技術領域

本發明涉及環境力學試驗技術領域的一種振動試驗設備，具體涉及一種振動試驗設備自動壓力補償的方法及裝置，其可有效保障振動試驗設備在水下，特別是深水區正常工作。

背景技術

電動振動臺是將電能轉換為機械能的轉換器。基本工作原理基于載流導體在磁場中要受到電磁力作用的安培定律。載流導體所受電磁力與導體中電流，導體在磁場中有效長度以及導體所處磁場的磁感應強度成正比，電磁力方向用左手定則決定。電動振動臺推力為：F＝BLI，式中B為磁感應強度，L為動圈繞線有效長度，I為動圈繞線中的電流。驅動線圈置于磁體的空氣隙中，當在驅動線圈中通一交變電流時，它將使工作臺面在磁場中產生相應的交變運動(即振動)。

由于電動振動臺的工作是依靠電磁轉換的原理，決定了它只能在空氣環境中進行，而不能完全暴露在水里。因為通常情況水是導體，會嚴重影響電磁轉換的正常工作。如果電動臺要在水下工作，必須將其完全密封，但密封后會造成內外壓力差，此壓力差將對臺面產生一個作用力，使臺面向內偏離，壓力差隨著水深的增加而增加，臺面向內偏離越大。電動臺要在水下振動必須先克服這種壓力差，當壓力差較大時電動臺將無法工作。參閱圖1，以臺面直徑為400mm的電動振動臺1為例，其整體須密封在一外殼體4’中，而其動圈，尤其是臺面部經柔性密封圈3與外殼體4環繞密封連接，使電動振動臺的導電體與水不直接接觸。該電動振動臺在50M水深處振動時所承載的水壓為3.14×20×20×5＝6280kg，如此大的水壓會導致振動臺完全無法正常工作。

目前通常采用的方法是在電動振動臺的密封結構中充入壓縮氣體，以抵消電動振動臺在深水中壓強對臺面的作用力，使振動臺動圈處于中心位置，此方法只能用于振動臺在固定水深中工作，通過計算該深度的壓強，在電動振動臺的密封結構中充入相同壓強的壓縮氣體，使內外壓力相等才能保證振動臺正常工作。當工作深度發生變化時，必須改變密封結構內壓縮氣體的壓強，只能在密封體上設置一壓縮空氣注入口，在入口連接氣管引到水面以外來改變氣體壓強。振動臺工作深度越深，此方法實現的難度越大(參閱圖1)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種振動試驗設備壓力補償方法及裝置，其通過改變振動試驗設備密封腔體的容積，使內部和外部的氣壓進行自動補償均衡處理，保障了振動試驗設備在各種壓力環境中的正常工作，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種振動試驗設備壓力補償方法，其特征在于，該方法為：采用至少一容積可隨氣室內部和外部的壓力差而自動變化的密封氣室與振動試驗設備的內腔連通組成一密封系統，從而在不同壓力環境中維持振動試驗設備內部與外部壓力的平衡，保障振動試驗設備正常工作。

作為優選實施方案，所述密封氣室包括一殼體，所述振動試驗設備設于該殼體中，且振動試驗設備的工作臺面與殼體一端柔性環繞密封連接，該殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。

更優選的，所述殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置于氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。

所述振動試驗設備采用電動振動臺。

一種振動試驗設備壓力補償裝置，包括振動試驗設備，其特征在于：該壓力補償裝置還包括至少一容積可隨氣室內部和外部的壓力差而自動變化的密封氣室，所述密封氣室與振動試驗設備的內腔連通組成一密封系統。

優選的，所述密封氣室包括一殼體，所述振動試驗設備設于該殼體中，且振動試驗設備的工作臺面與殼體一端柔性環繞密封連接，該殼體另一端設有移動活塞或密封連接有彈性氣囊。

進一步優選的，所述殼體另一端還固定連接有氣室蓋，所述移動活塞或彈性氣囊設置于氣室蓋與殼體之間，且所述氣室蓋上分布有一個以上通孔。

所述振動試驗設備采用電動振動臺，且所述電動振動臺的電纜通過密封接插件從所述殼體中引出。

所述殼體上還設有充氣氣嘴。

所述彈性氣囊采用橡膠皮囊。

本發明通過在振動試驗設備上連接至少一密封氣室，且密封氣室的容積可隨著外部的壓力變化而變化，從而能夠自動保證氣室內外壓強的平衡，進而保障振動試驗設備內部和外部壓強的均衡，使振動試驗設備在不同壓力下均可正常工作。

本發明優選采用如下兩種方案：