CN105889188A - 一种液压管路中液压油的气泡抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压管路中液压油的气泡抑制装置，其包括温控模块、起电模块、电场消泡模块、磁化模块以及消磁模块；其中，所述温控模块、起电模块、电场消泡模块、磁化模块以及消磁模块依次连接。本发明通过对管道内油液的温度控制，降低油液的表面张力，从而减少泡沫的产生和加快泡沫的破灭；通过起电模块使油液中的金属微粒带电，通过外加的电场使油液中的带电金属微粒沿运动方向形成针状物，该针状物相对液压管道做抛物线运动，其针状结构对油液中的气泡具有较强的破碎作用；通过设计非均匀磁场，提高微粒磁化效果，改善磁力线分布，利用磁化颗粒之间的内聚力和弯曲磁力线的向心作用力使气泡缩小，最终消融于油液中。

Description

一种液压管路中液压油的气泡抑制装置

【技术领域】

本发明涉及一种液压系统的组成装置，具体涉及一种液压管路中液压油的气泡抑制装置，属于液压系统技术领域。

【背景技术】

国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70％~85％是由于油液污染引起的，其中气体污染是油液污染的主要方式之一。在大气压力和室温条件下油液中含有9％左右体积的空气。一部分空气溶入油液中，这种溶解状态的空气对液压系统的机械性能、油液的体积弹性系数和黏度也不会产生明显影响，一般可忽略不计。

泡沫形成的原因，一方面是液压油在循环使用中机械搅拌作用，另一方面是溶解于油中的空气在压力下降时释出。这些泡沫以0.05mm～0.5mm直径的气泡形式游离在油液中，形成空穴现象，是噪声、机体腐蚀和容积效率降低的主要原因。气泡被急剧压缩时产生热量会导致油温升高，加速油液氧化和密封件老化，使油液润滑性能下降。油液中掺杂气泡还会降低油液的刚度，导致自动控制失灵、工作机构间歇运动、定位不准确或定位漂移等不良后果。

为解决上述问题，作为现有技术，降低油品起泡性的化学方法，一般是在油品中加入抗泡沫添加剂。目前，广泛应用的抗泡沫剂是二甲基硅油。硅油的表面张力很小，由于表面能的降低，硅油分子聚集在油与空气的交界面上，这样很容易使气泡膜破裂，进而起到消除气泡的目的。

专利文献1（中国发明专利公开号CN101076672A）公开了一种液压油箱，该发明通过合理设计油箱结构，使油箱内油液的流动包括至少一次上下方向的折返和至少一次左右方向的折返，以提高油液的脱气效果。这种方法的本质是通过结构改进提高自然消泡的效率。

文献2（李庆文等，液压油气泡的消除方法，《工程机械与维修，2008（5）》）公开了一种强制式气泡消除装置，该装置利用油液旋转离心力进行液压油的油气分离，质量较大的油液在离心力的作用下被甩向壁腔，最后汇集到出油腔；而油液中的气泡则在离心力作用下移向工作腔的中心轴线处，经排气管排出装置之外。该方法的本质为物理消泡。

综上所述，现有的液压消泡装置主要存在着以下不足：(1)化学方式的消泡对于提高油品的抗泡性虽然具有良好的效果，但它同时又使油品的空气释放性能严重变差；(2)自然消泡法只能在油箱中进行，对管路中的气泡无法消泡；(3)利用离心力的物理消泡，受消泡机理现状，只能在回油管或进油管处工作，且效率较低。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的液压管路中液压油的气泡抑制装置，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种兼顾气泡消除和气泡抑制，又不影响油品空气释放性能的液压管路中液压油的气泡抑制装置。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种液压管路中液压油的气泡抑制装置，其包括温控模块、起电模块、电场消泡模块、磁化模块以及消磁模块；其中，所述温控模块、起电模块、电场消泡模块、磁化模块以及消磁模块依次连接。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置进一步设置为：所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置进一步设置为：所述起电模块包括管壁、若干电极以及一电极控制器；所述若干电极安装于管壁上，其分别连接至电极控制器。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置进一步设置为：所述电场消泡模块包括阳极板、阴极板、绝缘带和极板控制器；其中，所述阳极板和阴极板呈相对设置，所述绝缘带位于阳极板、阴极板之间，并将阳极板和阴极板电气隔离；所述极板控制器电性连接至阳极板和阴极板上。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置进一步设置为：所述磁化装置包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块；其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成；所述铁质外壳包覆于铝质管道上；所述法兰焊接在铝质管道的两端；每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置进一步设置为：所述消磁模块由剩磁传感器和消磁器组成。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置还设置为：其包括一ECU；所述加热器、冷却器、温度传感器、电极控制器、极板控制器、若干磁化电流输出模块、剩磁传感器和消磁器分别电性连接至ECU。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置通过对管道内油液的温度控制，降低油液的表面张力，从而减少泡沫的产生和加快泡沫的破灭；通过起电模块使油液中的金属微粒带电，通过外加的电场使油液中的带电金属微粒沿运动方向形成针状物，该针状物相对液压管道做抛物线运动，其针状结构对油液中的气泡具有较强的破碎作用；通过设计非均匀磁场，提高微粒磁化效果，改善磁力线分布，利用磁化颗粒之间的内聚力和弯曲磁力线的向心作用力使气泡缩小，最终消融于油液中。

【附图说明】

图1是本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置的结构示意图。

图2是图1中的起电模块的结构示意图。

图3-1是图1中的电场消泡模块的结构示意图。

图3-2是图1中的电场消泡模块的连接示意图。

图4是图1中的磁化模块的结构示意图。

图5是图4中的磁化绕组结构的的结构示意图。

图6是图4中的磁化电流输出模块电路图。

图7是ECU的连接示意图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1至附图7所示，本发明为一种液压管路中液压油的气泡抑制装置，其由温控模块1、起电模块2、电场消泡模块3、磁化模块4以及消磁模块5等几部分组成。所述温控模块1、起电模块2、电场消泡模块3、磁化模块4和消磁模块5依次连接。

所述温控模块1包括加热器、冷却器和温度传感器，其主要用于提高循环润滑油温度（5℃左右），以降低其表面张力，从而减少泡沫的产生和加快泡沫的破灭；同时还兼具为磁化装置提供最佳的磁化温度以及油液降粘的作用；故主要温控目标是根据实际工况将油液温度控制在40-50℃之间。所述加热器为电加热器，可采用本身带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。所述冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小；冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数最优为8。所述温度传感器采用铂电阻温度传感器。

所述起电模块2包括管壁21、若干电极22以及一电极控制器23。其中，所述若干电极22安装于管壁21上，其分别连接至电极控制器23。被调整到最佳磁化温度的油液携带金属微粒进入起电模块2，通过电极控制器23向电极22施加电压，从而使电极附近油液中的金属微粒带电。

所述电场消泡模块3包括阳极板31、阴极板32、绝缘带33和极板控制器34。其中，所述阳极板31和阴极板32呈相对设置，所述绝缘带33位于阳极板31、阴极板32之间，并将阳极板31和阴极板32电气隔离；所述极板控制器34电性连接至阳极板31和阴极板34上。

带电的金属微粒随油液以速度V流入电场消泡模块3，电场消泡模块3的阳极板31和阴极板32产生和速度V方向垂直的均匀电场，则带电颗粒在电场消泡模块3中受到垂直于速度方向的电场力的作用，使带电颗粒在该力的作用下向阳极板31和阴极板32做抛物线运动，带电微粒沿运动方向形成了很多针状结构。该抛物线运动具体是指带电微粒在轴向跟随油液做直线运动，径向则在电场力作用下做匀速或变速运动，通过极板控制器34改变电场强度即可改变运动速度。当运动的针状结构和运动轨迹上的气泡接触时，针状结构进入气泡导致气泡破碎，从而起到消泡的作用。

所述磁化模块4包括铝质管道41、若干绕组42、铁质外壳43、法兰44以及若干磁化电流输出模块45。其中，所述铝质管道41是由于铝的磁导率很低，可以使圆管中获得较高的磁场强度。所述若干绕组42分别绕在铝质管道41外，各绕组42由正绕组46和逆绕组47组成，其由由直径为1.0mm左右的铜丝绕在铝质的圆管之外制成。铜丝上涂有绝缘漆，铝质圆管外包有绝缘布。所述铁质外壳43包覆于铝质管道41上；所述法兰44焊接在铝质管道41的两端。每圈绕组42都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块45控制，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成非均匀磁场。每一磁化电流输出模块45连接至一绕组42，其使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输出，可以实现单总线数据传输，能实现对磁化绕组的多块磁化电流输出模块的电流设定和恒定输出。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

所述磁化模块4的工作原理如下：未被针状结构刺破的气泡随油液进入磁化模块4。在磁化模块4中，金属颗粒受到磁场磁化，为了保证液压油中的金属微粒得到有效磁化。经强力磁化的颗粒之间产生较强的内聚力，该作用力极大限制了气泡的形成和长大。无气泡时油液中的磁力线分布均匀，处于磁稳状态；当油液中有气泡时，气泡局部的磁力线发生弯由，弯曲的磁力线有恢复成原来均匀、平行、稳定状态的趋势，因而产生指向气泡中心的磁张力，此作用力使气泡体积受压而缩小。

所述消磁模块5由剩磁传感器和消磁器组成。根据消磁器出口处剩磁传感器的检测值控制消磁器的消磁强度。由于磁滞现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点，需要外加磁场消磁。此处采用的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置包括一ECU6，其可选择Microchip公司的PIC16F877。所述加热器、冷却器、温度传感器、电极控制器、极板控制器、若干磁化电流输出模块、剩磁传感器和消磁器分别电性连接至ECU6。

本发明的液压管路中液压油的气泡抑制装置的气泡抑制方法如下：

1），油液首先进入温控模块1进行温度调整，使油温度在40-50℃；

2），被调整到最佳磁化温度的油液携带金属微粒进起电模块2，通过电极控制器23向电极22施加电压，从而使电极附近油液中的金属微粒带电；

3），带电的金属微粒随油液以速度V流入电场消泡模块3，电场消泡模块3产生和速度V方向垂直的均匀电场，而带电金属微粒在电场内做抛物线运动刺破气泡；

4），未被针状结构刺破的气泡随油液进入磁化模块，磁化模块的磁力线产生指向气泡中心的磁张力，使气泡体积受压而缩小；

5），通过消磁模块5对油液进行消磁，防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件造成损伤。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：包括温控模块、起电模块、电场消泡模块、磁化模块以及消磁模块；其中，所述温控模块、起电模块、电场消泡模块、磁化模块以及消磁模块依次连接。

2.如权利要求1所述的液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：所述温控模包括加热器、冷却器和温度传感器；所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器；所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管；温度传感器采用铂电阻温度传感器。

3.如权利要求1所述的液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：所述起电模块包括管壁、若干电极以及一电极控制器；所述若干电极安装于管壁上，其分别连接至电极控制器。

4.如权利要求1所述的液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：所述电场消泡模块包括阳极板、阴极板、绝缘带和极板控制器；其中，所述阳极板和阴极板呈相对设置，所述绝缘带位于阳极板、阴极板之间，并将阳极板和阴极板电气隔离；所述极板控制器电性连接至阳极板和阴极板上。

5.如权利要求1所述的液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：所述磁化装置包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块；其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成；所述铁质外壳包覆于铝质管道上；所述法兰焊接在铝质管道的两端；每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

6.如权利要求1所述的液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：所述消磁模块由剩磁传感器和消磁器组成。

7.如权利要求1至6项任意一项所述的液压管路中液压油的气泡抑制装置，其特征在于：其进一步包括一ECU；所述加热器、冷却器、温度传感器、电极控制器、极板控制器、若干磁化电流输出模块、剩磁传感器和消磁器分别电性连接至ECU，并由ECU控制。