嵌入式並聯立管歧管的製作方法
2023-12-10 18:47:07
嵌入式並聯立管歧管的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於衰減在流體迴路中的流體波動的裝置。立管歧管可以包括在相同軸向位置處連接到流體管道的多個立管。該多個立管可以被配置為衰減流經流體管道的不同頻率的流體壓力波。
【專利說明】嵌入式並聯立管歧管
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用於衰減在流體系統中的流體波動的裝置，並且更具體地涉及用於衰減在流體系統中的流體波動的嵌入式並聯立管歧管。
【背景技術】
[0002]流體迴路使用加壓液壓或氣動流體來驅動機器。流體泵推動流體通過一個或多個泵送管線路(諸如軟管或其它管道)到至少一個部件(諸如致動器)以控制該部件。流體迴路通常因由泵產生的流體壓力波前而導致的泵送管線內具有噪聲或壓力波動。例如，在運動機械的流體控制系統中，這樣的壓力波動可以引起流體軟管振動或撞擊機器，從而產生可聽見的噪聲並且可能破壞附近元件並且降低軟管的使用壽命。
[0003]噪聲衰減器被配置為減少在流體管道中的壓力波動。用於液壓系統的示例性噪聲衰減器包括膨脹室、Quincke管、蓄能器、Helmholtz共振器、內嵌抑制器以及諧振器軟管。在一個膨脹室中，在軟管中的壓力波進入較大容積的腔並且在腔內反射來衰減壓力波。然而，膨脹室僅提供寬泛的衰減並且不能針對特定的波頻率。Quincke管將軟管中的流體分成長度不等的兩個流路，並且在兩個流路重新匯合的位置處可能出現特定的波頻率的衰減。內嵌抑制器採用囊狀物以阻尼進入的壓力波。蓄能器使用腔中氣體的壓縮和膨脹來衰減壓力波。諧振器軟管包括插入液壓線路內的較小的軟管以衰減液壓噪聲。當前噪聲衰減器不能提供用於針對液壓迴路中多個特定頻率的緊湊的解決方案。
【發明內容】
[0004]根據本公開的一個實施例，提供了用於流體迴路的噪聲衰減裝置。該裝置包括連接到流體迴路的流體管道的第一立管。第一立管與流體管道流體連通並且被配置為衰減流過流體管道的第一頻率的流體壓力波。裝置包括在流體管道的與第一立管相同的軸向位置處連接到流體管道的第二立管。第二立管與流體管道流體連通並且被配置衰減流過流體管道的第二頻率的流體壓力波。第二頻率與第一頻率不同。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]通過閱讀下文的描述以及附圖，本發明的上述的和其它的特徵和優點以及實現它們的方式，將變得更加明顯，並且本發明本身將得到更好的理解，其中:
[0006]圖1示出了採用了本發明的立管歧管的示例性車輛；
[0007]圖2示出了圖1的車輛的示例性的液壓迴路的示意圖；
[0008]圖3示出了連接到液壓管道的示例性的立管歧管的透視圖；
[0009]圖4示出了根據一個實施例的沿著圖3中的線4-4截取的圖3的立管歧管的示例性首lJ視圖;
[0010]圖5示出了根據另一個實施例的沿著圖3中的線4-4截取的圖3的立管歧管的示例性剖視圖；[0011]圖6示出了根據另一個實施例的沿著圖3中的線6-6截取的圖3的立管歧管的示例性剖視圖；
[0012]圖7示出了根據另一個實施例的沿著圖3中的線4-4截取的圖3的立管歧管的示例性剖視圖；
[0013]圖8示出了在液壓管道中的流體的示例性的縱向壓力波；和
[0014]圖9示出了示例性的波形，該波形描繪了在穿過本發明的立管歧管之前和之後的圖8的管道中產生的壓力波的幅度。
[0015]相應的附圖標記表示貫穿若干視圖的相應的部件。本文所載示例說明本發明示例性實施例，並且這樣的示例不應被解釋為以任何方式限制本發明的範圍。
【具體實施方式】
[0016]本文所公開的實施例並非旨在窮舉或將本發明限制成以下詳細描述中公開的精確形式。相反，實施例的選擇和描述使得本領域技術人員可以利用其教導。
[0017]首先參考圖1，以挖掘機的形式示出作業車輛100。儘管車輛100在此被示出和描述為挖掘機，但車輛100也可以是裝載機、推土機、機動平地機、拖拉機、伐木歸堆機、履帶式車輛、集材機、傳送機或其他例如公稱、農業或專用車輛。如本文所述，車輛100包括液壓系統(參見圖2)用於為諸如鏟鬥112的各種車輛部件提供動力。
[0018]車輛100包括 底盤102。至少一個牽引裝置104 (例如多個履帶)被提供以將底盤102支撐在地面上。雖然牽引裝置104在圖1中以履帶的形式，但牽引裝置104例如也可以是輪子的形式，這也在本發明公開範圍之內。車輛100還包括與牽引裝置104通信的發動機106，以在地面上推進底盤102。車輛100還包括由底盤102支撐的操作者駕駛室110，以容納和保護車輛100的操作者。駕駛室110可以包括座椅和用於操作車輛100的各種控制器或用戶輸入裝置，例如用於控制車輛100的液壓系統的用戶輸入裝置。
[0019]車輛100還包括至少工作工具,例如前置糹產鬥112。糹產鬥112通過懸臂組件114可以移動地連接到底盤102，用於挖掘、攜帶和傾倒塵土和其他材料。其他合適的工作工具包括，例如，刀片、叉、耕具、割草機、吊桶升降機、螺旋鑽、收割機，抓斗等。還設置多個液壓缸116、118、120以實現鏟鬥112和/或懸臂組件114相對於底盤102的運動。
[0020]參考圖2，其描繪了示例性的液壓系統或迴路200，用於操作車輛100的各種部件。圖2的示例性液壓系統200包括液壓流體(例如，油)的貯存器202、至少一個液壓泵204和與液壓致動器116 (例如，圖1的液壓缸116)流體連通的流量控制閥212。液壓管線或管道208被連接到泵204的出口並且通向液壓致動器116的入口，用於在其間傳送流體。液壓管道214用作從致動器116到貯存器202的流體返回管線。雖然為了說明的目的在圖2中示出了單個液壓致動器116，額外的液壓致動器(例如圖1的液壓缸118、120)也可以由一個或多個液壓泵204來控制。在操作中，泵204將液壓流體從源202在液壓管道208上通過流量控制閥212引導到液壓缸116，以相對於底盤102移動鏟鬥112和/或懸臂組件114(圖1)。液壓系統200還可以引導液壓流體至液壓馬達(未示出)和/或除液壓缸116、118、120以外的其它液壓致動器，以執行車輛100的其他液壓功能等。
[0021]液壓管道208，214中的每一個都包括用於在液壓系統200中輸送流體的一個或多個軟管或其它合適的液壓管線。管道208，214可以包括柔性或剛性的軟管。流量控制閥212可用於控制到液壓缸116的流體壓力和流量。也可以在管線208，214上提供額外的流量控制裝置，以控制管線208，214中液壓流體的壓力和流量。
[0022]在一個實施例中，控制器206可用於控制油壓泵204和流量控制閥212的操作。在一個實施例中，控制器206包括處理器和存儲器，存儲器包含由處理器執行的用於電地控制泵204和閥212的指令。液壓泵204可由發動機、馬達或其它合適的原動機驅動。在一個實施例中，控制器206電地控制發動機或馬達的速度以控制泵204的速度。在一個示例中，控制器206根據駕駛室110中的配有操作者控制器的用戶輸入裝置來控制泵204和閥212。
[0023]如圖2所示，立管歧管210與液壓管道208嵌入式連接以抑制流經管道208的流體的壓力波動波動。特別地，立管歧管210包括多個立管(參見圖4-7中的立管230)，所述多個立管連接到管道208並與管道208流體連通，用於衰減流經管道208的多個不同頻率的壓力波。在一個實施例中，壓力波由泵204的缸的往復動作或由泵204的其它致動產生。在一個實施例中，每個立管被配置為衰減管道208內的不同頻率的流體壓力波。可替換地，歧管210的兩個或更多的立管可以被配置以用於衰減相同的壓力波頻率。
[0024]雖然本公開的立管歧管210被描述為在車輛的液壓系統200上使用，但立管歧管也可以與車輛或非車輛應用中的任意氣動或液壓系統一起使用。
[0025]立管歧管210可沿泵204和致動器116之間的管道208連接在任何適當的位置處。在一個示例性實施例中，立管歧管210連接在泵204的出口處或泵204的出口附近，使得在泵204的出口與歧管210之間沒有連接除管道208以外的其他液壓迴路部件。因此，所有其它液壓元件在歧管210的下遊連接到管道208。在本實施例中，歧管210的作用是降低泵204的出口附近的管道208內的流體噪音，以減少噪音沿管道208向下傳播到其它下遊部件(例如，閥212、致動器116等)的可能性。在一個實施例中，歧管210連接到管道208使得幾英尺長的管道208從泵204延伸到歧管210，當然歧管210也可以在沿管道208的任何其他合適位置處連接。在一個實施例中，圖1的車輛100包括多個液壓泵204，並且立管歧管210連接在每一個泵204的出口附近，用於衰減在管道208中的從相應的泵204傳送的噪聲。
[0026]參考圖3，示例性的立管歧管210被說明性地連接到液壓系統200的管道208的一部分。立管歧管210包括大致圓柱形的外部殼體220，殼體200包括一對相對的壁222，所述壁222形成用於容納立管的內部區域。殼體220可以包括其他合適的形狀。在一些實施例中，殼體220是可選擇的。在一個示例性實施例中，管道208包括從泵204通向歧管210的軟管部分224和從歧管210通向下遊部件的軟管部分226。如圖所示，流體從泵204通過軟管部分224流動進入歧管210 (Qin)，並且通過軟管部分226流出歧管210 (Qout)。在一個實施例中，軟管部分224，226包括端部連接器，用於連接到殼體220的相應的連接器，以在歧管210和軟管部分224，226之間提供密封連接。軟管部分224，226也可以與歧管210的立管一體地形成。
[0027]參見圖4，其示出根據一個實施例的沿著圖3中的線4-4截取的立管歧管210的橫截面圖。如圖4所示，管道208延伸穿過歧管210並且包括位於殼體220的內部的中央通道209。在一個實施例中，中心通道209包括通過歧管210延伸的圖3的管道部分224，226。可替換地，中心通道209形成在殼體220內，並且連接到管道部分224，226，以從管道部分224傳送流體到管道部分226。在圖示的實施例中，中心通道209具有與管道部分224，226相同的橫截面面積和直徑。
[0028]多個立管230被連接到殼體220內的管道208的中央通道209。立管230 (其也被稱為側支線或支線諧振器)包括空心管，空心管接收和折返流經管道208的流體。每個立管230包括開口端或入口 232和與開口端232相對的封閉端234。每個立管230的開口端232在中心通道209的對應開口處連接到管道208，使得每個立管230與管道208流體連通。如本文中所描述的，封閉端234可用於將進入立管230的流體(並且因此壓力波)折返回到開口端232並且進入管道208的中央通道209。因此，流經管道208的中央通道209的流體在開口端232進入每個立管230，從封閉端234的壁彈回，並且在開口端232處從立管230中排出返回到中央通道209中。
[0029]在圖4的示例性實施例中，立管230沿其長度彎曲，使得立管230具有弧形或彎曲的輪廓。因此，每個立管230從管道208從向外延伸的徑向距離(並且因而歧管210外部輪廓)隨著彎曲的立管230而減小。圖5示出歧管210的另一個實施例的橫截面(沿著圖3中的線4-4截取)，其中立管230大致是直的並且垂直於管道208延伸。
[0030]立管230的尺寸被設定，以衰減(即，減少其幅度)或基本消除流經管道208的各種頻率的壓力波。在圖示的實施例中，每個立管230被配置為衰減目標頻率的壓力波。每個立管230衰減的目標頻率取決於立管230的長度和橫截面(和/或直徑)。在圖4和5描繪的實施例中，圖示地限定在開口端232和封閉端234之間的立管長度針對每一個立管230變化，使得每個立管230衰減不同的目標頻率。在一個實施例中，歧管210的一個或多個立管230的直徑和/或橫截面也在立管230之間變化。如本文中所描述，進入和退出特定立管230的壓力波被配置為衰減或基本消除通過管道208的具有相應的目標頻率的壓力波，從而減少由於液壓迴路中的壓力波動而產生的噪音。
[0031]在圖4和5的圖示實施例中，多個立管230連接在管道208的相同的軸向位置(即，縱向位置)處並且圍繞管道208的圓周分布。特別地，立管230的每一個入口 232的至少一部分沿著管道208軸向地對齊。因此，立管230的入口流路沿著管道208軸向地重疊。通過採用這個平行的立管布置，多個目標頻率在流體管道208的相同的軸向位置或區域處被衰減。如關於參照圖6在此所描述，額外的立管230可以沿著管道208設置在的不同軸向位置處。
[0032]圖4和5的立管230圍繞管道208的外圓周示意性地間隔開。代替地，如圖7的示例性實施例中所示，立管230可以沿著管道208的外圓周彼此鄰近。因此，軸向對齊的立管230可以沿著管道208的圓周布置在任何合適的位置處，以適應系統或車輛的空間和封裝需求。在一個實施例中，一個或多個立管230可以在殼體220的外側延伸。
[0033]參考圖6，圖示了沿著圖3的線6-6截取的立管歧管210的另一個示例性橫截面，其中立管230沿著管道208的長度同時徑向地且軸向地向外布置。在圖6所示，立管230的第一組250的入口 232在軸向上相互對齊，並且在長度上沿著管道208朝向殼體220的壁222延伸，圖示地，往下遊通向壁222或向前延伸至壁222。立管230的第二組252的入口 232軸向地彼此對齊，並且從立管230的第一組250的入口 232軸向地偏移。立管230的第二組252也沿著管道208軸向地朝向殼體220的壁222延伸。在一個實施例中，圖6的立管230的封閉端234連接到殼體220的前壁222，使得殼體220支撐立管230。在一個實施例中，圖6的立管230的多個部分大致彼此平行並且與管道208平行，當然也可以提供其他布置。每個立管組250、252可以包括在沿著管道208的大約相同的軸向位置處圍繞管道208的外周分布的兩個或多個立管230。在每個組250、252中每個立管230的尺寸被設定為衰減不同目標頻率。圖6的立管230圖示為沿著其長度在開口 232和封閉端234之間彎曲，從而減少每個立管230從管道208延伸的徑向距離。在一個實施例中，圖6的立管230的每個端234被打開並且被配置為接收用於封閉端部234的調節裝置，諸如螺紋塞。如下所述，調節裝置被配置為調節穿過立管230的流體通道的長度，用於校準和調節立管230到特定頻率。
[0034]圖6的立管230能夠用於衰減或基本消除通過管道208傳播的不同頻率的壓力波，與本文中結合圖4和5的立管230描述的一樣。在圖示的實施例中，較長的第一組250的立管230衰減較低的目標頻率，並且較短的第二組252的立管230衰減較高的目標頻率。
[0035]在圖示的實施例中，圖4-7的立管230是由諸如金屬的剛性材料製成的。可替換地，立管230也可以由柔性材料製成。儘管在圖4-7中描繪了數個平行立管230，但更少的或額外的立管230也可以沿管道208並聯地設置，以用於衰減多個頻率的流體壓力波。
[0036]在一個實施例中，一個或多個立管230包括被配置成用為調節立管230的長度(或其它尺寸)的調節機構，並且因而來校準或微調立管230以衰減期望的目標頻率。例如，在現場將立管歧管210安裝在液壓管道上之後，可以使用調節裝置校準單個立管230的長度，以更好地衰減目標頻率並且降低系統噪音。在一個實施例中，如以上參照圖6所作出的描述，調節機構包括連接到立管230的端部234並且被配置用於調節立管230的長度的螺紋插塞。例如，螺紋插塞的旋轉產生插塞相對於立管230的軸向移動，從而縮短或延長穿過立管230的流體路徑的長度。
[0037]參考圖8，其圖示了穿過管道208的一部分260的流體256中的示例性的縱向壓力波258。壓力波258包括高流體壓力的區域或長度(例如，Phkh)和與高壓區域交替的低流體壓力的區域或長度(例如，Pm)。管道208內的高壓和低壓區域可由推動流體256通過管道208的泵204引起。例如，活塞泵204可通過使用推動流體進入液壓管道208的活塞的每個往復運動或衝程引起壓力波。穿過管道208的壓力波可具有多個不同的頻率。儘管在圖8中圖示了一個壓力波258，但流體256可具有由不同大小的立管230衰減的不同頻率的多個壓力波。在一個實施例中，立管歧管210的立管230被配置使得具有最大的幅值或引起最大壓力波動的壓力波被衰減。立管230可以基於其它合適的標準來配置。
[0038]立管230被配置為將高壓流體折返，在通道209中流體的低壓區域處回到中央通道209中，並且反之亦然，從而減弱或基本消除高壓區域。特別地，進入立管230的壓力波前被配置以反射，使得當通道209內的低壓波前位於位於開口端232處時高壓波前返回到中央通道209，並且使得當通道209內的高壓波前處於立管230的開口端232處時低壓波前返回到中央通道209。在一個實施例中，每個立管230的尺寸被設定為目標壓力波前的波長的四分之一的整數倍數。因此，與在通道209中的壓力波相比，當在開口端232處重新進入中央通道209時，進入立管230的壓力波被移動pi/2弧度。因此，反射壓力波與通過中心通道209的壓力波相反，從而消除具有目標頻率的壓力波，並且引起基本相等或恆定的壓力波前。
[0039]在一個實施例中，由特定的立管230衰減的目標頻率使用下面的方程表示:
【權利要求】
1.一種用於衰減流體迴路中流體波動的裝置，所述裝置包括: 第一立管，該第一立管連接到流體迴路的流體管道，第一立管與流體管道流體連通並且被配置為衰減穿過流體管道的第一頻率的流體壓力波；和 第二立管，該第二立管在流體管道的與第一立管相同的軸向位置處連接到流體管道，第二立管與流體管道流體連通並且被配置為衰減穿過流體管道的第二頻率的流體壓力波，第二頻率與第一頻率不同。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中第一立管和第二立管中的每一個都包括開口端和與開口端相對的封閉端，並且開口端被連接到流體管道並且被配置為接收流經流體管道的流體。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中第一立管和第二立管中的每一個都具有在開口端和封閉端之間延伸的長度，並且第一立管的長度與第二立管的長度不同。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中第一立管和第二立管中的每一個都沿著流體管道軸向地延伸。
5.根據權利要求2所述的裝置，其中第一立管包括用於調節第一立管的長度的調節機構。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中調節機構包括螺紋插塞。
7.根據權利要 1所述的裝置，其中第一立管和第二立管是管狀的，並且第一立管的直徑與第二立管的直徑不同。
8.根據權利要求1所述的裝置，其中第一立管和第二立管大致垂直於流體管道。
9.根據權利要求1所述的裝置，其中第一立管和第二立管包括剛性管。
10.根據權利要求1所述的裝置，還包括第三立管，該第三立管在流體管道的與第一立管和第二立管相同的軸向位置處連接到流體管道，第三立管與流體管道流體連通並且被配置為衰減穿過流體管道的第三頻率的流體壓力波，該第三頻率與第一頻率和第二頻率不同。
11.根據權利要求1所述的裝置，其中流體迴路是包括液壓泵和液壓致動器的液壓迴路，並且流體管道被設置在液壓泵的出口與液壓致動器的入口之間，其中第一立管和第二立管被連接到液壓泵的出口附近的流體管道。
12.根據權利要求1所述的裝置，還包括連接到流體管道的殼體，其中第一立管和第二立管被設置在殼體的內部。
【文檔編號】F16L55/033GK104019321SQ201410068918
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2013年3月1日
【發明者】馬克·懷特, 凱瑞·科恩 申請人:迪爾公司