JPH09184592A - 脈動低減装置 - Google Patents

脈動低減装置

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JPH09184592A
JPH09184592A JP29596A JP29596A JPH09184592A JP H09184592 A JPH09184592 A JP H09184592A JP 29596 A JP29596 A JP 29596A JP 29596 A JP29596 A JP 29596A JP H09184592 A JPH09184592 A JP H09184592A
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JP
Japan
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expansion chamber
pulsation
resonance
chamber
expansion
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JP29596A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Sakairi
哲也 坂入
Yasuharu Goto
安晴 後藤
Yukihiro Motosawa
幸裕 本澤
Kazumasa Yuasa
一正 湯浅
Shigetaka Nakamura
重孝 中村
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04Devices damping pulsations or vibrations in fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共鳴室を小形に構成することができ、これに
より、全体構造を大きくすることなく、低周波の脈動を
低減する共鳴室と比較的広い範囲の脈動周波数を低減す
る膨張室共鳴室とを併設することができる脈動低減装置
の提供。 【解決手段】 円筒ケーシング6にはスリーブ8が挿入
されてカバー7で閉じられる。スリーブ8の凹部81と
ケーシング6の右方円筒空間で膨張室86、66を形成
する。スリーブ8の溝83の一部に、隔壁、および油路
82と溝83とを連通する貫通孔が設けられ、溝83と
ケーシング6の内面とで囲まれる空間が共鳴室となる。
共鳴室は溝83に沿った形状であるので、全体構成を大
きくせずに長い共鳴室を形成でき、このため低い低減周
波数の共鳴室と広い領域の低減周波数の膨張室とをコン
パクトに構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を圧送し、こ
の圧送流体により種々の仕事を行う装置において、圧送
流体が通る配管又は流体圧力機器に生じる流体の脈動を
減少させる脈動低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】流体、例えば油、水等の液体や空気等の
気体を圧送し、その圧力を用いて各種の仕事を行う装置
が多くの分野で使用されている。例えば、油圧ショベル
等の油圧機器では、油圧ポンプを駆動して圧油を吐出
し、この吐出された圧油を配管を介して油圧シリンダや
油圧モータ等の油圧アクチュエータへ圧送し、これを駆
動して所期の作業を行う。
【0003】このような油圧機器では、油圧ポンプから
吐出される圧油に脈動が生じ、この脈動は騒音の原因と
なるばかりでなく、場合によっては共振を生じて油圧機
器の配管や各種構成要素を損傷するおそれもあるので、
当該脈動は極力低減する必要がある。従来、脈動低減の
1つの手段として、例えば実開昭50−136804号
公報に示されるような共鳴型消音器および膨張型消音器
が提案されている。これを図7により説明する。
【0004】図7は3つの異なる構造の膨張型消音器の
断面図である。図で、1は膨張室、2は膨張室1内に開
口端を対向させて設けられた空気吸入母管、3は空気吸
入母管1の一方にこれと連通して設けられた枝管であ
る。図7の(a)に示す構造は真っ直な枝管3が膨張室
1の内部において空気吸入母管2に連通結合され、図7
の(b)に示す構造は曲げられた形状の枝管3が膨張室
1の内部において空気吸入母管2に連通結合され、さら
に図7の(c)に示す構造は真っ直な枝管3が膨張室1
の外部において空気吸入母管2に連通結合されている。
これら枝管3は共鳴室としての機能を有する。
【0005】上記の構成において、脈動の波長をλ0
すると、この脈動を減衰させるための枝管3の長さL0
は次式で表わされる。
【0006】L0 =λ0 /4…………(1) ここで、減衰される脈動の周波数をf0 、流体の音速を
Cとすると、上記波長λ0 は次式で表わされる。 λ0 =C/f0 …………(2) なお、上記膨張型消音器は空気の脈動を抑えるものであ
るが、このような構成は水や油のような液体に対しても
適用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記(1)、(2)式
から明らかなように、減衰すべき脈動の周波数が低周波
であるとき、枝管3の長さL0 は長くなり、図7の
(a)、(b)に示す構造の場合、膨張室1内に設置す
ることが困難になり、膨張室1内に設置しようとすれば
膨張室1を大きくしなければならなくなる。又、図7の
(c)に示す構造の場合、枝管3が膨張室1の外形より
も突出することとなる。したがって、脈動低減装置を設
置すべき個所の周辺に機器が混み合って配置されている
場合、脈動低減装置の設置は困難になる。特に、油圧シ
ョベル等の作業機械においては、油圧機器や配管等が小
さなスペースに配置されているので、図7に示す構造を
用いようとする場合、長い枝管3を構成することは極め
て困難である。
【0008】一方、油圧ショベル等の油圧作業機械で使
用される油圧ポンプは、原動機で駆動され、油圧ポンプ
から吐出される圧油の脈動の周波数Fは、nをピストン
の本数、Nを原動機回転数とすると、F=nN/60で
表わされるが、原動機の回転数は変化するので、この変
化に伴って脈動の周波数も広い周波数領域で変化し、あ
る脈動周波数に対処するだけでは満足する低減効果を得
ることはできない。
【0009】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、共鳴室を小形に構成することができ、これ
により、全体構造を大きくすることなく、低周波の脈動
を低減する共鳴室と、比較的広い範囲の脈動周波数を低
減する膨張室共鳴室とを併設することができる脈動低減
装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、圧送流体の流れの中途に介在し、当該圧
送流体の脈動を抑える脈動低減装置において、前記圧送
流体の流れの方向に沿う軸を有し、この軸に沿って第1
の膨張室、この第1の膨張室に連通する共鳴室、および
前記第1の膨張室と前記共鳴室とに連通する第2の膨張
室が順に配置され、前記共鳴室は、前記軸に直交する面
に沿い、前記第1の膨張室および前記第2の膨張室と連
通する部分以外の部分が閉鎖された少なくとも1つの空
間で形成されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係る
脈動低減装置の断面図、図2は図1に示す線II−IIに沿
う断面図である。これらの図で、5は圧油を供給する配
管を示す。本実施の形態における脈動低減装置は、配管
5の中途に介在して設置される。6は円筒形状のケーシ
ングであり、一方端にフランジ61、中間に段部62を
有する。段部62を境界として、ケーシング6の内面
は、フランジ61側で径d2 の円筒空間、反対側で径d
1 、長さLの円筒空間66となっている。63はフラン
ジ61に形成された溝、64は溝63に嵌めこまれたO
リング、65はケーシング6のフランジ61の反対端壁
に貫通形成された油路である。油路65の径は配管5の
径と同一径とされている。外部の配管5は、油路65と
連通するようにケーシング6の上記反対端壁に適宜の手
段で固定される。7はケーシング6のフランジ61側の
開口を封じるカバー、71はカバー7に貫通形成された
油路である。油路71の径は配管5の径と同一径とされ
ている。カバー7はボルト9によりフランジ61に固定
される。外部の配管5が油路71と連通するようにカバ
ー7に適宜の手段で固定される。
【0012】8は外形が円筒状のスリーブであり、ケー
シング6のフランジ61側の円筒空間の内径d2 とほぼ
同一の外径に形成され、当該円筒空間に挿入される。こ
のように挿入された状態で、スリーブ8の一方の端面は
フランジ61の外面と同一面となり、他方の端面はケー
シング6の段部62と接する。81はスリーブ8の一方
側(フランジ61側)に形成された内径d1 、長さLの
凹部、82は凹部81の壁面に形成され円筒空間66に
連通する油路、83は油路82の外周に形成された溝で
ある。凹部81の内径および長さは、ケーシング6の円
筒空間66の内径および長さと同一である。又、油路7
1、82、65の径は配管5の径と同一径とされてい
る。溝83の一部には、図2に示すように隔壁84が設
けられている。図2に示す85は、溝83と油路82と
を連通する貫通孔である。
【0013】以上の構成において、スリーブ8の凹部8
1で形成される空間86、およびケーシング6の円筒空
間66はそれぞれ膨張室を形成し、又、スリーブ8の溝
83とケーシング6の内面とで構成される空間87は共
鳴室を形成する。以後、空間86を膨張室86、空間6
6を膨張室66、空間87を共鳴室87と称する。これ
ら膨張室86、共鳴室87、および膨張室66は、配管
5内の流体の流れ方向の軸に沿って順に配置されること
となる。
【0014】次に、本実施の形態の動作を説明する。配
管5を通って供給される圧油が図1において左から右へ
流れるものとすると、配管5の圧油は油路71を通って
膨張室86へ流入し、さらに油路82を通って一部は貫
通孔85から共鳴室87へ、他は膨張室66へ流入し、
油路65を通って他方の配管5へ入る。この圧油の脈動
は、膨張室86、共鳴室87、膨張室66で減衰され
る。共鳴室87での減衰機能は、従来の枝管3による減
衰機能と同じである。この場合、共鳴室87は装置の円
周を利用して形成されているので、装置の軸方向(圧油
の流れに沿う方向)の長さを僅かに溝83の幅寸法増加
させるだけで、図2に示すように、長さL1 の長い共鳴
室87を得ることができ、コンパクトな構成で低い周波
数の脈動を低減させることができる。
【0015】図3は共鳴室87による脈動の減衰特性を
示す図であり、横軸に周波数、縦軸に脈動減衰量がとっ
てある。f0 は長さL1 としたときの低減周波数を示
す。隔壁84の厚さを減少させて長さL1 を増加させる
とより低い低減周波数を得ることができ、又、隔壁84
の厚さを増加させて長さL1 を減少させると、より高い
低減周波数を得ることができる。したがって、隔壁84
の厚さが異なるスリーブ8をいくつか用意しておけば、
その数だけの周波数の低減に対応することができる。な
お、図3に破線で示した特性については後述する。
【0016】一方、膨張室86、66のそれぞれにおい
て減衰される周波数f1 は次式で表わされる。 f1 =C/2πL…………(3) 又、高域の周波数限界fC(実質的に減衰効果が得られ
る最高周波数)は次式で表わされる。
【0017】fC =1.2197C/d1 …………(4) 図4は膨張室86、66による減衰特性を示す図であ
り、横軸に周波数、縦軸に脈動減衰量がとってある。f
1 、fC は上記(3)、(4)式の各周波数を示す。各
膨張室86、66の長さLを調整することにより脈動周
波数f1 を、又、各膨張室86、66の径d1 を調整す
ることにより脈動周波数fC を調整することができる。
図4に示すように、共鳴室87での減衰と異なり、膨張
室86、66での減衰は比較的広い領域の周波数の脈動
の減衰を行なうことができる。周波数f1 と周波数fC
との間のいくつかの減衰可能な脈動周波数における脈動
減衰量の波形が波形FM で示されている。即ち、波形F
M は1つの波形ではなく、周波数f1 と周波数fC との
間にいくつかの波形が存在することを示すために描かれ
たものである。
【0018】このように、本実施の形態では、ケーシン
グにスリーブを挿入することにより、圧油の流れに沿う
軸方向に順に膨張室、共鳴室、他の膨張室を形成し、当
該共鳴室を上記軸に直交する面に沿って形成したので、
共鳴室を小形に構成することができ、これにより、全体
構造を大きくすることなく、低周波の脈動を低減する共
鳴室と、比較的広い範囲の脈動周波数を低減する膨張室
とを併設することができる。又、製造、組立ても容易に
行なうことができる。さらに、膨張室を2つ設けたので
脈動を大きく低減することができる。さらに、隔壁の厚
さが異なるスリーブをいくつか用意しておけば、その数
だけの周波数の低減に対応することができる。
【0019】図5は本発明の他の実施の形態に係る脈動
低減装置の断面図、図6は図5に示す線VI−VIに沿う断
面図である。これらの図で、図1および図2に示す部分
と同一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略
する。さきの実施の形態と本実施の形態とは溝83の構
造が異なるのみであり、他の部分の構成は同じである。
本実施の形態において、溝83は図6に示すように、径
方向の対称位置に2つの隔壁84a、84bが設けら
れ、かつ、2つの貫通孔85a、85bが設けられてい
る。この結果、長さLa の共鳴室87aと、長さLb
共鳴室87bの2つの共鳴室が形成されることとなる。
貫通孔85aは共鳴室87aに、又、貫通孔85bは共
鳴室87bに連通している。これら各共鳴室87a、8
7bの長さは図1、2に示す共鳴室87の長さに比較し
て短いので、その低減周波数は、図3に破線で示すよう
に低減周波数f0 より高い周波数f2 となる。本実施の
形態の効果はさきの実施の形態の効果と同じである。
【0020】なお、上記各実施の形態の説明では、共鳴
室を1つ又は2つ設ける例について説明したが、3つ以
上設けることもできる。又、ケーシングおよび各膨張室
は円筒でなく多角形の筒体であってもよいし、膨張室は
2つではなくいずれか一方に1つ設けるようにしてもよ
い。さらに、上記各実施の形態の説明では、脈動低減装
置を配管に連結する例について説明したが、他の機器、
例えば油圧ポンプ(圧油の排出口)、切換弁等に連結す
ることもできる。又、本発明の脈動低減装置が油圧ショ
ベル以外の圧送流体使用の各種機械に用いることができ
るのは当然である。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、圧油の
流れに沿う軸方向に順に膨張室、共鳴室、他の膨張室を
形成し、当該共鳴室を上記軸に直交する面に沿って形成
したので、共鳴室を小形に構成することができ、これに
より、全体構造を大きくすることなく、低周波の脈動を
低減する共鳴室と、比較的広い範囲の脈動周波数を低減
する膨張室とを併設することができる。又、膨張室を筒
体で、共鳴室を筒体に挿入するスリーブで構成すること
により組立て可能となり、製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る脈動低減装置の断面
図である。
【図2】図1に示す線II−IIに沿う断面図である。
【図3】図1に示す脈動低減装置を用いた場合の脈動減
衰率を示す図である。
【図4】図1に示す脈動低減装置を用いた場合の脈動減
衰率を示す図である。
【図5】本発明の他の実施の形態に係る脈動低減装置の
断面図である。
【図6】図5に示す線VI−VIに沿う断面図である。
【図7】従来の脈動低減装置の断面図である。
【符号の説明】
5 配管 6 ケーシング 7 カバー 8 スリーブ 65、71、82 油路 66、86 膨張室 81 凹部 83 溝 84 隔壁 85 貫通孔 87 共鳴室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 一正 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 中村 重孝 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧送流体の流れの中途に介在し、当該圧
    送流体の脈動を抑える脈動低減装置において、前記圧送
    流体の流れの方向に沿う軸を有し、この軸に沿って第1
    の膨張室、この第1の膨張室に連通する共鳴室、および
    前記第1の膨張室と前記共鳴室とに連通する第2の膨張
    室が順に配置され、前記共鳴室は、前記軸に直交する面
    に沿い、前記第1の膨張室および前記第2の膨張室と連
    通する部分以外の部分が閉鎖された少なくとも1つの空
    間で形成されていることを特徴とする脈動低減装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第1の膨張室、
    前記共鳴室、および前記第2の膨張室は、1つの筒状ケ
    ーシング内に構成されていることを特徴とする脈動低減
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記筒状ケーシング
    は、大径部とこれに連通し前記第2の膨張室を形成する
    小径部とを有し、前記大径部には、前記第1の膨張室を
    形成する凹部および前記筒状ケーシングの内壁との間で
    前記共鳴室を形成する溝を備えたスリーブが挿入される
    ことを特徴とする脈動低減装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記溝の長さは、前
    記スリーブに形成された隔壁の厚さにより決定されるこ
    とを特徴とする脈動低減装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記スリーブは、前
    記隔壁の厚さが異なる複数のスリーブから選択されるこ
    とを特徴とする脈動低減装置。
JP29596A 1996-01-05 1996-01-05 脈動低減装置 Pending JPH09184592A (ja)

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