NO167324B - Anordning for dempning av trykksvingninger i et hoeytrykkshydraulisk system. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for dempning av trykksvingninger i et hydraulisk høytrykkssystem slik det fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Forstyrrende trykksvingninger kan oppstå i høytrykks

hydrauliske systemer og skyldes vanligvis støykilder som f.eks. pumper, hydrauliske motorer og reguleringsanordninger.

Forskjellige anordninger er blitt foreslått for å redusere

disse trykksvingninger, men de har alle vært enten kost-

bare eller kompliserte, ikke minst fordi eksisterende høye trykk krever oppfyllelse av konstruksjonsbestemmelser og hindrer bruk av dempekammere eller beholdere som benyttes for andre dempeformål.

Formålet med oppfinnelsen er å komme frem til en dempe-

anordning som virker bedre akustisk enn tidligere dempere på dette felt, er enkel å montere og bruke og er egnet for masseproduksjon, samt lett kan tilpasses til de forskjellige mål på den plass som står til rådighet for installasjonen.

Oppfinnelsen muliggjør en kompakt sammenkobling av demper

og pumpe.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en anordning av

den innledningsvis nevnte art, som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav.

Forbindelsesrøret har fortrinnsvis en mindre diameter enn olje-røret. Dempekammerene er med fordel anbragt parallelt med hverandre med forbindelsesrøret bøyet i rommet utenfor kammerene.

Den del av forbindelsesrøret som er forbundet med et dempekammer, fortsetter fortrinnsvis inn i dette. 01je-

røret kan med fordel være forbundet med dempekammeret i det vesentlige i rett vinkel på dets lengdeakse og i en avstand fra en av dets lukkede ender.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart nærmere under hen-visning til tegningene der: Fig. 1 er en kurve som viser forholdet mellom støynivå og

frekvens i et høytrykks hydraulisk fluidumrør og

fig. 2 viser en utførelsesform for demperen i henhold

til oppfinnelsen.

Det hydrauliske system som er vist på fig. 2, omfatter en pumpe 10 av aksialstempel typen med flere stempler som arbeider i parallell, f.eks. 9 stempler som drives av en elektrisk motor 11. Strømmen fra pumpen kommer frem til en forbruker av fluidumtrykk gjennom et filter 12 som er montert i en ramme inneholdende en tank 13 for returfluidum fra forbrukeren. Fluidet trekkes til pumpen 10 via en vanlig anordning 14.

Et oljerør 15 strekker seg fra pumpen til den hydrauliske maskin via en dempeanordning i henhold til oppfinnelsen.

Oljerøret 15 er beregnet for det trykk og den strømnings-mengde som maskinen krever og har et midtre parti 15a mellom pumpen og dempeanordningen og en del 15b mellom denne og filteret 12. Den innvendige diameter av røret kan f.eks. være 25 mm.

Dempekammeret skal ha en større diameter enn oljerøret

og må omslutte et bestemt volum. For å spare omkostninger er det fordelaktig å kunne anvende et høytrykksrør. Den indre diameter av dette må imidlertid ikke overskride den nedre grense for det som kan betraktes som et trykkar. Dette betyr at den innvendige diameter i almindelighet

ikke skal overskride 70 mm. Et kammer med større diameter og med det nødvendige volum, vil være kostbart å fremstille og dets endevegger kan ha tilbøylighet til å "slamre",

noe som fører til at.det hydrauliske system vibrerer i lengderetningen.

Demperen 16 omfatter som vist to demperør 17 og 18 med

en innvendig diameter på ikke mer enn 70 mm. Disse er forbundet med hverandre ved hjelp av et langt rør 19 som fortrinnsvis har en noe mindre innvendig diameter enn olje-røret 15. Det mindre rør 19 kan lett bøyes til en hvilken som helst passende form, slik at demperørene 17 og 18 kan plasseres hensiktsmessig i forhold til tilstøtende kompo-nenter. Om nødvendig kan også demperørene 17 og 18 bøyes.

Trykkpulser som finnes i et høytrykks hydraulisk system, skyldes flere faktorer, f.eks. konstruksjonen og hastigheten på pumpen eller maskinen og arbeidstrykket og det er klart at størrelse og utførelse av demperen 16 kan varieres alt etter lokale forhold og behovene for dempning.

Fig. 1 viser målte støyverdier i dB for forskjellige vibra-sjonsfrekvenser Hz. Den øvre kurve 20 tilsvarer verdiene i et udempet system, mens den nedre kurve 21 viser verdiene for et system som innbefatter en demper i henhold til oppfinnelsen.

Hvert av pumpeakselens arbeidsslag fører til en trykkpuls

i det hydrauliske fluidum med en grunnfrekvens 22, men fordi det finnes ni stempler som arbeider med en viss faseover-lapping, betyr dette at det resulterende signal vil være

utglattet. Visse topper 23 opptrer imidlertid i dette signal på grunn av komprimeringen av fluidet ved økningen av fluidumtrykket og påfølgende plutselig avlastning.

Det er i første rekke disse, trykktopper som skaper den irriterende støy med grunnfrekvensen (fQ) 22 og dens over-toner .

Lydhastigheten i et hydraulisk system med stålrør, er omtrent 1350 m/sek. for olje, sammenlignet med omtrent 350 m/sek. i luft eller gass. Bølgelengdene vil derfor bli omtrent fire ganger større i et hydraulisk system, noe som gjør det mulig å benytte interferens absorbsjon i demperen hvis denne er utført tilstrekkelig lang.

Som nevnt ovenfor, vil trykksvingningene som finnes i systemet avhenge av flere faktorer som er knyttet til konstruksjonen. Lengden og volumet av demperen kan derfor variere innenfor vide grenser.

En viktig parameter er den kvarte bølgelengde av grunntonen, Å/4

Eksempel: f = 200 Hz gir X/4 = 1.7 m

Lengden av forbindelsesrøret 19 velges fortrinnsvis med omtrent den kvarte bølgelengde. Lengden L av demperrøret 17, 18 velges fortrinnsvis som 2/3 av røret 19. Som et alternativ kan det velges lenger rør hvis man tar i betrakt-ning en egnet interferensvirkning, slik at man får en god absorbsjon i det nødvendige område av frekvenser.

Ved .større strømning enn omtrent 400 l/min. velges lenger rør for å muliggjøre tilstrekkelige volumer, samtidig med at man bibeholder små dimensjoner for demperrørene 17 og 18.

Grunnen til valget av lange rør er:

1. Den innvendige diameter av rørene kan holdes liten,

noe som gjør det enkelt å få til en sterk konstruk-sjon. 2. Dempningen av interferensbølgene må være så effektiv som mulig. 3. Resonanser i rør-volum-rør-volum-rør-systemet (15a-17-19-18-15b) skal normalt ligge under grunnfrekvensen. Lenger rør vil redusere behovet for volum, fordi frekvensen blir holdt konstant. Under normal dimen-sjonering er lengdene som benyttes mindre enn halvparten av den kvarte bølgelengde.

Lengden av forbindelsesrøret 19 kan variere i forhold til frekvensene som skal dempes, og det er ikke nødvendig at endene stikker like langt inn i de to demperrør 17, 18.

De ender som vender fra forbindelsesrøret 19 er blokkert

av endevegger 24, der bølgene blir reflektert ved maksimum trykk. Forbindelsen til oljerørene 15a, 15b er i rett vinkel på lengdeaksen for demperrørene og står i en avstand "b" fra den tilstøtende endevegg 24, hvilken avstand velges under hensyntagen til de ventede refleksjonsbølger.

Den utførelsesform som er vist og beskrevet i det foregående, er bare et eksempel på oppfinnelsen og denne kan modifiseres når det gjelder mange detaljer innenfor rammen av de følgende krav. I visse tilfeller kan det være tilstrekkelig med bare ett demperør 17 og delene 15a, 15b for oljerørene kan da være aksialt forbundet med endeveggene av demperøret.

I andre tilfeller kan det være hensiktsmessig med mer enn

to demperør. En enkel utførelse er å fordoble det viste eksempel med to demperør, d.v.s. med fire demperør med en meget høy dempeeffekt. Demperørene behøver ikke ha samme lengde og for å redusere lengden av oljerørdelen 15a, kan en ende av demperøret 17 være bøyet og festet direkte til pumpen 10. Flere plasseringsalternativer er mulige.

Når strømmen er liten, er det mulig å dele et demperør

ved hjelp av en skillevegg i to kammere som er forbundet med hverandre gjennom skilleveggen med et lite rør som tilsvarer forbindelsesrøret 19. Dette rør er fortrinnsvis skrueviklet for at det skal få den ønskede lengde i det kortere men større rør.

Alt etter plass som står til rådighet, kan demperørene

17, 18 anbringes i forskjellige vinkler på hverandre. Den bøyde del av forbindelsesrøret 19 kan delvis erstattes av et stykke hydraulisk slange.

Claims (4)

1. Anordning for dempning av trykksvingninger i et hydraulisk høytrykkssystem fra en svingningskilde, f.eks. en pumpe (10) der det normale transportrør (15a,15b) fra svingningskilden (10) er avbrutt på minst et sted og erstattet av et dempe-kamrner med større diameter enn transportrøret (15), karakterisert ved at kammerene (17,18) er et rør med en innvendig diameter understigende nedre grenseverdi for høytrykkskar og med en lengde i hovedsak tilsvarende 1/6 av bølgelengden for grunntonen i systemet under drift, samt at minst to hovedsakelig like dempnings-kammere (17,18) er anordnet i serie og forbundet med et rør (19) som har en lengde hovedsakelig lik 1/4 av grunntonens bølgelengde.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dempningskammerene (17,18) ligger inntil hverandre, hvorved forbindelsesrøret (19) er bøyd i området utenfor kammerene.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at til et dempningskammer (17,18) ansluttet del av et forbindelsesrør (19) stikker inn i kammeret.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dempningskammerenes (17,18) ene ende er lukket og at til dempningskammeret anslutter transportrør (15a,b) møter kammeret hovedsakelig i rett vinkel mot dets lengdeakse, og en avstand fra dets lukkede ende.