JP5716220B1 - Device for separating and removing bubbles in fluid - Google Patents
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Abstract
【課題】流体中に含まれる気泡を有効かつ効率よく除去するコンパクトな流体中気泡の分離除去装置を提供する。【解決手段】円筒形のハウジングHと、ハウジングH内の中心軸に沿った第1の領域100に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第1の流体と気泡を含む第2の流体とに分離する気泡分離装置110と、ハウジングH内の第1の領域を囲む第2の領域に収納され、気泡分離装置110で分離された第2の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を大きくさせる気泡結合装置210と、を具備する。【選択図】図1To provide a compact device for separating and removing bubbles in a fluid that effectively and efficiently removes bubbles contained in the fluid. SOLUTION: A cylindrical housing H and a first region 100 along a central axis in the housing H are housed in a bubble removal target fluid to flow in and form a swirl flow of the bubble removal target fluid. And a bubble separation device 110 that separates the bubble removal target fluid into a first fluid from which bubbles have been removed and a second fluid containing bubbles, and a second region surrounding the first region in the housing H. And a bubble coupling device 210 that enlarges the diameter of the bubbles by coupling the bubbles contained in the second fluid separated by the bubble separation device 110. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、流体中気泡の分離除去装置に関し、特に、油圧機械の油タンク内の作動油のような粘性のある流体中に発生する気泡を有効に除去することを可能にした流体中気泡の分離除去装置に関する。 The present invention relates to a device for separating and removing bubbles in a fluid, and in particular, it is possible to effectively remove bubbles generated in a viscous fluid such as hydraulic oil in an oil tank of a hydraulic machine. The present invention relates to a separation and removal apparatus.
油圧機械等においては、作動油中に気泡が発生すると、この作動油を利用する油圧機器、システム等に悪影響を及ぼすことがある。 In a hydraulic machine or the like, if bubbles are generated in the hydraulic oil, it may adversely affect hydraulic equipment, systems, and the like that use the hydraulic oil.
例えば、建設機械等の作業動力伝達に用いられる油圧システムにおいて、動力を伝達する作動油中に気泡が混在すると、作動油の剛性を低下させ、作動油の酸化劣化を促進させ、また、作動油の潤滑特性を低下させ、更には、機器の動力伝達特性や動作寿命を低下させる。 For example, in a hydraulic system used for transmission of work power such as construction machinery, if air bubbles are mixed in the hydraulic oil that transmits power, the rigidity of the hydraulic oil is lowered and the oxidative deterioration of the hydraulic oil is promoted. This lowers the lubrication characteristics of the machine and further reduces the power transmission characteristics and operating life of the equipment.
そこで、作動油等に混入した気泡を有効に除去する装置若しくはシステムが要望されているが、従来この種の気泡除去システムとしては、特許文献1に開示されたものが知られている。 Therefore, there is a demand for an apparatus or system that effectively removes air bubbles mixed in hydraulic oil or the like. Conventionally, as this type of air bubble removal system, one disclosed in Patent Document 1 is known.
この気泡除去システムは、駆動に使用する流体回路の最終戻り側に気泡除去装置を設置したもので、具体的には、動揺するタンク内の液体をポンプにより吸引吐出する液体システムにおいて、旋回流を与え気泡を装置軸中心に集合させて、この集合させた気泡を排出する気泡除去装置をタンクへの戻り回路上に組込み、この気泡除去装置でタンクに戻る液体の気泡を除去した後、ポンプ吸入側に流入させ、これによりタンク内で流体中に巻き込む気泡の影響を排除しようとしたものである。 This bubble removal system is a device in which a bubble removal device is installed on the final return side of a fluid circuit used for driving. Specifically, in a liquid system that sucks and discharges liquid in a swaying tank by a pump, a swirling flow is generated. A bubble removal device that collects the given bubbles at the center of the device axis and discharges the collected bubbles is installed on the return circuit to the tank, and after removing the liquid bubbles returning to the tank with this bubble removal device, pump suction This is intended to eliminate the influence of air bubbles that flow into the side of the tank and thereby get caught in the fluid in the tank.
しかしながら、特許文献1に記載された「気泡除去システム」における気泡除去装置は、流体の通過流量の影響を強く受けるため、作業条件により変動する幅広い流量範囲をカバーした有効な気泡除去を行うことができないという問題があった。 However, since the bubble removing device in the “bubble removing system” described in Patent Document 1 is strongly influenced by the flow rate of the fluid, effective bubble removal covering a wide flow range that varies depending on the working conditions can be performed. There was a problem that I could not.
また、特許文献1に記載された「気泡除去システム」においては、気泡除去装置により分離された気泡を含む第1の流体は、タンクの上層に戻す構成を取っており、ここで、第1の流体の流体量が多くなった状態においては、この第1の流体中に微小な気泡も含まれることになるので、動揺するタンクの状況によっては、この微小な気泡がタンク内の流体に再混合し、本来の気泡除去の目的も達成できない場合があった。 Further, in the “bubble removing system” described in Patent Document 1, the first fluid containing bubbles separated by the bubble removing device is configured to be returned to the upper layer of the tank. When the amount of fluid is increased, the first fluid contains minute bubbles, so depending on the state of the tank that is shaken, the minute bubbles may be remixed with the fluid in the tank. However, the original purpose of removing bubbles may not be achieved.
更に、第1の流体中に含まれる気泡の多くは、タンク内の流体表層に分布することになるので、この結果、タンク内の放熱特性の低下等につながるという問題もあった。 Furthermore, many of the bubbles contained in the first fluid are distributed on the surface of the fluid in the tank. As a result, there is a problem that the heat dissipation characteristics in the tank are deteriorated.
そこで、この発明は、流体中に含まれる気泡を有効かつ効率よく除去するコンパクトな流体中気泡の分離除去装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a compact device for separating and removing bubbles in a fluid that effectively and efficiently removes bubbles contained in the fluid.
上記目的を達成するため、請求項1の発明の流体中気泡の分離除去装置は、円筒形のハウジングと、前記ハウジング内の中心軸に沿った第1の領域に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第1の流体と気泡を含む第2の流体とに分離する気泡分離装置と、前記ハウジング内の前記第1の領域を囲む第2の領域に収納され、前記気泡分離装置で分離された前記第2の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を増大させる気泡増大装置と、を具備し、前記気泡分離装置は、前記気泡除去対象流体が流入される流入口と、前記流入口から流入された前記気泡除去対象流体を旋回流に変換する旋回流変換手段と、前記旋回流の下流側に向かって漸次径が小となる第1の流体室と、前記第1の流体室内で一端が開口する細管と、前記第1の流体室の下流側に設けられる第2の流体室と、を具備し、前記気泡増大装置は、前記第2の領域で相互に連通する複数の領域を画成する複数の平行板材を有し、前記細管から流出される前記第2の流体を前記複数の平行板材で画成された前記複数の領域に順次導くことにより該第2の流体に含まれる気泡の径を増大させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a device for separating and removing bubbles in a fluid according to a first aspect of the present invention is housed in a cylindrical housing and a first region along the central axis in the housing, and a bubble removal target fluid is contained in the device. A bubble separation device that separates the bubble removal target fluid into a first fluid from which bubbles have been removed and a second fluid containing bubbles by forming a swirling flow of the bubble removal target fluid, A bubble increasing device that is housed in a second region surrounding the first region in the housing and that increases the diameter of the bubbles by combining bubbles contained in the second fluid separated by the bubble separating device; The bubble separation device includes an inlet into which the bubble removal target fluid is introduced, a swirl flow converting unit that converts the bubble removal target fluid that has flowed in from the inlet into a swirl flow, and the swirl flow Gradual diameter toward the downstream side of A small first fluid chamber, a narrow tube having one end opened in the first fluid chamber, and a second fluid chamber provided on the downstream side of the first fluid chamber, the bubble increasing The apparatus has a plurality of parallel plates that define a plurality of regions that communicate with each other in the second region, and the second fluid that flows out of the narrow tube is defined by the plurality of parallel plates. The diameter of bubbles contained in the second fluid is increased by sequentially guiding the plurality of regions to the plurality of regions .
この発明によれば、流体中に含まれる気泡を有効かつ効率よく除去するコンパクトな流体中気泡の分離除去装置を提供することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to provide a compact device for separating and removing bubbles in a fluid that effectively and efficiently removes bubbles contained in a fluid.
以下、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of a device for separating and removing bubbles in a fluid according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置10を示すもので、図1(A)は、その上面図、図1(B)は、その側面図である。
FIG. 1 shows an
図1において、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置10は、例えば、建設機械等の作動油から気泡を除去するために用いられるもので、円筒形のハウジングHと、ハウジングH内の中心軸に沿った第1の領域100に収納された気泡分離装置110と、ハウジングH内の第1の領域100を囲む第2の領域200に形成された気泡結合装置210とを具備して構成される。
In FIG. 1, a
気泡分離装置110は、気泡除去対象である油を流入し、この気泡除去対象油を気泡が除去された第1の油と、気泡を含む第2の油に分離するもので、この気泡分離装置110が収容されるハウジングHの側面には、第1の領域100の気泡分離装置110に気泡除去対象油を流入する流入口P1が設けられ、ハウジングHの上面には、気泡分離装置110で分離された気泡が除去された第1の油を排出する排出口P2が設けられている。
The
気泡結合装置210は、その中に含まれる気泡の除去を容易にするように、各気泡を互いに結合して大きくする機能を有するもので、この気泡結合装置210が形成されるハウジングHの第2の領域200の上部には、大きくさせた気泡を含む第3の油を排出する排出口P3が設けられている。
The
気泡分離装置110は、流入口P1から流入された気泡除去対象油の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象油を気泡が除去された第1の油と気泡を含む第2の油とに分離し、気泡が除去された第1の油を排出口P2から排出し、気泡を含む第2の油を気泡分離装置110の排出口117から第2の領域200内に排出する。この気泡分離装置110の詳細構成は、後に図2を参照して後に説明する。
The
気泡結合装置210は、気泡分離装置110の排出口117から排出された気泡を含む第2の油を流入し、この第2の油に含まれる気泡を順次結合することにより、該気泡の径を大きくさせ、この大きくされた気泡を含む油を排出口P3から排出する。
The
ここで、気泡結合装置210は、第2の領域200内で相互に連通する複数の領域201〜206を画成する複数の平行板材211を具備して構成され、排出口117から排出された第2の油を複数の平行板材211により形成される複数の通路を順次通って、複数の領域201〜206に順次導くことにより、第2の油に含まれる気泡を相互に順次結合させて、第2の油に含まれる気泡の径を大きくさせる。この気泡結合装置210の詳細動作は、後に図3を参照して詳述する。
Here, the
なお、図1においては、5枚の平行板材211により6の領域201〜206を画成し、各領域201〜206内にそれぞれ3枚の平行板材211を設けた構成が示されているが、この複数の領域を形成するための平行板材211の数及び、各領域内に設けられる平行板材211の数は、気泡結合効果に応じて任意に設定できる。
In FIG. 1, six
図2は、図1に示した流体中気泡の分離除去装置10で用いられる気泡分離装置110の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the
図2に示す気泡分離装置110は、旋回流を利用して、流入された気泡除去対象油を気泡が除去された第1の油と気泡を含む第2の油とに分離するもので、その略中央部には円筒形の旋回流形成部111が設けられている。
The
旋回流形成部111には、この旋回流形成部111の周縁に沿って形成された環流路112が形成されており、この環流路112には、流入口P1から流入された気泡除去対象油がその中心軸に対して直角の方向から流入される。また、この環流路112には、環流路112を流れる油を第1の流体室114に接線方向に流出する吐出口113が設けられている。
The swirl
第1の流体室114は、下流側の径が漸次小となる円錐台形をしており、この第1の流体室114の下流側には第2の流体室115が繋がっている。この第2の流体室115の下流側は、排出口P2に接続される。
The
また、第1の流体室114内には、第1の流体室114内で先端が開口した細管116がこの気泡分離装置110の中心軸に沿って設けられている。この細管116の他端は、排出口117に接続されている。
Further, in the
上記構成の気泡分離装置110において、流入口P1から流入された気泡除去対象油は旋回流形成部111の環流路112を流れて、吐出口113から流出することにより、第1の流体室114内に油の旋回流を形成する。
In the
ここで、第1の流体室114は、その径が下流側で漸次小となる円錐台形をしているので、上記旋回流により生じる遠心力により気泡を含まない油は第1の流体室114の周壁側へ、気泡は、図2にBで示すように、第1の流体室114の中心付近に集まる。
Here, since the
この第1の流体室114の中心側に集まっている気泡は、第1の流体室114に加わる背圧により、第1の流体室114内の一部の油とともに細管116を通って排出口117から気泡を含む第2の油として排出される。
The air bubbles gathered on the center side of the
また、細管116により、気泡が除去された第1の流体室114内の油は、第2の流体室115を経由して気泡が除去された第1の油として排出口P2から排出される。
Further, the oil in the
図3は、図1に示した流体中気泡の分離除去装置10で用いられる気泡結合装置210の動作を説明するもので、図3(A)は、流体中気泡の分離除去装置10の上面図、図3(B)は、その側面図である。
3 explains the operation of the
なお、図3においては、説明を容易にするために、3枚の平行板材211により4の領域201〜204を形成し、各領域201〜204内にそれぞれ2枚の平行板材211を設けた場合を示している。
In FIG. 3, for ease of explanation, four
図3において、気泡分離装置110の排出口117から排出された気泡が含まれる第2の油は、気泡結合装置210の第2の領域200に流入し、この第2の領域200に流入された気泡が含まれる第2の油は、領域201に導かれる。
In FIG. 3, the second oil containing the bubbles discharged from the
この領域201に導かれた油は、2枚の平行板材211の間を通って、更に領域202に導かれる。
The oil guided to the
同様に、領域202に導かれた油は、2枚の平行板材211の間を通って、更に領域203に導かれ、また、領域203に導かれた油は、2枚の平行板材211の間を通って、更に領域204に導かれる。
Similarly, the oil guided to the
そして、上記気泡が含まれる油は、平行板材211の間を順次通る過程で、油に含まれる気泡は、各平行板材211の下面を転がり、これにより、油に含まれる気泡は順次相互に結合して順次大きくなる。
The oil containing the bubbles sequentially passes between the
このようにして、第2の油に含まれる気泡は順次大きくなって、この大きくなった気泡を含む油は、排出口P3から排出される。 In this way, the bubbles contained in the second oil increase in size, and the oil containing the enlarged bubbles is discharged from the discharge port P3.
次に、図4及び図5を参照して、図1に示した流体中気泡の分離除去装置を適用した油圧システムの一例を説明する
図4は、図1に示した流体中気泡の分離除去装置10を用いた油圧システムの一例を説明する図である。
Next, an example of a hydraulic system to which the device for separating and removing bubbles in fluid shown in FIG. 1 is applied will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows the separation and removal of bubbles in fluid shown in FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hydraulic system using the
図4に示す油圧システムは、メインタンク20に貯蔵された油をポンプ41で油圧機器30に供給し、油圧機器30で作動油として用いられた油を再びメインタンク20に戻す油循環路をメインの油循環路として構成した油圧システムに、図1に示した流体中気泡の分離除去装置10を装着したものである。
4 supplies oil stored in the
この種の油圧システムにおいては、油圧機器30で作動油として用いられた油の中には、油圧機器30で作動油の温度上昇との種々の原因により、気泡が混入することがあり、この気泡はそのままメインタンク20に戻されることになる。
In this type of hydraulic system, bubbles may be mixed in the oil used as the hydraulic oil in the
この結果、メインタンク20の油には気泡が多くなり、この場合、メインタンク20から油圧機器30の供給する作動油の剛性を低下させ、作動油の酸化劣化を促進させ、また、作動油の潤滑特性を低下させ、更には、機器の動力伝達特性や動作寿命を低下させる。
As a result, the oil in the
そこで、この油圧システムにおいては、上記メインの油循環路とは独立して、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置10を設けた気泡分離除去循環路を設け、この気泡分離除去循環路により、メインタンク20内の油に混入した気泡を有効かつ効率よく除去するようにしている。
Therefore, in this hydraulic system, a bubble separation / removal circuit provided with the separation /
すなわち、図4に示す油圧システムにおいては、メインタンク20に貯蔵されている油を、上記メインの油循環路に設けられたポンプ41とは別の独立したポンプ42を用いて、気泡分離除去装置10の流入口P1に加圧供給する。
That is, in the hydraulic system shown in FIG. 4, a bubble separation / removal device is used for the oil stored in the
気泡分離除去装置10の流入口P1に加圧供給された気泡除去対象油は、気泡分離除去装置10の気泡分離装置110で気泡が除去された第1の油と気泡を含む第2の油に分離され、気泡分離装置110で分離された気泡が除去された第1の油は、気泡分離除去装置10の排出口P2からメインタンク20に戻される。
The bubble removal target oil pressure-supplied to the inlet P1 of the bubble separation /
また、気泡分離装置110で分離された気泡を含む第2の油は、気泡分離除去装置10の気泡結合装置210に導かれ、ここで、気泡の結合が行われ、この結合されて大きくなった気泡を含む油は排出口P3からメインタンク20に戻される。
Further, the second oil containing the bubbles separated by the
ここで、排出口P3からメインタンク20に戻された油に含まれる気泡は、気泡結合装置210で結合されて大きくなっているので、直ちにメインタンク20内の上方に移動し、ブリーザ21からメインタンク20外に放出される。
Here, since the bubbles contained in the oil returned to the
したがって、この油圧システムによれば、メインタンク20内の気泡を効率よく迅速に除去することができる。
Therefore, according to this hydraulic system, the bubbles in the
図5は、図1に示した流体中気泡の分離除去装置10を用いた油圧システムの他の例を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining another example of a hydraulic system using the in-fluid bubble separating and removing
図5に示す油圧システムも、図4に示した油圧システムと同様に、メインタンク20に貯蔵された油をポンプ41で油圧機器30に供給し、油圧機器30で作動油として用いられた油を再びメインタンク20に戻す油循環路をメインの油循環路とし、上記メインの油循環路とは独立して、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置10を設けた気泡分離除去循環路を設けているが、この油圧システムにおいては、この発明に係わる流体中気泡の分離除去装置10をメインタンク20内に設けている。
5, the oil stored in the
すなわち、図5の油圧システムにおいて、メインタンク20内の気泡除去対象油は、メインタンク20内の気泡分離除去装置10の流入口P1にポンプ42を用いて加圧供給され、気泡分離除去装置10の気泡分離装置110で気泡が除去された第1の油と気泡を含む第2の油に分離される。
That is, in the hydraulic system of FIG. 5, the bubble removal target oil in the
そして、気泡分離装置110で分離された気泡が除去された第1の油は、気泡分離除去装置10の排出口P2からメインタンク20内に戻される。
Then, the first oil from which the bubbles separated by the
また、気泡分離装置110で分離された気泡を含む第2の油は、気泡分離除去装置10の気泡結合装置210に導かれ、ここで、気泡の結合が行われ、この結合されて大きくなった気泡を含む油は排出口P3からメインタンク20内に戻される。
Further, the second oil containing the bubbles separated by the
ここで、排出口P3からメインタンク20に戻された油に含まれる気泡は、気泡結合装置210で結合されて大きくなっているので、直ちにメインタンク20内の上方に移動し、ブリーザ21からメインタンク20外に放出される。
Here, since the bubbles contained in the oil returned to the
したがって、この油圧システムによっても、メインタンク20内の気泡を効率よく迅速に除去することができ、また、気泡分離除去装置10をメインタンク20内に設けているので、気泡分離除去装置10の配置のための特別なスペースを必要としないという利点がある。
Therefore, even with this hydraulic system, the bubbles in the
以上がこの発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記実施例及び図面に示す実施例に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。 The above is an example of a typical embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the embodiment shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not changing the gist thereof. It is.
例えば、上記実施例では、この発明に係わる流体中気泡の分離除去循環システムを油圧システムに適用した場合を示したが、流体中の気泡除去が必要な他の各種装置、システムにも同様に適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the case where the circulation / circulation system for removing bubbles in the fluid according to the present invention is applied to a hydraulic system, but the present invention is similarly applied to various other apparatuses and systems that need to remove bubbles in the fluid. Is possible.
10 流体中気泡の分離除去装置
20 メインタンク
21 ブリーザ
30 油圧機器
41 ポンプ
42 ポンプ
100 第1の領域
110 気泡分離装置
111 旋回流形成部
112 環流路
113 吐出口
114 第1の流体室
115 第2の流体室
116 細管
117 排出口
200 第2の領域
201〜206 領域
210 気泡結合装置
211 平行板材
H ハウジング
P1 流入口
P2 排出口
P3 排出口
DESCRIPTION OF
200 2nd area 201-206
Claims (1)
前記ハウジング内の中心軸に沿った第1の領域に収納され、気泡除去対象流体を流入し、該気泡除去対象流体の旋回流を形成することにより、該気泡除去対象流体を気泡が除去された第1の流体と気泡を含む第2の流体とに分離する気泡分離装置と、
前記ハウジング内の前記第1の領域を囲む第2の領域に収納され、前記気泡分離装置で分離された前記第2の流体に含まれる気泡の結合により該気泡の径を増大させる気泡増大装置と、
を具備し、
前記気泡分離装置は、
前記気泡除去対象流体が流入される流入口と、
前記流入口から流入された前記気泡除去対象流体を旋回流に変換する旋回流変換手段と、
前記旋回流の下流側に向かって漸次径が小となる第1の流体室と、
前記第1の流体室内で一端が開口する細管と、
前記第1の流体室の下流側に設けられる第2の流体室と、
を具備し、
前記気泡増大装置は、
前記第2の領域で相互に連通する複数の領域を画成する複数の平行板材を有し、前記細管から流出される前記第2の流体を前記複数の平行板材で画成された前記複数の領域に順次導くことにより該第2の流体に含まれる気泡の径を増大させる
ことを特徴とする流体中気泡の分離除去装置。 A cylindrical housing;
The bubbles are removed from the bubble removal target fluid by being accommodated in the first region along the central axis in the housing, flowing in the bubble removal target fluid, and forming a swirling flow of the bubble removal target fluid. A bubble separation device that separates a first fluid and a second fluid containing bubbles;
A bubble increasing device that is housed in a second region surrounding the first region in the housing and that increases the diameter of the bubble by combining bubbles included in the second fluid separated by the bubble separating device; ,
Equipped with,
The bubble separation device comprises:
An inlet into which the bubble removal target fluid is introduced;
Swirl flow converting means for converting the bubble removal target fluid that has flowed in from the inflow port into a swirl flow;
A first fluid chamber whose diameter gradually decreases toward the downstream side of the swirling flow;
A narrow tube having one end opened in the first fluid chamber;
A second fluid chamber provided downstream of the first fluid chamber;
Comprising
The bubble increasing device includes:
The plurality of parallel plate members defining a plurality of regions communicating with each other in the second region, and the plurality of the second fluids flowing out from the thin tubes are defined by the plurality of parallel plate members. An apparatus for separating and removing bubbles in a fluid, wherein the bubbles in the second fluid are increased in diameter by being sequentially guided to a region .
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