一种气动轮式惯容器

本发明涉及振动控制，尤其是涉及一种气动轮式惯容器。

背景技术：

1、目前已有多种机制能够模拟惯容的力学行为，如滚珠丝杠型惯容、齿轮齿条型惯容、调谐液体型惯容、空间凸轮式惯容、螺旋气体式惯容以及波浪管环绕式气体惯容等。

2、其中，利用气压差实现惯容行为的装置主要为螺旋式气体惯容以及波浪管环绕式气体惯容，二者均通过气压传动将外力做功转化为管内液体做螺旋或波浪式运动的动能，这种结构形式受限于管内液体的密度与长度，且对液体行程具有限制，因此惯容系数较小、质量增效效果弱，且加工精度要求高，制作成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种气动轮式惯容器，可实现质量强增效，且机械形式简单，安装灵活，易于实施。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种气动轮式惯容器，包括活塞杆、密封活塞、气缸、导气管、转换腔和气动轮；所述活塞杆固接于密封活塞，所述密封活塞安装于气缸内且将气缸分为气体不直接互通的两部分，气体不直接互通的两部分通过导气管分别与连通至所述转换腔；

4、所述活塞杆水平振动致使气缸内气体不直接互通的两部分与所述转换腔产生气压差，在转换腔内形成气流，驱动叶片转动，以模拟惯容的力学行为。

5、优选地，所述轮体设置在所述转换腔的腔外，且所述轮体与叶片绕同一轴线转动。

6、优选地，所述轮体为可拆卸轮体，且可拆卸轮体尺寸为依据实际需求进行选取

7、优选地，所述气缸上具有至少三个开口；其中，两个开口分别通过导气管接通至气缸内气体不直接互通的两部分，其它开口位置设置以不干涉容纳活塞杆轴向运动为准。

8、优选地，所述转换腔至少具有两开口与导气管相连，且保证工作时气体流动能通过整个转换腔并驱动气动轮。

9、优选地，所述转换腔为扁平式转换腔，且与导气管相连的转换腔两开口位置设置以保证气体直吹气动轮叶片为准。

10、优选地，所述导气管为软管。

11、优选地，所述导气管的截面积小于气缸以活塞杆运动方向为法线的截面积。

12、优选地，所述导气管将气缸内气体不直接互通的两部分与转换腔相连，保持内部气体联通且时刻保持气密状态，以隔绝内外气体交换。

13、优选地，所述气动轮式惯容器的惯容系数表达式为：

14、

15、式中，a1为气缸以活塞杆轴向运动方向为法线的截面面积，a2为导气管截面积，fin为活塞杆上的轴向力，u1为活塞杆的位移，ml为气动轮的叶片质量，mw为轮体质量，rl为叶片半径，rw为轮体半径。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、1)本发明利用气压驱动的形式将活塞杆的振动转化为气动轮的转动，惯容系数主要来源于气动轮的质量、气动轮叶片与轮体的半径差与导气管和气缸截面的面积差，能够实现质量强增效，可调节性强，且机械形式简单，易于实施。

18、3)气动轮的轮体可安装在转换腔外，且可采用多个可拆卸且尺寸不同的轮体，方便更换以实现惯容系数可调性，在实际应用中灵活度高。

19、4)通过软管式导气管、气缸与转换腔为分体式结构设置，能够适应狭小或特殊空间的安装需求。

20、5)扁平式转换腔设置，使得气体在穿越转换腔时更易于推动气动轮叶片，且转换腔的两开口使得气体可直吹叶片。

技术特征：

1.一种气动轮式惯容器，其特征在于，包括活塞杆(1)、密封活塞(2)、气缸(3)、导气管(4)、转换腔(5)和气动轮(6)；所述活塞杆(1)固接于密封活塞(2)，所述密封活塞(2)安装于气缸(3)内且将气缸(3)分为气体不直接互通的两部分，气体不直接互通的两部分通过导气管(4)分别与连通至所述转换腔(5)；所述气动轮(6)包括连接的叶片(601)与轮体(602)，所述叶片(601)安装在所述转换腔(5)内；

2.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述轮体(602)设置在所述转换腔(5)的腔外，且所述轮体(602)与叶片(601)绕同一轴线转动。

3.根据权利要求2所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述轮体(602)为可拆卸轮体，且可拆卸轮体尺寸为依据实际需求进行选取。

4.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述气缸(3)上具有至少三个开口；其中，两个开口分别通过导气管(4)接通至气缸(3)内气体不直接互通的两部分，其它开口位置设置以不干涉容纳活塞杆(1)轴向运动为准。

5.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述转换腔(5)至少具有两开口与导气管(4)相连，且保证工作时气体流动能通过整个转换腔(5)并驱动气动轮(6)。

6.根据权利要求5所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述转换腔(5)为扁平式转换腔，且与导气管(4)相连的转换腔(5)两开口位置设置以保证气体直吹气动轮叶片为准。

7.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述导气管(4)为软管。

8.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述导气管(4)的截面积小于气缸(3)以活塞杆(1)运动方向为法线的截面积。

9.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述导气管(4)将气缸(3)内气体不直接互通的两部分与转换腔(5)相连，保持内部气体联通且时刻保持气密状态，以隔绝内外气体交换。

10.根据权利要求1所述的一种气动轮式惯容器，其特征在于，所述气动轮式惯容器的惯容系数表达式为：

技术总结
本发明涉及一种气动轮式惯容器，包括活塞杆、密封活塞、气缸、导气管、转换腔和气动轮；所述活塞杆固接于密封活塞，所述密封活塞安装于气缸内且将气缸分为气体不直接互通的两部分，气体不直接互通的两部分通过导气管分别与连通至所述转换腔；所述活塞杆水平振动致使气缸内气体不直接互通的两部分与所述转换腔产生气压差，在转换腔内形成气流，驱动叶片转动，以模拟惯容的力学行为。与现有技术相比，本发明可实现质量强增效，且机械形式简单，安装灵活，易于实施。

技术研发人员：张瑞甫,刘松赫,吴敏君
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15