[发明专利]一种具有轴向伸缩调节功能的管路压力自主平衡器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种具有轴向伸缩调节功能的管路压力自主平衡器。

背景技术：

随着水力机械模型试验台测量精度和试验能力的不断提高，试验水头呈现不断提高的趋势，而模型试验装置对试验过程中自身的位置要求则更加趋于严格。而对于像水力机械模型试验台上的与模型试验装置连接的上游高压直管路这种类似于直管路存在急剧变向或更有甚者存在封闭盲端的情况，仅仅靠水力机械试验台本身的刚度和施加外部支撑来阻止模型装置在试验水头的作用下产生不应有的位移是不经济和非常困难的，有些情况下也是不可能实现的。

同时,对于水力机械模型试验台而言,上游高压直管路的位置会随着不同模型装置外形和连接形式的差异而发生变化,特别是上游高压直管路的长度会随之发生变化。水力机械模型试验台上游高压直管路与模型试验装置连接过程中存在一个能够完成沿上游高压直管路中心线轴向伸缩调节功能的柔性结构单元对于保证水力机械模型试验台与模型装置的安装精度是非常必要的。

再者，为保证水力机械模型试验台上游高压直管路侧来流条件良好，应尽可能保证上游高压直管路流道光滑顺畅，减少连接部件数。

有鉴于此，有必要开发一种在水力机械模型试验台上游高压直管路上同时具有平衡由于试验水头作用在上游高压直管路投影面积上产生的轴向作用力和轴向伸缩调节功能的机构，从而从根本上保证模型试验装置不会因上述作用力的作用而产生不应有的位移且上游高压直管路流道光滑顺畅。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是针对水力机械模型试验台上游高压直管路这种类似于直管路存在急剧变向或封闭盲端的情况，提供一种具有轴向伸缩调节功能的管路压力平衡器。

本发明的技术方案是：.由上游侧管段(1)和下游侧管段(2)两部件构成了一个嵌套式的柔性结构，通过上游侧管段(1)上游侧法兰和下游侧管段(2)下游侧法兰与水力机械模型试验台上游高压直管路连接在一起，上游侧管段(1)和下游侧管段(2)的重叠部分构成了沿水流方向的上游隔离密闭压力作用腔(4)和下游隔离密闭压力作用腔(5)，带有第一阀门(9)的上游隔离密闭压力作用腔(4)通过上游侧密封(7)和下游隔离密闭压力作用腔(5)通过下游侧密封(8)实现了与外部的密封隔离,下游侧管段(2)上的活塞(6)通过活塞密封(11)将上游隔离密闭压力作用腔(4)和下游隔离密闭压力作用腔(5)隔离开,活塞(6)在下游隔离密闭压力作用腔(5)中的环形作用面积与下游侧管段(2)的作用面积相等，引压管(3)将上游侧管段(1)与下游隔离密闭压力作用腔(5)通过第二阀门(10)连通在一起，当试验管路产生压力时，第一阀门(9)处于开启状态，使上游隔离密闭压力作用腔(4)与大气相通且第二阀门(10)处于开启状态，保证引压管(3)将上游侧管段(1)内的试验管路水压力引至下游隔离密闭压力作用腔(5)中，从而产生一个始终与模型试验装置受到的水作用力相等且方向相反的水作用力，而通过向上游隔离密闭压力作用腔(4)和下游隔离密闭压力作用腔(5)中注入带压流体即可实现上游高压直管路长度沿轴向伸缩调节的功能。

工作原理：

当水力机械模型试验台开始试验时，模型试验装置会受到一个由水压力引起的方向指向下游侧的水作用力,该作用力的大小为上游高压直管路中的压力与管路面积的积。由本发明的上游侧管段将水力机械模型试验台上游高压直管路中的压力引入下游侧的隔离密闭压力作用腔中，由于此时下游侧管段与下游侧的隔离密闭压力作用腔的压力相同，只要下游侧的隔离密闭压力作用腔的作用活塞的面积与下游侧管段的作用面积相等，且考虑到模型试验装置受到的水作用力等于下游侧管段的作用面积与下游侧管段压力的积，则具有轴向伸缩调节功能的管路压力平衡器下游侧的隔离密闭压力作用腔内就会在活塞上产生一个与模型试验装置上受到的水作用力大小相同的反向平衡作用力，上述两个作用力在水力机械模型试验台上游高压直管路中心线上的合力为零，从而从理论上保证了作用在模型试验装置上的由试验水头引起的水力机械模型试验台上游高压直管路上的水压作用力为零。

而当水力机械模型试验台重新更换模型试验装置时，通过向具有轴向伸缩调节功能的管路压力平衡器的一侧隔离密闭压力作用腔中注入带压流体，使活塞在该隔离密闭压力作用腔中压力作用下带动下游侧管段沿水力机械模型试验台上游高压直管路轴线方向向未注入带压流体的隔离密闭压力作用腔方向运动，从而实现了在安装不同外形尺寸的模型试验装置时，水力机械模型试验台上游高压直管路具有轴向伸缩调节功能的目的。

技术效果：