JP3209404U - Piston type accumulator - Google Patents
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Abstract
【課題】気体室の温度が変化しても、ピストンが円滑に摺動できるようにすると共に、ピストンシール性を確保することができるピストン型アキュムレータを提供する。【解決手段】シリンダ１と、該シリンダ１内に挿着され、前記シリンダ１内を気体室９と液体室１１に仕切るピストン３と、前記シリンダ１とピストン３間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータＰＡＣＣにおいて、前記シリンダ１と前記ピストン３が、同一熱膨張率の素材により形成されている。又は、シリンダ１と、該シリンダ内面に配設されたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ１内を気体室９と液体室１１に仕切るピストン３と、前記ライナとピストン３間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータＰＡＣＣにおいて、前記ライナと前記ピストン３が、同一熱膨張率の素材により形成されている。【選択図】図１Provided is a piston-type accumulator capable of smoothly sliding a piston even when the temperature of a gas chamber changes and ensuring piston sealing performance. A piston having a cylinder 1, a piston 3 inserted into the cylinder 1 and partitioning the inside of the cylinder 1 into a gas chamber 9 and a liquid chamber 11, and a clearance between the cylinder 1 and the piston 3. In the type accumulator PACC, the cylinder 1 and the piston 3 are made of a material having the same coefficient of thermal expansion. Alternatively, the cylinder 1, the liner disposed on the inner surface of the cylinder, the piston 3 inserted into the liner and partitioning the inside of the cylinder 1 into the gas chamber 9 and the liquid chamber 11, and between the liner and the piston 3 In a piston type accumulator PACC having a clearance, the liner and the piston 3 are made of a material having the same thermal expansion coefficient. [Selection] Figure 1
Description
この考案は、ショックアブソーバ、衝撃緩衝、脈動吸収などに設けられるアキュムレータに関するもので、更に述べると、ピストン型アキュムレータに関するものである。 The present invention relates to an accumulator provided in a shock absorber, shock buffering, pulsation absorption, and the like, and more specifically, relates to a piston type accumulator.
ピストン型アキュムレータは、側板により両端が閉鎖されているシリンダ（容器本体）と、該シリンダ内に嵌着され、気体室と液体室とを仕切るピストンと、前記ピストンとシリンダ間の隙間（クリアランス）と、前記シリンダの液体室側の側板に設けられ、液体回路に接続される液体出入口と、前記シリンダの気体室側の側板に設けられた気体出入口と、該気体出入口に設けられた給気弁と、を備えている。前記シリンダは、鉄で形成され、又、前記ピストンは、軽量化を図るためアルミニュウムで形成されている。（例えば、特許文献１、参照）。 The piston-type accumulator includes a cylinder (container body) closed at both ends by side plates, a piston fitted in the cylinder and partitioning the gas chamber and the liquid chamber, and a gap (clearance) between the piston and the cylinder. A liquid inlet / outlet provided on a side plate on the liquid chamber side of the cylinder and connected to a liquid circuit; a gas inlet / outlet provided on a side plate on the gas chamber side of the cylinder; and an air supply valve provided on the gas inlet / outlet; It is equipped with. The cylinder is made of iron, and the piston is made of aluminum for weight reduction. (For example, refer to Patent Document 1).
ピストン型アキュムレータは、液圧回路の圧力変動によりピストンが摺動すると、気体室に封入されているガスの圧縮・膨張を繰返すので、徐々にガスの温度が上がり、気体室の温度が高くなる。そうすると、気体室内の熱が金属部品であるシリンダとピストンに伝わり前記両者の温度が上昇し膨張する。 In the piston type accumulator, when the piston slides due to the pressure fluctuation of the hydraulic circuit, the gas enclosed in the gas chamber is repeatedly compressed and expanded, so that the temperature of the gas gradually increases and the temperature of the gas chamber increases. Then, the heat in the gas chamber is transmitted to the cylinder and the piston, which are metal parts, and the temperature of both rises and expands.
金属は材質により熱膨張率（温度上昇によって物体の長さ・体積が膨張する割合を温度あたりで示したもので、熱膨張係数ともいう）が異なり、アルミニウムの熱膨張率はシリンダの熱膨張率よりも大きい。そのため、前記両者が膨張する際には、ピストンの外径寸法が大きくなる変化が、シリンダの内径寸法が大きくなる変化よりも大きくなる。 Metals have different coefficients of thermal expansion (the rate of expansion of the length and volume of an object with increasing temperature is shown per temperature, also referred to as the coefficient of thermal expansion), and the coefficient of thermal expansion of aluminum is the coefficient of thermal expansion of the cylinder. Bigger than. Therefore, when both expand, the change in which the outer diameter dimension of the piston increases is larger than the change in which the inner diameter dimension of the cylinder increases.
例えば、温度20 ℃、120 ℃における鉄製シリンダとアルミニウム製ピストンの寸法変化を例示すると、下記の通りである。
温度20 ℃
ピストンの外径寸法ｄ＝129.82 mm、シリンダの内径寸法Ｄ＝130.05 mm、
温度120 ℃
ピストンの外径寸法ｄ＝130.175 mm、シリンダの内径寸法Ｄ＝130.235 mm
前記温度変化により、前記ピストンの外径寸法ｄは、0.355 mm、又、シリンダの内径寸法Ｄは、0.185 mm、の変化量が発生している。
For example, dimensional changes of an iron cylinder and an aluminum piston at temperatures of 20 ° C. and 120 ° C. are as follows.
Temperature 20 ° C
Piston outer diameter d = 129.82 mm, cylinder inner diameter D = 130.05 mm,
120 ° C
Piston outer diameter d = 130.175 mm, cylinder inner diameter D = 130.235 mm
Due to the temperature change, the outer diameter d of the piston is changed to 0.355 mm, and the inner diameter D of the cylinder is changed to 0.185 mm.
この様に温度上昇によりシリンダとピストンが膨張すると、両者間の間隔（クリアランス）が狭くなり、更に、温度上昇が続くと、隙間が無くなるので、ピストンが摺動できなくなる。これと反対に、使用環境下で温度が低下する場合には、ピストンの収縮が顕著になりシリンダとピストンの隙間が増大する。そのため、気体室のガスが液体室内に漏出したり、逆に、液体室の液体が気体室内に漏出したりするので、ピストンのシール性能（ピストンシール性）が低下する。この様に温度変化による熱膨張を考慮すると、一定の温度範囲内でしかアキュムレータを使用することができなくなる。 When the cylinder and the piston expand due to the temperature rise in this way, the interval (clearance) between the two becomes narrow, and if the temperature rise continues, the gap disappears, and the piston cannot slide. On the other hand, when the temperature drops under the usage environment, the piston contracts significantly and the gap between the cylinder and the piston increases. Therefore, the gas in the gas chamber leaks into the liquid chamber, and conversely, the liquid in the liquid chamber leaks into the gas chamber, so that the sealing performance (piston sealability) of the piston is lowered. When thermal expansion due to temperature changes is taken into consideration, the accumulator can be used only within a certain temperature range.
因みに、前記シリンダ及びピストンの寸法変化から、温度20 ℃においてアキュムレータを使用できる範囲（設計上の隙間）を計算すると、次の様になる。
前記ピストンの外径寸法ｄのmin.（最小値）129.82 mm、max.（最大値）129.91 mm、
前記シリンダの内径寸法Ｄのmin. 130.05 mm、max. 130.10 mm
隙間（クリアランス）のmin. 0.14 mm、max. 0.28 mm。
Incidentally, the range (design clearance) in which the accumulator can be used at a temperature of 20 ° C. is calculated from the dimensional change of the cylinder and piston as follows.
Min. (Minimum value) 129.82 mm, max. (Maximum value) 129.91 mm of the outer diameter d of the piston,
Min. 130.05 mm, max. 130.10 mm of inner diameter D of the cylinder
Clearance min. 0.14 mm, max. 0.28 mm.
この考案は、上記事情に鑑み、気体室のガス温度が変化しても、ピストンが円滑に摺動できるようにすると共に、ピストンシール性を確保することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to enable a piston to slide smoothly even when the gas temperature of a gas chamber changes, and to ensure piston sealing performance.
この考案は、シリンダと、該シリンダ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記シリンダとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、前記シリンダと前記ピストンが、同一熱膨張率の素材により形成されていることを特徴とする。 The present invention provides a piston-type accumulator comprising a cylinder, a piston that is inserted into the cylinder and partitions the inside of the cylinder into a gas chamber and a liquid chamber, and a clearance between the cylinder and the piston. The piston is made of a material having the same coefficient of thermal expansion.
この考案は、シリンダと、該シリンダ内面に配設アされたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記ライナとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、前記ライナと前記ピストンが、同一熱伝導率の素材により形成されていることを特徴とする。 The device includes a cylinder, a liner disposed on the inner surface of the cylinder, a piston inserted into the liner and partitioning the inside of the cylinder into a gas chamber and a liquid chamber, and a clearance between the liner and the piston, In the piston type accumulator, the liner and the piston are made of a material having the same thermal conductivity.
この考案のシリンダとピストンは、同一素材で形成されていることを特徴とする。この考案の同一素材は、鉄、銅、アルミニウム、又は、SUSであることを特徴とする。この考案のシリンダとピストンは、異なる素材で形成されていることを特徴とする。 The cylinder and piston of this device are formed of the same material. The same material of this device is iron, copper, aluminum, or SUS. The cylinder and the piston of this device are formed of different materials.
この考案は、以上の様に構成したので、ピストンの摺動に伴い気体室の温度が変化しても、シリンダ又はライナとピストンは同一熱膨張率なので、所定のクリアランスを確保することができる。そのため、ピストンは円滑に摺動できるとともに、ピストンシール性を維持できるので、設計通りのアキュムレータの性能を確保することができる。 Since this device is configured as described above, even if the temperature of the gas chamber changes as the piston slides, the cylinder or liner and the piston have the same coefficient of thermal expansion, so that a predetermined clearance can be secured. Therefore, the piston can slide smoothly and maintain the piston sealing performance, so that the performance of the accumulator as designed can be ensured.
本考案者は、ピストン型アキュムレータの使用中に、ピストンとシリンダ間の隙間（クリアランス）が大きくなりすぎたり、又は、小さくなりすぎたりするのは、前記両者の熱膨張率が相違していることに原因があると考えた。そこで、この問題を解決するため、研究し試験を重ねた結果、両者を同一熱膨張率の素材で形成すれば良いことがわかった。本件考案は、前記知見に基づいてなされたものである。 The inventor believes that when using a piston type accumulator, the clearance (clearance) between the piston and cylinder becomes too large or too small because the thermal expansion coefficients of the two differ. I thought there was a cause. In order to solve this problem, as a result of repeated research and testing, it was found that both should be formed of materials having the same coefficient of thermal expansion. This invention is made | formed based on the said knowledge.
この考案の第1実施形態を図１〜図２により説明する。ピストン型アキュムレータＰＡＣＣは、シリンダ（容器本体）１と、該シリンダ１内に摺動自在に挿着されたピストン３と、前記シリンダ１の両端部に螺着され、前記シリンダ１を閉鎖する側板５，５と、を備えている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The piston-type accumulator PACC includes a cylinder (container body) 1, a piston 3 slidably inserted into the cylinder 1, and a
前記シリンダ１とピストン３は、同一熱膨張率の素材により形成されている。この素材として、鋳鉄（線膨張率10.5×10-6 /℃）が用いられるが、前記素材は、これに限定されるものではなく、例えば、銅（線膨張率16.5×10-6 /℃）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（線膨張率17.3×10-6 /℃）、アルミニウム（線膨張率23.9×10-6 /℃）、なども用いることができる。 The cylinder 1 and the piston 3 are made of a material having the same coefficient of thermal expansion. As this material, cast iron (linear expansion coefficient 10.5 × 10 −6 / ° C.) is used, but the material is not limited to this, for example, copper (linear expansion coefficient 16.5 × 10 −6 / ° C.) Stainless steel (SUS304) (linear expansion coefficient 17.3 × 10 −6 / ° C.), aluminum (linear expansion coefficient 23.9 × 10 −6 / ° C.), and the like can also be used.
ここで、「熱膨張率が同一」とは、完全に一致する場合のみならず、両者１，３の熱膨張率に多少の相違（略同一）があっても本発明の効果を実質的に得ることができる場合には、前記「同一」の範囲に属する。例えば、炭素鋼（１Ｃ）（線膨張率10.5×10-6 /℃）と炭素鋼（１．５Ｃ）（線膨張率10.1×10-6 /℃）の熱膨張率は、「同一の熱膨張率」に含まれるものである。 Here, “the same thermal expansion coefficient” means not only the case where they are completely coincident, but also the effect of the present invention is substantially achieved even if there is a slight difference (substantially the same) between the thermal expansion coefficients of the both. If it can be obtained, it belongs to the “same” range. For example, the thermal expansion coefficient of carbon steel (1C) (linear expansion coefficient 10.5 × 10 −6 / ° C.) and carbon steel (1.5C) (linear expansion coefficient 10.1 × 10 −6 / ° C.) is “the same thermal expansion. It is included in "rate".
図において、７は、ピストン３の先端部及び後端部に配設されたガイドリングで、ピストンの保持とゴミの侵入を防止する。９は気体室で、側板５に設けた給気弁１０を介して気体（ガス）が封入される。１１は液体室で、側板５に設けた液体出入口１３を介して液圧回路（図示省略）に接続される。１５は分解時の安全を図るためのガス抜き孔、１７はシールリング、をそれぞれ示す。
In the drawing, reference numeral 7 denotes a guide ring disposed at the front end and the rear end of the piston 3, which prevents the piston from being held and dust from entering. A gas chamber 9 is filled with a gas (gas) through an
なお、隙間（クリアランス）Ｓは、ピストンシールの性能により適宜選択されるが、例えば、シリンダ直径φ＝130 mmでは、内圧10 MPaの場合には、クリアランスＳの最大値（max.）0.4 mm、内圧20 MPaの場合には、max. 0.3 mm、内圧30 MPaの場合には、0.2 mmが採用される。 The clearance (clearance) S is appropriately selected depending on the performance of the piston seal. For example, when the cylinder diameter φ = 130 mm and the internal pressure is 10 MPa, the maximum clearance (max.) 0.4 mm, When the internal pressure is 20 MPa, max. 0.3 mm is adopted, and when the internal pressure is 30 MPa, 0.2 mm is adopted.
次に、本実施形態の作動について説明する。ピストン型アキュムレータＰＡＣＣが接続されている液圧回路（図示省略）の液圧が変動すると、液体出入口１３から液体室１１に液体Ｆが出入してピストン３を摺動させる。そうすると、気体室９内のガスＧが圧縮膨張を繰返すので、室温が上昇し、それに伴って、シリンダ１及びピストン３が熱膨張する。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the hydraulic pressure of a hydraulic circuit (not shown) connected to the piston type accumulator PACC fluctuates, the liquid F enters and exits the liquid chamber 11 from the liquid inlet /
この時、シリンダ１とピストン３は、同一熱膨張率なので、クリアランスＳは所定の値を維持することができる。そのため、ピストン３は円滑に摺動するとともに、ピストンシール性が良いので、クリアランス（隙間）Ｓからの液体Ｆ、又は、気体Ｇの漏出を防止することができる。 At this time, since the cylinder 1 and the piston 3 have the same coefficient of thermal expansion, the clearance S can be maintained at a predetermined value. Therefore, the piston 3 slides smoothly and has a good piston sealing property, so that leakage of the liquid F or gas G from the clearance (gap) S can be prevented.
次に、第２実施形態について説明する。この実施形態と前記第１実施形態との相違点は、第１実施形態では、シリンダとピストンの素材として、同一素材を用いて、熱膨張率が同一になるようにしたが、この実施形態では、熱膨張率が同一で、かつ、異種類の素材を用いることである。例えば、シリンダの素材として鋳鉄（線膨張率10.5×10-6 /℃）を用い、ピストンの素材として炭素鋼（１Ｃ）（線膨張率10.5×10-6 /℃）を用いる。この同一熱膨張率で、かつ、異種類の素材の組み合わせは、前記限定されるものではない。 Next, a second embodiment will be described. The difference between this embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the same material is used as the material of the cylinder and the piston so that the thermal expansion coefficients are the same. In other words, different materials are used with the same thermal expansion coefficient. For example, cast iron (linear expansion coefficient 10.5 × 10 −6 / ° C.) is used as the material of the cylinder, and carbon steel (1C) (linear expansion coefficient 10.5 × 10 −6 / ° C.) is used as the material of the piston. The combination of different materials with the same coefficient of thermal expansion is not limited to the above.
前記の様に、「熱膨張率が同一」とは、完全に一致する場合のみならず、シリンダとピストンの熱膨張率に多少の相違（略同一）があっても本発明の効果を実質的に得ることができる場合には、前記「同一」の範囲に属する。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（線膨張率17.3×10-6 /℃）と銅（普通商品）（線膨張率17.7×10-6 /℃）の熱膨張率は、「同一熱伝導率」に含まれる。 As described above, “the same coefficient of thermal expansion” means that the effect of the present invention is not limited to a case where there is a slight difference (substantially the same) between the cylinder and the piston. Can be obtained in the same range. For example, the thermal expansion coefficient of stainless steel (SUS304) (linear expansion coefficient 17.3 × 10 -6 / ° C) and copper (ordinary product) (linear expansion coefficient 17.7 × 10 -6 / ° C) is the same thermal conductivity. included.
この考案の第３実施形態について説明する。この実施形態と第１及び第２実施形態との相違点は、次の通りである。
（１）シリンダ内壁にライナが設けられ、該ライナ内にクリアランスを介してピストンが嵌着されていること。
（２）前記ライナを形成する素材の熱膨張率が、ピストンを形成する素材の熱膨張率と同一であること。本実施形態では、シリンダの熱膨張率は、特に限定されることはない。 なお、「同一熱膨張率」は、前記第1実施例における定義と同一である。
A third embodiment of the invention will be described. The differences between this embodiment and the first and second embodiments are as follows.
(1) A liner is provided on the inner wall of the cylinder, and a piston is fitted into the liner via a clearance.
(2) The coefficient of thermal expansion of the material forming the liner is the same as the coefficient of thermal expansion of the material forming the piston. In the present embodiment, the coefficient of thermal expansion of the cylinder is not particularly limited. The “same coefficient of thermal expansion” is the same as the definition in the first embodiment.
１ シリンダ
３ ピストン
５ 側板
９ 気体室
１１ 液体室
Ｓ クリアランス
1 Cylinder 3
この考案は、シリンダと、該シリンダ内面に配設されたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記ライナとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、前記ライナと前記ピストンが、同一熱膨張率の素材により形成されていることを特徴とする。 This invention includes a cylinder, a liner disposed on the inner surface of the cylinder, is inserted into the liner, a piston which divides the inside of the cylinder into a gas chamber and a liquid chamber, and the clearance between the liner and the piston, In the piston type accumulator, the liner and the piston are made of a material having the same coefficient of thermal expansion .
前記の様に、「熱膨張率が同一」とは、完全に一致する場合のみならず、シリンダとピストンの熱膨張率に多少の相違（略同一）があっても本発明の効果を実質的に得ることができる場合には、前記「同一」の範囲に属する。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（線膨張率17.3×10-6 /℃）と銅（普通商品）（線膨張率17.7×10-6 /℃）の熱膨張率は、「同一熱膨張率」に含まれる。 As described above, “the same coefficient of thermal expansion” means that the effect of the present invention is not limited to a case where there is a slight difference (substantially the same) between the cylinder and the piston. Can be obtained in the same range. For example, the thermal expansion coefficient of stainless steel (SUS304) (linear expansion coefficient 17.3 × 10-6 / ° C) and copper (ordinary product) (linear expansion coefficient 17.7 × 10-6 / ° C) is the same coefficient of thermal expansion. included.
Claims (5)
前記シリンダと前記ピストンが、同一熱膨張率の素材により形成されていることを特徴とするピストン型アキュムレータ。 In a piston type accumulator comprising a cylinder, a piston inserted into the cylinder and partitioning the inside of the cylinder into a gas chamber and a liquid chamber, and a clearance between the cylinder and the piston,
The piston-type accumulator, wherein the cylinder and the piston are made of a material having the same coefficient of thermal expansion.
前記ライナと前記ピストンが、同一熱伝導率の素材により形成されていることを特徴とするピストン型アキュムレータ。 A piston comprising a cylinder, a liner disposed on the inner surface of the cylinder, a piston inserted into the liner and partitioning the cylinder into a gas chamber and a liquid chamber, and a clearance between the liner and the piston In type accumulator,
A piston type accumulator, wherein the liner and the piston are formed of a material having the same thermal conductivity.
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