JP3653166B2 - Fluid pulsation reduction device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧配管や空圧配管等の管路に設けられ、該管路内に生じる流体の脈動を低減させるのに用いて好適な流体の脈動低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械では、流体としての作動油を圧送する管路が設けられ、該管路には油圧源としての油圧ポンプが接続されている。しかし、油圧ポンプから吐出される圧油には、該油圧ポンプのピストンの往復動等に伴い圧力が変動する圧油の脈動が発生しやすい。そこで、油圧ポンプの吐出側には、圧油の脈動を減少させるために流体の脈動低減装置が設けられている。
【０００３】
そこで、従来技術による脈動低減装置を図７により説明するに、１はエンジン等の駆動源（図示せず）によって駆動される油圧ポンプを示し、該油圧ポンプ１はタンク２内の作動油を吸込み、圧油を圧送する管路３、制御弁４を介して油圧シリンダ等のアクチュエータ５に圧油を供給している。
【０００４】
６は管路３の途中位置から分岐して設けられたサイドブランチで、該サイドブランチ６は基端側が管路３に開口して接続され、先端側が閉塞されている。そして、サイドブランチ６の長さ寸法Ｌ0 は、管路３内の音速ｖと低減させるべき圧油の脈動の周波数Ｆ0 との間に後述の数１の関係が成立している。
【０００５】
【数１】

【０００６】
従来技術による流体の脈動低減装置は、上述の如き構成を有するもので、油圧ポンプ１が駆動すると、管路３内を圧送される圧油の流量が増減する。そして、圧油の流量が増減するときには、管路３内の圧油の圧力が変動し、圧油の脈動が発生する。このような圧油の脈動は管路３内を伝播すると共に、制御弁４に伝播し、管路３または制御弁４を支持する構造物を振動させることによって騒音を発生させることになる。
【０００７】
このとき、管路３内を伝播する圧油の脈動がサイドブランチ６内に進入したときに、サイドブランチ６の先端側が閉塞されているから、サイドブランチ６内に進入した圧油の脈動はサイドブランチ６の先端側で反射され、管路３内に再び合流することになる。
【０００８】
ここで、油圧ポンプ１による圧油の脈動は、一般に基本周波数成分とその高調波成分とからなることが知られているため、前記周波数Ｆ0 が圧油の脈動の基本周波数と一致するようにサイドブランチ６の長さ寸法Ｌ0 は設定されている。
【０００９】
このため、周波数Ｆ0 で変動する圧油の脈動が管路３内を伝播するときには、管路３内を伝播する圧油の脈動とサイドブランチ６からの反射した圧油の脈動との位相が管路３内で１８０度反転し、これら２つの脈動が干渉することによって、管路３内の圧油の脈動が低減されることになる。
【００１０】
このように、圧油の脈動の周波数と脈動低減率との間には図８に示すような関係があり、特定の周波数Ｆ0 とその奇数倍の周波数３Ｆ0 ，５Ｆ0 ，…の圧油の脈動に対して大きな脈動減衰率を得ることができるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、油圧ポンプ１による圧油の脈動の基本周波数となる周波数Ｆ0 に対応してサイドブランチ６の長さ寸法Ｌ0 を予め設定することにより、サイドブランチ６による脈動低減率がこの周波数Ｆ0 で最大となり、圧油の脈動はサイドブランチ６によって効率よく減衰されるものである。
【００１２】
しかし、従来技術による脈動低減装置では、サイドブランチ６の長さ寸法Ｌ0 が対応した周波数Ｆ0 とその奇数倍３Ｆ0 ，５Ｆ0 ，…の周波数の脈動は減衰できるものの、他の周波数の脈動に対しては図８に示すように脈動低減率が小さいために脈動を十分に減衰することができないから、例えば周波数Ｆ0 の倍の周波数２Ｆ0 の脈動は低減することができないという問題がある。また、油圧ポンプ１の駆動回転数が変化するときにも、脈動の周波数が変化するため、脈動を低減できなくなる。
【００１３】
また、油圧ショベル等の建設機械の場合には、例えば油中の音速ｖは１５００ｍ／ｓ、脈動の周波数Ｆ0 は２３０Ｈｚ程度であるため、サイドブランチ６の長さ寸法Ｌ0 は１．６ｍ程度となり、比較的長くなる傾向がある。このため、このような比較的長いサイドブランチ６を収容するために余分な空間が必要になるという問題がある。
【００１４】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数の周波数の脈動を減衰することができる流体の脈動低減装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、複数の脈動減衰系をコンパクトに形成できるようにした流体の脈動低減装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項１の発明が採用する構成は、基端側が流体を圧送する管路から分岐し先端が開口した分岐管と、該分岐管の先端側に接続された第１の容積室と、前記分岐管の長さ方向の途中位置で径方向に開口して設けられた連通穴と、前記分岐管の外周側に設けられ該連通穴を介して前記分岐管と連通した第２の容積室とからなり、前記分岐管内で連通穴の位置から前記分岐管の先端までの空間を第１の質量室として前記第１の容積室内と共に第１の脈動減衰系を構成し、前記連通穴内の空間を第２の質量室として前記第２の容積室内と共に第２の脈動減衰系を構成している。
【００１７】
このように構成したことにより、管路内の流体の流量が増加したときには、第１の容積室内の流体をその弾性によって収縮させることができる。また、管路内の流体の流量が減少したときには、第１の容積室内の流体をその弾性によって膨張させることができる。
【００１８】
また、管路内の流体の流量が増加したときには、第２の容積室内の流体をその弾性によって収縮させることができる。また、管路内の流体の流量が減少したときには、第２の容積室内の流体をその弾性によって膨張させることができる。これにより、第１，第２の容積室内の流体によって管路内での圧力の変動を抑制し、流体の脈動を減衰させることができる。
【００１９】
また、請求項１の発明では、分岐管内で連通穴の位置から分岐管の先端までの空間を第１の質量室として第１の容積室内と共に第１の脈動減衰系を構成し、連通穴内の空間を第２の質量室として第２の容積室内と共に第２の脈動減衰系を構成している。
【００２０】
上記構成により、第１の質量室内に充填された流体からなる第１の質量は、予め決められた第１の周波数で変動する管路内の流量の脈動に伴って、分岐管内で往復運動する。このとき、第１の質量が分岐管の先端側に移動するときには、第１の容積室内に充填された流体がその弾性によって収縮する。一方、第１の質量が分岐管の基端側に移動するときには、第１の容積室内に充填された流体がその弾性によって膨張する。これにより、予め決められた第１の周波数での圧力の変動を抑制し、流体の脈動を減衰させることができる。
【００２１】
また、第２の質量室内に充填された流体からなる第２の質量は、予め決められた第２の周波数で変動する管路内の流量の脈動に伴って、連通穴内を往復運動する。このとき、第２の質量が分岐管の径方向外側に移動するときには、第２の容積室内の流体がその弾性によって収縮する。一方、第２の質量が分岐管の径方向内側に移動するときには、第２の容積室内の流体がその弾性によって膨張する。これにより、予め決められた第２の周波数での圧力の変動を抑制し、圧力の脈動を減衰させることができる。そして、第１，第２の脈動減衰系によって２つの異なる周波数の圧力の脈動を減衰させることができる。
【００２２】
また、請求項２の発明では、第１の容積室と第２の容積室とは分岐管を軸中心として同心円状に配設している。
【００２３】
上記構成により、第１，第２の容積室を分岐管の径方向外側に設けることができ、第１，第２の容積室からなる第１，第２の脈動減衰系をコンパクトに形成することができる。
【００２４】
また、請求項３の発明では、第１の容積室と第２の容積室のうち少なくとも一方の容積室は、流体の脈動によって弾性変形する可撓性隔壁によって閉塞されている。
【００２５】
この場合、管路内の流体の流量が増加したときには、可撓性隔壁が流体の脈動によって容積室の外側に向って弾性変形し、可撓性隔壁が設けられた容積室は膨張する。一方、管路内の流体の流量が減少したときには、可撓性隔壁が流体の脈動によって容積室の内側に向って弾性変形し、可撓性隔壁が設けられた容積室は収縮する。これにより、可撓性隔壁が設けられた容積室によって圧力の変動を抑制し、流体の脈動を減衰させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による流体の脈動低減装置を添付図面に従って詳細に説明する。
【００２７】
ここで、図１ないし図４は第１の実施の形態による流体の脈動低減装置を油圧回路に適用した場合を例に挙げて示している。なお、本実施の形態では、前記従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
図中、１１は管路３に接続された脈動低減装置で、該脈動低減装置１１は、後述の分岐管１２、第１の容器１３および第２の容器１６とから大略構成され、分岐管１２、第１，第２の容器１３，１６内には作動油が充填されている。
【００２９】
１２は管路３の途中位置に配設された分岐管で、該分岐管１２は、図２に示すように内径寸法ｄ1 、外径寸法ｄ2 を有し、後述する第２の質量ｍ2 を構成するのに十分な厚さ寸法Ｌ1 をもった筒状に形成されている。そして、分岐管１２は、その基端側が管路３に接続されると共に、先端側が第１の容器１３に接続されている。
【００３０】
また、分岐管１２内で後述の連通穴１５の位置から分岐管１２の先端までの空間は第１の質量室Ａを形成している。そして、該質量室Ａは、分岐管１２の内径寸法ｄ1 と分岐管１２の先端から連通穴１５までの長さ寸法Ｌ2 とによって下記数２に示される体積Ｖm1を有している。
【００３１】
【数２】
Ｖm1＝π×（ｄ1 ／２）² ×Ｌ2
【００３２】
１３は分岐管１２と一体に形成された第１の容器で、該容器１３は円筒状の筒部１３Ａと、該筒部１３Ａの両端面に設けられた円板部１３Ｂ，１３Ｃとからなり、筒部１３Ａの基端側に設けられた円板部１３Ｂの中心位置には分岐管１２が開口して接続されている。また、筒部１３Ａは内径寸法ｄ3 、長さ寸法Ｌ3 を有し、筒部１３Ａの先端側は円板部１３Ｃによって閉塞されることによって、その内部に下記数３に示す体積Ｖc1の第１の容積室Ｂが画成されている。そして、該容積室Ｂは分岐管１２を介して管路３内に連通し、容積室Ｂ内には作動油が充填されている。また、容積室Ｂは質量室Ａと共に図３に示す如く第１の脈動減衰系１４を構成している。
【００３３】
【数３】
Ｖc1＝π×（ｄ3 ／２）² ×Ｌ3
【００３４】
１５は分岐管１２の長さ方向の途中位置に設けられた連通穴で、該連通穴１５は、図２に示すように分岐管１２の先端側から長さ寸法Ｌ2 だけ基端側に離間して設けられ、該連通穴１５は径方向に開口している。また、該連通穴１５は穴径寸法ｄ4 をもって形成されると共に、連通穴１５は分岐管１２の厚さ寸法Ｌ1 と同一の長さ寸法を有している。
【００３５】
また、連通穴１５内の空間は第２の質量室Ｃを形成している。そして、該質量室Ｃは、連通穴１５の穴径寸法ｄ4 と分岐管１２の厚さ寸法Ｌ1 とによって下記数４に示される体積Ｖm2を有している。
【００３６】
【数４】
Ｖm2＝π×（ｄ4 ／２）² ×Ｌ1
【００３７】
１６は分岐管１２の径方向外側に設けられた第２の容器で、該容器１６は分岐管１２を取囲み、第１の容器１３と共に分岐管１２を軸中心として同心円状に配設されている。そして、容器１６は、分岐管１２に固着され径方向外側に延びる円板部１６Ａと、該円板部１６Ａと第１の容器１３の円板部１３Ｂとの間に設けられ分岐管１２と共に二重筒を形成する筒部１６Ｂとから構成されている。
【００３８】
そして、筒部１６Ｂの先端側は第１の容器１３の円板部１３Ｂに固着され、筒部１６Ｂは内径寸法ｄ5 を有すると共に、円板部１６Ａと円板部１３Ｂとの間の距離となる長さ寸法Ｌ4 を有している。これにより、容器１６は分岐管１２との間に筒状となった第２の容積室Ｄを画成し、該容積室Ｄは下記数５に示す体積Ｖc2を有している。そして、容積室Ｄは連通穴１５を介して管路３内に連通し、容積室Ｄ内には作動油が充填されている。また、容積室Ｄは質量室Ｃと共に図３に示す如く第２の脈動減衰系１７を構成している。
【００３９】
【数５】
Ｖc2＝π×（（ｄ5 ／２）² −（ｄ2 ／２）² ）×Ｌ4
【００４０】
そして、第１の容器１３は、筒部１３Ａの内径寸法ｄ3 、長さ寸法Ｌ3 、連通穴１５との間の距離となる長さ寸法Ｌ2 、管路３内での音速ｖと、例えば２３０Ｈz 程度の低減させるべき第１の周波数Ｆ1 との間には下記数６に示す関係が成り立つように形成されている。
【００４１】
【数６】

【００４２】
また、第２の容器１６は、筒部１６Ｂの内径寸法ｄ5 、長さ寸法Ｌ4 、連通穴１５の穴径寸法ｄ4 、分岐管１２の内径寸法ｄ1 、外径寸法ｄ2 、管路３内での音速ｖと、例えば４６０Ｈz 程度の低減させるべき第２の周波数Ｆ2 との間には下記数７に示す関係が成り立つように形成されている。
【００４３】
【数７】

【００４４】
本実施の形態による脈動低減装置１１は上述の如き構成を有するもので、次にその作用について図３を参照しつつ説明する。
【００４５】
まず、油圧ポンプ１が駆動すると、管路３内を圧送される圧油の流量が増減する。そして、圧油の流量が増減するときには、管路３内の圧油の圧力が変動し、圧油の脈動が発生する。このような圧油の脈動は管路３内を伝播すると共に、その一部が分岐管１２を介して第１，第２の容器１３，１６内に伝播される。
【００４６】
このとき、第１の質量室Ａ内の作動油は、圧油の流量の変動に伴って一体となって分岐管１２内を摺動変位する。このため、第１の質量室Ａ内の作動油は、運動のエネルギを蓄える第１の質量ｍ1 を構成している。そして、質量ｍ1 は作動油の密度ρ、長さ寸法Ｌ2 および質量室Ａの体積Ｖm1を示す数２によって下記数８のように示される。
【００４７】
【数８】

【００４８】
また、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油は、管路３内の圧油の脈動によって作動油の弾性によって第１の容器１３内で僅かに膨張、収縮する。このため、第１の容積室Ｂ内の作動油は前記第１の質量ｍ1 の位置のエネルギを蓄える第１の容量Ｃ1 を構成している。そして、該容量Ｃ1 は質量ｍ1 を支えるばねに相当するから、容量Ｃ1 によるばね定数Ｋ1 は作動油の密度ρ、管路３内での音速ｖ、容積室Ｂの体積Ｖc1を示す数３によって下記数９のように示される。
【００４９】
【数９】

【００５０】
そして、第１の脈動減衰系１４によって低減される周波数Ｆ1 は、第１の質量ｍ1 とばね定数Ｋ1 との間に下記数１０に示す関係が成立している。
【００５１】
【数１０】

【００５２】
ここで、前記数６の式は数８、数９、数１０の関係を満たすから、数６の関係を満たすべく、筒部１３Ａの内径寸法ｄ3 、長さ寸法Ｌ3 、連通穴１５との間の距離となる長さ寸法Ｌ2 を設定することによって、第１の脈動減衰系１４は例えば２３０Ｈz 程度の周波数Ｆ1 での圧油の脈動を低減することができる。
【００５３】
すなわち、第１の周波数Ｆ1 で振動する圧油の脈動が管路３内に発生したときには、圧油の流量の変動に伴って、第１の質量ｍ1 が分岐管１２内で往復運動することになる。このとき、第１の質量ｍ1 が分岐管１２から第１の容積室Ｂに向けて移動するときには、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに収縮する。一方、第１の質量ｍ1 が分岐管１２から管路３に向けて移動するときには、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに膨張する。これにより、容量Ｃ1 は質量ｍ1 を分岐管１２内で弾性的に支持することができ、管路３内の圧力の変動を抑制することができ、周波数Ｆ1 で変動する圧油の脈動を減衰させることができる。
【００５４】
一方、連通穴１５内の作動油は、圧油の流量の変動に伴って一体となって連通穴１５内を摺動変位する。このため、連通穴１５内の作動油は、運動のエネルギ穴蓄える第２の質量ｍ2 を構成している。そして、質量ｍ2 は作動油の密度ρ、分岐管１２の厚さ寸法Ｌ1 および質量室Ｃの体積Ｖm2を示す数４によって下記数１１のように示される。
【００５５】
【数１１】

【００５６】
ここで、分岐管１２の厚さ寸法Ｌ1 は内径寸法ｄ1 、外径寸法ｄ2 との間に下記数１２に示す関係がある。
【００５７】
【数１２】
Ｌ1 ＝（ｄ2 −ｄ1 ）／２
【００５８】
このため、数１１の式は下記数１３のように表わすことができる。
【００５９】
【数１３】

【００６０】
また、第２の容積室Ｄに充填された作動油は、管路３内の圧油の脈動によって作動油の弾性によって第２の容器１６内で僅かに膨張、収縮する。このため、第２の容積室Ｄ内の作動油は前記第２の質量ｍ2 の位置のエネルギを蓄える第２の容量Ｃ2 を構成している。そして、該容量Ｃ2 は質量ｍ2 を支えるばねに相当するから、容量Ｃ2 によるばね定数Ｋ2 は作動油の密度ρ、管路３内での音速ｖ、容積室Ｄの体積Ｖc2を示す数４によって下記数１４のように示される。
【００６１】
【数１４】

【００６２】
そして、第２の脈動減衰系１７によって低減される周波数Ｆ2 は、第２の質量ｍ2 とばね定数Ｋ2 との間に下記数１５に示す関係が成立している。
【００６３】
【数１５】

【００６４】
ここで、前記数７の式は数１３、数１４、数１５の関係を満たすから、数７の関係を満たすべく、筒部１５Ｂの内径寸法ｄ5 、長さ寸法Ｌ4 、連通穴１５の穴径寸法ｄ4 、分岐管１２の内径寸法ｄ1 、外径寸法ｄ2 を設定し、第２の容器１６を形成することによって、第２の脈動減衰系１７は例えば４６０Ｈz 程度の周波数Ｆ2 での圧油の脈動を低減することができる。
【００６５】
すなわち、第２の周波数Ｆ2 で振動する圧油の脈動が管路３内に発生したときには、圧油の流量の変動に伴って、第２の質量ｍ2 が連通穴１５内で往復運動することになる。このとき、第２の質量ｍ2 が連通穴１５から第２の容積室Ｄに向けて移動するときには、第２の容積室Ｄ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに収縮する。一方、第２の質量ｍ2 が連通穴１５から分岐管１２内に向けて移動するときには、第２の容積室Ｄ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに膨張する。これにより、容量Ｃ2 は質量ｍ2 を連通穴１５内で弾性的に支持することができ、管路３内の圧力の変動を抑制することができ、周波数Ｆ2 で変動する圧油の脈動を減衰させることができる。
【００６６】
このように、第１，第２の容積室Ｂ，Ｄの体積Ｖc1，Ｖc2、分岐管１２の内径寸法ｄ1 、厚さ寸法Ｌ1 、連通穴１５の穴径寸法ｄ4 を数６、数７の関係を満たす範囲で適宜設定することによって、２つの周波数での圧油の脈動を効率的に低減できるものである。
【００６７】
次に、本実施の形態による脈動低減装置による効果について図４を参照しつつ述べる。ここで、分岐管１２が接続された管路３の途中位置での流量Ｑm(Ｓ) と圧力Ｐm(Ｓ) との間には、下記数１６に示す関係がある。
【００６８】
【数１６】

但し、ω1 ＝２π×Ｆ1
ω2 ＝２π×Ｆ2
ω12＝（ω1 ＋ω2 ）／２
【００６９】
ここで、Ｇm(Ｓ) は伝達関数、Ｓはラプラス演算子、Ｋm は流量の変動が圧力の変動に変換されるときの利得、ζ1 ，ζ2 ，ζ12は分岐管１２、容器１３，１６および連通穴１５の形状等によって決定される定数である。
【００７０】
このとき、周波数Ｆに対する脈動低減率Ａttは伝達関数Ｇm を用いて下記数１７のように示される。
【００７１】
【数１７】

【００７２】
そして、図４は周波数Ｆと脈動低減率Ａttとの関係を示し、図４中の特性線１８が示すように、第１の周波数Ｆ1 と第２の周波数Ｆ2 との圧油の脈動に対して大きな脈動低減率Ａttを示している。このため、脈動低減装置１１は、異なる２つの周波数Ｆ1 ，Ｆ2 で変動する圧油の脈動を低減させることができ、例えば基本となる周波数Ｆ1 で振動する圧油の脈動を低減しつつ、その第２高調波となる周波数Ｆ2 で振動する圧油の脈動をも確実に減衰させることができる。
【００７３】
かくして、本実施の形態では、管路３に接続された分岐管１２の先端側に第１の容積室Ｂを設けると共に、分岐管１２の外周側に第２の容積室Ｄを設け、分岐管１２には第２の容積室Ｄ内に開口した連通穴１５を設ける構成としたから、管路３内で流量の変動が生じたときに、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに膨張、収縮すると共に、第２の容積室Ｄ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに膨張、収縮する。これにより、管路３内の圧力の変動を抑制し、圧油の脈動を低減することができる。
【００７４】
また、第１の質量室Ａと第１の容積室Ｂとによって第１の脈動減衰系１４を構成し、第２の質量室Ｃと第２の容積室Ｄとによって第２の脈動減衰系１７を構成したから、予め決められた第１の周波数Ｆ1 で管路３内の圧油の流量が変動するときに、容積室Ｂ内の作動油がその弾性によって僅かに膨張、収縮し、質量室Ａ内の作動油からなる質量ｍ1 を弾性的に支持することができる。これにより、周波数Ｆ1 の圧力の変動を抑制することができ、周波数Ｆ1 で変動する圧油の脈動を減衰させることができる。
【００７５】
また、予め決められた第２の周波数Ｆ2 で管路３内の圧油の流量が変動するときに、容積室Ｄ内の作動油がその弾性によって僅かに膨張、収縮し、第２の質量室Ｃ内の作動油からなる質量ｍ2 を弾性的に支持することができる。これにより、周波数Ｆ2 の圧力の変動を抑制することができ、周波数Ｆ2 で変動する圧油の脈動を減衰させることができる。
【００７６】
従って、第１，第２の容積室Ｂ，Ｄの体積Ｖc1，Ｖc2、分岐管１２の内径寸法ｄ1 、厚さ寸法Ｌ1 、連通穴１５の穴径寸法ｄ4 を数４、数５の関係を満たす範囲で適宜設定することによって、異なる２つの周波数で変動する圧油の脈動を効率的に低減することができる。
【００７７】
また、第１の容器１３を分岐管１２の先端側に設けると共に、第２の容器１６を分岐管１２の径方向外側に設け、容器１３，１６を分岐管１２を軸中心として同心円状に配設したから、第１，第２の脈動減衰系１４，１７をコンパクトに形成でき、従来技術に比べて余計な空間を必要とすることがなくなり、管路３が比較的狭い場所に配設されているときでも容易に脈動低減装置１１を適用することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、第２の周波数Ｆ2 を第１の周波数Ｆ1 の２倍の周波数とした場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばポンプ１の駆動回転数が２段階に切換られるときには、これらの回転数に対応した圧油の脈動を低減すべく、第１の周波数Ｆ1 と第２の周波数Ｆ2 とをそれぞれ設定してもよい。
【００７９】
また、本実施の形態では、第２の容器１６を第１の容器１３に固着して設けるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、図５に示す変形例のように、第１の容器１３から離間した位置に第２の容器１６′を設ける構成としてもよい。
【００８０】
次に、図６は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の特徴は、第１，第２の容積室を圧油の脈動によって弾性変形する可撓性隔壁によって閉塞したことにある。なお、本実施の形態では、前記従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
図中、２１は管路３に接続された脈動低減装置で、該脈動低減装置２１は、後述の分岐管２２、第１の容器２３および第２の容器２５とから大略構成され、分岐管２２、第１，第２の容器２３，２５内には作動油が充填されている。
【００８２】
２２は管路３の途中位置に配設された分岐管で、該分岐管２２は所定の厚さ寸法をもって筒状に形成されている。そして、分岐管２２は、その基端側が管路３に接続されると共に、先端側が第１の容器２３に接続されて、分岐管２２内には作動油が充填されている。また、分岐管２２内で後述の連通穴２４の位置から分岐管２２の先端までの空間は第１の質量室Ａを形成している。そして、該質量室Ａ内の作動油は、第１の実施の形態と同様に第１の質量ｍ1 を構成している。
【００８３】
２３は分岐管２２に接続された第１の容器で、該容器２３は円筒状の筒部２３Ａと、該筒部２３Ａの両端面に設けられた円板部２３Ｂ，２３Ｃとからなり、筒部２３Ａの基端側に設けられた円板部２３Ｂの中心位置には分岐管２２が開口して接続されている。また、筒部２３Ａの先端側に設けられた円板部２３Ｃはゴム等の弾性樹脂材料によって形成され、該円板部２３Ａは管路３内の圧油の脈動によって弾性変形する可撓性隔壁となっている。
【００８４】
また、容器２３内には第１の容積室Ｂが画成されており、該容積室Ｂは分岐管２２を介して管路３内に連通し、容積室Ｂ内には作動油が充填されている。そして、容積室Ｂは質量室Ａと共に第１の脈動減衰系を構成し、容積室Ｂ内に充填された作動油は前記第１の実施の形態と同様に第１の容量Ｃ1 を構成している。
【００８５】
２４は分岐管２２の長さ方向の途中位置に設けられた連通穴で、該連通穴２４は径方向に開口している。また、連通穴２４内の空間は第２の質量室Ｃを形成している。そして、該質量室Ｃ内の作動油は、第１の実施の形態と同様に第２の質量ｍ2 を構成している。
【００８６】
２５は分岐管２２の径方向外側に設けられた第２の容器で、該容器２５は分岐管２２を取囲み、第１の容器２３と共に分岐管２２を軸中心として同心円状に配設されている。そして、容器２５は、分岐管２２に固着され径方向外側に延びる円板部２５Ａと、該円板部２５Ａと第１の容器２３の円板部２３Ｂとの間に設けられ分岐管２２と共に二重筒を形成する筒部２５Ｂとから構成されている。
【００８７】
そして、筒部２５Ｂはゴム等の弾性樹脂材料によって形成され、該筒部２５Ｂは管路３内の圧油の脈動によって弾性変形する可撓性隔壁となると共に、筒部２５Ｂの先端側は第１の容器２３の円板部２３Ｂに固着されている。これにより、容器２５は分岐管２２との間に筒状となった第２の容積室Ｄを画成している。また、容積室Ｄは連通穴２４を介して管路３内に連通し、容積室Ｄ内には作動油が充填されている。そして、容積室Ｄは質量室Ｃと共に第２の脈動減衰系を構成し、容積室Ｄ内に充填された作動油は前記第１の実施の形態と同様に第２の容量Ｃ2 を構成している。
【００８８】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施の形態では、第１の容積室Ｂを弾性材料からなる円板部２３Ｃによって閉塞すると共に、第２の容積室Ｄを弾性材料からなる筒部２５Ｂによって閉塞したから、第１，第２の容量Ｃ1 ，Ｃ2 のばね定数を小さくすることができる。
【００８９】
このため、予め決められた第１の周波数で振動する圧油の脈動が管路３内に発生したときには、圧油の流量の変動によって、第１の質量ｍ1 が分岐管２２内で往復運動することになる。このとき、第１の質量ｍ1 が分岐管１２から第１の容積室Ｂに向けて移動するときには、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに収縮すると共に、円板部２３Ｃが弾性変形し、容積室Ｂが膨張する。一方、第１の質量ｍ1 が分岐管１２から管路３に向けて移動するときには、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに膨張すると共に、円板部２３Ｃが弾性変形し、容積室Ｂが収縮する。
【００９０】
これにより、容量Ｃ1 は作動油の弾性と円板部２３Ｃとの弾性によって質量ｍ1 を分岐管１２内で弾性的に支持することができ、管路３内の圧力の変動を抑制し、第１の周波数で振動する圧油の脈動を減衰させることができる。
【００９１】
また、予め決められた第２の周波数で振動する圧油の脈動が管路３内に発生したときには、圧油の流量の変動に伴って、第２の質量ｍ2 が連通穴２４内で往復運動することになる。このとき、第２の質量ｍ2 が連通穴２４から第２の容積室Ｄに向けて移動するときには、第２の容積室Ｄ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに収縮すると共に、筒部２５Ｂが弾性変形し、容積室Ｄが膨張する。一方、第２の質量ｍ2 が連通穴１５から分岐管１２内に向けて移動するときには、第１の容積室Ｂ内に充填された作動油がその弾性によって僅かに膨張すると共に、筒部２５Ｂが弾性変形し、容積室Ｄが収縮する。
【００９２】
これにより、容量Ｃ2 は作動油の弾性と筒部２５Ｂとの弾性によって質量ｍ2 を連通穴２４内で弾性的に支持することができ、管路３内の圧力の変動を抑制し、第２の周波数で振動する圧油の脈動を減衰させることができる。
【００９３】
このように、容積室Ｂ，Ｄを円板部２３Ｃ，筒部２５Ｂによって閉塞した場合には、圧油の脈動によって容積室Ｂ，Ｄが収縮、膨張するため、容積室Ｂ，Ｄの体積を大きくした場合と同様の作用効果を得ることができる。このため、例えば円板部２３Ｃ，筒部２５Ｂを金属材料等の非弾性材料で形成した場合に比して、円板部２３Ｃ，筒部２５Ｂを弾性材料によって形成した場合には、容積室Ｂ，Ｄをより小型化することができ、当該脈動低減装置２１をよりコンパクトに形成できるものである。
【００９４】
なお、前記第２の実施の形態では、第１，第２の容積室Ｂ，Ｄを弾性材料からなる円板部２３Ｃ，筒部２５Ｂによって閉塞するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、第１，第２の容積室Ｂ，Ｄのうち一方の容積室を弾性材料等の可撓性隔壁によって閉塞する構成としてもよい。
【００９５】
また、前記各実施の形態では、分岐管１２に単一の連通穴１５を設ける構成としたが、本発明はこれに限るものではなく、分岐管１２に径方向に開口した複数の貫通穴を設け、これらの貫通穴によって連通穴を構成してもよい。
【００９６】
また、前記各実施の形態では、第１の容器、第２の容器を円筒状に形成するものとしたが、必ずしも円筒状である必要はなく、第１の容積室Ｂ、第２の容積室Ｄが画成されていれば断面多角形状、断面長円形状、断面楕円形状等の他の形状でもよい。
【００９７】
さらに、前記各実施の形態では、脈動低減装置を圧油を圧送する管路に適用するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、水、空気等の流体を圧送する水圧配管、空圧配管等にも広く適用できるものである。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、管路に接続された分岐管の先端側に第１の容積室を設けると共に、分岐管には連通穴を設け、分岐管の外周側には連通穴を介して分岐管と連通した第２の容積室を設ける構成としている。このため、管路内で流体の流量に変動が生じたときに、第１の容積室内に充填された流体がその弾性によって膨張、収縮すると共に、第２の容積室内に充填された流体がその弾性によって膨張、収縮する。これにより、管路内の圧力の変動を抑制し、圧力の脈動を低減することができる。
【００９９】
また、請求項１の発明によれば、分岐管内で連通穴の位置から前記分岐管の先端までの空間を第１の質量室として前記第１の容積室内と共に第１の脈動減衰系を構成し、前記連通穴内の空間を第２の質量室として前記第２の容積室内と共に第２の脈動減衰系を構成している。このため、予め決められた第１の周波数で管路内の流体の流量が変動するときに、第１の容積室内の流体がその弾性によって膨張、収縮し、分岐管内で往復運動する第１の質量室内の流体を弾性的に支持することができる。これにより、第１の脈動減衰系は圧力の変動を抑制することができ、第１の周波数で変動する圧力の脈動を減衰させることができる。
【０１００】
一方、予め決められた第２の周波数で管路内の流体の流量が変動するときに、第２の容積室内の流体がその弾性によって膨張、収縮し、連通穴内で往復運動する第２の質量室内の流体を弾性的に支持することができる。これにより、第２の脈動減衰系は圧力の変動を抑制することができ、第２の周波数で変動する圧力の脈動を減衰させることができる。
【０１０１】
従って、第１，第２の容積室の体積、分岐管の形状、連通穴の穴径寸法等を適宜設定することによって、異なる２つの周波数で変動する圧油の脈動を効率的に宜減することができる。
【０１０２】
また、請求項２の発明によれば、第１の容積室と第２の容積室とは分岐管を軸中心として同心円状に配設したから、第１，第２の容積室からなる第１，第２の脈動減衰系をコンパクトに形成することができ、比較的狭い場所に配設されている管路に対しても当該脈動低減装置を容易に適用することができる。
【０１０３】
また、請求項３の発明によれば、第１の容積室と第２の容積室のうち少なくとも一方の容積室は、流体の脈動によって弾性変形する可撓性隔壁によって閉塞されて構成としたから、例えば第１，第２の容積室を金属材料等の非弾性部材で閉塞した場合に比して、第１，第２の容積室をより小型化することができ、当該脈動低減装置をよりコンパクトに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による脈動低減装置が適用された管路が油圧ポンプ等に接続された状態を示す油圧回路図である。
【図２】第１の実施の形態による脈動低減装置を示す縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態による脈動低減装置の第１，第２の脈動減衰系を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態による脈動低減装置の脈動低減率と周波数との関係を示す特性線図である。
【図５】第１の実施の形態による脈動低減装置の変形例を示す縦断面図である。
【図６】第２の実施の形態による脈動低減装置を示す断面図である。
【図７】従来技術による脈動低減装置が適用された管路が油圧ポンプ等に接続された状態を示す油圧回路図である。
【図８】従来技術による脈動低減装置の脈動低減率と周波数との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１１，２１ 脈動低減装置
１２，２２ 分岐管
１３，２３ 第１の容器
１４ 第１の脈動減衰系
１５，２４ 連通穴
１６，２５ 第２の容器
１７ 第２の脈動減衰系
２３Ｃ 円板部（可撓性隔壁）
２５Ｂ 筒部（可撓性隔壁）
Ａ 第１の質量室
Ｂ 第１の容積室
Ｃ 第２の質量室
Ｄ 第２の容積室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid pulsation reducing device which is provided in a pipeline such as a hydraulic pipe or a pneumatic pipe, and is suitable for use in reducing pulsation of fluid generated in the pipeline.
[0002]
[Prior art]
In general, construction machines such as a hydraulic excavator and a hydraulic crane are provided with a pipeline for pumping hydraulic fluid as a fluid, and a hydraulic pump as a hydraulic source is connected to the pipeline. However, the pressure oil discharged from the hydraulic pump is likely to generate pulsations of the pressure oil whose pressure fluctuates with the reciprocation of the piston of the hydraulic pump. Therefore, a fluid pulsation reducing device is provided on the discharge side of the hydraulic pump in order to reduce the pulsation of the pressure oil.
[0003]
Accordingly, a conventional pulsation reducing device will be described with reference to FIG. 7. Reference numeral 1 denotes a hydraulic pump driven by a drive source (not shown) such as an engine, and the hydraulic pump 1 sucks hydraulic oil in a tank 2. The pressure oil is supplied to an actuator 5 such as a hydraulic cylinder through a conduit 3 for feeding pressure oil and a control valve 4.
[0004]
Reference numeral 6 denotes a side branch that is branched from a midway position of the pipe 3, and the side branch 6 is connected to the pipe 3 at the base end side and is closed at the tip end side. The length dimension L0 of the side branch 6 has a relationship of the following formula 1 between the sound velocity v in the pipe line 3 and the pressure oil pulsation frequency F0 to be reduced.
[0005]
[Expression 1]

[0006]
The fluid pulsation reducing device according to the prior art has the above-described configuration, and when the hydraulic pump 1 is driven, the flow rate of the pressure oil pumped through the pipe 3 is increased or decreased. When the flow rate of the pressure oil increases or decreases, the pressure oil pressure in the pipe line 3 fluctuates, and pressure oil pulsation occurs. Such pulsation of pressure oil propagates in the pipe 3 and also propagates to the control valve 4 and generates noise by vibrating the pipe 3 or the structure supporting the control valve 4.
[0007]
At this time, when the pulsation of the pressure oil propagating in the pipeline 3 enters the side branch 6, the tip side of the side branch 6 is closed, so the pulsation of the pressure oil that has entered the side branch 6 The light is reflected at the distal end side of the branch 6 and rejoins the pipe 3.
[0008]
Here, it is known that the pulsation of the pressure oil by the hydraulic pump 1 is generally composed of a fundamental frequency component and its harmonic component, so that the side of the frequency F0 coincides with the fundamental frequency of the pulsation of the pressure oil. The length dimension L0 of the branch 6 is set.
[0009]
For this reason, when the pulsation of the pressure oil that fluctuates at the frequency F0 propagates in the pipe 3, the phase between the pulsation of the pressure oil propagating in the pipe 3 and the pulsation of the pressure oil reflected from the side branch 6 is The pulsation of the pressure oil in the pipe line 3 is reduced by reversing 180 degrees in the path 3 and interference of these two pulsations.
[0010]
Thus, there is a relationship as shown in FIG. 8 between the pulsation frequency of the pressure oil and the pulsation reduction rate, and the pulsation of the pressure oil at a specific frequency F0 and an odd number of times 3F0, 5F0,. On the other hand, a large pulsation attenuation rate can be obtained.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the prior art described above, the pulsation reduction rate by the side branch 6 can be reduced by setting the length dimension L0 of the side branch 6 in advance corresponding to the frequency F0 which is the fundamental frequency of pulsation of pressure oil by the hydraulic pump 1. The pulsation of the pressure oil is effectively attenuated by the side branch 6 at the frequency F0.
[0012]
However, in the pulsation reducing device according to the prior art, although the pulsation of the frequency F0 corresponding to the length dimension L0 of the side branch 6 and the odd multiples 3F0, 5F0,... As shown in FIG. 8, since the pulsation reduction rate is small, the pulsation cannot be sufficiently attenuated. For example, there is a problem that the pulsation at the frequency 2F0 which is twice the frequency F0 cannot be reduced. Further, even when the drive rotational speed of the hydraulic pump 1 changes, the pulsation frequency changes, and therefore the pulsation cannot be reduced.
[0013]
In the case of a construction machine such as a hydraulic excavator, for example, the speed of sound v in the oil is 1500 m / s and the pulsation frequency F0 is about 230 Hz. Therefore, the length L0 of the side branch 6 is about 1.6 m. There is a tendency to be relatively long. For this reason, there is a problem that an extra space is required to accommodate such a relatively long side branch 6.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a fluid pulsation reducing device capable of attenuating pulsations of a plurality of frequencies.
[0015]
Another object of the present invention is to provide a fluid pulsation reducing apparatus capable of forming a plurality of pulsation damping systems in a compact manner.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the configuration adopted by the invention of claim 1 includes a branch pipe whose proximal end is branched from a pipe for feeding fluid and whose distal end is opened, and a first pipe connected to the distal end of the branch pipe. 1 volume chamber, a communication hole that is opened in a radial direction at an intermediate position in the length direction of the branch pipe, and a communication hole that is provided on the outer peripheral side of the branch pipe and communicates with the branch pipe through the communication hole And the second volume chamber The first pulsation damping system is configured together with the first volume chamber with the space from the position of the communication hole to the tip of the branch pipe in the branch pipe as the first mass chamber, and the space in the communication hole is defined as the first volume chamber. As a second mass chamber, a second pulsation damping system is configured together with the second volume chamber. The
[0017]
With this configuration, when the flow rate of the fluid in the conduit increases, the fluid in the first volume chamber can be contracted by its elasticity. Further, when the flow rate of the fluid in the conduit decreases, the fluid in the first volume chamber can be expanded by its elasticity.
[0018]
Further, when the flow rate of the fluid in the pipe line increases, the fluid in the second volume chamber can be contracted by its elasticity. Further, when the flow rate of the fluid in the pipe line decreases, the fluid in the second volume chamber can be expanded by its elasticity. Thereby, the fluctuation | variation of the pressure in a pipe line can be suppressed with the fluid in a 1st, 2nd volume chamber, and the pulsation of a fluid can be attenuated.
[0019]
Claims 1 In the invention of , Minutes The position of the communication hole in the manifold Et al minute The space up to the tip of the manifold is the first mass chamber First A first pulsation damping system is constructed with one volume chamber. , Communicating The space in the through hole is the second mass chamber First A second pulsation damping system is configured together with the two volume chambers.
[0020]
With the above configuration, the first mass composed of the fluid filled in the first mass chamber reciprocates in the branch pipe in accordance with the pulsation of the flow rate in the pipeline that fluctuates at a predetermined first frequency. . At this time, when the first mass moves to the distal end side of the branch pipe, the fluid filled in the first volume chamber contracts due to its elasticity. On the other hand, when the first mass moves to the proximal end side of the branch pipe, the fluid filled in the first volume chamber expands due to its elasticity. Thereby, the fluctuation | variation of the pressure in the 1st predetermined frequency can be suppressed, and the pulsation of fluid can be attenuated.
[0021]
Further, the second mass made of the fluid filled in the second mass chamber reciprocates in the communication hole in accordance with the pulsation of the flow rate in the pipeline that fluctuates at a predetermined second frequency. At this time, when the second mass moves outward in the radial direction of the branch pipe, the fluid in the second volume chamber contracts due to its elasticity. On the other hand, when the second mass moves inward in the radial direction of the branch pipe, the fluid in the second volume chamber expands due to its elasticity. As a result, it is possible to suppress the pressure fluctuation at the predetermined second frequency and attenuate the pressure pulsation. And the pulsation of the pressure of two different frequencies can be attenuated by the first and second pulsation damping systems.
[0022]
Claims 2 In this invention, the first volume chamber and the second volume chamber are arranged concentrically with the branch pipe as the axis center.
[0023]
With the above configuration, the first and second volume chambers can be provided on the radially outer side of the branch pipe, and the first and second pulsation damping systems including the first and second volume chambers can be compactly formed. Can do.
[0024]
Claims 3 In the invention, at least one of the first volume chamber and the second volume chamber is closed by a flexible partition that is elastically deformed by the pulsation of the fluid.
[0025]
In this case, when the flow rate of the fluid in the pipe line increases, the flexible partition is elastically deformed toward the outside of the volume chamber due to the pulsation of the fluid, and the volume chamber provided with the flexible partition is expanded. On the other hand, when the flow rate of the fluid in the pipe line decreases, the flexible partition wall is elastically deformed toward the inside of the volume chamber by the pulsation of the fluid, and the volume chamber provided with the flexible partition wall contracts. Thereby, the fluctuation of pressure can be suppressed and the pulsation of the fluid can be attenuated by the volume chamber provided with the flexible partition wall.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a fluid pulsation reducing device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0027]
1 to 4 show an example in which the fluid pulsation reducing device according to the first embodiment is applied to a hydraulic circuit. In the present embodiment, the same components as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0028]
In the figure, 11 is a pulsation reducing device connected to the conduit 3, and this pulsation reducing device 11 is generally composed of a branch pipe 12, a first container 13 and a second container 16 which will be described later. The first and second containers 13 and 16 are filled with hydraulic oil.
[0029]
Reference numeral 12 denotes a branch pipe disposed in the middle of the pipe 3, and the branch pipe 12 has an inner diameter dimension d1 and an outer diameter dimension d2 as shown in FIG. 2, and constitutes a second mass m2 to be described later. It is formed in a cylindrical shape having a thickness dimension L1 sufficient for this purpose. The proximal end side of the branch pipe 12 is connected to the conduit 3, and the distal end side is connected to the first container 13.
[0030]
Further, a space from the position of a communication hole 15 to be described later to the tip of the branch pipe 12 in the branch pipe 12 forms a first mass chamber A. The mass chamber A has a volume Vm1 expressed by the following equation (2) according to the inner diameter dimension d1 of the branch pipe 12 and the length dimension L2 from the tip of the branch pipe 12 to the communication hole 15.
[0031]
[Expression 2]
Vm1 = π × (d1 / 2) ² × L2
[0032]
13 is a first container formed integrally with the branch pipe 12, and the container 13 includes a cylindrical tube portion 13A and disk portions 13B and 13C provided on both end faces of the tube portion 13A. The branch pipe 12 is opened and connected to the center position of the disc part 13B provided on the base end side of the cylinder part 13A. The cylindrical portion 13A has an inner diameter dimension d3 and a length dimension L3, and the distal end side of the cylindrical portion 13A is closed by the disk portion 13C, so that a first volume Vc1 shown in the following equation 3 is provided inside the cylindrical portion 13A. A volume chamber B is defined. The volume chamber B communicates with the pipe 3 through the branch pipe 12, and the volume chamber B is filled with hydraulic oil. The volume chamber B and the mass chamber A constitute a first pulsation damping system 14 as shown in FIG.
[0033]
[Equation 3]
Vc1 = π × (d3 / 2) ² × L3
[0034]
A communication hole 15 is provided at a midway position in the length direction of the branch pipe 12. The communication hole 15 is spaced from the distal end side of the branch pipe 12 to the proximal end side by a length L2 as shown in FIG. The communication hole 15 is opened in the radial direction. The communication hole 15 is formed with a hole diameter d4, and the communication hole 15 has the same length as the thickness L1 of the branch pipe 12.
[0035]
The space in the communication hole 15 forms a second mass chamber C. The mass chamber C has a volume Vm2 expressed by the following equation (4) depending on the hole diameter d4 of the communication hole 15 and the thickness L1 of the branch pipe 12.
[0036]
[Expression 4]
Vm2 = π × (d4 / 2) ² × L1
[0037]
Reference numeral 16 denotes a second container provided outside the branch pipe 12 in the radial direction. The container 16 surrounds the branch pipe 12 and is arranged concentrically with the first container 13 around the branch pipe 12 as an axial center. Yes. The container 16 is provided between the disk part 16A that is fixed to the branch pipe 12 and extends radially outward, and the disk part 16A and the disk part 13B of the first container 13, and is connected to the container 16 together with the branch pipe 12. It is comprised from the cylinder part 16B which forms a heavy cylinder.
[0038]
The distal end side of the cylindrical portion 16B is fixed to the disc portion 13B of the first container 13, and the cylindrical portion 16B has an inner diameter dimension d5 and is a distance between the disc portion 16A and the disc portion 13B. It has a length dimension L4. As a result, the container 16 defines a cylindrical second volume chamber D between the branch pipe 12 and the volume chamber D has a volume Vc2 shown in the following equation (5). The volume chamber D communicates with the pipe 3 through the communication hole 15, and the volume chamber D is filled with hydraulic oil. The volume chamber D and the mass chamber C constitute a second pulsation damping system 17 as shown in FIG.
[0039]
[Equation 5]
Vc2 = π × ((d5 / 2) ² -(D2 / 2) ² ) X L4
[0040]
The first container 13 has an inner diameter d3 of the cylinder portion 13A, a length L3, a length L2 which is a distance from the communication hole 15, a sound velocity v in the pipe 3, and about 230 Hz, for example. The first frequency F1 to be reduced is formed so that the relationship shown in the following equation 6 holds.
[0041]
[Formula 6]

[0042]
The second container 16 has an inner diameter d5 of the cylindrical portion 16B, a length L4, a hole diameter d4 of the communication hole 15, an inner diameter d1 of the branch pipe 12, an outer diameter d2, The relationship shown in the following equation (7) is established between the sound velocity v and the second frequency F2 to be reduced, for example, about 460 Hz.
[0043]
[Expression 7]

[0044]
The pulsation reducing device 11 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described with reference to FIG.
[0045]
First, when the hydraulic pump 1 is driven, the flow rate of the pressure oil pumped through the pipe 3 is increased or decreased. When the flow rate of the pressure oil increases or decreases, the pressure oil pressure in the pipe line 3 fluctuates, and pressure oil pulsation occurs. Such pulsation of the pressure oil propagates in the pipe 3 and a part thereof is propagated in the first and second containers 13 and 16 through the branch pipe 12.
[0046]
At this time, the hydraulic oil in the first mass chamber A is slidably displaced in the branch pipe 12 together with a change in the flow rate of the pressure oil. For this reason, the hydraulic oil in the first mass chamber A constitutes a first mass m1 for storing kinetic energy. The mass m1 is expressed by the following equation (8) by the equation (2) indicating the density ρ, the length L2 of the hydraulic oil, and the volume Vm1 of the mass chamber A.
[0047]
[Equation 8]

[0048]
In addition, the hydraulic oil filled in the first volume chamber B is slightly expanded and contracted in the first container 13 due to the elasticity of the hydraulic oil due to the pulsation of the pressure oil in the pipe 3. For this reason, the hydraulic oil in the first volume chamber B constitutes a first capacity C1 for storing energy at the position of the first mass m1. Since the capacity C1 corresponds to a spring that supports the mass m1, the spring constant K1 due to the capacity C1 is expressed by the following equation (3) indicating the density ρ of the hydraulic oil, the speed of sound v in the pipe 3, and the volume Vc1 of the volume chamber B. It is shown as Equation 9.
[0049]
[Equation 9]

[0050]
The frequency F1 reduced by the first pulsation damping system 14 has the relationship shown in the following formula 10 between the first mass m1 and the spring constant K1.
[0051]
[Expression 10]

[0052]
Here, since the formula of the formula 6 satisfies the relations of the formula 8, the formula 9, and the formula 10, the inner diameter dimension d3, the length dimension L3, and the communication hole 15 of the cylindrical portion 13A are set to satisfy the relation of formula 6. The first pulsation damping system 14 can reduce the pulsation of the pressure oil at the frequency F1 of about 230 Hz, for example, by setting the length dimension L2 that is the distance of.
[0053]
That is, when the pulsation of the pressure oil oscillating at the first frequency F1 occurs in the pipe 3, the first mass m1 reciprocates in the branch pipe 12 as the pressure oil flow varies. Become. At this time, when the first mass m1 moves from the branch pipe 12 toward the first volume chamber B, the hydraulic oil filled in the first volume chamber B slightly contracts due to its elasticity. On the other hand, when the first mass m1 moves from the branch pipe 12 toward the pipe 3, the hydraulic oil filled in the first volume chamber B expands slightly due to its elasticity. Thereby, the capacity C1 can elastically support the mass m1 in the branch pipe 12, can suppress the fluctuation of the pressure in the pipe 3, and attenuate the pulsation of the pressure oil that fluctuates at the frequency F1. be able to.
[0054]
On the other hand, the hydraulic oil in the communication hole 15 is slidably displaced in the communication hole 15 together with a change in the flow rate of the pressure oil. For this reason, the hydraulic oil in the communication hole 15 constitutes a second mass m2 for storing a movement energy hole. The mass m2 is expressed by the following equation 11 by the equation 4 indicating the density ρ of the hydraulic oil, the thickness dimension L1 of the branch pipe 12 and the volume Vm2 of the mass chamber C.
[0055]
[Expression 11]

[0056]
Here, the thickness dimension L1 of the branch pipe 12 has the relationship shown in the following formula 12 between the inner diameter dimension d1 and the outer diameter dimension d2.
[0057]
[Expression 12]
L1 = (d2 -d1) / 2
[0058]
For this reason, Formula 11 can be expressed as Formula 13 below.
[0059]
[Formula 13]

[0060]
Further, the hydraulic oil filled in the second volume chamber D is slightly expanded and contracted in the second container 16 due to the elasticity of the hydraulic oil due to the pulsation of the pressure oil in the conduit 3. For this reason, the hydraulic oil in the second volume chamber D constitutes a second capacity C2 for storing energy at the position of the second mass m2. Since the capacity C2 corresponds to a spring that supports the mass m2, the spring constant K2 due to the capacity C2 is expressed by the following equation (4) indicating the density ρ of the hydraulic oil, the speed of sound v in the pipe 3, and the volume Vc2 of the volume chamber D. It is shown as the following equation (14).
[0061]
[Expression 14]

[0062]
The frequency F2 reduced by the second pulsation damping system 17 satisfies the relationship shown in the following equation 15 between the second mass m2 and the spring constant K2.
[0063]
[Expression 15]

[0064]
Here, since the equation of the equation 7 satisfies the relationship of the equation 13, the equation 14, and the equation 15, the inner diameter dimension d5 of the cylindrical portion 15B, the length dimension L4, the hole diameter of the communication hole 15 to satisfy the relationship of the expression 7. By setting the dimension d4, the inner diameter dimension d1 and the outer diameter dimension d2 of the branch pipe 12 and forming the second container 16, the second pulsation damping system 17 can cause the pulsation of pressure oil at a frequency F2 of about 460 Hz, for example. Can be reduced.
[0065]
That is, when the pulsation of the pressure oil oscillating at the second frequency F2 occurs in the pipe 3, the second mass m2 reciprocates in the communication hole 15 as the pressure oil flow varies. Become. At this time, when the second mass m2 moves from the communication hole 15 toward the second volume chamber D, the hydraulic oil filled in the second volume chamber D contracts slightly due to its elasticity. On the other hand, when the second mass m2 moves from the communication hole 15 toward the branch pipe 12, the hydraulic oil filled in the second volume chamber D expands slightly due to its elasticity. As a result, the capacity C2 can elastically support the mass m2 in the communication hole 15, can suppress the fluctuation of the pressure in the conduit 3, and attenuate the pulsation of the pressure oil that fluctuates at the frequency F2. be able to.
[0066]
In this way, the volumes Vc1 and Vc2 of the first and second volume chambers B and D, the inner diameter dimension d1 of the branch pipe 12, the thickness dimension L1, and the hole diameter dimension d4 of the communication hole 15 are expressed by the following expressions (6) and (7). By appropriately setting within a range that satisfies the above, pulsation of pressure oil at two frequencies can be efficiently reduced.
[0067]
Next, effects of the pulsation reducing device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, there is a relationship expressed by the following equation 16 between the flow rate Qm (S) and the pressure Pm (S) at the midway position of the pipeline 3 to which the branch pipe 12 is connected.
[0068]
[Expression 16]

However, ω1 = 2π × F1
ω2 = 2π × F2
ω12 = (ω1 + ω2) / 2
[0069]
Here, Gm (S) is a transfer function, S is a Laplace operator, Km is a gain when a change in flow rate is converted to a change in pressure, ζ1, ζ2, and ζ12 are branch pipes 12, vessels 13, 16 and communication. It is a constant determined by the shape of the hole 15 and the like.
[0070]
At this time, the pulsation reduction rate Att with respect to the frequency F is expressed by the following equation 17 using the transfer function Gm.
[0071]
[Expression 17]

[0072]
FIG. 4 shows the relationship between the frequency F and the pulsation reduction rate Att. As shown by the characteristic line 18 in FIG. 4, the pressure oil pulsation at the first frequency F1 and the second frequency F2 is shown. A large pulsation reduction rate Att is shown. Therefore, the pulsation reducing device 11 can reduce the pulsation of the pressure oil that fluctuates at two different frequencies F1 and F2, for example, while reducing the pulsation of the pressure oil that oscillates at the basic frequency F1. The pulsation of the pressure oil that vibrates at the frequency F2 that is the second harmonic can be reliably attenuated.
[0073]
Thus, in the present embodiment, the first volume chamber B is provided on the distal end side of the branch pipe 12 connected to the pipe 3, and the second volume chamber D is provided on the outer peripheral side of the branch pipe 12. 12 is provided with a communication hole 15 opened in the second volume chamber D, so that the hydraulic oil filled in the first volume chamber B when the flow rate fluctuates in the pipe 3. Is slightly expanded and contracted by its elasticity, and the hydraulic oil filled in the second volume chamber D is slightly expanded and contracted by its elasticity. Thereby, the fluctuation | variation of the pressure in the pipe line 3 can be suppressed, and the pulsation of pressure oil can be reduced.
[0074]
Further, the first mass chamber A and the first volume chamber B constitute a first pulsation attenuation system 14, and the second mass chamber C and the second volume chamber D constitute a second pulsation attenuation system 17. Therefore, when the flow rate of the pressure oil in the pipe line 3 fluctuates at the predetermined first frequency F1, the hydraulic oil in the volume chamber B slightly expands and contracts due to its elasticity, and the mass chamber The mass m1 composed of the hydraulic oil in A can be elastically supported. As a result, the fluctuation of the pressure at the frequency F1 can be suppressed, and the pulsation of the pressure oil that fluctuates at the frequency F1 can be attenuated.
[0075]
Further, when the flow rate of the pressure oil in the pipe line 3 fluctuates at a predetermined second frequency F2, the hydraulic oil in the volume chamber D slightly expands and contracts due to its elasticity, and the second mass chamber. The mass m2 made of hydraulic oil in C can be elastically supported. Thereby, the fluctuation of the pressure at the frequency F2 can be suppressed, and the pulsation of the pressure oil that fluctuates at the frequency F2 can be attenuated.
[0076]
Accordingly, the volumes Vc1 and Vc2 of the first and second volume chambers B and D, the inner diameter dimension d1 of the branch pipe 12, the thickness dimension L1, and the hole diameter dimension d4 of the communication hole 15 satisfy the relations of equations 4 and 5. By appropriately setting the range, the pulsation of the pressure oil that fluctuates at two different frequencies can be efficiently reduced.
[0077]
In addition, the first container 13 is provided on the distal end side of the branch pipe 12, the second container 16 is provided on the radially outer side of the branch pipe 12, and the containers 13 and 16 are arranged concentrically with the branch pipe 12 as the axis. Therefore, the first and second pulsation damping systems 14 and 17 can be formed compactly, and no extra space is required as compared with the prior art, and the conduit 3 is disposed in a relatively narrow place. The pulsation reducing device 11 can be easily applied even when
[0078]
In the present embodiment, the case where the second frequency F2 is twice the first frequency F1 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the drive rotational speed of the pump 1 is When switching to two stages, the first frequency F1 and the second frequency F2 may be set to reduce the pulsation of the pressure oil corresponding to these rotational speeds.
[0079]
Further, in the present embodiment, the second container 16 is fixedly provided on the first container 13, but the present invention is not limited to this, and as in the modification shown in FIG. The second container 16 ′ may be provided at a position separated from the first container 13.
[0080]
Next, FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the first and second volume chambers are closed by a flexible partition that is elastically deformed by the pulsation of pressure oil. is there. In the present embodiment, the same components as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0081]
In the figure, reference numeral 21 denotes a pulsation reducing device connected to the conduit 3, and the pulsation reducing device 21 is mainly composed of a branch pipe 22, a first container 23, and a second container 25 described later. The first and second containers 23 and 25 are filled with hydraulic oil.
[0082]
Reference numeral 22 denotes a branch pipe disposed in the middle of the pipe 3, and the branch pipe 22 is formed in a cylindrical shape with a predetermined thickness. The branch pipe 22 is connected to the conduit 3 at the base end side and connected to the first container 23 at the distal end side, and the branch pipe 22 is filled with hydraulic oil. Further, a space from the position of a communication hole 24 described later to the tip of the branch pipe 22 in the branch pipe 22 forms a first mass chamber A. The hydraulic oil in the mass chamber A constitutes the first mass m1 as in the first embodiment.
[0083]
Reference numeral 23 denotes a first container connected to the branch pipe 22, and the container 23 includes a cylindrical tube portion 23A and disk portions 23B and 23C provided on both end surfaces of the tube portion 23A. A branch pipe 22 is opened and connected to the center position of the disc portion 23B provided on the base end side of 23A. Further, the disc portion 23C provided on the distal end side of the cylinder portion 23A is formed of an elastic resin material such as rubber, and the disc portion 23A is a flexible partition that is elastically deformed by the pulsation of the pressure oil in the pipe line 3. It has become.
[0084]
A first volume chamber B is defined in the container 23. The volume chamber B communicates with the pipeline 3 through the branch pipe 22, and the volume chamber B is filled with hydraulic oil. ing. The volume chamber B and the mass chamber A constitute a first pulsation damping system, and the hydraulic oil filled in the volume chamber B constitutes a first capacity C1 as in the first embodiment. Yes.
[0085]
Reference numeral 24 denotes a communication hole provided in the middle of the length direction of the branch pipe 22, and the communication hole 24 opens in the radial direction. Further, the space in the communication hole 24 forms a second mass chamber C. The hydraulic oil in the mass chamber C constitutes a second mass m2 as in the first embodiment.
[0086]
Reference numeral 25 denotes a second container provided outside the branch pipe 22 in the radial direction. The container 25 surrounds the branch pipe 22 and is arranged concentrically with the first container 23 around the branch pipe 22 as an axial center. Yes. The container 25 is provided between the disk portion 25A that is fixed to the branch tube 22 and extends radially outward, and the disk portion 25A and the disk portion 23B of the first container 23. It is comprised from the cylinder part 25B which forms a heavy cylinder.
[0087]
The cylindrical portion 25B is formed of an elastic resin material such as rubber, and the cylindrical portion 25B becomes a flexible partition that is elastically deformed by the pulsation of the pressure oil in the conduit 3, and the distal end side of the cylindrical portion 25B is 1 is fixed to the disk portion 23B of the container 23. As a result, the container 25 defines a second volume chamber D having a cylindrical shape with the branch pipe 22. Further, the volume chamber D communicates with the inside of the pipe line 3 through the communication hole 24, and the volume chamber D is filled with hydraulic oil. The volume chamber D forms a second pulsation damping system together with the mass chamber C, and the hydraulic oil filled in the volume chamber D forms a second capacity C2 as in the first embodiment. Yes.
[0088]
Thus, in the present embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In particular, in the present embodiment, the first volume chamber B is made of an elastic material. Since the second volume chamber D is closed by the cylindrical portion 25B made of an elastic material, the spring constants of the first and second capacities C1 and C2 can be reduced.
[0089]
For this reason, when pulsation of pressure oil oscillating at a predetermined first frequency is generated in the pipe 3, the first mass m1 reciprocates in the branch pipe 22 due to fluctuations in the flow rate of the pressure oil. It will be. At this time, when the first mass m1 moves from the branch pipe 12 toward the first volume chamber B, the hydraulic oil filled in the first volume chamber B slightly contracts due to its elasticity, The plate portion 23C is elastically deformed, and the volume chamber B is expanded. On the other hand, when the first mass m1 moves from the branch pipe 12 toward the pipe 3, the hydraulic oil filled in the first volume chamber B expands slightly due to its elasticity, and the disk portion 23C The volume chamber B contracts due to elastic deformation.
[0090]
Thereby, the capacity C1 can elastically support the mass m1 in the branch pipe 12 by the elasticity of the hydraulic oil and the disc portion 23C, and suppresses the fluctuation of the pressure in the pipe line 3. The pulsation of the pressure oil that oscillates at the frequency of can be attenuated.
[0091]
When pressure oil pulsation oscillating at a predetermined second frequency is generated in the pipe 3, the second mass m2 reciprocates in the communication hole 24 as the pressure oil flow varies. Will do. At this time, when the second mass m2 moves from the communication hole 24 toward the second volume chamber D, the hydraulic oil filled in the second volume chamber D slightly contracts due to its elasticity, and the cylinder The portion 25B is elastically deformed, and the volume chamber D is expanded. On the other hand, when the second mass m2 moves from the communication hole 15 into the branch pipe 12, the hydraulic oil filled in the first volume chamber B expands slightly due to its elasticity, and the cylinder portion 25B The volume chamber D contracts due to elastic deformation.
[0092]
As a result, the capacity C2 can elastically support the mass m2 in the communication hole 24 by the elasticity of the hydraulic oil and the elasticity of the cylinder portion 25B, and suppresses the fluctuation of the pressure in the pipe line 3 and the second The pulsation of pressure oil that oscillates at a frequency can be attenuated.
[0093]
As described above, when the volume chambers B and D are closed by the disk portion 23C and the cylinder portion 25B, the volume chambers B and D contract and expand due to the pulsation of the pressure oil. It is possible to obtain the same effect as when the size is increased. For this reason, for example, when the disc portion 23C and the cylinder portion 25B are formed of an elastic material, the volume chamber B is compared with the case where the disc portion 23C and the cylinder portion 25B are formed of an inelastic material such as a metal material. , D can be further downsized, and the pulsation reducing device 21 can be formed more compactly.
[0094]
In the second embodiment, the first and second volume chambers B and D are closed by the disk portion 23C and the cylinder portion 25B made of an elastic material. However, the present invention is not limited to this. Instead, one of the first and second volume chambers B and D may be closed by a flexible partition such as an elastic material.
[0095]
Moreover, in each said embodiment, it was set as the structure which provided the single communication hole 15 in the branch pipe 12, However, This invention is not restricted to this, The several through-hole opened to the branch pipe 12 in radial direction is provided. The communication hole may be formed by providing these through holes.
[0096]
In each of the above embodiments, the first container and the second container are formed in a cylindrical shape. However, the first container and the second chamber are not necessarily cylindrical. Other shapes such as a polygonal cross section, an elliptical cross section, and an elliptical cross section may be used as long as D is defined.
[0097]
Further, in each of the embodiments described above, the pulsation reducing device has been described as being applied to a pipeline that pumps pressurized oil. However, the present invention is not limited to this, and a hydraulic pipe that pumps fluid such as water and air, It can be widely applied to pressure piping and the like.
[0098]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the first volume chamber is provided at the distal end side of the branch pipe connected to the pipe line, the communication hole is provided in the branch pipe, and the outer peripheral side of the branch pipe is provided. Is provided with a second volume chamber communicating with the branch pipe through the communication hole. For this reason, when the flow rate of the fluid fluctuates in the pipe, the fluid filled in the first volume chamber expands and contracts due to its elasticity, and the fluid filled in the second volume chamber It expands and contracts due to elasticity. Thereby, the fluctuation | variation of the pressure in a pipe line can be suppressed and pressure pulsation can be reduced.
[0099]
Claims 1 According to the invention, the space from the position of the communication hole to the tip of the branch pipe in the branch pipe is used as the first mass chamber to form the first pulsation damping system together with the first volume chamber, A second pulsation damping system is configured with the second mass chamber as a second mass chamber. For this reason, when the flow rate of the fluid in the pipe line fluctuates at a predetermined first frequency, the fluid in the first volume chamber expands and contracts due to its elasticity, and reciprocates in the branch pipe. The fluid in the mass chamber can be elastically supported. As a result, the first pulsation damping system can suppress pressure fluctuations and can attenuate pressure pulsations that fluctuate at the first frequency.
[0100]
On the other hand, when the flow rate of the fluid in the pipe line fluctuates at a predetermined second frequency, the fluid in the second volume chamber expands and contracts due to its elasticity and reciprocates in the communication hole. The fluid in the chamber can be elastically supported. As a result, the second pulsation damping system can suppress pressure fluctuations and can attenuate pressure pulsations that fluctuate at the second frequency.
[0101]
Therefore, by appropriately setting the volume of the first and second volume chambers, the shape of the branch pipe, the hole diameter size of the communication hole, etc., the pulsation of the pressure oil that fluctuates at two different frequencies can be effectively reduced. be able to.
[0102]
Claims 2 According to the invention, since the first volume chamber and the second volume chamber are arranged concentrically with the branch pipe as the axis center, the first and second pulsations including the first and second volume chambers are provided. The damping system can be formed in a compact manner, and the pulsation reducing device can be easily applied to a pipe line disposed in a relatively narrow place.
[0103]
Claims 3 According to the invention, at least one of the first volume chamber and the second volume chamber is configured to be closed by the flexible partition wall that is elastically deformed by the pulsation of the fluid. Compared to the case where the second volume chamber is closed with a non-elastic member such as a metal material, the first and second volume chambers can be made smaller, and the pulsation reducing device can be formed more compactly. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a state where a pipe line to which a pulsation reducing device according to a first embodiment of the present invention is applied is connected to a hydraulic pump or the like.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a pulsation reducing device according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing first and second pulsation damping systems of the pulsation reducing device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a pulsation reduction rate and a frequency of the pulsation reduction device according to the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a modification of the pulsation reducing device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a pulsation reducing device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram showing a state where a pipeline to which a pulsation reducing device according to the prior art is applied is connected to a hydraulic pump or the like.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the pulsation reduction rate and the frequency of the pulsation reduction device according to the prior art.
[Explanation of symbols]
11, 21 Pulsation reduction device
12,22 Branch pipe
13, 23 First container
14 First pulsation damping system
15, 24 communication hole
16, 25 Second container
17 Second pulsation damping system
23C disk part (flexible bulkhead)
25B cylinder (flexible bulkhead)
A 1st mass chamber
B First volume chamber
C Second mass chamber
D Second volume chamber

Claims (3)

基端側が流体を圧送する管路から分岐し先端が開口した分岐管と、該分岐管の先端側に接続された第１の容積室と、前記分岐管の長さ方向の途中位置で径方向に開口して設けられた連通穴と、前記分岐管の外周側に設けられ該連通穴を介して前記分岐管と連通した第２の容積室とからなり、
前記分岐管内で連通穴の位置から前記分岐管の先端までの空間を第１の質量室として前記第１の容積室内と共に第１の脈動減衰系を構成し、前記連通穴内の空間を第２の質量室として前記第２の容積室内と共に第２の脈動減衰系を構成してなる流体の脈動低減装置。A branch pipe having a proximal end branched from a conduit for pumping fluid and having a distal end opened, a first volume chamber connected to the distal end side of the branch pipe, and a radial direction at an intermediate position in the length direction of the branch pipe Ri Do from the opening to the communication hole provided in a second volume chamber communicating with the branch pipe via the communicating hole provided on an outer peripheral side of the branch pipe,
A space from the position of the communication hole to the tip of the branch pipe in the branch pipe is used as a first mass chamber to form a first pulsation damping system together with the first volume chamber, and the space in the communication hole is set to the second pulsation reducing device of the fluid ing constitute a second pulsation damping system together with the second volume chamber as the mass chamber. 前記第１の容積室と第２の容積室とは分岐管を軸中心として同心円状に配設してなる請求項１に記載の流体の脈動低減装置。2. The fluid pulsation reducing device according to claim 1, wherein the first volume chamber and the second volume chamber are concentrically arranged with a branch pipe as an axis center. 前記第１の容積室と第２の容積室のうち少なくとも一方の容積室は、流体の脈動によって弾性変形する可撓性隔壁によって閉塞されてなる請求項１または２に記載の流体の脈動低減装置。It said first volume chamber and at least one of the volume chambers of the second volume chamber, the pulsation of fluid according to 2 claim 1 or is closed by a flexible partition wall for elastically deformed by pulsation of the fluid Reduction device.

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