JP3399731B2 - 金属ベローズ式アキュムレータの故障検知装置 - Google Patents
金属ベローズ式アキュムレータの故障検知装置Info
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- F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
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- F15B1/103—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with flexible separating means the separating means being bellows
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- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F15B2201/30—Accumulator separating means
- F15B2201/315—Accumulator separating means having flexible separating means
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の掘削
機、クレーン、杭打機等のように油圧ポンプを搭載した
建設機械に使用され、油圧ポンプの作動により発生する
吐出油の油圧の脈動による騒音を抑制するために設置さ
れる金属ベローズ式アキュムレータの故障検知装置に関
する。 【0002】 【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械の本体に搭載
される油圧ポンプにおいては、油圧ポンプの回転に伴
い、作動油の吐出口に対面するシリンダが切り換わる毎
に、油圧ポンプの吐出管路の油圧が、シリンダ側の油圧
より高くなる状態が生じ、その度毎に弁板において作動
油の逆流が生じ、その逆流が油圧ポンプの吐出管路に油
圧の脈動として管路に伝播する。この油圧の脈動の周波
数は、シリンダ本数に油圧ポンプの回転数を乗じたもの
となり、例えばシリンダ本数が7本、回転数が3000
rpmで作動している場合には、脈動の周波数は350
Hzとなる。このような脈動は管路等における振動や共
振を生じさせ、これにより騒音が発生する。 【0003】このような騒音を発生させる脈動を防止す
るため、従来は、油圧ポンプの吐出口近傍の吐出管路
に、脈動の波長の1/4の長さの鋼管またはゴム管から
なる先端閉塞の枝管を分岐して設け、その枝管におい
て、先端に向かう脈動波と、反射して戻る脈動波とが打
ち消し合うことにより、脈動を抑制していた。 【0004】しかしながら、このような枝管による脈動
の抑制は、周波数依存性が高い上、高次の脈動を抑制で
きず、脈動の減衰率の面でも必ずしも満足できるもので
はないため、本発明者等は、この枝管の代わりに、脈動
抑制手段として、図4に示すように、油圧ポンプ1の吐
出管路2に金属ベローズ式アキュムレータ3を取付けた
ものを既に開発している。該アキュムレータ3は内部に
窒素ガス等の封入ガス5を高圧で充填したベローズ6を
有し、ベローズ6の端板7にはベローズ受面9との間を
密閉するシール材8を有する。また、アキュムレータ3
の容器を形成するシェル20とベローズ6との間には、
油圧脈動に伴うベローズ6の伸縮により圧油21が流入
する。 【0005】このような金属ベロース式アキュムレータ
3を用いれば、該アキュムレータ3は、高周波応答性が
よく、1000Hz程度の周波数に応答できる上、脈動
減衰率が高いから、脈動を充分に抑制することが可能と
なる。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】金属ベローズ式アキュ
ムレータ3を油圧ポンプ1の吐出油4の油圧の脈動抑制
に用いた場合、窒素ガス等の封入ガス5を封入したベロ
ーズ6の伸縮によって脈動を吸収するため、伸縮の繰り
返しによるベローズ6の破損による故障が起こることが
ある。従来は、このアキュムレータの故障を、オペレー
タが脈動による騒音が大きくなったことを体感すること
により検知していた。しかしながら、体感による場合に
は、感知が不確実で個人差があるために、アキュムレー
タ3が破損したままで油圧ショベル等の運転を続行して
しまうおそれがある。 【0007】本発明は、上記した問題点に鑑み、油圧ポ
ンプを用いる建設機械において、金属ベローズ式アキュ
ムレータを油圧ポンプの吐出油の油圧脈動の抑制に用い
る場合、ベローズ破損によるアキュムレータの故障を確
実かつ即座に検知できる装置を提供することを目的とす
る。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、金属ベローズ
式アキュムレータにおいては、ベローズの先端とベロー
ズの受面との間にシール材が設けられ、アキュムレータ
内圧力が油圧ポンプの吐出管路の圧力より高い場合は、
ベローズとその受面との間がシール材によって密閉され
ることに着目し、アキュムレータの圧力を検出すること
により、ベローズ破損によるアキュムレータの故障を検
出するものである。 【0009】すなわち、本発明は、油圧ポンプの吐出油
の油圧の脈動の抑制に用いる金属ベローズ式アキュムレ
ータ内の圧力P1を検出する圧力センサと、油圧ポンプ
の吐出管路の油圧P2を検出する圧力センサと、前記圧
力P1、P2の比較および前記圧力P1とアキュムレー
タのクラッキング圧P3とを比較する演算手段と、該演
算手段による演算結果がP1>P2でかつP1>P3で
ある時に故障を表示する故障表示手段とを設けたことを
特徴とする。 【0010】 【作用】油圧ポンプの吐出管路に設けられたアクチュエ
ータの作動により吐出管路の油圧が高圧になると、アキ
ュムレータのクラッキングが生じ、ベローズが封入ガス
と共に圧縮される。この時、シェル内の圧力は、クラッ
キング圧より高い高圧となる。この状態でベローズが破
損すると、シェル内の高圧油がベローズ内に流入し、ベ
ローズが膨張してベローズとその受面との間がシール材
を介して密閉され、アキュムレータ内には、それまでに
アキュムレータに加わった最高圧に近い高圧が残留した
ままとなる。 【0011】本発明の場合には、前述のようにベローズ
破損によりアキュムレータ内圧力P1に高圧が残留し、
このため、該アキュムレータ内の圧力P1が油圧ポンプ
の吐出管路の圧力P2およびクラッキング圧P3より所
定時間高くなっていることを演算手段による演算によっ
て判定した場合、アキュムレータの故障と判断して故障
表示手段により表示する。 【0012】 【実施例】図1(A)は前記本発明の技術的背景を説明
する断面図であり、10はアキュムレータ3の内部圧力
を検出、表示するために設けた圧力検出表示装置であ
る。図1(A)のベローズ端板7は、油圧ポンプ1の吐
出管路2の油圧P2がアキュムレータ3のクラッキング
圧P3より高い時の状態であり、封入ガス5を充填した
ベローズ6による緩衝作用により、油圧の脈動を吸収し
ている状態である。端板7の2点鎖線で示す状態は、前
記吐出管路2の油圧P2がクラッキング圧P3より低い
時の状態である。該クラッキング圧P3は、ガス5の封
入圧と、シール材9の内部の端板面積により変わるが、
例えば油圧ショベルにおいて、吐出管路2の最高圧が例
えば350kg/cm2に設定されている場合、ガス5
の封入圧を例えば80〜100kg/cm2とし、クラ
ッキング圧は例えば110〜130kg/cm2程度に
設定される。 【0013】図1(B)はベローズ6に破損箇所11が
生じた場合の状態を示す図であり、この場合には、封入
ガス5の圧力、すなわち圧力検出表示装置10において
検出される圧力P1は、それまでにアキュムレータ3に
加わった油圧のうちの最高圧に近い値となる。 【0014】図2(A)は本発明の一実施例の要部構成
を示す断面図、図2(B)は本実施例の全体構成を示す
図である。本実施例は、アキュムレータ3内の圧力P1
と、吐出管路2の油圧P2をそれぞれ電気信号として検
出する圧力センサ12、13を設ける共に、油圧ショベ
ルに搭載されたコンピュータあるいは電気回路により構
成される演算手段14により、予め設定されているクラ
ッキング圧P3と、前記圧力センサ12、13により検
出される圧力P1、P2とから、比較演算により、アキ
ュムレータ3の故障を検出して故障表示手段15により
表示するようにしたものである。なお、本実施例におい
ては、該故障表示手段15がランプである場合を示して
いるが、運転室に設置した表示画面における文字表示や
故障番号表示等によって故障を表示するようにしてもよ
い。 【0015】図3は図2の実施例の動作の流れを示すフ
ロー図であり、ステップS1〜S6から理解されるよう
に、アキュムレータ3内の圧力P1が吐出管路2の油圧
P2より高く、かつクラッキング圧P3より高い状態が
所定時間(例えば1分)続いた場合には、故障表示手段
15としてのランプを点灯させる。この実施例において
は、アキュムレータ3内の圧力P1が高い状態の時間計
測を、比較演算の時間間隔(例えば20ms)の演算回
数Nで行い、その値が所定時間に相当する回数T(例え
ば3000回)に達した時に故障と判断しているが、別
の時間計測手段を用いてもよい。 【0016】このように、圧力センサ12、13による
圧力検出と、演算手段14による圧力比較により、自動
的にアキュムレータ3の故障を検出し、故障発生時には
これを表示することにより、故障発生がオペレータに即
座に認識される。 【0017】本発明の装置は、油圧ショベルやローダシ
ョベル等の掘削機のみならず、クレーン、杭打機等、油
圧ポンプを使用する他の種々の建設機械に用いることが
できる。 【0018】 【発明の効果】本発明によれば、アキュムレータの故障
表示が自動的に行われるので、オペレータはより確実か
つ即座にアキュムレータの故障を知ることができる。
機、クレーン、杭打機等のように油圧ポンプを搭載した
建設機械に使用され、油圧ポンプの作動により発生する
吐出油の油圧の脈動による騒音を抑制するために設置さ
れる金属ベローズ式アキュムレータの故障検知装置に関
する。 【0002】 【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械の本体に搭載
される油圧ポンプにおいては、油圧ポンプの回転に伴
い、作動油の吐出口に対面するシリンダが切り換わる毎
に、油圧ポンプの吐出管路の油圧が、シリンダ側の油圧
より高くなる状態が生じ、その度毎に弁板において作動
油の逆流が生じ、その逆流が油圧ポンプの吐出管路に油
圧の脈動として管路に伝播する。この油圧の脈動の周波
数は、シリンダ本数に油圧ポンプの回転数を乗じたもの
となり、例えばシリンダ本数が7本、回転数が3000
rpmで作動している場合には、脈動の周波数は350
Hzとなる。このような脈動は管路等における振動や共
振を生じさせ、これにより騒音が発生する。 【0003】このような騒音を発生させる脈動を防止す
るため、従来は、油圧ポンプの吐出口近傍の吐出管路
に、脈動の波長の1/4の長さの鋼管またはゴム管から
なる先端閉塞の枝管を分岐して設け、その枝管におい
て、先端に向かう脈動波と、反射して戻る脈動波とが打
ち消し合うことにより、脈動を抑制していた。 【0004】しかしながら、このような枝管による脈動
の抑制は、周波数依存性が高い上、高次の脈動を抑制で
きず、脈動の減衰率の面でも必ずしも満足できるもので
はないため、本発明者等は、この枝管の代わりに、脈動
抑制手段として、図4に示すように、油圧ポンプ1の吐
出管路2に金属ベローズ式アキュムレータ3を取付けた
ものを既に開発している。該アキュムレータ3は内部に
窒素ガス等の封入ガス5を高圧で充填したベローズ6を
有し、ベローズ6の端板7にはベローズ受面9との間を
密閉するシール材8を有する。また、アキュムレータ3
の容器を形成するシェル20とベローズ6との間には、
油圧脈動に伴うベローズ6の伸縮により圧油21が流入
する。 【0005】このような金属ベロース式アキュムレータ
3を用いれば、該アキュムレータ3は、高周波応答性が
よく、1000Hz程度の周波数に応答できる上、脈動
減衰率が高いから、脈動を充分に抑制することが可能と
なる。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】金属ベローズ式アキュ
ムレータ3を油圧ポンプ1の吐出油4の油圧の脈動抑制
に用いた場合、窒素ガス等の封入ガス5を封入したベロ
ーズ6の伸縮によって脈動を吸収するため、伸縮の繰り
返しによるベローズ6の破損による故障が起こることが
ある。従来は、このアキュムレータの故障を、オペレー
タが脈動による騒音が大きくなったことを体感すること
により検知していた。しかしながら、体感による場合に
は、感知が不確実で個人差があるために、アキュムレー
タ3が破損したままで油圧ショベル等の運転を続行して
しまうおそれがある。 【0007】本発明は、上記した問題点に鑑み、油圧ポ
ンプを用いる建設機械において、金属ベローズ式アキュ
ムレータを油圧ポンプの吐出油の油圧脈動の抑制に用い
る場合、ベローズ破損によるアキュムレータの故障を確
実かつ即座に検知できる装置を提供することを目的とす
る。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、金属ベローズ
式アキュムレータにおいては、ベローズの先端とベロー
ズの受面との間にシール材が設けられ、アキュムレータ
内圧力が油圧ポンプの吐出管路の圧力より高い場合は、
ベローズとその受面との間がシール材によって密閉され
ることに着目し、アキュムレータの圧力を検出すること
により、ベローズ破損によるアキュムレータの故障を検
出するものである。 【0009】すなわち、本発明は、油圧ポンプの吐出油
の油圧の脈動の抑制に用いる金属ベローズ式アキュムレ
ータ内の圧力P1を検出する圧力センサと、油圧ポンプ
の吐出管路の油圧P2を検出する圧力センサと、前記圧
力P1、P2の比較および前記圧力P1とアキュムレー
タのクラッキング圧P3とを比較する演算手段と、該演
算手段による演算結果がP1>P2でかつP1>P3で
ある時に故障を表示する故障表示手段とを設けたことを
特徴とする。 【0010】 【作用】油圧ポンプの吐出管路に設けられたアクチュエ
ータの作動により吐出管路の油圧が高圧になると、アキ
ュムレータのクラッキングが生じ、ベローズが封入ガス
と共に圧縮される。この時、シェル内の圧力は、クラッ
キング圧より高い高圧となる。この状態でベローズが破
損すると、シェル内の高圧油がベローズ内に流入し、ベ
ローズが膨張してベローズとその受面との間がシール材
を介して密閉され、アキュムレータ内には、それまでに
アキュムレータに加わった最高圧に近い高圧が残留した
ままとなる。 【0011】本発明の場合には、前述のようにベローズ
破損によりアキュムレータ内圧力P1に高圧が残留し、
このため、該アキュムレータ内の圧力P1が油圧ポンプ
の吐出管路の圧力P2およびクラッキング圧P3より所
定時間高くなっていることを演算手段による演算によっ
て判定した場合、アキュムレータの故障と判断して故障
表示手段により表示する。 【0012】 【実施例】図1(A)は前記本発明の技術的背景を説明
する断面図であり、10はアキュムレータ3の内部圧力
を検出、表示するために設けた圧力検出表示装置であ
る。図1(A)のベローズ端板7は、油圧ポンプ1の吐
出管路2の油圧P2がアキュムレータ3のクラッキング
圧P3より高い時の状態であり、封入ガス5を充填した
ベローズ6による緩衝作用により、油圧の脈動を吸収し
ている状態である。端板7の2点鎖線で示す状態は、前
記吐出管路2の油圧P2がクラッキング圧P3より低い
時の状態である。該クラッキング圧P3は、ガス5の封
入圧と、シール材9の内部の端板面積により変わるが、
例えば油圧ショベルにおいて、吐出管路2の最高圧が例
えば350kg/cm2に設定されている場合、ガス5
の封入圧を例えば80〜100kg/cm2とし、クラ
ッキング圧は例えば110〜130kg/cm2程度に
設定される。 【0013】図1(B)はベローズ6に破損箇所11が
生じた場合の状態を示す図であり、この場合には、封入
ガス5の圧力、すなわち圧力検出表示装置10において
検出される圧力P1は、それまでにアキュムレータ3に
加わった油圧のうちの最高圧に近い値となる。 【0014】図2(A)は本発明の一実施例の要部構成
を示す断面図、図2(B)は本実施例の全体構成を示す
図である。本実施例は、アキュムレータ3内の圧力P1
と、吐出管路2の油圧P2をそれぞれ電気信号として検
出する圧力センサ12、13を設ける共に、油圧ショベ
ルに搭載されたコンピュータあるいは電気回路により構
成される演算手段14により、予め設定されているクラ
ッキング圧P3と、前記圧力センサ12、13により検
出される圧力P1、P2とから、比較演算により、アキ
ュムレータ3の故障を検出して故障表示手段15により
表示するようにしたものである。なお、本実施例におい
ては、該故障表示手段15がランプである場合を示して
いるが、運転室に設置した表示画面における文字表示や
故障番号表示等によって故障を表示するようにしてもよ
い。 【0015】図3は図2の実施例の動作の流れを示すフ
ロー図であり、ステップS1〜S6から理解されるよう
に、アキュムレータ3内の圧力P1が吐出管路2の油圧
P2より高く、かつクラッキング圧P3より高い状態が
所定時間(例えば1分)続いた場合には、故障表示手段
15としてのランプを点灯させる。この実施例において
は、アキュムレータ3内の圧力P1が高い状態の時間計
測を、比較演算の時間間隔(例えば20ms)の演算回
数Nで行い、その値が所定時間に相当する回数T(例え
ば3000回)に達した時に故障と判断しているが、別
の時間計測手段を用いてもよい。 【0016】このように、圧力センサ12、13による
圧力検出と、演算手段14による圧力比較により、自動
的にアキュムレータ3の故障を検出し、故障発生時には
これを表示することにより、故障発生がオペレータに即
座に認識される。 【0017】本発明の装置は、油圧ショベルやローダシ
ョベル等の掘削機のみならず、クレーン、杭打機等、油
圧ポンプを使用する他の種々の建設機械に用いることが
できる。 【0018】 【発明の効果】本発明によれば、アキュムレータの故障
表示が自動的に行われるので、オペレータはより確実か
つ即座にアキュムレータの故障を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の技術的背景を説明する断面
図、(B)は(A)におけるアキュムレータの故障時の
状態を示す断面図である。 【図2】(A)は本発明の一実施例の要部構成を示す断
面図、(B)は該実施例の全体構成を示す図である。 【図3】図2の実施例の動作の流れを示すフロー図であ
る。 【図4】従来のアキュムレータを示す断面図である。 【符号の説明】 1:油圧ポンプ、2:吐出管路、3:アキュムレータ、
4:吐出油、5:封入ガス、6:ベローズ、7:端板、
8:シール材、9:ベローズ受面、10:圧力検出表示
装置、11:破損箇所、12、13:圧力センサ、1
4:演算手段、15:故障表示手段、20:シェル、2
1:圧油
図、(B)は(A)におけるアキュムレータの故障時の
状態を示す断面図である。 【図2】(A)は本発明の一実施例の要部構成を示す断
面図、(B)は該実施例の全体構成を示す図である。 【図3】図2の実施例の動作の流れを示すフロー図であ
る。 【図4】従来のアキュムレータを示す断面図である。 【符号の説明】 1:油圧ポンプ、2:吐出管路、3:アキュムレータ、
4:吐出油、5:封入ガス、6:ベローズ、7:端板、
8:シール材、9:ベローズ受面、10:圧力検出表示
装置、11:破損箇所、12、13:圧力センサ、1
4:演算手段、15:故障表示手段、20:シェル、2
1:圧油
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平1−176894(JP,A)
特開 平1−145496(JP,A)
特開 平5−340401(JP,A)
実開 平2−14896(JP,U)
実開 昭64−15802(JP,U)
実開 平6−4402(JP,U)
実開 昭57−44201(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F16L 51/00 - 55/24
F15B 1/00 - 7/10
F15B 20/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】油圧ポンプを用いた建設機械において、 油圧ポンプの吐出油の油圧の脈動の抑制に用いる金属ベ
ローズ式アキュムレータ内の圧力P1を検出する圧力セ
ンサと、 油圧ポンプの吐出管路の油圧P2を検出する圧力センサ
と、 前記圧力P1、P2の比較および前記圧力P1とアキュ
ムレータのクラッキング圧P3とを比較する演算手段
と、 該演算手段による演算結果がP1>P2でかつP1>P
3である時に故障を表示する故障表示手段とを設けたこ
とを特徴とする金属ベローズ式アキュムレータの故障検
知装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35299695A JP3399731B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 金属ベローズ式アキュムレータの故障検知装置 |
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JP35299695A JP3399731B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 金属ベローズ式アキュムレータの故障検知装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09184589A JPH09184589A (ja) | 1997-07-15 |
JP3399731B2 true JP3399731B2 (ja) | 2003-04-21 |
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ID=18427865
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4710159B2 (ja) * | 2001-04-09 | 2011-06-29 | 株式会社アドヴィックス | 加圧流体用ベローズ式アキュームレータの異常検出装置 |
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