CN103115214B - 用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器。包括缸体、前后端盖、内管、与内管相关的间隙、通孔及阻尼孔、吸声材料、阻尼减振材料、密封圈以及安装螺孔、防滑螺栓等组成。在缸体上设有螺纹，固定前后两端盖；端盖内侧上开有圆形槽，固定不同形状的内管；后端盖上有螺纹，用于与缸体连接，并通过有外翻边的内管结构，压紧前端盖；内管以直接插入的方式固定在端盖上，内管上有间隙及阻尼孔等结构，通过不同直径内管把缸体内腔分割成靠阻尼孔连通的部分；吸声材料由非金属材料构成，贴于缸体内侧；减振填充物填充于端盖与壳体的连接部位；该消波器消减液压系统流体噪声及不同频率范围内的压力脉动，属于有效消波频率广的消波器。

Description

用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器

技术领域

本发明涉及一种压力消波器，尤其是涉及一种用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器。

背景技术

随着液压系统向高精尖的方向发展，其压力脉动与噪声对设备的影响也越来越大。在液压系统中，由于液压泵工作原理的限制，泵出口会有周期性的流量脉动，流量脉动流经系统阻抗时，会在系统中产生相应的压力脉动。此时，系统中其他元件或局部管路有可能与油液的压力脉动相作用产生共振。除此之外，液压油液还会传递机械振动，比如电机和负载的振动会经管路传入油液，油液中的流体噪声也会随液压管壁传出，使系统产生复杂的固液耦合振动。

为了消减这种有害而复杂的系统振动，避免设施的劳损破坏并提高设备工作环境稳定性，可以在管路上安装消波器。

目前普遍使用、有抗性消除脉动作用的元件是蓄能器，但是蓄能器有消波频率范围窄、工作维护成本高、非金属结构变形易疲劳、不能消除流体噪音等缺点；还有一种消波器是主动式消波器，通过测量管道中的脉动，由控制器和执行器在管道中产生与脉动频率相同、相位相反的人造脉动，来抵消原管路中的脉动，这种消波器可以消减一个频率段的脉动，但对于实际系统中的混合频率脉动往往无能为力，并且这种设备结构复杂，生产维护困难，技术依旧不成熟；还有一些具有消波器功能的元件因为局部阻力损失大等因素，其性能并没有得到广泛认可。

因此在实际生产中，需要一种结构简单、体积小巧、维护方便、性能优良的消波器。经现有技术的检索发现，专利号为00263449.X的中国发明专利记载了一种“管路振动与流体压力脉动衰减器”，这种衰减器主要由刚性壳体、筒状弹性体和两个接管组成。根据专利介绍，筒状弹性体和由壳体围成的内腔具有抗性吸收脉动的作用。这个专利没有利用到阻性消波结构，只提到了抗性消波结构，并且壳体内没有非金属吸声材料，金属与金属之间直接相连，不能减弱管路振动的传递，抗性腔室只有一个大腔室，不能提供广范围的消波作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器，使之不仅能克服现有消波元件各种缺陷，还具有利用消波器抗性共振腔、阻性阻尼孔、隔绝金属直接连接和消除流体噪声的特性。通过不同腔体，在宽频域衰减液压系统的脉动；经过合适的结构设计使其隔绝金属之间的直接连接达到消减金属管道间振动传递的目的；设计合适的结构并且在消波器内铺设有吸声材料，使之具有吸收流体噪声的功能。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括缸体，前端盖，后端盖，有外翻边的内管，第一内管、第二内管，后端盖上开有安装螺孔，缸体上安装有防滑螺栓；缸体两侧的前端盖和后端盖之间从内至外同轴安装有第一内管、第二内管和有外翻边的内管。有外翻边的内管管壁上开有多个阻尼孔，第一内管的一端和第二内管的一端连接处留有间隙，第一内管和第二内管侧面开有通孔；有外翻边的内管的一端外翻边经减振填充物和第一内管的另一端经密封圈分别支撑在前端盖的内侧面，有外翻边的内管的另一端外翻边经减振填充物和第二内管的另一端经密封圈分别支撑在后端盖的内侧面；缸体内壁铺设一层吸声材料，有外翻边的内管翻边与吸声材料相接触；中心开有消波器流体入口的前端盖与缸体之间在径向方向上填充起密封和减振作用的非金属填充物，中心开有消波器流体入口的前端盖与缸体之间在轴向方向上填充减振填充物，前端盖与有外翻边的内管之间、有外翻遍的内管与后端盖之间填充减振填充物；中心开有消波器流体出口的后端盖与缸体之间有密封圈。第一内管和第二内管管壁上开有通孔。

本发明具有的有益效果是：

本发明采用没有相对运动、无需安装弹簧、动密封和向非金属零件中充入氮气的简单结构，通过对结构参数设计，实现对液压系统中压力波的消减。因此其不仅能克服现有消波元件消波频率范围窄、工作维护成本高、非金属结构变形易疲劳、不能消除流体噪音和压损大等缺陷，还具有利用消波器抗性共振腔、阻性阻尼孔、隔绝金属直接连接和不产生并且消除流体噪声的特性。通过不同腔体，在宽频域衰减液压系统的脉动；经过合适的结构设计使其隔绝金属之间的直接连接达到消减金属管道间振动传递的目的；设计合适的结构并且在消波器内铺设有吸声材料，使之具有吸收流体噪声的功能。由于结构上的简洁性，可以实现对具体液压系统有针对性的设计与选择，因此其各部件具有模块化和灵活搭配的特点，这种消波器很容易实现系列化，有着广泛应用前景和发展潜力。

与背景技术相比，有以下四点明显不同之处：1，增加了阻尼孔结构，即增加了消波器的阻性作用；2，壳体内铺设有吸声材料，是用来吸收流体噪声，而不是用来增加消波器的抗性作用；3，金属壳体与端盖之间由非金属阻尼材料隔开，从而隔开了流体入口管路与出口管路之间的金属连接，有效降低了管路之间的振动传播作用；4，一个大腔室被有密封的内管分割为了不同的小腔室，用于消减不同频率段的脉动和流体噪声。

因此可以说，本发明是一种结构简单、维护方便、多功能而且性能优良的液压消波器。

附图说明

图1是用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器结构示意图。

图中：1.缸体，2. 非金属填充物，3.减振填充物，4.前端盖，5.吸声材料，6. 有外翻边的内管，7.防滑螺栓，8.消波器流体入口，9.第一内管，10.第二内管，11.安装螺孔，12.后端盖，13.密封圈，14.消波器流体出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括缸体1，前端盖4，后端盖12，有外翻边的内管6，第一内管9、第二内管10，后端盖上开有安装螺孔11，缸体上安装有防滑螺栓7；缸体1两侧的前端盖4和后端盖12之间从内至外同轴安装有第一内管9、第二内管10和有外翻边的内管6，有外翻边的内管6管壁上开有多个阻尼孔，第一内管9的一端和第二内管10的一端连接处留有间隙，当第一内管9和第二内管10直径相同时，端面之间留有轴向间隙，当第一内管9和第二内管10直径不同时，既可以端面间留有轴向间隙，又可以小直径内管插入大直径内管中，留下径向间隙；有外翻边的内管6的一端外翻边经减振填充物和第一内管9的另一端经密封圈分别支撑在前端盖4的内侧面，有外翻边的内管6的另一端外翻边经减振填充物和第二内管10的另一端经密封圈分别支撑在后端盖12的内侧面；缸体1内壁铺设一层吸声材料5，有外翻边的内管6翻边与吸声材料5相接触；中心开有消波器流体入口8的前端盖4径向与缸体1之间填充起密封和减振作用的非金属填充物2，中心开有消波器流体入口8的前端盖4台肩与缸体1之间填充减振填充物3；中心开有消波器流体出口14的后端盖12与缸体1之间有密封圈。

第一内管9和第二内管10管壁上开有通孔。

消波器由缸体、前后端盖、内管、与内管相关的断口及阻尼孔、吸声材料、阻尼减振材料、密封圈以及安装螺孔、防滑螺栓等组成。缸体上设有螺纹，用于固定前后两端盖；端盖内侧上开有圆形槽，可以固定不同形状的内管；后端盖上有螺纹，用于与缸体连接，并可以通过有外翻边的内管结构，压紧前端盖；内管以直接插入的方式固定在端盖上，内管上有断口及阻尼孔等结构，通过不同直径内管把缸体内腔分割成靠阻尼孔连通的部分；吸声材料由具有吸收噪声性质的非金属材料构成，贴于缸体内侧；非金属阻尼材料填充于端盖与壳体的连接部位，把消波器金属部分隔开；该消波器可以消减液压系统不同频率范围内的压力脉动，属于有效消波频率广的消波器。

如图1所示，消波器流体入口8和消波器流体出口14与系统管路连接；最外部的金属缸体1，前端盖4和后端盖12；缸体1中前端盖4和后端盖12之间安装有有外翻边的内管6、第一内管9和第二内管10；前端盖4与缸体1之间有非金属填充物2和减振填充物3；前端盖4与有外翻边的内管6、有外翻边的内管6与后端盖12之间有减振填充物3；第一内管9和第二内管10之间留有间隙，第一内管9和第二内管10管壁上开有通孔；有外翻边的内管6的管壁上开有阻尼孔；沿缸体1内壁铺设有吸声材料5；11为安装螺孔；密封圈13为两种密封，前端盖4与第一内管9之间有一道密封，后端盖12与第二内管10之间有一道密封，后端盖12与缸体1之间有一道密封；缸体1上有防滑螺栓7；后端盖12与缸体1之间的连接为螺纹连接。

在实际使用中，如果主要用于消减泵源压力脉动，则可将消波器安装在泵源附近，如果要吸收节流阀等元件的压力脉动，则可安装于阀附近。当有具体特别消波系统需要消波时，可以通过设计内管具体尺寸来达到最优消波效果，比如当脉动量增大时可以适量扩大阻尼孔的直径，不同工作压力下可以使用不同性质的吸声材料以保持流体消噪的良好效果。

对于系统中的低频压力脉动来说，当压力升高时高压油液有足够时间从阻尼孔通过，当压力降低时，刚才通过的油液又会经阻尼孔流回管道，油液在阻尼孔之间的反复流动产生了局部压力损失，使压力脉动能量得到消耗；如果是高频脉动，小的阻尼孔会因响应慢而几乎不起作用，此时内管上的大孔起到吸收和补偿压力脉动油液的作用，在系统中属于抗性的蓄能放能元件；当流体中的噪声通过内管上的孔传入消波器腔室后，噪声被吸声材料吸收或散射，减弱了消波器内壁结构反射噪声回到管路的特性，以达到消减流体噪声的目的；缸体与端盖、内管与端盖之间的填充物，第一内管与第二内管之间的间隙，均可以避免金属与金属之间的直接连接，从而可以有效减弱管路振动和噪声的传播。

Claims (2)

1.一种用于消减液压系统流体噪声和脉动的消波器，其特征在于：包括缸体（1），前端盖（4），后端盖（12），有外翻边的内管（6），第一内管（9）、第二内管（10），后端盖上开有安装螺孔（11），缸体上安装有防滑螺栓（7）；缸体（1）两侧的前端盖（4）和后端盖（12）之间从内至外同轴安装有第一内管（9）、第二内管（10）和有外翻边的内管（6），有外翻边的内管（6）管壁上开有多个阻尼孔；第一内管（9）的一端和第二内管（10）的一端连接处留有间隙；有外翻边的内管（6）的一端外翻边经减振填充物和第一内管（9）的另一端经密封圈分别支撑在前端盖（4）的内侧面，有外翻边的内管（6）的另一端外翻边经减振填充物和第二内管（10）的另一端经密封圈分别支撑在后端盖（12）的内侧面；缸体（1）内壁铺设一层吸声材料（5），有外翻边的内管（6）翻边与吸声材料（5）相接触；中心开有消波器流体入口（8）的前端盖（4）与缸体（1）之间在径向方向上填充起密封和减振作用的非金属填充物（2），中心开有消波器流体入口（8）的前端盖（4）与缸体（1）之间在轴向方向上填充减振填充物（3），前端盖（4）与有外翻边的内管（6）之间、有外翻遍的内管（6）与后端盖（12）之间填充减振填充物（3）；中心开有消波器流体出口（14）的后端盖（12）与缸体（1）之间有密封圈。

2.根据权利要求1所述的消波器，其特征在于：所述第一内管（9）和第二内管（10）管壁上开有通孔。