一种低脉动串联囊式缓冲器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种低脉动串联囊式缓冲器，在回路系统做试压试验时，串联在水压试验泵出口管路上，缓冲器包括壳体、阀体、胶囊及菌型阀，壳体一端密封，另一端设有阀体，且该阀体与水压试验泵出口管路相连通，胶囊设在壳体内部，菌型阀阀杆设在阀体内，阀冒位于壳体内，菌型阀阀杆下端连接有隔板，隔板沿出口管路水流方向将阀体内部隔开，隔板上设有阻尼孔；流体进入阀体后碰到隔板，一小部分流体直接从阻尼孔流出，另外绝大部分流体在隔板阻隔下，沿菌型阀一侧与阀体间的缝隙冲向胶囊，被胶囊吸收部分能量后，沿菌型阀另一侧与阀体间的缝隙冲流回阀体中并流出。与现有技术相比，本发明具有稳压消振效果好、结构简单等优点。
【专利说明】一种低脉动串联囊式缓冲器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种缓冲器，尤其是涉及一种低脉动串联囊式缓冲器。
【背景技术】
[0002] 缓冲器在流体机械的液压系统中有着广泛的用途，它具有良好的压力响应，无噪 音和漏气，容量大，承受压力高，使用温度范围广，能起到进、出口流道的阻尼作用及有气囊 大容量吸收压力脉动的能力，使压力脉动率达到预见的期望值。
[0003] 水压试验泵进行试压试验时，用于对回路系统提供压力源，因为对试压介质的压 力脉动率有较高的要求，所以在水压试验泵的出口管路必须配置高稳压性能的出口缓冲 器，但通常三柱塞泵出口压力脉动率在8?15%之间，如试压介质压力脉动率高，这要影响 主回路上的仪表测试精度，水压试验泵技术规范书要求泵出口压力脉动率要求< ± 1 %，这 是一个很高稳压要求。
[0004] 传统的并联式缓冲器与进、出口管路呈并联连结，连接接口为三通式，其特点结构 简单，装拆方便，是常用缓冲器的型式。
[0005] 根据流体力学并联管路流量分配公式=Q1 = Q2+Q3知道，通过主管道的流量Q1等于 通过二个并联管Q 2、Q3流量的总和。
[0006] 根据并联流量分配公式，Q3/Q2 = (d3/d2)5/2 · (λ 2/ λ 3)1/2 · (L2Zl3)1/2,其中 d 为直 径，λ为摩擦系数，L为管长。
[0007] 参阅图1，水压试验泵1采用柱塞泵结构，其出口通过三通等径管接头2, 一个接头 连接并联式缓冲器3,另一接头连接出口管路，由于管路材料相同，则摩擦系数λ2= λ3，缓 冲器的三通接口可知L2 = L3。因此简化为：Q3/Q2 = (d3/d2)5/2。
[0008] 根据并联流量分配公式分析可知，并联式缓冲器（蓄能器类型）制约更多的是流 量对气囊的接触。假定：如三通管径相等，管长亦相等，则并联管中流量各为50%，因此只 有50%流量的压力波动受到缓冲器内气囊吸收；按惯例三通中主管直径往往大于连接缓 冲器一头的管径，而流量比与其管直径比的五次方开平方成正比，那么进缓冲器内流量更 少于总流量的50%，因此并联式缓冲器（蓄能器类型）的结构造成总的流量中对气囊的接 触比例不高。
[0009] 泵出口压力脉动率的降低主要靠缓冲器的气囊的吸收和缓冲功能，泵的流量接触 气囊的比例决定了泵出口脉动率的高低。如果大部分流体能接触胶囊，即增大了对胶囊的 接触面积，而被接触的大部分流体的压力脉动被气囊吸收，则泵的出口压力脉动率降低亦 多。而并联缓冲器造成整个流量接触气囊的比例少，因此脉动衰减率低，出口脉动率减低不 多。并联缓冲器的脉动衰减在±5?8%以上（据奉化液压件厂测试资料），因此并联式缓 冲器稳压消振效果不高，不可取。
[0010] 中国专利CN 203257768U公布了一种大流量囊式蓄能器。包括与蓄能器壳体通 过压盖及锁母相固定的法兰式流阀体、菌型阀、弹簧、活塞、自锁螺母，菌型阀的阀杆端依次 穿过弹簧、法兰式流阀体内孔、活塞通过自锁螺母固定在法兰式流阀体上，法兰式流阀体内 孔上端为喇叭口形，与喇叭口形相接处设有一圈凹槽，凹槽的外径为Φ 70mm，在凹槽中设有 等距排列的直径为Φ 16mm的八个通孔；菌型阀阀帽2-1的直径为Φ88πιπι ;弹簧的弹力为 297Ν。该实用新型主要从抗冲击力性能与能量转化效率的角度进行结构研究，使得抗冲击 力性能的提高，能量转化效率高。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稳压消振效果 好、结构简单的低脉动串联囊式缓冲器。
[0012] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013] 一种低脉动串联囊式缓冲器，在回路系统做试压试验时，串联在水压试验泵出口 管路上，所述的缓冲器包括壳体、阀体、胶囊及菌型阀，所述的壳体一端密封，另一端设有所 述的阀体，且该阀体与水压试验泵出口管路相连通，所述的胶囊设在壳体内部，所述的菌型 阀阀杆设在阀体内，阀冒位于壳体内，所述的菌型阀阀杆下端连接有隔板，隔板沿出口管路 水流方向将阀体内部隔开，所述的隔板上设有阻尼孔。
[0014] 所述的胶囊的上端固定在壳体上，下端为自由端，且下端与菌型阀的阀冒之间设 有间隔。
[0015] 所述的隔板相对于管路中流体流向垂直设置。
[0016] 所述的菌型阀一侧与阀体间的缝隙面积为阻尼孔的面积的8?9倍。
[0017] 所述的胶囊为丁腈橡胶胶囊。
[0018] 所述的胶囊中充填气体，且胶囊中的充气压力为所述的缓冲器而定工作压力的 55 ?65%。
[0019] 缓冲器采纳国内蓄能器一些成熟结构零部件如对阀体及胶囊的支承，密封结构。
[0020] 本发明的缓冲器使用时，流体首先进入阀体后碰到隔板，大部分流体碰到隔板后 呈90°转弯，沿菌型阀一侧与阀体间的缝隙冲向胶囊，被胶囊吸收部分能量后，沿菌型阀另 一侧与阀体间的缝隙冲流回阀体中并流出，剩下的一小部分流体直接从阻尼孔流出。
[0021] 流体进入弯曲管道处，由于液流中部的流速较高，转弯时由于惯性作用，将挤开近 壁部分的流体，产生二次流动，形成涡流，能量损失等，隔板上有了阻尼孔，涡流经过阻尼 孔，得到释放，减少能量损失与噪音，因此串联加阻尼孔分流式缓冲器既有大部分流量进入 壳内与气囊接触稳压效果好，又有阻尼孔将涡流释放的功能。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0023] 1)串联囊式缓冲器采用串联加阻尼孔分流的结构，保证了缓冲器具有出口压力脉 动率低、优良的稳压效果，同时具有能量损失小，噪音低的优点。胶囊采用耐辐照丁腈橡胶 材料，是经过耐压，伸长疲劳试验验证性能良好的部件，保证缓冲器可靠性与通用性。
[0024] 2)隔板上阻尼孔既有减少弯头损失、减少噪音作用，又考虑了其对流体分流的影 响。进口液体进入阀体90°转弯时，由于惯性作用在近壁部分与隔墙内角产生二次流动造 成的涡流经过阻尼小孔进入出口管路减少了能量损失与噪音。同时阻尼小孔的面积与阀体 主流体通道要有适当的比例，不能分流过多主流体通道的流量，影响稳压的效果。设计时取 进入缓冲器的主流体通道与阻尼孔的面积之比为9 : 1，这种流量比例分配对于胶囊最大 限度地吸收出口压力脉动，减少往复泵的出口振动和降低噪音是极其有益的；这样绝大部 分流体直接进入壳体内与胶囊充分接触。这大部分流体的压力波动被胶囊所吸收，泵的压 力的脉动被大大衰减，经缓冲器测试试验证明，这种面积的比例选择是适当的。
[0025] 3)具有阻尼特性的缓冲器流道设计：
[0026] 缓冲器内流道设计中，流体进出口通道呈_丨丨_走向，途中经过4个弯头成了有阻尼 的通道，沿程阻力与弯头的阻尼对出口压力波动也有一定缓和作用。
[0027] 综上所述，本发明的缓冲器的结构特点可概括为：
[0028] 缓冲器的串联加阻尼孔分流式的结构，进出口流道的阻尼缓冲作用和气囊大容量 吸收压力脉动的特性，R(阻抗），C(容抗）功能组合是缓冲器达到优良稳压功能，出口压力 脉动率低的保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1为传统的并联式缓冲器结构示意图；
[0030] 图2为本发明的低脉动串联囊式缓冲器结构示意图；
[0031] 图3为本发明的低脉动串联囊式缓冲器局部放大结构示意图；
[0032] 图4为流体转弯时流动状态示意图；
[0033] 图5为图4中K-K而剖视结构示意图。
[0034] 图中标号：1为水压试验泵，2为三通等径管接头，3为并联式缓冲器，4为壳体，5 为胶囊，6为隔板，7为阻尼孔，8为菌型阀，9为阀体，10为出口管路。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0036] 实施例
[0037] 如图2、图3所示，一种低脉动串联囊式缓冲器，在回路系统做试压试验时，串联在 水压试验泵出口管路10上，缓冲器包括壳体4、阀体9、胶囊5及菌型阀8,壳体4 一端密封， 另一端设有阀体9,且该阀体9与水压试验泵出口管路10相连通，胶囊5设在壳体4内部， 胶囊5的上端固定在壳体4上，下端为自由端，且下端与菌型阀8的阀冒之间设有间隔。菌 型阀8阀杆设在阀体9内，阀冒位于壳体4内，菌型阀8阀杆下端连接有隔板6,隔板6相对 于管路中流体流向垂直设置，隔板6沿出口管路10水流方向将阀体9内部隔开，隔板6上 设有阻尼孔7。菌型阀8 -侧与阀体9间的缝隙面积为阻尼孔7的面积的9倍。
[0038] 胶囊5采用耐辐照丁腈橡胶材料，是经过耐压，伸长疲劳试验验证性能良好的部 件，保证缓冲器可靠性与通用性。胶囊5中充填气体，且胶囊5中的充气压力为缓冲器而定 工作压力的55?65%。缓冲器采纳国内蓄能器一些成熟结构零部件如对阀体9及胶囊5 的支承，密封结构。
[0039] 本实施例的缓冲器使用时，流体首先进入阀体9后碰到隔板6,大部分流体碰到隔 板6后呈90°转弯，沿菌型阀8 -侧与阀体9间的缝隙冲向胶囊5,被胶囊5吸收部分能量 后，沿菌型阀8另一侧与阀体9间的缝隙冲流回阀体9中并流出，剩下的一小部分流体直接 从阻尼孔7流出。
[0040] 流体转弯时流动状态如图4、图5所示，流体进入弯曲管道处，由于液流中部的流 速较高，转弯时由于惯性作用，将挤开近壁部分的流体，产生二次流动，形成涡流，能量损失 等，隔板6上有了阻尼孔7,涡流经过阻尼孔7,得到释放，减少能量损失与噪音，因此串联加 阻尼孔7分流式缓冲器既有大部分流量进入壳内与气囊接触稳压效果好，又有阻尼孔7将 涡流释放的功能。
[0041] 将本实施例的缓冲器组装在泵出口处，在缓冲器进、出口的两侧各装有压力传感 器在试车台运行时，采用实测于段，将非电量转换成电量变量通过光线示波记录仪记录下 来。测试时设定泵的流量6m 3/h，泵速为239r/min，缓冲器气囊的充气压力15MPa。
[0042] 串联囊式缓冲器在额定工作压力24. 5MPa，出口压力脉动率：其出口压力脉 动率< ±1%。测试报告数据证明低脉动串联囊式缓冲器的开发研制设计是成功的。
[0043] 气囊充气压力与实际工作压力之比值，对泵的出口压力脉动率影响很大。气囊的 最佳充气压力值是工作压力的60%，气囊充气压力超过工作压力时，气囊不起作用，仅有缓 冲器进、出口通道阻尼缓冲作用。
[0044] 上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和使用发明。 熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般 原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领 域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种低脉动串联囊式缓冲器，在回路系统做试压试验时，串联在水压试验泵出口管 路上，所述的缓冲器包括壳体、阀体、胶囊及菌型阀，所述的壳体一端密封，另一端设有所述 的阀体，且该阀体与水压试验泵出口管路相连通，所述的胶囊设在壳体内部，所述的菌型阀 阀杆设在阀体内，阀冒位于壳体内，其特征在于，所述的菌型阀阀杆下端连接有隔板，隔板 沿出口管路水流方向将阀体内部隔开，所述的隔板上设有阻尼孔； 流体进入阀体后碰到隔板，一小部分流体直接从阻尼孔流出，另外绝大部分流体在隔 板阻隔下，沿菌型阀一侧与阀体间的缝隙冲向胶囊，被胶囊吸收部分能量后，沿菌型阀另一 侧与阀体间的缝隙冲流回阀体中并流出。
2. 根据权利要求1所述的一种低脉动串联囊式缓冲器，其特征在于，所述的胶囊的上 端固定在壳体上，下端为自由端，且下端与菌型阀的阀冒之间设有间隔。
3. 根据权利要求1所述的一种低脉动串联囊式缓冲器，其特征在于，所述的隔板相对 于管路中流体流向垂直设置。
4. 根据权利要求1所述的一种低脉动串联囊式缓冲器，其特征在于，所述的菌型阀一 侧与阀体间的缝隙面积为阻尼孔的面积的9倍。
5. 根据权利要求1所述的一种低脉动串联囊式缓冲器，其特征在于，所述的胶囊为丁 腈橡胶胶囊。
6. 根据权利要求1所述的一种低脉动串联囊式缓冲器，其特征在于，所述的胶囊中充 填气体，且胶囊中的充气压力为所述的缓冲器而定工作压力的55?65%。
【文档编号】F16L55/052GK104373741SQ201410541974
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】李君峰 申请人:上海大隆机器厂有限公司