FI90908C - Menetelmä paineenpudotuksen vähentämiseksi nesteenvirtauksessa, sekä hydraulijärjestelmien nesteenvirtaukseen tarkoitetuissa säiliöissä - Google Patents

Description

i 90908

Menetelmå paineenpudotuksen våhentåmiseksi nesteenvir-tauksessa sekå hydraulijårjestelmien nesteenvirtaukseen tarkoitetuissa såiliåisså - Fårfarande att reducera tryckfall vid fluidpassage samt reservoarer till hyd-5 raulsystem får cirkulation av en fluid

Keksinnån kohteena on menetelmå våhentåå paineenpudo-tusta nestevirtauksessa tiheåsilmåisen verkon låpi kaa-10 sun erottamiseksi nesteestå, esim. kåynnistettåesså liikehydrauliikka, edullisesti nesteen toistuvasti vir-ratessa verkon låpi.

Keksintå koskee myås ilmanerottimella varustettua såi-15 liåtå hydraulijårjestelmåsså nesteen kierråtystå vår ten, ja tarkemmin patenttivaatimuksen 6 johdannossa mååriteltyå tyyppiå.

Tehokas ilmanerottelu hydraulijårjestelmåsså våhentåå 20 sen tehontarvetta ja nostaa jårjestelmån tarkkuutta.

Ilman- ja vast, kaasunerottelu perustuu yleisesti sille periaatteelle, ettå låpivirtausnopeuden jårjestelmån såiliåsså on oltava niin pieni, ettå ilma- ja vast, kaasukuplat ehtivåt nousta pintaan, joka asettaa suuria 25 vaatimuksia såiliålle. Kuitenkin, on kåytettåvisså ole- va tila hydraulijårjestelmån såiliåille useasti rajoi-tettu, josta syystå ilmanerotteluongelma - joka koros-tuu kun såiliån tilavuus laskee ja låpivirtausnopeus kasvaa - tåytyy ratkaista toisella tavalla.

30

Jotta mahdollistettaisiin tehokas ilmanerottelu kohote-tulla låpivirtausnopeudella hydraulijårjestelmån såiliåsså, on ehdotettu, ettå asetettaisiin tiheåsilmåinen verkko niin ettå se sijaitsee kaltevasti kahden vastak-35 kaisen såiliånkulman vålisså.

2 Nåiden tållaisilla verkoilla tehtyjen kokeilujen tulok-set ovat osoittaneet, ettå kaasun- tai ilmanerotteluky-ky kytkeytyy, paitsi låpivirtausnopeuteen, my6s hydrau-linesteen viskositeettiin, verkon kaltevuuteen sekå 5 verkon silmukkatiheyteen.

Koska 61 jy suljetussa jårjestelmåsså kulkee useamman kerran verkon låpi, låhestyy ilmanerottelu asymptootti-sesti loppuarvoaan. Loppuarvo tulee sitå korkeammaksi 10 mitå tiheåsilmåisempåå verkkoa kåytetåån, koska ilma- kuplat jakaantuvat koon mukaan.

Tåmå merkitsee, ettå, jotta saataisiin tehokas ilmanerottelu, tåytyy valita verkko, jolla on korkea sil-15 mukkatiheys. Tåll6in kuitenkin paineenpudotus verkon ylitse kasvaa, erityisesti liikehydrauliikan kylmåkåyn-nistyksesså, kun useammasta syystå on toivottavaa, ettå såilio on pieni. Korkea paineenpudotus korkeaviskoosi-selle nesteelle, sen virratessa tiheåsilmåisen verkon 20 låpi, - t.s. liikehydrauliikan kylmåkåynnistyksesså tåysin tavallinen tapaus - johtaa kåytånnåsså ni in suu-riin ongelmiin, ettå muita ratkaisuja on haettava.

Tåhånastiset ehdotukset ovat kuitenkin olleet kalliita 25 ja monimutkaisia ja eivåt ole huomioineet sitå tosi- asiaa, ettå tiheåsilmåinen verkko on tehokas elin kaa-sunerottelulle hydraulijårjestelmåsså, joka on jatku-vassa kåytosså, t.s. sen jålkeen kun kylmåkåynnistyksen ongelmat on ratkaistu.

30

Tunnetut ratkaisuehdotukset, jotka perustuvat erilais-ten paineenrajoittajien kåytt66n, joissa rajoittajissa on liikkuvia mekaanisia osia, voivat aiheuttaa onteloi-tumisongelmia ja johtaa epåtyydyttåvåån kaasunerotte- 35 luun.

li 90908 3

Kyseisen keksinto, jonka tarkoitus on raivata yllå-mainitut ongelmat, rakentuu siile huomiolle, ettå koska neste virtaa jårjestelmåsså, ei vaadita 100 % kaa-sunerottelukykyå yhdellå kerralla vaan se voi tapahtua 5 jatkuvana tapahtumasarjana jårjestelmån jåttåesså ne erityiset epåtavalliset olosuhteet, jotka vallitsevat kylmåkåynnistyksesså.

Keksinnon tarkoituksena on tåmån mukaisesti aikaansaada 10 yllå mainitun kaltainen menetelmå, joka salli tiheåsil- måisen verkon kåyt6n såilidsså, jolla on pieni tila-vuus, samanaikaisesti kun ne erityiset ongelmat, jotka muodostuvat kylmåkåynnistettåesså tållaista jårjestel-måå, voidaan raivata.

15

Toinen tarkoitus on saada aikaan osoitetun kaltainen menetelmå, jossa våltetåån liikkuvia osia ja/tai mo-nimutkaisia rakenne-elementtejå niin pitkålle kuin mah-dollista.

20

Keksinn6n mukaiselle menetelmålle, joka eliminoi yllå-mainitut ja muut ongelmat, on ominaista laajimmassa mielessåån, ettå osa nesteestå johdetaan kavennuslai-palla varustetun våylån kautta, joka våylå sijaitsee 25 verkossa tai sen yhteydesså, niin ettå saadaan nesteen viskositeetista riippuva rinnakkaiskytkentå.

KeksintS mahdollistaa rinnakkaiskytkennån ilman, ettå tarvitaan liikkuvia osia siten, ettå kåytetåån hyvåksi 30 ominaisuuseroja tiheydestå riippuvassa kavennuksessa ja vast, viskositeettikavennuksessa niin, ettå saadaan nåiden rinnakkaiskytkentå.

Teoreettinen selitys keksinnfin eduille saadaan kåyttå-35 mållå seuraavia matemaattisia riippuvuuksia. Paineenpu- dotuksella verkon yli on viskositeettinen ominaisuus ja voidaan arvioida seuraavalla yhtålollå: 4 ΔΡ = Κ * Q ’ μ (1) μ = Ο · ξ (2) Ρ « paineenpudotus Κ = vakio, joka riippuu verkon koosta ja muodosta 5 Q = virtaus verkon lapi μ = dynaaminen viskositeetti = tiheys = kinemaattinen viskositeetti.

Ί ø Tiheyskavennus, voidaan saada aikaan teråvåreunaisella reiållå, joko itse verkossa tai sen yhteydesså, esim. verkon reuna-alueella.

Paineenpudotus kavennuslaipan yli teråvåreunaisen reiån 15 muodossa voidaan arvioida seuraavilla yhtåloillå:

Q2 ' S

ΔΡ = —=-5- (3) tr · a* z a = f (Re) (4)^ jossa 20 ΔΡ = paineenpudotus Q = virtaus kavennus A s kavennuslaipan pinta-ala α * låpivirtausluku

Re = Reynoldin luku 25 ξ = tiheys Tåstå seuraa, ettå tiheydestå riippuva kavennus on /2 · ΔΡ ~1~ <5) silloin kun viskositetti kavennukselle påtee

Δ P

Q * - (6) μ 35 Kun keksinnon mukaiset verkko ja kavennuslaippa ovat rinnakkaiskytketyt tulee paineenpudotus verkon ja vast, kavennuslaipan yli olemman sama. Tåstå seuraa ettå vir- 90908 5 taus verkon ja vast, kavennuslaipan yli tulee olemaan riippuvainen kinemaattisesta viskositeetista. Kylmå-kåynnistettåesså ulkona - kun oljyllå on korkea vis-kositeetti - tulee virtaus paåosin kulkemaan kavennus-5 laipan låpi, jonka jålkeen se våhitellen kun oljyn ki- nemaattinen viskositeetti laskee låmmitettåesså, ohja-taan kulkemaan verkon låpi.

Paineenpudotus kåynnistettåesså tulee tåmån johdosta 1 o pienenemåån kun suurin osa virtauksesta kulkee kaven nuslaipan låpi suhteessa siihen, ettå koko virtaus kul-kisi verkon låpi. Koska neste kulkee såilion låpi monta kertaa, tulee ilmanerotuksen asymptoottinen loppuarvo olemaan suurin piirtein yhtå suuri kuin arvo, joka saa-15 daan kun kaikki neste kulkee verkon låpi ilman rinnak- kaiskytkemistå.

Yllå kåsitelty osoittaa ettå kyseesså oleva osa nes-teestå voidaan johtaa teråvåreunaisen reiån låpi verk-2o koon, joka silloin muodostaa siihen kavennuslaipalla varustetun våylån tai myoskin voidaan neste johtaa esimerkiksi verkkoon muodostetun kavennuslaipan reuna-alueelle.

25 Keksinnon mukaisissa halutuissa pienisså såilioisså, joissa on suuret låpivirtausmååråt ja vast, korkeat virtausnopeudet on yleisesti vålttåmåtontå sen lisåksi asettaa virtausvåylåån diffuusori rei'itetyn levyn muo-dossa, joka saa nesteen virtaamaan laminaarisesti ennen 3 g verkkovåylåå.

Jårjestelmåsså kåytetyllå kavennuslaipalla tulee silloin olla olennaisesti suurempi pinta-ala kuin dif-fuusorin reiåt ja jotta varmistettaisiin suurin teho virtauksessa tulee kavennuslaippa asettaa niin, ettå 35 diffuusorin ja kavennuslaipan våliin saadaan mahdol- lisimman lyhyt vålimatka.

6

Keksinnon puitteissa on myos kavennuslaipan asettaminen diffuusorin sisaån tai sen yhteyteen, joka siina ta-pauksessa tåyttåå yllåannetun ehdon ettå kavennuslaipan tulee sijaita "verkon yhteydesså".

5

Keksinnon puitteissa on tåten mahdollista jårjeståå ka-vennuslaippa diffuusorin reuna-alueelle ja/tai lisaksi kavennuslaippa verkkoon tai sen reuna-alueelle.

10 Diffuusori ja verkko voivat mahdollisesti sijaita vå- littomåsti toistensa vieresså niin, ettå molempien osien yhteinen reuna-alue muodostaa keksinnon vaatiman kavennuslaipan.

15 Olennaista tåsså yhteydessa on siten, ettå se osa nes- teestå, jonka kylmåkåynnistyksen yhteydesså tulee kul-kea kavennuslaipan låpi johdetaan sen suuntaan ja, ettå diffuusoria kåytetåån tåhån tarkoitukseen. Se seikka, ettå juuri tåsså kohtaa voi muodostua virtauspyorteitå, 2o ei vaikuta haluttuun ilmanerotukseen, joka kuitenkin saavutetaan myohemmin seuraavan toiminnan aikana.

Keksinnon kohteena on myos ilmanerottimella varustettu hydraulijårjestelmån såilio, joka jårjestelmå on tar-25 koitettu nesteen kierråtykseen, jonka såilion olennai- set ominaisuudet on annettu liitetyisså patenttivaati-muksissa.

Joitakin keksinnon toteutuksia kuvaillaan låhenunin vii-30 taten liittenå oleviin piirroksiin.

Kuva 1 on kaavakuva liikehydraulijårjestelmåstå ja sii-hen kuuluvista olennaisista osista.

35 Kuva 2 on perspektiivikuva hydraulijårjestelmån såilion toteutuksesta kuvan 1 mukaisesti, jolloin kuva havain- 90908 7 nollistaa virtausta kylmåkåynnistettåesså, t.s. kun neste on kylmåå.

Kuva 3 on kuvaa 2 vastaava kuva virtauksesta nesteen 5 ollessa låmmintå.

Kuva 4 on perspektiivikuva vaihtoehtoisesta toteutuk-sesta, jossa såilio lisåksi kåsittåå diffuusorin.

10 Kuvat 5-7 ovat perspektiivikuvia, jotka havainnollista- vat erilaisia vaihtoehtoisia kavennuslaippajårjestelyja keksinnon mukaisessa keksinnosså.

Kuvassa 1 esitetty hydraulikaavio, joka on tarkoitettu 15 liikehydrauliikalle ulkotiloissa, joissa kylmåkåynnis- tystå voi esiintyå, joka koostuu inoottorin 1 kaytta-måstå pumpusta 2, joka pååståå nestetta oljyn muodossa paineen alla johtoa 3 pltkin jårjestelmåån 4, jota ei esitetå tarkenunin.

20 Jårjestelmån paluujohtoa merkitåån numerolla 5 ja se on yhteydesså såilioon 6, jossa on tiheåsilmåinen verkko 7 ilmanerotukseen ja diffuusori 8. Såiliosså olevalla 61-jyllå 9 on pinta 9a, jonka alla sekå verkko 7, ettå 25 diffuusori 8 sijaitsevat.

Kuva 2 havainnollistaa yksityiskohtaisemmin ensimmåistå toteutusta såiliostå 6, josta puuttuu diffuusori. Si-sååntulon 5a ja ulosmenon 10a vålisså sijaitsee ti-3q heåsilmåinen verkko 7 ilmanerotteluun.

Kylmåkåynnistettåesså, kun oljyn 9 viskositeetti on korkea, tulee paineenpudotuksesta verkon yli liian kor-kea, ja jotta våltettåisiin tåhån liittyviå hankaluuk-35 sia on verkossa teråvareunainen reikå 11. Reikå 11 toi- mii kavennuslaippana ja aiheuttaa viskositeetista joh-tuvan nesteen rinnakkaiskytkennån. Kåynnistettåesså 8 jårjestelmå 4, suurin osa nesteestå 9 virtaa reiån 11 kautta, jolloin paineenpudotus verkon 7 yli pienenee.

Kuva 3 havainnollistaa virtausta jårjestelmån kåytyå 5 jonkin aikaa, jolloin neste 9 on låiranennyt ja sen vis- kositeetti on pienentynyt. Virtaus on tåten tasaisemmin jakautunut ja tapahtuu sekå reiån 11 ettå verkon 7 lå-pi.

10 Kuva 4 esittåå toteutusta, jossa diffuusori on sijoi- tettu sisååntulon 5a ylle, jotta varmistettaisiin la-minaarinen virtaus såiliåon 6a.

Diffuusorissa 13 on joukko reikiå 14 ja siinå on alempi 15 kalteva pinta 13a heti reiån 11 jålkeen verkossa 7.

Kylmåkåynnistettåesså myos tåsså tapauksessa suurin osa nesteestå tulee virtaamaan verkossa olevan reiån 11 låpi.

20 Jotta helpotettaisiin tållaista virtausta voi dif- fuusorissa 13 olla vastaava kavennuslaippana toimiva reikå 11. Molempien reikien 11 tulee sijaita niin ettå nåiden våliin jåå mahdollisimman pieni vålimatka.

25 Kuva 5 esittåå toteutuksen, jossa kavennuslaippa terå- våreunaisen reiån 11' muodossa on sen sijaan muodos-tettu verkon 7 ja vast, diffuusorin 13 reuna-alueen yh-teyteen. Kuvan 5 mukaan sijaitsevat molemmat kavennus-laipat 11 diffuusoreiden 13 ja vast, verkon alalaidassa 30 ja nåinollen lyhyen vålimatkan pååsså toisistaan.

Kuvan 6 mukaisessa toteutuksessa on verkolla ja dif-fuusorilla yhteensattuva teråvå alareuna kun muodoste-taan pitkin såilion leveyttå kulkeva kavennuslaippa 35 11'.

li 90908 9

Kuva 7 esittåå toteutusta, joka olennaisesti vastaa ku-vassa 6 esitettyå mutta, jossa niin diffuusori 13 kuin verkko 7 ovat varustetut sisåånuurretuilla osilla 13b, 7b jotka palvelevat samaa tarkoitusta, t.s. vielå yhden 5 kavennuslaippa j år jestelynmuodostamista viskosi teet is ta riippuvalle nesteen rinnakkaiskytkemiselle kylmåkåyn-nistettåesså.

Yllåoleva kuvaus osoittaa ettå monet erilaiset toteu-10 tukset ovat mahdollisia peruskeksintdperiaatteen puit- teissa sellaisena kun se on esitetty kohteena olevan kuvauksen johdanto-osassa. Erilaisten toteutusmuotojen voidaan odottaa toimivan enemmån tai våhemmån tehok-kaasti mutta palvelevat kuitenkin annettua tarkoitusta.

15

My6s muut toteutusmallit ovat mahdollisia keksinnån pe-rusajatuksen puitteissa. Sen sijaan ettå on yksi tai joitain harvoja kavennuslaippoja verkossa tai sen yh-teydesså nåitå voi olla useampia. Diffuusori voidaan 20 muotoilla eri tavalla kuin piirroksissa.

Claims (11)

10

1. Menetelmå paineenpudotuksen våhentåmiseksi tiheå-silmåisen verkon (7) yli kaasun erottamiseksi nesteestå (9), esim. kåynnistettåesså liikehydrauliikkaa, edulli- 5 sesti nesteen toistuvasti virratessa verkon låpi, tun-n e t t u siitå, ettå osa nesteestå (9) johdetaan kaven-nuslaipalla varustetun våylån (11, 11') kautta, joka våy-lå sijaitsee verkossa tai sen yhteydesså, niin ettå saa-daan nesteen viskositeetista riippuva rinnakkaiskytkentå. 10

2. Forf arande enligt patentkravet 1, k å η n e - tecknat av att sagda del av fluiden (9) ledes via ett skarpkantat hal (11, 11') i nåtet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tun-n e t t u siitå, ettå mainittu osa nesteestå (9) johdetaan teråvåreunaisen reiån (11, 11') kautta verkkoon.

3. Forfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k å n - netecknat av att sagda del av fluiden (9) ledes via en i ett kantområde till nåtet utbildad strypflåns.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu osa nesteestå (9) johdetaan verkon reuna-alueelle muodostettuun kavennus-laippaan.

4. F6rfarande enligt något av patentkraven 1-3, 10 kånnetecknat av att fluiden (9) dessutom bringas att passera en diffusor (13) i form av en perfo-rerad platta som bibringar fluiden laminår stromning fåre nåtpassagen. 15 5. Fårfarande enligt patentkravet 4, varvid stryp- flånsen har våsentligt stårre area ån perforeringarna, kånnetecknat av att strypflånsen placeras så att kortast måjliga stråmningsvåg uppkommer mellan dif-fusorn (13) och strypflånsen. 20

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå neste (9) sen lisåksi asete-taan kulkemaan diffuusorin (13) låpi, joka diffuusori on rei'itetyn levyn muotoinen ja saa nesteen virtaamaan la-minaarisesti ennen verkkovåylåå. 25

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmå, jolloin kavennuslaipalla on olennaisesti suurempi pinta-ala kuin rei'illå, tunnettu siitå, ettå kavennuslaippa on sijoitettu niin, ettå diffuusorin (13) ja kavennuslaipan 30 vålinen vålimatka on mahdollisimman lyhyt.

6. Med luftavskiljare fårsedd reservoar (6) till hyd-raulsystem for cirkulation av en fluid (9), vilken luft-avskiljare innefattar ett i fluiden upptaget finmaskigt nåt (7) som fåretrådesvis lutar relativt fluidens yta, 25 varvid reservoaren uppvisar ett inlopp (5a) och ett ut-lopp (10a) for fluiden, kånnetecknad av en i eller i anslutning till nåtet utbildad, som strypflåns tjånande passage (li, il') får viskositetsberoende shuntning av fluiden (9). 30

6. Ilmanerottimella varustettu såiliS (6) nesteen (9) kierråttåmiseksi tarkoitettuun hydraulijårjestelmåån, joka ilmanerotin kåsittåå nesteeseen asetetun tiheåsil- 35 måisen verkon (7), joka on edullisesti kalteva suhteessa nesteen pintaan, jolloin såiliosså on nesteelle sisååntu-lo (5a) ja ulosmeno (10a), tunnettu siitå, ettå verkkoon tai sen yhteyteen on muodostettu kavennuslaippa- 90908 11 na toimiva våylå (11, 11') viskositeetista riippuvaan nesteen (9) rinnakkaiskytkentåån.

7. Reservoar enligt patentkravet 6, kånnetecknad av att passagen innefattar ett skarpkantat hål (11, 11') i nåtet eller i anslutning till ett kantområde till detta. 35

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen såiliå, t u n - 5. e t t u siitå, ettå våylå kåsittåå teråvåreunaisen reiån (11, 11') verkossa tai sen reuna-alueen yhteydesså.

8. Reservoar enligt patentkravet 6 eller 7, k å n -netecknad av en i reservoaren upptagen diffusor 90908 13 (13) innefattande en perforerad platta som bibringar fluiden laminår stromning fore nåtpassagen.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen såiliå, tunnettu siitå, ettå såiliosså on diffuusori 10 (13), joka kåsittåå rei'itetyn levyn, joka saa nesteen virtaamaan laminaarisesti ennen verkkovåylåå.

9. Reservoar enligt patentkravet 8, k å η n e - 5 tecknad av att den strypflånsfdrsedda passagen och/eller ytterligare en sådan passage år anordnad i dif-fusorn eller i ett kantområde till denna.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen såilio, tun nettu siitå, ettå kavennuslaipalla varustettu våylå 15 ja/tai vielå toinen tållainen våylå on asetettu dif-fuusoriin tai sen reuna-alueelle.

10. Reservoar enligt patentkravet 9 med en passage i 10 eller i anslutning till diffusorn (13) och en i eller i anslutning till nåtet (7), kånnetecknad av att passagerna (11, 11') år så belågna att kort strom-ningsvåg, foretrådesvis kortast mojliga stromningsvåg uppkommer mellan dessa. 15

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen såiliå, jossa on våylå diffuusorissa (13) tai sen yhteydesså ja toinen 20 verkossa (7) tai sen yhteydesså, tunnettu siitå, ettå våylåt (11, 11') sijaitsevat niin, ettå saadaan lyhyt, edullisesti lyhyin mahdollinen, virtausvåli nåiden våliin.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukainen såilio, tunnettu siitå, ettå ainakin suurin osa verkosta tai diffuusorista on nesteen pinnan alla såiliosså. 30 1. Fårfarande får att reducera tryckfall vid fluid passage 5ver ett finmaskigt nåt (7) for att avlågsna gas i fluiden (9), t.ex. vid start av mobilhydraulik, fore-trådesvis vid upprepad passage av fluiden genom nåtet, kånnetecknat av att en del av fluiden (9) 35 ledes via en strypflånsfårsedd passage (11, 11') i eller i anslutning till nåtet, så att en viskositetsberoende shuntning av fluiden åstadkommes. 12

11. Reservoar enligt något av patentkraven 6-10, kånnetecknad av att åtminstone huvuddelen av nåtet och/eller diffusorn befinner sig under fluidens yta i reservoaren.