JP5862903B2 - Membrane pump with inertia controlled leakage compensation valve - Google Patents
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Description
本発明は、漏出補償弁を有する膜ポンプに関するとともに、漏出補償弁の寸法を決定する方法に関する。 The present invention relates to a membrane pump having a leakage compensation valve and to a method for determining the size of a leakage compensation valve.
膜ポンプは一般的に、隔膜によって液圧室と仕切られたポンプ室を備えており、ポンプ室は吸入接続部および圧出接続部に接続している。作動流体を満たすことができる液圧室には脈動する作動流体圧を加えることができる。脈動する作動流体圧が隔膜の脈動運動を引き起こすと、ポンプ室の容積は周期的に膨張および収縮する。このようにして、ポンプ室の容積が膨張すると、個別の逆止弁を介してポンプ室に接続した吸入接続部を介して、ポンプ媒体を吸入することができる。ポンプ室の容積が収縮すると、ポンプ媒体は圧力を受け、対応する逆止弁によって同様にポンプ室に接続した圧出接続部を介して排出される。 A membrane pump generally includes a pump chamber that is separated from a hydraulic chamber by a diaphragm, and the pump chamber is connected to a suction connection portion and a pressure connection portion. A pulsating working fluid pressure can be applied to the hydraulic chamber that can fill the working fluid. As the pulsating working fluid pressure causes the diaphragm to pulsate, the volume of the pump chamber expands and contracts periodically. In this way, when the volume of the pump chamber expands, the pump medium can be sucked in via a suction connection connected to the pump chamber via a separate check valve. When the volume of the pump chamber shrinks, the pump medium receives pressure and is discharged via a pressure connection which is likewise connected to the pump chamber by a corresponding check valve.
通例、作動流体は油圧オイルである。しかし、原理上は、例えば、水溶性ミネラルサプリメントを含んだ水等の、他の適当な流体を用いることもできる。 Typically, the working fluid is hydraulic oil. However, in principle, other suitable fluids can be used, for example water containing a water-soluble mineral supplement.
隔膜は、ポンプされる媒体を駆動装置から仕切っており、その結果、一方では、駆動装置は、ポンプ媒体によって生じる損傷から保護されており、他方では、ポンプ媒体も、駆動装置によって生じる損傷、例えば汚染、から保護されている。 The diaphragm separates the pumped medium from the drive, so that, on the one hand, the drive is protected from damage caused by the pump medium, and on the other hand, the pump medium is also damaged by the drive, e.g. Protected from contamination,
脈動する作動流体圧は通常、作動流体と接触している可動ピストンによって生み出される。 The pulsating working fluid pressure is typically generated by a movable piston in contact with the working fluid.
この目的のために、例えば、ピストンは円筒状の中空要素内を前後に移動し、それによって、液圧室の容積が膨張および収縮され、液圧室内の圧力の増加および減少を生じさせ、その結果、隔膜の運動が生じる。 For this purpose, for example, the piston moves back and forth in a cylindrical hollow element, whereby the volume of the hydraulic chamber is expanded and contracted, causing an increase and decrease of the pressure in the hydraulic chamber, As a result, diaphragm movement occurs.
作動流体がピストンの周りを流れるのを防止することを目的とした多種多様の対策にもかかわらず、実際のところは、各行程時に、ピストンと円筒状の中空要素との間に残る狭い隙間を通じて少量の作動流体が失われてしまうことを防ぐことはできない。そのため、徐々に、液圧室内の作動流体の量は減少する。その結果、隔膜の圧縮運動を行うのに利用できる作動流体がもう十分には存在しなくなるため、圧出行程が隔膜によって、もはや完了しなくなる。 Despite the wide variety of measures aimed at preventing the working fluid from flowing around the piston, the fact is that during each stroke, a narrow gap remains between the piston and the cylindrical hollow element. It cannot be prevented that a small amount of working fluid is lost. Therefore, the amount of working fluid in the hydraulic chamber gradually decreases. As a result, there is no longer enough working fluid available to perform the compression movement of the diaphragm, so that the pumping stroke is no longer completed by the diaphragm.
そこで、例として、独国特許第1034030号は、介在弁、いわゆる漏出補償弁、を介して液圧室を作動流体用のリザーバに接続することを提案した。 Thus, for example, German Patent No. 1034030 proposed connecting the hydraulic chamber to a reservoir for working fluid via an intervening valve, a so-called leakage compensation valve.
この漏出補償弁を用いると、必要に応じて作動流体を液圧室に追加できる。しかし、これを行う際には、液圧室に作動流体を追加しすぎないように注意しなければならない。その理由は、もしそうなると、隔膜が圧出行程の間にポンプ室内に深く入りすぎることになり、かつ或る状況の下では、弁または他の部品と接触し、損傷を受ける恐れがあるからである。 When this leakage compensation valve is used, a working fluid can be added to the hydraulic pressure chamber as necessary. However, when doing this, care must be taken not to add too much working fluid to the hydraulic chamber. The reason is that if this is the case, the diaphragm will go too deep into the pump chamber during the pumping stroke, and under certain circumstances may contact the valve or other parts and be damaged. is there.
このため、漏出補償弁は通常、弁ゲートが閉じている閉鎖位置と弁ゲートが開いている開放位置との間で前後に移動することができる閉鎖本体、例えば閉鎖ボールの形態のもの、を備えている。この閉鎖本体は、加圧要素、例えばばね、によって閉鎖位置へと付勢されている。この加圧要素は、液圧室内の圧力が設定圧力pLよりも低くなったときだけ閉鎖本体が開放位置の方向に移動するように設計されている。 For this reason, the leakage compensation valve usually comprises a closing body, for example in the form of a closing ball, which can move back and forth between a closed position in which the valve gate is closed and an open position in which the valve gate is open. ing. The closure body is biased to the closed position by a pressure element, for example a spring. The pressure element is only closed body is designed to move in the direction of the open position when the pressure in the hydraulic pressure chamber becomes lower than the set pressure p L.
吸入行程の間、すなわちピストンが後方に移動する間、液圧室内の圧力は必然的に減少するので、設定圧力pLは、吸入行程の間に漏出補償弁を介して液圧室内に流体が入ることができないように設定されなければならない。漏出補償弁は、ピストンがほとんど動いていない吸入行程の終了時に不足している量の作動流体しか入れてはならない。 Since the pressure in the hydraulic chamber inevitably decreases during the intake stroke, that is, while the piston moves backward, the set pressure p L is applied to the fluid in the hydraulic chamber via the leakage compensation valve during the intake stroke. Must be set so that it cannot be entered. The leak compensation valve should only contain a deficient amount of working fluid at the end of the suction stroke when the piston is hardly moving.
この場合、圧出行程の終了時に、ポンプ室内の圧力は最大になっていることに注意しなければならない。この場合、吸入行程が開始すると、その後、隔膜は、ポンプ室内の圧力が吸入接続部における静圧まで下がるまで液圧室の方向に移動することになる。吸入行程が継続するに従い、吸入行程によって圧力パルス、いわゆるジューコフスキーパルス(Joukowsky pulse)が生じる。その理由は、ポンプ室内では、今度は吸入接続部を介してポンプ媒体が供給され、それが吸入管路内の速度に急激な変化を生じさせるからである。この圧力パルスは液圧室内に高周波数の圧力振動を生じさせる。液圧室内の圧力は一時的に大きく減少することになる。 In this case, it should be noted that the pressure in the pump chamber is maximized at the end of the pumping stroke. In this case, when the suction stroke starts, the diaphragm will then move in the direction of the hydraulic chamber until the pressure in the pump chamber drops to the static pressure at the suction connection. As the inhalation stroke continues, the inhalation stroke produces a pressure pulse, the so-called Joukovsky pulse. The reason is that in the pump chamber, the pump medium is now supplied via the suction connection, which causes a rapid change in the speed in the suction line. This pressure pulse causes high frequency pressure oscillations in the hydraulic chamber. The pressure in the hydraulic chamber is temporarily greatly reduced.
この圧力パルスの間に漏出補償弁が開き、それにより、液圧室に作動流体が流入できるようになるのを防止するために、設定圧力pLは相応に低く設定されなければならない。これは、漏出補償弁の加圧要素が比較的大きなサイズでなければならないことを意味する。 In order to prevent the leakage compensation valve from opening during this pressure pulse and thereby allowing the working fluid to flow into the hydraulic chamber, the set pressure p L must be set correspondingly low. This means that the pressurizing element of the leak compensation valve must be of a relatively large size.
しかし、周知の膜ポンプでは、これが不都合な点となる。なぜなら、そうすると、吸入行程の終了時に、漏出補償弁の設定圧力未満に降下することが困難になるからである。それ故、吸入行程の終了時に、液圧室内の作動流体が少なくなりすぎていれば、漏出補償弁がちゃんと実際に開くことを確実にするために、適切な構造上の対策をとらなければならない。これは膜ポンプのコストを増大させてしまう。 However, this is a disadvantage for known membrane pumps. This is because it becomes difficult to drop below the set pressure of the leakage compensation valve at the end of the intake stroke. Therefore, if the working fluid in the hydraulic chamber is too low at the end of the suction stroke, appropriate structural measures must be taken to ensure that the leak compensation valve actually opens properly. . This increases the cost of the membrane pump.
そこで、上述の従来技術を根幹として、本発明は、上記の不都合な点を減らし、またはさらには克服する漏出補償弁を有する膜ポンプを提供することを目的とする。加えて、本発明は、上記の不都合な点を減らし、またはさらには克服する漏出補償弁の寸法を決定する方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a membrane pump having a leakage compensation valve that reduces or even overcomes the above disadvantages, based on the above-described conventional technology. In addition, the present invention aims to provide a method for determining the size of a leakage compensation valve that reduces or even overcomes the above disadvantages.
この目的は、先に定義された形式の膜ポンプであって、前記加圧要素は、前記液圧室(8)内の圧力が、前記液圧室(8)内の最小圧力よりも高い設定圧力p L よりも低くなると、前記閉鎖本体(16)が前記開放位置の方向に移動するように設計されているとともに、液圧室内における圧力パルスの結果、最長で1ミリ秒持続する圧力降下が生じたときに、閉鎖本体が開放位置の方向に0.2mm以下だけしか移動しないほど、閉鎖本体の質量が十分大きいことを特徴とする、膜ポンプを用いる本発明によって達成される。 The purpose is a membrane pump of the type defined above , wherein the pressurizing element is set so that the pressure in the hydraulic chamber (8) is higher than the minimum pressure in the hydraulic chamber (8). When the pressure is lower than p L , the closure body (16) is designed to move in the direction of the open position , and the pressure pulse in the hydraulic chamber results in a pressure drop lasting up to 1 millisecond. This is achieved by the present invention using a membrane pump, characterized in that the mass of the closure body is sufficiently large so that the closure body moves only 0.2 mm or less in the direction of the open position when it occurs.
実際に、ポンプ室内の圧力が吸入接続部における圧力まで下がると生じる圧力パルス、いわゆるジューコフスキーパルス(Joukowsky pulse)は高周波数のパルスであること、すなわち、1ミリ秒に満たない期間に生じることが観察されている。本発明によれば、このような圧力パルスが生じると、そのときには、慣性によって、閉鎖本体が開放位置の方向に0.2mm以下だけしか移動できないように、閉鎖本体はその質量およびその慣性が十分大きくなるように構築される。1ミリ秒後には、圧力はすでに再上昇しているので、閉鎖本体の運動は止められる。通常、0.2mmに満たない閉鎖本体の運動は十分小さいため、作動流体にとっては、結果として生じる隙間は小さすぎて液圧室内にかなりの量の作動流体を送り込むことができない。 In fact, the pressure pulse that occurs when the pressure in the pump chamber drops to the pressure at the suction connection, the so-called Joukovsky pulse, is a high frequency pulse, i.e. it occurs in a period of less than 1 millisecond. Has been observed. According to the present invention, when such a pressure pulse occurs, the mass of the closure body and its inertia are sufficient so that at that time the inertial body can move only 0.2 mm or less in the direction of the open position. Built to be large. After 1 millisecond, the pressure has already risen again and the movement of the closure body is stopped. Usually, the movement of the closure body, which is less than 0.2 mm, is small enough that for the working fluid the resulting gap is too small to allow a significant amount of working fluid to be pumped into the hydraulic chamber.
万一、この小さな量でもなお不都合な場合、好ましい実施形態では、液圧室内における圧力パルスの結果、最長で1ミリ秒持続する圧力降下が生じたときに、閉鎖本体は開放位置の方向に0.1mm以下だけしか移動しないようになっていることである。 Should this small amount still be inconvenient, in a preferred embodiment, the closure body is zero in the direction of the open position when the pressure pulse in the hydraulic chamber results in a pressure drop lasting up to 1 millisecond. It is designed to move only 1 mm or less.
明らかに、ジューコフスキーパルス(Joukowsky pulse)のため、最大圧力パルスにより、油圧チャンバ内に0barまで達する圧力の降下が生じる可能性がある。以下に、閉鎖本体の質量の算出の例が示されている。 Obviously, due to the Joukovsky pulse, the maximum pressure pulse can cause a pressure drop in the hydraulic chamber reaching 0 bar. In the following, an example of calculating the mass of the closure body is shown.
実際には、圧力パルスにもかかわらず、液圧室内の圧力は0barまでは降下せず、最小圧力pminまで降下することになる。この最小圧力pminは、例えば、ポンプ吸入接続部における静圧、ピストンの速度および液圧室とポンプ室の容積等のプロセスパラメータに依存する。 Actually, despite the pressure pulse, the pressure in the hydraulic chamber does not drop to 0 bar, but to the minimum pressure p min . This minimum pressure p min depends on, for example, process parameters such as static pressure at the pump suction connection, piston speed and hydraulic chamber and pump chamber volumes.
従来技術では、設定圧力pLは通常pmin未満であるが、好ましい実施形態では、pLはpminよりも大きい。従って、漏出補償弁の戻しばねはもっと小さく作ることができ、それによって、ポンプの動作は著しく容易になる。 In the prior art, the set pressure p L is usually less than p min , but in a preferred embodiment, p L is greater than p min . Therefore, the return spring of the leakage compensation valve can be made smaller, which makes the operation of the pump significantly easier.
膜ポンプの漏出補償弁の寸法を決定する方法に関して、先に規定した目的は、前記閉鎖本体(16)を、前記液圧室(8)内の圧力が、前記液圧室(8)内の最小圧力よりも高い設定圧力p L よりも低くなると、前記開放位置の方向に移動するように設計するとともに、液圧室内における圧力パルスの結果、最長で1ミリ秒持続する圧力降下が生じたときに、閉鎖本体が開放位置の方向に0.2mm以下だけしか移動しないように、好ましくは0.1mm以下だけしか移動しないように、閉鎖本体の質量が選択されるのならば、達成される。 With regard to the method for determining the dimension of the leakage compensation valve of the membrane pump, the purpose previously defined is that the closure body (16) is subjected to pressure in the hydraulic chamber (8) in the hydraulic chamber (8). becomes lower than the high set pressure p L than the minimum pressure, while designed to move in the direction of the open position, a result of the pressure pulses in the hydraulic chamber, when the one millisecond lasting pressure drop occurs in the longest This is achieved if the mass of the closure body is selected such that the closure body moves only 0.2 mm or less in the direction of the open position, preferably only 0.1 mm or less.
以下の好ましい実施形態の説明と添付の図面より、さらなる利点、特徴および可能な用途が明らかになるだろう。 Further advantages, features and possible applications will become apparent from the following description of preferred embodiments and the accompanying drawings.
図1は、従来技術の膜ポンプの部分断面図である。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a prior art membrane pump.
図2は、吸入行程の間の液圧室内の圧力のプロファイルを示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a pressure profile in the hydraulic chamber during the suction stroke.
図3は、本発明の1つの実施形態による漏出補償弁の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a leakage compensation valve according to one embodiment of the present invention.
図1は、膜ポンプの主要パーツを部分断面図で示している。膜ポンプは隔膜1を備えており、隔膜1は液圧室8をポンプ室9と仕切っている。ポンプ室9はそれぞれの逆止弁を介して吸入接続部および圧出接続部に接続している。液圧室8にはピストン3によって脈動する作動流体圧を加えることができる。図示の実施形態では、隔膜1は、取り付け台13内に装着されたばね10に接続している。ばね10によって、隔膜が液圧室の方向に確実に付勢される。作動流体の脈動圧力が隔膜を壁4および7の間で前後に移動させると、すぐにポンプ室の容積が膨張および収縮する。ポンプ室の容積が収縮すると、ポンプ室内のポンプ流体は、圧力放出口にある逆止弁を介して排出される。隔膜1の後方運動によってポンプ室の容積が膨張すると、逆止弁を介して吸入接続部からポンプ流体が吸入される。従って、隔膜の周期運動によって、ポンプ流体は周期的に吸入接続部から吸入され、圧出接続部を介してより高い圧力で排出される。
FIG. 1 shows the main parts of a membrane pump in partial cross-sectional view. The membrane pump includes a diaphragm 1, which partitions the hydraulic chamber 8 from the pump chamber 9. The pump chamber 9 is connected to the suction connection portion and the pressure connection portion via respective check valves. A working fluid pressure pulsating by the piston 3 can be applied to the hydraulic pressure chamber 8. In the illustrated embodiment, the diaphragm 1 is connected to a
隔膜はクランプ枠11、12の間に保持されている。戻しばね10の存在は、破線14によって示されるように、隔膜が膨らみ得ることを意味している。
The diaphragm is held between the clamp frames 11 and 12. The presence of the
動作中、或る状況の下で、作動流体はピストン3における隙間5を介して逃げてしまう。適切な量の作動流体が液圧室8内に常に存在することを確実にするために、漏出補償弁6が設けられており、それを介して液圧室8は作動流体リザーバ15に接続している。この漏出補償弁は、ばねによって弁座内へと付勢する小さなボールを備えている。漏出補償弁6のばねが設定圧力pLを規定する。液圧室8内の圧力が設定圧力pL未満に降下すると、漏出補償弁のボールは弁座から上昇し、一般的には大気圧(1bar)を下回る作動流体リザーバ15から追加の作動流体が液圧室8に流入することができるようになる。追加の作動流体は、液圧室8内の圧力が上昇して設定圧力pLを超えるまで流入し、その後、漏出補償弁6のばねはボールを弁座内に戻し、それにより弁ゲートを閉鎖する。
During operation, under certain circumstances, the working fluid escapes through the gap 5 in the piston 3. In order to ensure that an appropriate amount of working fluid is always present in the hydraulic chamber 8, a leakage compensation valve 6 is provided through which the hydraulic chamber 8 is connected to the working
図2は、吸入行程の間の液圧室内の圧力を時間の関数として示す図である。吸入行程の開始時、液圧室内の圧力は、ポンプが送出接続部からポンプ媒体を排出する圧力とおおよそ同じである。この圧力は吸入管路の静圧よりも大幅に高い。液圧室内の圧力は戻しばね10によっても決まることを理解されたい。ただし、この圧力差は、本発明には関連しないので、以下においては考慮されない。
FIG. 2 shows the pressure in the hydraulic chamber during the suction stroke as a function of time. At the start of the suction stroke, the pressure in the hydraulic chamber is approximately the same as the pressure at which the pump discharges the pump medium from the delivery connection. This pressure is significantly higher than the static pressure in the suction line. It should be understood that the pressure in the hydraulic chamber is also determined by the
ピストン3が後方に移動すると、すなわち、図1に示される実施形態では右に移動すると、吸入行程が開始する。これは、最初は液圧室内の圧力がゆっくり減少し、ポンプ室内の圧力の方が高くなった後、隔膜が右に、すなわち液圧室の方向に移動することを意味する。ここで、ポンプ室内の圧力は、吸入接続部における静圧pSOに達するまで、ゆっくり降下することになる。圧力がさらに降下すると、ポンプ室を吸入接続部に接続している個別の逆止弁が開き、ポンプ媒体が吸入接続部を介して流入することになる。ポンプ室内の圧力が吸入接続部における静圧に達した瞬間に、吸入管路内で流体の速度に急激な変化が起きる。この速度の変化Δvは、いわゆるジューコフスキーパルス(Joukowsky pulse)、Δpst=ρ×a×ΔV、を生じさせる。ここで、ρはポンプ媒体の密度であり、“a”は、流体で満たされた吸入管内における波の伝播速度である。 As the piston 3 moves rearward, i.e., to the right in the embodiment shown in FIG. 1, the suction stroke begins. This means that initially the pressure in the hydraulic chamber decreases slowly, and after the pressure in the pump chamber becomes higher, the diaphragm moves to the right, ie in the direction of the hydraulic chamber. Here, the pressure in the pump chamber slowly drops until it reaches the static pressure pSO at the suction connection. As the pressure drops further, the individual check valve connecting the pump chamber to the suction connection opens and the pump medium flows in via the suction connection. At the moment when the pressure in the pump chamber reaches the static pressure at the suction connection, a sudden change in the fluid velocity occurs in the suction line. This speed change Δv gives rise to a so-called Joukovsky pulse, Δp st = ρ × a × ΔV. Where ρ is the density of the pump medium and “a” is the wave propagation velocity in the suction tube filled with fluid.
両室は隔膜を介して接続しているため、ポンプ室内におけるこのジューコフスキーパルス(Joukowsky pulse)は、液圧室内に圧力パルスを生じさせる。 Since both chambers are connected via a diaphragm, this Jukovsky pulse in the pump chamber generates a pressure pulse in the hydraulic chamber.
吸入行程“s”の開始から一定時間の後、液圧室内の圧力pHが短期間(Δpst)、急激に降下するのが見られる。その後すぐに、それは再び急峻に上昇し、それにより、高周波数で急速に減衰する圧力振動が生じる。圧力パルスによって、最大でp=0まで降下するのが直ちにわかる。ただし、液圧室内の圧力は実際にはゼロまでは降下せず、動作パラメータおよび膜ポンプの構造によって設定される最小圧力pminまで降下することになる。 It can be seen that, after a certain time from the start of the suction stroke “s”, the pressure p H in the hydraulic chamber drops rapidly for a short period (Δp st ). Immediately thereafter, it rises again sharply, which results in a pressure oscillation that decays rapidly at high frequencies. It can be immediately seen that the pressure pulse drops to a maximum of p = 0. However, the pressure in the hydraulic chamber does not actually drop to zero, but falls to the minimum pressure p min set by the operating parameters and the structure of the membrane pump.
pminまで達する圧力パルス降下が起きたときの漏出補償弁の開放を防ぐために、従来技術では、漏出補償弁の設定圧力pLはpminよりも小さくなっている。 In order to prevent the leakage compensation valve from opening when a pressure pulse drop reaching p min occurs, in the prior art, the set pressure p L of the leakage compensation valve is smaller than p min .
しかし、本発明の技法によれば、設定圧力pLは、pLが液圧室内の平均圧力pm未満である限り、pminよりも大幅に高くなるように選択できる。 However, according to the techniques of the present invention, the set pressure p L is, p L as long as less than the average pressure p m in the liquid chamber, can be chosen to be much higher than p min.
本発明は、圧力パルスはごく短期間Δts<1ミリ秒しか生じないとの認識に基づいている。 The present invention is based on the recognition that pressure pulses only occur for very short periods of Δts <1 ms.
本発明によれば、このような圧力パルスによって、0.2mm未満、または、好ましくは、0.1mm未満の上昇しか生じないように、閉鎖本体の質量が十分大きくなるように選択される。 According to the invention, the mass of the closure body is chosen to be sufficiently large so that such a pressure pulse causes an increase of less than 0.2 mm, or preferably less than 0.1 mm.
図3に、本発明による漏出補償弁が示されている。 FIG. 3 shows a leakage compensation valve according to the present invention.
この漏出補償弁は、弁本体18内に収容される閉鎖本体16を備えている。閉鎖本体16は、弁本体18内の孔を閉鎖位置において閉鎖する閉鎖要素20を備えており、そのため、作動流体リザーバへの管路19は液圧室8と仕切られている。図3に示されるように、閉鎖本体はばね要素17によって閉鎖位置へと付勢されている。作動流体リザーバ内の作動流体の圧力と、それ故、管路19内の圧力も基本的に一定のままである。液圧室8内の圧力が、ばね17によって基本的に与えられる設定圧力pL未満に降下すると、図3に示される位置にある閉鎖本体16は上方に移動し、それにより、管路19と液圧室8との間の接続部が開放される。原則として、閉鎖本体がわずか0.2ミリメートル移動しても、弁本体18と閉鎖要素20との間の隙間は、管路19を通じて液圧室内にかなりの量の作動流体を排出するには十分ではないことが前提となっている。
The leakage compensation valve includes a closing
閉鎖本体の行程、Δs、は次式のように算出される:
ここで、Δtは圧力パルスの持続時間であり、bは圧力パルスに起因する閉鎖本体の加速度である。加速度は次式のように算出される:
ここで、Fは閉鎖本体にかかる力であり、mは閉鎖本体の質量である。従って、次式が得られる:
または
圧力パルスは1ミリ秒、すなわち、Δts=1ミリ秒、よりも長くは持続しないこと、閉鎖本体の運動は最大で0.1mm、すなわちΔss=0.1mm、であるべきこと、且つ、圧力パルスは圧力を0barまで低下させる、すなわち圧力パルスは設定圧力pL、例えば0.7bar、と同じ大きさであることを仮定すれば、このとき、閉鎖要素の直径が8mm、すなわち対応する表面積が約0.5cm2の場合:
従って、
示した例では、0.1mmを超える閉鎖本体の運動を防止するために閉鎖本体の質量は少なくとも17.5gでなければならない。
The stroke of the closed body, Δs, is calculated as:
Where Δt is the duration of the pressure pulse and b is the acceleration of the closure body due to the pressure pulse. The acceleration is calculated as:
Here, F is a force applied to the closing body, and m is a mass of the closing body. Thus, the following equation is obtained:
Or
The pressure pulse should not last longer than 1 ms, ie Δt s = 1 ms, the movement of the closure body should be at most 0.1 mm, ie Δs s = 0.1 mm, and Assuming that the pressure pulse reduces the pressure to 0 bar, ie the pressure pulse is as large as the set pressure p L , eg 0.7 bar, then the diameter of the closure element is 8 mm, ie the corresponding surface area Is about 0.5 cm 2 :
Therefore,
In the example shown, the mass of the closure body must be at least 17.5 g to prevent movement of the closure body above 0.1 mm.
閉鎖本体の質量がこれほど大きく選択されれば、0barまで達する圧力パルスでさえも、かなりの量の作動流体が液圧室内で解放されるように閉鎖本体を大きく移動させることはない。 If the mass of the closure body is chosen so large, even a pressure pulse reaching 0 bar will not move the closure body so that a significant amount of working fluid is released in the hydraulic chamber.
圧力パルスは、一般的には、0barまで達する圧力降下は生じさせず、最小圧力pminまでの圧力降下を生じさせるだけであることを考慮することによって、上述の方法はさらに改良されてもよい。この場合には、上の式(5)において、設定圧力pLの代わりに、設定圧力pLと、圧力パルスに起因する最小圧力pminとの差pL−pminを用いることができ、その結果、質量をさらに小さくすることができる。代替的に、設定圧力pLを増加させることができ、その結果、ばね17はもっと軽く作ることができ、ポンプの動作が簡単になる。
The above method may be further improved by considering that the pressure pulse generally does not cause a pressure drop reaching 0 bar, but only a pressure drop to the minimum pressure p min. . In this case, the above equation (5), can be used in place of the set pressure p L, and the set pressure p L, the difference p L -p min the minimum pressure p min due to the pressure pulse, As a result, the mass can be further reduced. Alternatively, it is possible to increase the set pressure p L, as a result, the
1 隔膜
3 ピストン
4 壁
5 隙間
6 漏出補償弁
7 壁
8 液圧室
9 ポンプ室
10 戻しばね
11 クランプ枠
12 クランプ枠
13 取り付け台
14 膨らんだ隔膜の概略表示
15 作動流体リザーバ
16 閉鎖本体
17 ばね
18 弁本体
19 管路
20 閉鎖要素
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