撑滑杆2穿过阻尼球1纵向中心，阻尼球1上下两端面有阻尼弹簧3。
[0026] 上、下两阻尼弹簧3分别固定在两端面的支撑架4上，阻尼弹簧3与阻尼球1接触 端与阻尼球1可分离接触或固定连接。所述可分离接触是阻尼弹簧3与阻尼球1接触端没 有固定，在阻尼球1作远离移动时，阻尼弹簧3不随阻尼球1移动，固定连接是阻尼弹簧3 与阻尼球1接触端固定连接，在阻尼球1作远离移动时，阻尼弹簧3随阻尼球1移动。
[0027] 阻尼管6直径与上、下扩管51、52直径的比例是0.7~0.8。本例选择比例是 0. 707。采用变径的连接水道有利于进一步提高阻尼效果。
[0028] 阻尼球1直径与连接水道中部组尼管6直径的比例最佳是0. 78。
[0029] 连接水道两端面的支撑架4是沿水道径向设置的十字形支撑架41、42。
[0030] 根据水电站调压室的工作原理和基本方程，其水位波动过程和进出调压室的流量 变化过程如图3和图4所示：图3是调压室水位波动图，图中横坐标是时间、单位秒，纵坐 标是调压室水位高程、单位m;图4是进入调压室的流量变化过程，图中横坐标是时间、单位 秒，纵坐标是进出调压室流量、单位m3/秒。
[0031] 根据流体力学伯努利方程推导可知，调压室阻抗孔口上下断面的压力差与进出调 压室的流量Qs或流速有关，并与阻抗孔口面积和形状有关，可以表达为如下形式：
[0032]
[0033] 式中：Ah为阻抗孔口上下断面的压差水头；P为水的密度；g为重力加速度；Az 为孔口上下断面位置高差；k为与孔口面积和形状有关的综合阻力系数，pi为进口压力，p2 为出口压力。
[0034] 阻尼球受到的水压力：
[0035] Fp=pg?Ah?s(2)
[0036] 式中：s为阻尼球横截面积。
[0037]弹簧力：
[0038] Fk=ks ?Ax(3)
[0039] ks为弹簧的弹性系数，Ax为弹簧压缩或伸长量。
[0040] 水压力和弹力不断平衡，即Fp=Fk，因此随着进出调压室的流量(^周期变化，水压 力也跟着变化，弹簧自动调整压缩量，弹力也变化，并且能自动改变阻抗孔口的面积和调整 阻尼大小。
[0041] 如图1和图所示，本实用新型在连接水道中设置阻尼球1，上扩管51上端面的上支 撑架41和下扩管52下端面的下支撑架42采用的十字梁，本例上、下支撑架分别与上、下阻 尼弹簧3固定，实际设计时采用阻尼弹簧的直径大于中间的阻抗管6 口直径，上阻尼弹簧3 下端与阻尼球1之间采用可活动接触，下阻尼弹簧3上端与阻尼球1之间也采用可活动的 接触，阻尼球1向上压缩上阻尼弹簧3时下阻尼弹簧3不动，向下压缩下阻尼弹簧3时上阻 尼弹簧3不动。上、下支撑架4之间布置一根支撑滑杆2,位于阻尼弹簧3中心位置，在阻尼 球1中间穿孔，支撑滑杆2穿过阻尼球1，阻尼球1可沿支撑滑杆2上下自由移动，阻尼球 1与阻抗管6之间留有一定的间隙，便于水流通过形成压力差，阻尼球1起到"水锤爆破膜" 中的膜瓣作用，上下双向可调。
[0042] 实验结果
[0043] 将本实用新型阻抗式调压装置在实验室进行试验，采用成都泰斯特公司的数字压 力传感器，计算机数据采集软件，直接用笔记本电脑进行数据采集，实测的数据如表1所 示，调压室水位波动波形比较如图5所示。
[0044] 表1新型调压装置与原阻抗式调压室的水位波动实验数据对比表
[0045]
[0046] 图5是本实用新型调压装置与原阻抗式调压室水位波动比较图，图中，横坐标是 时间、单位秒，纵坐标是调压室水位、单位cm，得出水位波动较大的是原阻抗式调压室水位， 波动较小的是本实用新型调压装置水位。
[0047] 从上述水位波动实验曲线可以看出，调压室最高涌浪水位减小了 13. 7cm，波谷最 低水位增加了 12cm。
[0048] 水锤压力实验从多次实测数据和曲线分析可知，安装本实用新型调压装置后，压 力管道的水锤压力仅比安装原阻抗式调压室时略有增加，仍然可以保证高压管道和水轮发 电机组的安全。
[0049] 本实用新型自调阻尼调压装置达到了预期效果，实验中可以明显观察到阻尼球的 运动规律。刚开始时，阻尼球迅速移动，打开阻抗孔口，其后回复到中间位置。
[0050] 本实用新型利用机械弹簧装置的自动回复功能和流体阻力与流量或流速有关的 原理，首次将"水锤爆破膜"的工作原理和"阻抗式调压室"结合使用，既保留了调压室减小 水锤压力、改善机组运行性能的功能，又充分利用了阻抗式调压室的优点，特别是阻抗孔口 面积和阻尼双向自动可调，实现了调压室优点的最大化，缺点的最小化。
[0051] 本实用新型可与各种形式的调压室配套使用，应用于水电站工程建设中，可以大 量减小常规调压室的开挖工程量，节省工程投资，具有很好的应用推广价值。若工业供水系 统采用该装置，并与压力气罐结合使用，可以有效减小压力气罐的体积，不仅方便布置，还 能起到比现有调压装置更好的调压效果，具有很好的应用前景。
【主权项】
1. 一种阻尼阻抗式调压装置，包括引水管和与大气联通的调压室，其特征在于：所述 调压室底部通过连接水道与引水管联通，连接水道中有可移动的阻尼球，阻尼球有阻尼弹 簧限位控制。2. 根据权利要求1所述的阻尼阻抗式调压装置，其特征在于：所述连接水道两端面有 支撑架，两支撑架中心固定有沿连接水道纵向中心设置的支撑滑杆，支撑滑杆穿过阻尼球 中心，阻尼球上、下两端面有阻尼弹簧。3. 根据权利要求2所述的阻尼阻抗式调压装置，其特征在于：所述连接水道中部组尼 管直径小于上部上扩管和下部下扩管直径、并上下对称设置。4. 根据权利要求3所述的阻尼阻抗式调压装置，其特征在于：所述上、下两阻尼弹簧分 别固定在两端面的支撑架上，阻尼弹簧与阻尼球接触端可分离接触或固定连接。5. 根据权利要求3所述的阻尼阻抗式调压装置，其特征在于：所述阻尼管直径与上、下 扩管直径的比例是0. 7~0. 8。6. 根据权利要求5所述的阻尼阻抗式调压装置，其特征在于：所述阻尼管直径与上、下 扩管直径的比例是0.707。7. 根据权利要求3所述的阻尼阻抗式调压装置，其特征在于：所述连接水道两端面的 支撑架是连接水道径向设置的十字形支撑架。
【专利摘要】本实用新型公开了一种阻尼阻抗式调压装置。包括引水管和与大气联通的调压室，调压室底部通过连接水道与引水管联通，连接水道中有可移动的阻尼球，阻尼球有阻尼弹簧限位控制；连接水道两端面有支撑架，两支撑架中心固定有沿连接水道纵向中心设置的支撑滑杆，支撑滑杆穿过阻尼球中心，阻尼球上下两端面有阻尼弹簧。本实用新型设计了可双向调面积和阻尼系数大小的阻抗孔口，其具有调压室减小水锤压力、改善机组运行性能的功能，又能充分利用阻抗式调压室的优点。模型试验证明，该装置可以起到“水锤爆破膜”的作用，能够减小压力管道的水锤压力，降低调压室的最高涌波水位，增加调压室的最低涌波水位，提高了调压室的运行安全性。
【IPC分类】E02B9/00, F16L55/05
【公开号】CN204753537
【申请号】CN201520460881
【发明人】宋文武, 鞠小明, 鞠铖, 刘祥, 陆瑞, 梁根荣, 漆智鹏
【申请人】西华大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月22日