CN109642597A - 用于液压油的脱气和用于其脱水的液压机构 - Google Patents

Abstract

根据本发明，一种带有压力源的用于液压油的脱气和脱水的液压机构，待脱气的液体从该压力源流经节流部位，其特征在于，使得流经所述节流部位的液体量与所述节流部位的通流横截面彼此协调，从而在所述节流部位的下游形成空穴区或超空穴区，并且存在一种装置，利用该装置能够从外面把任何种类空气引入到所述液压油中。

Description

用于液压油的脱气和用于其脱水的液压机构

技术领域

本发明涉及一种带有压力源的用于液压油的脱气和脱水的液压机构，待脱气的液体从该压力源流经节流部位。

背景技术

由于不同的原因，在液压油中含有的空气在液压设备内产生问题。自由态的或未溶解的空气份额越高，液压油的本身并非所愿的可压缩性就越高。如果泵所抽吸的液压油中也含有气泡，则这会导致效率恶化和高的噪声水平。液压油中的自由态的空气越多，液压油老化得就越快。通常，人们试图通过大型地设计储备容器来使得来自位于储备容器中的液压油的在液压设备内出现的气泡上升并排气，其中液压的压力剂的滞留时间相应地长。该过程可以根据气泡的大小相对缓慢地进行。

也已提出，通过超声的作用（Einwirkung）或者通过产生负压来加速和完善液压油的排气。如果要通过超声或真空来要求脱气，则需要附加的整套设备（Gerätschaften），其引起成本，提高了易受干扰性，并且有时耗用能量。另外，这些方法会引起额外的油负荷（Ölbelastung）。

由CN 203023182 U已经知道一种用于液压油的脱气的系统，就该系统而言，由泵从罐中抽吸的并输送的液压油经由喷嘴装置回流至罐。在流经喷嘴装置之后，液压油中含有的空气可以通过空穴而分离，并通过如在该文献中所述的脱气装置被排出（abgeführt）。

由CN 1087375已知一种液压的设备，就该设备而言，油容器通过伸展至一定高度的分隔壁分成两个部分空间。第一液压泵在底部侧从油容器的部分空间抽吸液压油。第二泵通过节流元件在底部侧把液压油输送到第二部分空间中，其中，在节流元件之后形成气泡，这些气泡在位于第二部分空间内的油中上升并被抽出。第二部分空间中的油位由分隔壁的高度确定。

除了在液压的设备的液压油中含有的空气外，在液压油中含有的水也有不同的并非所愿的作用。水加速了液压油的由氧化所致的老化，恶化了润滑特性（Schmiereigenschaften），并因水解的分解物和腐蚀物而影响了油的可过滤性（Filtrierbarkeit），并且其引起了表面的腐蚀。因此，人们致力于使得液压油中的水的含量始终都保持尽可能小。

有不同的用来减少液压油中的水的已知方案。在此，必须在溶解的水减少与自由态的水减少之间予以区分。自由态的水可以要么以乳浊液的形式要么以积聚的水沉积物的形式例如位于罐底部。自由态的水可以通过排水装置、通过离心机或者通过能吸收的过滤器从液压油中去除。对于排水装置，利用如下情况：自由态的水沉积(absetzt)在含有液压油的罐的底部，并且可以从那里被排出。在采用离心机时，自由态的水由于施加离心力而与液压油分离。作为能吸收的过滤器，采用了被施加以超吸收性的聚合物的过滤器阵列。

作为用于减少液压油中的溶解的水的含量的方法，已知有真空-脱水（Dehydration），就其而言，对液压油施加真空以便干燥。通过在液压油与被抽真空的空间之间的所产生的浓度梯度，水从液压油中蒸发掉。在该方法中，可以附加地加热液压油。由于压力小，在油或其添加剂尚未受损的所在温度下，水已经沸腾（kocht）。由此附加地加速了油中的水含量的减少。

如果把含有自由态的水的油泵入到真空-脱水设备中，水就会直接蒸发。由于通过减少液压油中的溶解水而会有自由态的水再次溶解，所以真空-脱水最终也能够减少系统中的自由态的水，即使该水未直接泵入到设备中，而是位于液压系统中的其它部位。通过减少溶解的水，液压油因而可以再次溶解自由态的水，从而真空-脱水最终也把自由态的水从液压油中排出。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种液压的机构，其能实现液压油的高效的、成本低廉的且迅速的脱气，并且无需大的代价也能以水的高分离率实现液压油的水含量的减少。

一种带有压力源的液压机构，待脱气的液体从该压力源流经节流部位，待脱气的液体从该压力源流经喷嘴，针对该液压机构，所述目的利用压力源通过如下方式得以实现：使得流经节流部位的液体量与节流部位的通流横截面彼此协调，从而在节流部位的下游形成空穴区或超空穴区，并且存在一种装置，利用该装置能够从外面把任何种类空气比如周围环境空气或者例如还有压缩空气、热空气、冷空气或干燥空气引入到液压油中。

通过本申请人的已在先提交的德国专利申请10 2015 216 174.9，已申请了一种液压机构，利用该机构，借助空穴特别是超空穴可以实现从液压油中分离出空气。超空穴的意思是，流经节流部位例如喷嘴的油量和节流部位的通流横截面彼此协调，从而在喷嘴下游在流动通道中产生油射束，该油射束被由液体蒸气和空气构成的连续的区部包围。于是在节流部位的下游因而出现超空穴。通常当很快地移动穿过液体的物体在周围被蒸气包围时，人们就说是超空穴。于是在垂直于固体与液体之间的相对移动方向的方向上，在中间得到固体，在该固体的外侧是充满气体的区域，并且然后是液体。就根据发明的机构而言，存在一种颠倒的布置情况。液体射束并且由此液体位于中间。液体射束被充满气体的区域包围，该区域被形成流体通道的固体限定。在蒸气区部中的液体冷凝时，产生比较大的气泡。这些气泡可以轻易地被分离，这导致油的迅速的脱气。

通过空穴或超空穴的空气分离令人惊奇地在液压油的脱水方面也有效果，因为空气可以根据温度吸收水，并且由此由于（超）空穴而释放出来的气泡也含有水。如果气泡在油表面分离并且排出空气，则由油除了提取到空气，还提取到了水。离开节流部位的流体流的与（超）空穴相关联的温度提高起到积极的作用，因为空气随着温度的增加而能够吸收更多的水。

喷嘴如此布置，从而其出口与例如由管构成的流动通道的中轴线重合。油射束从喷嘴的出口起，沿着管中轴线伸展直至其崩塌处。

通过适当地选取压力损失和体积流量，因而在喷嘴与因超空穴所致的射束崩塌之间产生规定大小的连续的液体蒸气/空气区部，其在冷凝时使得空气份额转变为较大的气泡。如果这些气泡在罐中在油表面分离，则其除了导致空气含量减少外，还导致油中的水含量减少。

为了仍提高从油分离出水的分离率，现在存在一种装置，利用该装置能够从外面把任何种类空气比如周围环境空气或压缩空气或热空气或冷空气或干燥空气引入到液压油中。

空气优选能够通过空气路径供应，该空气路径的一端在节流部位的下游直接位于（超）空穴区中或处。这导致，由所供应的空气产生众多很小的气泡，并且通过全部气泡的累加而具有大的气泡表面积。利用大的气泡表面积，从油扩散到气泡中的水量增大并且由此水的分离率增大，这些气泡是由从外面供应的空气产生的。

如果在节流部位连接着例如由管构成的流动通道，该流动通道具有相对于节流部位的通流横截面明显更大的通流横截面，由此把附加的空气优选引入到流动通道中。为此，流动通道可以在其壁上具有一开口，或者也可以具有多个在圆周上均匀分布的、优选位于相同高度上的开口，空气路径连接到所述开口处。

优选地，流动通道从喷嘴起笔直地伸展，并且在使用时在重力方向上即竖直地伸展。于是避免了作用于流动介质上的力关于流动通道的轴线的非对称性。但原则上也可以在流动通道水平地伸展时或者在竖直与水平之间布置时实现脱气和脱水。

优选存在用于容纳被脱气的液体的容器，其中，流动通道有利地从节流部位起笔直地伸展至位于容器中的液体的高度（Niveau）以下。在节流部位与容器入口之间的流动因而无转向地进行，从而不会因压力沿着流动通道的横截面非对称地分布的上游的作用而影响液体射束的稳定性。气泡直接进入到容器中，且可以在那里由于其体积大及与其相关联的增强的上升程度而轻易地分离，这导致油的迅速的脱气和脱水。

这种有利的改进的核心在于，在节流部位后面产生笔直的管路段，由此可以形成空穴区或超空穴区。但随后也可以存在转向。

有利的是，从蒸气区部的崩塌处直至罐的流动路段尽可能短小，由此气泡具有尽可能少的时间又处于溶解中。

必要时存在分开的高压回路，其带有静液的挤压泵，该挤压泵从容器抽吸液压流体，该液压流体经由喷嘴回流至容器。于是，在液压设备的每个运行点都保证可靠的脱气和脱水，该运行点配属有用于脱气的分开的高压回路。但也可考虑的是，作为压力源考虑给一个或多个液压负载供应压力剂的泵，其中，由该泵输送的油的一部分作为副流来流经喷嘴。

如已述，从外面供应的空气由于空穴区中的负压而可以从周围环境获得。空气路径于是在一端朝向周围环境敞开。通过连接到相应的空气供应机构上，也可以供应压缩空气或热空气或冷空气或干燥空气。通过空气过滤器可以避免污物进入到油中。

为了改善对气泡的分离和为了在液压设备中产生恒定的空气含量，从外面供应空气可以在脉动式的运行中进行，从而利用空穴或超空穴用于交替地在分离少量水时脱气，或者从附加的抽吸的空气或主动地供应的空气中产生很小的气泡、脱气并分离出大量的水。

采用本发明可实现的优点在于，进行有效的且高效的脱气和脱水，这些能成本低廉地且耐用地实现，且原则上只需要无源的组件。

附图说明

附图中示出了根据本发明的用于液压油的脱气和脱水的液压机构的多个实施例。现在借助这些附图更详细阐述本发明。

图1示出在液压设备内的第一实施例，其中，为了脱气和脱水而流经分离单元的液压油由辅助泵输送；

图2示出在液压设备内的第二实施例，在主泵的压力侧提取（Entnahme）待脱气且待脱水的液压油；

图3示出在液压设备内的第三实施例，其中，为了脱气和脱水而流经分离单元的液压油如根据图1的实施例那样由辅助泵输送，并且附加的空气从外面供应给分离单元；

图4示出在液压设备内的第四实施例，其类似于图3的实施例，但带有用于脉动式地供应附加的空气的切换阀；并且

图5详细地示出图3和4的机构的分离单元。

具体实施方式

根据图1的液压设备包括液压的工作回路10和液压的副回路11，该副回路形成用于脱气和脱水的机构。以挤压器构造方式的静液的主泵12属于该工作回路10，该主泵在其排量方面可调节，且可受马达13驱动，该马达例如是内燃机或电动机。必要时通过一个或多个液压阀由挤压泵（Verdrängerpumpe）12给一个或多个液压负载供应液压油。挤压泵12从罐15抽吸流向液压负载的液压油，从液压负载流出的液压油回流（zurückströmt）到该罐中。

液压负载和液压阀在图1中非常简化地示出，且共同地（allgemein）设有附图标记16。

液压的副回路11是分开的高压回路，且用于使得位于罐15中的液压油脱气和脱水。副回路并且由此用于液压油的脱气和脱水的机构包括以挤压器构造方式的辅助泵20，该辅助泵同样在其排量方面可调节，且该辅助泵通过主泵12的推动（Durchtrieb）同样可受马达13驱动。辅助泵20从罐15抽吸液压流体，并经由液压管路（Hydraulikleitung）21将液压流体输送回至罐15。液压管路21伸展至构造成喷嘴25的节流部位，由辅助泵20输送的液压油经由该节流部位流至罐15。

液压油经由管26从喷嘴25进入到罐中，该管直接连接到喷嘴25上，或者，喷嘴安装（eingebaut）到该管中，该管笔直地伸展，且其远离喷嘴的敞开的端部始终都位于罐15内的液位（Flüssigkeitsniveaus）以下，即使该液位在运行中改变。通过管26实现了流动通道。喷嘴25与管26一起形成了分离单元27。喷嘴在此相对于管26如此布置，使得喷嘴的出口位于管中轴线上，并且液压油射束沿着管中轴线伸展直至其崩塌处。在当前情况下，管又如此布置，使得管的轴线以及液压油射束也在重力方向上伸展。

如同根据图1的液压设备一样，根据图2的液压设备包括液压的工作回路10和液压的副回路11，该副回路形成用于脱气和脱水的机构。采用挤压器构造方式的静液的主泵12属于该工作回路10，该主泵在其排量方面可调节，且可受马达13驱动，该马达例如是内燃机或电动机。必要时通过一个或多个液压阀由挤压泵12给一个或多个液压负载供应液压油。挤压泵12从罐15抽吸输送（zugefördert）向液压负载的液压油，从液压负载流出的液压油回流到该罐中。

如同图1中一样，液压负载和液压阀非常简化地示出，且共同地设有附图标记16。

根据图2的实施例与根据图1的实施例的区别仅在于，用于使得位于罐15中的液压油脱气和脱水的液压的副回路11现在在流向分离单元27的液压油是润滑油时是工作回路的一部分，该润滑油由主泵12输送且在主泵12的压力接头处分支。因而可以始终当在泵的压力接头处的压力在供应一个或多个液压负载期间足够高时能够脱气和脱水。替代地，脱气和脱水可以间歇性地运行，如果恰好无液压负载被主泵12供应。液压油由泵12的压力接头经由液压管路21流向分离单元27，且经由分离单元回到罐15，该分离单元是与根据图1的实施例相同的分离单元。

为了介绍分离单元27中的过程，在此已参见图5。通过适当地选取喷嘴25上的压力损失和体积流量的大小，在喷嘴25下游，在管26中通过超空穴产生液体射束，该液体射束在一定的路段（Strecke）上被由液体蒸气和空气构成的连续区部（Gebiet）包围，液体蒸气在当前情况下为带有少量水蒸气的油蒸气。由于蒸发的液体冷凝，带有泡沫的同样包围中间的液体射束的区部连接到该区部上。最后，全部的油蒸气都冷凝，并得到了一种液体，大量气泡存在在该液体中，这些气泡主要含有空气，但也含有水蒸气，因为空气可以根据温度吸收水。在图5中示出了在管26内存在的不同的区域。由液体蒸气和空气构成的区部在此根据所采用的参数也可以在管的整个长度上伸展。大气泡并且由此还有其中含有的水在罐15中进入到液位上方的区域内，并经由罐中的开口到达外面。空气过滤器可以位于该开口中，通过该空气过滤器防止周围环境的污物进入到罐中。因而由液压油分离出空气和水。

为了提高水的分离率，在由图3和4可见的用于液压油的脱气和脱水的液压机构中规定，除了从液压油释放出来的空气外，还把周围环境空气从外面引入（einbringen）到液压油中。撇开这一点不谈，根据图3和4的液压设备与根据图1的液压设备完全相同地（genauso）构造，且具有液压的工作回路10和液压的副回路11，该工作回路带有主泵12、罐15和液压装备16，副回路带有辅助泵20、液压管路21和分离单元27。

根据图3和4，分离单元27的管26在空穴区中在喷嘴25下游具有带空气接头30的开口，该空气接头作为空气路径直接伸至周围环境。由于在分离单元27的运行中在空穴区内出现的负压，附加的空气经由空气路径从周围环境流到空穴区中，这最终导致众多很小的气泡，并且由此累加地导致大的气泡表面积。通过该大的气泡表面积，得到了水的高的分离率。

可行的是，在管26上在相同的高度以旋转对称的方式布置两个或多个空气接头30，如由图5可见，那里有两个在管26上以正相对的方式对置的空气接头。由此在整体上存在对称的关系（Verhältnisse）。

为了改善气泡分离和为了产生恒定的空气含量，脉动式的运行是有利的，比如在由图4可见的用于液压油的脱气和脱水的机构中就规定了这种运行，并且这种运行在供应附加空气的阶段与不供应附加空气的阶段中交替。根据图4，2/2-路-切换阀31嵌入到空气接头30中，该2/2-路-切换阀在第一切换位置阻止并在第二切换位置允许供应附加空气。切换阀31的切换位置中的切换并且由此所述脉动在此以如下方式进行，使得在脱气时产生的大气泡与从外面供应的小气泡聚合（koaleszieren），并且由此在油表面上分离出大量的空气和水。

在罐15中通常产生大气压力。因此，对于全部的所示实施例都可以例如按如下方式来调节喷嘴25上的压差：在间歇性的运行中控制输送至分离单元的辅助泵20或主泵12的压力。于是通过喷嘴25的所选取的开口横截面产生体积流量。在此，大的体积流量导致更快速的脱气和脱水，但也导致提高的热输入。通过小的体积流量，可以减小热输入。脱气/脱水速度与热输入之间的协调（Abstimmung）根据相应的设备进行。对辅助泵的压力控制尤其是在马达13的转速急剧改变时是有利的。

但辅助泵也可以是恒定泵。其根据相应设备的要求选取的输送量和喷嘴25的开口横截面于是按下述方式彼此协调：在喷嘴25的上游产生所希望的压力。这种设计尤其是在马达13的转速未急剧改变时是有利的。

通过喷嘴25流至罐的液压油优选当那里的压力恒定或者基本上如此之高以至于在喷嘴25处引起超空穴时由工作回路获得。

另外存在如下可行性：测量液压流体中的氧含量和/或空气含量，且用于脱气和脱水的机构在超过规定的极限值时在受控的或间歇性的运行中运行。为了检测氧含量和/或空气含量，可以又设置传感器31。适合于此的部位位于泵的高压区域中、工作回路的低压区域中或罐内的不同位置上。

附图标记列表

10 液压的工作回路

11 液压的副回路

12 主泵

13 马达

15 罐

16 液压的装备

20 辅助泵

21 液压管路

25 喷嘴

26 管

27 分离单元

30 空气接头

31 切换阀

Claims (12)

1.一种带有压力源（20）的用于液压油的脱气和脱水的液压机构，待脱气的液压油从所述压力源流经节流部位（25），其特征在于，使得流经所述节流部位（25）的液体量与所述节流部位（25）的通流横截面彼此协调，从而在所述节流部位的下游形成空穴区或超空穴区，并且存在一种装置（30），利用所述装置能够从外面把任何种类空气引入到所述液压油中。

2.按权利要求1所述的液压机构，其中，所述空气能够通过空气路径（30）供应，所述空气路径的一端在所述节流部位（25）的下游直接位于（超）空穴区中或处。

3.按权利要求1或2所述的液压机构，其中，流动通道（26）连接到所述节流部位（25）上，所述流动通道具有相对于所述节流部位（25）的通流横截面明显更大的通流横截面，并且所述空气能够引入到所述流动通道（26）中。

4.按权利要求3所述的液压机构，其中，所述流动通道（26）从所述节流部位（25）起笔直地伸展，并且在使用时具有在重力方向上伸展的轴线。

5.按权利要求3或4所述的液压机构，其中，所述流动通道（26）在其壁上具有开口，所述空气路径（30）连接到所述开口处。

6.按权利要求3、4或5所述的液压机构，其中，存在用于容纳液压油的容器（15），并且其中，所述流动通道（26）在位于所述容器（15）中的液压油内部终止。

7.按权利要求6所述的液压机构，其中，在蒸气冷凝时产生的且进入到所述容器（15）中的气泡在所述容器（15）中被分离。

8.按前述权利要求所述的液压机构，其中，存在静液的挤压泵（20），所述挤压泵从所述容器（15）抽吸液压油，所述液压油经由所述节流部位（25）回流至所述容器（15）。

9.按前述权利要求所述的液压机构，其中，所述空气能够通过空气路径（30）供应，所述空气路径在一端朝向周围环境敞开。

10.按权利要求1至8中任一项所述的液压机构，其中，所述空气能够通过空气路径（30）供应，所述空气路径在一端连接到空气供应机构上。

11.按前述权利要求所述的液压机构，其中，空气供应在脉动式的运行中进行。

12.按权利要求11所述的液压机构，其中，所述空气供应通过空气路径（30）进行，阀门（31）嵌入到所述空气路径中，利用所述阀门能够阻断所述空气供应。