CN203412855U - 一种液压系统排气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压系统排气装置，其特征在于，所述液压系统排气装置包括排气装置以及安装在油箱内的快速破泡装置；所述排气装置包括阀体、进油口、消泡网、支撑件、卡环、阀芯、阀座凹状端面、以及排气口，所述消泡网、支撑件、卡环、阀芯、阀座凹状端面均设置在阀体内。本实用新型的有益效果是：整体结构简单、成本较低，实现在线自动排气，是液压循环系统中不可或缺的重要配件，主要功能是排气阻液，一是将液压循环系统气体及时从系统中自动排出，消除气泡对液压设备运行的影响；二是要求在排气的同时不许泄漏，造成压力波动，实现节能减排的目的。

Description

一种液压系统排气装置

技术领域

本实用新型涉及一种排气装置，尤其涉及一种液压排气装置。

背景技术                                      

液压封闭系统内部的气体来源可以分为两个部分，一是从外界进入到系统中的混入空气，二是由于气穴现象产生液压油中溶解空气的分离。由于液压油内的空气存在,油的可压缩性会增大，使得执行机构油缸内空气起到一个蓄能器的作用，压力升高、空气蓄能，从而发生执行元件动作误差,产生爬行，破坏了工作的平稳性，产生振动，影响液压设备的正常工作，且其对于液压阀使用寿命影响也极为明显，若如想要液压设备稳定运行，从而一定要控制好的油液内的溶解空气量低于标准值以下。由于液压系统回油在油箱内的不可避免的搅拌作用，极易产生悬浮状气泡夹在油内，再者液压管路中接头法兰的松动泄漏，我们知道，漏油的地方就是气体进入的地方，因而在设备动作过程中就会造成气体进入，液压系统在运行过程中管道内的液压油会不断的产生气泡，并随着气泡越积越多，系统中气体含量就高于标准值，在传统的液压系统油箱的设计中，设计者也已经考虑到此类问题的普遍存在，且大都在在油箱内设置了消泡隔板，从而使得油箱内系统回油区与泵吸油区相互隔开的办法，由于回油被隔板折流，流速减慢，利于气泡分离并溢出油面，但此种方式分离细微的气泡较难，分离的效率不高；还有，一般在系统的末端大都设置了排气阀门，但需要手动排气作业，效率低下。

经过检索，中国专利CN03157814.4公开了《先导自紧式自动排气阀及其工作方法》，所述的一种新的先导自紧式自动排气阀 是具有敞口浮子结构的利用先导原理工作的排气阀；中国专利还公开了CN200710065386.4还公开了《一种高压自动排气阀》，在阀盖内设有阶梯孔，在阀体内设置有阀芯，上端连接有一根信号杆，该信号杆伸出阀盖的顶端，在阀盖阶梯孔的小径孔的侧壁设有排气孔。但是以上两种装置存在以下缺陷：两种装置都运用于供暖和制冷与水系统而在液压系统现场使用难以实现，两种装置只能安装于管道顶部，实时打开排气阀使得管道内的气泡得以释放都不能持续进行排气作业，系统的排泡效率和质量也不高。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种能够在线自动排气方法及装置，主要解决现有排气装置存在的现场排气效果不佳且不能持续进行排气的技术问题。

为了达到以上目的，本实用新型的技术方案为，一种液压系统排气装置，其特征在于，所述液压系统排气装置包括排气装置以及安装在油箱内的快速破泡装置；所述排气装置包括阀体、进油口、消泡网、支撑件、卡环、阀芯、阀座凹状端面、以及排气口，所述消泡网、支撑件、卡环、阀芯、阀座凹状端面均设置在阀体内。

作为本实用新型的一种改进，所述快速破泡装置设置为破泡网格，所述破泡网格通过螺纹连接固定在箱体内侧，所述破泡网格与箱体底面轴向夹角为20°，破泡网格的过滤精度为60目。有利于提高破泡的效率和质量，此时如若油液粘度与流速之积若小于8X10-5g/cm时金属网捕捉气泡除去效率会高达94~96%。

作为本实用新型的一种改进，所述排气装置还包括阀座、复位弹簧，所述复位弹簧设置为排气口的一侧。此阀座作用就是见气就开，见油就关。保证其排气灵敏同时不漏油。

作为本实用新型的一种改进，所述阀芯为单杆通孔式结构，包括圆柱通孔段、节流排气孔段、锥面段三个部分，所述圆柱通孔段设置在阀芯的尾部，内设置有第一节流孔和第二节流孔，所述第一节流孔直径大于第二节流孔直径；所述节流排气孔段设置在阀芯的中间部，内设置有第三节流孔，第三节流孔为对角六孔，且六孔所在的节流排气孔段端面直径略小于圆柱通孔段大径及大于第一节流孔通径；阀芯头部锥面段为锥状，其锥面外切线与节流孔外径相切，锥面两切线最大夹角为60°；所述锥面表面光洁度在Ra0.2。

所述在线排气装置的阀体两侧设有与相应接头连接的对应结构，阀体进油通道设置有内螺纹，在阀体外侧设有六角螺帽结构，便于与管接头的连接；阀体内部开设凹槽，由卡环限制阀芯开度的最大移动量；所述阀座出口一段为平端面，与阀芯接触面为凹端面；所述阀芯复位弹簧为低强度弹簧；

由于气体在液压油中溶解量与压力成正比，当压力降低后，便会处于过饱和状态，此时空气就会从液体中逸出；根据液压白努力方程可知，高速区即为低压区，而节流缝隙流速较高，因而此段内压力必然降低，当低于液压油的空气分离压力时，便会产生空气逸出，采用本实用新型装置使得油液内的溶解气体持续插在阀芯的预定深度进行作业，迅速的将系统内的空气聚集在一端，便于消泡网格进行破碎作业。破碎时的压力降低，气体逸出，缩短排气时间，提高了排气效率。气体排放装置在垂直位置方向上应该设置在最高处，而水平位置放置由于未能在最高处而存在易于存积空气的死角难以彻底排气。

进一步的，阀芯通油自尾部圆柱通孔段的第一节流孔并经过其内部第二节流孔延伸至阀芯节流排气孔段的第三节流口流出并作用于前部锥面段，设置为阀芯圆柱通孔段第一节流孔平端面与第二节流口台阶平端面的截面积之和略大于第三节流孔所在的节流排气孔段和圆柱通孔段大径间的落差端面及锥阀与阀座关闭口与油气的接触面的截面积之和。

再进一步地，所述两种装置相互协作，分开实施排气作业，在线排气装置是将大泡破碎为小泡，消泡网格是将小气泡通过力学原理使其体积增大从箱体内排出，是一个气泡由大变小，再由小变大的过程。

再更进一步地，所述排气阀安装在泵出口，一端与液压的高压区连接，一端引出回液管道到达油箱箱体回液区，由于在液压系统中，如在液压泵的出口，还有节流口处等有许多特殊的地方容易连续产生微泡气体，尤其在液压泵的出口，这些微泡气体一部分会随着油的流动聚集到系统内排除空气的地方，但很大一部分会溶解在液压油中随着液压油的流动流向各处液压阀以及管道，造成气穴，因而，排气效果不好，必然影响系统的正常运行，需要连续排气。

本实用新型的有益效果是：整体结构简单、成本较低，实现在线自动排气，是液压循环系统中不可或缺的重要配件，主要功能是排气阻液，一是将液压循环系统气体及时从系统中自动排出，消除气泡对液压设备运行的影响；二是要求在排气的同时不许泄漏，造成压力波动，实现节能减排的目的。本实用新型的装置就是能够有效去除以上两种影响，先破气泡，再借助排气阀，可较轻易地将气泡去除。与对比文件相比，本实用新型的装置可以为卧式也可以为立式，受力平衡，能够实现预期的目标。

附图说明

图1为本实用新型阀芯结构关闭示意图；

图2为本实用新型阀芯结构开启示意图；

图3为本实用新型油箱消泡结构布置示意图；

图4为本实用新型消泡网格结构力学关系示意图；

图5为本实用新型排泡网格结构示意简图。

图中：阀体（1）、进油口（2）、消泡网（3）、支撑件（4）、卡环（5）、阀芯（6）、第一节流孔（7）、第二节流孔（8）、第三节流孔（9）、复位弹簧（10）、阀座凹状端面（11）、阀座（12）、阀座平端面（13）、圆柱通孔段（14）、节流排气孔段（15）、锥面段（16）以及排气口（17）、油箱内置排泡装置（18）、排泡网格（19）。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作出详细的说明和介绍。

实施例1:参见图1,一种液压系统排气装置，所述液压系统排气装置包括排气装置以及安装在油箱内的快速破泡装置18；所述排气装置包括阀体1、进油口2、消泡网3、支撑件4、卡环5、阀芯6、阀座凹状端面11、以及排气口17，所述消泡网、支撑件、卡环、阀芯、阀座凹状端面均设置在阀体内。该技术方案整体结构简单、成本较低，实现在线自动排气，是液压循环系统中不可或缺的重要配件。

实施例2：参见图3、图5，作为本实用新型的一种改进，所述快速破泡装置18设置为破泡网格，所述破泡网格通过螺纹连接固定在箱体内侧，所述破泡网格与箱体底面轴向夹角为20°，破泡网格的过滤精度为60目。有利于提高破泡的效率和质量，此时如若油液粘度与流速之积若小于8X10-5g/cm时金属网捕捉气泡除去效率会高达94~96%。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述排气装置还包括阀座12、复位弹簧10，所述复位弹簧10设置为排气口的一侧。此阀座作用就是见气就开，见油就关。保证其排气灵敏同时不漏油。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述阀芯6为单杆通孔式结构，包括圆柱通孔段14、节流排气孔段15、锥面段16三个部分，所述圆柱通孔段14设置在阀芯6的尾部，内设置有第一节流孔7和第二节流孔8，所述第一节流孔7直径大于第二节流孔8直径；所述节流排气孔段15设置在阀芯6的中间部，内设置有第三节流孔9，第三节流孔9为对角六孔，且六孔所在的节流排气孔段端面直径略小于圆柱通孔段大径及大于第一节流孔通径；阀芯头部锥面段为锥状，其锥面外切线与节流孔外径相切，锥面两切线最大夹角为60°；所述锥面表面光洁度在Ra0.2。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例5：此外，所述在线排气装置的阀体两侧设有与相应接头连接的对应结构，阀体1进油通道设置有内螺纹，在阀体外侧设有六角螺帽结构，便于与管接头的连接；阀体内部开设凹槽，由卡环限制阀芯开度的最大移动量；所述阀座出口一段为平端面，与阀芯6接触面为凹端面；所述阀芯复位弹簧为低强度弹簧。其余结构和优点与实施例1完全相同。

由于气体在液压油中溶解量与压力成正比，当压力降低后，便会处于过饱和状态，此时空气就会从液体中逸出；根据液压白努力方程可知，高速区即为低压区，而节流缝隙流速较高，因而此段内压力必然降低，当低于液压油的空气分离压力时，便会产生空气逸出，采用本实用新型装置使得油液内的溶解气体持续插在阀芯的预定深度进行作业，迅速的将系统内的空气聚集在一端，便于消泡网格进行破碎作业。破碎时的压力降低，气体逸出，缩短排气时间，提高了排气效率。气体排放装置在垂直位置方向上应该设置在最高处，而水平位置放置由于未能在最高处而存在易于存积空气的死角难以彻底排气。

实施例6：进一步的，阀芯通油自尾部圆柱通孔段14的第一节流孔7并经过其内部第二节流孔8延伸至阀芯6节流排气孔段15的第三节流口9流出并作用于前部锥面段16，阀芯圆柱通孔段14第一节流孔7平端面与第二节流口8台阶平端面的截面积之和略大于第三节流孔9所在的节流排气孔段15和圆柱通孔段14大径间的落差端面及锥阀与阀座关闭口与油气的接触面的截面积之和。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例7：再进一步地，所述两种装置相互协作，分开实施排气作业，在线排气装置是将大泡破碎为小泡，消泡网格是将小气泡通过力学原理使其体积增大从箱体内排出。是一个气泡由大变小，再由小变大的过程。

再更进一步地，所述排气阀安装在泵出口，一端与液压的高压区连接，一端引出回液管道到达油箱箱体回液区，由于在液压系统中，如在液压泵的出口，还有节流口处等有许多特殊的地方容易连续产生微泡气体，尤其在液压泵的出口，这些微泡气体一部分会随着油的流动聚集到系统内排除空气的地方，但很大一部分会溶解在液压油中随着液压油的流动流向各处液压阀以及管道，造成气穴，因而，排气效果不好，必然影响系统的正常运行，需要连续排气。其余结构和优点与实施例1完全相同。

该液压系统排气装置排气步骤如下：步骤1），油箱排气；步骤2）在线自动排气阀排气；所述油箱排气,使用时运行中的系统延绵不断将液压油回入油箱，通过金属网格扑捉气泡，一方面，倾斜20°的金属网格，会吸附液压油中气泡，另一方面，金属网格阻截液压回流从而造成湍流状态，使得通过该处的液压回油流速变慢，阻力变大，从而有利于释放出吸附在金属分离网格上的气泡，这些气泡聚集后由于体积变大而脱离金属网格上升至油箱顶部而逸出。金属网格扑捉气泡的力学关系如图所示当气泡穿过金属网格时，气泡受到三种力：表面张力FS、浮力FB以及金属网格两面压力差所产生的作用力FP，当这些力的矢量和F=FB+FP+FS(F<0),气泡便通过金属网在系统中循环；当F向上(F>0)，气泡便会脱离金属网上浮；当F平衡即F=0气泡程附着状态，滞留在金属网上等待与周围其他气泡组成大直径的气泡在上浮，FP的值常为负，且与通过金属网液流的流速成比例。如果用同样面积的金属网，则当液流流速越大，粘度越高，气泡便容易通过，所以应该设法减少流速，FB值常为正，并且气泡直径越大，FB 也越大，所以大直径气泡容易容易从油液中分离。

因而，为了达到气泡脱离金属网上浮的力，即F=FB+FP+FS>0，才能达到一个比较令人满意的效果，由于FS收金属网疏密程度的影响，要表面张力FS越大，网目就要越密，但过密又会导致油箱回油不畅，两者相互矛盾，在经过多次现场跟踪观察在夹角为20°，网格为60目，有利于提高破泡的效率和质量。

所述在线持续排气，自动排气阀阀芯6通油自尾部圆柱通孔段圆柱通孔段14的第一节流孔7并经过其内部第二节流孔8延伸至阀芯节流排气孔段15的第三节流口9流出并作用于前部锥面段16，由于阀芯圆柱通孔段第一节流孔7平端面与第二节流口8台阶平端面的截面积之和略大于第三节流孔9所在的中间节流排气孔段和圆柱通孔段大径间的落差端面及锥阀与阀座关闭口与油液的接触面的截面积之和，而阀芯两端所受油液压力之和是进油侧略大于出油侧，在系统没有气泡时，阀芯在液动力的作用下使得阀芯6锥面紧紧的贴靠在阀座12平端面上，此时，排气装置不工作，在随着阀芯周围处的空气逐渐累聚到一定程度后，由于第一、二、三节流孔的作用，空气占据了原本属于液压油的空间，气泡此时在阀芯周围所在区域压力会逐步下降，阀芯在复位弹簧10的作用下向打开端移动，由于卡环的存在，其移动量被限制在一定范围内，此时气泡被快速排出，在排出的同时，气泡原有的空间在瞬间被高压的液压油充满，随之阀芯被再次关闭，等待下次开启，如此循环，进行下一次的排气。

除上述实施例外，本实用新型专利还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型专利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种液压系统排气装置，其特征在于，所述液压系统排气装置包括排气装置以及安装在油箱内的快速破泡装置（18）；所述排气装置包括阀体（1）、进油口（2）、消泡网（3）、支撑件（4）、卡环（5）、阀芯（6）、阀座凹状端面（11）、以及排气口（17），所述消泡网（3）、支撑件（4）、卡环（5）、阀芯（6）、阀座凹状端面（11）均设置在阀体（1）内。

2.根据权利要求1所述的一种液压系统排气装置，其特征在于，所述快速破泡装置（18）设置为破泡网格（19），所述破泡网格通过螺纹连接固定在箱体内侧，所述破泡网格与箱体底面轴向夹角为20°，破泡网格的过滤精度为60目。

3.根据权利要求1所述的一种液压系统排气装置，其特征在于，所述排气装置还包括阀座（12）、复位弹簧（10），所述复位弹簧设置为排气口的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种液压系统排气装置，其特征在于，所述阀芯为单杆通孔式结构，包括圆柱通孔段（14）、节流排气孔段（15）、锥面段（16）三个部分，所述圆柱通孔段（14）设置在阀芯（6）的尾部，内设置有第一节流孔（7）和第二节流孔（8），所述第一节流孔（7）直径大于第二节流孔（8）直径；所述节流排气孔段（15）设置在阀芯（6）的中间部，内设置有第三节流孔（9），第三节流孔为对角六孔，且六孔所在的节流排气孔段（15）端面直径略小于圆柱通孔段（14）大径及大于第一节流孔（7）通径；阀芯（6）头部锥面段（16）为锥状，其锥面外切线与节流孔外径相切，锥面两切线最大夹角为60°；所述锥面表面光洁度在Ra0.2。

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