采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其通過過濾器衰減液壓油的壓力/流量脈動(dòng)，其采用全頻段濾波器；通過U型微粒分離模塊實(shí)現(xiàn)固體微粒的分離，使油液中的固體微粒向管壁運(yùn)動(dòng)，并通過回油筒進(jìn)油管進(jìn)入回油筒后回流到油箱，含微量小粒徑微粒的管道中心的油液通過內(nèi)筒進(jìn)油管進(jìn)入內(nèi)筒進(jìn)行高精度過濾，提高濾芯使用壽命；進(jìn)入內(nèi)筒進(jìn)油管的油液以切向進(jìn)流的方式流入內(nèi)筒的螺旋流道，內(nèi)筒壁為濾芯，則濾液在離心力的作用下緊貼濾芯流動(dòng)，濾液平行于濾芯的表面快速流動(dòng)，過濾后的液壓油垂直于濾芯表面方向流出到外筒；沉積在內(nèi)筒底部的污染顆粒可定時(shí)通過電控止回閥排出到回油筒，提高濾芯使用壽命。
【專利說明】采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液壓油過濾方法，具體涉及一種采用全頻段濾波、起電、分離、吸 附和離心的濾油方法，屬于液壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 國內(nèi)外的資料統(tǒng)計(jì)表明，液壓系統(tǒng)的故障大約有70%~85%是由于油液污染引起 的。固體顆粒則是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固體顆粒污染物引起的液 壓系統(tǒng)故障占總污染故障的70%。在液壓系統(tǒng)油液中的顆粒污染物中，金屬磨肩占比在 20%~70%之間。采取有效措施濾除油液中的固體顆粒污染物，是液壓系統(tǒng)污染控制的關(guān) 鍵，也是系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠保證。
[0003] 過濾器是液壓系統(tǒng)濾除固體顆粒污染物的關(guān)鍵元件。液壓油中的固體顆粒污染 物，除油箱可沉淀一部分較大顆粒外，主要靠濾油裝置來濾除。尤其是高壓過濾裝置，主要 用來過濾流向控制閥和液壓缸的液壓油，以保護(hù)這類抗污染能力差的液壓元件，因此對液 壓油的清潔度要求更高。
[0004] 然而，現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)使用的高壓過濾器存在以下不足：（1)各類液壓元件對油液 的清潔度要求各不相同，油液中的固體微粒的粒徑大小亦各不相同，為此需要在液壓系統(tǒng) 的不同位置安裝多個(gè)不同類型濾波器，由此帶來了成本和安裝復(fù)雜度的問題；（2)液壓系統(tǒng) 中的過濾器主要采用濾餅過濾方式，過濾時(shí)濾液垂直于過濾元件表面流動(dòng)，被截流的固體 微粒形成濾餅并逐漸增厚，過濾速度也隨之逐漸下降直至濾液停止流出，降低了過濾元件 的使用壽命。
[0005] 因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的采用全頻段濾波、起電、分 離、吸附和離心的濾油方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種過濾性能好，適應(yīng)性和集成性 高，使用壽命長的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和 離心的濾油方法，其采用一種濾油系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括底板、濾波器、U型微粒分離模塊、回油 筒、內(nèi)筒、螺旋流道、濾芯、外桶以及端蓋;其中，所述濾波器、U型微粒分離模塊、回油筒、外 桶依次置于底板上;所述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、波紋管、彈性薄壁以及膠體阻尼 層;其中，所述輸入管連接于外殼的一端，其和一液壓油進(jìn)口對接;所述輸出管連接于外殼 的另一端，其延伸入外殼內(nèi)，并和U型微粒分離模塊對接;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝 于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性薄壁共同形成一 K型濾波器;所述彈性薄壁和外殼之 間形成圓柱形的共振容腔;所述彈性薄壁的軸向上均勻開有若干錐形阻尼孔，錐形阻尼孔 連通共振容腔;所述波紋管呈螺旋狀繞在共振容腔外，和共振容腔通過多個(gè)錐形插入管連 通;所述波紋管各圈之間通過若干支管連通，支管上設(shè)有開關(guān);所述波紋管和共振容腔組成 插入式螺旋異構(gòu)串聯(lián)Η型濾波器;所述U型微粒分離模塊包括一 U型管，U型管上依次安裝有 起電模塊、分離模塊、第一吸附模塊、機(jī)械離心模塊、第二吸附模塊和消磁模塊;所述U型微 粒分離模塊和回油筒的上方通過一回油筒進(jìn)油管連接;所述內(nèi)筒置于外桶內(nèi)，其通過一頂 板以及若干螺栓安裝于端蓋上;所述螺旋流道收容于內(nèi)筒內(nèi)，其和U型微粒分離模塊之間通 過一內(nèi)筒進(jìn)油管連接;所述內(nèi)筒進(jìn)油管位于回油筒進(jìn)油管內(nèi)，并延伸入U(xiǎn)型微粒分離模塊的 中央，其直徑小于回油筒進(jìn)油管直徑，且和回油筒進(jìn)油管同軸設(shè)置;所述濾芯設(shè)置在內(nèi)筒的 內(nèi)壁上，其精度為1-5微米;所述外桶的底部設(shè)有一液壓油出油口；
[0008] 其包括如下步驟：
[0009] 1 )，液壓管路中的油液通過濾波器，濾波器衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的脈 動(dòng)壓力，以及抑制流量波動(dòng)；
[001 0] 2)，回流液壓油進(jìn)入U(xiǎn)型微粒分離模塊的起電模塊，使油液中的顆粒物質(zhì)帶電，之 后送至分離模塊；
[0011] 3)，通過分離裝置使油液中的帶電微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送 至第一吸附裝置；
[0012] 4)，通過第一吸附模塊吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至機(jī)械離心模塊；
[0013] 5)，機(jī)械離心模塊對未被吸附的磁化微粒進(jìn)行離心，之后回油送至第二吸附模塊；
[0014] 6)，第二吸附模塊二次吸附回油中的磁性聚合微粒；
[0015] 7 )，通過消磁模塊消除磁性微粒磁性；
[0016] 8)，之后U型微粒分離模塊管壁附近的油液通過回油筒進(jìn)油管進(jìn)入回油筒后回流 到油箱，而含微量小粒徑微粒的管道中心的油液則通過內(nèi)筒進(jìn)油管進(jìn)入內(nèi)筒進(jìn)行高精度過 濾；
[0017] 9 )，攜帶小粒徑微粒的油液以切向進(jìn)流的方式流入內(nèi)筒的螺旋流道，油液在離心 力的作用下緊貼濾芯流動(dòng)，并進(jìn)行高精度過濾；
[0018] 10)，高精度過濾后的油液排入外筒，并通過外筒底部的液壓油出油口排出。
[0019] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述輸 入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形阻尼孔開口較寬處位于共振容腔內(nèi)，其錐 度角為10° ;所述錐形插入管開口較寬處位于波紋管內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐形插入管和 錐形阻尼孔的位置相互錯(cuò)開;所述膠體阻尼層的內(nèi)層和外層分別為外層彈性薄壁和內(nèi)層彈 性薄壁，外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間由若干支柱固定連接;所述外層彈性薄壁和內(nèi) 層彈性薄壁之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內(nèi)懸浮有多孔硅膠;所述膠體 阻尼層靠近輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端設(shè)有一活塞。
[0020] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述起 電模塊包括若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于第一回油管上，其分別連接 至電極控制器。
[0021] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述分 離模塊采用均勻磁場分離模塊，該均勻磁場分離模塊包括鋁質(zhì)管道、兩個(gè)磁極以及磁極控 制器;其中，所述兩個(gè)磁極分別設(shè)置在鋁質(zhì)管道上，該兩個(gè)磁極的極性相反，并呈相對設(shè)置； 所述兩個(gè)磁極分別電性連接至磁極控制器上。
[0022] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述分 離模塊采用旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊，該旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊包括鋁質(zhì)管道、鐵質(zhì)外殼、三相對稱繞 組以及三相對稱電流模塊;所述三相對稱繞組繞在鋁質(zhì)管道外；所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì) 管道上;所述三相對稱電流模塊連接所述三相對稱繞組。
[0023] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述分 離模塊采用螺旋管道磁場分離模塊，該螺旋管道磁場分離模塊包括鋁質(zhì)螺旋管道、螺線管 以及螺線管控制電路;其中，所述鋁質(zhì)螺旋管道設(shè)置在螺線管內(nèi)；所述螺線管和螺線管控制 電路電性連接。
[0024] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述第 一吸附模塊和第二吸吸附模塊采用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形 管道、正向螺線管、反向螺線管以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于 鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同 性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管 相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點(diǎn)。
[0025] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述第 一吸附模塊和第二吸吸附模塊采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊錘的同極相鄰 型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽、隔板、電擊錘以及電磁 鐵;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流， 使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道 的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的 中間點(diǎn);所述隔板位于正向螺線管和反向螺線管之間;所述電擊錘和電磁鐵位于隔板之間； 所述電磁鐵連接并能推動(dòng)電擊錘，使電擊錘敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)壁。
[0026] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法進(jìn)一步為:所述機(jī) 械離心模塊采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導(dǎo)流片、第二導(dǎo)流 片、步進(jìn)電機(jī)以及流量傳感器;其中，所述第一導(dǎo)流片設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片沿管壁內(nèi) 圓周隔120°均勻分布，其安放角設(shè)為18°;所述第二導(dǎo)流片和第一導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置 在第一導(dǎo)流片后，并和第一導(dǎo)流片錯(cuò)開60°連接在管壁內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C;所述第一導(dǎo) 流片的長邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸；其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼形，其高 度為管壁直徑的〇. 4倍，長度為管壁直徑的1.8倍;所述步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)流片和 第二導(dǎo)流片，以調(diào)節(jié)安放角;所述流量傳感器設(shè)置在管壁內(nèi)的中央。
[0027] 本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法還為:所述回油筒 的底部設(shè)有一溢流閥，該溢流閥底部設(shè)有一電控調(diào)節(jié)螺絲;所述溢流閥上設(shè)有一排油口，該 排油口通過管道連接至一油箱;所述內(nèi)筒的底部呈倒圓臺狀，其通過一內(nèi)筒排油管和回油 筒連接，內(nèi)筒排油管上設(shè)有一電控止回閥;所述內(nèi)筒的中央豎直設(shè)有一空心圓柱，空心圓柱 的上方設(shè)有壓差指示器，該壓差指示器安裝于端蓋上;所述內(nèi)筒進(jìn)油管和螺旋流道相切連 接。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0029] 1.通過濾波器衰減液壓油的壓力/流量脈動(dòng)，使濾芯在工作時(shí)不發(fā)生振動(dòng)，以提高 過濾性能;液壓油在U型微粒分離模塊中實(shí)現(xiàn)固體微粒的分離，使油液中的固體微粒向管壁 運(yùn)動(dòng)，在U型微粒分離模塊出口處，富含固體微粒的管壁附近的油液通過回油筒進(jìn)油管進(jìn)入 回油筒后回流到油箱，而僅含微量小粒徑微粒的管道中心的油液則通過內(nèi)筒進(jìn)油管進(jìn)入內(nèi) 筒進(jìn)行高精度過濾，提高了濾芯的使用壽命，降低了濾波成本和復(fù)雜度;進(jìn)入內(nèi)筒進(jìn)油管的 油液以切向進(jìn)流的方式流入內(nèi)筒的螺旋流道，內(nèi)筒壁為濾芯，則濾液在離心力的作用下緊 貼濾芯流動(dòng)，濾液平行于濾芯的表面快速流動(dòng)，過濾后的液壓油則垂直于濾芯表面方向流 出到外筒，這種十字流過濾方式對濾芯表面的微粒實(shí)施掃流作用，抑制了濾餅厚度的增加， 沉積在內(nèi)筒底部的污染顆?？啥〞r(shí)通過電控止回閥排出到回油筒，從而提高濾芯使用壽 命。
[0030] 2.通過向電極施加電壓使油液中的顆粒物質(zhì)帶電聚合，并促使膠質(zhì)顆粒分解消 融;通過吸附模塊形成高效吸附；利用機(jī)械離心將油液中的微小顆粒"分離"并聚集到管壁 附近，用吸附裝置捕獲微小顆粒;通過消磁裝置對殘余顆粒消磁避免危害液壓元件，從而使 油液中固體微粒聚集成大顆粒運(yùn)動(dòng)到管壁附近。
[0031] 3.磁化需要的非均勻磁場的產(chǎn)生，需要多對正逆線圈對并通過不同大小的電流， 且電流數(shù)值可在線數(shù)字設(shè)定。 【【附圖說明】】
[0032] 圖1是本發(fā)明的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0033]圖2是圖1中的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3是插入式Η型濾波器示意圖。
[0035]圖4是單個(gè)的Η型濾波器和串聯(lián)的Η型濾波器頻率特性組合圖。其中，實(shí)線為單個(gè)的 Η型濾波器頻率特性。
[0036]圖5是Κ型濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖6是彈性薄壁的橫截面示意圖。
[0038] 圖7是膠體阻尼層的縱截面示意圖。
[0039] 圖8是圖1中的U型微粒分離模塊的示意圖。
[0040] 圖9是圖8中的起電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖10是圖8中的分離模塊為均勻磁場分離模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖11是圖8中的分離模塊為旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖12是圖8中的分離模塊為螺旋管道磁場分離模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 圖13是圖8中的第一吸附模塊(第二吸附模塊)為同極相鄰型吸附環(huán)的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0045] 圖14是圖8中的第一吸附模塊(第二吸附模塊)為帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)的 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖15是圖8的機(jī)械離心模塊的橫向示意圖。
[0047] 圖16是圖8的機(jī)械離心模塊的徑向示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0048] 請參閱說明書附圖1至附圖16所示，本發(fā)明為一種采用全頻段濾波、起電、分離、吸 附和離心的濾油系統(tǒng)，其由底板6、濾波器8、U型微粒分離模塊3、回油筒7、內(nèi)筒15、螺旋流道 17、濾芯18、外桶19以及端蓋25等幾部分組成。其中，所述濾波器8、U型微粒分離模塊2、回油 筒7、外桶19依次置于底板6上。
[0049] 所述濾波器8用于將液壓油輸入，并可衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的脈動(dòng)壓 力，和抑制流量波動(dòng)。所述濾波器8由輸入管81、外殼89、輸出管811、波紋管83、彈性薄壁87 以及膠體阻尼層88等幾部分組成。
[0050] 其中，所述輸入管81連接于外殼89的一端，其和一液壓油進(jìn)口 1對接;所述輸出管 811連接于外殼89的另一端，其延伸入外殼89內(nèi)，其和U型微粒分離模塊3對接。所述彈性薄 壁87沿外殼的徑向安裝于外殼89內(nèi)。所述輸入管81和輸出管811的軸線不在同一軸線上，這 樣可以提高1 〇 %以上的濾波效果。
[0051 ]所述輸入管81、輸出管811和彈性薄壁87共同形成一 K型濾波器，從而衰減液壓系 統(tǒng)高頻壓力脈動(dòng)。按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器透射系數(shù)為：
[0052]
[0053] a-介質(zhì)中音速P-流體密度d2-插入式輸出管直徑Z-特性阻抗。
[0054]由上式可見，K型濾波器和電路中的電容作用類似。不同頻率的壓力脈動(dòng)波通過該 濾波器時(shí)，透射系數(shù)隨頻率而不同。頻率越高，則透射系數(shù)越小，這表明高頻的壓力脈動(dòng)波 在經(jīng)過濾波器時(shí)衰減得越厲害，從而起到了消除高頻壓力脈動(dòng)的作用。
[0055]所述K型濾波器的設(shè)計(jì)原理如下:管道中壓力脈動(dòng)頻率較高時(shí)，壓力波動(dòng)作用在流 體上對流體產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。當(dāng)變化的流量通過輸入管進(jìn)入K型濾波器容腔時(shí)，液流超過平均 流量，擴(kuò)大的容腔可以吸收多余液流，而在低于平均流量時(shí)放出液流，從而吸收壓力脈動(dòng)能 量。
[0056]所述彈性薄壁87通過受迫機(jī)械振動(dòng)來削弱液壓系統(tǒng)中高頻壓力脈動(dòng)。按集總參數(shù) 法處理后得到的彈性薄壁固有頻率為：
[0057]
[0058] k一彈性薄壁結(jié)構(gòu)系數(shù)h-彈性薄壁厚度R-彈性薄壁半徑 [0059] E-彈性薄壁的楊氏模量P-彈性薄壁的質(zhì)量密度
[0060] q-彈性薄壁的載流因子μ-彈性薄壁的泊松比。
[0061] 代入實(shí)際參數(shù)，對上式進(jìn)行仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，彈性薄壁87的固有頻率通常比Η型 濾波器的固有頻率高，而且其衰減頻帶也比Η型濾波器寬。在相對較寬的頻帶范圍內(nèi)，彈性 薄壁對壓力脈動(dòng)具有良好的衰減效果。同時(shí)，本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)中的彈性薄壁半徑較大 且較薄，其固有頻率更靠近中頻段，可實(shí)現(xiàn)對液壓系統(tǒng)中的中高頻壓力脈動(dòng)的有效衰減。 [0062]所述彈性薄壁87的設(shè)計(jì)原理如下：管道中產(chǎn)生中頻壓力脈動(dòng)時(shí)，雙管插入式容腔 濾波器對壓力波動(dòng)的衰減能力較弱，流入雙管插入式容腔的周期性脈動(dòng)壓力持續(xù)作用在彈 性薄壁的內(nèi)外壁上，由于內(nèi)外壁之間有支柱固定連接，內(nèi)外彈性薄壁同時(shí)按脈動(dòng)壓力的頻 率做周期性振動(dòng)，該受迫振動(dòng)消耗了流體的壓力脈動(dòng)能量，從而實(shí)現(xiàn)中頻段壓力濾波。由虛 功原理可知，彈性薄壁消耗流體脈動(dòng)壓力能量的能力和其受迫振動(dòng)時(shí)的勢能和動(dòng)能之和直 接相關(guān)，為了提高中頻段濾波性能，彈性薄壁的半徑設(shè)計(jì)為遠(yuǎn)大于管道半徑，且薄壁的厚度 較小，典型值為小于0.1mm。
[0063]進(jìn)一步的，所述彈性薄壁87和外殼89之間形成圓柱形的共振容腔85。所述彈性薄 壁87的軸向上均勻開有若干錐形阻尼孔86,以保證在整個(gè)濾波器的范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)插入式 串并聯(lián)濾波。錐形阻尼孔86連通共振容腔85。所述錐形阻尼孔開口較寬處位于共振容腔內(nèi)， 其錐度角為10°，用于展寬濾波頻率范圍，按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器固有角頻率 為：
[0064' (1 )
[0065] a-介質(zhì)中音速L一阻尼孔長S-阻尼孔橫截面積V-并聯(lián)共振容腔體積。
[0066]所述波紋管83呈螺旋狀繞在共振容腔85外，和共振容腔85通過多個(gè)錐形插入管82 連通。所述錐形插入管82開口較寬處位于波紋管83內(nèi)，其錐度角為10°用于展寬濾波頻率范 圍。所述錐形插入管82和錐形阻尼孔86的位置相互錯(cuò)開。所述波紋管83各圈之間通過若干 支管810連通，支管810上設(shè)有開關(guān)84。所述波紋管83和共振容腔85組成插入式螺旋異構(gòu)串 聯(lián)Η型濾波器。
[0067] 由圖4可知，串聯(lián)Η型濾波器有2個(gè)固有角頻率，在波峰處濾波效果較好，而在波谷 處則基本沒有濾波效果;插入式螺旋異構(gòu)串聯(lián)Η型濾波器中采用了螺旋異構(gòu)的波紋管83結(jié) 構(gòu)，波紋管本身具有彈性，當(dāng)液壓系統(tǒng)的流量和壓力脈動(dòng)經(jīng)過波紋管時(shí)，流體介質(zhì)導(dǎo)致液 壓-彈簧系統(tǒng)振動(dòng)，抵消波動(dòng)能量，從而起到濾波作用；同時(shí)，各圈波紋管83之間的若干支管 810的連通或斷開，引起波的干涉和疊加，從而改變串聯(lián)Η型濾波器的頻率特性;合理安排濾 波器參數(shù)以及連通支管的數(shù)量和位置，可使串聯(lián)Η型濾波器的頻率特性的波谷抬高，使濾波 器在整個(gè)中低頻段均有良好的濾波性能，實(shí)現(xiàn)中低頻段的全頻譜濾波。
[0068] 所述彈性薄壁87的內(nèi)側(cè)設(shè)有一膠體阻尼層88。所述膠體阻尼層88的內(nèi)層和外層分 別為外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82,外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82之間由若干支 柱814固定連接。外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈 水816,純凈水816內(nèi)懸浮有多孔硅膠815。所述膠體阻尼層88靠近輸出管811的一端和外殼 89相連;所述膠體阻尼層88靠近輸出管811的一端還設(shè)有一活塞817。
[0069]由于外層彈性薄壁81和內(nèi)層彈性薄壁82間距很小且由支柱814固定連接，在壓力 脈動(dòng)垂直作用于薄壁時(shí)，內(nèi)外壁產(chǎn)生近乎一致的形變，膠體阻尼層厚度幾乎保持不變，對壓 力脈動(dòng)沒有阻尼作用;膠體阻尼層88的活塞817只感應(yīng)水平方向的流量脈動(dòng)，流量脈動(dòng)增強(qiáng) 時(shí)，活塞817受壓使膠體阻尼層收縮，擠壓作用使得膠體阻尼層88中的水由納米級輸送通道 進(jìn)入微米級中央空隙;流量脈動(dòng)減弱時(shí)，活塞817受反壓，此時(shí)膠體阻尼層膨脹，膠體阻尼層 中的水從中央空隙經(jīng)通道排出。在此過程中，由于硅膠815微通道吸附的力學(xué)效應(yīng)、通道表 面分子尺度的粗糙效應(yīng)及化學(xué)非均質(zhì)效應(yīng)，活塞跟隨膠體阻尼層收縮和膨脹過程中做"氣-液-固"邊界的界面功，從而對流量脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)衰減，其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)并行R型濾波器。該濾波 器相對于一般的液體阻尼器的優(yōu)勢在于:它通過"氣-液-固"邊界的界面功的方式衰減流量 脈動(dòng)，可以在不產(chǎn)生熱量的情況下吸收大量機(jī)械能，且能量消耗不依賴于活塞速度，衰減效 率有了顯著提高。
[0070]本發(fā)明還能實(shí)線工況自適應(yīng)壓力脈動(dòng)衰減。當(dāng)液壓系統(tǒng)工況變化時(shí)，既執(zhí)行元件 突然停止或運(yùn)行，以及閥的開口變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管路系統(tǒng)的特性阻抗發(fā)生突變，從而使原管 道壓力隨時(shí)間和位置變化的曲線也隨之改變，則壓力峰值的位置亦發(fā)生變化。由于本發(fā)明 的濾波器的軸向長度設(shè)計(jì)為大于系統(tǒng)主要壓力脈動(dòng)波長，且濾波器的插入式螺旋異構(gòu)串聯(lián) Η型濾波器的容腔長度、K型濾波器的長度和彈性薄壁的長度和濾波器軸線長度相等，保證 了壓力峰值位置一直處于濾波器的有效作用范圍內(nèi)；而插入式螺旋異構(gòu)串聯(lián)Η型濾波器的 錐形阻尼孔86開在彈性薄壁87上，沿軸線方向均勻分布，螺旋異構(gòu)纏繞的波紋管83和共振 容腔85間的錐形插入管在軸向均勻分布，使得壓力峰值位置變化對濾波器的性能幾乎沒有 影響，從而實(shí)現(xiàn)了工況自適應(yīng)濾波功能?？紤]到三種濾波結(jié)構(gòu)軸向尺寸和濾波器相當(dāng)，這一 較大的尺寸也保證了液壓濾波器具備較強(qiáng)的壓力脈動(dòng)衰減能力。
[0071 ]采用本發(fā)明的壓力脈動(dòng)抑制裝置進(jìn)行液壓脈動(dòng)濾波的方法如下：
[0072] 1)，液壓流體通過輸入管進(jìn)入Κ型濾波器，擴(kuò)大的容腔吸收多余液流，完成高頻壓 力脈動(dòng)的濾波；
[0073] 2)，通過彈性薄壁87受迫振動(dòng)，消耗流體的壓力脈動(dòng)能量，完成中頻壓力脈動(dòng)的濾 波；
[0074] 3)，通過插入式螺旋異構(gòu)串聯(lián)Η型濾波器，通過錐形阻尼孔、錐形插入管和流體產(chǎn) 生共振，消耗脈動(dòng)能量，完成低頻壓力脈動(dòng)的濾波；
[0075] 4)，將濾波器的軸向長度設(shè)計(jì)為大于液壓系統(tǒng)主要壓力脈動(dòng)波長，且插入式串并 聯(lián)Η型濾波器長度、濾波器長度和彈性薄壁87長度同濾波器長度相等，使壓力峰值位置一直 處于濾波器的有效作用范圍，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工況改變時(shí)壓力脈動(dòng)的濾波。
[0076] 所述U型微粒分離模塊3包括一 U型管31，U型管31上依次安裝有起電模塊32、分離 模塊33、第一吸附模塊34、機(jī)械離心模塊36、第二吸附模塊37以及消磁模塊35。
[0077] 所述起電模塊32使油液中的金屬顆粒物質(zhì)帶電，其由若干電極321以及一電極控 制器322組成。所述若干電極321安裝于U型管31上，其分別連接至電極控制器252。所述電極 控制器322電性連接向電極321施加電壓，使油液中的顆粒物質(zhì)帶電。
[0078] 所述分離模塊33使質(zhì)量較大的顆粒帶電聚合并在離心力作用下甩向腔壁，其可采 用均勻磁場分離模塊、旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊或螺旋管道磁場分離模塊。
[0079]所述分離模塊33采用均勻磁場分離模塊時(shí)，其由鋁質(zhì)管道331、兩個(gè)磁極332以及 磁極控制器333組成。其中，所述兩個(gè)磁極332分別設(shè)置在鋁質(zhì)管道331上，該兩個(gè)磁極332的 極性相反，并呈相對設(shè)置。所述兩個(gè)磁極332分別電性連接至磁極控制器333上。
[0080]所述均勻磁場分離模塊33的設(shè)計(jì)原理如下：帶電顆粒以速度V流入均勻磁場分離 模塊33,均勾磁場分離模塊33的兩個(gè)磁極332產(chǎn)生和速度V方向垂直的均勾磁場，根據(jù)左手 定則，則帶電顆粒在均勻磁場分離模塊33中受到垂直于速度方向和磁場方向的洛侖磁力的 作用，該力不改變帶電顆粒的速率，它只改變帶電顆粒的運(yùn)動(dòng)方向，使帶電顆粒在該力的作 用下向鋁質(zhì)管道331的管壁運(yùn)動(dòng)，從而使油液中的顆粒從油液中"分離"出來，向管壁聚集， 便于后續(xù)吸附捕獲。由于油液具有一定的粘性，顆粒向管壁運(yùn)動(dòng)過程中還受到粘性阻力的 作用。為了確保分離效果，需要調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度B使距離管壁最遠(yuǎn)處的顆粒能在分離模塊的作 用時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到管壁處，定量分析如下：
[0081 ]假定微粒質(zhì)量為m，速度為v，磁場強(qiáng)度為B，帶電量為q，分離模塊的直徑為D，長度 為L，則：
[0082]作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0083] Fi = qvB
[0084] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0085] Fd = 6JT · η · r · v
[0086] η 液壓油的粘度r 帶電顆粒的半徑v 帶電顆粒運(yùn)動(dòng)速度
[0087] 不是一般性，假定油液中的顆粒進(jìn)入分離模塊時(shí)已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，則帶電顆粒通過分 離模塊的時(shí)間可近似用下式表示
[0088]
[0089]距離管壁最遠(yuǎn)處的帶電顆粒運(yùn)動(dòng)到管壁處的時(shí)間t2可由下式求解
[0090]
[0091] 調(diào)節(jié)B，使得tOts，即可達(dá)到分離效果。
[0092]所述分離模塊33采用旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊時(shí)，其由鋁質(zhì)管道331、鐵質(zhì)外殼334、三相 對稱繞組335以及三相對稱電流模塊336等部件組成。所述三相對稱繞組335繞在鋁質(zhì)管道 331外。所述鐵質(zhì)外殼334包覆于鋁質(zhì)管道335上。所述三相對稱電流模塊336連接所述三相 對稱繞組335。
[0093]所述旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊33的設(shè)計(jì)原理如下：帶電顆粒以速度V流入旋轉(zhuǎn)磁場分離 模塊33,三相對稱電流模塊336使三相對稱繞組335中流過三相對稱電流，該電流在鋁質(zhì)管 道331內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶電顆粒在旋轉(zhuǎn)磁場作用下受到垂直于速度方向和磁場方向的洛 侖磁力的作用，該力不改變帶電顆粒的速率，它只改變帶電顆粒的運(yùn)動(dòng)方向，使帶電顆粒在 該力的作用下以螺旋狀前進(jìn)，并向管壁運(yùn)動(dòng)。合理調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度即可使油液中的顆粒從油 液中"分離"出來，聚集在管壁附近，便于后續(xù)吸附捕獲。由于油液具有一定的粘性，顆粒向 管壁運(yùn)動(dòng)過程中還受到粘性阻力的作用。為了確保分離效果，需要使鋁質(zhì)管道331軸線上的 微粒能在分離模塊的作用時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到管壁處，定量分析如下：
[0094]假定微粒質(zhì)量為m，速度為v，磁場強(qiáng)度為B，帶電量為q，分離模塊的直徑為D，長度 為L，則：
[0095]作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0096] Fi = qvB
[0097] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0098] Fd = 6JT · η · r · v
[0099] η--液壓油的粘度r--帶電顆粒的半徑v--帶電顆粒運(yùn)動(dòng)速度
[0100] 假定油液中的顆粒進(jìn)入分離模塊時(shí)已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，則帶電顆粒通過分離模塊的時(shí)間 可近似用下式表示
[0101]
[0102] 管道軸線上的帶電顆粒運(yùn)動(dòng)到管壁處的時(shí)間t2可由下式求解
[0103]
[0104] 調(diào)節(jié)B，使得tOts，即可達(dá)到分離效果。
[0105] 所述分離模塊33采用螺旋管道磁場分離模塊時(shí)，其由鋁質(zhì)螺旋管道338、螺線管 339以及螺線管控制電路336組成。其中，所述鋁質(zhì)螺旋管道338設(shè)置在螺線管339內(nèi)。所述螺 線管339和螺線管控制電路336電性連接。所述螺線管控制電路336電性連接至ECU3。
[0106] 所述螺旋管道磁場分離模塊33的設(shè)計(jì)原理如下:攜帶帶電顆粒的油液沿鋁質(zhì)螺旋 管道338前進(jìn)，從而在管道出口處產(chǎn)生具有一定自旋方向的旋流，質(zhì)量較重的帶電顆粒隨著 油液旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下產(chǎn)生向管壁的徑向運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，由于鋁質(zhì)螺旋管道338的入口 方向和通電螺線管339的軸向磁場方向垂直，以速度v進(jìn)入鋁質(zhì)螺旋管道338的帶電顆粒受 到洛侖磁力的作用，方向垂直于磁場方向和鋁質(zhì)螺旋管道338的入口方向。洛侖磁力使帶電 顆粒在管道內(nèi)做螺旋前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，由于錯(cuò)質(zhì)螺旋管道338的入口方向和磁場方向接近垂直，帶 電顆粒主要作周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而油液則不受影響，從而實(shí)現(xiàn)顆粒從油液中的"分離"，以便實(shí) 現(xiàn)對顆粒的吸附。為保證"分離"效果，需要使鋁質(zhì)管道軸線上的微粒能在分離模塊的作用 時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到管壁處，定量分析如下：
[0107] 假定微粒質(zhì)量為m，速度為V，帶電量為q，鋁質(zhì)螺旋管道的直徑為D，鋁質(zhì)螺旋管道 的匝數(shù)為n，鋁質(zhì)螺旋管道的入口方向和通電螺線管的軸向磁場方向的夾角為Θ，螺線管匝 數(shù)為N，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，真空磁導(dǎo)率為μ〇，則：
[0108] 作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0109] Fi = qvB
[oho]帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0111] Fd = 6JT · η · r · v
[0112] η--液壓油的粘度r--帶電顆粒的半徑v--帶電顆粒運(yùn)動(dòng)速度
[0113] 帶電顆粒通過分離模塊的時(shí)間可近似用下式表示
[0114]
[0115] 管道軸線上的帶電顆粒運(yùn)動(dòng)到管壁處的時(shí)間〖2可由下式求解
[0116] -
\ j
[0117]螺線管內(nèi)部的磁場強(qiáng)度可近似為恒值 [0118]
[0119]調(diào)節(jié)I，使得tOts，即可達(dá)到分離效果。
[0120]所述第一吸附模塊34用于吸附經(jīng)分離模塊33分離后的磁性聚合大微粒，其可采用 同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)由鋁質(zhì)環(huán)形管道341、正向螺線管342、反向螺線管 343以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽344等部件組成。其中，所述正向螺線管342和反向螺線管343分別布置 于鋁質(zhì)環(huán)形管道341，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管342和反向螺線管343相鄰 處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽344布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道341的內(nèi)壁上，其位于正向螺線 管342和反向螺線管343相鄰處、以及正向螺線管342和反向螺線管343軸線的中間點(diǎn)。
[0121]所述同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計(jì)原理如下:通電正向螺線管342、反向螺線管343,相 鄰的正向螺線管342、反向螺線管343通有方向相反的電流，使得正向螺線管342、反向螺線 管343相鄰處產(chǎn)生同性磁極；同時(shí)，鋁質(zhì)環(huán)形管道341能夠改善磁路，加大管道內(nèi)壁處的磁場 強(qiáng)度，增強(qiáng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽344對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管342、反向螺線管343電流 可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，以獲得最佳吸附性能。
[0122] 進(jìn)一步的，所述第一吸附模塊34也可采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電 擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)由鋁質(zhì)環(huán)形管道341、正向螺線管342、反向螺線管343、鐵質(zhì)導(dǎo)磁 帽344、隔板345、電擊錘346以及電磁鐵347等部件組成。其中，所述正向螺線管342和反向螺 線管343分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道341，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管342和反 向螺線管343相鄰處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽344布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道341的內(nèi)壁上， 其位于正向螺線管342和反向螺線管343相鄰處、以及正向螺線管342和反向螺線管343軸線 的中間點(diǎn)。所述電擊錘346和電磁鐵347位于隔板345之間。所述電磁鐵347連接并能推動(dòng)電 擊錘346，使電擊錘346敲擊錯(cuò)質(zhì)環(huán)形管道342內(nèi)壁。
[0123] 所述帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計(jì)原理如下:通電正向螺線管342、反向螺 線管343,相鄰的正向螺線管342、反向螺線管343通有方向相反的電流，使得正向螺線管 342、反向螺線管343相鄰處產(chǎn)生同性磁極；同時(shí)，鋁質(zhì)環(huán)形管道341能夠改善磁路，加大管道 內(nèi)壁處的磁場強(qiáng)度，增強(qiáng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽344對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管342、反向螺 線管343電流可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，以獲得最佳吸附性能。而通過電擊 錘346的設(shè)置，防止顆粒在鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽344處大量堆積，影響吸附效果。此時(shí)，通過電磁鐵347 控制電擊錘346敲擊管道341的內(nèi)壁，使得被吸附的顆粒向兩側(cè)分散開。同時(shí)，在清洗管道 341時(shí)，電擊錘346的敲擊還可以提高清洗效果。
[0124] 所述第一吸附模塊34設(shè)計(jì)成U型，在油液進(jìn)入U(xiǎn)型吸附管道時(shí)，顆粒在重力、離心力 的作用下，向一側(cè)管壁移動(dòng)，在加上磁場力作用，徑向移動(dòng)速度加快，顆粒吸附的效率得以 提高；在油液離開U型吸附管道上升時(shí)，重力和磁場力的合力使得顆粒沿斜向下的方向運(yùn) 動(dòng)，延長了顆粒受力時(shí)間，提高了顆粒吸附的效率。
[0125] 所述機(jī)械離心模塊36使油液中的未被吸附的磁化聚合顆粒在離心作用下被甩向 管壁。所述機(jī)械離心模塊36選用旋流離心模塊36,該旋流離心模塊36采用沿程起旋的方式， 其設(shè)計(jì)原理如下：在管道中設(shè)置一定高度和長度的扭曲的導(dǎo)流片，并使葉面切線與軸線成 一定角度，因管流邊界發(fā)生改變可使流體產(chǎn)生圓管螺旋流，該螺旋流可分解為繞管軸的周 向流動(dòng)和軸向平直流動(dòng)，流體中攜帶的顆粒物產(chǎn)生偏軸線向心螺旋運(yùn)動(dòng)。該旋流離心裝置 36由旋流管壁361、第一導(dǎo)流片362、第二導(dǎo)流片363、步進(jìn)電機(jī)364以及流量傳感器365等幾 部分組成。
[0126] 其中，所述第一導(dǎo)流片362設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片362沿管壁361內(nèi)圓周隔120° 均勻分布，其安放角(第一導(dǎo)流片362和旋流管壁361之間的夾角)設(shè)為18°，以保證最佳切向 流動(dòng)。所述第二導(dǎo)流片363和第一導(dǎo)流片362結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置在第一導(dǎo)流片362后，并和第 一導(dǎo)流片362錯(cuò)開60°連接在管壁361內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C，用于減少阻力并加大周向流動(dòng) 的強(qiáng)度。另外，可根據(jù)實(shí)際分離效果同樣再設(shè)置第三或更多的導(dǎo)流片，安放角逐次增加。所 述步進(jìn)電機(jī)364連接并驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)流片362和第二導(dǎo)流片363,以調(diào)節(jié)安放角，從而可獲得更 好的離心效果，獲知使導(dǎo)流片362、363適應(yīng)不同的工況。所述流量傳感器365設(shè)置在管壁361 內(nèi)的中央，通過讀取流量傳感器365的數(shù)值分析旋流分離效果，并據(jù)此控制步進(jìn)電機(jī)364，步 進(jìn)電機(jī)364調(diào)節(jié)各導(dǎo)流片362、363的安放角，以獲得更加分離效果。
[0127] 所述第二吸附裝置37和所述第一吸附裝置34結(jié)構(gòu)相同，功能和作用機(jī)理亦相同， 其能進(jìn)一步吸附經(jīng)機(jī)械離心模塊36分離的顆粒。
[0128] 所述消磁模塊35給磁化顆粒消磁，防止殘余磁性微粒通過回油筒進(jìn)油管進(jìn)入液壓 回路，對污染敏感液壓元件造成損傷。
[0129] 所述U型微粒分離模塊3和回油筒7的上方通過一回油筒進(jìn)油管22連接;通過U型微 粒分離模塊3處理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合顆粒，通過回油筒進(jìn)油管22進(jìn)入回 油筒7后回流到油箱。
[0130] 所述回油筒7的底部設(shè)有一溢流閥8,該溢流閥8底部設(shè)有一電控調(diào)節(jié)螺絲9;所述 溢流閥8上設(shè)有一排油口 10，該排油口 10通過管道20連接至一油箱11。
[0131] 所述內(nèi)筒15置于外桶19內(nèi)，其通過一頂板13以及若干螺栓21安裝于端蓋25上。所 述螺旋流道17收容于內(nèi)筒15內(nèi)，其和U型微粒分離模塊3之間通過一內(nèi)筒進(jìn)油管12連接，具 體的說，所述內(nèi)筒進(jìn)油管12和螺旋流道17相切連接。U型管31管道中心的油液僅含微量小粒 徑微粒，通過內(nèi)筒進(jìn)油管12進(jìn)入內(nèi)筒15實(shí)現(xiàn)高精度過濾，從而實(shí)現(xiàn)固體微粒分離。進(jìn)一步 的，所述內(nèi)筒進(jìn)油管12位于回油筒進(jìn)油管22內(nèi)，并延伸入U(xiǎn)型微粒分離模塊3的中央，其直徑 小于回油筒進(jìn)油管22直徑，且和回油筒進(jìn)油管22同軸設(shè)置。
[0132] 進(jìn)一步的，所述內(nèi)筒15的底部呈倒圓臺狀，其通過一內(nèi)筒排油管23和回油筒7連 接，內(nèi)筒排油管23上設(shè)有一電控止回閥24。所述內(nèi)筒15的中央豎直設(shè)有一空心圓柱16,空心 圓柱16的上方設(shè)有壓差指示器14,該壓差指示器14安裝于端蓋25上。
[0133] 所述濾芯18設(shè)置在內(nèi)筒15的內(nèi)壁上，其精度為1-5微米。
[0134] 所述外桶19的底部設(shè)有一液壓油出油口 5,通過液壓油出油口 5將過濾好的液壓油 排出。
[0135] 在本發(fā)明中，由于U型微粒分離模塊3對油液內(nèi)固體微粒分離聚合作用，在U型微粒 分離模塊3出口處的油液中，中心的油液僅含微量小粒徑微粒，該部分油液從內(nèi)筒進(jìn)油管12 流入到內(nèi)筒15進(jìn)行高精度過濾;而管壁附近的油液富含聚合顆粒，該部分油液通過回油筒 進(jìn)油管22進(jìn)入回油筒7,再經(jīng)溢流閥8的排油口 10流回油箱11，從而實(shí)現(xiàn)固體微粒按顆粒粒 徑分流濾波。此處，回油筒7和溢流閥8起到了前述的粗濾作用，從而節(jié)省了過濾器個(gè)數(shù)，降 低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度。溢流閥8的電控調(diào)節(jié)螺絲9用于調(diào)節(jié)溢流壓力，將其壓力調(diào)整到略 低于過濾出口處壓力，以保證內(nèi)筒15過濾流量。
[0136] 另外，傳統(tǒng)的過濾器主要采用濾餅過濾方式，過濾時(shí)濾液垂直于過濾元件表面流 動(dòng)，被截流的固體微粒形成濾餅并逐漸增厚，過濾速度也隨之逐漸下降，直至濾液停止流 出，降低了過濾元件的使用壽命。在本本發(fā)明中，來自內(nèi)筒進(jìn)油管12攜帶小粒徑微粒的濾液 以切向進(jìn)流的方式流入內(nèi)筒15的螺旋流道17，螺旋通道17側(cè)面的內(nèi)筒15壁為高精度濾芯 18,濾液在離心力的作用下緊貼濾芯18表面，濾液平行于濾芯18的表面快速流動(dòng)，過濾后的 液壓油則垂直于濾芯18表面方向流出到外筒19,這兩個(gè)流動(dòng)的方向互相垂直交錯(cuò)，故稱其 為十字流過濾。濾液的快速流動(dòng)對聚集在濾芯18表面的微粒施加了剪切掃流作用，從而抑 制了濾餅厚度的增加，使得過濾速度近乎恒定，過濾壓力也不會(huì)隨時(shí)間的流逝而升高，濾芯 的使用壽命因而大幅度提高。隨著過濾時(shí)間的累積，沉積在內(nèi)筒15倒圓臺底部的污染顆粒 逐步增加，過濾速度緩慢下降，內(nèi)筒15內(nèi)未過濾的濾液沿中心的空心圓筒16上升，此時(shí)，壓 差指示器14起作用，監(jiān)控其壓力變化，亦即內(nèi)筒15底部濾芯18的堵塞情況，若超過閾值，則 調(diào)節(jié)電控調(diào)節(jié)螺絲9降低溢流壓力，并同時(shí)打開止回閥24,使內(nèi)筒15底部含較多污染顆粒的 濾液在壓差作用下通過內(nèi)筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部濾芯18堵塞狀況惡化，從 而延長了濾芯18使用壽命。
[0137] 采用上述濾油器對回流液壓油處理的工藝步驟如下：
[0138] 1)，液壓管路中的油液通過濾波器8,濾波器8衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的 脈動(dòng)壓力，以及抑制流量波動(dòng)；
[0139] 2)，回流液壓油進(jìn)入U(xiǎn)型微粒分離模塊3的起電模塊32,使油液中的顆粒物質(zhì)帶電， 之后送至分離模塊33;
[0140] 3)，通過分離裝置33使油液中的帶電微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附裝置34;
[0141] 4)，通過第一吸附模塊34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至機(jī)械離心模 塊36;
[0142] 5)，機(jī)械離心模塊36對未被吸附的磁化微粒進(jìn)行離心，之后回油送至第二吸附模 塊37;
[0143] 6)，第二吸附模塊37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；
[0144] 7 )，通過消磁模塊35消除磁性微粒磁性；
[0145] 8)，之后U型微粒分離模塊3管壁附近的油液通過回油筒進(jìn)油管22進(jìn)入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒徑微粒的管道中心的油液則通過內(nèi)筒進(jìn)油管12進(jìn)入內(nèi)筒15進(jìn)行 高精度過濾；
[0146] 9 )，攜帶小粒徑微粒的油液以切向進(jìn)流的方式流入內(nèi)筒15的螺旋流道17，油液在 離心力的作用下緊貼濾芯流動(dòng)，并進(jìn)行高精度過濾；
[0147] 10)，高精度過濾后的油液排入外筒19,并通過外筒19底部的液壓油出油口 5排出。
[0148] 以上的【具體實(shí)施方式】僅為本創(chuàng)作的較佳實(shí)施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng) 作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在于:其采用一種濾油 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括底板、濾波器、U型微粒分離模塊、回油筒、內(nèi)筒、螺旋流道、濾芯、外桶以及 端蓋;其中，所述濾波器、U型微粒分離模塊、回油筒、外桶依次置于底板上;所述濾波器包括 輸入管、外殼、輸出管、波紋管、彈性薄壁以及膠體阻尼層;其中，所述輸入管連接于外殼的 一端，其和一液壓油進(jìn)口對接;所述輸出管連接于外殼的另一端，其延伸入外殼內(nèi)，并和U型 微粒分離模塊對接;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性 薄壁共同形成一 K型濾波器;所述彈性薄壁和外殼之間形成圓柱形的共振容腔;所述彈性薄 壁的軸向上均勻開有若干錐形阻尼孔，錐形阻尼孔連通共振容腔;所述波紋管呈螺旋狀繞 在共振容腔外，和共振容腔通過多個(gè)錐形插入管連通;所述波紋管各圈之間通過若干支管 連通，支管上設(shè)有開關(guān);所述波紋管和共振容腔組成插入式螺旋異構(gòu)串聯(lián)H型濾波器;所述U 型微粒分離模塊包括一 U型管，U型管上依次安裝有起電模塊、分離模塊、第一吸附模塊、機(jī) 械離心模塊、第二吸附模塊和消磁模塊;所述U型微粒分離模塊和回油筒的上方通過一回油 筒進(jìn)油管連接;所述內(nèi)筒置于外桶內(nèi)，其通過一頂板以及若干螺栓安裝于端蓋上;所述螺旋 流道收容于內(nèi)筒內(nèi)，其和U型微粒分離模塊之間通過一內(nèi)筒進(jìn)油管連接;所述內(nèi)筒進(jìn)油管位 于回油筒進(jìn)油管內(nèi)，并延伸入U(xiǎn)型微粒分離模塊的中央，其直徑小于回油筒進(jìn)油管直徑，且 和回油筒進(jìn)油管同軸設(shè)置;所述濾芯設(shè)置在內(nèi)筒的內(nèi)壁上，其精度為1-5微米;所述外桶的 底部設(shè)有一液壓油出油口； 其包括如下步驟： 1 )，液壓管路中的油液通過濾波器，濾波器衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的脈動(dòng)壓 力，以及抑制流量波動(dòng)； 2) ，回流液壓油進(jìn)入U(xiǎn)型微粒分離模塊的起電模塊，使油液中的顆粒物質(zhì)帶電，之后送 至分離模塊； 3) ，通過分離裝置使油液中的帶電微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送至第 一吸附裝置； 4) ，通過第一吸附模塊吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至機(jī)械離心模塊； 5) ，機(jī)械離心模塊對未被吸附的磁化微粒進(jìn)行離心，之后回油送至第二吸附模塊； 6 )，第二吸附模塊二次吸附回油中的磁性聚合微粒； 7 )，通過消磁模塊消除磁性微粒磁性； 8)，之后U型微粒分離模塊管壁附近的油液通過回油筒進(jìn)油管進(jìn)入回油筒后回流到油 箱，而含微量小粒徑微粒的管道中心的油液則通過內(nèi)筒進(jìn)油管進(jìn)入內(nèi)筒進(jìn)行高精度過濾； 9 )，攜帶小粒徑微粒的油液以切向進(jìn)流的方式流入內(nèi)筒的螺旋流道，油液在離心力的 作用下緊貼濾芯流動(dòng)，并進(jìn)行高精度過濾； 10)，高精度過濾后的油液排入外筒，并通過外筒底部的液壓油出油口排出。2. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述輸入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形阻尼孔開口較寬處位于共振容 腔內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐形插入管開口較寬處位于波紋管內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐 形插入管和錐形阻尼孔的位置相互錯(cuò)開;所述膠體阻尼層的內(nèi)層和外層分別為外層彈性薄 壁和內(nèi)層彈性薄壁，外層彈性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間由若干支柱固定連接;所述外層彈 性薄壁和內(nèi)層彈性薄壁之間的夾層內(nèi)填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內(nèi)懸浮有多孔硅 膠;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端設(shè) 有一活塞。3. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述起電模塊包括若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于第一回油管上，其 分別連接至電極控制器。4. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述分離模塊采用均勻磁場分離模塊，該均勻磁場分離模塊包括鋁質(zhì)管道、兩個(gè)磁極以 及磁極控制器;其中，所述兩個(gè)磁極分別設(shè)置在鋁質(zhì)管道上，該兩個(gè)磁極的極性相反，并呈 相對設(shè)置;所述兩個(gè)磁極分別電性連接至磁極控制器上。5. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述分離模塊采用旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊，該旋轉(zhuǎn)磁場分離模塊包括鋁質(zhì)管道、鐵質(zhì)外殼、 三相對稱繞組以及三相對稱電流模塊;所述三相對稱繞組繞在鋁質(zhì)管道外；所述鐵質(zhì)外殼 包覆于鋁質(zhì)管道上;所述三相對稱電流模塊連接所述三相對稱繞組。6. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述分離模塊采用螺旋管道磁場分離模塊，該螺旋管道磁場分離模塊包括鋁質(zhì)螺旋管 道、螺線管以及螺線管控制電路;其中，所述鋁質(zhì)螺旋管道設(shè)置在螺線管內(nèi)；所述螺線管和 螺線管控制電路電性連接。7. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述第一吸附模塊和第二吸吸附模塊采用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)包 括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向螺線管以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽;所述正向螺線管和反向螺線管 分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相 鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和 反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點(diǎn)。8. 如權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述第一吸附模塊和第二吸吸附模塊采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊錘 的同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽、隔板、電擊 錘以及電磁鐵;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向 相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于 鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向 螺線管軸線的中間點(diǎn)；所述隔板位于正向螺線管和反向螺線管之間；所述電擊錘和電磁鐵 位于隔板之間;所述電磁鐵連接并能推動(dòng)電擊錘，使電擊錘敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)壁。9. 權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述機(jī)械離心模塊采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導(dǎo)流片、 第二導(dǎo)流片、步進(jìn)電機(jī)以及流量傳感器;其中，所述第一導(dǎo)流片設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片 沿管壁內(nèi)圓周隔120°均勻分布，其安放角設(shè)為18°;所述第二導(dǎo)流片和第一導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)相 同，其設(shè)置在第一導(dǎo)流片后，并和第一導(dǎo)流片錯(cuò)開60°連接在管壁內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C ;所 述第一導(dǎo)流片的長邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸;其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼 形，其高度為管壁直徑的0.4倍，長度為管壁直徑的1.8倍;所述步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo) 流片和第二導(dǎo)流片，以調(diào)節(jié)安放角;所述流量傳感器設(shè)置在管壁內(nèi)的中央。10.權(quán)利要求1所述的采用全頻段濾波、起電、分離、吸附和離心的濾油方法，其特征在 于:所述回油筒的底部設(shè)有一溢流閥，該溢流閥底部設(shè)有一電控調(diào)節(jié)螺絲;所述溢流閥上設(shè) 有一排油口，該排油口通過管道連接至一油箱;所述內(nèi)筒的底部呈倒圓臺狀，其通過一內(nèi)筒 排油管和回油筒連接，內(nèi)筒排油管上設(shè)有一電控止回閥；所述內(nèi)筒的中央豎直設(shè)有一空心 圓柱，空心圓柱的上方設(shè)有壓差指示器，該壓差指示器安裝于端蓋上;所述內(nèi)筒進(jìn)油管和螺 旋流道相切連接。
【文檔編號】F15B21/04GK105889211SQ201610311917
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】何恬
【申請人】浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院