SE541197C2 - Avluftningsanordning vid en reservoar för ett hydraulsystem - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en avluftningsanordning vid en reservoar (1) för ett hydraulsystem, innefattande en returledningsanslutning (2), ett luftavskiljarelement (10) uppvisande en flödesgenomsläpplig vägg genom vilken från returledningsanslutningen anländande hydraulvätska bringas passera. För effektiv avluftning uppvisar luftavskiljarelementet (10) en invändig/utvändig konfiguration omfattande två i varandra upptagna delar där den ena delen (10B) är så upptagen i den andra (10A) och delarna så orienterade att en sjunkande (20) respektive stigande kanal (21) bildas, att en flödesgenomsläpplig vägg (28, 30:1-30:n) är anordnad i en av nämnda kanaler, att den stigande kanalen (21) är försedd med ett flödesutlopp (31, 36) i en övre ände med vilken den stigande kanalen kommunicerar med ett i reservoaren (1) ingående huvudrum (6), och att returledningsanslutningen (2) är ansluten till en övre ände av den sjunkande kanalen (20).

Description

Avluftningsanordning vid en reservoar för ett hydraulsystem Föreliggande uppfinning avser en avluftningsanordning vid en reservoar för ett hydraulsystem enligt ingressen till patentkravet 1.

Det är väl känt att luft eller gas innesluten i den vätska eller fluid (hydraulolja) som cirkulerar i hydraulsystem tenderar att skapa bubblor vilka kan skada de olika förbrukare som ingår i hydraulsystemet. Särskilt allvarligt är uppträdande kavitation i pumpar. Bubbelstorleken ökar vartefter vakuumet ökar i förhållande till ytspänningen hos vätskan. Vakuumet genereras framförallt i pumpar på grund av dessas sugverkan. För att undvika nämnda problem utrustas hydraulsystem, vanligen en hydraultank eller oljereservoar med någon typ av luftavskiljare. Effektiv luftavskiljning minskar inte bara skaderisken på grund av nämnda kavitation utan reducerar hydraulsystemets effektbehov samtidigt som h yd ra ul systemets precision och noggrannhet förbättras.

Luft- respektive gasavskiljning baseras som regel på att genomströmningshastigheten i systemets reservoar skall vara så låg att luft respektive gasbubblor skall hinna stiga till ytan vilket medför krav på relativt stora reservoarer. Eftersom det tillgängliga utrymmet för hydraulsystemens reservoar i många fall begränsat, vilket särskilt är fallet vid mobil hydraulik blir luftavskiljningsproblemet än mer påtagligt. Vid mobil hydraulik är kombinationen av begränsad oljereservoarvolym och hög genomströmningshastighet normalt alltid önskvärd.

För att åstadkomma effektiv luftavskiljning vid behov av hög genomströmningshastighet i en reservoar är det känt att använda konfigurationer med ledskenor eller liknande som leder vätska från en returreturledningsanslutning genom en flödesgenomsläpplig vägg med förmåga att finfördela i vätskan uppträdande gasbubblor. Med uttrycket flödesgenomsläpplig vägg avses i det följande finmaskiga nät, perforerade plåtar, hålplåtar eller liknande som tillåter vätskepassage samtidigt som konfigurationen bildar en diffusor som bromsar det anländande fluidets hastighet och reducerar uppträdande turbulenser. Hålöppningarna i nätet eller plåten är storleksmässigt så valda och utformade att gasbubblorna finfördelas och frigörs när de passerar och därmed hinner avgå.

Eftersom hydrauloljan i ett slutet system kontinuerligt passerar luftavskiljningen erhålls ett slutvärde som blir allt högre, dvs. en mindre mängd gasbubblor i hydrauloljan uppträder ju finmaskigare nät som används emedan gasbubblorna finfördelas efter nätmaskstorleken. Emellertid kommer tryckfallet genom konfigurationen att öka vilket inte är önskvärt eftersom det leder till andra problem exempelvis uppträdande övertryck i delar av systemet som särskilt vid kallstart kan resultera i skador.

Hittills kända luftavskiljare vid reservoarer för hydraulsystem har varit utrymmeskrävande och ineffektiva. Ett betydande problem har varit att de bara fungerar just bara som luftavskiljare. Den kombinerade effekten att luftavskiljaren även skall fungera som diffusor med uppgift att effektivt reducera hydraulvätskans hastighet och uppträdande turbulenser så mycket att gasbubblorna hinner avgå innan hydraulvätskan återförs in i hydraulsystemet har saknats.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en effektiv luftavskiljningsanordning för en reservoar vid ett hydraulsystem som erbjuder en kombination av litet volymsbehov och hög genomströmningshastighet.

Detta syfte med uppfinningen löses genom en luftavskiljningsanordning som uppvisar de särdrag och kännetecken som anges i patentkravet 1.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av underkraven.

Tack vare att returoljan leds i en konfiguration omfattande två i varandra upptagna delar (den ena i den andra) som bringar hydraulvätska, att från nämnda returledningsanslutning 2 tvångsmässigt i en central kanal med sjunkande strömning passera från en insida av konfigurationen till en kanal med stigande strömning i en utsida därav, under passerande av en eller ett flertal flödesgenomsläppliga väggar på olika nivåer och därmed i flera steg i höjdled kan gasbubblorna effektivt finfördelas och genom diffusorverkan vätskan bromsas upp så mycket att gasbubblorna hinner avgå innan vätskan ånyo återförs in i hydraulsystemet.

I det följande beskrivs uppfinningen närmare med ledning av ett utföringsexempel som visas på bifogade ritningar; på vilka; Fig.1 visar ett en perspektivvy snett uppifrån av en reservoar till ett hydraulsystem försedd med en avluftningsanordning enligt uppfinningen, Fig. 2 visar en perspektivvy av reservoaren i fig. 1 i större skala och med bortbrutna delar så att den uppfinningsenliga avluftningsanordningen tydligare framgår, Fig. 3 visar en första sidovy av reservoaren med bortbrutna delar så att den uppfinningsenliga avluftningsanordningen tydligare framgår, och Fig. 4 visar en andra sidovy av reservoaren med bortbrutna delar så att den uppfinningsenliga avluftningsanordningen tydligare framgår.

Den i fig. 1 visade hydrauloljetanken eller reservoaren 1 har en returledningsanslutning 2 och en sugledningsanslutning 3 för förbindelse med ett icke närmare visat hydraulsystem, exempelvis ett mobilt hydraulsystem ingående i fordon vilket uppbär nämnda reservoar.

Reservoaren 1 har en filterförsedd andningsöppning 4 på en översida av en högt belägen del för att medge oljevolymförändringar i tanken. Invändigt är reservoaren 1 utrustad med en allmänt med 5 betecknad luftavskiljare eller avluftningsanordning vilken i det följande kommer att beskrivas mer i detalj.

Som bäst framgår av fig. 2 är reservoaren 1 uppdelad i två kammare vilka omfattar ett huvudrum 6 som i huvudsak är beläget i en övre del av reservoaren och ett luftavskiljarrum 7 beläget i en nedre del av reservoaren. Som framgår är en nedre del av reservoarens huvudrum 6 beläget vid sidan av luftavskiljarrummet 7. Ledningsanslutningen för returledningen 2 mynnar i ett högt upp beläget inlopp hos luftavskiljarrummet 7 medan sugledningsanslutningen 3 mynnar i ett lågt ned beläget utlopp hos huvudrummet 6. Andningsöppningen 4 mynnar i en övre del av huvudrummet 6 vilket i denna del även tjänar som expansionsrum. I fig. 3 och 4 antyds reservoarens oljenivå under normal drift med den streckade linjen 8 varvid 9 i fig. 1 betecknar ett nivåglas.

Som framgår av fig. 2 innefattar luftavskiljaranordningen 5, som är belägen i den nedre delen av reservoaren 1 i luftavskiljarrummet 7, ett avskiljarelement 10 med en konfiguration omfattande två i varandra upptagna delar 10A, 10B (den ena i den andra).

En sådan invändig/utvändig konfiguration utgörs i föreliggande exemplifierade utförande av ett i reservoarens 1 huvudrum 6, vid sidan av detta, inrymt avluftningshus 10A och ett i huset upptaget returrör 10B för mottagande av returflöde Q2 från nämnda hydraulsystem i en övre ände av returröret. Avluftningshuset 10A och returröret 10B är så orienterade att de sträcker sig gemensamt utefter en väsentligen vertikal eller lodrät huvudaxel antydd med en punktstreckad centrumlinje C-C.

Med hänvisning även till fig. 3 och 4 uppvisar avluftningshuset 10A en väsentligen rektangulär tvärsnittsform som i sidled avgränsas en vertikal stigarplåt 11 sträckande sig mellan två motstående sidoväggar 12, 13 som definieras av två mötande och vid ändarna sammanfogade plåtsvep 14, 15 (se fig. 1) vilka bildar yttre begränsningsväggar hos reservoarens 1 nedre del.

Den nedtill i reservoaren 1 anordnade stigarplåten 11 bildar en mellanvägg som sträcker sig från en bottenplåt 16 vid vilken den är förbunden med svetsfogar, och vidare uppåt för att med sin övre kant avslutas ett stycke nedanför ett i rät vinkel bockat plåtparti 17 som tillsammans med en ändplatta 18, vilande och sammanfogad med nämnda bockade plåtparti, bildar en huvuddel av luftavskiljarrummets 7 översida.

Returröret 10B uppvisar en i huvudsak cirkulärcylindrisk tvärsnittsform och är så upptaget i avluftningshuset 10A att en i en yttre genomströmningskanal för vätskan, i det följande benämnd kanal med stigande strömning 21 avgränsas mellan den vertikala stigarplåten 11, partier av de båda plåtsvepen 14, 15 och returrörets 10B utsida. Returröret 10B avgränsar en inre kanal för vätskan, i det följande benämnd kanal med sjunkande strömning 20. Nämnda kanaler med sjunkande respektive stigande strömning 20, 21 betecknas för enkelhets skull med flödespilar i fig. 2 och åsyftar det genompasserande flödets rörelseriktning nedåt respektive uppåt.

Returröret 10B sträcker sig från reservoarens bottenplåt 16 och vidare upp genom en central hålöppning hos en lösfläns 22, som via skruv- eller bultförband 23 är lösgörbart fastsatt i ändplattan 18, för att i sin övre ände avslutas med en blindfläns 25. Tillslutande returrörets 10B övre ände är nämnda blindfläns 25 lösgörbart fäst medelst ett skruv- eller bultförband 26. Returröret 10B och lösflänsen 22 är inbördes förbundna via en runtomgående svetsfog som på ett gas- och vätsketätande sätt sträcker sig utefter hela periferin av ett kontaktområde mellan hålväggen av lösflänsens 22 centrala hålöppning och returrörets 10B utsida.

Nämnda kanaler med sjunkande respektive stigande strömning 20 resp. 21 står i flödesöverförande förbindelse via ett parti i en nedre ände av returröret 10B som avslutas dikt mot bottenplåten 16. Nämnda nedre parti av returröret 10B är utformat som en vertikalt orienterad ringformig flödesgenomsläpplig vägg 28 och tillåter vätska att passera i en radieil eller relativt flödesriktningen tvärgående riktning ut från returrörets kanal med sjunkande strömning 20 och vidare ut till kanalen med stigande strömning_21. Det bör underförstås att returröret 10B bildar ett lösgörbart aggregat som kan lösgöras och enkelt kan lyftas upp ur reservoarens luftavskiljningsrum 7, exempelvis för inspektion, byte eller rengöring.

Som beskrivits här ovan bringas i den uppfinningsenliga invändiga/utvändiga konfigurationen med kanaler med sjunkande respektive stigande strömning 20 resp. 21, hydraulvätska att från nämnda returledningsanslutning 2 tvångsmässigt strömma in i kanalen med sjunkande strömning i den av returröret bildade ena konfigurationen 10A, varvid returflödet Q2 som leds in i en övre ände av kanalen med sjunkande strömning 20 bringas röra sig nedåt som illustreras med de med streckad konturlinje ritade flödespilarna för att från en insida av konfigurationen i en nedre ände av kanalen med sjunkande strömning, överföras till kanalen med stigande strömning 21 i en utsida därav, avgränsad mellan nämnda första 10A och andra konfiguration 10B, dvs. i ett utrymme som avgränsas mellan returröret 10B och avluftningshuset 10A varvid flödet rörande sig uppåt passerar en eller ett flertal på olika nivåer i höjdled belägna horisontella flödesgenomsläppliga mellanväggar 30:1, 30:2 - 30n.

Som nämnts ovan avslutas kanalen med stigande strömning 21 i sin övre ände av den horisontella ändplattan 18 och kommunicerar nämnda kanal en övre ände med reservoarens 1 huvudrum 6 via ett första delutlopp 31 av ett flödesutlopp vilket delutlopp, avgränsat mellan den vertikala stigarplåtens 11 övre kant och undersidan av det bockade plåtpartiet 17 och ändplattan 18, övergår i ett flödesuppsamlingsrum 32. Det första delutloppet 31 har sin utbredning i ett vertikalplan och bildar en passage från kanalen med stigande strömning 21 till nämnda flödesuppsamlingsrum 32.

Nämnda flödesuppsamlingsrum 32 avgränsas av vertikal flödesgenomsläpplig sidovägg 33 som är planparallel med den vertikala stigarplåten 11 och belägen på avstånd utanför denna med avseende på den stigande kanalen 21, samt en horisontell flödesgenomsläpplig bottenvägg 34 vilket utformad som en förlängning av en av nämnda horisontella flödesgenomsläppliga mellanväggar 30:2 som bildar flödesuppsamlingsrummets 32 botten.

Den vertikala flödesgenomsläppliga sidoväggen 33 och det i vinkel bockade plåtpartiet 17, som uppbär ändplattan 18 avgränsar mellan sig en spaltliknande andra delutlopp 36 av nämnda flödesutlopp. Detta andra delutlopp 36 som breder ut sig i ett horisontalplan tillåter dels de finfördelade gasbubblor 37 i vätskan som ansamlats i flödesuppsamlingsrummet 32, dels de finfördelade gasbubblor 37 som ansamlats under den horisontella ändplattan 18 att röra sig mot det spaltliknande andra delutloppet 36 för att vidare fritt stiga uppåt i huvudrummet 6 mot expansionsrummet för ventilering via andningsöppningen 4. Det andra delutloppet 36 som har sin utbredning i ett horisontalplan och bildar en passage som tillåter gasbubblor att stiga från nämnda flödessamlingsrum 32 och vidare upp i reservoarens 1 expansionsrum.

Det ovan beskrivna avluftningsförloppet för de finfördelade gasbubblorna 37 illustreras i fig. 4.

Som visas i fig. 2 sugs under hydraulsystemets drift en vätskevolym betecknad med Q2 ut via den i en nedre del av huvudrummet 6, i ett utlopp belägna sugledningsanslutningen 3. Flödesuppsamlingsrummet 32 står i förbindelse med nämnda sugledningsanslutning 3 via den vertikala flödesgenomsläppliga mellanväggen 33 och den horisontella flödesgenomsläppliga mellanväggen 34 vilket innebär att den väsentligen avluftade vätskevolym som sugs ut från flödesuppsamlingsrummet 32 tvingas att passera genom nämnda respektive flödesgenomsläppliga mellanväggar 33, 34 som avgränsar flödesuppsamlingskammaren mot huvudrummet 6 innan vätskevolymen når sugledningsanslutningens 3 utlopp. Den flödesgenomsläppliga sidovägg 33 och bottenvägg en 34, bildar en avskärmande barriär mellan flödesutloppets första delutloppet 31 och sugledningsanslutningen 3 anordnad i en nedre del av reservoarens huvudrum 6.

Härvid finfördelas eventuella kvarvarande gasbubblor i vätskan och bringas avgå genom att röra sig uppåt längs den vertikala flödesgenomsläppliga mellanväggen 33, och vidare uppåt mot det spaltliknande övre flödesutloppet 36 för att därefter fritt, såsom illustreras i fig. 4 med hänvisningsbeteckningen 37, stiga upp mot expansionsrummet.

Uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningarna visade utan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.

Claims (10)

PATENTKRAV

1. Avluftningsanordning vid en reservoar (1) för ett hydraulsystem, innefattande en returledningsanslutning (2), ett luftavskiljarelement (10), att luftavskiljarelementet (10) uppvisar en invändig/utvändig konfiguration omfattande två i varandra upptagna delar där den ena delen (10B) är så upptagen i den andra (10A) och delarna så orienterade att en kanal med sjunkande (20) respektive stigande (21) strömning bildas, känne tecknad av att ett flertal flödesgenomsläppliga horisontellt orienterade mellanväggar (30:1-30:n) är anordnade på olika nivå i höjdled i kanalen med stigande strömning (21), att varje mellanvägg (30:1-30:n) innefattar ett nät eller en perforerad plåt varvid i vätskan uppträdande gasbubblor kan finfördelas och frigöras vid passage, att kanalen med stigande strömning (21) är försedd med ett flödesutlopp (31, 36) i en övre ände med vilken nämnda kanal med stigande strömning kommunicerar med ett i reservoaren (1) ingående huvudrum (6), och att returledningsanslutningen (2) är ansluten till en övre ände av kanalen (20) med sjunkande strömning (20).

2. Avluftningsanordning enligt kravet 1, innefattande en flödesgenomsläpplig vägg (28) belägen i en nedre ände av kanalen med sjunkande strömning (20) tillåtande hydraulvätska att överföras i en relativt flödesriktningen tvärgående riktning ut från kanalen med sjunkande strömning (20) och vidare in i en nedre ände av kanalen med stigande strömning (21).

3. Avluftningsanordning enligt något av kraven 1-2, varvid nämnda invändiga/utvändiga konfiguration av i varandra upptagna delar är upptagna i en nedre del av reservoarens (1) huvudrum (6).

4. Avluftningsanordning enligt något av kraven 1-3, varvid flödesutloppet (31, 36) innefattar ett första och andra delutlopp av vilka det första utloppet (31) har sin utbredning i ett vertikalplan och bildar en passage från kanalen med stigande strömning (21) till ett flödesuppsamlingsrum (32) och det andra delutloppet (36) har sin utbredning i ett horisontalplan och bildar en passage från nämnda flödesuppsamlingsrum (32) till reservoarens (1) huvudrum (6).

5. Avluftningsanordning enligt kravet 4, varvid flödesuppsamlingsrummet (32) avgränsas mot reservoarens huvudrum (6) av en flödesgenomsläpplig sidovägg (33) och bottenvägg (34), vilka väggar bildar en avskärmande barriär mellan flödesutloppets första delutlopp (31) och en sugledningsanslutning (3) anordnad i en nedre del av reservoarens huvudrum (6).

6. Avluftningsanordning enligt kravet 5, varvid den flödesgenomsläppliga sidoväggen (33) är vertikalt orienterad och bottenväggen (34) är horisontellt orienterad.

7. Avluftningsanordning enligt något av kraven 4-6, varvid kanalen med stigande strömning (21) avgränsas i sin övre ände av en ändplatta (18) och att flödesutloppets första delutlopp (31), som har sin utbredning i ett vertikalplan, avgränsas mellan nämnda ändplatta och en i den yttre konfigurationen ingående vertikalt orienterad stigarplåt (11).

8. Avluftningsanordning enligt kravet 7, varvid flödesutloppets andra delutlopp (36) som har sin utbredning i ett horisontalplan avgränsas mellan flödesuppsamlingsrummets (32) sidovägg (33) och ändplattan (18) av kanalen med stigande strömning (21).

9. Avluftningsanordning enligt något av patentkraven 7-8, varvid den inre konfigurationen uppvisar ett övre ändparti som sträcker sig ut genom en öppning i ändplattan (18) av kanalen med stigande strömning (21) och i vilket övre ändparti returledningsanslutningen (2) är anordnad.

10. Avluftningsanordning enligt något av kraven 1-9, varvid nämnda invändiga/utvändiga konfiguration av i varandra upptagna delar innefattar ett i en nedre del av reservoarens (1) huvudrum inrymt avluftningshus (10A) och detta upptaget returrör (10B).