JP3375427B2 - 水撃吸収器 - Google Patents
水撃吸収器Info
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- JP3375427B2 JP3375427B2 JP20156194A JP20156194A JP3375427B2 JP 3375427 B2 JP3375427 B2 JP 3375427B2 JP 20156194 A JP20156194 A JP 20156194A JP 20156194 A JP20156194 A JP 20156194A JP 3375427 B2 JP3375427 B2 JP 3375427B2
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
管に配設し、配管中に発生する水撃を減衰させる水撃吸
収器に関する。
口)12に水を供給する給水管10、及び湯水混合栓13に
湯、水を供給する給湯管11や給水管10には、水栓12・給
水混合栓13の急閉によって給湯管11、給水管10等の配管
内の圧力が急上昇し、水撃が発生することがある。こう
した水撃は、衝撃騒音を発生させるだけでなく、水栓器
具、配管等を損傷させる原因となる。そこで、水撃を減
衰、緩衝させるために、水栓12・給水混合栓13の近傍の
給水管10・給湯管11中に水撃吸収器1を配設することが
行われている。
管10中に筒部15が接続され、筒部15の内部にはベンチュ
リー管16が設けられ、ベンチュリー管16の絞り部17の通
孔18によって、ベンチュリー管16の内部と外部の連通室
19とが連通される。筒部15と一体にシリンダ20が形成さ
れ、シリンダ20の開口端にはシリンダ蓋23が螺合され、
シリンダ20内にピストン24が摺動自在に嵌合される。ピ
ストン24とシリンダ蓋23との間のシリンダ室には複数の
スプリングが介装され、連通口21を介してピストン24の
外側の受圧面と連通室19とが連通される。図6の水撃吸
収器1において、水栓が閉じられているとき、ピストン
24はその受圧面に給水圧(動水圧)が作用して押し戻さ
れ、給水圧による力とスプリングの付勢力とが釣り合う
位置で停止する。このときに水栓が開かれて給水管10に
水流が生ずると、ベンチュリー管16の絞り部17に連通す
るシリンダ20内の圧力が低下し、ピストン24がシリンダ
20の左端部(図6では左端)まで押し出される。次に水
栓が急閉されると、突発的圧力上昇が生じて給水管10内
を伝播し、給水管10内の水がシリンダ20内に逃げ込み、
これにより圧力上昇が吸収されて水撃現象の発生が回避
される。
供給され、水圧(動水圧)による力がスプリングのセッ
ト圧力以上になると、ピストン24の初期値が変化し、初
期のシリンダ容積(シリンダ室の容積)が小さくなる。
初期のシリンダ容積が小さくなることにより、シリンダ
容積変化率が小さくなり、水撃吸収器の水撃吸収性能が
低下する。給水管10に供給される圧力が高圧になって
も、スプリング荷重を大きくすれば水撃吸収性能は低下
しないが、スプリング荷重を大きくすると、水圧が低い
ときの水撃吸収ができなくなる等の問題がある。
において、供給される流体の圧力が大きくなっても、ス
プリングを取り替えることなく、水撃吸収性能を発揮で
きるようにすることを課題とする。
8,35・49) 内にピストン(3,53)が摺動自在かつ水密に嵌
合され、ピストン(3,53)をシリンダ(2,38,35・49) の一
端側に向かって付勢するようにスプリング(5,61)が配設
され、シリンダ(2,38,35・49) 内でスプリング(5,61)の
配設されたピストン(3,53)の内側をシリンダ室(7) とな
し、ピストン(3,53)の外側の受圧面(32,65) を通孔(6,4
6,47) を通して配管に連通させるようにした水撃吸収器
において、シリンダ室(7) 内に気体及びデッドスペース
を埋めるための液体・半固体を封入したことを構成とす
る。なお、シリンダ室(7) 内に気体及びデッドスペース
を埋めるための潤滑剤を封入することができる。本発明
は、前記の構成において、シリンダ(2) の他端に断面
略コ字状のプラグ(4) の円筒部(26)が螺合され、シリン
ダ(2) とプラグ(4) の円筒部(26)との間がOリング(30)
によって密封され、スプリング(5) の他端がプラグ(4)
によって支持されるようになし、又はハウジング(35)
の一端側に第2通孔(47)が、ハウジング(35)の他端側に
第1通孔(46)がそれぞれ形成され、ハウジング(35)内に
所定の間隙(45)をおいてシリンダ(38)が配置され、ピス
トン(3) の受圧面(32)が第2通孔(47)側に向けられ、第
1通孔(46)と第2通孔(47)が間隙(45)を通して連通さ
れ、そしてシリンダ(38)の一端側の外周面の雄ねじにキ
ャップ(39)の大径部の内面の雌ねじが螺合され、キャッ
プ(39)の環状のフランジ部分がシリンダ(38)の一端に当
接され、キャップ(39)の円筒部(43)の一端部外周面の雄
ねじがハウジング(35)の一端部近傍の小径部の雌ねじに
螺合され、円筒部(43)には連通孔(42)が形成され、第1
通孔(46)は間隙(45)、連通孔(42)を介して第2通孔(47)
に連通されるようになし、ハウジング(35)内に有底略
円筒状のシリンダ筒(49)が配設され、ハウジング(35)内
面及びシリンダ筒(49)外面によって環状のシリンダが形
成され、環状のシリンダ内に環状のピストン(53)が摺動
自在に嵌合され、ハウジング(35)の一端に第2通孔(47)
が形成されると共にハウジング(35)の他端に第1通孔(4
6)が形成され、シリンダ筒(49)の小径部(66)の一端に形
成された連通孔(64)及びシリンダ筒(49)内部によって第
1通孔(46)と第2通孔(47)とが連通され、そしてシリン
ダ筒(49)の他端側のフランジ(50)に一体に形成された円
筒部(62)がハウジング(35)の他端に水密に嵌合され、シ
リンダ筒(49)の他端側のフランジ(50)の内面によってス
プリング(61)の他端が支持され、環状のピストン(53)に
は外側円筒部(55)と内側円筒部(56)と頂部(54)とがあ
り、頂部(54)によって外側円筒部(55)と内側円筒部(56)
とが一体的に連結され、ピストン(53)の外側円筒部(55)
の外周面の環状溝にOリング(57,58) が装着され、ピス
トン(53)の内側円筒部(56)の内周面の環状溝にOリング
(59,60) が装着されるようになすことができる。
(6,46,47) を通して配管に連通させてあり、配管を通し
て給水源及び水栓に連通される。水栓が閉じられている
とき、ピストン(3,53)はその受圧面(32,65) に給水圧
(動水圧)が作用して押し戻され、給水圧による力とス
プリング(5,61)の付勢力及びシリンダ室(7) 内の圧力に
よる力とが釣り合う位置で停止する。次に水栓が開かれ
て給水管に水流が生ずると、通孔(6,46,47) に連通する
ピストン(3,53)の受圧面(32,65) の圧力が低下し、ピス
トン(3,53)がスプリング(5,61)の付勢力等によって移動
され、新しいバランス位置で停止する。水栓が急閉され
ると配管内に突発的圧力上昇が生じ、その突発的圧力上
昇がピストン(3,53)の受圧面(32,65) に伝播し、ピスト
ン(3,53)がシリンダ室(7) 側に急速に移動し、配管内の
水がシリンダ(2,38,35・49) 内に逃げ込み、これにより
圧力上昇が吸収されて水撃現象の発生が回避される。
実施例を示す。水撃吸収器1のシリンダ2の一端(図1
では左端)に通孔6が形成され、シリンダ2の他端は
(図1では右端)の雌ねじにプラグ4の円筒部26の雄ね
じが螺合される。シリンダ2にはピストン3が摺動自在
に嵌合され、ピストン3とプラグ4との間のシリンダ室
7にスプリング5が介装され、スプリング5の付勢力に
よりピストン3は一端側に付勢される。ピストン3の円
筒部27とプラグ4の円筒部26とは互いに対向位置にあ
り、プラグ4の円筒部26の外周面の環状溝にはOリング
30が装着され、Oリング30によってプラグ4とシリンダ
2との間が密封される。ピストン3の円筒部27の外周面
には2個の環状溝があり、それらの環状溝にそれぞれO
リング28、29が装着され、Oリング28、29によってピス
トン3とシリンダ2との間が水密にシールされる。な
お、シリンダ2の内面の一端には環状当接面31が形成さ
れ、ピストン3のストッパーとなる。
初端に位置し、ピストン3が環状当接面31に当接した状
態を示し、このときのシリンダ室7のシリンダ容積をV
1 とする。図1(c) は、ピストン3がストロークLの終
端に位置し、ピストン3の円筒部27の先端(図1では右
端)とプラグ4の円筒部26の先端(図1では左端)とが
当接しており、このときのシリンダ室7のシリンダ容積
をV2 とする。図1(b) は、ピストン3がストロークL
の途中に位置している状態を示し、このときのシリンダ
室7のシリンダ容積をV1'とする。水撃吸収器1の通孔
6は給水管等に連通され、ピストン3の受圧面32に水圧
p〔kPa〕が作用する。ピストン3の受圧面32の受圧
面積をAとし、スプリング荷重をW’とし、シリンダ室
7の容積変化による圧力上昇をΔp〔kPa〕とする
と、釣り合う条件は〔pA=W’+ΔpA〕である。こ
の条件から分かるとおり、より大きな水圧力と釣り合う
ためには、スプリング荷重を大きくするか、シリン
ダ室7内の圧力変化を大きくする必要がある。
プリング荷重を大きくすると、水圧が低い場合の水撃吸
収ができなくなるという問題があり、また許容応力、ス
ペースからくる制約もある。そこで、シリンダ室7内
の圧力変化を大きくすることとし、その方法について検
討する。ピストン3がストロークL移動したときの容積
変化は、V1 からV2 となり、pVは一定であるので、
その圧力変化は〔p1 V1 =p2 V2 〕から、〔p2 /
p1 =V1 /V2 〕となり、V2 は小さい方が上記Δp
を大きくでき、大きな水圧力にバランスする。そこで、
圧力変化を大きくする手段としてデッドスペース(ここ
ではシリンダ容積V2 )を埋めることを考える。図1の
シリンダ2、ピストン3及びプラグ4で囲まれたシリン
ダ室7に、スプリング5の他に気体、液体及び半固体を
封入する。例えば、気体として空気、液体として油、水
等、半固体としてグリースが用いられる。連結孔6を通
って給水管の動水圧が伝えられ、動水圧力pAがスプリ
ング5のセット荷重を越えると、ピストン3が移動し、
前記の〔pA=W’+ΔpA〕が満たされる位置(例え
ば図1(b) )でピストン3は停止する。このとき、シリ
ンダ室7の空気(気体)は圧縮され、圧力上昇と共に容
積が変化するが、油、水、グリース等(液体、半固体)
は殆ど圧縮されず、スプリングの許容応力又は密着長か
らできるシリンダ室7内のデッドスペースを埋める。従
って、シリンダ容積変化率V1'/V2 を大きくとること
ができ、動水圧が高くなっても良い水撃吸収性能が得ら
れる。なお、シリンダ室7に封入する液体として潤滑油
を使用すると、ピストン3の円筒部27に装着したOリン
グ28、29の耐久性が向上する。
した試験結果を示す。試験の条件としては、V1 =1
6.1cc、V2 =5.3cc、スプリング荷重=8.
8Kgf、シリンダ直径=25mmとした。そして、給
水管に毎分20リットルの水を流し、そのとき給水管の
内壁に作用する圧力を動水圧と称し、動水圧を図2の横
軸にとった。次に水栓(蛇口)を急閉するとき、給水管
の内壁に作用する圧力の最大値を最大水撃圧と称し、最
大水撃圧を図2の縦軸にとった。試験結果は、図2に示
すように、従来の水封入のない水撃吸収器を使用したと
きと比較して、水を封入した水撃吸収器を使用したとき
は、動水圧が約0.2Mpa以上の範囲で最大水撃圧が
低下した。
第2実施例を示す。第2実施例は給水管中に直列に配設
され、水は水撃吸収器1のシリンダの外側を流れるよう
にし、水撃吸収器1の外観が良くなるようにした。水撃
吸収器1にはハウジング35があり、ハウジング35の他端
(図3では左端)の雌ねじには接続金具36の円筒部の外
面の雄ねじが螺合され、ハウジング35と接続金具36の円
筒部との間はOリング37によって密封される。接続金具
36の他端側の第1通孔46は例えば給水管を介して給水源
に連通され、ハウジング35の一端(図3では右端)側の
第2通孔47は例えば給水管を介して水栓に連通される。
ハウジング35の内部には有底略円筒状のシリンダ38が配
設され、シリンダ38内の大径部に断面コ字状のピストン
3が摺動自在に嵌合される。ピストン3の円筒部27の外
周面には2個の環状溝があり、それらの環状溝にそれぞ
れOリング28、29が装着され、Oリング28、29によって
ピストン3の円筒部27とシリンダ38との間が水密にシー
ルされる。シリンダ38の他端側の底部40とピストン3と
の間にスプリング5が介装され、スプリング5の付勢力
によりピストン3は一端側に向かって付勢される。シリ
ンダ38内の大径部の他端に段部41が形成され、段部41は
ピストン3のストッパーとなる。シリンダ38の一端側の
開口端部の外周面の雄ねじにキャップ39の大径部の内面
の雌ねじが螺合され、キャップ39のフランジ部分がシリ
ンダ38の一端に当接され、ピストン3の抜け止めとな
る。キャップ39の円筒部43の一端側の外周面の雄ねじ
が、ハウジング35の一端部近傍の小径部44の雌ねじに螺
合され、円筒部43には複数個の連通孔42が形成される。
第1通孔46は、ハウジング35とシリンダ38との間の間隙
45、連通孔42を介して第2通孔47に連通される。
に、シリンダ38、ピストン3及び底部40で囲まれたシリ
ンダ室7に、スプリング5の他に気体、液体及び半固体
を封入する。水栓を開くと、給水源から送られる水は、
給水管から水撃吸収器1の第1通孔46、間隙45、連通孔
42、第2通孔47、給水管を通って水栓に向かって流れ
る。水栓の操作により給水管の動水圧が変化し、その変
化は連通孔42に面するピストン3の受圧面32に伝えられ
る。動水圧力pAがスプリング5のセット荷重を越える
と、水流と逆向きの水撃圧によってピストン3が図3で
左方に移動し、前記の〔pA=W’+ΔpA〕が満たさ
れる位置でピストン3は停止する。このとき、シリンダ
室7の空気(気体)は圧縮され、圧力上昇と共に容積が
変化するが、液体、半固体は殆ど圧縮されず、スプリン
グの許容応力又は密着長からできるデッドスペースを埋
める。従って、シリンダ容積変化率V1'/V2 を大きく
とることができ、動水圧が高くなっても良い水撃吸収性
能が得られる。その余の点は第1実施例と同様である。
第3実施例を示す。第3実施例も第2実施例と同様に、
給水管中に直列に配設され、水は水撃吸収器1の環状の
シリンダの内側を流れるようにし、水撃吸収器1の外観
が良くなるようにした。水撃吸収器1にはハウジング35
があり、ハウジング35の他端(図3では左端)の雌ねじ
には、シリンダ筒49の他端側のフランジ50に一体に形成
された円筒部62の外面の雄ねじが螺合され、ハウジング
35とシリンダ筒49の円筒部62との間はOリング37によっ
て密封される。ハウジング35の内部には有底略円筒状の
シリンダ筒49の小径部66が配設され、ハウジング35の内
面の大径部51とシリンダ筒49の小径部66の外面とフラン
ジ50によって環状のシリンダが形成される。環状のシリ
ンダに環状で断面コ字状のピストン53が摺動自在に嵌合
される。環状のピストン53には外側円筒部55と内側円筒
部56と頂部54とがあり、頂部54によって外側円筒部55と
内側円筒部56とが一体的に連結されている。
個の環状溝があり、それらの環状溝にそれぞれOリング
57、58が装着され、Oリング57、58によってピストン53
の外周面とハウジング35の大径部51との間が水密にシー
ルされる。ピストン53の内側円筒部56の内周面には2個
の環状溝があり、それらの環状溝にそれぞれOリング5
9、60が装着され、Oリング59、60によってピストン53
の内周面とシリンダ筒49の小径部66の外周との間が水密
にシールされる。シリンダ筒49の他端側のフランジ50の
内面とピストン53の頂部54の内側との間にスプリング61
が介装され、スプリング61の付勢力によりピストン53は
一端側に付勢される。ハウジング35の大径部51の一端に
段部52が形成され、段部52はピストン53のストッパーと
なる。シリンダ筒49のフランジ50の他端側に円筒部34が
一体的に突出され、円筒部34の内側が第1通孔46とな
る。第1通孔46は、シリンダ筒49の小径部66の内面の流
路63、シリンダ筒49の一端部近傍の複数個の連通孔64を
介して、ハウジング35の一端部の第2通孔47に連通され
る。第1通孔46は給水管を介して給水源に連通され、ハ
ウジング35の一端(図3では右端)側の第2通孔47は給
水管を介して水栓に連通される。
に、ハウジング35の大径部51、シリンダ筒49の小径部66
の外周面、ピストン53の頂部54及びシリンダ筒49のフラ
ンジ50で囲まれたシリンダ室7に、スプリング61の他に
気体、液体及び半固体を封入する。水栓の弁部を開く
と、給水源から送られる水は、給水管から水撃吸収器1
の第1通孔46、流路63、連通孔64、第2通孔47、給水管
を通って水栓に向かって流れる。給水管の動水圧は、連
通孔64の近傍に面するピストン53の受圧面65に伝えら
れ、動水圧力pAがスプリング61のセット荷重を越える
と、水流と逆向きの水撃圧によってピストン53が図4で
左方に移動し、前記の〔pA=W’+ΔpA〕が満たさ
れる位置でピストン53は停止する。このとき、シリンダ
室7の気体は圧縮され、圧力上昇と共に容積が変化する
が、液体、半固体は殆ど圧縮されず、スプリングの許容
応力又は密着長からできるデッドスペースを埋める。従
って、シリンダ容積変化率V1'/V2 を大きくとること
ができ、動水圧が高くなっても良い水撃吸収性能が得ら
れる。なお、図4に示す構造にすることにより、スプリ
ングの設計自由度を増すことが可能となる。スプリング
のバネ定数はK=α4 G/8nD3 で示されるように、
コイル径の3乗に反比例する。図4の構造によれば、コ
イル径を大きくとれるため、バネ定数を小さくでき、結
果として圧縮されたときの荷重変化を小さくできる。よ
って、許容応力も低く抑えられる。
に気体及びデッドスペースを埋めるための液体・半固体
を封入した。液体・半固体がスプリングの許容応力、ス
プリングの密着長からできるデッドスペースを埋めるの
で、シリンダ室内のシリンダ容積変化率を大きくとるこ
とができる。従って、水撃吸収器に連通される配管中の
動水圧が高くなっても、スプリングを取り替えることな
く、水撃吸収性能を十分に発揮することができる。そし
て、配管中の動水圧に応じて、シリンダ室に封入する液
体・半固体の量を調整して、最適の水撃吸収性能を発揮
させることができる。また、デッドスペースを埋めるた
めの液体・半固体として潤滑剤を使用すると、潤滑剤の
働きによりピストンに装着したOリングの耐久性を向上
させることができる。本発明では、ハウジングの一端側
に第2通孔が、ハウジングの他端側に第1通孔がそれぞ
れ形成され、ハウジング内に所定の間隙をおいてシリン
ダが配置され、ピストンの受圧面が第2通孔側に向けら
れ、第1通孔と第2通孔が間隙を通して連通された水撃
吸収器とすることができる。この場合には、水撃吸収器
を配管の途中に直列に接続し、配管の接続と同様に簡単
に取り付けられ、また水撃吸収器の形状は円筒状で配管
よりもやや径が大きいだけであり、水撃吸収器のための
スペースを必要としない。また、本発明では、ハウジン
グ内に有底略円筒状のシリンダ筒の小径部が配設され、
ハウジング内面及びシリンダ筒の小径部外面及びフラン
ジによって環状のシリンダが形成され、環状のシリンダ
内に環状のピストンが摺動自在に嵌合され、ハウジング
の一端に第2通孔が形成されると共にハウジングの他端
に第1通孔が形成され、ハウジングの一端に形成された
流通孔及びシリンダ筒内部によって第1通孔と第2通孔
とが連通された水撃吸収器とすることができる。この場
合にも、水撃吸収器を配管の途中に直列に接続し、配管
の接続と同様に簡単に取り付けられ、また水撃吸収器の
形状は円筒状で配管よりもやや径が大きいだけであり、
水撃吸収器のためのスペースを必要としない。しかも、
この水撃吸収器によれば、コイル径を大きくとれるた
め、バネ定数を小さくでき、圧縮されたときの荷重変化
を小さくでき、そうした条件に適した用途に使用するこ
とができる。
である。
示す図である。
である。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 シリンダ内にピストンが摺動自在かつ水
密に嵌合され、ピストンをシリンダの一端側に向かって
付勢するようにスプリングが配設され、シリンダ内でス
プリングの配設されたピストンの内側をシリンダ室とな
し、ピストンの外側の受圧面を通孔を通して配管に連通
させるようにした水撃吸収器において、シリンダ室内に
気体及びデッドスペースを埋めるための液体・半固体を
封入したことを特徴とする水撃吸収器。 - 【請求項2】 シリンダ室内に気体及びデッドスペース
を埋めるための潤滑剤を封入した請求項1記載の水撃吸
収器。 - 【請求項3】 シリンダの他端に断面略コ字状のプラグ
の円筒部が螺合され、シリンダとプラグの円筒部との間
がOリングによって密封され、スプリングの他端がプラ
グによって支持された請求項1又は2記載の水撃吸収
器。 - 【請求項4】 ハウジングの一端側に第2通孔が、ハウ
ジングの他端側に第1通孔がそれぞれ形成され、ハウジ
ング内に所定の間隙をおいてシリンダが配置され、ピス
トンの受圧面が第2通孔側に向けられ、第1通孔と第2
通孔が間隙を通して連通された請求項1又は2記載の水
撃吸収器。 - 【請求項5】 シリンダの一端側の外周面の雄ねじにキ
ャップの大径部の内面の雌ねじが螺合され、キャップの
環状のフランジ部分がシリンダの一端に当接され、キャ
ップの円筒部の一端部外周面の雄ねじがハウジングの一
端部近傍の小径部の雌ねじに螺合され、円筒部には連通
孔が形成され、第1通孔は間隙、連通孔を介して第2通
孔に連通された請求項4記載の水撃吸収器。 - 【請求項6】 ハウジング内に有底略円筒状のシリンダ
筒の小径部が配設され、ハウジング内面及びシリンダ筒
の小径部外面及びフランジによって環状のシリンダが形
成され、環状のシリンダ内に環状のピストンが摺動自在
に嵌合され、ハウジングの一端に第2通孔が形成される
と共にハウジングの他端に第1通孔が形成され、シリン
ダ筒の小径部の一端に形成された連通孔及びシリンダ筒
内部によって第1通孔と第2通孔とが連通された請求項
1又は2記載の水撃吸収器。 - 【請求項7】 シリンダ筒の他端側のフランジに一体に
形成された円筒部がハウジングの他端に水密に嵌合さ
れ、シリンダ筒の他端側のフランジの内面によってスプ
リングの他端が支持され、環状のピストンには外側円筒
部と内側円筒部と頂部とがあり、頂部によって外側円筒
部と内側円筒部とが一体的に連結され、ピストンの外側
円筒部の外周面の環状溝にOリングが装着され、ピスト
ンの内側円筒部の内周面の環状溝にOリングが装着され
た請求項6記載の水撃吸収器。
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JP20156194A JP3375427B2 (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | 水撃吸収器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP20156194A JP3375427B2 (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | 水撃吸収器 |
Publications (2)
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JPH0842777A JPH0842777A (ja) | 1996-02-16 |
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Family
ID=16443100
Family Applications (1)
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JP20156194A Expired - Lifetime JP3375427B2 (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | 水撃吸収器 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3375427B2 (ja) |
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- 1994-08-04 JP JP20156194A patent/JP3375427B2/ja not_active Expired - Lifetime
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