本發(fā)明涉及壓力脈動衰減器，特別是涉及了一種集成在柱塞泵內(nèi)的可調(diào)衰減頻率的壓力脈動衰減裝置，屬于流體傳動與控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

流體機械系統(tǒng)一般都會存在流量脈動和壓力脈動，例如液壓系統(tǒng)的泵源引起管路的流量脈動，閥門開閉的水錘現(xiàn)象等。這些流量和壓力脈動不僅會影響系統(tǒng)正常工作，還會降低系統(tǒng)的性能。如果脈動誘發(fā)大的管路振動，會降低管路和液壓部件的壽命，嚴(yán)重時甚至造成管壁的破裂、管路支撐結(jié)構(gòu)的破壞，支撐剛度下降，使管路系統(tǒng)失效、液壓油流失，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的災(zāi)難性事故。因此，采取消振措施抑制流量脈動和壓力脈動非常重要的。

抑制脈動一般有兩個方面，一是減輕振動源的脈動，二是調(diào)整管路系統(tǒng)。振動源一般為回轉(zhuǎn)往復(fù)機構(gòu)，流量脈動是其固有特性。以液壓泵為例，可以通過優(yōu)化配流盤的三角槽和阻尼孔、預(yù)壓縮行程等衰減泵源的流量脈動。針對管路系統(tǒng)，可以通過優(yōu)化管路布局，改變管道長度，加裝脈動衰減器來實現(xiàn)脈動的抑制。在泵源出口和系統(tǒng)負(fù)載之間的管路上增加脈動衰減裝置，可以消除因為流量脈動與在下游負(fù)載作用產(chǎn)生的壓力脈動所引起的管路和液壓元件的振動噪聲。

脈動衰減器形式多樣，主要分為被動式和主動式兩類，例如蓄能器、干涉型濾波器、諧振型濾波器、在線噪聲抑制器等。蓄能器不僅體積大重量高，工作頻帶還很低。大部分脈動衰減器都為干涉型或諧振型的被動式衰減器，但是它們的衰減頻帶固定且頻寬都比較窄。而隨著節(jié)能減排政策的推廣，變頻調(diào)速等技術(shù)在泵源上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，泵的轉(zhuǎn)速不再固定，液壓系統(tǒng)的脈動頻率也就不再固定，傳統(tǒng)被動式衰減器的工作頻帶固定且頻寬都比較窄，難以應(yīng)用于脈動頻率變化的流體系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決液壓泵源壓力脈動問題和傳統(tǒng)衰減頻率固定的脈動衰減器不能有效衰減頻率變化的壓力脈動的問題，特提供了一種集成在柱塞泵內(nèi)的可調(diào)衰減頻率的壓力脈動衰減器，可以高效衰減柱塞泵輸出的壓力脈動幅值，并可以根據(jù)柱塞泵轉(zhuǎn)速調(diào)整衰減頻率使脈動衰減效果在較寬的頻帶內(nèi)都能最大化。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

壓力脈動衰減裝置安裝在柱塞泵上，柱塞泵包括吸油口、吸油槽、排油槽和排油口，吸油槽和排油槽設(shè)置在配流盤上，壓力脈動衰減裝置包括上死點壓力緩沖機構(gòu)、排油緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)，上死點壓力緩沖機構(gòu)包括上死點阻尼孔、上細(xì)管、上緩沖腔、上調(diào)節(jié)螺母和上帶孔阻尼片的通孔，下死點壓力緩沖機構(gòu)包括下死點阻尼孔、下細(xì)管、下緩沖腔、下調(diào)節(jié)螺母和下帶孔阻尼片的通孔，所述排油緩沖機構(gòu)包括排油細(xì)管和排油緩沖腔；柱塞泵外設(shè)有一套筒，套筒內(nèi)固定有上帶孔阻尼片和下帶孔阻尼片，套筒內(nèi)的空腔被上帶孔阻尼片和下帶孔阻尼片分割為位于中間的排油緩沖腔以及分別位于兩側(cè)的上緩沖腔和下緩沖腔，上緩沖腔處的套筒端口部連接有用于調(diào)節(jié)腔體大小的上調(diào)節(jié)螺母，下緩沖腔處的套筒端口部連接有用于調(diào)節(jié)腔體大小的下調(diào)節(jié)螺母；吸油槽和排油槽兩端之間的配流盤上分別設(shè)有上死點阻尼孔和下死點阻尼孔，上死點阻尼孔和下死點阻尼孔均為通孔，上死點阻尼孔和下死點阻尼孔分別經(jīng)上細(xì)管、下細(xì)管與上緩沖腔和下緩沖腔連接相通，排油口經(jīng)排油細(xì)管和排油緩沖腔連接相通。

所述的上帶孔阻尼片和下帶孔阻尼片上均設(shè)有通孔，經(jīng)通孔使得排油緩沖腔的兩側(cè)分別與上緩沖腔和下緩沖腔連接相通。

所述的上死點阻尼孔與柱塞泵配流盤的上死點附近過渡區(qū)連接相通，當(dāng)柱塞泵的柱塞運動到上死點阻尼孔附近時，柱塞腔與上死點阻尼孔連通，上死點壓力緩沖機構(gòu)的上緩沖腔通過上帶孔阻尼片的通孔與排油緩沖機構(gòu)的排油緩沖腔連通，通過旋轉(zhuǎn)上調(diào)節(jié)螺母改變上緩沖腔的容積。

所述的下死點阻尼孔與柱塞泵配流盤的下死點附近過渡區(qū)連接相通，當(dāng)柱塞泵的柱塞運動到下死點阻尼孔附近時，柱塞腔與下死點阻尼孔連通，下死點壓力緩沖機構(gòu)的下緩沖腔通過下帶孔阻尼片的通孔與排油緩沖機構(gòu)的排油緩沖腔連通，通過旋轉(zhuǎn)下調(diào)節(jié)螺母改變下緩沖腔的容積。

所述的上死點壓力緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)分別通過旋轉(zhuǎn)上調(diào)節(jié)螺母和下調(diào)節(jié)螺母改變上緩沖腔和下緩沖腔的容積，使上死點壓力緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)的衰減頻率發(fā)生改變，以適應(yīng)柱塞泵轉(zhuǎn)速的變化。

所述上死點壓力緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)的同時作用使柱塞泵的排油壓力脈動得到最大程度衰減。

所述的上調(diào)節(jié)螺母和下調(diào)節(jié)螺母上通過刻度線方式標(biāo)注有衰減頻率值，此衰減頻率值采用通過理論計算獲得的近似值或者采用實際試驗測試獲得的準(zhǔn)確值。使得上調(diào)節(jié)螺母和下調(diào)節(jié)螺母旋轉(zhuǎn)到刻度線時的上死點壓力緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)的衰減頻率為所標(biāo)注的衰減頻率值。

本發(fā)明裝置的各個部件結(jié)構(gòu)均在柱塞泵殼體內(nèi)，各個細(xì)管和容腔均布置在殼體內(nèi)，能夠不需要添加額外的導(dǎo)管和容腔等部件，能提高殼體的空間利用率，減小殼體的重量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明能有效衰減柱塞泵的固有流量倒灌幅值，從而使泵高壓排油壓力的脈動幅值得到有效衰減，且系統(tǒng)脈動頻率變化的情況下，通過旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)整緩沖腔容積，實現(xiàn)了衰減頻率可調(diào)，使脈動衰減效果在較寬的頻帶內(nèi)都能最大化。

本發(fā)明的壓力脈動衰減裝置主要結(jié)構(gòu)均集成在柱塞泵殼體中，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于各類型的液壓柱塞泵。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的簡化原理圖。

圖2為本發(fā)明配流盤端面區(qū)域分布示意圖。

圖3為本發(fā)明的一個實施實例。

圖中：1-吸油口，2-吸油槽，3-上死點阻尼孔，4-排油槽，5-上細(xì)管，6-排油口，7-排油細(xì)管，8-上調(diào)節(jié)螺母，9-上緩沖腔，10-上帶孔阻尼片，11-排油緩沖腔，12-下帶孔阻尼片，13-下緩沖腔，14-下調(diào)節(jié)螺母，15-下細(xì)管，16-下死點阻尼孔，17-配流盤，18-上死點附近過渡區(qū)，19-下死點附近過渡區(qū)，20-排油區(qū)，21-吸油區(qū)，22-套筒。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

柱塞泵包括吸油口1、吸油槽2、排油槽4和排油口6，吸油槽2和排油槽4設(shè)置在配流盤17上，本發(fā)明設(shè)置并連接在柱塞泵的配流盤17上，如圖1所示，具體包括上死點壓力緩沖機構(gòu)、排油緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)，上死點壓力緩沖機構(gòu)包括上死點阻尼孔3、上細(xì)管5、上緩沖腔9、上調(diào)節(jié)螺母8和上帶孔阻尼片10的通孔，下死點壓力緩沖機構(gòu)包括下死點阻尼孔16、下細(xì)管15、下緩沖腔13、下調(diào)節(jié)螺母14和下帶孔阻尼片12的通孔，排油緩沖機構(gòu)包括排油細(xì)管7和排油緩沖腔11。

如圖1所示，柱塞泵外設(shè)有一套筒22，套筒22內(nèi)固定有上帶孔阻尼片10和下帶孔阻尼片12，套筒22內(nèi)的空腔被上帶孔阻尼片10和下帶孔阻尼片12分割為位于中間的排油緩沖腔11以及分別位于兩側(cè)的上緩沖腔9和下緩沖腔13，上緩沖腔9處的套筒22端口部連接有用于調(diào)節(jié)腔體大小的上調(diào)節(jié)螺母8，下緩沖腔13處的套筒22端口部連接有用于調(diào)節(jié)腔體大小的下調(diào)節(jié)螺母14；吸油槽2和排油槽4兩端之間的配流盤17上分別設(shè)有上死點阻尼孔3和下死點阻尼孔16，上死點阻尼孔3和下死點阻尼孔16均為通孔，上死點阻尼孔3和下死點阻尼孔16分別經(jīng)上細(xì)管5、下細(xì)管15與上緩沖腔9和下緩沖腔13連接相通，排油口6經(jīng)排油細(xì)管7和排油緩沖腔11連接相通。

上帶孔阻尼片10和下帶孔阻尼片12上均設(shè)有通孔，經(jīng)通孔使得排油緩沖腔11的兩側(cè)分別與上緩沖腔9和下緩沖腔13連接相通。

如圖2所示，配流盤17的端面上由開有的吸油槽2、排油槽4、上死點阻尼孔3和下死點阻尼孔16分為四個區(qū)域，分別為上死點附近過渡區(qū)18、下死點附近過渡區(qū)19、排油區(qū)20和吸油區(qū)21，排油區(qū)20為排油槽4兩端邊緣之間的區(qū)域，吸油區(qū)21為吸油槽2兩端邊緣之間的區(qū)域，上死點附近過渡區(qū)18為位于上死點阻尼孔3附近的吸油槽2邊緣到排油槽4邊緣之間的區(qū)域，下死點附近過渡區(qū)19為位于下死點阻尼孔16附近的吸油槽2邊緣到排油槽4邊緣之間的區(qū)域。

上死點阻尼孔3與柱塞泵配流盤17的上死點附近過渡區(qū)連接相通，上死點壓力緩沖機構(gòu)通過上死點阻尼孔3與上死點附近過渡區(qū)連通，當(dāng)柱塞泵的柱塞運動到上死點阻尼孔3附近時，柱塞腔與上死點阻尼孔3連通，上死點壓力緩沖機構(gòu)的上緩沖腔9通過上帶孔阻尼片10的通孔與排油緩沖機構(gòu)的排油緩沖腔11連通，通過旋轉(zhuǎn)上調(diào)節(jié)螺母8改變上緩沖腔9的容積。

下死點阻尼孔16與柱塞泵配流盤17的下死點附近過渡區(qū)連接相通，下死點壓力緩沖機構(gòu)通過下死點阻尼孔16與下死點附近過渡區(qū)連通，當(dāng)柱塞泵的柱塞運動到下死點阻尼孔16附近時，柱塞腔與下死點阻尼孔16連通，下死點壓力緩沖機構(gòu)的下緩沖腔13通過下帶孔阻尼片12的通孔與排油緩沖機構(gòu)的排油緩沖腔11連通，通過旋轉(zhuǎn)下調(diào)節(jié)螺母14改變下緩沖腔13的容積。

上死點壓力緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)分別通過旋轉(zhuǎn)上調(diào)節(jié)螺母8和下調(diào)節(jié)螺母14改變上緩沖腔9和下緩沖腔13的容積，使上死點壓力緩沖機構(gòu)和下死點壓力緩沖機構(gòu)的衰減頻率發(fā)生改變，以適應(yīng)柱塞泵轉(zhuǎn)速的變化。

本發(fā)明的具體實施工作過程如下：

參見附圖1所示，本發(fā)明裝置的各個部件結(jié)構(gòu)均在柱塞泵殼體內(nèi)，各個細(xì)管和容腔均布置在殼體內(nèi)。并根據(jù)事先標(biāo)定的頻率值旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母到柱塞泵工作轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率位置，即可使柱塞泵出口脈動壓力得到衰減，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速變化時，只需再根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)定螺母位置到新的頻率位置即可。

上死點壓力緩沖機構(gòu)工作原理如下：柱塞泵排油口高壓脈動壓力經(jīng)過排油細(xì)管7、排油緩沖腔11、上帶孔阻尼片10的通孔、上緩沖腔9、上細(xì)管5、上死點阻尼孔3后產(chǎn)生油液壓力波，油液壓力波的相位和幅值發(fā)生變化，細(xì)管表現(xiàn)為阻性和感性，類似于電路中的電阻和電感，阻尼表現(xiàn)為阻性，類似于電路中的電阻，容腔表現(xiàn)為容性，類似于電路中的電容。當(dāng)上死點壓力緩沖機構(gòu)的阻抗匹配(在輸出端阻抗匹配的情況下，壓力和流量脈動波所攜帶的能量全部為負(fù)載所吸收)時，排油口6高壓脈動壓力與所連通柱塞腔固有的壓力脈動達(dá)到最大程度地相互抵消，衰減了柱塞在上死點附近的流量倒灌，使泵排油壓力脈動也隨之衰減。

下死點壓力緩沖機構(gòu)工作原理如下：柱塞泵排油口高壓脈動壓力經(jīng)過排油細(xì)管7、排油緩沖腔11、下帶孔阻尼片12的通孔、下緩沖腔13、下細(xì)管15、下死點阻尼孔16后，相位和幅值發(fā)生變化，細(xì)管表現(xiàn)為阻性和感性，類似于電路中的電阻和電感，阻尼表現(xiàn)為阻性，類似于電路中的電阻，容腔表現(xiàn)為容性，類似于電路中的電容。當(dāng)下死點壓力緩沖機構(gòu)的阻抗匹配(在輸出端阻抗匹配的情況下，壓力和流量脈動波所攜帶的能量全部為負(fù)載所吸收)時，排油口6高壓脈動壓力與所連通柱塞腔固有的壓力脈動達(dá)到最大程度地相互抵消，衰減了柱塞在下死點附近的流量倒灌，使泵排油壓力脈動也隨之衰減。

當(dāng)柱塞泵轉(zhuǎn)速變大時，需要增大本發(fā)明壓力脈動衰減裝置衰減頻率來使脈動衰減效果最大化，此時可以將本裝置的上調(diào)節(jié)螺母8和下調(diào)節(jié)螺母14分別往里旋轉(zhuǎn)，使上緩沖腔9和下緩沖腔13的容積減小，達(dá)到如附圖3所示位置，即壓力脈動衰減裝置達(dá)到新的最佳衰減效果狀態(tài)。

由此，本發(fā)明具有其突出顯著的技術(shù)效果，能有效衰減柱塞泵的固有流量倒灌幅值，從而使泵高壓排油壓力的脈動幅值得到有效衰減，且系統(tǒng)脈動頻率變化的情況下，通過旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)整緩沖腔容積，實現(xiàn)了衰減頻率可調(diào)，使脈動衰減效果在較寬的頻帶內(nèi)都能最大化；并且主要結(jié)構(gòu)均集成在柱塞泵殼體中，結(jié)構(gòu)緊湊。