CN103620235A - 液压系统脱气装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种对液压系统(10)中的液压流体进行脱气的脱气装置。响应于一个或多个感测参数，将所述液压流体可控地供应至所述脱气装置(28)。因此，所述脱气装置能够在液压系统运行期间的策略性时刻对流体进行脱气，以防止系统性能的降低并防止气穴现象。

Description

液压系统脱气装置

本申请要求2011年5月24日提交的美国临时申请第61/489,313号的优先权，其全文通过引用合并于此。

技术领域

本发明普遍涉及液压系统，并且更具体地涉及一种用于液压系统的脱气(de-aeration)装置。

背景技术

在液压系统中将空气减少到最低程度有利于维持系统的最佳性能。在标准大气压条件下，液压系统中用到的典型液压流体以容积计能够保持12％的空气。液压系统中的空气有两种存在形式，即，作为自由空气和作为溶解空气。溶解空气在全部流体容积中所占百分比与所保持的流体压力成正比。当液压系统中的压力下降(例如低于其饱和压力)时，溶解空气就从液压流体释出而成为自由空气。自由空气在液压系统中会造成问题，因为自由空气能够由于减小了液压系统的整体刚度(stiffness)而降低系统性能，并且能导致气穴现象(cavitation)。

为了减少液压流体中的自由空气含量，可将液压流体存留于允许自由空气上升并逸出至大气中的储液池(reservoir)中。为了减少液压流体中溶解空气的含量，可以对系统降压并通过手动方式让溶解空气逸出。可选地，液压流体能够通入不加压且带通风的储液池中流动，此储液池可能会设在用于航空应用的轻便型检修车(service cart)上。

发明内容

本发明提供一种对液压系统中的液压流体进行脱气的脱气装置。响应于一个或多个感测参数，所述液压流体被可控地供应至所述脱气装置。因此，所述脱气装置能够在液压系统运行期间的策略性时刻(strategic times)对流体进行脱气，以防止系统性能的降低并防止气穴现象。

具体地，提供一种液压系统包括：高压供应管，用于给液压部件提供高压液压流体；脱气装置，从液压流体中去除空气；控制阀，用于可控地将高压液压流体从高压供应管供应至所述脱气装置；以及控制器，用于控制所述控制阀，使得响应于一个或多个感测参数而将高压液压流体从所述供应管供应至所述脱气装置。所述感测参数可以是该液压系统或包括该液压系统的设备(具体可以是飞行器)的一个或多个参数。

根据本发明的另一方案，提供一种脱气装置，包括：喷射泵，被配置为接收待脱气的流体(具体为液压流体)；吸入室，与所述喷射泵流体性连通，其中流经喷射泵的流体在所述吸入室中产生相对低的压力；回流室，用于接收流出所述喷射泵的流体，其中所述回流室接收从所述控制阀流经喷射泵的高压流体与从吸入室吸入所述喷射泵的低压流体的流体混合物；以及脱气室，具有耦接至回流室的第一端和耦接至吸入室的第二端，其中所述脱气室被配置为从所述回流室接收至少一部分的所述流体混合物，从所述流体混合物分离出空气，并将经过脱气的流体传输至吸入室。

所述喷射泵可包括喷嘴和位于所述喷嘴下游的散流器，其中所述喷嘴产生传输至所述散流器的进口的高压液流。

所述脱气装置可以与排放阀结合，其中所述排放阀被配置为感测脱气室中空气的存在并从所述脱气装置释放气体。

所述脱气装置可以与控制阀结合，其中所述控制阀可控地将高压液压流体从高压供应管供应至脱气装置。

所述脱气装置可以与用于控制所述控制阀的控制器结合，使得响应于一个或多个感测参数而将所述高压液压流体从供应管供应至脱气装置，具体地，可以是包括该装置的液压系统或者包括该装置的设备(例如飞行器)的一个或多个参数。

根据本发明的另一方案，提供一种对液压流体进行脱气的方法，该液压流体经一个或多个高压供应管流至一个或多个液压部件，所述供应管被配置为将相对高容量的液压流体供应至所述一个或多个液压部件，所述方法包括：将至少一部分所述高压流体可控地从所述供应管传输至脱气装置，使得相对低容量的高压流体被可控地供应至所述脱气装置；响应于一个或多个感测参数对所述脱气装置中的流体进行脱气；以及从所述脱气装置排出已经从所述流体中脱气出的气体。再有，所感测的一个或多个或参数具体可以是包括该装置的液压系统或者包括该装置的设备(例如飞行器)的一个或多个参数。

下面将参考附图对本发明的前述其他特征进行更具体的描述。

附图说明

图1是示出用于包括根据本发明的示例性脱气装置的设备的液压系统的示意图；以及

图2是示出根据本发明的示例性脱气装置的示意图。

具体实施方式

本发明的原理针对飞行器上的液压系统而具有特定应用，并且本文将对其进行概要描述。当然应该理解，并且应该明白，本发明的原理可用于其它应用，具体包括诸如建筑设备和坦克等具有液压系统的其它载具，并且更为广泛地用于从流体分离空气(或其它气体)的应用场合。除非另行说明，本文所用术语“空气”表示意欲从诸如液压流体等流体去除的空气或任何其他气体。另外，除非另有说明，术语“脱气”及其派生词意欲涵盖从流体去除空气或任何其他气体。在本发明涉及液压系统的优选实施例上下文中，通常将待从液压流体去除的气体理解为空气。

下面具体参照附图，从图1开始，液压系统10能够用于各种类型的设备8(例如飞行器)。所述液压系统包括液压流体(例如高压液压流体)供应部12，耦接至供应管14。在所述液压系统的运行期间，供应管14在高压下将液压流体传送至一个或多个液压部件16，这些部件可以是飞行器中的任何液压部件(例如翼片致动器)。当液压流体流出液压部件16时，流体流向回水管18，回水管18将流体输送至储液池20和/或传回供应部12用于再增压。典型地，供应部12将包括任何适用类型的泵(用于将高压液压流体供应至供应管或管14)以给一个或多个液压致动器(例如活塞-气缸部件)、液压马达等提供动力。在飞行器液压系统中，以根据特定液压系统的要求而调节的流速(flow rate)供应高达5000PSI压力下的高压液压流体。

供应管14还能经由诸如电磁阀(solenoid valve)等控制阀22而将液压流体传输至脱气装置28。当启动控制阀时，供应管14中流动的一部分流体从供应管分流(shunt)并被传输至脱气装置28。如果(多个)液压部件16处于使用中，则所述流体的剩余量(流体的大部分含量)被传输或者能够被传输至(多个)液压部件16。因为有相对少量的流体从供应管14分流，甚至在启动(activated)所述控制阀22时，所述液压系统也将能够最大程度地正常运行。当关停(de-activated)所述控制阀22时，没有流体流向脱气装置，因而，供应管14中的所有液压流体被传输至液压部件16。

所述控制阀22由控制器24根据一个或多个参数(例如来自一个或多个传感器26的一个或多个输入)而进行控制。在飞行器中，例如，其中一个所述传感器可以是轮子开关(wheels switch)上的重力计，表示所述飞行器待在地面上，并且另一个传感器可以表示所述飞行器没有处在着陆状态。因此所述传感器能表示所述(多个)液压部件处在或没有处在非关键使用时段(non-critical period ofuse)中，例如在滑行期间或当飞机没有移动时，从而使得所述控制器能够在非关键时段期间启动/开启控制阀22，或者在期待获得所述液压系统的最佳性能时关停/关闭控制阀22。然而应该理解，当所述飞行器在空中时、以及在着陆期间等等，当没有液压流体供应至液压部件时，能够启动所述控制阀。而且，应该理解，针对某些应用，所述控制阀22还能够被手动启动。

所述控制阀22因而可控地将高压液压流体从所述高压供应管14供应至被设置为对液压流体进行脱气的脱气装置28。控制阀22能够以任何适当方式被耦接至脱气装置28，例如被耦接至所述脱气装置的端口。更具体地，该端口可被设置在脱气装置的主体中，而控制阀可以以插装(cartridge)的形式被螺纹接入或者被紧固在所述主体的端口中。

经过脱气装置脱气的流体从连接了回水管30的端口流出所述脱气装置。回水管30进而能够被连接至储液池32或直接接回供应部12而用于再增压。

已经从流体脱气的空气和/或其它气体经由诸如手动或自动排放阀等阀门34流出所述脱气装置28，流向收集装置36(例如回收瓶(ecology bottle))，或可选地将空气排放至大气中。自动排放阀可以是任何适当的排放阀，例如通过引用合并于此的美国专利申请第12/867,581号中公开的阀门。排放阀可以在启动控制阀22时例如由控制器24来启动，或者也可独立于所述控制阀而启动。

现在转到图2，其示出所述脱气装置28的更多细节。脱气装置可以被设置为在关闭的液压系统中使用，例如，在将液体压力于延长的时段内保持在大气条件以上时。如上所示，例如，当系统压力上升至500psig、750psig、1000psig以上或更高时，所述装置可以受控为根据需要在预定的时间段期间运行，或者可以利用或不利用控制阀和/或控制器而持续运行。

所述脱气装置28包括喷射泵40，其可以是任何适当的喷射泵、注射器、喷射器、或应用缩扩式(converging-diverging)喷嘴的文丘里(venturi)效应而将移动流体的压能转化成动能的其它装置，其产生吸引和带入吸入流体的低压区。所述喷射泵包括进入端口42、喷嘴44和散流器(diffuser)46。所述喷射泵40经由该端口被耦接至阀门22，例如所述阀门可以是容纳于该端口内的插装阀。所述喷嘴44与所述端口连通以从所述控制阀22接收流体。喷嘴44产生高速液流从喷嘴流出而流进散流器46的进口部48。

喷嘴44与散流器46之间的交互作用在散流器46的与吸入室50的出口端连通的进口部48中产生低压。吸入室50中的低压导致流体从脱气室56的出口端被吸入所述吸入室的进口端，下文将对其进行具体讨论。吸入所述吸入室50的流体将流进散流器46的进口部48而与流出喷嘴44的高速液流混合。吸入室50可以借助于环绕散流器48并通过多个环状分离的孔连接至散流器的环形通道而与散流器的进口部48连通，由此从吸入室吸入的流体被吸引而流经与进口部48连通的多个环状分离的孔。

从吸入室50吸入的流体在散流器48中与来自喷嘴44的高速流体混合，并被向下游引向散流器46的与回流室60连通的出口部58。如所示，散流器的进口部46的直径逐渐减小到散流器的出口部58的直径以帮助混合，并导致从所述吸入室50吸入流体。

回流室60包括进口部62、第一或主出口部(或端口)64、以及第二或回流出口部66。进口部62被连接至散流器46的出口部58以从散流器接收流体混合物。流体流进回流室的较大截面主体部68(大部分流体从此处经由第一出口部64流出)，在所示实施例中，第一出口部64由回水管30(图1)连接至储液池32(图1)。基于正在进行脱气的系统，回流室60可保持恒压状态或可具有变压状态。回流室中的压力(或者恒定或者可变)将大于吸入室50中的压力(下文述及)。因此，因为吸入室50中的压力将低于回流室60中的压力，回流室中的一部分流体从回流室分流(shunt)并被吸入脱气室56。

从回流室60分流的流体从回流室的回流出口部66(其由通道72连接至脱气室56的进口70)引出。通道72包括限流器74(例如节流孔(orifice))，其导致流体压力下降到低于回流室60中的压力。流体压力的下降导致溶解空气可以以气泡形式从流体去除逸出而成为自由空气。

压力下降后的流体与自由空气一起被传输至脱气室56的进口70而流进脱气室的涡旋(cyclone)部80。进口70被设置为在涡旋部80的较宽端与脱气室的室壁相切，该涡旋部80从脱气室的圆柱形上部向出口端部84逐渐变细。进口70将流体和自由空气相切地引入涡旋部80的上部区域，从而导致流体围绕涡旋部的中轴打旋。因为进入涡旋部80的流体和空气具有相对高的速度，并且因为涡旋部80的漏斗形缘故，进入涡旋部80的流体和空气将开始旋转而在涡旋部80内形成旋涡。旋涡中的自由空气因为其相对液体较低的质量而被促使移向旋涡的中心，而液体将抵着涡旋部80的室壁流向出口部84。在旋涡的中心中，相对速度被降低到这样的一个点，在该点处的速度允许自由空气迁移至脱气室56的项部而流向耦接至排放阀34的空气出口82(图1)。

排放阀34(图1)包括传感器或其它适当的器件(在图2中示意性表示为83)，用于检测脱气室56中的自由空气已经迁移至脱气室上部区域的时间。响应于所检测的自由空气，排放阀34将开启，使得自由空气能够流向收集装置36或流到大气中。脱气室中的压力通常高于大气压。现在位于涡旋部80出口端处的经过脱气的流体将经由限流器86(例如节流孔)流向吸入室50。限流器86产生压降用于使脱气室56保持正压。然后流体从限流器86流向吸入室50。如上所述，吸入室50中的流体随后被吸入散流器46，经过脱气的低压流体在此处与来自喷嘴44的高速流体混合。

如上所示，上述系统和部件具有各种其它应用。例如，前端装载机(frontend loader)中具有能量回收单元，所述控制阀能被连接至将液压流体供应至提升汽缸(lift cylinder)的高压供应管，或者当回水管处在高压时，所述阀门能被连接至提升汽缸的回水管，用于将能量供应至能量回收部件(例如蓄电池或发电机)。

虽然已针对特定的实施例或多个实施例而示出及描述本发明，但显然其他本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将能够想出等效变换和改型。具体地，关于由上述元件(部件、组件、装置、组分等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这些元件的术语(包括所提及的“器件”)旨在对应于任何执行所述元件的特定功能(即，在功能上等效)的元件，即使在结构上不等效于所公开的执行本文在本发明的示例性实施例或多个实施例中所示出的功能的结构。另外，在仅针对数个所示实施例的一个或多个而描述了本发明的特定特征时，如可以期待于和有益于任何给定或特定的应用，这些特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征相结合。

Claims (26)

1.一种液压系统，包括：

高压供应管，用于将高压液压流体供应至液压部件；

脱气装置，从所述液压流体去除空气；

控制阀，用于可控地将一部分高压液压流体从所述高压供应管供应至所述脱气装置；以及

控制器，用于控制所述控制阀，使得响应于一个或多个感测参数而将所述高压液压流体从所述供应管供应至所述脱气装置。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其中响应于表示所述液压部件的非关键使用时段的一个或多个感测参数，将所述高压液压流体从所述供应管供应至所述脱气装置。

3.根据权利要求1或2所述的液压系统，还包括至少一个传感器，被配置为感测所述一个或多个感测参数。

4.根据权利要求1-3的任意一项所述的液压系统，还包括排放阀，其中所述排放阀被配置为感测所述脱气装置中空气的存在并从所述脱气装置释放所述空气。

5.一种脱气装置，包括：

喷射泵，被配置为接收待脱气的流体；

吸入室，与所述喷射泵流体性连通，其中流经所述喷射泵的流体在所述吸入室中产生相对低的压力；

回流室，用于接收从所述喷射泵流出的流体，其中所述回流室接收从所述控制阀流经所述喷射泵的高压流体与从所述吸入室吸入所述喷射泵的低压流体的流体混合物；以及

脱气室，具有耦接至所述回流室的第一端和耦接至吸入室的第二端，其中所述脱气室被配置为从所述回流室接收至少一部分的所述流体混合物，从所述流体混合物分离出气体，并将经过脱气的流体传输至所述吸入室。

6.根据权利要求5所述的脱气装置，其中所述喷射泵包括喷嘴和处于所述喷嘴下游的散流器，其中所述喷嘴产生传输至所述散流器的进口的高压液流。

7.根据权利要求6所述的脱气装置，其中所述散流器被配置为接收从所述吸入室吸入的低压流体并将所述低压流体与所述高压液流混合成传输至所述回流室的所述流体混合物。

8.根据权利要求5-7的任意一项所述的脱气装置，其中所述回流室包括：进口，被连接至所述散流器的出口；以及第一出口，与用于连接至储液池的端口相关联。

9.根据权利要求8所述的脱气装置，其中所述回流室另外包括第二出口，该第二出口由通道连接至所述脱气室的进口部。

10.根据权利要求9所述的脱气装置，其中所述通道包括限流器，该限流器被配置为降低从所述回流室流向所述脱气室的流体的压力。

11.根据权利要求5-10的任意一项所述的脱气装置，其中所述脱气室包括：进口，用于接收所述流体混合物；气体出口，用于从所述脱气室排出所述气体；以及流体出口，用于将所述流体传输至所述吸入室。

12.根据权利要求11所述的脱气装置，还包括限流器，被设置在所述脱气室的所述流体出口与所述吸入室的进口之间，其中所述限流器被配置为在所述脱气室中相对于所述吸入室而保持正压。

13.根据权利要求5-12的任意一项所述的脱气装置，其中在使用时，所述脱气室的压力低于所述回流室中的压力，并且其中在使用时，在所述脱气室中接收的所述流体混合物由于所述回流室与所述脱气室之间的压差而被吸入所述脱气室中。

14.根据权利要求5-13的任意一项所述的脱气装置，其中所述脱气室具有涡旋部，且所述脱气室的进口与该室的室壁相切。

15.根据权利要求14所述的脱气装置，其中所述脱气室的进口被取向为以相切的方式从所述回流室引流至所述脱气室中以在所述脱气室内形成旋涡。

16.根据权利要求5-15的任意一项所述的脱气装置，与排放阀结合，所述排放阀被配置为从所述脱气装置释放所述气体。

17.根据权利要求5-16的任意一项所述的脱气阀门，与控制阀结合，其中所述控制阀可控地将所述高压液压流体从高压供应管供应至所述脱气装置。

18.根据权利要求17所述的结合，还包括控制器，用于控制所述控制阀，使得响应于一个或多个感测参数而将所述高压液压流体从所述供应管供应至所述脱气装置。

19.根据权利要求5-15的任意一项所述的脱气装置，用于根据权利要求1-4的任意一项所述的系统中。

20.一种对液压流体进行脱气的方法，该液压流体经高压供应管流至一个或多个液压部件，所述供应管被配置为将相对高容量的液压流体供应至所述一个或多个液压部件，所述方法包括：

将至少一部分所述高压流体从所述供应管可控地传输至脱气装置，使得相对低容量的高压流体可控地供应至所述脱气装置；

响应于一个或多个感测参数而对所述脱气装置中的流体进行脱气；以及

从所述脱气装置排出已经从所述流体中脱气出的气体。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

感测表示所述一个或多个液压部件的非关键使用时段的一个或多个参数；以及

响应于所述一个或多个感测参数，将所述液压流体从所述供应管供应至所述脱气装置。

22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括：

感测所述脱气装置中气体的存在；以及

从所述脱气装置排出已经感测到的气体。

23.根据权利要求22所述的方法，其中由排放阀执行对所述气体的存在的感测。

24.根据权利要求20-23的任意一项所述的方法，其中由至少一个传感器执行对所述一个或多个参数的感测。

25.根据权利要求20-24的任意一项所述的方法，其中由控制阀执行对所述液压流体的供应。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述控制阀由控制器来控制。

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