JP5820292B2 - Hydraulic device - Google Patents
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Description
本発明は、管路内の作動油圧力を所定圧力に維持するようにした油圧装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic apparatus configured to maintain a hydraulic oil pressure in a pipe line at a predetermined pressure.
従来、発電プラント設備等における油圧装置に用いられる作動油は、使用による酸化等によって劣化するため交換されているが、その交換頻度は高い。この作動油の酸化による酸価(油脂の変質の指標となる数値のひとつであり、「油脂1g中に存在する遊離脂肪酸を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数」)の上昇の主原因は従来から熱と水分であると考えられ、発熱と水分についてはいずれも極力少なくなるように油圧装置は設計されている。そして、酸価上昇を抑えるために、フィルタによって酸化生成物や水分を除去する方法がとられている。 Conventionally, hydraulic oil used in hydraulic equipment in power plant facilities and the like has been replaced because it deteriorates due to oxidation or the like due to use, but the replacement frequency is high. The increase in acid value due to the oxidation of this hydraulic oil (one of the numerical values that can be used as an index for the alteration of fats and oils, “the number of mg of potassium hydroxide required to neutralize free fatty acids present in 1 g of fats and oils)” Conventionally, the main cause is considered to be heat and moisture, and hydraulic devices are designed so that both heat generation and moisture are minimized. And in order to suppress an acid value raise, the method of removing an oxidation product and a water | moisture content with a filter is taken.
しかしながら、フィルタによって酸化生成物を除去する方法は、作動油の酸化生成物の発生自体を低減するのではなく発生した酸化生成物等の異物を除去することが主体であるため、添加剤等をも除去してしまう。また、酸化生成物を除去したフィルタエレメントの交換が必要となるため、メンテナンスに手間とコストが必要となる。 However, the method of removing the oxidation product by the filter mainly removes foreign matters such as the generated oxidation product rather than reducing the generation of the oxidation product itself of the hydraulic oil. Will also be removed. Moreover, since it is necessary to replace the filter element from which the oxidation products have been removed, labor and cost are required for maintenance.
一方、酸価が上昇した作動油は交換しなければならないが、作動油を交換するためには油圧装置が設けられたプラント設備全体を停止しなければならない。しかし、プラント設備によっては、非常に長期間、油圧装置で所定圧力を維持した運転を継続しなければならない設備もあり、簡単に停止することができない。そのため、作動油の交換間隔を延ばすために、作動油の酸価上昇を抑える手段が求められている。また、原子力発電プラント設備等のように、交換した作動油の廃棄が制限される場合もあり、このようなプラント設備においても作動油の交換間隔を延ばすために、作動油の酸価上昇を抑える手段が求められている。 On the other hand, the hydraulic oil whose acid value has risen must be replaced, but in order to replace the hydraulic oil, the entire plant equipment provided with the hydraulic device must be stopped. However, depending on the plant equipment, there is equipment that has to continue operation with a predetermined pressure maintained by a hydraulic device for a very long time, and cannot be easily stopped. Therefore, in order to extend the replacement interval of the hydraulic oil, a means for suppressing an increase in the acid value of the hydraulic oil is required. In addition, disposal of the replaced hydraulic oil may be restricted, such as in a nuclear power plant facility. In such a plant facility, an increase in the acid value of the hydraulic oil is suppressed in order to extend the hydraulic oil replacement interval. Means are sought.
そこで、本発明者は、作動油の酸価とその上昇速度について鋭意研究し、油圧管路における作動油の酸価上昇の主原因の一つである熱の発生要因と考えられていたせん断について考察し、この作動油のせん断に「絞り」が影響していることに着目した。 Therefore, the present inventor has eagerly studied the acid value of hydraulic oil and the rate of its rise, and about the shear that was considered to be one of the main causes of the increase in the acid value of hydraulic oil in hydraulic lines. We considered and focused on the influence of “squeezing” on the shearing of this hydraulic oil.
上記したような油圧装置における絞りは、例えば、ポンプ吐出量を調整する傾転機構へ供給される一部の作動油をタンクに戻すドレン管路や、油圧ポンプから吐出した吐出管路内の作動油の一部をタンクに戻すことにより油圧ポンプの過熱を防止する最小流量確保管路(ミニマムフロー)等に設けられている。 The throttle in the hydraulic device as described above is, for example, a drain line that returns a part of hydraulic oil supplied to the tilting mechanism that adjusts the pump discharge amount to the tank, or an operation in the discharge line that is discharged from the hydraulic pump. It is provided in a minimum flow rate securing pipeline (minimum flow) that prevents overheating of the hydraulic pump by returning a part of the oil to the tank.
図8は、この種の絞り100であり、管路101の内部に流路断面積を絞る筒体102が設けられ、この筒体102の中心部に設けられた円孔103で流路面積を小さく絞って高圧P0の上流側から低圧P1の下流側へ流れる作動油Oの流量を制限して、上流側の圧力を維持している。図9に示す絞り110は、管路111の内部流路面積を絞る上流側の筒体112と下流側の筒体113とが2段で配置された二段絞りとなっている。上流側の筒体112に設けられた円孔114に対して、下流側の筒体113に設けられた円孔115を大径にし、一段当たりの圧力差を小さくしている。このような絞り100,110を管路101,111内に配置して、それぞれ上流側における管路101,111内の作動油圧力を所定圧力に維持している。
FIG. 8 shows a
そして、本発明者は上記絞り100,110の円孔103,114,115の出口部分に着目し、この出口部分において作動油に生じるせん断が酸価上昇に大きく影響していると考えた。つまり、絞り100,110の部分における作動油は、円孔103,114,115の出口部分から低圧側に流れる噴流の境界面において大きな流速差を生じ、この流速差によって生じる渦等で作動油がせん断されて、これによって作動油が分子レベルで破壊されて酸価上昇を招いているのではないかと推察した。そして、この作動油のせん断が、作動油の劣化速度に大きく影響しているとの知見を得た。
The inventor paid attention to the outlet portions of the
なお、先行技術文献として、作動油タンクに設けた粘度センサで測定した作動油の粘度が油圧機器に損傷を来すおそれのある粘度であれば交換指示がなされるようにした装置(例えば、特許文献1参照)や、ポンプ吐出圧力検出手段が所定の吐出圧力を検出したときに油圧管路を開弁して油圧ポンプに必要なミニマムフロー量を確保するもの(例えば、特許文献2参照)等があるが、これらの先行技術は、作動油の酸価上昇を抑えることができるものではない。
In addition, as a prior art document, if the viscosity of the hydraulic oil measured by the viscosity sensor provided in the hydraulic oil tank is a viscosity that may cause damage to the hydraulic equipment, a replacement instruction is issued (for example, a patent) Document 1), or the one that secures the minimum flow amount necessary for the hydraulic pump by opening the hydraulic line when the pump discharge pressure detecting means detects a predetermined discharge pressure (see
そこで、本発明者は、絞りの部分における作動油のせん断と、絞りの形状と作動油の劣化との関係を考察して絞りの部分における構造を工夫し、作動油のせん断を抑えることができて、作動油の酸価上昇を抑えて劣化速度の低下を図ることができる油圧装置を発明した。 Therefore, the present inventor can consider the relationship between the shear of hydraulic oil in the throttle portion and the relationship between the shape of the throttle and deterioration of the hydraulic oil, and devise the structure in the throttle portion to suppress the hydraulic oil shear. Thus, a hydraulic device has been invented that can suppress the increase in the acid value of hydraulic oil and reduce the deterioration rate.
本発明は、制御機器へ供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出量を調整する傾転機構へ供給される一部の作動油をタンクに戻すドレン管路と、前記油圧ポンプから吐出される作動油の一部をタンクに戻すことにより前記油圧ポンプの過熱を防止する最小流量確保管路と、を備えた油圧装置であって、前記ドレン管路及び前記最小流量確保管路の少なくともいずれか一方は、前記作動油の管路内流量を制限する流量制限手段を備え、前記流量制限手段は、外筒と、該外筒の軸心上に配置した内筒と、前記外筒と前記内筒との間に形成される環状の開口部を有し、前記開口部で上流側から下流側へ作動油の一部をタンクに戻すように構成されている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「環状の開口部」は、内筒の周囲と外筒との間で作動油の流量を制限するように流路断面積が小さくなった円環状、C字状等の開口部をいう。また、「内筒」は、中空構造及び中実構造のいずれも含むものとする。 The present invention includes a hydraulic pump that discharges hydraulic oil supplied to a control device, a drain line that returns part of the hydraulic oil supplied to a tilting mechanism that adjusts a discharge amount of the hydraulic pump to a tank, And a minimum flow rate securing line for preventing overheating of the hydraulic pump by returning a part of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump to the tank, wherein the drain line and the minimum flow rate are secured. At least one of the pipes is provided with a flow restriction means for restricting the flow rate of the hydraulic oil in the pipe, and the flow restriction means includes an outer cylinder, an inner cylinder disposed on the axis of the outer cylinder, It has an annular opening formed between the outer cylinder and the inner cylinder, and is configured to return part of the hydraulic oil to the tank from the upstream side to the downstream side at the opening. The "annular opening" in the specification and claims is an annular shape whose flow passage cross-sectional area is small so as to limit the flow rate of hydraulic oil between the periphery of the inner cylinder and the outer cylinder. , C-shaped openings. The “inner cylinder” includes both a hollow structure and a solid structure.
この構成により、ドレン管路及び最小流量確保管路のいずれか一方からタンクに戻る作動油を、流量制限手段の外筒と内筒との間に形成した環状の開口部で流量を制限しつつ内筒に沿って下流側のタンクへ流すので、流量制限手段で上流側の管路内圧力を保ちつつ、環状の開口部から下流側に流す作動油にせん断が生じるのを抑えて、作動油の酸価上昇を抑えて劣化速度を低下させることができる。特に、最小流量確保管路は、ドレン管路に比べて多くの作動油をタンクへ戻しているため、高圧の上流側から低圧の下流側に流れる作動油にせん断が生じるのを大幅に抑えて、作動油の酸価上昇速度を抑えた劣化防止を図ることができる。 With this configuration, the hydraulic oil returning to the tank from either the drain pipe or the minimum flow rate securing pipe is restricted in flow rate by the annular opening formed between the outer cylinder and the inner cylinder of the flow restriction means. Since it flows to the tank on the downstream side along the inner cylinder, the hydraulic fluid flowing from the annular opening to the downstream side is prevented from being sheared while maintaining the pressure in the upstream pipe line by the flow restriction means, and the hydraulic oil The deterioration rate can be reduced by suppressing the increase in acid value. In particular, since the minimum flow rate securing pipeline returns more hydraulic fluid to the tank than the drain pipeline, shearing of hydraulic fluid flowing from the high pressure upstream side to the low pressure downstream side is greatly suppressed. Therefore, it is possible to prevent deterioration by suppressing the rate of increase in the acid value of the hydraulic oil.
また、前記内筒は、円錐形状に形成され、該内筒は、上流部分から下流部分に向けて広がる所定のテーパ角で形成されていてもよい。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「円錐形状」は、ニードル弁の弁体のようなニードル状(針状)の形状も含むものとする。このように構成すれば、上流側から下流側に流れる作動油は、内筒外面のテーパ角に沿って広がって下流側に流れるので、開口部を通過後に広がる作動油は内筒の広い面から下流側へ流れてせん断が生じるのを抑えられ、作動油の酸価上昇を更に抑えることができる。 The inner cylinder may be formed in a conical shape, and the inner cylinder may be formed with a predetermined taper angle that widens from the upstream portion toward the downstream portion. The “conical shape” in the specification and the claims includes a needle-like (needle-like) shape like a valve body of a needle valve. With this configuration, the hydraulic oil that flows from the upstream side to the downstream side spreads along the taper angle of the outer surface of the inner cylinder and flows to the downstream side, so the hydraulic oil that spreads after passing through the opening is from the wide surface of the inner cylinder. It is possible to suppress the occurrence of shearing by flowing to the downstream side, and further suppress the increase in the acid value of the hydraulic oil.
また、前記テ−パ角は、1度以上75度以下の範囲で形成されていてもよい。このように構成すれば、上流側から下流側に流れる作動油は、内筒外面のテーパ角に沿って広がって下流側に流れるので、開口部を通過後に広がる作動油は内筒の広い面から下流側へ流れてせん断が生じるのを抑えられ、作動油の酸価上昇を更に抑えることができる。 The taper angle may be formed in a range of 1 degree to 75 degrees. With this configuration, the hydraulic oil that flows from the upstream side to the downstream side spreads along the taper angle of the outer surface of the inner cylinder and flows to the downstream side, so the hydraulic oil that spreads after passing through the opening is from the wide surface of the inner cylinder. It is possible to suppress the occurrence of shearing by flowing to the downstream side, and further suppress the increase in the acid value of the hydraulic oil.
また、前記内筒は、上流部分におけるテーパ角に対して下流部分の一部が更に広がる大きなテーパ角で形成されていてもよい。このように構成すれば、内筒の下流部分において作動油は更に広がって下流側に流れるので、更に広い面から下流側に流れる作動油にせん断が生じるのを抑えて、作動油の酸価上昇を抑えることができる。 Moreover, the said inner cylinder may be formed with the big taper angle which a part of downstream part spreads further with respect to the taper angle in an upstream part. With this configuration, since the hydraulic oil further spreads and flows downstream in the downstream portion of the inner cylinder, the occurrence of shearing in the hydraulic oil flowing from the wider surface to the downstream side is suppressed, and the acid value of the hydraulic oil is increased. Can be suppressed.
また、前記内筒又は外筒は、軸方向に位置調整可能なように構成されていてもよい。このように構成すれば、内筒と外筒との間の環状の開口部面積を変更することができ、管路の上流側で維持する圧力に応じた開口部面積に調整できる流量制限手段を構成することができる。 Further, the inner cylinder or the outer cylinder may be configured to be positionally adjustable in the axial direction. If comprised in this way, the flow volume restriction | limiting means which can change the cyclic | annular opening area between an inner cylinder and an outer cylinder, and can be adjusted to the opening area according to the pressure maintained in the upstream of a pipe line. Can be configured.
また、前記外筒は、下流部分に縮径した流量調節部が形成され、前記内筒は、前記外筒の流量調節部との間に環状の開口部を形成する円柱体に形成されていてもよい。このように構成すれば、円柱体の内筒の周囲から下流側に流れる作動油にせん断が生じるのを抑えて作動油の酸価上昇を抑えることができる。 In addition, the outer cylinder is formed with a flow rate adjusting portion whose diameter is reduced in the downstream portion, and the inner cylinder is formed in a cylindrical body that forms an annular opening between the outer cylinder and the flow rate adjusting portion of the outer cylinder. Also good. If comprised in this way, it can suppress that a shearing arises in the hydraulic fluid which flows downstream from the circumference | surroundings of the inner cylinder of a cylindrical body, and can suppress the raise of the acid value of hydraulic fluid.
また、前記ドレン管路及び最小流量確保管路に前記流量制限手段を備えてもよい。このように構成すればドレン管路及び最小流量確保管路のいずれでも作動油の酸価上昇を抑えることができ、更なる作動油の酸価上昇抑制が可能となる。 Further, the flow restriction means may be provided in the drain line and the minimum flow rate securing line. If comprised in this way, the acid value rise of hydraulic fluid can be suppressed in any of the drain pipe and the minimum flow rate securing pipe, and further increase in the acid value of hydraulic oil can be suppressed.
本発明によれば、作動油の酸価上昇速度を大幅に抑えることができるので、作動油の劣化速度を大幅に低下させて交換間隔を大幅に延ばすことが可能となる。これにより、簡単に停止することができないプラント設備や、作動油の廃棄が制限される設備等において作動油のメンテナンス軽減を図ることが可能となる。 According to the present invention, the rate of increase in the acid value of the hydraulic oil can be greatly suppressed, so that the deterioration rate of the hydraulic oil can be greatly reduced and the replacement interval can be greatly extended. As a result, it is possible to reduce the maintenance of hydraulic oil in plant equipment that cannot be stopped easily or in equipment where the disposal of hydraulic oil is restricted.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、例えば、制御機器としての蒸気タービンのタービンガバナ等に供給する作動油を可変容量形ポンプで吐出管路に吐出する油圧装置を例に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, for example, a hydraulic apparatus that discharges hydraulic oil supplied to a turbine governor of a steam turbine serving as a control device to a discharge pipe with a variable displacement pump will be described as an example.
図1に示すように、この油圧装置1は、タンク2の作動油が可変容量形ポンプ3(以下、単に「油圧ポンプ」ともいう)によって吐出管路(主管路)5に吐出され、この作動油が蒸気タービンのタービンガバナ等(図示略)に供給されている。図示する弁6は、タービンガバナ等に作動油を供給する時に開放される弁である。
As shown in FIG. 1, in the
そして、上記吐出管路5には、油圧ポンプ3の吐出量を調整する傾転機構15へ供給される一部の作動油をタンク2に戻すドレン管路10と、油圧ポンプ3から吐出される作動油の一部をタンク2に戻すことにより油圧ポンプ3の過熱を防止する最小流量確保管路20とが設けられている。吐出管路5の上流側にドレン管路10が設けられ、下流側に最小流量確保管路20が設けられている。
Then, a part of the hydraulic oil supplied to the
上記ドレン管路10には、所定圧力で開放するリリーフ弁11が設けられている。そして、このドレン管路10の下流部分に、油劣化防止機能を備えたドレン用流量制限手段12が設けられている。ドレン用流量制限手段12は、吐出管路5内の圧力を所定圧力で維持するための傾転機構15に供給される作動油の圧力を保ちつつ、タンク2に一部の作動油を戻すように流量を制限する。このドレン用流量制限手段12の構造は、後述する。
The
なお、油圧ポンプ3、ドレン管路10、リリーフ弁11、傾転機構15、及びドレン用流量制限手段12は、可変容量型のポンプユニット4として一体的に構成されていても良い。
Note that the
また、上記最小流量確保管路20には、油劣化防止機能を備えた最小流量確保用流量制限手段22が設けられている。最小流量確保用流量制限手段22は、油圧ポンプ3から吐出した作動油の吐出管路5内の圧力を所定圧力に保ちつつ、一部の作動油をタンク2に戻すように流量を制限する。この最小流量確保用流量制限手段22は、上記ドレン用流量制限手段12と同一の構造を適用することができる。この最小流量確保用流量制限手段22の構造も、後述する。
The minimum flow rate securing
このような油圧装置1によれば、油圧ポンプ3の吐出量が制御されている状態では、ドレン管路10に設けたドレン用流量制限手段12によって、傾転機構15内の圧力が所定圧力を維持するようにドレン管路10内の作動油の流量が制限され、その作動油はタンク2に戻される。また、最小流量確保管路20に設けられた最小流量確保用流量制限手段22により、油圧ポンプ3から作動油を吐出している状態で、吐出管路5内の圧力を保ちつつ最小流量確保管路20内の作動油の流量を制限して、作動油の一部がタンク2に戻される。
According to such a
この実施形態の油圧装置1では、ドレン管路10にドレン用流量制限手段12を設け、最小流量確保管路20に最小流量確保用流量制限手段22を設けているので、上記したように吐出管路5内の作動油を、流量制限しつつタンク2へ戻すドレン管路10及び最小流量確保管路20の両方の流量制限手段12,22で高圧の上流側から低圧の下流側へ流れる作動油の酸価上昇を抑えることができ、作動油の劣化速度を大幅に低下させて交換間隔を大幅に延ばすことが可能となる。
In the
なお、上記流量制限手段12,22は、後述するように、ドレン管路10及び最小流量確保管路20のいずれか一方に設けても酸価上昇を抑えることができるので、いずれか一方の管路10,20に設けるようにしてもよい。
As described later, the flow
以下、図2〜図5に基づいて、上述した油劣化防止機能を備えたドレン用流量制限手段12及び最小流量確保用流量制限手段22の構造について説明する。これら流量制限手段12,22は同じ構造を採用できるため、これらの図の説明ではドレン用流量制限手段12として用いる流量制限手段を例に説明する。また、これらの図の説明ではドレン管路10を例に説明する。さらに、これらの図では、開口部を誇張して記載するが、例えば、0.数mm程度(0.2mm程度)の隙間の環状の開口部に設定される。
Hereinafter, the structures of the drain
図2に示す第1例の流量制限手段30は、ドレン管路10における管路内面に外筒31が設けられ、この外筒31の軸心上に、上流部分から下流部分に向けて大きいテーパ角θで広がる山形状の内筒32が設けられている。この実施形態の内筒32は、上流側に向けて尖る円錐体に形成されている。ここで、円錐体は、ニードル弁の弁体のようなニードル状(針状)の形状も含む。この内筒32は、上流部の一部が外筒31の中空部分34に挿入された状態で配置されている。また、内筒32の上流側端部は、外筒31の上流側端部から所定量下流側に入った位置に配置されている。
The flow restricting means 30 of the first example shown in FIG. 2 is provided with an
このような外筒31と内筒32との組合わせによる流量制限手段30によれば、高圧P0の上流側から外筒31と内筒32との間の環状の開口部33を介して低圧P1の下流側に流れる作動油Oは、内筒32に沿って速度が遅く速度分布が小さいことと、内筒32がガイドとなって静止流体の巻込みが小さくなること等の効果により、作動油Oにせん断が生じるのを抑えることができる。
According to the flow restriction means 30 by combining the
図3に示す第2例の流量制限手段40は、ドレン管路10における管路内面に外筒41が設けられ、この外筒41の軸心上に、上流部分から下流部分に向けて所定のテーパ角θで広がるニードル状に形成された内筒42が設けられている。この内筒42は、上流部分が外筒41の中空部分44に挿入された状態で配置されている。また、内筒42の上流側端部は、外筒41の上流側端部から所定量下流側に入った位置に配置されている。
The flow restricting means 40 of the second example shown in FIG. 3 is provided with an
この例によれば、高圧P0の上流側から外筒41と内筒42との間の環状の開口部43を介して低圧P1の下流側に流れる作動油は、内筒42に沿って速度が遅く速度分布が小さいことと、内筒42がガイドとなって静止流体の巻込みが更に小さくなること等の効果により、作動油Oにせん断が生じるのを抑えることができる。
According to this example, the hydraulic oil flowing from the upstream side of the high pressure P0 to the downstream side of the low pressure P1 through the
図4に示す第3例の流量制限手段50は、上記第2例と同様の構造であるが、外筒51の軸心上に設けられる内筒52が、上流部分から下流部分に向けて所定のテーパ角θで広がった後、下流部分の一部が更に広がる大きなテーパ角θ2で広がる2段のニードル状に形成されている。この内筒52は、上流部分が外筒51の中空部分54に挿入された状態で配置されている。また、内筒52の上流側端部は、外筒51の上流側端部から所定量下流側に入った位置に配置されている。
The flow restricting means 50 of the third example shown in FIG. 4 has the same structure as that of the second example, but the
この例でも、高圧P0の上流側から外筒51と内筒52との間の環状の開口部53を介して低圧P1の下流側へ流れる作動油Oは、内筒52に沿って速度が遅く速度分布が小さいことと、内筒52がガイドとなって静止流体の巻込みが更に小さくなること等の効果により、作動油Oにせん断が生じるのを抑えることができる。
Also in this example, the hydraulic oil O flowing from the upstream side of the high pressure P0 to the downstream side of the low pressure P1 through the
図5に示す第4例の流量制限手段60は、管路10の内面に環状の外筒61が設けられ、この外筒61の軸心上に、円柱体に形成された内筒62が設けられている。外筒61は、管路10の内面に固定された外周部分65の下流部に、この外周部分65から軸心に向けて縮径する中空部分(流量調整部)64が設けられている。そして、円柱体の内筒62は、外筒61の中空部分64に挿入された状態で配置されている。これにより、外筒61の内周と内筒62の外周との間に環状の開口部63が形成されている。この例の場合、内筒62が軸方向に移動したとしても開口部63の開口面積は一定である。
The flow restricting means 60 of the fourth example shown in FIG. 5 is provided with an annular
この例によっても、高圧P0の上流側から外筒61と内筒62との間の環状の開口部63を介して低圧P1の下流側に流れる作動油Oは、内筒62に沿って速度が遅く速度分布が小さいことと、内筒62がガイドとなって静止流体の巻込みが小さくなること等の効果により、作動油Oにせん断が生じるのを抑えることができる。
Also in this example, the hydraulic oil O flowing from the upstream side of the high pressure P0 to the downstream side of the low pressure P1 through the
図6に示す第5例の流量制限手段70は、開口部73の面積を調整できるようにした流量制限手段70である。この例の流量制限手段70は、管路10の所定位置に設けられ、円筒状の上流側部材75と下流側部材76とを有している。
The flow
下流側部材76の軸心上には、内筒72の配置座77が設けられ、この配置座77に内筒72の円筒基部78が配置されている。この内筒72は、上流部分が小径に形成されており、上流部分から上記円筒基部78に向けて所定のテーパ角θで広がるように形成されている。また、内筒72には、円筒基部78の軸心に設けられた穴79が、テーパ部分で径方向に開口するように形成されている。
An
一方、上流側部材75は、下流端が所定の内径で形成された外筒71に形成されている。この外筒71の中空部分74に、上記内筒72の上流部分が配置されている。
On the other hand, the
そして、上記内筒72と外筒71との間に、これらの間隔を決めるスペーサ80が設けられている。このスペーサ80は、下流側部材76の内面に設けられ、下流側部材76の上流端に上流側部材75をねじ込んで固定することで外筒71と内筒72との間に固定されている。このスペーサ80の高さにより、外筒71と内筒72との間に形成される環状の開口部73の開口面積が決定される。図では大きな開口部73が形成されているが、実際には、例えば、0.数mm程度の隙間に設定される。
A
このような流量制限手段70によれば、スペーサ80の高さを変更することで環状の開口部73の面積を変更することができる。なお、スペーサ80によって外筒71の軸方向位置を調整可能とする構成は一例であり、他の構成で外筒71又は内筒72を軸方向に位置調整可能としてもよい。
According to such a flow restriction means 70, the area of the
この例によっても、高圧P0の上流側から外筒71と内筒72との間の環状の開口部73を介して低圧P1の下流側に流れる作動油Oは、内筒72に沿って速度が遅く速度分布が小さいことと、内筒72がガイドとなって静止流体の巻込みが小さくなること等の効果により、作動油Oにせん断が生じるのを抑えることができる。
Also in this example, the hydraulic oil O flowing from the upstream side of the high pressure P0 to the downstream side of the low pressure P1 through the
しかも、この例によれば、外筒71と内筒72との間の環状の開口部73の面積を変更することができ、管路10の上流側で維持する圧力に応じた開口部73の面積に調整することができる。
Moreover, according to this example, the area of the
なお、上記図2に示す内筒32、図3に示す内筒42、及び図4に示す内筒52、及び図6に示す内筒72は、いずれも上流部分から下流部分に向けて広がるテーパ状に形成されているが、そのテーパ角θは、例えば、1度〜75度の範囲で形成される。
The
上記第1例〜第5例の流量制限手段30,40,50,60,70は、上記したようにドレン用流量制限手段12及び最小流量確保用流量制限手段22のいずれか一方に使用しても効果を奏することができるので、ドレン管路10及び最小流量確保管路20のいずれか一方、又は両方の管路10,20に設ければよい。また、ドレン用流量制限手段12及び最小流量確保用流量制限手段22は、上記第1例〜第5例の流量制限手段30,40,50,60,70を、同一の組合わせ、異なった組合わせのいずれで設けてもよい。
The flow rate limiting means 30, 40, 50, 60, 70 of the first to fifth examples are used as one of the drain flow
図7は、油圧装置1のドレン管路10と最小流量確保管路20とに、上述した従来の絞り100,110を設けた場合と、上記各流量制限手段40,50,60,70を適宜組合わせて設けた場合とにおける、作動油の酸価上昇速度を実験した結果を示すグラフである。横軸に時間を示し、縦軸に酸価を示している。各実験は、上記各流量制限手段40,50,60,70の異なる組合わせ例をドレン管路10と最小流量確保管路20とに設け、作動油の酸価上昇値を所定時間毎に計測して、その傾向を直線で示している。
FIG. 7 shows a case where the above-described
図7に示す「□」の傾向を示す「実線」は、従来の図8に示す絞り100をドレン管路10に用い、従来の図9に示す絞り110を最小流量確保管路20に用いた場合の作動油の酸価上昇速度を示している。図示する酸価が最も高い位置が、油圧装置1を約220時間運転したときの酸価であり、この酸価を「3」とし、この従来の絞り100,110用いた「実線」に対し、以下に本発明の流量制限手段40,50,60,70を用いた例と比較する。
The “solid line” indicating the tendency of “□” shown in FIG. 7 uses the
図示する「○」の傾向を示す「二点鎖線」は、上記ドレン管路10に上述した図8に示す絞り100を用い、最小流量確保管路20に図4に示す第3例の流量制限手段50を用いた場合の例である。この組合わせの場合、「実線」で示すドレン管路10に従来の絞り100を用い、最小流量確保管路20に従来の絞り110を用いた場合に比べて酸価上昇速度を約1/3に抑えることができる。また、上記ドレン管路10に上述した図8に示す絞り100を用い、最小流量確保管路20に図2に示す第1例の流量制限手段30を用いた場合も略同様の結果となった。
The “two-dot chain line” indicating the tendency of “◯” shown in the figure uses the
このことは、例えば、ドレン管路10に比べて最小流量確保管路20の流量が多く、例えば、ドレン管路10に比べて最小流量確保管路20で2倍の作動油をタンク2に戻すような構成もあるため、最小流量確保管路20に流量制限手段50又は流量制限手段30を設けることで酸価上昇速度を大幅に抑えて作動油の劣化速度を低下することが可能であることがわかる。
This is because, for example, the flow rate of the minimum flow
図示する「△」の傾向を示す「一点鎖線」は、上記ドレン管路10に図5に示す第4例の流量制限手段60を用い、上記最小流量確保管路20に図4に示す第3例の流量制限手段50を用いた場合の例である。この例の場合も、上記「実線」で示す従来の絞り100,110をドレン管路10と最小流量確保管路20に設けた場合に比べて、酸価上昇速度を約1/3に抑えることができる。
The “one-dot chain line” indicating the tendency of “Δ” shown in the figure uses the flow restricting means 60 of the fourth example shown in FIG. 5 in the
図示する「◇」の傾向を示す「点線」は、上記ドレン管路10に図3に示す第2例の流量制限手段40を用い、上記最小流量確保管路20に図4に示す第3例の流量制限手段50を用いた場合の例である。この例の場合、上記「一点鎖線」で示す、ドレン管路10に第4例の流量制限手段60を用い、最小流量確保管路20に第3例の流量制限手段50を用いた場合に比べて、酸価上昇速度を更に約20%程度抑えることができる。従って、上記「実線」で示す従来の絞り100,110をドレン管路10と最小流量確保管路20に設けた場合に比べて、大幅に酸価上昇速度を抑えることができる。
The “dotted line” indicating the tendency of “◇” shown in the figure uses the flow restricting means 40 of the second example shown in FIG. 3 for the
このように、油圧装置1のドレン管路10及び最小流量確保管路20のいずれか一方、又は両方の管路10,20に上記したような流量制限手段40,50,60,70を用いることで、従来の絞り100,110における円孔からの自由噴流に比べて、外筒41,51,61,71と内筒42,52,62,72との間の環状の開口部43,53,63,73からの噴流は作動油の最高速度が遅く速度分布が小さいことと、内筒42,52,62,72がガイドとなって静止流体の巻込みが小さくなること等の効果により、作動油のせん断が抑えられて酸価上昇速度を抑えることができると考えられる。
As described above, the
従って、上記油圧装置1によれば、作動油の酸価上昇速度を抑えて劣化速度の低下を図ることが可能となり、簡単に停止することができないプラント設備や、作動油の廃棄が制限される設備、メンテナンス等が困難で作動油の交換間隔を延ばしたい設備等において、作動油を長期間にわたって使用できる油圧装置1を構成することが可能となる。
Therefore, according to the
その上、交換した作動油を廃棄できないプラント設備においては、作動油の長期使用によって廃棄油を減らすことが可能となる。 In addition, in plant facilities where the replaced hydraulic oil cannot be discarded, the waste oil can be reduced by long-term use of the hydraulic oil.
なお、上記実施形態では、第1例〜第5例の流量制限手段30,40,50,60,70を個別に説明し、上記図7ではその一例の実験結果を説明したが、上記したように、ドレン管路10及び最小流量確保管路20のいずれか一方の管路10,20に流量制限手段12,22を設けても、作動油の酸価上昇速度を抑えることができるので、油圧装置1が用いられるプラント設備等に応じて流量制限手段12,22をドレン管路10及び最小流量確保管路20のいずれか一方、又は両方の管路10,20に設けるようにすればよい。
In the above embodiment, the flow
また、上記実施形態では、流量制限手段12,22として外筒31,41,51,61,71と内筒32,42,52,62,72とを組合わせた例を説明したが、環状の開口部33,43,53,63,73を形成できるような構成であれば、例えば、ニードル弁の形態の流量制限手段であってもよく、流量制限手段12,22の構成は上記例に限定されるものではない。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which combined
さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。 Furthermore, the above-described embodiment shows an example, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
本発明に係る油圧装置は、作動油を長期間使用して交換頻度を抑えたい設備等に利用できる。 The hydraulic apparatus according to the present invention can be used for facilities that use hydraulic oil for a long period of time and want to suppress replacement frequency.
1 油圧装置
2 タンク
3 可変容量形ポンプ(油圧ポンプ)
4 ポンプユニット
5 吐出管路
6 弁
10 ドレン管路
11 リリーフ弁
12 ドレン用流量制限手段
15 傾転機構
20 最小流量確保管路
22 最小流量確保用流量制限手段
30 流量制限手段
31 外筒
32 内筒
33 開口部
40 流量制限手段
41 外筒
42 内筒
43 開口部
50 流量制限手段
51 外筒
52 内筒
53 開口部
60 流量制限手段
61 外筒
62 内筒
63 開口部
70 流量制限手段
71 外筒
72 内筒
73 開口部
80 スペーサ
1 Hydraulic system
2 tanks
3 Variable displacement pump (hydraulic pump)
4 Pump unit
5 Discharge pipeline
6
Claims (7)
前記ドレン管路及び前記最小流量確保管路の少なくともいずれか一方は、前記作動油の管路内流量を制限する流量制限手段を備え、
前記流量制限手段は、前記管路の内面において、前記管路の軸方向に設けられた外筒と、該外筒の軸心上に配置され、かつ上流側端部が前記外筒の上流側端部から所定量下流側に入った位置に配置された内筒と、前記外筒と前記内筒との間に形成される環状の開口部と、を有し、
前記環状の開口部から流出する流路において、前記内筒の断面積が上流側から下流側に向かって同一乃至は増加するように形成され、
前記環状の開口部を介して上流側から下流側へ作動油の一部をタンクに戻すように構成されていることを特徴とする油圧装置。 A hydraulic pump that discharges hydraulic oil supplied to the control device, a drain line that returns a part of the hydraulic oil supplied to the tilting mechanism that adjusts the discharge amount of the hydraulic pump to the tank, and a discharge from the hydraulic pump A minimum flow rate securing pipe for preventing overheating of the hydraulic pump by returning a part of the hydraulic oil to be returned to the tank,
At least one of the drain line and the minimum flow rate securing line includes a flow rate limiting unit that limits the flow rate of the hydraulic oil in the pipeline,
The flow restricting means is arranged on the inner surface of the pipe line on the outer cylinder provided in the axial direction of the pipe line, on the axis of the outer cylinder , and the upstream end is the upstream side of the outer cylinder. It has a cylindrical inner disposed at a position within a predetermined amount downstream from the end, and a annular opening formed between the inner cylinder and the outer cylinder,
In the flow path that flows out from the annular opening , the inner cylinder has a cross-sectional area that is the same or increases from the upstream side toward the downstream side,
A hydraulic apparatus configured to return a part of the hydraulic oil to the tank from the upstream side to the downstream side through the annular opening .
前記内筒は、前記外筒の流量調節部との間に環状の開口部を形成する円柱体に形成されている請求項1に記載の油圧装置。 The outer cylinder is formed with a flow rate adjusting portion having a reduced diameter in the downstream portion,
2. The hydraulic apparatus according to claim 1, wherein the inner cylinder is formed in a cylindrical body that forms an annular opening between the inner cylinder and a flow rate adjusting unit of the outer cylinder.
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