2傳統(tǒng)氣泡去除方法的剖析
人們對氣泡研究及其危害性的認識雖然存在不同的看法,但在液壓裝置的設計制造過程中均考慮了氣泡的去除問題,那就是利用系統(tǒng)中必備的油箱進行氣泡的去除,盡管油箱的結構上采取了多種措施,如水平截面積大于油液深度、設置隔板而延長油在油箱內(nèi)的停留時間、進出油口盡量設置得遠些以及體積要大等。但從氣泡去除效果以及裝置結構方面來看仍有下列不足:
2.1氣泡去除效果差
采用油箱自然去除法,就是靠氣泡自身的浮力而自行浮至油面溶入大氣的方法。如果氣泡界面的油液沒有作向上運動的話,完全要靠自身浮力克服油液的摩擦阻力而向上運動。由于泵的攪拌作用,微細化后的氣泡再經(jīng)閥口高速噴出成為乳化液狀氣泡,即使在油箱內(nèi)滯留相當長的時間,靠自行浮上也是極其困難的。因此,僅靠油箱來去除氣泡,其效果是相當差的,研究和開發(fā)強制式氣泡去除裝置勢在必行。
2.2液壓裝置結構增大
油箱除具有儲油、冷卻功能之外,體積大的一個根本原因就是考慮氣泡的去除,我國油箱的體積一般為泵流量的3~5倍,美國行業(yè)規(guī)定油箱的體積不得小于泵流量的3倍。由于采用大體積油箱,往往使裝置整體結構變大,且不經(jīng)濟。
3強制式氣泡去除器
3.1基本結構與原理
強制式氣泡去除器主要由進油腔、工作腔、導向葉輪、出油腔及排氣管等組成。當油液從切線方向進入油腔時,以一定的動能沖向導向輪葉片,在導向輪的作用下,液體作螺旋加速運動,由于油液質量大于氣泡質量,在離心力的作用下,氣泡向中心軸線處集聚,中心軸線上的壓力是隨著液流螺旋加速度的增加而遞減的,在工作腔最小直徑處的中心壓力最低,氣泡在中心軸線上的壓差和接近中心液流的連帶作用下向工作腔最小直徑處運動而集合,在工作腔與出油腔結合處的右側附近,液流由于沒有螺旋運動,所以此處的壓力高于出油腔入口處的壓力,大量聚積起來的氣體在壓力的作用下通過排氣管排出裝置之外。
3.2本裝置的主要特點
?。?)由于液流的在工作腔的旋流半徑很小,氣泡很容易向中心方向移動。還有在工作腔的液體,有較大的離心加速度,所以在半徑方向上形成了較大的壓力梯度,十分有助于氣泡的析出。
(2)進入到工作腔的液體在導向葉輪作用下具有較大的角動能,促使液體能夠維持較長距離的加速旋轉運動,這就增加了氣泡隨油在工作腔內(nèi)的旋轉次數(shù),所以有著相當高的氣泡去除效率。
?。?)本裝置具有較大的壓差范圍,所以有較大的流量適應區(qū)域,即對于某一規(guī)格的裝置來說,最大流量不小于最小流量的三倍,通過控制進油壓力,可使本裝置在一定流量范圍內(nèi)的任一流量下均處良好的氣泡去除工況。
?。?)適用于動力傳遞介質的任何粘度油液的氣泡去除。
(5)由于本裝置體積較小,可以忽略其內(nèi)部通流液體的重量,所以具有任意的安裝位置,而不影響汽泡去除效果。
3.3應用方式及其效果
?。?)單獨作用。將本裝置的進油腔與系統(tǒng)回油路相接,出油腔直接通向油箱,一遍去除效果最高可達99.9%。
?。?)與泵組合使用。將本裝置的進油腔與系統(tǒng)回油路相接,出油腔與泵的進油口相接,一遍去除效果最高可達100%。
兩種方式共同的特點:一是均安裝于油箱內(nèi),不怕泄漏;二是安裝方便,組成簡單;三是無需專用動力,節(jié)省能源。
就謀求油壓系統(tǒng)高效率、低成本,把著眼點放在油的質量上,這種說法一點兒也不過份。從液壓裝置的使用成本來看,除了動力源耗能之外,就要數(shù)液壓油了。如果能延長油的使用周期,那么就可以使液壓系統(tǒng)長時間地處于高效率、低成本的良好狀態(tài)。事實說明,要使液壓油長時間的質量穩(wěn)定,關鍵的問題是要解決好油中混入空氣這一對油液危害最大的難題。因此,開發(fā)和應用強制式液壓油氣泡去除裝置有著十分重要的意義。