一种流体缓冲装置及防浪涌容器的制作方法

本技术涉及流体储运设备，具体涉及一种流体缓冲装置及防浪涌容器。

背景技术：

1、在液体运输或储存过程中，容器内的液体会因载体的运动状态变化而产生晃动和浪涌现象。现有的防浪涌技术多采用固定式挡板、隔板或网格等刚性结构对水体进行阻挡。然而，此类刚性结构仅能依靠板面进行被动式的单次阻挡，无法有效消耗水体浪涌的动态冲击力，水体撞击挡板后易产生二次反弹晃动，导致防浪效果有限。尤其是在无人驾驶洗扫车、无人驾驶洒水车等特种作业车辆上，为了增强续航能力，通常会选用塑料（高分子聚合物）箱体，而采用塑料防浪板在承受瞬时巨大冲击力时易发生变形或开裂，且固定分隔布局占用了有效储水空间，结构死角较多，不仅限制了水体的流动性，还增加了内部清洁与维护的难度。因此，亟需一种能够实现多级动态缓冲消能、适配性强且易于维护的流体缓冲装置。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的刚性防浪结构无法实现多级动态缓冲消能且易造成结构损伤的问题，本技术通过一种流体缓冲装置及防浪涌容器，利用悬浮缓冲体的自由位移与流体穿透作用，实现了冲击动能的多级耗散与流体的动态稳衡。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、一种流体缓冲装置，包括容纳腔，所述容纳腔内设有流体，所述容纳腔内还设有多个悬浮缓冲体，所述悬浮缓冲体内部设有空腔，且所述悬浮缓冲体的外壁设有贯穿外壁的过流孔；所述悬浮缓冲体的整体密度小于所述流体的密度；多个所述悬浮缓冲体以非紧密堆积状态分布于所述容纳腔中，相邻所述悬浮缓冲体之间具有活动间隙，且所述悬浮缓冲体在所述容纳腔内无固定限位。

4、上述方案通过设置整体密度小于流体的悬浮缓冲体，使其能够在容纳腔内随流体运动而自由悬浮与位移；通过在外壁设置贯穿的过流孔，为流体提供了穿透通道；通过非紧密堆积且无固定限位的布设方式，使得相邻悬浮缓冲体之间保留了供其相对运动的活动间隙。当流体产生浪涌时，悬浮缓冲体在流体带动下发生多级位移与柔性碰撞，同时流体穿过过流孔产生分流与压差阻尼，从而将集中的冲击动能转化为无序的内能与摩擦热，实现了多级动态缓冲消能。

5、作为优选，所述悬浮缓冲体呈球状或多面体状，所述空腔由所述悬浮缓冲体的外壁完全包围形成。

6、此优选方案通过封闭的空腔结构确保了悬浮缓冲体具备稳定的浮力特性，避免因进水而导致沉浮状态改变；球状或多面体状的几何形态有利于在流体中各向同性地响应冲击，并在碰撞过程中提供均匀的受力面，保证了缓冲性能的一致性与稳定性。

7、作为优选，所述过流孔呈阵列排布于所述外壁，所述过流孔的孔口形状为圆角多边形或弧形，且所述悬浮缓冲体的中部外壁设有环状凸缘。

8、此优选方案通过阵列排布的过流孔保证了流体穿透的均匀性，避免了局部应力集中；圆角多边形或弧形的孔口形状能够有效降低流体流经孔口时的湍流噪声与气蚀风险；环状凸缘结构不仅增强了悬浮缓冲体的结构刚度，还在碰撞过程中起到了定位与导向作用，进一步提升了多级缓冲链条的传递效率。

9、作为优选，多个所述悬浮缓冲体在容纳腔内的填充体积率为40%至60%；和/或，相邻所述悬浮缓冲体之间的所述活动间隙为所述悬浮缓冲体最大外径的0.2倍至0.5倍。

10、此优选方案通过量化填充体积率与活动间隙的比例关系，确保了悬浮缓冲体群既具备足够的数量以形成有效的多级碰撞链，又保留了充足的空间以供其自由位移与回弹。该参数范围平衡了缓冲密度与运动自由度，防止因填充过密导致缓冲体卡死失效，或因填充过疏导致消能层级不足，从而在不同液位工况下均能维持优异的防浪性能。

11、作为优选，所述悬浮缓冲体的材质为高分子聚合物，所述悬浮缓冲体的密度为0.92g/cm³至0.98g/cm³。

12、此优选方案选用高分子聚合物材质赋予了悬浮缓冲体良好的耐腐蚀性与抗疲劳性，适应长期浸泡环境；特定的密度范围使得悬浮缓冲体能够稳定悬浮于流体中上部及液面附近，即浪涌能量最集中的区域，从而最大化地发挥缓冲消能作用，同时避免了因密度过小导致的过度漂浮或密度过大导致的沉底失效。

13、作为优选，所述悬浮缓冲体的外壁设有表面纹理结构，所述表面纹理结构包括凸起、凹槽或磨砂面中的至少一种。

14、此优选方案通过在悬浮缓冲体外壁设置宏观或微观的表面纹理结构，增加了其与流体接触面的粗糙度，从而增大了流体曳力系数。这使得悬浮缓冲体能够更灵敏地跟随流体运动，减少了相对滑移，提高了动能传递与耗散的效率。

15、作为优选，所述表面纹理结构为表面磨砂层、防滑颗粒或沿预设方向延伸的导流凹槽。

16、此优选方案提供了表面纹理结构的具体实施形式。磨砂层与防滑颗粒可全方位增加流体阻力；导流凹槽则可在特定方向上引导流体流动，优化局部流场分布。这些结构进一步强化了悬浮缓冲体与流体的耦合作用，辅助提升了整体的稳流效果。

17、此外，本技术还提供了一种防浪涌容器，包括箱体，所述箱体内设有如上述方案所述的流体缓冲装置，所述箱体的内腔构成所述容纳腔。

18、上述方案将流体缓冲装置集成于箱体内部，直接应用于车载水箱、储罐等实际场景。通过箱体内置的悬浮缓冲体群，有效抑制了车辆行驶或容器搬运过程中因惯性引起的液体剧烈晃动，降低了重心偏移风险，保护了箱体结构免受冲击损伤，显著提升了运输安全性与设备使用寿命。

19、作为优选，所述箱体的顶部设有装卸口，所述装卸口的口径大于或等于所述悬浮缓冲体的外径，所述装卸口的边缘设有密封结构，所述密封结构包括密封胶粘剂层和/或紧固件。

20、此优选方案通过设置尺寸适配的装卸口，便于悬浮缓冲体的快速装入、取出与更换，极大地简化了装配与维护流程；密封结构确保了容器在动态工况下的密封可靠性，防止流体泄漏或外部污染物进入，保障了系统的长期稳定运行。

21、作为优选，所述箱体的顶壁分布有加强筋，且所述箱体的端壁设有压力传感器和加速度传感器。

22、此优选方案通过加强筋提升了箱体的整体结构强度，以应对残余的波动载荷；压力传感器与加速度传感器的设置实现了对浪涌冲击与车辆运动状态的实时监测，为防浪效果的量化评估与系统参数的迭代优化提供了数据支撑，使容器具备了智能化运维的基础能力。

23、有益效果：1.本技术通过悬浮缓冲体在容纳腔内的非紧密堆积与无固定限位布设，构建了多级动态缓冲体系。当流体浪涌时，悬浮缓冲体随流体运动并发生逐级柔性碰撞，将定向冲击动能转化为无序运动内能与摩擦热，突破了传统刚性挡板单次阻挡的局限，实现了冲击能量的指数级衰减，显著提升了防浪稳流效果。

24、2.本技术利用悬浮缓冲体外壁的过流孔结构，在缓冲体运动过程中对高速水流进行分流泄压。流体穿透过流孔时产生束流与紊流转换，大幅降低了流体动压，同时孔内流体的挤出与吸入产生了附加压差阻尼，从源头上削弱了浪涌驱动力，辅助抵消了水体晃动幅度。

25、3.本技术的悬浮缓冲体采用密度小于流体的空心封闭结构，能够自适应悬浮于浪涌最剧烈的液面及水体中上部区域。结合表面纹理结构增加的流体曳力，确保了缓冲体与流体的同步响应能力，在不同液位、不同加减速工况下均能形成有效的动态阻尼层，且不会占用水箱的有效储水容积，储水利用率高。

26、4.本技术的防浪涌容器结构设计简洁，悬浮缓冲体标准化程度高，无需复杂的内部支架或焊接隔断，避免了应力集中导致的箱体疲劳损伤。同时，自由悬浮的布设方式消除了清洁死角，配合顶部装卸口设计，使得后期维护与清洗极为便捷，有效延长了设备使用寿命并降低了运维成本。