稳流装置的制作方法

本发明涉及循环流体回路试验系统技术领域，更具体地，涉及一种稳流装置。

背景技术：

能源、电力和化工行业中，由于工程验证的需求，常常需进行大流量、高温、高压的试验，试验要求具有高流量、稳定流场和最小化的流量波动。然而在这种大流量、高温、高压试验系统中，由于泵功率较高常常容易对流体形成较大的脉冲从而导致流体压力和流量的脉动；而且管路较为复杂如弯头、阀等局部阻力件较多产生扰动，从而增强了流体压力和流量波动。流场的压力和流量波动会导致难以保证良好的流场品质，进而影响测量精度，使得试验结果的数据难以分析，对于一些精密试验则会直接影响到试验数据有效性。

相关技术中的流量脉动缓冲主要采用气囊式和平板式膜片式缓冲器、稳压容器阀或变频泵。其中，气囊式缓冲器制造工艺较复杂，且气囊材料多采用丁腈橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶等，会出现高温老化，且压力和流量调节范围有限，不适用于大流量、高温的试验回路；平板式膜片缓冲器的往复运动变形频率高，易发生疲劳损坏，不适用于大流量、压力较高且波动频率高的试验系统；稳压容器阀，水和气体在同一容器内，由气体实时调节容器内的压力保证压力稳定，但是对于大流量的循环流体回路，需要容器体积很大，且容易发生水对气体的夹带，使得循环流体回路中产生较高的气泡含量；采用变频泵进行稳压的装置，由于传感器、泵阀开启和关闭的响应时间、流体在管路中运行时间，在压力波动频率较高的试验系统中，稳压过程相对于流量的波动有时滞。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种稳流装置，所述稳流装置可以有效地吸收循环流体回路中的流量和压力波动，从而保证循环流体回路中循环流体流量稳定，提高流场品质。

根据本发明实施例的稳流装置，包括壳体、第一板体、可变形容器、气源和控制器，所述壳体限定出密闭腔体，所述第一板体上设有多个贯通孔，所述第一板体安装在所述壳体内以将所述密闭腔体分为相互导通的第一腔体和第二腔体，所述第二腔体通过入口接管与循环流体回路的上游相连，所述第二腔体通过出口接管与循环流体回路的下游相连，所述密闭腔体内充满循环液体，所述可变形容器设置在所述第一腔体内且所述可变形容器内限定出容纳气体的气室，所述气室具有气体预压，所述可变形容器被构造成在所述气体预压小于所述壳体内循环液体压力时收缩，在所述气体预压大于所述壳体内循环液体压力时扩张，所述气源通过气室接管与所述气室连通，所述控制器分别与所述气源和所述气室相连，所述控制器根据循环流体回路中的压力控制所述气源向所述气室内提供气体以形成气体预压。

根据本发明实施例的稳流装置，通过在可变形容器的气室内设置气体预压，利用可变形容器在气体预压与循环液体压力共同作用下收缩或扩张，从而实现吸收循环流体回路中的压力波动和流量波动的作用，适应循环流体回路中压力和流量的较宽范围的变化，而且，可变形容器可以根据循环流体回路中的压力自动收缩或扩张，吸收流量和压力波动的响应速度快。

根据本发明的一些实施例，所述第二腔室内还设有具有多个贯通孔的第二板体，所述第二板体将所述第二腔体分为相互导通的第三腔体和第四腔体，所述第三腔体通过入口接管与所述循环流体回路的上游相连，所述第四腔体通过出口接管与所述循环流体回路的下游相连。由此，利用第二板体上多个贯通孔的导通作用，既可以保证第二腔体内循环液体与循环流体回路的导通，又可以起到导流和稳流作用，防止大流量和高压冲击，避免压力波动直接传递到出口接管，达到平稳流量和压力的波动的作用。

根据本发明的一些示例，为便于支撑第一板体，增强稳固效果，所述第二板体的一端与所述第一板体相连，所述第二板体的另一端与所述壳体的底壁相连。

根据本发明的一些实施例，为减少循环液体的高温对可变形容器造成影响，所述可变形容器的邻近所述第一板体的一端设有隔热板。

根据本发明的一些实施例，所述气源与所述气室之间设有缓冲罐，所述气源通过所述缓冲罐与所述气室连通。这样，利用缓冲罐与气室联合运行，增加了可压缩容积，从而增强了稳流装置吸收压力波动的效果

根据本发明的一些示例，所述气室上设有第一压力变送器、第一安全阀，所述缓冲罐上设有第二压力变送器、第二安全阀，所述缓冲罐与所述气源的连接管路上设有调节阀，所述第一压力变送器、所述第一安全阀、所述第二压力变送器、所述第二安全阀以及所述调节阀分别与所述控制器相连，所述控制器根据所述第一压力变送器以及所述第二压力变送器的信号控制所述第一安全阀、所述第二安全阀以及所述调节阀分别动作。

根据本发明的一些实施例，所述可变形容器为金属薄壁波纹筒。从而既可以保证可变形容器的强度，减少可变形容器在疲劳工况下产生损坏，又可以保证波纹筒的变形能力。

根据本发明的一些实施例，所述金属薄壁波纹筒为双层金属波纹筒。由此，利用双层结构降低了波纹筒的刚度，增加了波纹筒的灵敏度，具有刚度小(灵敏度高)、弹性时间滞后少的特点。

根据本发明的一些实施例，所述双层金属波纹筒为耐高温恒弹性合金波纹筒，这样，可以使得双层金属波纹筒具有热稳定性高的特点，进而减少循环液体中高温工况对双层金属波纹筒的变形产生的影响。

根据本发明的一些实施例，为减少循环液体通过入口接管进入第二腔体时对第二腔体产生直接冲击，影响循环流体回路中的流量和压力，所述入口接管的与所述第二腔体连接的一端设有导流管，所述导流管为渐扩管。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的稳流装置的结构示意图。

附图标记：

100：稳流装置；

10：壳体；11：第一腔体；12：第二腔体；121：第三腔体；122：第四腔体；

20：第一板体；

30：可变形容器；31：气室；

41：入口接管；42：出口接管；

50：隔热板；

60：气源；70：控制器；71：第一安全阀；72：第一压力变送器；

73：第二安全阀；74：第二压力变送器；75：调节阀；

80：缓冲罐；

90：第二板体；

200：循环流体回路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的稳流装置100，所述稳流装置100可以用于循环流体回路200的试验系统等。

如图1所示，根据本发明一个实施例的稳流装置100，包括壳体10、第一板体20、可变形容器30、气源60和控制器70。

壳体10可以大致形成为筒状结构，壳体10内限定出密闭腔体，密闭腔体内充满循环液体，第一板体20设于壳体10内，并且第一板体20上设有多个贯通孔，这样，利用第一板体20可以将壳体10的密闭腔体分为第一腔体11和第二腔体12，第一腔体11通过入口接管41与循环流体回路200的上游相连，第二腔体12通过出口接管42与循环流体回路200的下游相连，并且第一腔体11和第二腔体12可以通过贯通孔导通，这样，利用具有多个贯通孔的第一板体20提供一定阻力，可以消除局部剧烈的压力波动直接作用于可变形容器30，使得可变形容器30在循环流体回路200的压力和流量波动较大的工况下出现载荷集中，进而导致失稳，降低稳流装置100的可靠性。

可变形容器30设于第一腔体11内，并且可变形容器30内限定出气室31，气室31内容纳有气体，例如，气体可以为惰性气体，以避免在条件下与可变形容器30发生反应，气源60通过气室31接管与气室31连通，控制器70与气源60和气室31分别连接，这样，控制器70可以根据循环流体回路200中的流体压力和流量控制气源60向气室31内提供气体，从而在气室31内形成气体预压。

当循环流体回路200中压力增大或者出现流量正方向的波动时，压力传递到第二腔体12内的循环液体，使得密闭腔体内的循环液体压力大于气室31内气体预压，进而挤压可变形容器30收缩，使得密闭腔体内的循环液体的容积扩大，有效地吸收流量波动的增加量；

当循环流体回路200中压力减小或者出现流量的负方向波动时，气室31内的气体预压大于密闭腔体内的循环液体压力，可变形容器30发生扩张变形，进而挤压密闭腔体内的循环液体容积，从而使得循环液体向循环流体回路200释放流量，补偿循环流体回路200中负得波动量，从而达到平缓流量和压力波动的效果。

由此，根据本发明实施例的稳流装置100，通过在可变形容器30的气室31内设置气体预压，利用可变形容器30在气体预压与循环液体压力共同作用下收缩或扩张，从而实现吸收循环流体回路200中的压力波动和流量波动的作用，适应循环流体回路200中压力和流量的较宽范围的变化，进而提高流场品质，而且，可变形容器30可以根据循环流体回路200中的压力自动收缩或扩张，吸收流量和压力波动的响应速度快。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，具有多个贯通孔的第二板体90设于第二腔体12内，并且将第二腔体12分为第三腔体121和第四腔体122，例如，如图1中，第二腔体12分为位于第二板体90左侧的左腔体(即第三腔体121)和位于右侧的右腔体(即第四腔体122)，第三腔体121与循环流体回路200的上游通过入口接管41连通，第四腔体122与循环流体回路200的下游通过出口接管42连通，这样，利用具有多个贯通孔的第二板体90可以提供一定的局部阻力，进一步地消除压力和流量剧烈波动导致的密闭腔体内循环液体容积的变换，同时也可以防止压力波动直接传递到与循环流体回路200下游相连的出口接管42，影响稳流装置100的稳流效果。

如图1，在本发明的一些示例中，为增强第二板体90的对通过入口接管41进入第三腔体121内的循环液体的稳流作用，第二板体90的一端(如图1中所示的第二板体90的上端)与第一板体20相连，另一端(如图1中所示的第二板体90的下端)与壳体10的底壁相连，这样，可以利用第一板体20为第二板体90的装配提供支撑作用，例如，在本发明图1中所示的示例中，第二板体90上端与第一板体20的中部垂直相连，第二板体90的下端与壳体10的底部垂直相连，这样既可以利用第一板体20对第二板体90进行支撑，从而保证第二板体90的安装可靠，同时，又可以将第二腔体12分为体积均匀的第三腔体121和第四腔体122，从而在一定程度上提高对循环流体回路200的稳流效果。

如图1，在本发明的一些实施例中，可变形容器30的邻近第一板体20的一端设有隔热板50，即隔热板50位于可变形容器30的下端与第一板体20之间，由此，利用隔热板50的隔热作用，可以减少循环流体回路200中的高温液体对可变形容器30造成的影响。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，气源60与气室31之间设有缓冲罐80，气源60与缓冲罐80相连，缓冲罐80与气室31相连，这样，气源60通过缓冲罐80间接地与气室31相连，从而利用缓冲罐80与气室31联合运行，增加整体的可压缩容积，进而增强稳流装置100吸收流量波动和压力波动的效果。

如图1，在本发明的一些实施例中，气室31上设有第一压力变送器72、第一安全阀71，利用第一压力变送器72可以检测气室31内的气体预压，利用第一安全阀71可以及时泄压，从而有效地避免可变形容器30中由于压力过大而危险，缓冲罐80上设有第二压力变送器74和第二安全阀73，利用第二压力变送器74可以检测缓冲罐80内的气体压力，从而为气室31内气体预压检测提供双重检测，保障气体预压值的稳定、可靠，利用第二安全阀73也可以及时对缓冲罐80进行泄压，进一步地提高安全性，缓冲罐80与气源60的连接管路上设有调节阀75，第一压力变送器72、第一安全阀71、第二压力变送器74、第二安全阀73以及调节阀75分别与控制器70相连，例如，在一些示例中，控制器70可以为plc系统，这样，控制器70根据第一变送器、第二变送器的传输信号，可以有效地控制第一安全阀71、第二安全阀73进行泄压，控制调节阀75在提供气室31内气体预压时的开度，保证气室31内气体预压值的稳定，可靠。

在本发明的一些实施例中，可变形容器30可以为金属薄壁波纹筒，这样既可以保证可变形容器30的强度，延长可变形容器30在高温、高压下的工作寿命，减少在疲劳工况下的损坏，又可以保证可变形容器30的变形能力，为吸收压力波动、流量波动提供保证。

在本发明进一步的示例中，金属薄壁波纹筒为双层金属波纹筒。由此，利用双层结构降低了波纹筒的刚度，在一定程度上增加了波纹筒的灵敏度，使得可变形容器30具有刚度小(灵敏度高)、弹性时间滞后少的特点。

在本发明进一步的示例中，双层金属波纹筒为耐高温恒弹性合金波纹筒，这样，可以使得双层金属波纹筒具有热稳定性高的特点，进而减少循环液体中高温工况对双层金属波纹筒的变形产生的影响。

在本发明的一些实施例中，为减少循环液体通过入口接管41进入第二腔体12时对第二腔体12产生直接冲击，影响循环流体回路200中的流量和压力，入口接管41的与第二腔体12连接的一端设有导流管，导流管为渐扩管，也就是说，导流管开口增大的一端与第二腔体12相连，使得进入第二腔体12内的循环液体的流量波动和压力波动通过扩张后减缓。

下面结合附图1具体描述根据本发明的一个实施例的稳流装置100。

根据本发明一个实施例的稳流装置100，包括壳体10、第一板体20、第二板体90、可变形容器30、气源60、隔热板50以及测控系统，其中测控系统包括第一压力变送器72、第一安全阀71、第二压力变送器74、第二安全阀73以及调节阀75、控制器70。

壳体10，壳体10大致形成为圆柱形，壳体10内限定出密闭腔体，壁面材料可选择304不锈钢，具有耐高温、高强度和耐腐蚀的性能。

循环流体回路200通过入口接管41连接至壳体10，通过入口导流管流入密闭腔体。循环流体回路200连接试验段，循环流体回路200需为试验段提供良好品质的流量高、温度高、压力高、波动小的流场。

入口导流管，为一段渐扩管，循环液体的压力和流量波动通过扩张后减缓和降低，降低循环流体回路200压力波动对密闭腔体的直接冲击。

第一板体20将壳体10内的密闭腔体分为第一腔体11和第二腔体12，第二腔体12为圆柱形，设计内径为1.5m，高度为2m，第二腔体12通过气室31端面10与气室317隔开。第二腔体12提供可变容积的大容积空间，吸收循环流体回路200系统的压力和流量波动，补偿循环流体回路200系统的压力和流量变化。

气室31，为一个外壁为金属薄壁波纹筒形成的空间，金属薄壁波纹筒内部充满惰性气体，第二腔体12的压力传递到气室31后，气室31根据压力的变化而改变容积，通过金属薄壁波纹筒端面作用到第二腔体12，气室31压力可预设。当循环液体回路压力增加时或出现流量的正方向波动时，压力传递到密闭腔体，进入密闭腔体的流量增加，挤压气室31容积，密闭腔体的容积扩大，吸收流量波动的增加量；当循环液体回路压力减小时或出现流量的负方向波动时，气室31压力高于第二腔体12，压缩第二腔体12容积，从第二腔体12向循环流体回路200释放流量，补偿循环液体系统流量负的波动量，从而达到平缓流量和压力波动的效果。

气室31外壁面的金属薄壁波纹筒结构为双层金属波纹管，设计内径为1.5m、壁厚为0.7mm，高度1m，耐高温恒弹性合金可采用ni36crtial，双层结构降低了波纹筒的刚度，增加了波纹筒的灵敏度，具有刚度小(灵敏度高)、弹性时间滞后少、强度高、热稳定性高的特点，试验工况应选取在波纹筒的弹性范围内，例如，适用试验工况温度20℃-200℃，压力2mpa，流量0-4000m3/h。

第二板体90，第二板体90设置在第二腔体12中，第二板体90为多孔板，能够在导流管的基础上，提供一定的局部阻力，进一步消除压力和流量剧烈波动、第二腔体12振动，同时防止压力波动直接传递到出口接管42。

第一板体20，为多孔板，消除局部剧烈的压力波动作用在气室31的压力峰值，使得在气室31端面的有效面积上的压力分布均匀，降低在压力和流量波动大的工况下可能出现的剧烈波动作用在金属波纹筒的载荷集中和失稳，保证了气室31的正常可靠运行，同时为第二板体90提供支撑。

出口接管42，连接第二腔体12和循环流体回路200系统。

辅助系统为惰性气体系统，主要包括缓冲罐80、气源60和测控系统。

缓冲罐80通过气室31接管与气室31相连，缓冲罐80内径2.4m，高3.5m，缓冲罐80和气室31共同形成了可压缩的气空间，增加了可压缩的容积。根据波义耳定律，由于气空间容积的增加，增强了气空间吸收压力波动的效果。

气室31上设置第一压力变送器72，第一压力变送器72通过plc系统与第一安全阀71联锁，提供超压保护；

缓冲罐80上设置第二压力变送器74，信号传输至plc系统，控制调节阀75与第二安全阀73动作；

气源60为气室31提供预压，以适应循环流体回路200不同工况的压力。气源60通过调节阀75向缓冲罐80供气，使得压力变送器稳定显示为试验工况预设压力。

根据本发明实施例的稳流装置100，通过预设压力可以实现在宽范围流量工况下，吸收压力和流量波动，适应不同的试验工况中流量和压力宽范围的变化；根据循环流体回路200的流量和压力变化而自动调整水空间容积，吸收压力和流量波动的响应速度快；采用具有导流和稳压作用的第一板体20和第二板体90，达到保持平缓流量和压力波动、防止大流量和高压冲击的效果；采用耐高温恒弹性金属波纹筒和内部的气室31联合运行，能够有效响应压力变化而改变容积，隔离了气体与循环液体，防止了夹带气体进入循环流体系统，运行可靠，弹性高、灵敏度高、时滞小、耐高温、热稳定性高、无气体夹带；气室31和缓冲罐80联合运行，增加了可压缩的容积，从而增强了气室31吸收压力波动的效果；壳体10采用圆柱形结构，内部构件加工安装简单、密封性好。

根据本发明实施例的稳流装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。