流动时均有可能出现。压力波动的传递体现的是介质携带能量和传播信息的过程，因此有压力波发生器有诸多应用。作为传递信息的载体，压力波可用于管道异常状态包括泄漏、堵塞、异常分支、管径异常等评价。管道异常会造成的安全隐患以及间接经济效益损失，将会对人民生命安全和财产安全造成严重的影响。

目前有相关研究学者已设计出各类压力波发生器，如西安交通大学公告号CN1848626A，在电磁铁中通入交流电，通过两个导磁体之间的环形间隙形成强度和方向都交替变化的径向磁路。同时在动圈骨架的外环的直流导线中通入直流电，由安培定律可知，在交变磁场中的直流导线受到往复轴向推动力，使密闭空间内的气体体积发生周期性变化，从而产生周期性变化的压力波，压力波通过弹性膜片向工作介质传递。可以看出，此种方式产生的压力波信号是连续信号，信号强度不大，信号容易在管道中衰减，且该应用背景为气体工质环境。沈阳工业大学公告号CN106499957A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，第一齿轮驱动第二齿轮转动，通过减速机驱动螺杆转动，运动副将旋转运动转化为直线往复运动，弹簧蓄力，驱动摆动臂向上移动，蓄力到事先已设定好的值，释放器动作，在弹簧力的驱动下，摆动臂第二支撑点回位，产生一次压力波。该压力波发生器安装在法兰上，同时随着检测器的运动产生周期性信号。该结构传动路线长，传动能量损耗大，压力波产生间隔时间大，压力波激励频率不高。发明专利公告号109236807A提出了一种基于液气压力转换的微小动态压力发生器及工作方法，该装置由振动台控制器、振动台体、振动台面、变容积液压腔体、活塞、活塞套筒、气体压力室组成，通过振动控制器将控制信号发送给振动台体，使得振动台面产生振动，带动变容积液压腔体结构伸长或压缩，从而推动活塞上下移动，改变气体压力室的容积，使气体压力发生动态改变，产生0.1kPa～10kPa的脉动压力。此种方式产生压力波幅值小，在管道中传播距离短。

综上，上述压力波发生器设计出发点不同，适用于各自本身的设计目的，但针对管道异常状态评价与检测问题，也存在不适用于液体工质场合环境，产生的压力波信号强度不大，装置本身存在泄漏，或连续压力波激发频率不可控等技术问题。因此，对压力波发生器，亟待提出新的设计和解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供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，可将柱塞的冲击力转化成脉冲压力波动，并在管道液体中传播.该装置密封效果好，能够在受压管道内产生较大幅值的连续压力波；装置利用直线导轨及主体固定架进行定位，具有较好的对中性，装置使用寿命较长；本装置携带自身的固定架，空间紧凑，操作简单，且携带方便。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种机械驱动的连续冲击式压力波发生器，包括电机和固定架，在固定架上设有传动单元和压力波发生单元；

所述传动单元的一端与电机相连，另一端与压力波发生单元相连，传动单元用于将电机供给的机械能传递给压力波发生单元；