CN105909599A - 用于对液体除气的液压装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明，有一种用于对液体除气、尤其是对液压油除气的液压装置，所述液压装置具有一压力源，有待除气的液体通过喷嘴从所述压力源流出，一管子联接到所述喷嘴上，其特征在于，经由所述喷嘴流动的液体量和所述喷嘴的通流横截面彼此协调，使得通过所述喷嘴下游的超空泡作用在所述管子中产生液体射束，所述液体射束被一由液体蒸汽和空气构成的连续区域围住。

Description

用于对液体除气的液压装置

技术领域

本发明涉及一种用于对液体除气、尤其是用于对液压流体除气的液压装置，所述液压装置具有一压力源，有待除气的液体通过喷嘴从所述压力源流出，一流动通道联接到所述喷嘴上，所述流动通道具有相对于所述喷嘴的通流横截面明显更大的横截面。所述液压流体通常是液压油。

背景技术

包含在液压流体中的空气在液压设备中出于不同的原因是一个问题。自由或未溶解的空气份额越高，液压油的本身不希望的可压缩性就越大。如果在泵抽吸的液压油中还包含有空气泡，那么所述液压油可能导致糟糕的效率和高的噪声水平。自由空气在液压油中越多，所述液压油老化得越快。一般尝试通过宽大尺寸设计的储备容器以液压压力介质的相应大的停留持续时间来使在液压设备中出现的空气小泡从处于储备容器内的液压油中升起和排气。该进程可以根据空气泡尺寸的不同相对缓慢地进行。

还已经被提出的是，液压流体的排气通过超声波作用或通过产生负压来加速和完善。如果要通过超声波或真空推动除气，那么就需要附加的器材，它们产生成本，它们提高了易干扰性并且必要时消耗能量。此外，这些措施可以产生附加的油负荷。

由CN 203023182 U已经已知一种用于对液压油除气的系统，其中，由泵从罐中抽吸并推送的液压油通过喷嘴结构返回流向所述罐。在通流了所述喷嘴结构之后，包含在液压油中的空气可以通过空泡作用被分离并通过就像在该文献中所说的那样的除气装置被排出。

由CN 1087375已知了一种液压设备，其中，油容器通过延伸直到一定高度的分隔壁被分成两个子空间。第一液压泵在底部侧从油容器的一个子空间抽吸液压油。第二泵通过一节流元件将液压油在底部侧上推送到第二子空间中，其中，在所述节流元件之后形成了空气泡，这些空气泡在处于第二子空间内的油中升起并被吸走。第二子空间中的油位通过分隔壁的高度来确定。

发明内容

本发明的任务是提供一种液压装置，该液压装置能够实现液压流体的高效、成本低廉和快速的除气。

在具有一压力源的液压装置中，其中，有待除气的液体通过喷嘴从压力源流出，一流动通道联接到该喷嘴上，所述流动通道具有相对于喷嘴的通流横截面明显更大的横截面，该任务通过如下方式来解决，即，经由喷嘴流动的液体量和喷嘴的通流横截面彼此协调，使得通过喷嘴下游的超空泡作用（Superkavitation）在所述流动通道中产生一液体射束，该液体射束被一由液体蒸汽和空气所构成的连续区域围住。在喷嘴下游因此出现超空泡作用。通常当非常快地运动穿过液体的本体在四周被蒸汽围住时，涉及超空泡作用。于是沿一垂直于固体与液体之间的相对运动方向的方向居中地得到固体，在该固体的外侧面上得到气体填充的区域并且然后得到液体。在根据本发明的装置中存在一逆转的结构。液体射束进而液体处于中央。液体射束被气体填充的区域围住，该区域通过形成流通通道的固体来限界。在蒸汽区域中的液体冷凝时产生比较大的空气泡。这些空气泡能够容易地析出，这导致油的快速除气。

该喷嘴这样地布置，使得其出口与例如通过一管子构成的流动通道的中轴线重合。油射束从由喷嘴出来的排出口出发沿着管子中轴线延伸直至该油射束的溃散（Kollaps）。

通过适当地选择压力损失和体积流因此在喷嘴与射束溃散之间通过超空泡作用产生一限定连续的液体蒸汽/空气区域的参量，该参量在冷凝时使空气份额转变成比较大的空气泡。

根据喷嘴横截面和喷嘴形状优选如此地选择经由所述喷嘴的压力降，使得所述流动处在所谓的“阻流状况（英文：Choked Flow Regime）”中。就也表示为“通流界限”的该流动形状而言，压力降的进一步提高不会造成所述体积流的进一步提高。通过压力梯度附加引入的能量仅用于油的蒸发。

优选地，所述流动通道从喷嘴出来直线式地并且在使用中沿重力方向延伸。于是就避免了在作用于流动介质上的力方面关于流动通道的轴线的非对称。

优选地，存在一用于接收被除气的液体的容器，其中，所述流动通道从喷嘴出来直线式地延伸直到处在容器中的液体的水平之下。喷嘴与容器进入口之间的流动因此以无转向的方式被引导，从而使得所述液体射束的稳定性不受流动通道横截面上的非对称压力分配的上游作用的负面影响。空气泡直接到达容器中并且在那里能够由于所述空气泡的大的体积和与之相关的提高的浮力被容易地析出，这就造成了油的快速除气。在此，喷嘴应当在空间上或较准确表述为在流动技术上布置在所述容器附近，以便在任何情况下都获得空气的小的再溶解。

包括喷嘴和流动通道的排气单元可以配设有一表示自身的容器的围壳，排气单元浸入到该围壳中。

有利的是，排气单元远距离地并且优选总是相同深度地浸入液体中。这带来至少两个优点。一方面，围住排气单元的液体起到消音作用，从而使得在排气单元中产生的噪声不向外渗或仅以很低的噪声水平向外渗。另一方面，可能存在的未完全气密的分界缝可以处在液体下方，从而使得没有空气通过该分界缝被吸到除气单元中，就像分界缝处在油位之上时会发生的情况那样。

必要时，存在一具有静液压的挤压泵的单独的高压回路，该静液压的挤压泵从容器中抽吸液压流体，该液压流体通过所述喷嘴返回流向所述容器。于是在配设有用于除气的单独高压回路的液压设备的每个运行点上保证了可靠的除气。但是也可以考虑，将泵考虑作为压力源，该泵以压力介质来供给一个或多个液压消耗器，其中，由该泵所推送的油的一部分作为旁流流经所述喷嘴。

就用于除气的装置而言，可以设置间歇性的运行。

可以考虑，确定液压流体中的含氧量和/或空气含量并且根据所确定的边界值运行所述用于除气的装置。

可以根据所确定的边界值调节或间歇性地实现所述装置的运行。

利用本发明能获得的优点在于：进行了有效的和高效的除气，除气可以成本低廉且耐用地实现并且原则上仅需要被动的组件。

附图说明

在附图中示出了用于对液压流体、尤其是对液压油进行除气的根据本发明的液压装置的多个实施例。现在根据这些附图来详细阐释本发明。

其中：

图1示出了在一液压设备之内的第一实施例，其中，为了除气而流过除气单元的液压油被一辅助泵推送；

图2示出了在一液压设备之内的第二实施例，该液压设备又具有一辅助泵并附加地具有在一液压油罐之内的分隔壁；

图3示出了在一液压设备之内的第三实施例，该液压设备在主泵的压力侧上具有对有待除气的液压油的提取装置；

图4示出了在一类似于图3的实施例的液压设备之内的第四实施例，但是其具有另一种分隔壁；

图5示出了来自于图1至4的装置的除气单元的细节；以及

图6示出了具有用于所述除气单元的围壳的另一实施例。

具体实施方式

根据图1的液压设备包括一液压工作回路10和一液压辅助回路11，该液压辅助回路是用于除气的装置。挤压器结构形式的静液压的主泵12属于所述工作回路10，该静液压的主泵在其工作容积方面是可调节的并且能够由例如是内燃机或电动马达的马达13驱动。由挤压泵12必要时通过一个或多个液压阀以液压流体、尤其是液压油来供给一个或多个液压消耗器。所述挤压泵12从一罐15中抽吸流向液压消耗器的液压流体，从液压消耗器流出的液压流体回流到所述罐中。

液压消耗器和液压阀在图1中被大为简化地示出并且一般来说设有附图标记16。

液压辅助回路11是一单独的高压回路并且用于对处在罐15中的液压流体进行除气。辅助回路进而用于对液压流体除气的装置包括挤压器结构形式的辅助泵20，该辅助泵同样在其工作容积方面是可调节的并且该辅助泵能够通过主泵12的推动由马达13来驱动。辅助泵20从罐15中抽吸液压流体并将液压流体通过液压线路21向罐15返回输送。液压线路21通向一节流部位，该节流部位构造为喷嘴25，由辅助泵20推送的液压流体通过所述喷嘴流向罐15。

液压流体通过一直管子26从喷嘴25到达所述罐中，该直管子直接联接到所述喷嘴25上，直线地延伸并且该直管子的远离所述喷嘴的、敞开的端部总是处在罐15内的液位之下，即使该液位在运行中发生了改变。通过管子26实现了流动通道。所述喷嘴25与所述管子26形成一除气单元27，该除气单元在图1中附加地单独示出。在此，喷嘴相对所述管子26以如下方式布置，即，喷嘴的出口处在管子中轴线上并且液压流体射束沿着管子中轴线延伸直至其溃散。所述管子又如此布置，使得使得管子的轴线并且还有液压流体射束沿重力方向延伸。

根据图2的液压设备就像按照图1的液压设备那样包括一液压工作回路10和一液压辅助回路11，该辅助回路是用于除气的装置。挤压器结构形式的静液压的主泵12属于所述工作回路10，该静液压的主泵在其工作容积方面是可调节的并且能够由例如是内燃机或电动马达的马达13驱动。由挤压泵12必要时通过一个或多个液压阀以液压流体、尤其是液压油来供给一个或多个液压消耗器。所述挤压泵12从一罐15中抽吸向液压消耗器推送的液压流体，从液压消耗器流出的液压流体回流到所述罐中。

液压消耗器和液压阀如在图1中那样被大为简化地示出并且一般来说设有附图标记16。

液压辅助回路11是一单独的高压回路并且用于对处在罐15中的液压流体进行除气。辅助回路进而用于对液压流体除气的装置包括挤压器结构形式的辅助泵20，该辅助泵同样在其工作容积方面是可调节的并且该辅助泵能够就像主泵12那样由马达13来驱动。辅助泵20从罐15中抽吸液压流体并且通过液压线路21和除气单元27向罐15返回推送所述液压流体，该除气单元是就像在按照图1的实施例中那样的除气单元。

除气单元27也在按照图2的实施例中如此布置，使得管子的轴线并且还有在喷嘴下游形成的液压流体射束沿重力方向延伸。

在图2中详细示出了所述罐15。该罐构造为基本上直角平行六面体形的容器，其具有底部、顶部和四个侧壁。密封地与两个相对置的侧壁连接的分隔壁35从顶部朝所述罐的底部方向延伸，但是其中，在所述底部与分隔壁之间还存在一处在两个通过分隔壁35提供的子空间36和37之间的贯通部。由此，根据连通管的原理，两个子空间36和37中的油位高度相同。除气单元27伸入到较小的子空间36中，所述主泵12从子空间37抽吸。由于从罐15的顶部向下延伸的分隔壁35，从除气单元漏出的并且在子空间36中向上运动超过所述液压流体液位的空气泡不会到达所述罐的区域中，主泵12从该罐中抽吸，从而使得被主泵抽吸的油不再例如增加空气。在子空间36中在油位之上聚集的空气直接到达周围环境中。

同样有利的是，通过分隔壁阻止了从所述除气单元27放出的空气泡又被主泵12或辅助泵20抽吸，即使当所述两个泵的抽吸部位虽然通过分隔壁而遮蔽，但是仍处在除气单元27的附近时。

根据图3的液压设备就像按照图1和2的液压设备那样包括一液压工作回路10和一液压辅助回路11，该辅助回路是用于除气的装置。挤压器结构形式的静液压的主泵12属于所述工作回路10，该静液压的主泵在其工作容积方面是可调节的并且能够由例如是内燃机或电动马达的马达13驱动。由挤压泵12必要时通过一个或多个液压阀以液压流体来供给一个或多个液压消耗器。所述挤压泵12从一罐15中抽吸向液压消耗器推送的液压流体，从液压消耗器流出的液压流体回流到所述罐中。

液压消耗器和液压阀如在图1中那样被大为简化地示出并且一般来说设有附图标记16。

按照图3的实施例与按照图2的实施例的不同之处仅仅是：用于对处在罐15中的液压油除气的液压辅助回路11就此点而言现在是工作回路的部分，因为流向所述除气单元27的液压油是由主泵12推送的并且在主泵12的压力接口处分支出的油。因此，当在供给一个或多个液压消耗器期间在泵的压力接口上的压力足够高时，就总是可以除气。替换地，可以间歇性地运行所述除气，如果刚好没有液压消耗器可由所述主泵12供给的话。液压油从泵12的压力接口通过一液压线路21流向所述除气单元27，该除气单元是就像在按照图1和图2的实施例中那样的除气单元，并且液压油通过所述除气单元返回到罐15。

在具有分隔壁35的罐15的构造方面和所述除气单元27在罐15上的布置方面参考关于按照图2的实施例的实施方案。

按照图4的实施例与按照图3的实施例的不同之处仅在于分隔壁35不是从罐15的顶部出来朝底部方向延伸，而是从底部向上伸出并与罐的顶部间隔开地终止。由此也在罐15中构成了两个子空间36和37，其中，所述泵12从子空间37抽吸。分隔壁的该布置现在造成油位仅在子空间37中根据液压设备的摆动体积发生改变。与之相反，在子空间36中——除气单元27伸入到该子空间内——油位保持恒定，因为油可以从子空间36出来超过分隔壁35的上边棱溢流到子空间37中。该除气单元距离远地并且深度总是不变地浸入处在子空间36内的油中。这带来至少两个优点。一方面，围住排气单元27的油起到消音作用，从而使得在排气单元中产生的噪声不向外渗或仅以很低的噪声水平向外渗。另一方面，可能在喷嘴25下游存在的未完全气密的分界缝处在油下方，从而使得没有空气通过该分界缝被吸到除气单元中，就像分界缝处在油位之上时会发生的情况那样。空气的抽吸会威胁除气单元的效力。

为了解释除气单元27中的过程在这里参考图5。通过适当选择通过喷嘴25的压力损失和体积流的参量，在喷嘴25下游在管子26中由于超空泡作用产生了液体射束，该液体射束在一定的路段上被一连续的区域围住，该区域由液体蒸汽、在本情况下由油蒸汽和空气组成。由于被蒸发的油的冷凝，一具有泡沫的区域联接到该区域上，所述具有泡沫的区域同样围住居中的液体射束。最后，所有的油都冷凝并且得到这样的液体，在该液体中有大的空气泡。在图5中简示了在管子26中产生的不同的区域。在此，根据所使用的参数还可以在管子的整个长度上达到由液体蒸汽和空气组成的区域。大的空气泡在罐15中到达液位之上的区域中并且通过罐中的开口释放。在该开口中可以有一空气过滤器，通过该空气过滤器来阻止来自于周围环境的污物到达罐中。

因为在罐中通常作用着大气压力，所以可以通过喷嘴25例如通过如下方式调整压力差，即，在间歇性的运行中对向除气单元推送的辅助泵20或主泵12进行压力调节。体积流然后通过选择喷嘴的开口横截面获得。在此情况下，大的体积流导致较快的除气，但是也导致提高了的热输入。通过小的体积流可以减少热输入。根据相应的设备来进行除气速度和热输入之间的协调。辅助泵的压力调节尤其当马达13的转速强烈变化时是有利的。

但是，辅助泵也可以是恒流泵。该恒流泵的与相应设备的要求相关地选择的推送量和喷嘴25的开口横截面然后这样地彼此协调，使得在喷嘴25上游出现期望的压力。这样的构造方案尤其当马达13的转速未强烈变化时是有利的。

通过喷嘴25流向所述罐的液压流体优选从工作回路取出，如果在那里压力是恒定的或者主要是这么高，使得在喷嘴25上引起超空泡作用。

除气也可以间歇性地被运行。例如，由主泵所馈给的旁流可以通过喷嘴流向罐，其中，当液压消耗器不要求功率或者在图1中画入的一个或多个相应的传感器31认为需要除气时，才使该旁流运行。在此，传感器31可以处在主泵12与液压装备16之间的供给线路上和/或液压线路21上和/或罐15中。

此外存在这样的可能性：测量液压流体中的含氧量和/或空气含量并在经调节或间歇性的运行中在超过确定的边界值时运行用于除气的装置。为了检测所述含氧量和/或空气含量又可以设置传感器31。为此，合适的部位处在泵的高压区域中，工作回路的低压区域中或罐内的不同位置处。

图6示出了一除气单元，该除气单元与罐的哪个壁无关地用一杯形的、向上敞开的围壳40围住，其中主泵从该罐中抽吸。该除气单元可以作为独自的构件装入到一罐中，其中，该除气单元例如通过该罐的顶壁上的多个支撑件来紧固。通过所述围壳来替代按照图2至4所述的实施例的分隔壁35。所述围壳40也可以布置在罐之外，但是然后在上方除了一个或多个空气可以漏出的开口之外都被闭合。

附图标记列表

10 液压工作回路

11 液压辅助回路

12 主泵

13 马达

15 罐

16 液压装备

20 辅助泵

21 液压线路

25 喷嘴

26 管子

27 除气单元

35 分隔壁

36 子空间

37 子空间

40 围壳。

Claims (12)

1.用于对液体除气、尤其是对液压流体除气的液压装置，所述液压装置具有一压力源（20），有待除气的液体通过喷嘴（25）从所述压力源流出，一流动通道（26）联接到所述喷嘴上，所述流动通道具有相对于所述喷嘴（25）的通流横截面明显更大的横截面，其特征在于，经由所述喷嘴（25）流动的液体量和所述喷嘴（25）的通流横截面彼此协调，使得通过所述喷嘴（25）下游的超空泡作用在所述流动通道（26）中产生液体射束，所述液体射束被一由液体蒸汽和空气构成的连续区域围住。

2.按照权利要求1所述的液压装置，其中，根据喷嘴横截面和喷嘴形状选择经由所述喷嘴（25）的压力降，使得流动处在所谓的“阻流状况”中。

3.按照权利要求1或2所述的液压装置，其中，所述流动通道（26）从所述喷嘴（25）出来直线式地延伸并且在使用中具有沿重力方向延伸的轴线。

4.按照权利要求1、2或3所述的液压装置，其中，存在有一用于接收被除气的液体的容器（15、40），并且其中，所述流动通道（26）从所述喷嘴（25）出来直线式地延伸并在处于所述容器（15）中的液体之内终止。

5.按照权利要求4所述的液压装置，其中，在冷凝蒸汽时产生的且到达所述容器（15）中的空气泡在所述容器（15、40）中析出。

6.按照权利要求4或5所述的液压装置，其中，在所述容器（15、40）的区域（36）中——包含所述喷嘴（25）和所述流动通道（26）的除气单元（27）处在该区域中——液位是恒定的并且所述除气单元（27）远距离地浸入到所述液体中。

7.按照权利要求4至6中任一项所述的液压装置，其中，包含所述喷嘴（25）和所述流动通道（26）的所述排气单元（27）配设有一表示自身的容器（40）的围壳，所述排气单元（27）浸入到所述围壳中。

8.按照权利要求4至7中任一项所述的液压装置，其中，所述喷嘴（25）在流动技术上布置在所述容器（15、40）附近或所述容器中。

9.按照前述权利要求所述的液压装置，其中，存在有一静液压的挤压泵（20），所述静液压的挤压泵从所述容器（15）中抽吸液压流体，所述液压流体通过所述喷嘴（25）返回流向所述容器（15）。

10.按照前述权利要求所述的液压装置，其中，设置了一间歇性的除气运行。

11.按照前述权利要求所述的液压装置，其中，确定所述液压流体中的含氧量和/或空气含量，并且根据确定的边界值进行除气运行。

12.按照权利要求10所述的液压装置，其中，根据所确定的边界值调节或间歇性地进行所述除气运行。