CN101865187A - 应用于液压系统的超声波在线除气装置 - Google Patents

应用于液压系统的超声波在线除气装置 Download PDF

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傅新
徐�明
邹俊
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Abstract

本发明公开了一种应用于液压系统的超声波在线除气装置。在进油口一侧的除气管道外侧面周向,对称安装至少两个超声波振荡器,除气管道内面周向,对称安装一组与超声波振荡器相同个数的超声波反射结构,沿除气管道轴向等分安装多组超声波反射结构。通过控制超声波的频率和功率大小,实现超声波对油液中的气泡的溶解去除作用。本发明通过液压系统的在线除气,提高了油液的弹性模量,在抑制系统的空化的同时改善了系统的性能。

Description

应用于液压系统的超声波在线除气装置
技术领域
本发明涉及一种应用于液压系统的超声波在线除气装置。
背景技术
油液的有效除气是液压系统设计的关键。它不仅能提高系统的弹性模量,增强系统的传动刚度和精度;同时有助于抑制系统压力变化时空化的产生,避免气蚀引起的元件损坏,抑制流量饱和,并提高系统的响应速率与可靠性。
传统的液压系统主要通过改进油箱的结构进行除气,例如在油箱底部安装超声波振荡器,应用声能法进行除气(例如参见美国专利US3284991),又如油箱上加入一系列隔板,通过调整隔板尺寸进行除气,它的缺点是除气时间长,除气效果不明显。
有人提出采用油液抽真空方法除气(例如参见美国专利US4121352),根据油气分离的原理,采用真空泵抽气来实现油液的除气。这是一种离线除气装置,不仅装置结构比较复杂,同时无法去除液压系统运行过程中产生的气泡。
为此,有人设计液压系统在线除气装置(例如参见美国专利US5240477),它是利用旋涡流动分离油液中的气泡,它的缺点在于只能去除较大尺寸的气泡,不能去除较小的气泡,无法全面的消除油液中气泡对液压系统的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于液压系统的超声波在线除气装置,通过控制超声波的频率和功率大小,实现液压系统中气泡的迅速溶解,解决液压系统运行过程中气泡产生的问题。
本发明所采用的技术方案是:
本发明在进油口一侧的除气管道外侧面周向,对称安装至少两个超声波振荡器,除气管道内面周向,对称安装一组与超声波振荡器相同个数的超声波反射结构,沿除气管道轴向等分安装多组超声波反射结构。
所述的超声波反射结构的反射面是抛物面,抛物面上面覆盖了反射涂层,超声波反射结构安装于除气管道内侧面上。
所述的超声波反射结构的反射面是抛物面,抛物面上面覆盖了反射涂层,与除气管道内侧面成整体式结构。
所述的除气管道管段为圆柱形,长度为1~2m,不锈钢材料。
所述的超声波振荡器,频率为30~50KHz,功率密度为0.35~218.75w/cm2
本发明具有的有益效果是:
(1)通过控制超声波的频率和功率大小,气泡在超声作用下迅速溶解于油液中,除气效率高,效果明显。
(2)结合不同的超声波反射结构和反射涂层,能调整超声波在油液中的作用时间,可应用于不同性能要求的液体系统,适应性广。
(3)可实现液压系统的实时在线除气,可靠性强。
(4)管道式除气装置,结构简单。
附图说明
图1是超声波除气装置的结构示意图。
图2是超声波反射结构的示意图。
图3是超声溶解油液中气泡的原理图。
图4是超声除气过程的示意图。
图中:1、进油口,2、超声波振荡器,3、发射的超声波束,4、超声波发射结构,5、除气管道,6、出油口,7、气泡,8、油液,4-A、反射面,4-B、反射涂层,4-C、底座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
油液从进油口1流入,从出油口6流出,在进油口1一侧的除气管道5外侧面周向,对称安装两个超声波振荡器2,安装在沿进油口一侧的除气管道5内面周向,沿除气管道5轴向等分安装三组超声波反射结构4。如图1所示,
为了最大限度的利用超声波除气功能,延长超声波在油液中的作用时间,提高油液的除气效率,在除气管道上安装了超声波反射结构,具体结构见图2所示。
超声波反射结构4的反射面4-A是抛物面,抛物面上面覆盖了反射涂层4-B,4-B为平面结构,涂层的应用是提高超声波反射率,选用与液压油液的声阻差别大的涂层材料,提高超声波的反射率。超声波反射结构4通过底座4-C采用机械粘结或螺纹紧固等方法安装于除气管道内侧面上。超声波反射结构4也可与除气管道5加工成整体式结构。
所述的除气管道5管段为圆柱形,长度为1~2m,不锈钢材料。
所述的超声波振荡器,频率为30~50KHz,功率密度为0.35~218.75w/cm2
工作过程是油液从进油口1进入,流经除气管道5,从出油口6流出。与此同时打开超声波振荡器2发射超声波束3,超声波作用于流动的油液中,并通过多组超声波发射结构4在油液中多次反射传播,逐步的将油液中的气泡7溶解,实现超声除气。
为了防止除气管道腐蚀,反过来污染油液本身,除气管道5为不锈钢材质。
超声波溶解油液中气泡的原理如图3所示,横坐标是液压油中气泡的半径,纵坐标为液压油中超声波压力值与液压油中液体静压的比值。A区域为气泡溶解区,气泡溶解后对系统性能基本不会产生影响,B区域为油液中气泡长大区,气泡可能进入C区域或者最终聚集上浮至液面,C区是超声空化区。为了将超声波的作用在区域A中,对于压力范围在0~2.5Mpa之间的低压液压系统,根据图3所示,超声波在油液中的压力幅值应小于液压系统静压值,从而可以确定超声波在油液中声压的范围,通过超声波计算公式,确定超声波功率密度范围0.35~218.75w/cm2之间。实验中发现超声波频率30~50KHz范围除气效果比较好。通过控制超声波频率范围和功率密度范围,可以控制超声波作用在区域A中。经过超声波作用后,实现液压系统中气泡迅速的溶解,完成除气的目的。其超声除气过程如图4所示,油液中气泡7在发射的超声波束3的超声振动作用下逐步溶解于油液8中,从而实现了超声除气。为了达到更好的除气效果,整个装置进出油口和超声波反射机构的安装均采用密封设计,这是为了防止气体进入,避免新气泡的产生。

Claims (5)

1.一种应用于液压系统的超声波在线除气装置,其特征在于:在进油口一侧的除气管道(5)外侧面周向,对称安装至少两个超声波振荡器(2),除气管道(5)内面周向,对称安装一组与超声波振荡器相同个数的超声波反射结构(4),沿除气管道(5)轴向等分安装多组超声波反射结构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于液压系统的超声波在线除气装置,其特征在于:所述的超声波反射结构(4)的反射面是抛物面,抛物面上面覆盖了反射涂层,超声波反射结构(4)安装于除气管道(5)内侧面上。
3.根据权利要求1所述的一种应用于液压系统的超声波在线除气装置,其特征在于:所述的超声波反射结构(4)的反射面是抛物面,抛物面上面覆盖了反射涂层,与除气管道内侧面成整体式结构。
4.根据权利要求1所述的一种应用于液压系统的超声波在线除气装置,其特征在于:所述的除气管道(5)管段为圆柱形,长度为1~2m,不锈钢材料。
5.根据权利要求1所述的一种应用于液压系统的超声波在线除气装置,其特征在于:所述的超声波振荡器(2),频率为30~50KHz,功率密度为0.35~218.75w/cm2
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