2传统气泡去除方法的剖析
人们对气泡研究及其危害性的认识虽然存在不同的看法,但在液压装置的设计制造过程中均考虑了气泡的去除问题,那就是利用系统中必备的油箱进行气泡的去除,尽管油箱的结构上采取了多种措施,如水平截面积大于油液深度、设置隔板而延长油在油箱内的停留时间、进出油口尽量设置得远些以及体积要大等。但从气泡去除效果以及装置结构方面来看仍有下列不足:
2.1气泡去除效果差
采用油箱自然去除法,就是靠气泡自身的浮力而自行浮至油面溶入大气的方法。如果气泡界面的油液没有作向上运动的话,完全要靠自身浮力克服油液的摩擦阻力而向上运动。由于泵的搅拌作用,微细化后的气泡再经阀口高速喷出成为乳化液状气泡,即使在油箱内滞留相当长的时间,靠自行浮上也是极其困难的。因此,仅靠油箱来去除气泡,其效果是相当差的,研究和开发强制式气泡去除装置势在必行。
2.2液压装置结构增大
油箱除具有储油、冷却功能之外,体积大的一个根本原因就是考虑气泡的去除,我国油箱的体积一般为泵流量的3~5倍,美国行业规定油箱的体积不得小于泵流量的3倍。由于采用大体积油箱,往往使装置整体结构变大,且不经济。
3强制式气泡去除器
3.1基本结构与原理
强制式气泡去除器主要由进油腔、工作腔、导向叶轮、出油腔及排气管等组成。当油液从切线方向进入油腔时,以一定的动能冲向导向轮叶片,在导向轮的作用下,液体作螺旋加速运动,由于油液质量大于气泡质量,在离心力的作用下,气泡向中心轴线处集聚,中心轴线上的压力是随着液流螺旋加速度的增加而递减的,在工作腔最小直径处的中心压力最低,气泡在中心轴线上的压差和接近中心液流的连带作用下向工作腔最小直径处运动而集合,在工作腔与出油腔结合处的右侧附近,液流由于没有螺旋运动,所以此处的压力高于出油腔入口处的压力,大量聚积起来的气体在压力的作用下通过排气管排出装置之外。
3.2本装置的主要特点
(1)由于液流的在工作腔的旋流半径很小,气泡很容易向中心方向移动。还有在工作腔的液体,有较大的离心加速度,所以在半径方向上形成了较大的压力梯度,十分有助于气泡的析出。
(2)进入到工作腔的液体在导向叶轮作用下具有较大的角动能,促使液体能够维持较长距离的加速旋转运动,这就增加了气泡随油在工作腔内的旋转次数,所以有着相当高的气泡去除效率。
(3)本装置具有较大的压差范围,所以有较大的流量适应区域,即对于某一规格的装置来说,最大流量不小于最小流量的三倍,通过控制进油压力,可使本装置在一定流量范围内的任一流量下均处良好的气泡去除工况。
(4)适用于动力传递介质的任何粘度油液的气泡去除。
(5)由于本装置体积较小,可以忽略其内部通流液体的重量,所以具有任意的安装位置,而不影响汽泡去除效果。
3.3应用方式及其效果
(1)单独作用。将本装置的进油腔与系统回油路相接,出油腔直接通向油箱,一遍去除效果最高可达99.9%。
(2)与泵组合使用。将本装置的进油腔与系统回油路相接,出油腔与泵的进油口相接,一遍去除效果最高可达100%。
两种方式共同的特点:一是均安装于油箱内,不怕泄漏;二是安装方便,组成简单;三是无需专用动力,节省能源。
就谋求油压系统高效率、低成本,把着眼点放在油的质量上,这种说法一点儿也不过份。从液压装置的使用成本来看,除了动力源耗能之外,就要数液压油了。如果能延长油的使用周期,那么就可以使液压系统长时间地处于高效率、低成本的良好状态。事实说明,要使液压油长时间的质量稳定,关键的问题是要解决好油中混入空气这一对油液危害最大的难题。因此,开发和应用强制式液压油气泡去除装置有着十分重要的意义。