钢水包液压翻转装置的液压系统的制作方法及注意事项

　　一种钢水包液压翻转装置的液压系统的制作方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种钢水包液压翻转装置的液压系统，属于冶金设备技术领域。它包括供油控制部分、主油缸控制部分和辅助油缸控制部分；供油控制部分中，油箱、主泵、单向阀和过滤器通过管路顺次连接，电磁溢流阀位于主泵的出口与油箱之间，主电机与主泵传动连接，为系统提供压力油；主油缸控制部分包括比例阀、第一电磁换向阀和钢水包油缸，用于控制钢水包的翻转动作；辅助油缸控制部分包括减压阀、第二电磁换向阀、单向节流阀和锁紧油缸，用于控制钢水包的锁紧或解锁。本发明能对钢水包液压翻转装置进行系统、全面的控制，保证设备操作的稳定性、可靠性和安全性，大大提高生产效率，降低生产成本。

　　【专利说明】

　　一种钢水包液压翻转装置的液压系统

　　技术领域

　　[0001 ]本发明属于冶金设备液压系统领域，更具体地说，涉及一种钢水包液压翻转装置的液压系统。

　　【背景技术】

　　[0002]目前，国内外冶金行业大部分钢铁厂的炼钢车间，尤其是连铸工艺的炼钢生产线需配套钢包热修装置一一钢水包翻转装置。目前常用的钢水包翻转方式有:卷扬倾翻、行车倾翻、机械倾翻、液压倾翻等，各有利弊。卷扬倾翻设备投入较少，但土建投入较大，设备维护投入也比较多，总体经济效益不好，目前多用于40吨以下的铁水包倾翻;行车倾翻，设备零投入，但行车投入成本非常高，且行车的轨道占用率高，严重影响车间的生产，且生产效率低下，与行车操作人员的水平有很大的关系，钢水收得率低，配备人员较多，现场指挥人员的人生安全得不到保证，浇铸出的铁块大小不一，目前已很少使用;机械倾翻，成本投入较大，设备维护较费用较高，安全得不到保证，目前也很少使用。

　　[0003]液压翻转方式具有驱动力大、运行平稳、效率高等优点，其举升重量可达250吨，是目前最为常用的钢水包倾翻装置。钢水包液压倾翻装置体积庞大，钢水包盛装钢水，处于高温、高震动、高污染的恶劣工作环境中，对其工作的稳定性、可靠性、安全性等要求非常高，其决定作用就在于设备的液压系统。目前，钢水包液压倾翻装置的液压系统较为简单，设备操作稳定性、可靠性、安全性都比较低，经常需要停机检修维护，且伴有安全事故发生，严重影响生产效率，制约其推广使用。

　　[0004]例如，中国专利申请号为:201310207758.8，申请日为:2013年5月29日的专利文献，公开了一种铁水罐液压翻转装置，其钢结构底架固定在地基上;所述钢结构底架两侧对称固定有两个翻转液压缸、两个立柱及两个缓冲支座，且两个立柱的顶端均固定有旋转支座，活动支架的前横梁对称铰接在两个旋转支座上，后横梁座在两个缓冲支座上;所述两个翻转液压缸的活塞杆端对称铰接在活动支架的左右侧板上;所述活动支架的后横梁上安装有锁紧油缸和锁紧销轴。该发明专利给出了铁水罐液压翻转装置的整体结构，对其工作过程进行了简单描述，但是却没有对装置的液压系统进行说明。

　　[0005]又如，中国专利申请号为:201520315278.8，申请日为:2015年5月15日的专利文献，公开了一种钢包倾翻装置，用于实现钢包的倾翻动作，所述钢包呈筒状并包括径向对称设置的两个钢包耳轴，所述钢包倾翻装置包括:两个倾翻支架，分别与两个所述钢包耳轴可拆卸式连接以配合夹持所述钢包并能够与所述钢包同轴旋转，每个所述倾翻支架均具有一连接梁，两所述倾翻支架通过连接梁连接;驱动机构，与其中一个所述倾翻支架连接以驱动两所述倾翻支架及钢包同轴旋转;从动机构，与另一个所述倾翻支架连接以辅助该倾翻支架及钢包旋转。同样该装置也没有对装置的液压系统进行说明。由此可见，设计出一个完整的钢水包液压翻转装置的液压系统是目前亟待解决的问题。

　　【发明内容】

　　[0006]1、要解决的问题

　　[0007]针对现有钢水包液压倾翻装置的液压系统较为简单，经常需要停机检修维护，且伴有安全事故发生，严重影响生产效率，制约其推广使用的问题，本发明提供一种钢水包液压翻转装置的液压系统，该液压系统能够对钢水包液压翻转装置进行系统、全面的控制，保证设备操作的稳定性、可靠性和安全性，大大提高生产效率，降低生产成本。

　　[0008]2、技术方案

　　[0009]为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

　　[0010]一种钢水包液压翻转装置的液压系统，包括供油控制部分、主油缸控制部分和辅助油缸控制部分;其中:

　　[0011]所述的供油控制部分包括油箱、主栗、主电机、电磁溢流阀、单向阀和过滤器，油箱、主栗、单向阀和过滤器通过管路顺次连接，电磁溢流阀设置在主栗的出口与油箱之间，主电机与主栗传动连接；

　　[0012]所述的主油缸控制部分包括比例阀、第一电磁换向阀和钢水包油缸，过滤器的出口分别与比例阀的P 口、第一电磁换向阀的P 口连接，比例阀的T 口和第一电磁换向阀的T 口均与油箱连接，比例阀的A 口和第一电磁换向阀的A 口都连接钢水包油缸的无杆腔，比例阀的B 口和第一电磁换向阀的B 口都连接钢水包油缸的有杆腔；

　　[0013]所述的辅助油缸控制部分包括减压阀、第二电磁换向阀、单向节流阀和锁紧油缸，过滤器的出口通过减压阀连接第二电磁换向阀的P 口，第二电磁换向阀的T 口连接油箱，第二电磁换向阀的A 口通过一个单向节流阀连接锁紧油缸的无杆腔，第二电磁换向阀的B 口通过另一个单向节流阀连接锁紧油缸的有杆腔。

　　[0014]进一步地，所述的供油控制部分还包括蓄能器，过滤器的出口通过蓄能器球阀连接油箱，蓄能器连接在过滤器与蓄能器球阀之间。

　　[0015]进一步地，所述的油箱设有加热器、呼吸器和液位计。

　　[0016]进一步地，所述的主栗设置有避震垫。

　　[0017]进一步地，所述的主油缸控制部分还包括平衡阀，平衡阀设置在比例阀的A口与钢水包油缸的无杆腔之间。

　　[0018]进一步地，所述的主油缸控制部分还包括液控单向阀，液控单向阀的进口连接平衡阀，液控单向阀的出口连接钢水包油缸的无杆腔，液控单向阀的控制油口与钢水包油缸的有杆腔连接。

　　[0019 ]进一步地，所述的第一电磁换向阀的A 口和B 口之间设置双向液压锁。

　　[0020]进一步地，所述的主油缸控制部分还包括节流阀和球阀，钢水包油缸的无杆腔、节流阀、球阀和油箱通过管路顺次连接;所述的钢水包油缸的有杆腔通过一个卸荷单向阀与油箱连接。

　　[0021 ]进一步地，还包括油液冷却控制部分;所述的油液冷却控制部分包括循环栗、循环电机、溢流阀、冷却器和回油过滤器，油箱、循环栗、冷却器和回油过滤器通过管路形成循环回路，循环电机与循环栗传动连接，溢流阀设置在循环栗的出口与油箱之间。

　　[0022 ]进一步地，所述的油箱设置有液位继电器。

　　[0023]3、有益效果

　　[0024]相比于现有技术，本发明的有益效果为:

　　[0025](I)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，通过供油控制部分、主油缸控制部分和辅助油缸控制部分三部分的有机结合实现钢水包液压翻转装置稳定、可靠和安全的控制，供油控制部分为系统提供压力油并保证系统压力在安全范围内，主油缸控制部分控制钢水包油缸，通过比例阀和第一电磁换向阀的配合控制，实现钢水包油缸的稳定或快速的进程和回程，辅助油缸控制部分可控制锁紧油缸对钢水包的锁紧或解锁；

　　[0026](2)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，供油控制部分的蓄能器可保证工作状态系统压力稳定，通过蓄能器球阀可使蓄能器卸荷，以及主栗空转，系统卸荷，而且更为意想不到的，在断电或系统故障时，蓄能器配合第一电磁换向阀的人工操作，可驱动锁紧油缸工作，使钢水包快速解锁；

　　[0027](3)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，油箱设有加热器，可对液压油进行预热，呼吸器保证油箱内外压力相同，液位计可随时油箱内液压油高度，主栗设置有避震垫，减小栗的震动；

　　[0028](4)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，在比例阀与钢水包油缸之间设置平衡阀，起平衡压力作用，保证油缸的稳定性，延长使用寿命，且钢水包油缸上设置液控单向阀，在断电或系统故障状态下锁紧钢水包油缸，避免钢水包突然掉落发生危险，提高安全性;为使断电或系统故障状态下钢水包能够回到初始状态，钢水包油缸通过节流阀、球阀与油箱连接，在钢水包油缸锁紧状态下，打开球阀，钢水包可缓缓降落到初始位置状态，即钢水包油缸的活塞杆收回缸筒内；

　　[0029](5)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，第一电磁换向阀的A口和B口之间设置双向液压锁，在第一电磁换向阀位于中位时，断开其与钢水包油缸间的连接，由减压阀控制钢水包油缸工作；

　　[0030](6)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，设置了油液冷却控制部分，对油箱内液压油进行冷却，避免液压油温度过高，保证系统正常工作；

　　[0031](7)本发明钢水包液压翻转装置的液压系统，油箱设置有液位继电器，连接控制系统，在液压油液位过低时，实现停机、报警等功能。

　　【附图说明】

　　[0032]图1为本发明钢水包液压翻转装置的液压系统图；

　　[0033]图2为图1中①的局部放大图；

　　[0034]图3为图1中②的局部放大图；

　　[0035]图4为图1中③的局部放大图；

　　[0036]图5为图1中④的局部放大图；

　　[0037]图6为一种钢水包液压翻转装置的初始状态结构示意图；

　　[0038]图7为一种钢水包液压翻转装置的翻转状态结构示意图。

　　[0039]图中:1、油箱；101、加热器；102、呼吸器；103、液位计；2、主栗；201、主电机；202、避震垫;3、电磁溢流阀;4、单向阀；5、过滤器;6、比例阀；7、第一电磁换向阀;8、双向液压锁;9、平衡阀；1、钢水包油缸；11、液控单向阀；12、节流阀；13、球阀；14、减压阀；15、第二电磁换向阀；16、单向节流阀；17、锁紧油缸；18、循环栗；19、溢流阀；20、回油过滤器;21、冷却器；22、蓄能器;23、蓄能器球阀；24、底座;25、活动支架;26、钢水包;27、钢水包锁紧机构。

　　【具体实施方式】

　　[0040]下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

　　[0041 ] 实施例1

　　[0042]本实施例的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，所控制的钢水包液压翻转装置结构如图6和图7所示，该钢水包液压翻转装置包括底座24、活动支架25、钢水包油缸10、钢水包26和钢水包锁紧机构27;其中，活动支架25铰接连接在底座24上，钢水包油缸10的活塞杆与活动支架25铰接，钢水包油缸10的缸筒与底座24铰接，钢水包26放置在活动支架25上，并通过钢水包锁紧机构27与活动支架25固定连接，钢水包锁紧机构27的动力元件为锁紧油缸17。

　　[0043]结合图1至图5，上述钢水包液压翻转装置的液压系统，它包括供油控制部分、主油缸控制部分、辅助油缸控制部分和油液冷却控制部分，下面分别对这几个部分的结构进行详细说明。

　　[0044]如图2所示，所述的供油控制部分包括油箱1、主栗2、主电机201、电磁溢流阀3、单向阀4、过滤器5、蓄能器22和蓄能器球阀23;其中，油箱I设有加热器101、呼吸器102和液位计103，加热器101对液压油进行预热，呼吸器102保证油箱内外压力相同，液位计103可随时油箱I内液压油高度。油箱1、主栗2、单向阀4和过滤器5通过管路顺次连接，电磁溢流阀3设置在主栗2的出口与油箱I之间，主电机201与主栗2传动连接，主栗2采用恒压柱塞栗，并设置有避震垫202，减小栗的震动。过滤器5的出口通过蓄能器球阀23连接油箱I，蓄能器22连接在过滤器5与蓄能器球阀23之间，蓄能器22可保证工作状态系统压力稳定，通过蓄能器球阀23可使蓄能器22卸荷，以及主栗I空转，系统卸荷，而且更为意想不到的是，在断电或系统故障时，蓄能器22配合下述的第一电磁换向阀7的操作，可驱动锁紧油缸17工作，使钢水包26快速解锁。在本实施例中，油箱I设置有液位继电器，继电器连接控制系统，在油箱I液位低于设定值时，进行报警或停机，对系统起保护作用。

　　[0045]如图3所示，所述的主油缸控制部分包括比例阀6、第一电磁换向阀7、平衡阀9和钢水包油缸1;其中，过滤器5的出口分别与比例阀6的P 口、第一电磁换向阀7的P 口连接，比例阀6的T 口和第一电磁换向阀7的T 口均与油箱I连接，比例阀6的A 口和第一电磁换向阀7的A口都通过平衡阀9连接钢水包油缸1的无杆腔，比例阀6的B 口和第一电磁换向阀7的B 口都连接钢水包油缸10的有杆腔，且第一电磁换向阀7的A 口和B 口之间设置双向液压锁8，在第一电磁换向阀7处于中位时，断开其与钢水包油缸1的连接。本实施例中，比例阀6和第一电磁换向阀7均为三位四通阀，比例阀6在中位时，各油口互不相通，第一电磁换向阀7中位时，P 口断开，A口和B 口均与T 口连接。

　　[0046]本实施例中，主油缸控制部分还包括液控单向阀11、节流阀12和球阀13，液控单向阀11设置在平衡阀9和钢水包油缸10之间，即液控单向阀11的进口连接平衡阀9，液控单向阀11的出口连接钢水包油缸10的无杆腔，液控单向阀11的控制油口与钢水包油缸10的有杆腔连接;钢水包油缸10的无杆腔、节流阀12、球阀13和油箱I通过管路顺次连接，且钢水包油缸1的有杆腔通过一个卸荷单向阀与油箱I连接。

　　[0047]如图4所示，所述的辅助油缸控制部分包括减压阀14、第二电磁换向阀15、单向节流阀16和锁紧油缸17，过滤器5的出口通过减压阀14连接第二电磁换向阀15的P 口，第二电磁换向阀15的T 口连接油箱I，第二电磁换向阀15的A口通过一个单向节流阀16连接锁紧油缸17的无杆腔，第二电磁换向阀15的B 口通过另一个单向节流阀16连接锁紧油缸17的有杆腔。第二电磁换向阀15为三位四通阀，中位时，各油口断开，互不相通。

　　[0048]如图5所示，所述的油液冷却控制部分包括循环栗18、循环电机、溢流阀19、冷却器21和回油过滤器20，油箱1、循环栗18、冷却器21和回油过滤器20通过管路形成循环回路，循环电机与循环栗18传动连接，溢流阀19设置在循环栗18的出口与油箱I之间。油液冷却控制部分对油箱I内液压油进行冷却，避免液压油温度过高，保证系统正常工作。

　　[0049]本实施例的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其工作情况如下:

　　[0050]①钢水包翻转工作状态

　　[0051 ]比例阀6左位或右位接通、第一电磁换向阀7处于中位、第二电磁换向阀15右位接通，钢水包油缸10推动活动支架25带动钢水包26翻转，锁紧油缸17工作，钢水包锁紧机构27将钢水包26锁紧在活动支架25上。

　　[0052]②钢水包快速翻转状态

　　[0053]比例阀6和第一电磁换向阀7同时处于左位或右位，钢水包油缸10的流量增大，速度增快，实现钢水包26的快速翻转。

　　[0054]③断电或故障保护状态

　　[0055]此状态下，钢水包油缸10停止供油，在液控单向阀11作用下，钢水包油缸10锁住，钢水包26不会突然掉落;此时，打开球阀13，钢水包油缸10内液压油通过节流阀12流回油箱I，钢水包26缓慢下降。

　　[0056]④断电或故障钢水包解锁

　　[0057]此状态下，锁紧油缸17停止供油，锁紧油缸17处于锁紧状态，此时调节第二电磁换向阀15的阀芯到左位，在蓄能器22的作用下，钢水包锁紧机构27解锁，即钢水包26与活动支架25可分离。

　　[0058]⑤液压油降温状态

　　[0059]循环栗18工作，将油箱I内液压油抽入冷却器21中冷却后在流回油箱I，实现液压油冷却降温。

　　[0060]综上所述，本实施例的钢水包液压翻转装置的液压系统通过供油控制部分、主油缸控制部分、辅助油缸控制部分和油液冷却控制部分四部分的有机结合，对钢水包液压翻转装置进行系统、全面的控制，保证设备操作的稳定性、可靠性和安全性，大大提高生产效率，降低生产成本。

　　[0061]本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

　　【主权项】

　　1.一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:包括供油控制部分、主油缸控制部分和辅助油缸控制部分;其中: 所述的供油控制部分包括油箱(I)、主栗(2)、主电机(201)、电磁溢流阀(3)、单向阀(4)和过滤器(5)，油箱(I)、主栗(2)、单向阀(4)和过滤器(5)通过管路顺次连接，电磁溢流阀(3)设置在主栗(2)的出口与油箱(I)之间，主电机(201)与主栗(2)传动连接； 所述的主油缸控制部分包括比例阀(6)、第一电磁换向阀(7)和钢水包油缸(10)，过滤器(5)的出口分别与比例阀(6)的P 口、第一电磁换向阀(7)的P 口连接，比例阀(6)的T 口和第一电磁换向阀(7)的T 口均与油箱(I)连接，比例阀(6)的A 口和第一电磁换向阀(7)的A 口都连接钢水包油缸(10)的无杆腔，比例阀(6)的B 口和第一电磁换向阀(7)的B 口都连接钢水包油缸(10)的有杆腔； 所述的辅助油缸控制部分包括减压阀(14)、第二电磁换向阀(15)、单向节流阀(16)和锁紧油缸(17)，过滤器(5)的出口通过减压阀(14)连接第二电磁换向阀(I5)的P口，第二电磁换向阀(15)的T口连接油箱(I)，第二电磁换向阀(15)的A口通过一个单向节流阀(16)连接锁紧油缸(17)的无杆腔，第二电磁换向阀(I 5)的B 口通过另一个单向节流阀(16)连接锁紧油缸(17)的有杆腔。2.根据权利要求1所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的供油控制部分还包括蓄能器(22)，过滤器(5)的出口通过蓄能器球阀(23)连接油箱(I)，蓄能器(22)连接在过滤器(5)与蓄能器球阀(23)之间。3.根据权利要求1或2所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的油箱(I)设有加热器(101)、呼吸器(102)和液位计(103)。4.根据权利要求1或2所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的主栗(2)设置有避震垫(202)。5.根据权利要求1所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的主油缸控制部分还包括平衡阀(9)，平衡阀(9)设置在比例阀(6)的A 口与钢水包油缸(1)的无杆腔之间。6.根据权利要求5所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的主油缸控制部分还包括液控单向阀(11)，液控单向阀(11)的进口连接平衡阀(9)的出口，液控单向阀(11)的出口连接钢水包油缸(1)的无杆腔，液控单向阀(11)的控制油口与钢水包油缸(10)的有杆腔连接。7.根据权利要求5所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的第一电磁换向阀(7)的A 口和B 口之间设置双向液压锁(8)。8.根据权利要求5或6所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的主油缸控制部分还包括节流阀(12)和球阀(13)，钢水包油缸(10)的无杆腔、节流阀(12)、球阀(13)和油箱(I)通过管路顺次连接;所述的钢水包油缸(10)的有杆腔通过一个卸荷单向阀与油箱(I)连接。9.根据权利要求1或5所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:还包括油液冷却控制部分;所述的油液冷却控制部分包括循环栗(18)、循环电机、溢流阀(19)、冷却器(21)和回油过滤器(20)，油箱(I)、循环栗(18)、冷却器(21)和回油过滤器(20)通过管路形成循环回路，循环电机与循环栗(18)传动连接，溢流阀(19)设置在循环栗(18)的出口与油箱(I)之间。10.根据权利要求1所述的一种钢水包液压翻转装置的液压系统，其特征在于:所述的油箱(I)设置有液位继电器。

　　【文档编号】B22D41/06GK105909582SQ201610511841

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月30日

　　【发明人】方朝辉, 童其胜

　　【申请人】马鞍山市致呈机电有限公司

　　缓冲式溢流阀及液压系统的制作方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种缓冲式溢流阀设置有阀座、阀体、差动阀芯、缓冲阀芯及复位弹簧，阀体与阀座固定连接，阀座上设置有第一油口，阀体上设置有第二油口，差动阀芯和缓冲阀芯均滑动设置于阀体内，缓冲阀芯的第一端内设置有第一缓冲室，其第二端设置有第二缓冲室；差动阀芯上沿轴向布置有第一阻尼油道，第一阻尼油道连接第一油口和第一缓冲室；缓冲阀芯上沿轴向布置有第二阻尼油道，第二阻尼油道连接第一缓冲室和第二缓冲室。与现有技术相比，在缓冲阀芯上沿轴向设置第二阻尼油道，并将第二缓冲室布置在缓冲阀芯第二端，在实现缓冲功能的前提下，简化了缓冲式溢流阀的结构，给加工制造带来便利。本发明还提出一种具有上述缓冲式溢流阀的液压系统。

　　【专利说明】

　　缓冲式溢流阀及液压系统

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及液压传动技术，具体涉及一种缓冲式溢流阀及液压系统。

　　【背景技术】

　　[0002 ]液压传动是利用液压油在密闭的液压系统中来传递运动和动力的一种传动方式，具有无极调速、调速范围大、反应快捷等诸多优点，已广泛应用于各类作业机械或运载工具上。

　　[0003]通常，液压系统包括动力元件、执行元件、辅助元件、液压油(也称工作介质)及控制元件等主要部分，动力元件的作用是将原动机输入的机械能转化为液压油的压力能，液压油经过油管提供给执行元件，常见的动力元件为液压栗。执行元件的作用是将液压油的压力能转化为机械能，带动工作机构动作，典型的执行元件有液压马达、液压油缸等。控制元件的作用是控制和调节液压系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证工作机构完成要求的动作，控制元件一般为各种液压阀类元件。辅助元件的作用辅助液压系统完成正常工作，比如油箱、油管、过滤器等。

　　[0004]在液压系统中，执行元件的启动或停止，不可避免的会引起液压系统内的压力急剧增大，急剧增大的压力很容易损坏液压零部件。为了降低液压冲击带来的负面影响，通常在液压系统的适当位置安装缓冲式溢流阀，利用缓冲式溢流阀可以抑制系统的压力波动，进而降低整机的故障率;然而，常见的缓冲式溢流阀结构过于复杂，加工难度较大，装配要求高。

　　【发明内容】

　　[0005]有鉴于此，本发明提出一种缓冲式溢流阀，与现有技术相比，该缓冲式溢流阀结构简单，加工方便。在此基础上，本发明还提出一种具有该缓冲式溢流阀的液压系统。

　　[0006]作为第一方面，本发明提出一种缓冲式溢流阀；该缓冲式溢流阀包括阀座、阀体、差动阀芯、缓冲阀芯及复位弹簧，所述阀座与阀体固定连接，所述阀座上设有第一油口，所述阀体上设置有第二油口和阀腔，所述差动阀芯和缓冲阀芯均滑动设置于所述阀腔内，所述差动阀芯的第一端与阀腔内壁滑动连接，且第一端的端部封堵在第一油口上，所述差动阀芯的第二端滑动设置在缓冲阀芯的第一端内；所述复位弹簧套设在差动阀芯上，且复位弹簧的一端顶抵在差动阀芯的第一端上，其另一端顶抵在弹簧座上;所述缓冲阀芯的第一端内设置有第一缓冲室，其第二端设置有第二缓冲室;所述差动阀芯上沿轴向布置有第一阻尼油道，第一阻尼油道连接第一油口和第一缓冲室;所述缓冲阀芯上沿轴向布置有第二阻尼油道，第二阻尼油道连接第一缓冲室和第二缓冲室。

　　[0007]优选地，所述阀体包括阀本体及调节套，调节套活动设置在阀本体上，所述调节套通过弹簧座顶抵在所述复位弹簧的端部，所述缓冲阀芯滑动设置于调节套内。

　　[0008]优选地，所述阀本体的内壁及调节套的外周壁上均设置有螺纹，所述调节套通过螺纹与阀本体连接。

　　[0009]优选地，所述第二阻尼油道上设置有节流堵，所述节流堵设置在缓冲阀芯的第二端内部;或者，所述第二阻尼油道上设置有节流孔。

　　[0010]优选地，所述缓冲阀芯的第二端的外周上设置有固定螺母，所述固定螺母与调节套内壁滑动连接，且调节套内壁上设置有限位台阶。

　　[0011]优选地，所述固定螺母与限位台阶之间设置有第一阻尼腔，所述固定螺母的外周壁与调节套的内壁之间设置有第三阻尼油道，所述第三阻尼油道连接第二缓冲室与第一阻尼腔。

　　[0012]优选地，所述差动阀芯的第二端和所述缓冲阀芯接触的外壁上设置有多道均压环槽。

　　[0013]优选地，所述缓冲阀芯的第一端的外壁与调节套内壁之间设置有第二阻尼腔，所述第二阻尼腔用于容置从第一阻尼腔及第二缓冲室渗透过来的液压油。

　　[0014]优选地，所述调节套上设置有径向泄油孔和轴向泄油孔，所述径向泄油孔、轴向泄油孔均与第二阻尼腔连接。

　　[0015]作为第二方面，本发明提出一种液压系统;该液压系统包括压力油源、液压马达、液压油箱及上述任意一项的缓冲式溢流阀，所述压力油源与液压马达的进油口、缓冲式溢流阀的第一油口连接，所述液压油箱与液压马达的回油口、缓冲式溢流阀的第二油口连接。

　　[0016]本发明提出的缓冲式溢流阀设置有阀座、阀体、差动阀芯、缓冲阀芯及复位弹簧，阀体与阀座固定连接，阀座上设置有第一油口和第二油口，差动阀芯和缓冲阀芯均滑动设置于阀体内，缓冲阀芯的第一端内设置有第一缓冲室，其第二端设置有第二缓冲室;差动阀芯上沿轴向布置有第一阻尼油道，第一阻尼油道连接第一油口和第一缓冲室;缓冲阀芯上沿轴向布置有第二阻尼油道，第二阻尼油道连接第一缓冲室和第二缓冲室。与现有技术相比，在缓冲阀芯上沿轴向设置第二阻尼油道，并将第二缓冲室布置在缓冲阀芯第二端，在实现缓冲功能的前提下，简化了缓冲式溢流阀的结构，给加工制造带来便利。

　　【附图说明】

　　[0017]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

　　[0018]图1为本发明具体实施例提供的缓冲式溢流阀的结构示意图；

　　[0019]图2为本发明具体实施例提供的阀座的结构示意图；

　　[0020]图3为本发明具体实施例提供的调节套的结构示意图；

　　[0021 ]图4为本发明具体实施例提供的差动阀芯的结构示意图；

　　[0022]图5为本发明具体实施例提供的缓冲阀芯的结构示意图；

　　[0023]图6为本发明具体实施例提供的节流堵的结构示意图；

　　[0024]图7为本发明具体实施例提供的固定螺母的结构示意图。

　　[0025]附图标记说明:

　　[0026]I一阀座2—阀本体3—差动阀芯4一缓冲阀芯5—复位弹黃

　　[0027]6—调节套7—锁紧螺母8—固定螺母9 一螺堵10—弹簧座

　　[0028]η 一第一油口 12 一第二油口 13—第一轴向油道

　　[0029]14 一第一缓冲室15 一第二缓冲室16—第二轴向油道

　　[0030]17—第二阻尼腔18—节流堵19 一第一阻尼腔21—阀前腔

　　[0031]22一阀后腔31—阀杆32—阀头33—第一节流孔

　　[0032]34—第一均压环槽41 一缓冲前腔42—缓冲后腔

　　[0033]43 一第二均压环槽61—左腔62—右腔63—过渡腔

　　[0034]64—径向泄油孔65—轴向泄油孔

　　【具体实施方式】

　　[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图1至7对本发明的具体实施例进行详细说明。

　　[0036]本发明具体实施例提出的缓冲式溢流阀包括阀座1、阀体、调节套6、差动阀芯3、缓冲阀芯4及复位弹簧5，阀座I上设置有第一油口 11，阀体包括阀本体2及调节套6，阀本体2上设置有第二油口 12，阀本体2与阀座I固定连接;如图2所示，阀本体2内部设置有阀前腔21和阀后腔22，阀前腔21位于阀本体2的左端，阀后腔22位于阀本体2的右端，第二油口 12沿径向布置在阀前腔21上，阀后腔22的内壁上设置有内螺纹。

　　[0037]如图3所示，调节套6的左端设置有左腔61，调节套6的右端设置有右腔62，左腔61和右腔62之间设置有过渡腔63，调节套6的左端的外周壁上设置有外螺纹，该外螺纹与阀后腔22内壁上的内螺纹配合。

　　[0038]如图4所示，差动阀芯3包括阀头32和阀杆31，阀头32位于阀杆31的左端，阀杆31的右端外壁上设置有第一均压环槽34，差动阀芯3上沿轴向设置有第一阻尼油道，第一阻尼油道具体包括第一轴向油道13和第一节流孔33，第一节流孔33设置在阀头32上，第一轴向油道13贯穿阀杆31并延伸至第一节流孔33处。

　　[0039]如图5所示，缓冲阀芯4包括缓冲前腔41、缓冲后腔42，缓冲前腔41位于缓冲阀芯4的左端，缓冲后腔42位于缓冲阀芯4的右端，缓冲阀芯4上沿轴向设置有第二阻尼油道，第二阻尼油道包括第二轴向油道16和第二节流孔，第二轴向油道16设置在缓冲前腔41和缓冲后腔42之间，第二节流孔设置在节流堵18上，节流堵18外周壁上设置有外螺纹，该外螺纹与缓冲后腔42内壁上的内螺纹配合，缓冲阀芯4右端外周壁上设置有外螺纹，通过螺纹连接有固定螺母8。

　　[0040]如图1所示，在缓冲式溢流阀上，调节套6通过螺纹活动连接在阀本体2上，调节套6通过旋转可以在阀后腔22内轴向移动，为了固定调节套6和阀本体2的相对位置，在阀本体2和调节套6之间设有锁紧螺母7。差动阀芯3的阀头32与阀前腔21的内壁滑动连接，阀头32的锥面顶抵在第一油口 11上，滑杆的右端滑动设置在缓冲前腔41内，在缓冲前腔41内形成有第一缓冲室14;缓冲阀芯4滑动设置在调节套6内，且缓冲阀芯4的右端穿过调节套6的过渡腔63，并延伸至调节套6的右腔62，在缓冲阀芯4上设置有第二均压环槽43，调节套6的右端上设置有螺堵9，缓冲阀芯4的右端与螺堵9之间形成有第二缓冲室15，在固定螺母8与右腔62的台阶之间形成有第一阻尼腔19，在左腔61与缓冲前腔41的外壁之间形成有第二阻尼腔17;固定螺母8与调节套6之间设置有间隙，该间隙具有阻尼作用，在压力作用下，液压油可以从第二缓冲室15流动至第一阻尼腔19;为了方便液压油流出，在调节套6上设置有径向泄油孔64和轴向泄油孔65，径向泄油孔64和轴向泄油孔65均与第二阻尼腔17连通。复位弹簧5套设在差动阀芯3的阀杆31上，其左端抵靠在阀头32上，右端抵靠在弹簧座10上，弹簧座10滑动套设在阀杆31上，弹簧座10的右侧抵靠在缓冲阀芯4的左端或者调节套6的左端端面上，在复位弹簧5的作用下，差动阀芯3向第一油口 11压紧，在调节套6或者缓冲阀芯4的驱使下，弹簧座10沿阀杆31向左移动。

　　[0041 ]工作时，第一油口 11与液压系统的高压油路连接，第二油口 12与液压系统的低压油路连接;该缓冲式溢流阀的工作原理是:第一油口 11处的压力随液压系统的压力升高，当升高至第一预定值，差动阀芯3左端的受力大于复位弹簧5及第一缓冲室14的阻力时，差动阀芯3向右移动，第一油口 11和第二油口 12连通，液压油从高压一侧往低压一侧流动，高压油路的压力的增大趋势减缓或者停止，同时，液压油经第一阻尼油道进入到第一缓冲室14，随着第一缓冲室14的压力逐步升高，当第一缓冲室14和复位弹簧5的作用力大于差动阀芯3左端的受力时，差动阀芯3向左移动，关闭第一油口 11，液压系统高压油路的压力继续升高；随着压力继续升高，差动阀芯3再次向右移动，第一油口 11和第二油口 12导通，高压油路的压力再次减缓增大趋势，同时，第一缓冲室14内的液压油进入到第二缓冲室15，液压油经过第三阻尼油道向第一阻尼腔19转移，一定程度上延缓了第二缓冲室15的压力上升时间，当第二缓冲室15的压力升高至缓冲阀芯4右端的受力大于左端时，缓冲阀芯4向左移动，进而压缩复位弹簧5，直至固定螺母8移动至调节套6右侧，完成缓冲功能，在复位弹簧5和第一缓冲室14的作用力下，差动阀芯3向左移动，进而关闭第一油口 11。以上整个过程非常短暂，主要起到启动平稳和有效抑制系统的压力波动。液压系统高压油路的压力继续升高，当压力升高至溢流阀值时，差动阀芯3左端的受力再次克服复位弹簧5和第一缓冲室14阻力时，差动阀芯3向右移动，高压油路开始泄压，防止压力过高，实现溢流阀溢流功能。

　　[0042]根据上述工作原理可以知道，通过第一阻尼油道、第一缓冲室14、第二阻尼油道、第二缓冲室15及复位弹簧5的联合作用，高压油路的压力是逐步升高的，避免系统压力急剧升高所带来的负面影响;并且，在高压油路的压力达到溢流阀值时，主动对高压油路进行泄压，防止过载。

　　[0043]在缓冲阀芯4向左移动的过程中，第一阻尼腔19内的液压油可以经第三阻尼油道流动至第二缓冲室15，由于第一阻尼腔19的阻尼作用，缓冲阀芯4向左移动的过程更缓慢、更平稳，最终减缓高压油路压力升高的进程。

　　[0044]当第一油口11的压力低至一定程度，复位弹簧5驱使差动阀芯3向左移动，缓冲阀芯4向右移动，最终复位至初始状态。第二阻尼腔17的液压油，经过缓冲阀芯4与调节套6上的间隙、径向泄油孔64和轴向泄油孔65排出，第二缓冲室15的液压油经过第三阻尼油道进入第一阻尼腔19，都起到了一定的缓冲效果。

　　[0045]在上述实施例中，通过设置第一均压环槽34，可以防止差动阀芯3与缓冲阀芯4之间出现卡滞现象，保证差动阀芯3与缓冲阀芯4之间能够顺畅滑动；同理，通过设置第二均压环槽43，可以防止缓冲阀芯4与调节套6之间出现卡滞现象，保证缓冲阀芯4与调节套6之间能够顺畅滑动。

　　[0046]在其它实施例中，第二节流孔可以直接在第二轴向油道16中，进而可以去掉节流堵18。

　　[0047]与现有技术相比，上述的缓冲式溢流阀具有以下优点:结构简单紧凑，体积小、加工安装方便，减少卡滞风险;有效吸收系统压力脉冲，抑制压力波动，延长整机寿命。

　　[0048]另外，本发明具体实施例还提出一种液压系统，包括压力油源、液压马达、液压油箱及上述的缓冲式溢流阀，压力油源与液压马达的进油口、缓冲式溢流阀的第一油口 11连接，液压油箱与液压马达的回油口、缓冲式溢流阀的第二油口 12连接。

　　[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种缓冲式溢流阀，其特征在于，包括阀座(I)、阀体(2)、差动阀芯(3)、缓冲阀芯(4)及复位弹簧(5)，所述阀座(I)与阀体(2)固定连接，所述阀座(I)上设有第一油口(11)，所述阀体(2)上设置有第二油口(12)和阀腔，所述差动阀芯(3)和缓冲阀芯(4)均滑动设置于所述阀腔内，所述差动阀芯(3)的第一端与阀腔内壁滑动连接，且第一端的端部封堵在第一油口(11)上，所述差动阀芯(3)的第二端滑动设置在缓冲阀芯(4)的第一端内；所述复位弹簧(5)套设在差动阀芯(3)上，且复位弹簧(5)的一端顶抵在差动阀芯(3)的第一端上，其另一端顶抵在弹簧座(10)上;所述缓冲阀芯(4)的第一端内设置有第一缓冲室(14)，其第二端设置有第二缓冲室(15);所述差动阀芯(3)上沿轴向布置有第一阻尼油道，第一阻尼油道连接第一油口(11)和第一缓冲室(14);所述缓冲阀芯(4)上沿轴向布置有第二阻尼油道，第二阻尼油道连接第一缓冲室(14)和第二缓冲室(15)。2.根据权利要求1所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述阀体包括阀本体(2)及调节套(6)，调节套(6)活动设置在阀本体(2)上，所述调节套(6)通过弹簧座(10)顶抵在所述复位弹簧(5)的端部，所述缓冲阀芯(4)滑动设置于调节套(6)内。3.根据权利要求2所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述阀本体(2)的内壁及调节套(6)的外周壁上均设置有螺纹，所述调节套(6)通过螺纹与阀本体(2)连接。4.根据权利要求3所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述第二阻尼油道上设置有节流堵(18)，所述节流堵(18)设置在缓冲阀芯(4)的第二端内部;或者，所述第二阻尼油道上设置有节流孔。5.根据权利要求4所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述缓冲阀芯(4)的第二端的外周上设置有固定螺母(8)，所述固定螺母(8)与调节套(6)内壁滑动连接，且调节套(6)内壁上设置有限位台阶。6.根据权利要求5所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述固定螺母(8)与限位台阶之间设置有第一阻尼腔(19)，所述固定螺母(8)的外周壁与调节套(6)的内壁之间设置有第三阻尼油道，所述第三阻尼油道连接第二缓冲室(15)与第一阻尼腔(19)。7.根据权利要求6所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述差动阀芯(3)的第二端和所述缓冲阀芯(4)接触的外壁上设置有多道均压环槽。8.根据权利要求6所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述缓冲阀芯(4)的第一端的外壁与调节套(6)内壁之间设置有第二阻尼腔(17)，所述第二阻尼腔(17)用于容置从第一阻尼腔(19)及第二缓冲室(15)渗透过来的液压油。9.根据权利要求8所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述调节套(6)上设置有径向泄油孔(64)和轴向泄油孔(65)，所述径向泄油孔(64)、轴向泄油孔(65)均与第二阻尼腔(17)连接。10.—种液压系统，其特征在于，包括压力油源、液压马达、液压油箱及权利要求1至9任意一项所述的缓冲式溢流阀，所述压力油源与液压马达的进油口、缓冲式溢流阀的第一油口(11)连接，所述液压油箱与液压马达的回油口、缓冲式溢流阀的第二油口(12)连接。

　　【文档编号】F16K17/30GK105909583SQ201610117751

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年3月2日

　　【发明人】叶清, 陈婉君, 崔英丽

　　【申请人】杭州力龙液压有限公司

　　缓冲式溢流阀的制作方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种缓冲式溢流阀，它设置有第一节流孔、第二节流孔及第三节流孔，并形成了第一缓冲腔、第二缓冲腔及第三缓冲腔三个缓冲腔，通过三个缓冲腔的逐级缓冲作用，可以使液压系统压力增大的过程延缓，进而避免压力升高过快，同时可通过改变缓冲腔的大小调节缓冲时间。另外，通过将缓冲活塞设置在阀杆上，可以使阀的体积更小，结构更紧凑；阀杆的导向作用，可以减小阀芯及缓冲活塞移动过程中偏心卡滞造成的异常磨损。因此，与现有技术相比，本发明提出的缓冲式溢流阀在实现缓冲功能的前提下，进一步增强了压力瞬间上升及持续上升时的缓冲效果，减小阀芯及缓冲活塞的磨损，提高了缓冲式溢流阀的寿命。

　　【专利说明】

　　缓冲式溢流阀

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及液压传动技术，具体涉及一种缓冲式溢流阀。

　　【背景技术】

　　[0002]在挖掘机行走启动及制动过程中，行走机构负载瞬间上升较大，导致行走机构内部冲击较大，零部件磨损较严重。为了降低液压冲击带来的负面影响，通常在液压系统的适当位置安装缓冲式溢流阀，利用缓冲式溢流阀可以抑制系统的压力波动，进而降低整机的故障率。常见的缓冲式溢流阀，缓冲装置全部安装在溢流阀套外侧，直接承受压力冲击，因此易造成缓冲装置卡滞及严重磨损，使缓冲装置的平均寿命时间较短，同时缓冲装置仅靠缓冲活塞移动产生的体积进行缓冲，缓冲效果不佳，不能更好的发挥缓冲溢流的保护作用，导致使用寿命较短。

　　【发明内容】

　　[0003]有鉴于此，本发明提出一种缓冲式溢流阀，与现有技术相比，该缓冲式溢流阀结构可靠，缓冲效果明显。

　　[0004]本发明提出一种缓冲式溢流阀，它包括阀座、阀体、阀芯、缓冲活塞及复位弹簧，所述阀座上设置有第一油口，所述阀体上设置有第二油口和阀腔，所述阀体和阀座固定连接，所述阀芯和复位弹簧均设置在阀腔内，所述阀芯包括阀头和阀杆，所述阀杆的一端与阀头连接，其另一端与复位弹簧连接，所述阀头与阀腔的内壁滑动连接;所述阀芯上设置有第一节流孔、第二节流孔及第一缓冲腔，第一节流孔和第二节流孔分别位于阀芯的两端，第一缓冲腔将第一节流孔和第二节流孔连通;所述缓冲活塞可滑动地套设在阀杆上，且缓冲活塞的外周壁与阀腔的内壁可滑动的连接，所述缓冲活塞将阀腔分割为第二缓冲腔和第三缓冲腔，且所述缓冲活塞上设置有第三节流孔;所述第一节流孔连接第一油口和第一缓冲腔，所述第二节流孔连接第一缓冲腔与第二缓冲腔，所述第三节流孔连接第二缓冲腔与第三缓冲腔。

　　[0005]优选地，所述阀体包括阀本体及调节套，所述阀本体的一端与阀座连接，其另一端与调节套通过螺纹连接;所述复位弹簧设置于调节套内。

　　[0006]优选地，所述调节套上设有调节杆，所述调节杆与调节套通过螺纹连接，且调节杆的内端位于调节套内，其外端延伸至调节套外部;所述复位弹簧远离阀芯的一端通过弹簧座顶抵在调节杆的内端上。

　　[0007]优选地，所述第三节流孔的直径小于第一节流孔和第二节流孔的直径。

　　[0008]优选地，所述阀芯上设置有节流堵，所述第二节流孔设置于所述节流堵上。

　　[0009]优选地，所述阀腔内设置有内凸的导向圆环，所述阀杆可滑动地穿过导向圆环，所述第三缓冲腔位于导向圆环和缓冲活塞之间。

　　[0010]优选地，所述导向圆环上设置有多个沿轴向布置的过流通孔，多个所述过流通孔围绕阀杆圆周均匀布置。

　　[0011]优选地，所述导向圆环与阀杆径向之间设置有预定的间隙。

　　[0012]优选地，所述阀杆上设置有均压环槽;和/或，所述缓冲活塞上设置有均压环槽。

　　[0013]本发明提出的缓冲式溢流阀设置有第一节流孔、第二节流孔及第三节流孔，并形成了第一缓冲腔、第二缓冲腔及第三缓冲腔三个缓冲腔，通过三个缓冲腔的逐级缓冲作用，可以使液压系统压力增大的过程延缓，进而避免压力升高过快，同时可通过改变缓冲腔的大小调节缓冲时间。另外，通过将缓冲活塞设置在阀杆上，可以使阀的体积更小，结构更紧凑；阀杆的导向作用，可以减小阀芯及缓冲活塞移动过程中偏心卡滞造成的异常磨损。因此，与现有技术相比，本发明提出的缓冲式溢流阀在实现缓冲功能的前提下，进一步增强了压力瞬间上升及持续上升时的缓冲效果，减小阀芯及缓冲活塞的磨损，提高了缓冲式溢流阀的寿命。

　　【附图说明】

　　[0014]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

　　[0015]图1为本发明具体实施例提供的缓冲式溢流阀的结构示意图；

　　[0016]图2为本发明具体实施例提供的阀芯的结构示意图；

　　[0017]图3为本发明具体实施例提供的阀本体的结构示意图；

　　[0018]图4为本发明具体实施例提供的调节套的结构示意图；

　　[0019]图5为本发明具体实施例提供的缓冲活塞的结构示意图。

　　[0020]附图标记说明:

　　[0021]I一阀座2—阀本体3—阀芯4一复位弹黃5—调节套

　　[0022]6—缓冲活塞7—调节杆8—第一锁紧螺母9一第二锁紧螺母

　　[0023]10一第一油口 20一第二油口 21 一第二缓冲腔22一第三缓冲腔

　　[0024]23—导向圆环24—过流通孔31—阀杆32—阀头

　　[0025]33—第一节流孔34—第一缓冲腔35—第二节流孔36—节流堵

　　[0026]61 一第三节流孔

　　【具体实施方式】

　　[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图1至5对本发明的具体实施例进行详细说明。

　　[0028]如图1所示，本发明具体实施例提出的缓冲式溢流阀包括阀座1、阀体、阀芯3、缓冲活塞6及复位弹簧4;阀体包括阀本体2及调节套5，阀座I上设置有第一油口 10，阀本体2上设置有第二油口 20，阀本体2的一端与阀座I固定连接，其另一端与调节套5通过螺纹连接，阀本体2与调节套5内部形成阀腔，阀芯3和复位弹簧4设置在阀腔内；如图3所示，阀本体2上设置有内凸的导向圆环23，导向圆环23上设置有多个轴向延伸的过流通孔24。

　　[0029]如图2所示，阀芯3包括阀头32和阀杆31，阀头32位于阀杆31的左端；阀头32的外周壁与阀本体2滑动连接，阀头32端部设置有锥形密封面，用于封堵第一油口 10;复位弹簧4设置在调节套5内，阀杆31穿过阀本体2上的导向圆环23，且阀杆31与导向圆环23之间径向设置有预定的间隙，阀杆31的右端通过弹簧座顶抵在复位弹簧4的左端上，复位弹簧4的作用力驱使阀芯3朝向第一油口 10运动;在阀芯3上按顺序设置有第一节流孔33、第一缓冲腔34及第二节流孔35，且第一节流孔33位于阀头32上，第二节流孔35位于阀杆31的右端。

　　[0030]如图1所示，缓冲活塞6可滑动地套设在阀杆31上，且缓冲活塞6的外周壁阀本体2内壁可滑动的连接，缓冲活塞6将阀腔分割为第二缓冲腔21和第三缓冲腔22，且在缓冲活塞6上设置有第三节流孔61;在缓冲式溢流阀上，第一节流孔33连接第一油口 10和第一缓冲腔34，第二节流孔35连接第一缓冲腔34与第二缓冲腔21，第三节流孔61连接第二缓冲腔21与第三缓冲腔22，且第三节流孔61的直径小于第一节流孔33和第二节流孔35。

　　[0031 ]应用时，第一油口 10连接高压油路，第二油口 20连接低压油路;该缓冲式溢流阀的工作原理是:随着高压油路的压力升高，阀芯3左端受到的作用力大于右端的阻力时，阀芯3向右移动，第一油口 10与第二油口 20连通，进而对高压油路进行泄压，高压油路的压力减缓增大趋势，与此同时，部分液压油克服第一节流孔33的阻尼进入到第一缓冲腔34，第一缓冲腔34可以容纳部分液压油，进一步延缓压力增大的趋势;随着压力继续升高，液压油克服第二节流孔35的阻尼进入到第二缓冲腔21，第二缓冲腔21可以容纳一定量的液压油，同样也可以延缓高压油路压力增大的趋势，在液压油的作用下，缓冲活塞6向左移动，使得第二缓冲腔21体积增大，进而可以容纳更多的液压油，进一步延缓压力的增大趋势;随着高压油路的压力逐步增加及第二缓冲腔21的压力逐步增大，当阀芯3右端的受力大于左端受力时，阀芯3向左移动，驱使阀头32封堵在第一油口 10处，最终高压油路的压力从较低的状态逐步增加到较高的状态，阀芯3在开启及关闭过程中，移动缓慢，缓冲活塞6在移动过程中缓慢，减小因快速冲击产生的阀芯3及缓冲活塞6偏移，减小缓冲活塞6的磨损。

　　[0032]当第二油口20连接高压油路、第一油口 10连接低压油路时，随着压力增大，液压油依次经过流通孔24、阀杆31与导向圆形之间的间隙，进入到第三缓冲腔22，在液压油的驱使下，缓冲活塞6向右移动;随着压力继续增大，液压油克服第三节流孔61的阻尼，进入到第二缓冲腔21，由于第三节流孔61的作用，第三缓冲腔22内的压力增长缓慢，使缓冲活塞6缓慢向右移动，减小缓冲活塞6的磨损。随着压力继续增大，液压油经第二节流孔35进入第一缓冲腔34，并最终经过第一节流孔33流动至第一油口 10。

　　[0033]根据上述工作原理可以理解，在压力突然增大时，第一缓冲腔34、第二缓冲腔21及第三缓冲腔22通过容纳部分液压油，从而减缓高压油路压力的升高，同时，阀芯3在压力增大过程中，适时对高压油路进行一定程度的泄压，使得压力的增大更为减缓。

　　[0034]通过设置导向圆环23可以保证阀芯3的沿轴向运动，并且在阀杆31与导向圆环23之间设置预定间隙，可以减少阀杆31与导向圆环23的直接接触，减轻磨损。

　　[0035]在优选的实施例中，阀本体2与调节套5通过螺纹连接，旋转调节套5，可以驱使调节套5相对阀本体2沿轴向移动，进而调节限位活塞的行程;为了锁定阀本体2与调节套5的相对位置，阀本体2与调节套5之间设置有第一锁紧螺母8。

　　[0036]在优选的实施例中，调节套5上设有调节杆7，调节杆7与调节套5通过螺纹连接，且调节杆7的内端位于调节套5内，其外端延伸至调节套5外部;复位弹簧4远离阀芯3的一端顶抵在弹簧座上，弹簧座的另外一端紧靠在调节杆7的内端上，调节杆7的外端上设置有第二锁紧螺母9。旋转调节杆7，调节杆7相对调节套5做轴向移动，进而调节复位弹簧4的预压缩量;第二锁紧螺母9用于锁定调节杆7与调节套5的相对位置。

　　[0037]在优选的实施例中，阀杆31和缓冲活塞6的外周壁上设置有均压环槽，均压环槽可以使滑动接触面之间嵌入更多的液压油，从而减轻摩擦。

　　[0038]在其它实施例中，阀芯3上设置有节流堵36，第二节流孔35设置于节流堵36上。通过节流堵36，可以方便第二节流孔35的设置。

　　[0039]另外，本发明具体实施例还提出一种液压系统，包括压力油源、液压马达及上述缓冲式溢流阀，压力油源与液压马达的进油口、缓冲式溢流阀的第一油口 10连接，液压马达的回油口与缓冲式溢流阀的第二油口 20连接。

　　[0040]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种缓冲式溢流阀，其特征在于，包括阀座(I)、阀体、阀芯(3)、缓冲活塞(6)及复位弹簧(4)，所述阀座(I)上设置有第一油口(10)，所述阀体上设置有第二油口(20)和阀腔，所述阀体和阀座(I)固定连接，所述阀芯(3)和复位弹簧(4)均设置在阀腔内，所述阀芯(3)包括阀头(32)和阀杆(31)，所述阀杆(31)的一端与阀头(32)连接，其另一端与复位弹簧(4)连接，所述阀头(32)与阀腔的内壁滑动连接;所述阀芯(3)上设置有第一节流孔(33)、第二节流孔(35)及第一缓冲腔(34)，第一节流孔(33)和第二节流孔(35)分别位于阀芯(3)的两端，第一缓冲腔(34)将第一节流孔(33)和第二节流孔(35)连通;所述缓冲活塞(6)可滑动地套设在阀杆(31)上，且缓冲活塞(6)的外周壁与阀腔的内壁可滑动的连接，所述缓冲活塞(6)将阀腔分割为第二缓冲腔(21)和第三缓冲腔(22)，且所述缓冲活塞(6)上设置有第三节流孔(61);所述第一节流孔(33)连接第一油口(10)和第一缓冲腔(34)，所述第二节流孔(35)连接第一缓冲腔(34)与第二缓冲腔(21)，所述第三节流孔(61)连接第二缓冲腔(21)与第三缓冲腔(22)。2.根据权利要求1所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述阀体包括阀本体(2)及调节套(5)，所述阀本体(2)的一端与阀座(I)连接，其另一端与调节套(5)通过螺纹连接;所述复位弹簧(4)设置于调节套(5)内。3.根据权利要求2所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述调节套(5)上设有调节杆(7)，所述调节杆(7)与调节套(5)通过螺纹连接，且调节杆(7)的内端位于调节套(5)内，其外端延伸至调节套(5)外部;所述复位弹簧(4)远离阀芯(3)的一端通过弹簧座顶抵在调节杆(7)的内端上。4.根据权利要求3所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述第三节流孔(61)的直径小于第一节流孔(33)和第二节流孔(35)的直径。5.根据权利要求4所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述阀芯(3)上设置有节流堵(36),所述第二节流孔(35)设置于所述节流堵(36)上。6.根据权利要求1所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述阀腔内设置有内凸的导向圆环(23)，所述阀杆(31)可滑动地穿过导向圆环(23)，所述第三缓冲腔(22)位于导向圆环(23)和缓冲活塞(6)之间。7.根据权利要求6所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述导向圆环(23)上设置有多个沿轴向布置的过流通孔(24)，多个所述过流通孔(24)围绕阀杆(31)圆周均匀布置。8.根据权利要求6所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述导向圆环(23)与阀杆(31)径向之间设置有预定的间隙。9.根据权利要求1至8任意一项所述的缓冲式溢流阀，其特征在于，所述阀杆(31)上设置有均压环槽;和/或，所述缓冲活塞(6)上设置有均压环槽。

　　【文档编号】F16K17/30GK105909584SQ201610118759

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年3月2日

　　【发明人】孙强, 杨时运, 袁瑞康

　　【申请人】杭州力龙液压有限公司

　　一种防止摆动阀的制作方法

　　【专利摘要】本发明提供了一种防止摆动阀，包括阀块，第一安装腔；第二安装腔；第一防摆阀F1和第二防摆阀F2，第一防摆阀F1和第二防摆阀F2为相同的液压阀，第一防摆阀F1包括阀体，下阀芯和上阀芯，下阀芯上包括位于下阀芯下端部的阻尼单元、滑阀芯腔和下阀芯弹簧，位于滑阀芯腔的滑阀芯，滑阀芯上开设有开关阀S；阀体下端设有阀芯腔，阀座腔，环形槽油道，阀体上还包括与阀芯腔相通的第二辅助油道、一端与环形槽油道相连另一端打通阀体端面的泄油油道，且泄油油道与第二辅助油道相通；上阀芯包括上阀芯油道，上阀芯弹簧，第二阻尼孔C。本发明提供的防止摆动阀，改进了阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易。

　　【专利说明】

　　一种防止摆动阀

　　技术领域

　　[0001 ]本发明涉及工程机械领域，更具体而言，涉及一种防止摆动阀。

　　【背景技术】

　　[0002]目前，挖掘机上液压回转马达在制动的过程中，由于惯性带来的压力冲击及压力波动会导致液压马达瞬间正、反交替动作，这种瞬间正、反交替旋转会导致液压系统波动，从而大大降低了挖掘机回转的操纵性能，甚至可能会损坏系统的其它液压部件，造成挖掘机整机寿命缩短。

　　[0003]现有技术中，普遍采用回转马达上设置防止摆动阀来消除、吸收液压马达工作油口的压力冲击，确保挖掘机整机回转达到平稳停车的效果。但是，现有的防止摆动阀零件数量较多、必须包含防止逆反机构或者单向阀结构，整体结构复杂，加工难度大。

　　[0004]因此，提供一种防止摆动阀，改进阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易，是本发明所要解决的问题。

　　【发明内容】

　　[0005]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种防止摆动阀，改进阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易。

　　[0006]有鉴于此，本发明提供了一种防止摆动阀，包括阀块I，所述阀块I包括第一侧油口A;第二侧油口B;与所述第一侧油口A连接的第一连接油道Al;与所述第二侧油口B连接的第二连接油道BI;与所述第一连接油道Al连接的第一安装腔11;与所述第二连接油道BI连接的第二安装腔12;分别安装于所述第一安装腔11和所述第二安装腔12里的第一防摆阀Fl和第二防摆阀F2，所述第一防摆阀Fl和所述第二防摆阀F2为相同的液压阀，所述第一防摆阀Fl包括阀体2，位于所述阀体2下端的下阀芯31和位于所述阀体2上端的上阀芯32，所述下阀芯31上包括位于所述下阀芯31下端部的阻尼单元310、滑阀芯腔30和下阀芯弹簧33，位于所述滑阀芯腔30的滑阀芯34，所述滑阀芯34上开设有开关阀S，与所述开关阀S对应的阀孔37;所述阀体2下端设有阀芯腔21，与所述阀芯腔21相连的阀座腔22，与所述阀座腔22相连的环形槽油道221，所述阀体2上还包括与所述阀芯腔21相通的第二辅助油道24、一端与所述环形槽油道221相连另一端打通所述阀体2端面的泄油油道222，且所述泄油油道222与所述第二辅助油道24相通;所述上阀芯32包括上阀芯油道323，上阀芯弹簧35，一端与所述上阀芯油道323相通另一端延伸至所述上阀芯32端面的第二阻尼孔C;在所述第一侧油口 A与所述第二安装腔12之间还开设有第一泄压油道A2;在所述第二侧油口 B与所述第一安装腔11之间还开设有第二泄压油道B2;在所述阀体2靠近所述下阀芯31的端部设置有螺堵4。

　　[0007]优选地，所述开关阀S包括开关阀油道342和第三辅助油道341，所述第三辅助油道341—端与所述开关阀油道342连接，另一端打通所述滑阀芯34的底端，所述开关阀油道342与所述阀孔37对应。

　　[0008]优选地，所述开关阀油道342还包括位于所述滑阀芯34上的环形储油端部。

　　[0009]优选地，所述阻尼单元310包括位于所述下阀芯31下端部的第一辅助油道315，与所述第一辅助油道315连接的第一阻尼孔316。

　　[0010]优选地，所述滑阀芯34上还包括第一环形储油槽N。

　　[0011 ]优选地，所述上阀芯32上包括第二环形储油槽P。

　　[0012]优选地，所述下阀芯弹簧33的弹簧刚度大于所述上阀芯弹簧35的弹簧刚度。

　　[0013]优选地，所述第一防摆阀Fl还包括套装在所述阀体2外部、一端与所述阀体2的一个端面抵接一端与所述第一油道Al内部的截面抵接的橡胶密封垫6。

　　[0014]优选地，所述第一安装腔11还包括第二环形油槽111。

　　[0015]优选地，所述阀体2上还包括阀体外螺纹20，所述阀块I上还包括内螺纹10，所述阀体外螺纹20与所述内螺纹10匹配。

　　[0016]本发明提供的防止摆动阀，改进了阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易。

　　【附图说明】

　　[0017]图1是本发明所提供防止摆动阀一实施例的结构示意图；

　　[0018]图2是图1中所示本发明所提供防止摆动阀阀块一实施例的结构示意图；

　　[0019]图3是图1中所示本发明所提供防止摆动阀一实施例的结构示意图；

　　[0020]图4是图1中所示本发明所提供防止摆动阀阀体一实施例的结构示意图；

　　[0021]图5是图1中所示本发明所提供防止摆动阀阀芯组件一实施例的结构示意图；

　　[0022]图6是图1中所示本发明所提供防止摆动阀下阀芯一实施例的结构示意图；

　　[0023]图7是图1中所示本发明所提供防止摆动阀上阀芯一实施例的结构示意图；

　　[0024]图8是图1中所示本发明所提供防止摆动阀滑阀芯一实施例的结构示意图。

　　[0025]其中，图1至8中附图标记与部件名称之间的对应关系为:

　　[0026]I阀块；10内螺纹；11第一安装腔；111第二环形油槽;12第二安装腔;2阀体;20阀体外螺纹;21阀芯腔；211限位平面;22阀座腔;221环形槽油道;222泄油通道;23阀座下腔;24第二辅助油道;3阀芯组件;30滑阀芯腔;31下阀芯;311下阀座;312下阀杆;313下阀杆凹腔；314下阀芯油道;315第一辅助油道;316第一阻尼孔;32上阀芯；321上阀座;322上阀杆;323上阀芯油道;324上阀杆腔；325环形导座；33下阀芯弹簧；34滑阀芯；341第三辅助油道;342开关阀油道;343环形油道;35上阀芯弹簧;36垫片;37阀孔;4螺堵;5密封圈；6橡胶密封垫。

　　【具体实施方式】

　　[0027]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

　　[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

　　[0029]本发明提供了一种防止摆动阀，包括阀块I，所述阀块I包括第一侧油口A;第二侧油口B;与所述第一侧油口A连接的第一连接油道Al;与所述第二侧油口B连接的第二连接油道BI;与所述第一连接油道Al连接的第一安装腔11;与所述第二连接油道BI连接的第二安装腔12;分别安装于所述第一安装腔11和所述第二安装腔12里的第一防摆阀Fl和第二防摆阀F2，所述第一防摆阀Fl和所述第二防摆阀F2为相同的液压阀，所述第一防摆阀Fl包括阀体2，位于所述阀体2下端的下阀芯31和位于所述阀体2上端的上阀芯32，所述下阀芯31上包括位于所述下阀芯31下端部的阻尼单元310;滑阀芯腔30和下阀芯弹簧33，位于所述滑阀芯腔30的滑阀芯34，所述滑阀芯34上开设有开关阀S，与所述开关阀S对应的阀孔37;所述阀体2下端设有阀芯腔21，与所述阀芯腔21相连的阀座腔22，与所述阀座腔22相连的环形槽油道221，所述阀体2上还包括与所述阀芯腔21相通的第二辅助油道24; —端与所述环形槽油道221相连另一端打通所述阀体2端面的泄油油道222，且所述泄油油道222与所述第二辅助油道24相通;所述上阀芯32包括上阀芯油道323，上阀芯弹簧35，一端与所述上阀芯油道323相通另一端延伸至所述上阀芯32端面的第二阻尼孔C;在所述第一侧油口 A与所述第二安装腔12之间还开设有第一泄压油道A2;在所述第二侧油口 B与所述第一安装腔11之间还开设有第二泄压油道B2;在所述阀体2靠近所述下阀芯31的端部设置有螺堵4。

　　[0030]该事实例所提供的防止摆动阀的工作原理为:

　　[0031]假设第一侧油口A和第二侧油口B为液压马达的工作油口，第一侧油口A为出油口，第二侧油口 B为进油口:

　　[0032]正常工作时，B 口压力油沿第二连接油道B1、上阀芯油道323、下阀芯油道314进入液压室G，克服上阀芯弹簧35和下阀芯弹簧33推动下阀芯31向下移，上阀芯32也随下阀芯31的移动向下移，上阀芯32与下阀芯31贴合，保证第一侧油口 A与第二侧油口 B不相通;B 口压力油沿第二泄压油道B2、泄油通道222、第二辅助油道24进入下阀芯31下腔，通过阻尼单元310进入下阀芯31上腔，克服上阀芯弹簧35和下阀芯弹簧33推动下阀芯31向下移，上阀芯32也随下阀芯31的移动向下移，上阀芯32与下阀芯31贴合，保证第一侧油口 A与第二侧油口 B不相通，液压马达可正常使用。

　　[0033]当突然切断第一侧油口A、第二侧油口 B工作油时，液压马达将停止运转，但液压马达由于惯性会继续运转，此时液压马达变为栗原理工作，相应地第一侧油口 A变为压力油口，此时第一侧油口A的压力冲击很大，此时第一侧油口A压力大于第二侧油口B压力，为使阀芯具有正常的衰减速度，增加了能够根据第一、二侧油口A、B压力变化的选择机构，即在滑阀芯34上开设开关阀S，第一侧油口 A压力油沿第一连接油道Al、上阀芯油道323、下阀芯油道314进入液压室G，滑阀芯34移至最左位，这样将下阀芯31的上下腔沟通，下阀芯31上第一阻尼孔316不起作用，克服上阀芯弹簧35和下阀芯弹簧33推动下阀芯31向下移，上阀芯32也随下阀芯31的移动向下移，下阀芯31的移动可以吸收一部分压力冲击，在第一侧油口 A压力下降的过程中，下阀芯31的后退速度大于上阀芯32的后退速度，下阀芯31与上阀芯32脱开，将第一侧油口A油液泄到第二侧油口B，起到抑制挖掘机上车机构反转作用；当第二侧油口 B压力大于第一侧油口 A压力时，第二侧油口 B压力油沿第二泄压油道B2、泄油通道222、第二辅助油道24进入下阀芯31下腔，通过阻尼单元310进入下阀芯31上腔，滑阀芯34由于压差作用，推至最右位，下阀芯31的上下腔关闭，下阀芯31上阻尼单元310起作用，同时下阀芯31朝右移动。在第二侧油口B压力下降的过程中，由于下阀芯31上阻尼单元310的作用，下阀芯31的后退速度低于上阀芯32的后退速度，下阀芯31与上阀芯32—直贴合，油液无法从第二侧油口B泄到第一侧油口A;通过以上作用，快速有效消除第一侧油口 A的压力波动，使第一侧油口 A的压力平稳下降直到液压马达完全停止。

　　[0034]该事实例所提供的技术方案，通过在下阀芯设置开关阀、在下阀芯与上阀芯上都设置阻尼孔，当第二侧油口压力大于第一侧油口压力时，通过阀芯上的阻尼孔，降低了阀芯后移的衰减速度，使阀芯与阀座关闭；当第一侧油口压力大于第二侧油口压力时，利用在滑阀芯上开设的开关阀，达到平稳衰减的目的，改变了现有技术中必须设置防止逆反机构或者单向阀的现状，简化了阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易O

　　[0035]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述开关阀S包括开关阀油道342和第三辅助油道341，所述第三辅助油道341—端与所述开关阀油道342连接，另一端打通所述滑阀芯34的底端，所述开关阀油道342与所述阀孔37对应。

　　[0036]该事实例所提供的技术方案，通过在下阀芯上开设有孔和油道形成开关阀，改变了现有技术中必须设置防止逆反机构或者单向阀的现状，简化了阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易。

　　[0037]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述开关阀油道342还包括位于所述滑阀芯34上的环形储油端部。

　　[0038]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述阻尼单元310包括位于所述下阀芯31下端部的第一辅助油道315，与所述第一辅助油道315连接的第一阻尼孔316。

　　[0039]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述滑阀芯34上还包括第一环形储油槽N 0

　　[0040]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述上阀芯32上包括第二环形储油槽P。

　　[0041]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述下阀芯弹簧33的弹簧刚度大于所述上阀芯弹簧35的弹簧刚度。

　　[0042]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述第一防摆阀Fl还包括套装在所述阀体2外部、一端与所述阀体2的一个端面抵接一端与所述第一油道Al内部的截面抵接的橡胶密封垫6。

　　[0043]在第一油道Al与阀体之间套装橡胶密封垫可以防止第一油道Al里的油从阀体的外部与油道之间的间隙泄漏出去，进一步提高本发明所提供的防止摆动阀的密封性能。

　　[0044]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述第一安装腔11还包括第二环形油槽111。

　　[0045]上述技术方案中，作为一种优选的实施例，所述阀体2上还包括阀体外螺纹20，所述阀块I上还包括内螺纹10，所述阀体外螺纹20与所述内螺纹10匹配。

　　[0046]本发明提供的防止摆动阀，改进了阀体结构，使阀体零件数量相对较少，结构相对简单，加工更为容易。

　　[0047]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改;等同替换;改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种防止摆动阀，包括阀块(I)，所述阀块(I)包括第一侧油口 A;第二侧油口 B;与所述第一侧油口 A连接的第一连接油道Al;与所述第二侧油口 B连接的第二连接油道BI;与所述第一连接油道Al连接的第一安装腔(11);与所述第二连接油道BI连接的第二安装腔(12);分别安装于所述第一安装腔(11)和所述第二安装腔(12)里的第一防摆阀Fl和第二防摆阀F2，所述第一防摆阀Fl和所述第二防摆阀F2为相同的液压阀，所述第一防摆阀Fl包括阀体(2)，位于所述阀体(2)下端的下阀芯(31)和位于所述阀体(2)上端的上阀芯(32)，其特征在于: 所述下阀芯(31)上包括位于所述下阀芯(31)下端部的阻尼单元(310)、滑阀芯腔(30)和下阀芯弹簧(33)，位于所述滑阀芯腔(30)的滑阀芯(34)，所述滑阀芯(34)上开设有开关阀S，与所述开关阀S对应的阀孔(37); 所述阀体(2)下端设有阀芯腔(21)，与所述阀芯腔(21)相连的阀座腔(22)，与所述阀座腔(22)相连的环形槽油道(221)，所述阀体(2)上还包括与所述阀芯腔(21)相通的第二辅助油道(24)、一端与所述环形槽油道(221)相连另一端打通所述阀体(2)端面的泄油油道(222)，且所述泄油油道(222)与所述第二辅助油道(24)相通； 所述上阀芯(32)包括上阀芯油道(323)，上阀芯弹簧(35)，一端与所述上阀芯油道(323)相通另一端延伸至所述上阀芯(32)端面的第二阻尼孔C; 在所述第一侧油口 A与所述第二安装腔(12)之间还开设有第一泄压油道A2;在所述第二侧油口 B与所述第一安装腔(11)之间还开设有第二泄压油道B2;在所述阀体(2)靠近所述下阀芯(31)的端部设置有螺堵(4)。2.根据权利要求1所述的防止摆动阀，其特征在于，所述开关阀S包括开关阀油道(342)和第三辅助油道(341)，所述第三辅助油道(341)—端与所述开关阀油道(342)连接，另一端打通所述滑阀芯(34)的底端，所述开关阀油道(342)与所述阀孔(37)对应。3.根据权利要求2所述的防止摆动阀，其特征在于，所述开关阀油道(342)还包括位于所述滑阀芯(34)上的环形储油端部。4.根据权利要求1所述的防止摆动阀，其特征在于，所述阻尼单元(310)包括位于所述下阀芯(31)下端部的第一辅助油道(315)，与所述第一辅助油道(315)连接的第一阻尼孔(316)05.根据权利要求1所述的防止摆动阀，其特征在于，所述滑阀芯(34)上还包括第一环形储油槽N。6.根据权利要求1所述的防止摆动阀，其特征在于，所述上阀芯(32)上包括第二环形储油槽P。7.根据权利要求1所述的防止摆动阀，其特征在于，所述下阀芯弹簧(33)的弹簧刚度大于所述上阀芯弹簧(35)的弹簧刚度。8.根据权利要求1所述的防止摆动阀，其特征在于，所述第一防摆阀Fl还包括套装在所述阀体(2)外部、一端与所述阀体(2)的一个端面抵接一端与所述第一油道Al内部的截面抵接的橡胶密封垫(6)。9.根据权利要求1所述的的防止摆动阀，其特征在于，所述第一安装腔(11)还包括第二环形油槽(111)。10.根据权利要求1所述的的防止摆动阀，其特征在于，所述阀体(2)上还包括阀体外螺 纹(20)，所述阀块(I)上还包括内螺纹(10)，所述阀体外螺纹(20)与所述内螺纹(10)匹配。

　　【文档编号】F16K27/00GK105909585SQ201610119441

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年3月3日

　　【发明人】叶清, 杜旭明, 牛壮

　　【申请人】杭州力龙液压有限公司

　　一种可调式分流阀的制作方法

　　【专利摘要】本发明提供了一种可调式分流阀，包括阀套，阀芯同轴设于阀套内，阀芯、阀套的中间和两端相对应的位置均设有过流孔；阀芯两端内部分别设有节流口固定的节流螺钉和能够调节过流面积的锥阀芯；阀芯两端外侧设有相同的复位弹簧，在初始位置时，阀芯处于对中位置；两个复位弹簧外侧分别设有螺堵和弹簧座。锥阀芯处设有面积可调的节流口A，节流螺钉处设有固定节流口B，阀芯两端的过流孔处分别设有节流口C、D，根据不同的操作需求或实际工况，通过旋入或旋出锥阀芯调整节流口A的面积，实现节流口C、D不同的流量分配比。本发明结构紧凑，占用空间小，便于安装和维护；装置通用性极强，适用于不同的工况和需求。

　　【专利说明】

　　一种可调式分流阀

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及一种可调式分流阀，适用于液压多路阀或调平阀上，属于液压插装阀类产品技术领域。

　　【背景技术】

　　[0002]对于装载类工程机械而言，在动臂提升或铲运的过程中，为了避免物料的倾洒或者流出，滑移装载机液压系统一般都带有液压调平功能。整个调平的过程是动臂大腔进油，小腔的液压油通过调平阀，一部分回油箱，一部分到达铲斗油缸的大腔，让动臂和铲斗共同复合动作，实现调平功能。复合动作的协调性及准确性主要取决于调平阀对流量的比例分配。

　　[0003]调平阀的流量分配在出厂时一般都是按照1:1或者一定的比例调定好，在实际使用过程中，用户不能根据自己的需求对流量分配比进行调整。这不仅大大地降低了通用性，还在无形中增加了用户的经济负担。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明要解决的技术问题是如何使调平阀的流量分配比可以根据不同工况和需求进行调整。

　　[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种可调式分流阀，其特征在于:包括阀套，阀芯同轴设于阀套内，阀芯、阀套的中间和两端相对应的位置均设有过流孔；阀芯两端内部分别设有节流口固定的节流螺钉和能够调节过流面积的锥阀芯；阀芯两端外侧设有相同的复位弹簧，在初始位置时，阀芯处于对中位置;两个复位弹簧外侧分别设有螺堵和弹簧座。

　　[0006]优选地，所述阀芯、阀套中间和两端的过流孔位置对称、大小相同。

　　[0007]优选地，所述阀套外圆上设有用于安装O形圈和挡圈的矩形槽;所述阀套一端设有内螺纹，另一端在内部设有用于安装强力截面挡圈的环形槽。

　　[0008]优选地，所述阀芯表面设有矩形槽，内部设有环形槽和通孔，并且通孔上设有用于安装所述节流螺钉的螺纹;所述阀芯的一端设有内螺纹;所述阀芯端部的圆柱面上设有过流小孔。

　　[0009]优选地，所述锥阀芯的一端设有顶端被铣平的锥面;所述锥阀芯的另一端表面设有外螺纹，内部设有内六方。

　　[0010]优选地，所述节流螺钉在所述阀芯内部的安装位置固定，所述锥阀芯在所述阀芯内部的安装位置可以调节。

　　[0011]优选地，所述可调式分流阀上设有A、B、C、D四个节流口，节流口A位于所述锥阀芯处，节流口 B位于所述节流螺钉处，节流口 C、D分别位于所述阀芯两端的过流孔处。

　　[0012]优选地，所述节流口A的节流面积随着所述锥阀芯安装位置的变化而变化;所述节流口 B节流面积固定不变;所述节流口 C、D的节流面积随所述阀芯左移或右移，一个变大另一个就会减小。

　　[0013]优选地，所述阀套中间的过流孔连接进油口Pl，两端的过流孔连接出油口P2、P3;从进油口 Pl进油，流经阀套中间的过流孔、阀芯中间的过流孔，然后流过节流口 A、B，再分别流向节流口 C、D，最终达到出油口 P2、P3;通过锥阀芯的旋入或旋出，实现出油口 P2、P3不同的流量分配比。

　　[0014]优选地，通过内六角扳手与锥阀芯上的内六方的配合实现锥阀芯的旋入或旋出。

　　[0015]相比现有技术，本发明提供的可调式分流阀具有如下有益效果:

　　[0016](I)结构紧凑，占用空间小，便于安装和维护；

　　[0017](2)通过旋入或旋出锥阀芯调整节流口面积，就可以实现不同的流量分配比；

　　[0018](3)通用性极强，适用于不同的工况和需求。

　　【附图说明】

　　[0019]图1为本实施例提供的可调式分流阀结构示意图；(a)为外部结构图；(b)为剖视图；

　　[0020]图2为阀芯结构示意图；(a)为外部结构主视图；(b)为外部结构侧视图；(C)为剖视图；

　　[0021 ]图3为阀套结构示意图；(a)为外部结构图；(b)为剖视图；

　　[0022]图4为维阔芯结构不意图；

　　[0023]图5为阀芯组件示意图。

　　【具体实施方式】

　　[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

　　[0025]图1为本实施例提供的可调式分流阀结构示意图，所述的可调式分流阀由螺堵1、第一O形圈2、锥阀芯3、阀套4、第二O形圈5、挡圈6、节流螺钉7、阀芯8、复位弹簧9、弹簧座1、第三O形圈11、强力截面挡圈12构成。

　　[0026]阀芯8同轴安装于阀套4内，阀芯8、阀套4的中间和两端都设有一定数量的过流孔，且位置对称，大小相同。阀套4外圆上设有两个矩形槽，用于安装第二O形圈5和挡圈6;阀套4一端设有螺纹，另一端在内部加工有环形槽，用于安装强力截面挡圈12。阀芯8表面设有矩形槽，内部有环形槽和通孔，并且设有螺纹。

　　[0027]锥阀芯3的一端是锥面，另一端设有内六角和螺纹;节流螺钉7和锥阀芯3安装于阀芯8内部，锥阀芯3的安装位置可以调节。阀芯8两端安装相同的复位弹簧9，在初始位置时阀芯8处于对中位置。

　　[0028]图2为阀芯结构示意图，在阀芯8中间加工四个过流孔8-1，阀芯两端各加工六个过流孔8-2，以上结构对称分布。阀芯8表面设有矩形槽8-4，阀芯8内部设有环形槽和通孔，并且通孔上设有螺纹8-5，用于安装节流螺钉7。阀芯8的其中一端设有内螺纹8-3，并且在阀芯一端的圆柱面上加工有四个过流小孔8-6。

　　[0029]图3为阀套结构示意图，阀套4中间加工四个过流孔4-2，两端各加工六个过流孔4-

　　1。阀套4外圆上设有两个矩形槽4-4，用于安装第二O形圈5和挡圈6。阀套4一端设有内螺纹4-3，另一端在内部加工有环形槽4-5，用于安装强力截面挡圈12。

　　[0030]图4为锥阀芯结构示意图，锥阀芯3的一端设有锥面3-2，锥面3-2的顶端被铣平3-3;锥阀芯3的另一端表面设有外螺纹，内部设有内六方3-1。锥阀芯3安装于阀芯8内部，其外螺纹与阀芯8的内螺纹8-3连接。

　　[0031]图5为安装了锥阀芯、节流螺钉的阀芯组件结构示意图，阀芯8结构对称，阀芯8的一端安装了节流口固定的节流螺钉7，另一端安装了可以调节过流面积的锥阀芯3。

　　[0032]阀芯8两端外侧安装相同的复位弹簧9，靠近节流螺钉7—端的复位弹簧9的外侧装有弹簧座10，弹簧座10通过第三O形圈11与阀套4密封;靠近锥阀芯3的一端的复位弹簧9的外侧装有螺堵I，螺堵I外部设有第一O形圈2。

　　[0033]螺堵I的一端设有外螺纹，与阀套4一端的内螺纹4-3连接，使螺堵I和阀套4通过螺纹连接在一起。

　　[0034]可调式分流阀有四个节流口分别为A、B、C、D，节流口 A位于锥阀芯3处，节流口 B位于节流螺钉7处，节流口 C、D分别位于阀芯8两端的六个过流孔8-2处。其中节流口 B由节流螺钉7确定，节流面积固定不变;节流口 A的节流面积随着锥阀芯3的安装位置变化而变化;节流口 C、D的节流面积随阀芯8左移或右移，一个变大另一个就会减小。

　　[0035]阀套4中间的过流孔接进油口Pl，两端的过流孔分别接出油口P2和P3，则可调式分流阀通过进油口Pl进油，流经阀套4中间的过流孔4-2、阀芯中间的过流孔8-1，然后流过锥阀芯可调节流口 A、节流螺钉7上固定节流口 B，然后再分别流向可变节流口 C、D，最终达到出油口 P2和P3 ο通过内六角扳手可以将锥阀芯3旋入或旋出，就能实现出油口 P2和P3不同的流量分配比。

　　[0036]本实施例提供的可调式分流阀用于多路阀或调平阀上，作为插装阀使用。下面将装有可调式分流阀的调平阀应用在滑移装载机上测试。试验步骤如下:

　　[0037]第一步:将装有可调式分流阀的调平阀安装在试验台上；

　　[0038]第二步:再将调平阀安装于滑移装载机上，动臂大腔进油，小腔的液压油通过调平阀，一部分回油箱，一部分到达铲斗油缸的大腔；

　　[0039]第三步:通过调节锥阀芯的安装位置，动臂大腔进油，让动臂和铲斗共同复合动作，实现完美的调平功能；

　　[0040]通过整机试验证明，带有可调式分流阀的调平阀能够有效地避免物料的倾洒或者流出，只需调整分流阀中的锥阀芯安装位置，能适用于不同吨位的滑移装载机。操作方便，通用性强。

　　【主权项】

　　1.一种可调式分流阀，其特征在于:包括阀套(4)，阀芯(8)同轴设于阀套(4)内，阀芯(8)、阀套(4)的中间和两端相对应的位置均设有过流孔;阀芯(8)两端内部分别设有节流口固定的节流螺钉(7)和能够调节过流面积的锥阀芯(3);阀芯(8)两端外侧设有相同的复位弹簧(9)，在初始位置时，阀芯(8)处于对中位置;两个复位弹簧(9)外侧分别设有螺堵(I)和弹簧座(10)。2.如权利要求1所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述阀芯(8)、阀套(4)中间和两端的过流孔位置对称、大小相同。3.如权利要求1所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述阀套(4)外圆上设有用于安装O形圈和挡圈的矩形槽;所述阀套(4) 一端设有内螺纹，另一端在内部设有用于安装强力截面挡圈(12)的环形槽。4.如权利要求1所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述阀芯(8)表面设有矩形槽，内部设有环形槽和通孔，并且通孔上设有用于安装所述节流螺钉(7)的螺纹;所述阀芯(8)的一端设有内螺纹;所述阀芯(8)端部的圆柱面上设有过流小孔。5.如权利要求1所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述锥阀芯(3)的一端设有顶端被铣平的锥面(3-2);所述锥阀芯(3)的另一端表面设有外螺纹，内部设有内六方(3-1)。6.如权利要求1所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述节流螺钉(7)在所述阀芯(8)内部的安装位置固定，所述锥阀芯(3)在所述阀芯(8)内部的安装位置可以调节。7.如权利要求6所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述可调式分流阀上设有A、B、C、D四个节流口，节流口 A位于所述锥阀芯(3)处，节流口 B位于所述节流螺钉(7)处，节流口C、D分别位于所述阀芯(8)两端的过流孔处。8.如权利要求7所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述节流口A的节流面积随着所述锥阀芯(3)安装位置的变化而变化;所述节流口 B节流面积固定不变;所述节流口 C、D的节流面积随所述阀芯(8)左移或右移，一个变大另一个就会减小。9.如权利要求8所述的一种可调式分流阀，其特征在于:所述阀套(4)中间的过流孔连接进油口 PI，两端的过流孔连接出油口 P2、P3;从进油口 PI进油，流经阀套(4)中间的过流孔、阀芯(8)中间的过流孔，然后流过节流口 A、B，再分别流向节流口 C、D，最终达到出油口P2、P3;通过锥阀芯(3)的旋入或旋出，实现出油口P2、P3不同的流量分配比。10.如权利要求9所述的一种可调式分流阀，其特征在于:通过内六角扳手与锥阀芯(3)上的内六方的配合实现锥阀芯(3)的旋入或旋出。

　　【文档编号】F15B13/02GK105909586SQ201610404036

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月8日

　　【发明人】王康恋, 余红波, 白永刚

　　【申请人】龙工（上海）精工液压有限公司

　　电液伺服阀力反馈结构的制作方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种电液伺服阀力反馈结构，包括阀芯、平头夹紧螺钉、反馈杆套筒、球头反馈组件、圆头夹紧螺钉，所述阀芯的槽孔内装有反馈杆套筒，反馈杆套筒内孔过渡配合连接球头反馈组件，所述平头夹紧螺钉、圆头夹紧螺钉通过阀芯内的螺纹连接夹紧反馈杆套筒，实现球头反馈组件与阀芯的连接，并通过调节平头夹紧螺钉、圆头夹紧螺钉使反馈杆套筒平移实现伺服阀零偏的调整。该结构能有效改善伺服阀力反馈结构中反馈组件的受力状态，提高伺服阀可靠性及使用寿命，同时采用的反馈杆套筒结构、夹紧螺钉结构能降低产品装调难度，避免恢复压力的泄露，大大降低维修成本，改善伺服阀的生产效率及产品质量。

　　【专利说明】

　　电液伺服阀力反馈结构

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及一种电液伺服阀，尤其是一种电液伺服阀力反馈结构。

　　【背景技术】

　　[0002]电液伺服阀原理如图1所示，主要由力矩马达、液压放大器、滑阀组件及反馈组件组成。力矩马达采用永磁结构，弹簧管支承着衔铁射流管组件，并使马达与液压部分隔离，前置级为液压放大器。其工作原理为:当马达线圈输入控制电流，在衔铁7上生成的控制磁通与永磁磁通相互作用，于是衔铁7上产生一个力矩，促使衔铁7偏转一个正比于力矩的小角度。经过喷嘴8的射流作用，经射流管9使得阀芯I一端压力升高，另一端压力降低，阀芯I两端形成压差，阀芯I运动直到反馈组件4产生的力矩与马达力矩相平衡，使液压放大器压力平衡为止。此时阀芯I的位移与控制电流的大小成正比，阀芯I的输出流量比例于控制电流。

　　[0003]目前电液伺服阀的力反馈结构有两种，第一种主要由反馈弹簧组件10、阀芯1、夹紧螺钉11组成(如图2所示)。该结构存在如下缺点:

　　(1)反馈组件采用圆柱头，夹紧螺钉采用平头直接夹紧。反馈杆受力如图3(a)、图3(b)、图3(c)所示，阀芯位移时夹紧螺钉对反馈杆始终夹紧，反馈杆除了承受一种弹性变形外，局部还要承受扭矩，反馈杆受力为超静定状态，在这种情况下，反馈杆内部不仅存在有效力，在强度薄弱处(如截面变化较大粗细交接处，或者反馈簧片较细处)产生装配应力。这种装配应力如果超过材料的疲劳强度时，就会造成疲劳断裂。

　　[0004](2)为保证电液伺服阀的性能，夹紧螺钉在夹紧反馈杆时，必须保证左右两侧夹紧螺钉的中心轴与反馈杆轴心在一条直线上，因此装调难度较高。

　　[0005](3)—般情况下阀芯两端的恢复压力PC1、PC2远大于回油压力T，夹紧螺钉与阀芯的螺纹结构难以有效起到密封作用，泄露造成阀芯两端压力变化造成伺服阀压漂、温漂等问题，影响伺服阀稳定性。

　　[0006]第二种结构主要由反馈弹簧组件、阀芯1、球头反馈组件4组成(如图4所示)。该结构存在如下缺点:

　　(1)维修更换时，需要更换阀芯，维修成本高；

　　(2)阀芯与球头反馈组件位置已固定，不可调整，无法通过调整阀芯与反馈组件位置的方式调节伺服阀零偏。

　　【发明内容】

　　[0007]本发明是要提供一种电液伺服阀力反馈结构，该结构能有效改善伺服阀力反馈结构中反馈组件的受力状态，提高伺服阀可靠性及使用寿命，同时采用的反馈杆套筒结构、夹紧螺钉结构能降低产品装调难度，避免恢复压力的泄露，大大降低维修成本，改善伺服阀的生产效率及产品质量。

　　[0008]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种电液伺服阀力反馈结构，包括阀芯、平头夹紧螺钉、反馈杆套筒、球头反馈组件、圆头夹紧螺钉，所述阀芯的槽孔内装有反馈杆套筒，反馈杆套筒内孔过渡配合连接球头反馈组件，所述平头夹紧螺钉、圆头夹紧螺钉通过阀芯内的螺纹连接夹紧反馈杆套筒，实现球头反馈组件与阀芯的连接，并通过调节平头夹紧螺钉、圆头夹紧螺钉使反馈杆套筒平移实现伺服阀零偏的调整。

　　[0009]所述平头夹紧螺钉、圆头夹紧螺钉与阀芯之间通过O型密封圈密封连接，用于防止阀芯两端油液的泄露，提高伺服阀零位稳定性。

　　[0010]当伺服阀工作时，所述阀芯轴向运动，所述球头反馈组件上的球头在反馈杆套筒内转动和上下直动，使球头反馈组件承受一种弹性变形，不再承受额外扭矩。

　　[0011]本发明的有益效果是:

　　(1)有效改善伺服阀力反馈结构中反馈组件的受力状态，提高伺服阀可靠性及使用寿命;

　　(2)防止阀芯两端油液泄露，提高伺服阀零位稳定性；

　　(3)低了产品装调难度，大大改善了伺服阀的生产效率及产品质量。

　　【附图说明】

　　[0012]图1为电液伺服阀原理图；

　　图2为现有的电液伺服阀的力反馈结构之一示意图；

　　图3为现有的电液伺服阀有夹紧情况下阀芯产生位移时反馈杆变形情况示意图，其中(a)为阀芯两端的恢复压力PC1、PC2远大于回油压力T，(b)反馈杆受力变形，(c)反馈杆受力为超静定状态；

　　图4为现有的电液伺服阀的力反馈结构之二示意图；

　　图5为本发明的电液伺服阀力反馈结构示意图。

　　【具体实施方式】

　　[0013]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

　　[0014]如图5所示，一种电液伺服阀力反馈结构，包括阀芯1、平头夹紧螺钉2、反馈杆套筒

　　3、球头反馈组件4、圆头夹紧螺钉5、O型密封圈6。

　　[0015]阀芯I的槽孔内装有反馈杆套筒3，反馈杆套筒3内孔过渡配合连接球头反馈组件4，所述平头夹紧螺钉2、圆头夹紧螺钉5通过阀芯I内的螺纹连接夹紧反馈杆套筒3，实现球头反馈组件4与阀芯I的连接，并通过调节平头夹紧螺钉2、圆头夹紧螺钉5使反馈杆套筒3平移实现伺服阀零偏的调整。平头夹紧螺钉2、圆头夹紧螺钉5与阀芯I之间通过O型密封圈6密封连接，用于防止阀芯两端油液的泄露，提高伺服阀零位稳定性。本发明通过采用球头反馈组件，固

　　当伺服阀工作时，阀芯I轴向运动，球头反馈组件4上的球头既可以在反馈杆套筒3内转动，也能在反馈杆套筒3上下直动，这样球头反馈组件4只承受一种弹性变形，不再承受额外扭矩。

　　【主权项】

　　1.一种电液伺服阀力反馈结构，包括阀芯(I)、平头夹紧螺钉(2)、反馈杆套筒(3)、球头反馈组件(4)、圆头夹紧螺钉(5)，其特征在于:所述阀芯(I)的槽孔内装有反馈杆套筒(3)，反馈杆套筒(3)内孔过渡配合连接球头反馈组件(4)，所述平头夹紧螺钉(2)、圆头夹紧螺钉(5)通过阀芯(I)内的螺纹连接夹紧反馈杆套筒(3)，实现球头反馈组件(4)与阀芯(I)的连接，并通过调节平头夹紧螺钉(2)、圆头夹紧螺钉(5)使反馈杆套筒(3)平移实现伺服阀零偏的调整。2.根据权利要求1所述的电液伺服阀力反馈结构，其特征在于:所述平头夹紧螺钉(2)、圆头夹紧螺钉(5)与阀芯(I)之间通过O型密封圈(6)密封连接，用于防止阀芯两端油液的泄露，提高伺服阀零位稳定性。3.根据权利要求1或2所述的电液伺服阀力反馈结构，其特征在于:当伺服阀工作时，所述阀芯(I)轴向运动，所述球头反馈组件(4 )上的球头在反馈杆套筒(3 )内转动和上下直动，使球头反馈组件(4)承受一种弹性变形，不再承受额外扭矩。

　　【文档编号】F15B13/02GK105909587SQ201610527180

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年7月6日

　　【发明人】张宪, 程雪飞, 谢作建, 田书明, 杨文广

　　【申请人】上海衡拓液压控制技术有限公司

　　卸荷阀以及油压挖掘机的油压驱动系统的制作方法

　　【专利摘要】本发明涉及卸荷阀以及油压挖掘机的油压驱动系统。提供了设置于第一循环管路以及第二循环管路上的单个的卸荷阀。设置于建筑机械的油压驱动系统中的第一循环管路以及第二循环管路上的卸荷阀具备：具有作为第一循环管路的泵侧的第一泵端口、作为第一循环管路的节流部侧的第一输出端口、作为第二循环管路的泵侧的第二泵端口、作为第二循环管路的节流部侧的第二输出端口、以及油箱端口的外壳；和保持于外壳的阀芯，所述阀芯在使第一泵端口与第一输出端口连通且使第二泵端口与第二输出端口连通的通常位置、和使第一泵端口以及第二泵端口与油箱端口连通的卸荷位置之间移动。

　　【专利说明】

　　卸荷阀以及油压挖掘机的油压驱动系统

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及使用于建筑机械的油压驱动系统的卸荷阀。又，本发明涉及使用了该卸荷阀的油压挖掘机的油压驱动系统。

　　【背景技术】

　　[0002]如油压挖掘机或油压起重机等建筑机械中，通过油压驱动系统执行各种动作。例如，专利文献I公开了使用具有第一排出口以及第二排出口的分流栗(split pump)的建筑机械的油压驱动系统。

　　[0003]上述油压驱动系统中的分流栗是可变容量型的栗，可以通过调节器改变分流栗的倾转角。将分流栗的排出流量以负控制方式进行控制。具体而言，在从第一排出口延伸的第一循环管路上以及从第二排出口延伸的第二循环管路上配置有多个控制阀。在第一循环管路中设置于控制阀的下游侧的节流部的上游侧压力、和在第二循环管路中设置于控制阀的下游侧的节流部的上游侧压力中，较低的一方的压力导入至调节器。

　　[0004]又，在专利文献I公开的油压驱动系统中，采用在第一循环管路上以及第二循环管路上的控制阀不工作时(在未操作向控制阀输出先导压的操作阀时)，使从分流栗排出的工作油从节流部的上游侧泄流至油箱的结构。具体而言，在第一循环管路上设置有第一卸荷阀，在第二循环管路上设置有第二卸荷阀。

　　[0005]现有技术文献:

　　专利文献:

　　专利文献1:日本特开2014-59015号公报。

　　【发明内容】

　　[0006]发明要解决的问题:

　　然而，在如专利文献I公开的油压驱动系统一样使用了两个卸荷阀的结构中，成本会提尚O

　　[0007]因此，本发明的目的是提供设置于第一循环管路以及第二循环管路的单个的卸荷阀，以及提供使用该卸荷阀的油压挖掘机的油压驱动系统。

　　[0008]解决问题的手段:

　　为了解决上述问题，本发明提供卸荷阀，所述卸荷阀是设置于建筑机械的油压驱动系统中的第一循环管路以及第二循环管路上的卸荷阀，具备:具有作为所述第一循环管路的栗侧的第一栗端口、作为所述第一循环管路的节流部侧的第一输出端口、作为所述第二循环管路的栗侧的第二栗端口、作为所述第二循环管路的节流部侧的第二输出端口、以及油箱端口的外壳;和保持于所述外壳的阀芯，所述阀芯在使所述第一栗端口与所述第一输出端口连通且使所述第二栗端口与所述第二输出端口连通的通常位置、和使所述第一栗端口以及所述第二栗端口与所述油箱端口连通的卸荷位置之间移动。

　　[0009]根据上述结构，通过单个的卸荷阀，在控制阀不工作时可以使第一循环管路以及第二循环管路的工作油从节流部的上游侧泄流至油箱。

　　[0010]也可以使所述阀芯移动至所述第一栗端口与所述第一输出端口连通且所述第二栗端口与所述第二输出端口以及所述油箱端口相隔离的切断位置。根据该结构，在阀芯位于切断位置时，第一循环管路处于开放的状态而第二循环管路被切断。因此，例如在设置有从第二循环管路中的卸荷阀的上游侧部分向第一循环管路上的特定的控制阀供给工作油的补给通路的情况下，不仅能够从第一循环管路向与该特定的控制阀连接的油压执行器供给工作油，而且还能通过补给通路从第二循环管路向与该特定的控制阀连接的油压执行器供给工作油。

　　[0011]例如，也可以是所述外壳具有所述阀芯可滑动地嵌合的滑动室；在所述滑动室的内周面和所述阀芯之间形成有连接所述第一栗端口与所述油箱端口的第一卸荷流路;在所述阀芯中，作为内部流路形成有与所述油箱端口连通的第二卸荷流路;在所述阀芯上设置有:在所述通常位置以及所述切断位置上关闭所述第一卸荷流路，在所述卸荷位置上打开所述第一卸荷流路的第一台肩部;在所述通常位置以及所述切断位置上，使所述第二栗端口与所述第二卸荷流路隔离，在所述卸荷位置上，使所述第二栗端口与所述第二卸荷流路连通的第二台肩部;和在所述通常位置上，使所述第二栗端口与所述第二输出端口连通，在所述切断位置上，使所述第二栗端口与所述第二输出端口隔离的第三台肩部。

　　[0012]又，本发明一方面提供油压挖掘机的油压驱动系统，具备:可变容量型的第一栗；配置于从所述第一栗延伸至油箱的第一循环管路上的多个控制阀;在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第一循环管路上的节流部;改变所述第一栗的倾转角的第一调节器;可变容量型的第二栗;配置于从所述第二栗延伸至油箱的第二循环管路上的多个控制阀；在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第二循环管路上的节流部;改变所述第二栗的倾转角的第二调节器;切换是否输出所述第一栗以及所述第二栗的倾转角达到最小的待机压的待机用电磁阀；在作为所述第一循环管路中所述节流部的上游侧压力的第一负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第一调节器的第一选择阀；在作为所述第二循环管路中所述节流部的上游侧压力的第二负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第二调节器的第二选择阀；卸荷阀，所述卸荷阀是在所述节流部的上游侧设置于所述第一循环管路以及所述第二循环管路的上述卸荷阀，具有用于使所述阀芯从作为中立位置的所述通常位置向所述卸荷位置移动的卸荷用先导端口；切换是否向所述卸荷用先导端口输出先导压的卸荷用电磁阀；和控制装置，所述控制装置是控制所述待机用电磁阀以及所述卸荷用电磁阀的控制装置，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀都位于中立位置时，使所述待机用电磁阀输出待机压，且使所述卸荷用电磁阀输出先导压，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀中的至少一个不位于中立位置时，不使所述待机用电磁阀输出待机压，且不使所述卸荷用电磁阀输出先导压。

　　[0013]根据上述结构，在至少一个控制阀进行工作时，卸荷阀的阀芯位于通常位置，且第一负控制压以及第二负控制压分别导入至第一调节器以及第二调节器。因此，能够将第一栗以及第二栗的排出流量以常规的负控制方式进行控制。另一方面，在所有的控制阀都不工作时，卸荷阀的阀芯位于卸荷位置。因此，能够将从第一栗以及第二栗排出的工作油从节流部的上游侧泄流至油箱。此外，在所有的控制阀都不工作时，第一栗以及第二栗的倾转角达到最小的待机压导入至第一调节器以及第二调节器，因此能够将第一栗以及第二栗的排出流量维持在最小限度。

　　[0014]又，本发明从另一方面提供油压挖掘机的油压驱动系统，具备:可变容量型的第一栗;配置于从所述第一栗延伸至油箱的第一循环管路上，且包括控制对铲斗缸的工作油的供给以及排出的铲斗控制阀的多个控制阀;在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第一循环管路上的节流部;改变所述第一栗的倾转角的第一调节器;可变容量型的第二栗;配置于从所述第二栗延伸至油箱的第二循环管路上的多个控制阀;在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第二循环管路上的节流部;改变所述第二栗的倾转角的第二调节器;切换是否输出所述第一栗以及所述第二栗的倾转角达到最小的待机压的待机用电磁阀；在作为所述第一循环管路中所述节流部的上游侧压力的第一负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第一调节器的第一选择阀；在作为所述第二循环管路中所述节流部的上游侧压力的第二负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第二调节器的第二选择阀；卸荷阀，所述卸荷阀是在所述节流部的上游侧设置于所述第一循环管路以及所述第二循环管路的上述卸荷阀，具有用于使所述阀芯从作为中立位置的所述通常位置向所述卸荷位置移动的卸荷用先导端口、以及用于使所述阀芯从所述通常位置向所述切断位置移动的切断用先导端口；用于从所述第二循环管路中的所述卸荷阀的上游侧部分向所述铲斗控制阀供给工作油的补给通路;切换是否向所述卸荷用先导端口输出先导压的卸荷用电磁阀；向所述铲斗控制阀的先导端口以及所述切断用先导端口输出先导压的铲斗操作阀；和控制装置，所述控制装置是控制所述待机用电磁阀以及所述卸荷用电磁阀的控制装置，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀都位于中立位置时，使所述待机用电磁阀输出待机压，且使所述卸荷用电磁阀输出先导压，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀中的至少一个不位于中立位置时，不使所述待机用电磁阀输出待机压，且不使所述卸荷用电磁阀输出先导压。或者，在该结构中，也可以采用选择执行器、选择控制阀以及选择操作阀以取代铲斗缸、铲斗控制阀以及铲斗操作阀。

　　[0015]根据上述结构，在至少一个控制阀进行工作时，卸荷阀的阀芯位于通常位置，第一负控制压以及第二负控制压分别导入至第一调节器以及第二调节器。因此，能够将第一栗以及第二栗的排出流量以常规的负控制方式进行控制。另一方面，在所有的控制阀都不工作时，卸荷阀的阀芯位于卸荷位置。因此，能够将从第一栗以及第二栗排出的工作油从节流部的上游侧泄流至油箱。此外，在所有的控制阀都不工作时，第一栗以及第二栗的倾转角达到最小的待机压导入至第一调节器以及第二调节器，因此能够将第一栗以及第二栗的排出流量维持在最小限度。

　　[0016]又，在操作铲斗操作阀而铲斗控制阀进行工作时，或者操作选择操作阀而选择控制阀进行工作时，卸荷阀的阀芯位于切断位置，第一循环管路处于开放的状态而第二循环管路被切断。借助于此，不仅从第一循环管路向铲斗缸或者选择执行器供给工作油，而且还通过补给通路从第二循环管路向铲斗缸或者选择执行器供给工作油。因此，在铲斗缸或者选择执行器的驱动中，不仅利用第一栗的能量，而且还能利用第二栗的能量。

　　[0017]发明效果:

　　根据本发明，提供设置于第一循环管路以及第二循环管路上的单个的卸荷阀、以及使用该卸荷阀的油压挖掘机的油压驱动系统。

　　【附图说明】

　　[0018]图1是根据本发明的一种实施形态的卸荷阀的剖视图，示出阀芯位于通常位置的状态；

　　图2是所述卸荷阀的剖视图，示出阀芯位于卸荷位置的状态；

　　图3是所述卸荷阀的剖视图，示出阀芯位于切断位置的状态；

　　图4是使用了所述卸荷阀的油压挖掘机的油压驱动系统的概略结构图；

　　图5是变形例的卸荷阀的剖视图，示出阀芯位于通常位置的状态；

　　图6是变形例的卸荷阀的剖视图，示出阀芯位于卸荷位置的状态；

　　图7是作为使阀芯移动至切断位置的单元使用了选择操作阀而不使用铲斗操作阀的、油压挖掘机的油压驱动系统的概略结构图；

　　符号说明:

　　10油压驱动系统；

　　12第一栗；

　　13第一调节器；

　　14第二栗；

　　15第二调节器；

　　17控制装置；

　　21第一循环管路；

　　22节流部；

　　27第一选择阀；

　　31第二循环管路；

　　32节流部；

　　37第二选择阀；

　　41?46、48控制阀；

　　47、49 操作阀；

　　56卸荷用电磁阀；

　　61第一卸荷流路；

　　62第二卸荷流路；

　　63补给通路；

　　67待机用电磁阀；

　　7卸荷阀；

　　71卸荷用先导端口；

　　72切断用先导端口；

　　8外壳；

　　80滑动室；

　　81第一栗端口；

　　82第一输出端口； 84第一油箱端口；

　　85第二栗端口；

　　86第二输出端口；

　　88第二油箱端口；

　　9阀芯；

　　91第一台肩部；

　　92第二台肩部；

　　93第三台肩部。

　　【具体实施方式】

　　[0019]图1?图3示出根据本发明的一种实施形态的卸荷阀7，在图4中示出使用了该卸荷阀7的油压挖掘机的油压驱动系统10。然而，卸荷阀7也可以使用于油压起重机等其他建筑机械的油压驱动系统中。

　　[0020]首先，参照图4说明油压挖掘机的油压驱动系统10。油压驱动系统10作为油压执行器，包括动臂缸、斗杆缸、铲斗缸、旋转马达、左行驶马达以及右行驶马达(均未图示)。动臂缸、斗杆缸、铲斗缸、旋转马达、左行驶马达以及右行驶马达分别与动臂控制阀42、斗杆控制阀46、铲斗控制阀43、旋转控制阀45、左行驶控制阀41以及右行驶控制阀44连接。又，油压驱动系统10包括:通过控制阀41?46向这些执行器供给工作油的第一栗12以及第二栗14;和驱动第一栗12以及第二栗14的发动机11。另外，在油压挖掘机不是自行驶式的情况下，不需要用于行驶的单元(左行驶控制阀41以及右行驶控制阀44等)。

　　[0021]第一栗12以及第二栗14分别是能够改变倾转角的可变容量型的栗(斜板栗或斜轴栗)。第一栗12的倾转角由第一调节器13变更，第二栗14的倾转角由第二调节器15变更。在本实施形态中，将第一栗12以及第二栗14的排出流量以负控制方式进行控制。

　　[0022]具体而言，第一循环管路21从第一栗12延伸至油箱。在第一循环管路21上配置有上述左行驶控制阀41、动臂控制阀42以及铲斗控制阀43。这些控制阀41?43可以以任何顺序排列。左行驶控制阀41控制对左行驶马达的工作油的供给以及排出，动臂控制阀42控制对动臂缸的工作油的供给以及排出，铲斗控制阀43控制对铲斗缸的工作油的供给以及排出。并联管路24从第一循环管路21分支，通过该并联管路24，从第一栗12排出的工作油导入至第一循环管路21上的所有控制阀41?43。又，左行驶控制阀41、动臂控制阀42以及铲斗控制阀43与油箱管路25连接。

　　[0023]同样如此，第二循环管路31从第二栗14延伸至油箱。在第二循环管路31上配置有上述右行驶控制阀44、旋转控制阀45以及斗杆控制阀46 ο这些控制阀44?46也可以以任何顺序排列。右行驶控制阀44控制对右行驶马达的工作油的供给以及排出，旋转控制阀45控制对旋转马达的工作油的供给以及排出，斗杆控制阀46控制对斗杆缸的工作油的供给以及排出。并联管路34从第二循环管路31分支，通过该并联管路34，将从第二栗14排出的工作油导入至第二循环管路31上的所有控制阀44?46。又，右行驶控制阀44、旋转控制阀45以及斗杆控制阀46与油箱管路35连接。

　　[0024]动臂控制阀42、斗杆控制阀46、铲斗控制阀43、旋转控制阀45、左行驶控制阀41以及右行驶控制阀44各自具有一对先导端口。将与操作员的操作量相对应的先导压从操作阀输出至各控制阀41?46的先导端口。在图4中，仅代表性地示出向铲斗控制阀43的先导端口输出先导压的铲斗操作阀47。

　　[0025]在第一循环管路21上，在控制阀41?43的下游侧设置有节流部22。又，在第一循环管路21上连接有绕过节流部22的旁通通路，并且在该旁通通路上设置有泄压阀23。同样地，在第二循环管路31上，在控制阀44?46的下游侧设置有节流部32。又，在第二循环管路31上连接有绕过节流部32的旁通通路，在该旁通通路上设置有泄压阀33。

　　[0026]上述第一调节器13在输入的压力较高时，减小第一栗12的倾转角，在输入的压力较低时，增大第一栗12的倾转角。第一栗12的倾转角变小，则第一栗12的排出流量减少，第一栗12的倾转角变大，则第一栗12的排出流量增大。同样地，第二调节器15在输入的压力较高时，减小第二栗14的倾转角，在输入的压力较低时，增大第二栗14的倾转角。第二栗14的倾转角变小，则第二栗14的排出流量减少，第二栗14的倾转角变大，则第二栗14的排出流量增大。

　　[0027]具体而言，第一调节器13与第一选择阀27连接，第二调节器15与第二选择阀37连接。第一选择阀27以及第二选择阀37通过待机压通路66与待机用电磁阀67连接。待机用电磁阀67切换是否输出第一栗12以及第二栗14的倾转角达到最小的待机压。

　　[0028]又，第一选择阀27通过第一负控制管路26与第一循环管路21中的节流部22的上游侧部分连接，第二选择阀37通过第二负控制管路36与第二循环管路31中的节流部32的上游侧部分连接。即，第一选择阀27在从待机用电磁阀67输出的待机压和第一循环管路21上作为节流部22的上游侧的压力的第一负控制压中，将较高的一方导入至第一调节器13，第二选择阀37在从待机用电磁阀67输出的待机压和第二循环管路31中作为节流部32的上游侧的压力的第二负控制压中，将较高的一方导入至第二调节器15。

　　[0029]待机用电磁阀67通过先导管路65与辅助栗16连接。即，上述待机压是辅助栗16的排出压。辅助栗16由发动机11驱动。

　　[0030]在第一循环管路21以及第二循环管路31上，在节流部22、32的上游侧设置有卸荷阀7。在本实施形态中，如图1所示包括节流部22、32以及泄压阀23、33的泄压单元100与卸荷阀7形成为一体。因此，卸荷阀7配置于控制阀41?46的下游侧。关于卸荷阀7以及泄压单元100的结构，在下面说明。然而，在泄压单元100不与卸荷阀7形成为一体的情况下，卸荷阀7配置于控制阀41?46的上游侧。

　　[0031]返回至图4，在第一循环管路21上连接有绕过节流部22的第一卸荷流路61，在第二循环管路31上连接有绕过节流部32的第二卸荷流路62。第一卸荷流路61以及第二卸荷流路62如图1所示设置于卸荷阀7。

　　[0032]如图1所示，卸荷阀7包括外壳8、和由外壳8保持的阀芯9。与卸荷阀7形成为一体的泄压单元100包括:与卸荷阀7的外壳8形成为一体的主体101;和安装于该主体101的一对筒状构件28、38。筒状构件28、38的一端与设置于主体101的流入通路102、103连通，筒状构件

　　28、38的另一端由盖封闭(为了简化附图，将盖与筒状构件28、38作为整体进行制图)。节流部22、32由形成于筒状构件28、38的多个贯通孔构成，在筒状构件28、38内配置有泄压阀23、33。又，在主体101内设置有使节流部22、32的下游侧与泄压阀23、33的下游侧合流的流出通路104、105。

　　[0033]在本实施形态中，卸荷阀7的阀芯9在图1所示的作为中立位置的通常位置、图2所示的卸荷位置(图4中左侧位置)和图3所示的切断位置(图4中右侧位置)间移动。即，卸荷阀7如图4所示具有用于使阀芯9从通常位置向卸荷位置移动的卸荷用先导端口 71、和用于使阀芯9从通常位置向切断位置移动的切断用先导端口 72。

　　[0034]在阀芯9位于通常位置时，开放第一循环管路21以及第二循环管路31，切断第一卸荷流路61以及第二卸荷流路62。在阀芯9移动至卸荷位置时，第一循环管路21与第一卸荷流路61连通，且第二循环管路31与第二卸荷流路62连通。在本实施形态中，在卸荷位置上，维持第一循环管路21的上游侧部分与第一循环管路21的下游侧部分相连通的状态，而第二循环管路31的下游侧部分与第二循环管路31的上游侧部分相隔离。然而，也可以是在卸荷位置上，第一循环管路21的下游侧部分与第一循环管路21的上游侧部分相隔离。又，也可以是在卸荷位置上，维持第二循环管路31的上游侧部分与第二循环管路31的下游侧部分相连通的状态。

　　[0035]在阀芯9移动至切断位置时，第一循环管路21处于开放的状态而第二循环管路31被切断。在油压驱动系统10中设置有用于从第二循环管路31中卸荷阀7的上游侧部分向铲斗控制阀43供给工作油的补给通路63。在补给通路63上设置有止回阀64。在本实施形态中，在并联管路24中向铲斗控制阀43的分支部分上设置有止回阀65，在该止回阀65的下游侧上，补给通路63与并联管路24连接。

　　[0036]卸荷阀7的阀芯9移动至切断位置是仅在铲斗操作阀47被操作而铲斗控制阀43工作时进行。在铲斗操作阀47被操作而卸荷阀7的阀芯9移动至切断位置时，从第二栗14排出的工作油通过第二循环管路31以及补给通路63供给至图示省略的铲斗缸。

　　[0037]卸荷用先导端口71通过第一先导管路57与卸荷用电磁阀56连接。卸荷用电磁阀56通过先导管路55与辅助栗16连接。卸荷用电磁阀56切换是否向卸荷用先导端口 71输出先导压。另一方面，在从铲斗操作阀47延伸至铲斗控制阀43的先导端口的一对先导管路之间设置有高压选择阀58，切断用先导端口72通过第二先导管路59与该高压选择阀58连接。即，先导压从铲斗操作阀47输出至切断用先导端口 72。

　　[0038]上述待机用电磁阀67以及卸荷用电磁阀56由控制装置17控制。另外，在图4中，为了简化附图，而仅画出一部分控制线。在本实施形态中，采用用于检测上述左行驶控制阀41、动臂控制阀42、铲斗控制阀43、右行驶控制阀44、旋转控制阀45以及斗杆控制阀46是否已工作的结构。

　　[0039]具体而言，在油压驱动系统10中设置有:依次经由动臂控制阀42、铲斗控制阀43、斗杆控制阀46以及旋转控制阀45从辅助栗16延伸至油箱的第一检测管路51;和依次经由右行驶控制阀44以及左行驶控制阀41从辅助栗16延伸至油箱的第二检测管路53。另外，第一检测管路51途经控制阀42、43、45、46的顺序、以及第二检测管路53途经控制阀41、44的顺序并不特别限定。又，也可以使一个检测管路途经所有的控制阀41?46。此外，关于各控制阀是否已工作，也可以基于从对应于该控制阀的操作阀输出的先导压进行检测。

　　[0040]第一检测管路51形成为当动臂控制阀42、铲斗控制阀43、斗杆控制阀46以及旋转控制阀45中的至少一个工作时被切断的结构。在第一检测管路51上，在位于最上游的动臂控制阀42的上游侧设置有辅助栗压保持用节流部52，并且在动臂控制阀42与节流部52之间设置有第一压力计19。

　　[0041 ]同样地，第二检测管路53形成为当左行驶控制阀41以及右行驶控制阀44中的至少一个工作时被切断的结构。在第二检测管路53上，在位于最上游的右行驶控制阀44的上游侧设置有辅助栗压保持用节流部54，且在右行驶控制阀44和节流部54之间设置有第二压力计18。

　　[0042]在第一循环管路21上以及第二循环管路31上的控制阀41?46中的至少一个不位于中立位置时(换言之，至少一个控制阀工作时)，控制装置17不从待机用电磁阀67输出待机压，并且不从卸荷用电磁阀56输出先导压。借助于此，卸荷阀7的阀芯9位于通常位置，与此同时第一负控制压以及第二负控制压分别导入至第一调节器13以及第二调节器15。因此，可以通过常规的负控制方式控制第一栗12以及第二栗14的排出流量。

　　[0043]另一方面，在第一循环管路21上以及第二循环管路31上的所有控制阀41?46都位于中立位置时(换言之，在所有的控制阀41?46均不工作时)，控制装置17使先导压从卸荷用电磁阀56输出，借助于此，卸荷阀7的阀芯9位于卸荷位置，因此能够使从第一栗12以及第二栗14排出的工作油从节流部22、32的上游侧泄流至油箱。此外，在所有的控制阀41?46均不工作时，控制装置17从待机用电磁阀67输出待机压。借助于此，使第一栗12以及第二栗14的倾转角达到最小的待机压导入至第一调节器13以及第二调节器15，因此能够将第一栗12以及第二栗14的排出流量维持在最小限度。

　　[0044]又，在操作铲斗操作阀47而铲斗控制阀43工作时，铲斗操作阀47的先导压还输出至卸荷阀7的切断用先导端口 72。借助于此，卸荷阀7的阀芯9位于切断位置，第一循环管路21处于开放的状态而第二循环管路31被切断。其结果是，不仅从第一循环管路21向铲斗缸供给工作油，而且还通过补给通路63从第二循环管路31向铲斗缸供给工作油。因此，在铲斗缸的驱动中，不仅利用第一栗12的能量，而且还能利用第二栗14的能量。

　　[0045]接着，参照图1?图3详细说明卸荷阀7的结构。

　　[0046]卸荷阀7的外壳8具有:作为第一循环管路21的栗侧的第一栗端口81;和作为第一循环管路21的节流部侧的第一输出端口82。在本实施形态中，与卸荷阀7相邻地设置泄压单元100，因此第一栗端口81与第一循环管路21上的最下游侧的控制阀连接，第一输出端口82与泄压单元100的流入通路102连通。又，外壳8具有:与泄压单元100的流出通路104连通的第一中间端口 83;和与油箱连接的第一油箱端口 84。

　　[0047]又，外壳8具有:作为第二循环管路31的栗侧的第二栗端口85;和作为第二循环管路31的节流部侧的第二输出端口86。在本实施形态中，与卸荷阀7相邻地设置有泄压单元100，因此第二栗端口 85与第二循环管路31上的最下游侧的控制阀连接，第二输出端口 86与泄压单元100的流入通路103连通。又，外壳8具有:与泄压单元100的流出通路105连通的第二中间端口 87;和与油箱连接的第二油箱端口 88。

　　[0048]在本实施形态中，从阀芯9的一端向另一端依次排列有第一油箱端口84、第一中间端口 83、第一输出端口 82、第一栗端口 81、第二栗端口 85、第二输出端口 86、第二中间端口 87以及第二油箱端口 88。然而，这些端口 81?88的排列顺序可以适当改变。又，外壳8无需一定具有第一中间端口 83以及第二中间端口 87，也可以使泄压单元100的流出通路104、105直接与油箱连接。此外，在第二卸荷流路62包括后述的第一横孔9b和第二横孔9c以及第一纵孔9d和第二纵孔9e的情况下，第一油箱端口 84和第二油箱端口 88无需一定设置有两者，也可以仅设置有任意一方。

　　[0049]外壳8具有阀芯9可滑动地嵌合的滑动室80。上述端口81?88向该滑动室80开口。

　　[0050]在外壳8上安装有形成第一压力室74的第一室构件73，和形成第二压力室77的第二室构件76，所述第一压力室74用于使先导压作用于阀芯9的第一油箱端口 84侧的一侧端面，所述第二压力室77用于使先导压作用于阀芯9的第二油箱端口 88侧的另一侧端面。在第一室构件73上形成有上述卸荷用先导端口 71，在第二室构件76上形成有上述切断用先导端口 72。对于阀芯9，通过配置于第一压力室74内的第一弹簧75向第二室构件76施力，并且通过配置于第二压力室77内的第二弹簧78向第一室构件73施力。另外，如果在阀芯9上安装反力支承构件，则也可以将第一弹簧75以及第二弹簧78中的任意一方配置于与另一方相同的压力室内，以此如同上述能够在双方向上施力。

　　[0051 ]阀芯9的两端部设置有与外壳8的滑动室80嵌合的滑动部95、96。在这些滑动部95、96之间的部分上，阀芯9形成为小径，从而在滑动室80的内周面和阀芯9之间形成有环状空间。在阀芯9上设置有将该环状空间分隔为多个环状室的第一台肩部?第四台肩部91?94。在本实施形态中，从阀芯9的第一油箱端口 84侧的一端向第二油箱端口88侧的另一端，依次排列有第一台肩部91、第四台肩部94、第二台肩部92以及第三台肩部93。

　　[0052]在滑动室80的内周面和阀芯9之间形成有连接第一栗端口81和第一油箱端口 84的第一卸荷流路61。该第一卸荷流路61由第四台肩部94和第一台肩部91之间的环状室以及第一台肩部91和滑动部95之间的环状室构成。

　　[0053]另一方面，在阀芯9中，作为内部流路，形成有与第一油箱端口84以及第二油箱端口 88连通的第二卸荷流路62。更详细而言，在阀芯9中，在第四台肩部94和第二台肩部92之间设置有在与轴方向正交的方向上贯通阀芯9的中央横孔9a。又，在阀芯9中，在第一台肩部91和滑动部95之间，设置有在与轴方向正交的方向上贯通阀芯9的第一横孔％，并且在第三台肩部93和滑动部96之间，设置有在与轴方向正交的方向上贯通阀芯9的第二横孔9c。此夕卜，在阀芯9中设置有:在阀芯9的轴方向上从中央横孔9a延伸至第一横孔9b的第一纵孔9d;和在阀芯9的轴方向上从中央横孔9a延伸至第二横孔9c的第二纵孔9e。而且，通过这些横孔9a?9c以及纵孔9d、9e构成了第二卸荷流路62。然而，也可以不设置第一横孔9b以及第一纵孔9d。

　　[0054]阀芯9如上所述在通常位置、卸荷位置和切断位置间移动。另外，如图1?图3所示，在通常位置、卸荷位置以及切断位置上，第一中间端口 83都会通过第一台肩部91和滑动部95之间的环状室与第一油箱端口 84连通，第二中间端口 87通过第三台肩部93和滑动部96之间的环状室与第二油箱端口 88连通。

　　[0055]如图1所示，在通常位置上，阀芯9通过第四台肩部94和第一台肩部91之间的环状室，使第一栗端口81与第一输出端口82连通。另外，在本实施形态中，如图2以及图3所示，在卸荷位置以及切断位置上，第一栗端口 81也通过第四台肩部94和第一台肩部91之间的环状室与第一输出端口 82连通。又，在通常位置上，第一台肩部91切断第一输出端口 82和第一中间端口 83之间。即，在通常位置上，第一台肩部91关闭第一卸荷流路61。

　　[0056]又，在通常位置上，第四台肩部94切断第一栗端口81和第二栗端口 85之间。即，在通常位置上，第四台肩部94使第一栗端口81与第二卸荷流路62隔离。另外，在本实施形态中，如图2以及图3所示，在卸荷位置以及切断位置上，第四台肩部94也使第一栗端口81与第二卸荷流路62隔离。

　　[0057]又，在通常位置上，阀芯9通过第二台肩部92和第三台肩部93之间的环状室，使第二栗端口 85与第二输出端口 86连通。又，在通常位置上，第三台肩部93切断第二输出端口 86和第二中间端口 87之间。即，在通常位置上，第三台肩部93使第二栗端口 85与第二输出端口86连通、且与第二油箱端口88隔离。另外，在本实施形态中，如图2以及图3所示，在卸荷位置以及切断位置上，第三台肩部93也将第二栗端口 85与第二油箱端口 88隔离。又，在通常位置上，第二台肩部92切断第二栗端口85和第一栗端口81之间。即，在通常位置上，第二台肩部92将第二栗端口 85与第二卸荷流路62隔离。

　　[0058]如图2所示，在卸荷位置上，阀芯9通过第四台肩部94和第一台肩部91之间的环状室以及第一台肩部91和滑动部95之间的环状室，使第一栗端口 81与第一油箱端口 84连通。即，在卸荷位置上，第一台肩部91打开第一卸荷流路61。又，在卸荷位置上，阀芯9通过第四台肩部94和第二台肩部92之间的环状室、中央横孔9a、第二纵孔9e、第二横孔9c以及第三台肩部93和滑动部96之间的环状室，使第二栗端口 85与第二油箱端口 88连通，且通过第四台肩部94和第二台肩部92之间的环状室、中央横孔9a、第一纵孔9d、第一横孔9b以及第一台肩部91与滑动部95之间的环状室，使第二栗端口 85与第一油箱端口 84连通。即，在卸荷位置上，第二台肩部92使第二栗端口 85与第二卸荷流路62连通。

　　[0059]在本实施形态中，在卸荷位置上，第二台肩部92切断第二栗端口85和第二输出端口86之间，第二台肩部92将第二栗端口85与第二输出端口86隔离。然而，第二台肩部92也可以在卸荷位置上使第二栗端口 85与第二输出端口 86连通。

　　[0060]如图3所示，在切断位置上，阀芯9通过第四台肩部94和第一台肩部91之间的环状室，使第一栗端口 81与第一输出端口 82连通。又，在切断位置上，第一台肩部91切断第一输出端口 82与第一中间端口 83之间。即，在切断位置上，第一台肩部91关闭第一卸荷流路61。[0061 ] 又，在切断位置上，阀芯9通过第二台肩部92切断第二栗端口 85与第一栗端口 81之间，且通过第三台肩部93切断第二栗端口 85与第二输出端口 86之间，从而使第二栗端口 85与第二输出端口86、第一油箱端口84以及第二油箱端口88隔离。即，在切断位置上，第二台肩部92将第二栗端口 85与第二卸荷流路62隔离，且第三台肩部93将第二栗端口 85与第二输出?而口 86隔尚。

　　[0062]如上所述，在本实施形态的卸荷阀7中，通过单个的卸荷阀7，可以在控制阀41?46不工作时将第一循环管路21以及第二循环管路31的工作油从节流部22、32的上游侧泄流至油箱。

　　[0063](变形例)

　　本发明不限于上述实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变形。

　　[0064]例如，卸荷用电磁阀56以及待机用电磁阀67无需一定是开闭阀，也可以是电磁比例减压阀。借助于此，能够减少在从卸荷状态转移至第一循环管路21上的控制阀41?43中的至少一个进行工作的状态时、或者在所有的控制阀41?46都停止工作而转移至卸荷状态时发生的冲击。

　　[0065]例如，也可以是在卸荷用电磁阀56为电磁比例减压阀的情况下，仅在通过第一检测管路51以及第二检测管路53检测出所有的控制阀41?46都位于中立位置这一情况时，才产生先导油压信号并向第一先导管路57供给。

　　[0066]例如，也可以是在待机用电磁阀67为电磁比例减压阀的情况下，仅在通过第一检测管路51以及第二检测管路53检测出所有的控制阀41?46都位于中立位置这一情况时，才产生先导油压信号并向待机压通路66供给。

　　[0067]此外，卸荷阀7的阀芯9无需一定要移动至切断位置，也可以仅在通常位置和卸荷位置之间移动。又，第二卸荷流路62无需一定作为内部流路形成于阀芯9内。例如，也可以是在阀芯9仅在通常位置和卸荷位置之间移动时，如图5以及图6所示，第二卸荷流路62形成于滑动室80的内周面和阀芯9之间。

　　[0068]在图5以及图6所示的变形例中设置有中央台肩部97以取代图1所示的第四台肩部94以及第二台肩部92，并且设置有宽度比第三台肩部93窄的第二台肩部98以取代图1所示的第三台肩部93。

　　[0069]又，作为使卸荷阀7的阀芯9移动至切断位置的手段，也可以使用切断用电磁阀(未图示)以取代铲斗操作阀47。或者，如图7所示，也可以使用选择操作阀49以取代铲斗操作阀47。

　　[0070]在图7所示的示例中，在第一循环管路21上配置有控制对选择执行器(未图示)的工作油的供给以及排出的选择控制阀48。选择执行器可以是油压缸，也可以是油压马达。选择操作阀49向选择控制阀48的一对先导端口以及卸荷阀7的切断用先导端口 72输出先导压。又，在图7所示的示例中，以通过补给通路63从第二循环管路31中的卸荷阀7的上游侧部分向选择控制阀48供给工作油的形式在并联管路24中向选择控制阀48的分支部分上设置有止回阀65，在该止回阀65的下游侧上，补给通路63与并联管路24连接。

　　[0071]根据该结构，在操作选择操作阀49而选择控制阀48工作时，卸荷阀7的阀芯9位于切断位置，第一循环管路21处于开放的状态而第二循环管路31被切断。借助于此，不仅从第一循环管路21向选择执行器供给工作油，而且还通过补给通路63从第二循环管路31向选择执行器供给工作油。因此，在选择执行器的驱动中，不仅能够利用第一栗12的能量，而且还能利用第二栗14的能量。

　　[0072]又，也可以使用具有第一排出口以及第二排出口的分流栗以取代第一栗12以及第二栗14。在该情况下，采用第一循环管路21从分流栗的第一排出口延伸，且第二循环管路31从分流栗的第二排出口延伸的结构。

　　【主权项】

　　1.一种卸荷阀， 是设置于建筑机械的油压驱动系统中的第一循环管路以及第二循环管路上的卸荷阀，具备: 具有作为所述第一循环管路的栗侧的第一栗端口、作为所述第一循环管路的节流部侧的第一输出端口、作为所述第二循环管路的栗侧的第二栗端口、作为所述第二循环管路的节流部侧的第二输出端口、以及油箱端口的外壳;和 保持于所述外壳的阀芯，所述阀芯在使所述第一栗端口与所述第一输出端口连通且使所述第二栗端口与所述第二输出端口连通的通常位置、和使所述第一栗端口以及所述第二栗端口与所述油箱端口连通的卸荷位置之间移动。2.根据权利要求1所述的卸荷阀，其特征在于， 使所述阀芯移动至所述第一栗端口与所述第一输出端口连通且所述第二栗端口与所述第二输出端口以及所述油箱端口相隔离的切断位置。3.根据权利要求2所述的卸荷阀，其特征在于， 所述外壳具有所述阀芯可滑动地嵌合的滑动室； 在所述滑动室的内周面和所述阀芯之间形成有连接所述第一栗端口与所述油箱端口的第一卸荷流路； 在所述阀芯中，作为内部流路形成有与所述油箱端口连通的第二卸荷流路； 在所述阀芯上设置有: 在所述通常位置以及所述切断位置上关闭所述第一卸荷流路，在所述卸荷位置上打开所述第一卸荷流路的第一台肩部； 在所述通常位置以及所述切断位置上，使所述第二栗端口与所述第二卸荷流路隔离，在所述卸荷位置上，使所述第二栗端口与所述第二卸荷流路连通的第二台肩部;和 在所述通常位置上，使所述第二栗端口与所述第二输出端口连通，在所述切断位置上，使所述第二栗端口与所述第二输出端口隔离的第三台肩部。4.一种油压挖掘机的油压驱动系统，具备: 可变容量型的第一栗； 配置于从所述第一栗延伸至油箱的第一循环管路上的多个控制阀； 在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第一循环管路上的节流部； 改变所述第一栗的倾转角的第一调节器； 可变容量型的第二栗； 配置于从所述第二栗延伸至油箱的第二循环管路上的多个控制阀； 在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第二循环管路上的节流部； 改变所述第二栗的倾转角的第二调节器； 切换是否输出所述第一栗以及所述第二栗的倾转角达到最小的待机压的待机用电磁阀；在作为所述第一循环管路中所述节流部的上游侧压力的第一负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第一调节器的第一选择阀；在作为所述第二循环管路中所述节流部的上游侧压力的第二负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第二调节器的第二选择阀； 卸荷阀，所述卸荷阀是在所述节流部的上游侧设置于所述第一循环管路以及所述第二循环管路的根据权利要求1所述的卸荷阀，具有用于使所述阀芯从作为中立位置的所述通常位置向所述卸荷位置移动的卸荷用先导端口； 切换是否向所述卸荷用先导端口输出先导压的卸荷用电磁阀;和控制装置，所述控制装置是控制所述待机用电磁阀以及所述卸荷用电磁阀的控制装置，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀都位于中立位置时，使所述待机用电磁阀输出待机压，且使所述卸荷用电磁阀输出先导压，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀中的至少一个不位于中立位置时，不使所述待机用电磁阀输出待机压，且不使所述卸荷用电磁阀输出先导压。5.一种油压挖掘机的油压驱动系统，具备: 可变容量型的第一栗； 配置于从所述第一栗延伸至油箱的第一循环管路上，且包括控制对铲斗缸的工作油的供给以及排出的铲斗控制阀的多个控制阀； 在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第一循环管路上的节流部； 改变所述第一栗的倾转角的第一调节器； 可变容量型的第二栗； 配置于从所述第二栗延伸至油箱的第二循环管路上的多个控制阀； 在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第二循环管路上的节流部； 改变所述第二栗的倾转角的第二调节器； 切换是否输出所述第一栗以及所述第二栗的倾转角达到最小的待机压的待机用电磁阀； 在作为所述第一循环管路中所述节流部的上游侧压力的第一负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第一调节器的第一选择阀；在作为所述第二循环管路中所述节流部的上游侧压力的第二负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第二调节器的第二选择阀；卸荷阀，所述卸荷阀是在所述节流部的上游侧设置于所述第一循环管路以及所述第二循环管路的根据权利要求2或3所述的卸荷阀，具有用于使所述阀芯从作为中立位置的所述通常位置向所述卸荷位置移动的卸荷用先导端口、以及用于使所述阀芯从所述通常位置向所述切断位置移动的切断用先导端口； 用于从所述第二循环管路中的所述卸荷阀的上游侧部分向所述铲斗控制阀供给工作油的补给通路； 切换是否向所述卸荷用先导端口输出先导压的卸荷用电磁阀； 向所述铲斗控制阀的先导端口以及所述切断用先导端口输出先导压的铲斗操作阀;和控制装置，所述控制装置是控制所述待机用电磁阀以及所述卸荷用电磁阀的控制装置，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀都位于中立位置时，使所述待机用电磁阀输出待机压，且使所述卸荷用电磁阀输出先导压，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀中的至少一个不位于中立位置时，不使所述待机用电磁阀输出待机压，且不使所述卸荷用电磁阀输出先导压。6.一种油压挖掘机的油压驱动系统，具备: 可变容量型的第一栗； 配置于从所述第一栗延伸至油箱的第一循环管路上，且包括控制对选择执行器的工作油的供给以及排出的选择控制阀的多个控制阀； 在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第一循环管路上的节流部； 改变所述第一栗的倾转角的第一调节器； 可变容量型的第二栗； 配置于从所述第二栗延伸至油箱的第二循环管路上的多个控制阀； 在所述多个控制阀的下游侧设置于所述第二循环管路上的节流部； 改变所述第二栗的倾转角的第二调节器； 切换是否输出所述第一栗以及所述第二栗的倾转角达到最小的待机压的待机用电磁阀； 在作为所述第一循环管路中所述节流部的上游侧压力的第一负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第一调节器的第一选择阀；在作为所述第二循环管路中所述节流部的上游侧压力的第二负控制压、和从所述待机用电磁阀输出的所述待机压中，将压力较高的一方导入至所述第二调节器的第二选择阀；卸荷阀，所述卸荷阀是在所述节流部的上游侧设置于所述第一循环管路以及所述第二循环管路的根据权利要求2或3所述的卸荷阀，具有用于使所述阀芯从作为中立位置的所述通常位置向所述卸荷位置移动的卸荷用先导端口、以及用于使所述阀芯从所述通常位置向所述切断位置移动的切断用先导端口； 用于从所述第二循环管路中的所述卸荷阀的上游侧部分向所述选择控制阀供给工作油的补给通路； 切换是否向所述卸荷用先导端口输出先导压的卸荷用电磁阀； 向所述选择控制阀的先导端口以及所述切断用先导端口输出先导压的选择操作阀； 控制装置，所述控制装置是控制所述待机用电磁阀以及所述卸荷用电磁阀的控制装置，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀都位于中立位置时，使所述待机用电磁阀输出待机压，且使所述卸荷用电磁阀输出先导压，在所述第一循环管路上以及所述第二循环管路上的所述多个控制阀中的至少一个不位于中立位置时，不使所述待机用电磁阀输出待机压，且不使所述卸荷用电磁阀输出先导压。

　　【文档编号】E02F9/22GK105909588SQ201610090570

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年2月18日

　　【发明人】近藤哲弘, 青木诚司, 藤山和人, 伊藤诚

　　【申请人】川崎重工业株式会社

　　一种液压操动机构用复合缸体的制作方法

　　【专利摘要】本发明属于机械技术领域且公开了一种液压操动机构用复合缸体，包括缸主体和缸芯套，所述缸主体外形为四方体结构，且在所述缸主体中部设有台阶通孔，且所述缸芯套设置在台阶通孔的内部，所述缸主体上表面四角倒角后呈三角形，且所述缸主体下表面棱边倒角后呈形，所述缸主体左表面设有圆形小凹台，所述缸主体右表面设有圆形孔且圆形孔设有三个，所述缸主体上还设有圆形凸台，且在所述圆形凸台四周设有圆通孔。本发明质量小、缸芯强度高、耐磨性好、使用寿命长。

　　【专利说明】

　　-种液压操动机构用复合缸体

　　技术领域

　　[0001] 本发明具体设及一种液压操动机构用复合缸体，属于机械技术领域。

　　【背景技术】

　　[0002] 大功率和超大功率液压机构的缸体，一般体积较大，所W常采用侣材加工，但因大 功率和超大功率液压机构动作速度快、输出操作功大，缸体内壁较易被划伤。操作机构在分 或合闽后期，缓冲油压直接作用到缸体内壁上，由于大功率和超大功率液压机构的缓冲油 压非常大，运也非常容易损害缸体内壁。

　　【发明内容】

　　[0003] 本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种液压操动机构用复合缸体， 质量小、缸忍强度高、耐磨性好、使用寿命长，可W有效解决【背景技术】中的问题。

　　[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

　　[0005] 本发明提供一种液压操动机构用复合缸体，包括缸主体和缸忍套，所述缸主体外 形为四方体结构，且在所述缸主体中部设有台阶通孔，且所述缸忍套设置在台阶通孔的内 部，所述缸主体上表面四角倒角后呈=角形，且所述缸主体下表面棱边倒角后呈"UJ ? 形，所述缸主体左表面设有圆形小凹台，所述缸主体右表面设有圆形孔且圆形孔设有=个， 所述缸主体上还设有圆形凸台，且在所述圆形凸台四周设有圆通孔。

　　[0006] 作为本发明的一种优选技术方案，所述圆通孔设有=个且呈=角形布置。

　　[0007] 作为本发明的一种优选技术方案，所述圆形小凹台设有=个且呈=角形分布。

　　[000引作为本发明的一种优选技术方案，所述缸主体和缸忍套均由侣材制成。

　　[0009] 作为本发明的一种优选技术方案，所述缸忍套外形为圆柱形且一端倒角，所述缸 忍套内部设有由合金钢制成的缸忍。

　　[0010] 作为本发明的一种优选技术方案，所述台阶通孔的孔口倒斜角，方便内部配合件 导入。

　　[0011] 本发明所达到的有益效果是：

　　[0012] 1、本发明实现了多通道的贯穿，方便在该件上装配高度集成的模块，使装配在该 件上的零部件数量大幅度减少；

　　[0013] 2、主缸体采用了复合设计，主缸体结构充分利用了侣材的轻质优点，缸忍又结合 了合金钢的高强度优点，使得超大操作功液压机构的机械寿命大幅度提高;所W本发明具 有综合质量小、缸忍强度高、耐磨性好、使用寿命长等优点。

　　【附图说明】

　　[0014] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

　　[001引在附图中；

　　[0016] 图I为本发明一种液压操动机构用复合缸体右视图；

　　[0017] 图2为本发明一种液压操动机构用复合缸体正视图；

　　[0018] 图3为本发明一种液压操动机构用复合缸体左视图；

　　[0019] 图4为本发明一种液压操动机构用复合缸体后视图；

　　[0020] 图5为本发明一种液压操动机构用复合缸体仰视图；

　　[0021 ]图6为本发明一种液压操动机构用复合缸体俯视图的剖视图；

　　[0022] 图7为本发明一种液压操动机构用复合缸体俯视图；

　　[0023] 图8为本发明一种液压操动机构用复合缸体左视图的剖视图；

　　[0024] 图中标号：1、缸主体;2、缸忍套；3、台阶通孔;4、圆形小凹台；5、圆形孔;6、圆形凸 台；7、圆通孔。

　　【具体实施方式】

　　[0025] W下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

　　[00%]实施例:请参阅图1至图8,本发明一种液压操动机构用复合缸体，由缸主体1和缸 忍套2组成，缸主体11采用侣材制造，缸忍套2采用合金钢制造，缸主体1外形为四方体结构， 中间为台阶通孔3,且台阶通孔3内孔壁上有多孔通向前后左右四面，缸主体1上表面四角倒 角后呈=角形，缸主体1中间为凹型圆空腔，用于盛油，且空腔上有丝孔用于固定附件;缸主 体1下表面棱边倒角后呈"Ui，，形，中间凹台用于装配固定座；缸主体1左表面有=个呈=角形分布的圆形小凹台4用于装配密封堵头，中间一个大的圆形凹台用于装配柱塞累;缸 主体1右表面有=个圆形孔5,其中两孔通向内孔，一孔通向上表面;缸主体1前后面为完全 对称圆形凸台6,用于装配定位，同时有=个呈=角形布置的圆通孔7,用于装配储能元件， 缸忍，2外形为圆柱形，外圆与缸主体1内孔过盈配合，一端倒角，方便配合时把钢忍套2导入 缸主体1内，内孔为台阶通孔3,孔口倒斜角，方便内部配合件导入。

　　[0027]最后应说明的是：W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 W对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。

　　【主权项】

　　1. 一种液压操动机构用复合缸体，包括缸主体（I)和缸忍套(2)，其特征在于，所述缸主 体（1)外形为四方体结构，且在所述缸主体（1)中部设有台阶通孔(3)，且所述缸忍套(2)设 置在台阶通孔(3)的内部，所述缸主体（1)上表面四角倒角后呈=角形，且所述缸主体（1)下 表面棱边倒角后呈"，，形，所述缸主体（1)左表面设有圆形小凹台（4)，所述缸主体（1) 右表面设有圆形孔(5)且圆形孔(5)设有=个，所述缸主体（1)上还设有圆形凸台（6)，且在 所述圆形凸台（6)四周设有圆通孔(7)。2. 根据权利要求1所述的一种液压操动机构用复合缸体，其特征在于，所述圆通孔(7) 设有=个且呈=角形布置。3. 根据权利要求1所述的一种液压操动机构用复合缸体，其特征在于，所述圆形小凹台 (4)设有=个且呈=角形分布。4. 根据权利要求1所述的一种液压操动机构用复合缸体，其特征在于，所述缸主体（1) 和缸忍套(2)均由侣材制成。5. 根据权利要求1所述的一种液压操动机构用复合缸体，其特征在于，所述缸忍套（2) 外形为圆柱形且一端倒角，所述缸忍套(2)内部设有由合金钢制成的缸忍。6. 根据权利要求1所述的一种液压操动机构用复合缸体，其特征在于，所述台阶通孔 (3)的孔口倒斜角，方便内部配合件导入。

　　【文档编号】F16J10/00GK105909589SQ201610446643

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月20日

　　【发明人】贾丽丽, 梁传涛, 王超, 辛承运, 李仕义, 张家瑞

　　【申请人】山东泰开高压开关有限公司

　　气缸的制作方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种气缸，属于汽车制造技术领域。气缸包括气缸本体、穿出气缸本体轴向端部的伸缩活塞杆、以及设置在活塞杆外围的活塞杆防护罩，活塞杆防护罩沿其轴向设置有被活塞杆穿过的通孔，活塞杆防护罩与气缸本体可拆卸连接。本发明公开的具有防护装置的气缸，由于在活塞杆外围设置了活塞杆防护罩，能够防止在汽车白车身焊装过程中产生的焊接飞溅及外物磕碰对气缸活塞杆造成损坏，延长气缸的使用寿命，降低气缸维修更换成本，提升工艺装备可利用率，进而提高焊接操作施工效率及质量。

　　【专利说明】

　　气缸

　　技术领域

　　[0001 ]本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种气缸。

　　【背景技术】

　　[0002]随着人们对汽车制造生产工艺过程的要求增多，越来越多的汽车厂家对生产制造装备进行大规模使用，设备的保养、防护、维修等问题也随之而来。在汽车白车身焊装的生产工艺装备中，气缸作为夹紧力的动力部件被广泛的使用，气缸的使用寿命直接关系着生产效率及生产成本。

　　[0003]目前，在使用过程中，气缸通常采用垂直放置，在汽车白车身焊装过程中产生的飞溅极易掉落到气缸上，加之员工在焊装操作过程中不可避免的对气缸产生磕碰撞击，都会对气缸产生破坏，不仅降低其使用寿命，增加维修更换成本，影响生产效率，还有可能影响其性能稳定性，降低夹具夹紧效果，从而影响车身的焊接尺寸精度及焊接质量。

　　【发明内容】

　　[0004]为了能够提高气缸使用寿命且保证其使用性能，本发明实施例提供了一种气缸。所述技术方案如下:

　　[0005]—种气缸，包括气缸本体及穿出所述气缸本体轴向端部的伸缩活塞杆，还包括与所述气缸本体连接的活塞杆防护罩，所述活塞杆防护罩上设置有被所述活塞杆穿过的通孔，所述活塞杆防护罩罩设于所述活塞杆与所述气缸本体的连接处。

　　[0006]进一步地，所述活塞杆防护罩包括筒体以及连接在所述筒体一端的搭接凸台，所述搭接凸台可拆卸连接在所述气缸本体轴向端部。

　　[0007]进一步地，所述搭接凸台上设置有用于与所述气缸本体I轴向端部连接的螺栓孔，通过螺栓孔与螺栓的配合，将搭接凸台连接在气缸本体轴向端部，实现活塞杆防护罩与气缸本体的可拆卸连接。

　　[0008]进一步地，所述筒体的轴向长度小于所述活塞杆的伸缩长度，以避免对活塞杆的功用造成影响。

　　[0009]优选地，所述活塞杆防护罩的材料为橡胶。

　　[0010]优选地，所述气缸还包括缸体防护罩，所述缸体防护罩包括至少两个弧形罩，所述至少两个弧形罩围成一个套装在所述气缸本体外围的柱状体，以对缸体本体进行防护。

　　[0011]进一步地，所述弧形罩的两个直线侧边设置有向弧形罩外部延伸的连接翻边，所述连接翻边上设置有用于与相邻的所述弧形罩连接的连接孔，通过螺栓及连接孔的相互配合，使各个弧形罩连接在一起，围成一个防护空间。

　　[0012]优选地，所述至少两个弧形罩中的一个所述弧形罩与所述活塞杆防护罩为一体式结构，所述至少两个弧形罩中的其余所述弧形罩与所述活塞杆防护罩为分离式结构，以方便缸体防护罩的安装及气缸维修。

　　[0013]优选地，所述缸体防护罩上设置有多个用于供安装在所述气缸本体上的工装穿过的避让孔。

　　[0014]优选地，所述缸体防护罩的材料为金属。

　　[0015]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:由于在活塞杆外围设置了活塞杆防护罩，该活塞杆防护罩能够防止在汽车白车身焊装过程中产生的焊接飞溅及外物磕碰对气缸活塞杆造成损坏，延长气缸的使用寿命，降低气缸维修更换成本，提升工艺装备可利用率，进而提高焊接操作施工效率及质量。

　　【附图说明】

　　[0016]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

　　[0017]图1是本发明实施例一中提供的一种气缸的结构示意图；

　　[0018]图2是本发明实施例一中的活塞杆防护罩的结构示意图；

　　[0019]图3是本发明实施例二提供的另一种气缸的结构示意图；

　　[0020]图4是本发明实施例二中的缸体防护罩和活塞杆防护罩的组装示意图。

　　【具体实施方式】

　　[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

　　[0022]实施例一

　　[0023]本发明实施例一提供了一种气缸，参考图1及图2，该气缸包括气缸本体1、穿出气缸本体I轴向端部的伸缩活塞杆2及与气缸本体I连接的活塞杆防护罩3，活塞杆防护罩3上设置有被活塞杆2穿过的通孔3.4，活塞杆防护罩3罩设于活塞杆2与气缸本体I的连接处。在活塞杆2伸缩工作时，活塞杆防护罩3不仅可以防止在汽车白车身焊装过程中产生的焊接飞溅及外物磕碰对活塞杆2造成损坏，还可以防止外界杂物通过气缸本体I被活塞杆2穿过的轴向端部进入到气缸本体I中，以延长气缸的使用寿命，降低气缸维修更换成本，提升工艺装备可利用率，进而提高焊接操作施工效率及质量。

　　[0024]图2是本发明实施例一中的活塞杆防护罩结构示意图，如图2所示，该活塞杆防护罩3包括与活塞杆2外径相匹配的筒体3.1以及连接在筒体3.1一端的搭接凸台3.2，筒体3.1对活塞杆2进行防护，而搭接凸台3.2可拆卸连接在气缸本体I轴向端部，以对气缸本体I轴向端部进行防护，以防止外界杂物进入到气缸本体I中。

　　[0025]本发明实施例一的搭接凸台3.2上设置有用于与气缸本体I轴向端部连接的螺栓孔3.3，通过螺栓孔3.3与螺栓的配合，将搭接凸台3.2连接在气缸本体I轴向端部，实现活塞杆防护罩3与气缸本体I的可拆卸连接，当活塞杆2需要拆卸保养时，卸除螺栓，并将活塞杆防护罩3拆除即可。

　　[0026]可选地，本发明实施例一中，气缸本体I用于与活塞杆防护罩3连接的轴向端部呈台阶状，因此，搭接凸台3.2呈与该盖板结构相匹配的台阶状，搭接凸台3.2包括三个依次设置直径渐大的第一台阶、第二台阶及第三台阶，第一台阶、第二台阶及第三台阶同中心轴布置，相邻台阶之间通过筒状体连接，直径最小的台阶上设置有与筒体3.1外径相匹配的通孔，而直径最大的台阶外径与气缸本体I外径相匹配。

　　[0027]进一步地，为避免对活塞杆2的功用造成影响，本发明实施例一中的筒体3.1的轴向长度小于活塞杆2的伸缩长度。

　　[0028]本发明实施例一中，活塞杆2在伸缩时会与活塞杆防护罩3产生摩擦，因此，活塞杆防护罩3的材料可以选用为耐高温、耐磨损的橡胶材质，例如丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯及聚四氟乙烯等。

　　[0029]实施例二

　　[0030]本发明实施例二提供了另一种气缸，参考图3及图4，该气缸与本发明实施例一提供的气缸区别在于，它在气缸本体I外围也设置了缸体防护罩5，以防止在汽车白车身焊装过程中产生的焊接飞溅及外物磕碰对气缸本体I造成损坏。

　　[0031]图4为本发明实施例二中的缸体防护罩5和活塞杆防护罩3的组装示意图，如图4所示，该缸体防护罩5包括两个弧形罩5.1，两个弧形罩5.1围成一个套装在气缸本体I外围的柱状体，以用于防护气缸本体I。

　　[0032]进一步地，该弧形罩5.1的两个直线侧边设置有向弧形罩5.1外部延伸的连接翻边5.2，连接翻边5.2上设置有用于与相邻的弧形罩5.1连接的连接孔5.3，通过螺栓及连接孔5.3的相互配合，使各个弧形罩5.1连接在一起，围成一个防护空间。

　　[0033]需要说明的是，在其它实施例中，该缸体防护罩5也可以由多个弧形罩5.1连接而成，且各个弧形罩5.1还可以采用抱箍等连接方式，本发明实施例对此不作限制。

　　[0034]进一步地，在本发明实施例二中，至少两个弧形罩5.1中的一个弧形罩5.1与活塞杆防护罩3为一体式结构，而至少两个弧形罩5.1中的其余弧形罩5.1与活塞杆防护罩3是为分离式结构的。本发明实施例二的气缸在安装时，先将与活塞杆防护罩3连接的弧形罩5.1与活塞杆防护罩3共同安装在气缸上，为其余弧形罩5.1的安装提供一个初定位，然后再依次安装其余弧形罩5.1，方便快捷;若气缸上的某一部分需要维修，拆除该部分对应的弧形罩5.1即可，而不必将整个防护罩拆除，方便维修。

　　[0035]可选地，与活塞杆防护罩3连接的弧形罩5.1采用焊接的方式与活塞杆防护罩3形成一体，此种情况下，活塞杆防护罩3与缸体防护罩5的材料均需选用金属。

　　[0036]可选地，各个弧形罩5.1上设置有多个用于供安装在气缸本体I上的工装4(例如进气阀、调节阀等)穿过的避让孔5.4。

　　[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种气缸，包括气缸本体(I)及穿出所述气缸本体(I)轴向端部的伸缩活塞杆(2)，其特征在于:还包括与所述气缸本体(I)连接的活塞杆防护罩(3)，所述活塞杆防护罩(3)上设置有被所述活塞杆(2)穿过的通孔(3.4)，所述活塞杆防护罩(3)罩设于所述活塞杆(2)与所述气缸本体(I)的连接处。2.根据权利要求1所述的气缸，其特征在于:所述活塞杆防护罩(3)包括筒体(3.1)以及连接在所述筒体(3.1) —端的搭接凸台(3.2)，所述搭接凸台(3.2)可拆卸连接在所述气缸本体(I)轴向端部。3.根据权利要求2所述的气缸，其特征在于:所述搭接凸台(3.2)上设置有用于与所述气缸本体(I)轴向端部连接的螺栓孔(3.3)。4.根据权利要求2所述的气缸，其特征在于:所述筒体(3.1)的轴向长度小于所述活塞杆(2)的伸缩长度。5.根据权利要求1?4中任一项所述的气缸，其特征在于:所述活塞杆防护罩(3)的材料为橡胶。6.根据权利要求1?4中任一项所述的气缸，其特征在于:所述气缸还包括缸体防护罩(5)，所述缸体防护罩(5)包括至少两个弧形罩(5.1)，所述至少两个弧形罩(5.1)围成一个套装在所述气缸本体(I)外围的柱状体。7.根据权利要求6所述的气缸，其特征在于:所述弧形罩(5.1)的两个直线侧边设置有向弧形罩(5.1)外部延伸的连接翻边(5.2)，所述连接翻边(5.2)上设置有用于与相邻的所述弧形罩(5.1)连接的连接孔(5.3)。8.根据权利要求6所述的气缸，其特征在于:所述至少两个弧形罩(5.1)中的一个所述弧形罩(5.1)与所述活塞杆防护罩(3)为一体式结构，所述至少两个弧形罩(5.1)中的其余所述弧形罩(5.1)与所述活塞杆防护罩(3)为分离式结构。9.根据权利要求6所述的气缸，其特征在于:所述缸体防护罩(5)上设置有多个用于供安装在所述气缸本体(I)上的工装(4)穿过的避让孔(5.4)。10.根据权利要求6所述的气缸用防护装置，其特征在于:所述缸体防护罩(5)的材料为金属。

　　【文档编号】F15B15/14GK105909590SQ201610263724

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年4月26日

　　【发明人】肖新, 程娟, 李敏

　　【申请人】奇瑞汽车股份有限公司

　　塑料制品成型机的快速开合模油缸结构的制作方法

　　【专利摘要】一种塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，包括机架，机架包括一对左、右模架导轨、左、右模架、一对油缸架导轨、油缸架、一对下拉杆；快速开合模油缸结构包括油缸，油缸包括油缸套、油缸左、右端盖；大、小活塞杆；控制机构；特点：还包括贮油箱，设在机架的上部，置入于小活塞杆容纳腔内的小活塞杆的左端的外壁与小活塞杆容纳腔的腔壁配合，当液压油引入大活塞杆内油腔时，大活塞杆向左位移并由大活塞杆带动右模架向左位移，左模架以及油缸架向右位移，左、右模架处于合模运动状态，当左、右模架锁模时，油缸右端盖油管接头将高压油引入右缸腔，小活塞杆油道进回油接口保持于向大活塞杆内油腔引入液压油的状态。降低制造难度；提高合模速度。

　　【专利说明】

　　塑料制品成型机的快速开合模油缸结构

　　技术领域

　　[0001]本发明属于塑料制品成型机械技术领域，具体涉及一种塑料制品成型机的快速开合模油缸结构。

　　【背景技术】

　　[0002]上面提及的塑料制品主要指但并非绝对限于指中空塑料制品，中空塑料制品如各种塑料容器、码垛桶乃至托盘(托盘如CN102407967B、CN103253442A和CN102009774B)，等等。

　　[0003]如业界所知，塑料制品成型机每成型一个产品便需进行一次开合模动作，对此可以参见CN101890772B(开、合模机构)、CN101890805B(中空塑料制品成型机的磁力合模装置)、CN102357948A(抱肘式开合模机构)、CN102848558B(中空塑料制品成型机的锁模装置)、CN103522528B(吹塑成型用的卧式合模机构)、CN103587109B(中空塑料制品成型机的锁模装置)和CN103538244B(中空塑料制品成型机的锁模装置结构)，等等。

　　[0004]进而如业界所知，所要成型的塑料制品的体积越大，开合模机构的结构体系的油缸的行程也相应越大，并且在两个半模(即一对半模)合模到位后需由足够的锁模力对其锁定，以保证塑料制品的成型质量，否则有可能成型失败或在塑料制品上留下合模缝或飞边。此外，开合模的速度快慢与塑料制品的成型效率之间存在因果关系。

　　[0005]先前，为了满足开合模以及锁模的要求，通常分别配备开合模油缸和锁模油缸，以两个油缸为例，一个油缸执行快速开合模，另一个油缸担当慢速锁模，如此结构会导致液压系统管路复杂，尤其需凭借高压且大流量来满足开合模及锁模要求，与此相适应的电机和油栗的功率也相应较大，从而既增加了成套塑料制品成型机的成本，又带来了能耗的增大而有悖目前全社会倡导的节约型节能型经济精神，还不利于油缸在合理服役期限内的使用寿命O

　　[0006]毫无疑问，以油缸的小流量即以较少的液压油实现快速开合模可以解决前述技术问题，并且此类技术信息在公开的中国专利文献中已有见诸，典型的如CN104196813A推荐的“一种用于高速压铸机的快速合模油缸”和CN104653542A提供的“大型中空吹塑机开合模油缸结构”。

　　[0007]上述CN104196813A由于采用了外缸筒和内缸筒，因而不仅结构复杂，而且体积大，不利于在结构严苛的塑料制品成型机上应用；由于上述CN104653542A是针对塑料制品成型机设计的，因而客观上能兑现其说明书第0005段中记载的技术效果，但是存在以下缺憾:其一，由于将小活塞杆(专利未给出附图标记以及部件名称)与油缸缸体一体制作而形成中国汉字的“凸”字形构造，因而加工难度大;其二，由于大活塞杆(专利称活塞杆)仅由其基部的活塞区域的内壁与小活塞杆的内壁之间滑动配合，而大活塞杆的其它区域即专利所称的活塞油缸的内径显著大于小活塞杆的外径而形成一较大的活塞油腔，于是一方面因活塞油腔容积大而不足以体现在小流量的液压油情形下推动大活塞杆并使大活塞杆快速位移的期望效果，仍影响着开合模的速度，另一方面大活塞杆的动作稳定性也受到相应的影响；其三，依据其说明书第OOll以及0012段的描述并且结合图示可知，由于在锁模时油缸腔(专利称油缸后腔)不具有对大活塞杆的推力作用，因而锁模时仅仅凭借大活塞杆内油腔的压力油的作用实现锁模，于是锁模力是脆弱的，而锁模效果的优劣在很大程度上会影响塑料制品的成型质量;其四，专利未给出对进、回油口实施控制的阀结构以及与进、回油口相连接的油管管路结构的启示，然而这些技术要素恰恰是保障快速开合模油缸工作与否以及工作可靠性的一个不可偏废的重要因素。

　　[0008]针对上述已有技术，仍有改进的必要，为此本

　　【申请人】作了有益的设计，形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了保密措施下在本申请的试验中心进行了模拟试验，结果证明是切实可行的。

　　【发明内容】

　　[0009]本发明的任务在于提供一种有助于将小活塞杆与大活塞杆彼此构成分体式的组装关系而藉以显著降低制造难度;有利于使构成于大活塞杆上的供小活塞杆容纳的小活塞杆容纳腔的直径与小活塞杆的外径彼此良好适应而藉以在显著减少油液供给量的状态下使大活塞杆连同模架快速合模并且保障大活塞杆位移时的稳定性以及节省能耗、有益于在大活塞杆伸展到位并实施锁模时，大活塞杆内油腔内的压力协同位于大活塞杆与油缸套之间的缸腔内产生的压力双贯齐下地对大活塞杆作用而藉以显著增大锁模力并保障塑料制品的成型质量和有便于良好地保障小活塞杆油道以及缸腔的进回油控制效果而藉以体现大活塞杆动作的可靠性的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构。

　　[0010]本发明的任务是这样来完成的，一种塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，所述的塑料中空成型机包括一机架，该机架包括一对彼此前后对应的左模架导轨、一对同样彼此对应的右模架导轨、移动地设置在一对左模架导轨上的一左模架、对应于左模架的右侧并且移动地设置在一对右模架导轨上的一右模架、对应于一对右模架导轨的右侧设置的并且同样彼此前后对应的一对油缸架导轨、对应于右模架的右侧并且移动地设置在一对油缸架导轨上的一油缸架、连结在左模架与油缸架的上部之间并且彼此前后对应的一对上拉杆和连结在左模架与油缸架的下部之间的并且相互前后对应的一对下拉杆;所述的快速开合模油缸结构包括一油缸，该油缸包括一油缸套、一油缸左端盖和一油缸右端盖，油缸套以水平卧置状态支承在所述的油缸架上，油缸左端盖与油缸套的左端密封配合，油缸右端盖与油缸套的右端密封配合，在油缸左端盖上并且位于油缸左端盖的侧部固定有一油缸左端盖油管接头，在油缸右端盖上并且位于油缸右端盖的侧部固定有一油缸右端盖油管接头，而在油缸右端盖正对油缸左端盖的一侧开设有油缸右端盖快速进油孔;一大活塞杆和一小活塞杆，在大活塞杆的中央并且位于大活塞杆的长度方向开设有一小活塞杆容纳腔，该小活塞杆容纳腔的右端是不封闭的，大活塞杆的左端与所述油缸左端盖滑动配合并且在伸展到油缸左端盖的左侧后连接有一模架连接头，该模架连接头与所述右模架的右端连接，在大活塞杆的右端设置有一活塞，该活塞的左侧面与所述油缸左端盖之间的空间构成为左缸腔，而活塞的右侧面与所述油缸右端盖之间的空间构成为右缸腔，所述的左端盖油管接头与左缸腔相通，而所述的右端盖油管接头以及油缸右端盖快速进油孔与右缸腔相通，小活塞杆的左端置入于所述小活塞杆容纳腔内，而小活塞杆的右端探出小活塞杆容纳腔的右端并且在对应于所述油缸右端盖的中央位置限定在油缸右端盖上，在该小活塞杆的长度方向的中央位置开设有一小活塞杆油道，该小活塞杆油道自小活塞杆的左端贯通至右端，在对应于小活塞杆油道的右端端口的位置设置有一小活塞杆油道进回油接口，小活塞杆的左端端面与小活塞杆容纳腔的小活塞杆容纳腔底壁之间的空间构成为大活塞杆内油腔;一控制机构，该控制机构设置在所述机架上并且与所述油缸左端盖油管接头、油缸右端盖油管接头、油缸右端盖快速进油孔以及小活塞杆油道进回油接口液压油管管路连接;特征在于还包括有一贮油箱，该贮油箱在对应于所述油缸架的右侧的位置设置在所述机架的上部并且与所述的控制机构控制连接，置入于所述小活塞杆容纳腔内的所述小活塞杆的左端的外壁与小活塞杆容纳腔的腔壁滑动配合，当由所述小活塞杆进回油接口通过所述小活塞杆油道将液压油引入所述大活塞杆内油腔时，所述大活塞杆向左位移并由大活塞杆带动所述右模架向左位移，同时所述的左模架以及油缸架向右位移，左、右模架处于彼此相向位移的合模运动状态，同时所述左缸腔内的油液从所述油缸左端盖油管接头引出至所述的控制机构，所述油缸右端盖快速进油孔向右缸腔引入油液，而当左、右模架趋于彼此合拢而实施锁模时，油缸右端盖油管接头将高压油引入所述的右缸腔，并且所述小活塞杆油道进回油接口继续保持于向所述大活塞杆内油腔引入液压油的状态。

　　[0011]在本发明的一个具体的实施例中，在所述油缸套的长度方向的中部并且位于油缸套的外壁上固定有一油缸套固定法兰，该油缸套固定法兰通过油缸套固定法兰螺钉与所述油缸架固定。

　　[0012]在本发明的另一个具体的实施例中，在所述油缸左端盖的左端内壁上开设有一对左端盖密封圈槽，在该对左端盖密封圈槽内各嵌设有一左端盖左密封圈，所述大活塞杆的左端外壁与左端盖左密封圈密封配合，并且油缸左端盖的中部通过左端盖固定螺钉与所述油缸套的左端端面固定，油缸左端盖的右端探入所述的左缸腔内并且在该油缸左端盖的右端外壁上设置有左端盖缸套密封圈，该左端盖缸套密封圈与左缸腔的内壁密封配合。

　　[0013]在本发明的又一个具体的实施例中，所述油缸右端盖的左端插入所述右缸腔内并且在该油缸右端盖的左端的外壁上设置有一对右端盖密封圈，该对右端盖密封圈与右缸腔的内壁密封配合。

　　[0014]在本发明的再一个具体的实施例中，在所述大活塞杆的左端端面上构成有一连接螺杆头，所述模架连接头的右端与连接螺杆头螺纹连接，而模架连接头的左端构成有一连接头销轴孔并且在该连接头销轴孔内设置有一衬套，模架连接头通过置入于连接头销轴孔内的连接头销轴与所述右模架的右侧铰接连接。

　　[0015]在本发明的还有一个具体的实施例中，在所述大活塞杆的右端并且在对应于所述活塞的右侧的位置通过活塞端盖螺钉固定有一活塞端盖，在该活塞端盖的内壁上设置有一对活塞端盖密封圈，该对活塞端盖密封圈与所述小活塞杆的右端外壁密封配合，并且在活塞端盖上还旋配有一用于对所述活塞的右侧限定的活塞限定螺母，该活塞限定螺母与活塞的右侧面贴触。

　　[0016]在本发明的更而一个具体的实施例中，在所述大活塞杆的右端并且在对应于所述活塞的左侧的位置构成有一活塞限定台阶，活塞的左侧面与该活塞限定台阶贴触，在大活塞杆上并且在对应于活塞的内壁的位置设置有一对活塞内密封圈，该对活塞内密封圈与活塞的内壁密封配合，而活塞的外壁上设置有一活塞环和一对活塞外密封圈，活塞环位于一对活塞外密封圈之间，而一对活塞外密封圈与所述油缸套的右端内壁密封配合。

　　[0017]在本发明的进而一个具体的实施例中，在所述油缸右端盖的中央位置开设有一小活塞杆让位孔，所述小活塞杆的右端与该小活塞杆让位孔相配合，并且在该小活塞杆的右端的外壁上设置有一对小活塞杆密封圈，该对小活塞杆密封圈与小活塞杆让位孔的孔壁密封配合，在小活塞杆伸展到所述油缸右端盖的右侧的部位配设有一小活塞杆锁定螺母。

　　[0018]在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的控制机构包括油栗、油箱、第一控制阀、第二控制阀、阀座、第一单向阀和第二单向阀，油栗与油箱相配合，并且油栗通过油栗第一油路与第一控制阀连接以及通过油栗第二油路与第二控制阀连接，油箱连同油栗设置在所述机架上，该油箱通过油箱第一油路与第一控制阀连接以及通过油箱第二油路与第二控制阀连接，第一控制阀以及第二控制阀设置在阀座上，并且第一控制阀通过第一控制阀管路与所述的油缸右端盖油管接头连接，而第二控制阀通过控制阀第一进回油管路与所述油缸左端盖油管接头连接以及通过控制阀第二进回油管路与所述的小活塞杆油道进回油接口连接，阀座在对应于所述油缸右端盖的右侧的位置固定在所述机架上，第一单向阀设置在所述的第一控制阀管路上，第二控制阀设置在所述的控制阀第二进回油管路上，所述的贮油箱通过贮油箱管路与所述的阀座连接并且通过阀座与所述油缸右端盖快速回油孔相通，在贮油箱管路上设置有一贮油箱单向阀，在所述第二单向阀与所述控制阀第一进回油管路之间设有一第一控制油路，而在所述贮油箱单向阀与第一进回油管路之间设有一第二控制油路。

　　[0019]在本发明的又进而一个具体的实施例中，在所述的阀座上开设有一阀座进油口以及配设有一对阀座油管，所述贮油箱管路与阀座进油口配接，而阀座进油口与一对阀座油管相通，一对阀座油管与所述的油缸右端盖快速进油孔连接并且与油缸右端盖快速进油孔相通。

　　[0020]本发明提供的技术方案相对于已有技术的技术效果之一，由于将大、小活塞杆彼此构成分体式的独立部件再实行相互的配合，因而可以显著降低制造难度;之二，由于将大活塞杆的小活塞杆容纳腔的腔壁与小活塞杆的左端外壁实行了滑动配合，因而显著减小了大活塞杆内油腔的容积，只需在极少的油液供给量的状态下使大活塞杆连同右模架向左快速位移，既提高了左、右模架的合模速度，又保障了大活塞杆的动作稳定性并且能够显著节省能耗;之三，由于在左、右模架完成了合模而实施锁模时，因右缸腔内已趋于满油状态并且小活塞杆油道进回油接口仍处于进油状态，因而油缸右端盖油管接头仅需向右缸腔引入极少量的高压油而可实现优异的锁模效果，进而保障塑料制品的成型质量;之四，由于由控制机构保障对小活塞杆油道以左、右缸腔的进回油控制效果，因而能保障大活塞杆的动作的可靠性。

　　【附图说明】

　　[0021]图1为本发明的实施例示意图。

　　[0022]图2为图1所示的快速开合模油缸的详细结构图。

　　[0023]图3为本发明快速开合模油缸的结构体系的控制机构的示意图。

　　【具体实施方式】

　　[0024]为了能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，

　　【申请人】在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

　　[0025]在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是以图1和图2所示的位置状态而言的，因而不能将其理解为对本发明提供的技术方案的特别限定。

　　[0026]请参见图1，示出了属于塑料中空成型机的结构体系的一机架7，该机架7包括一对彼此前后对应的左模架导轨71、一对同样彼此对应的右模架导轨72、移动地设置在一对左模架导轨71上的一左模架73、对应于左模架73的右侧并且移动地设置在一对右模架导轨72上的一右模架74、对应于一对右模架导轨72的右侧设置的并且同样彼此前后对应的一对油缸架导轨75、对应于右模架74的右侧并且移动地设置在一对油缸架导轨75上的一油缸架76、连结在左模架73与油缸架76的上部之间并且彼此前后对应的一对上拉杆77和连结在左模架73与油缸架76的下部之间的并且相互前后对应的一对下拉杆78。

　　[0027]由上面的说明并且结合图1的示意可知:左模架73的下部与一对左模架导轨71构成导轨副，右模架74的下部与一对右模架导轨72构成导轨副，油缸架76的下部与一对油缸架导轨75构成导轨副，并且依据专业常识，在使用状态下在左模架73的右侧即朝向右模架74的一侧固定有左半模，而在右模架74的左侧即朝向左模架73的一侧固定有右半模。左、右模架73、74相向合拢即相向位移的过程通常被称为合模过程，反之则称为开模过程。合模后，前述的左半模与右半模相互闭合并且实施锁模，锁模的不言而喻的作用是防止在对塑料制品成型时左、右半模之间出现缝隙，从而在塑料制品上出现合模缝(也称合模线或合模飞边)。

　　[0028]请参见图2并且继续结合图1，示出了快速开合模油缸结构体系的一油缸1，该油缸I包括一油缸套11、一油缸左端盖12和一油缸右端盖13，油缸套11以水平卧置状态支承在前述的油缸架76上，油缸左端盖12与油缸套11的左端密封配合，油缸右端盖13与油缸套11的右端密封配合，在油缸左端盖12上并且位于油缸左端盖12的侧部(即圆周方向的壁体)固定有一油缸左端盖油管接头121，在油缸右端盖13上并且位于油缸右端盖13的侧部(即圆周方向的壁体)固定有一油缸右端盖油管接头131，而在油缸右端盖13正对油缸左端盖12的一侧开设有油缸右端盖快速进油孔132(本实施例有一对);不出了一大活塞杆2和一小活塞杆3，在大活塞杆2的中央并且位于大活塞杆2的长度方向开设有一小活塞杆容纳腔21，该小活塞杆容纳腔21的右端是不封闭的，大活塞杆2的左端与前述油缸左端盖12滑动配合并且在伸展到油缸左端盖12的左侧后连接有一模架连接头4，该模架连接头4与前述右模架74的右端连接，在大活塞杆2的右端设置有一活塞22，该活塞22的左侧面与前述油缸左端盖12之间的空间构成为左缸腔23，而活塞22的右侧面与前述油缸右端盖13之间的空间构成为右缸腔24，前述的左端盖油管接头121与左缸腔23相通，而前述的右端盖油管接头131以及油缸右端盖快速进油孔132与右缸腔24相通，小活塞杆3的左端置入于前述小活塞杆容纳腔21内，而小活塞杆3的右端探出小活塞杆容纳腔21的右端并且在对应于前述油缸右端盖13的中央位置限定在油缸右端盖13上，在该小活塞杆3的长度方向的中央位置开设有一小活塞杆油道31，该小活塞杆油道31自小活塞杆3的左端贯通至右端，在对应于小活塞杆油道31的右端端口的位置设置有一小活塞杆油道进回油接口32，小活塞杆3的左端端面与小活塞杆容纳腔21的小活塞杆容纳腔底壁211之间的空间构成为大活塞杆内油腔25;示出了一控制机构5(也可称供油控制机构，以下同)，该控制机构5设置在前述机架7上并且与前述油缸左端盖油管接头121、油缸右端盖油管接头131、油缸右端盖快速进油孔132以及小活塞杆油道进回油接口 32液压油管管路连接。

　　[0029]作为本发明提供的技术方案的技术要点:在前述开合模油缸结构的体系中还包括有一贮油箱6，该贮油箱6在对应于前述油缸架76的右侧的位置设置在前述机架7的上部并且与前述的控制机构5控制连接，置入于前述小活塞杆容纳腔21内的前述小活塞杆3的左端的外壁与小活塞杆容纳腔21的腔壁滑动配合。

　　[0030]当由前述小活塞杆进回油接口32通过前述小活塞杆油道31将液压油引入前述大活塞杆内油腔25时，前述大活塞杆2向左位移并由大活塞杆2带动前述右模架74向左位移，同时前述的左模架73以及油缸架76向右位移，左、右模架73、74处于彼此相向位移的合模运动状态，同时前述左缸腔23内的油液从前述油缸左端盖油管接头121引出至前述的控制机构5，油缸右端盖快速进油孔132向右缸腔24引入油液，当左、右模架73、74趋于彼此合拢而实施锁模时，油缸右端盖油管接头131将高压油引入前述右缸腔24并且小活塞杆油道进回油接口 32继续保持于向前述大活塞杆内油腔25引入液压油的状态。由此可知，在锁模之前，由进入到大活塞杆内油腔25的小流量(但压力大)的液压油实现大活塞杆2的快速位移，体现了

　　【申请人】在上面的技术效果栏中记载的相应的技术效果。

　　[0031]请重点见图1，在前述油缸套11的长度方向的中部并且位于油缸套11的外壁上固定有一油缸套固定法兰111，该油缸套固定法兰111通过以间隔状态围绕油缸套固定法兰的圆周方向分布的油缸套固定法兰螺钉1111与前述油缸架76固定。

　　[0032]在前述油缸左端盖12的左端内壁上开设有一对左端盖密封圈槽122，在该对左端盖密封圈槽122内各嵌设有一左端盖左密封圈1221，前述大活塞杆2的左端外壁与左端盖左密封圈1221密封配合，并且油缸左端盖12的中部通过左端盖固定螺钉123与前述油缸套11的左端端面固定，油缸左端盖12的右端探入(即插入)前述的左缸腔23内并且在该油缸左端盖12的右端外壁上设置有左端盖缸套密封圈124，该左端盖缸套密封圈124与左缸腔23的内壁密封配合。

　　[0033]请继续见图1，前述油缸右端盖13的左端插入前述右缸腔24内并且在该油缸右端盖13的左端的外壁上设置有一对右端盖密封圈133，该对右端盖密封圈133与右缸腔24的内壁密封配合。

　　[0034]在前述大活塞杆2的左端端面上构成有一连接螺杆头26，前述模架连接头4的右端与连接螺杆头26螺纹连接，而模架连接头4的左端构成有一连接头销轴孔41并且在该连接头销轴孔41内设置有一衬套411，模架连接头4通过置入于连接头销轴孔41内的连接头销轴412与前述右模架74的右侧铰接连接。不言而喻，在右模架74的右侧并且在对应于模架连接头4的位置焊接有一对连接头销轴座(图中未示出)，在一对连接头销轴座上并且在对应的位置开设有一连接头销轴座销孔，前述的模架连接头4的左端对应于一对连接头销轴座之间并且前述的连接头销轴412插入一对连接头销轴座上的连接头销轴座销孔内，从而使模架连接头4与一对连接头销轴座铰接连接。

　　[0035]在前述大活塞杆2的右端并且在对应于前述活塞22的右侧的位置通过活塞端盖螺钉271固定有一活塞端盖27，在该活塞端盖27的内壁上设置有一对活塞端盖密封圈272，该对活塞端盖密封圈272与前述小活塞杆3的右端外壁密封配合，并且在活塞端盖27上还旋配有一用于对前述活塞22的右侧限定的活塞限定螺母273，该活塞限定螺母273与活塞22的右侧面贴触。

　　[0036]在前述大活塞杆2的右端并且在对应于前述活塞22的左侧的位置构成有一活塞限定台阶28，活塞22的左侧面与该活塞限定台阶28贴触，在大活塞杆2上并且在对应于活塞22的内壁的位置设置有一对活塞内密封圈29，该对活塞内密封圈29与活塞22的内壁密封配合，而活塞22的外壁上设置有一活塞环221和一对活塞外密封圈222，活塞环221位于一对活塞外密封圈222之间，而一对活塞外密封圈222与前述油缸套11的右端内壁密封配合。由此可知，前述的活塞22被限定在活塞限定台阶28与活塞限定螺母273之间。

　　[0037]在前述油缸右端盖13的中央位置开设有一小活塞杆让位孔134，前述小活塞杆3的右端与该小活塞杆让位孔134相配合，并且在该小活塞杆3的右端的外壁上设置有一对小活塞杆密封圈33，该对小活塞杆密封圈33与小活塞杆让位孔134的孔壁密封配合，在小活塞杆3伸展到前述油缸右端盖13的右侧的部位配设有一小活塞杆锁定螺母34。

　　[0038]请参见图3并且结合图1和图2，前述的控制机构5包括油栗51、油箱52、第一控制阀53、第二控制阀54、阀座55、第一单向阀56和第二单向阀57，油栗51与油箱52相配合，并且油栗51通过油栗第一油路511与第一控制阀53连接以及通过油栗第二油路512与第二控制阀54连接，油箱52连同油栗51设置在前述机架7上，该油箱52通过油箱第一油路521与第一控制阀53连接以及通过油箱第二油路522与第二控制阀54连接，第一控制阀53以及第二控制阀54设置在阀座55上，并且第一控制阀53通过第一控制阀管路531与前述的油缸右端盖油管接头131连接，而第二控制阀54通过控制阀第一进回油管路541与前述油缸左端盖油管接头121连接以及通过控制阀第二进回油管路542与前述的小活塞杆油道进回油接口 32连接，阀座55在对应于前述油缸右端盖13的右侧的位置固定在前述机架7上，第一单向阀56设置在第一控制阀管路531上，第二控制阀57设置在控制阀第二进回油管路542上，前述的贮油箱6通过贮油箱管路61与前述的阀座55连接并且通过阀座55与前述油缸右端盖快速回油孔132相通，在贮油箱管路61上设置有一贮油箱单向阀611，在前述第二单向阀57与前述控制阀第一进回油管路541之间设有一第一控制油路571，而在前述贮油箱单向阀611与第一进回油管路541之间设有一第二控制油路6111。

　　[0039]由图1所示，在前述的阀座55上开设有一阀座进油口551以及配设有一对阀座油管552，前述贮油箱管路61与阀座进油口 551配接，而阀座进油口 551与一对阀座油管552相通，一对阀座油管与前述的油缸右端盖快速进油孔132连接并且与油缸右端盖快速进油孔132相通。作为优选的方案，在前述的贮油箱6的上部设置一与贮油箱的贮油箱腔相通的溢流接口，在油箱52上设置一与油箱腔相通的回油接口，在该回油接口与前述的溢流接口之间设置一回流油管。

　　[0040]当左、右模架73、74合模时，油栗51工作(即栗油)，液压油(即油液)依次经油栗第二油路512、第二控制阀54、控制阀第二进回油管路542、第二单向阀57、小活塞杆油道进回油接口 32和小活塞杆油道31进入大活塞杆内油腔25，由大活塞杆内油腔25内的液压油压力迫使大活塞杆2向左位移，经模架连接头4带动右模架74循着一对右模架导轨72向左位移，同时油缸架76循着一对油缸架导轨75向右位移，由于左模架73由一对上拉杆77以及一对下拉杆78与油缸架76连结，因而在油缸架76向右位移的同时带动左模架73向右位移，最终表现为左、右模架73、74相向位移，即朝着相互合模或称合拢的方向位移。与此同时，即在大活塞杆2向左位移的同时，左缸腔23内的油液从油缸左端盖油管接头121引出，并依次经控制阀第一进回油管路541、第二控制阀54和油箱第二油管522回引至油箱52，还与此同时，由于在大活塞杆2向左位移的过程中，右缸腔24处在了负压状态，同时贮油箱6内的油液依次经贮油箱单向阀611 (由于是负压打开)、贮油箱管路61阀座进油口 551、阀座油管552和油缸右端盖快速进油孔132(—对)补充到右缸腔24内。在该过程中，只需极少量的油液进入活塞杆内油腔25便可推动大活塞杆2，油栗51的节能是显著的并且加快了合模速度。

　　[0041]当左、右模架73、74上的左、右半模趋于合拢而实施锁模时，油栗51栗油，液压油依次经油栗第一油路511、第一控制阀53、第一控制阀管路531、第一单向阀56和油缸右端盖油管接头131引入右缸腔24内，以大压力推动大活塞杆2进而左行。使大活塞杆2发挥理想的锁模作用，因为在油缸右端盖油管接头131向右缸腔24引入高压油的同时，油栗51处于继续对大活塞杆内油腔25的供油状态。由于在锁模过程中的回油如前面所述，因而不再赘述。

　　[0042]当要开模时，出自油栗51的高压油依次经油栗第二油路512、第二控制阀54、控制阀第一进回油管路541、油缸左端盖油管接头121和左缸腔23，推动大活塞杆2右移，同时控制阀第一进回油管路541内的高压油经第一控制油路571以及第二控制油路611分别打开第二单向阀57和贮油箱单向阀611，使大活塞杆内油腔25内的油依次经小活塞杆油道31、小活塞杆油道进回油接口 32、第二单向阀57、控制阀第二进回油管路542、第二控制阀54和油箱第二油路522回入油箱52，而右缸腔24内的油依次经油缸右端盖快速进油孔132、阀座油管552、贮油箱管路61和贮油箱单向阀611回入贮油箱6，从而实现大活塞杆2的快速向右位移，使左、右模架73、74快速斥开。

　　[0043]综上所述，本发明提供的技术方案克服了已有技术中的不足，顺利地完成了发明任务，客观地兑现了

　　【申请人】在上面的技术效果栏中记载的技术效果。

　　【主权项】

　　1.一种塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，所述的塑料中空成型机包括一机架(7)，该机架(7)包括一对彼此前后对应的左模架导轨(71)、一对同样彼此对应的右模架导轨(72)、移动地设置在一对左模架导轨(71)上的一左模架(73)、对应于左模架(73)的右侧并且移动地设置在一对右模架导轨(72)上的一右模架(74)、对应于一对右模架导轨(72)的右侧设置的并且同样彼此前后对应的一对油缸架导轨(75)、对应于右模架(74)的右侧并且移动地设置在一对油缸架导轨(75)上的一油缸架(76)、连结在左模架(73)与油缸架(76)的上部之间并且彼此前后对应的一对上拉杆(77)和连结在左模架(73)与油缸架(76)的下部之间的并且相互前后对应的一对下拉杆(78);所述的快速开合模油缸结构包括一油缸(I)，该油缸(I)包括一油缸套(11)、一油缸左端盖(12)和一油缸右端盖(13)，油缸套(11)以水平卧置状态支承在所述的油缸架(76)上，油缸左端盖(12)与油缸套(II)的左端密封配合，油缸右端盖(13)与油缸套(11)的右端密封配合，在油缸左端盖(12)上并且位于油缸左端盖(12)的侧部固定有一油缸左端盖油管接头(121)，在油缸右端盖(13)上并且位于油缸右端盖(13)的侧部固定有一油缸右端盖油管接头(131)，而在油缸右端盖(13)正对油缸左端盖(12)的一侧开设有油缸右端盖快速进油孔(132);—大活塞杆(2)和一小活塞杆(3)，在大活塞杆(2)的中央并且位于大活塞杆(2)的长度方向开设有一小活塞杆容纳腔(21)，该小活塞杆容纳腔(21)的右端是不封闭的，大活塞杆(2)的左端与所述油缸左端盖(12)滑动配合并且在伸展到油缸左端盖(12)的左侧后连接有一模架连接头(4)，该模架连接头(4)与所述右模架(74)的右端连接，在大活塞杆(2)的右端设置有一活塞(22)，该活塞(22)的左侧面与所述油缸左端盖(12)之间的空间构成为左缸腔(23)，而活塞(22)的右侧面与所述油缸右端盖(13)之间的空间构成为右缸腔(24)，所述的左端盖油管接头(121)与左缸腔(23)相通，而所述的右端盖油管接头(131)以及油缸右端盖快速进油孔(132)与右缸腔(24)相通，小活塞杆(3)的左端置入于所述小活塞杆容纳腔(21)内，而小活塞杆(3)的右端探出小活塞杆容纳腔(21)的右端并且在对应于所述油缸右端盖(13)的中央位置限定在油缸右端盖(13)上，在该小活塞杆(3)的长度方向的中央位置开设有一小活塞杆油道(31)，该小活塞杆油道(31)自小活塞杆(3)的左端贯通至右端，在对应于小活塞杆油道(31)的右端端口的位置设置有一小活塞杆油道进回油接口(32)，小活塞杆(3)的左端端面与小活塞杆容纳腔(21)的小活塞杆容纳腔底壁(211)之间的空间构成为大活塞杆内油腔(25);—控制机构(5)，该控制机构(5)设置在所述机架(7)上并且与所述油缸左端盖油管接头(121)、油缸右端盖油管接头(131)、油缸右端盖快速进油孔(132)以及小活塞杆油道进回油接口(32)液压油管管路连接;其特征在于还包括有一贮油箱(6)，该贮油箱(6)在对应于所述油缸架(76)的右侧的位置设置在所述机架(7)的上部并且与所述的控制机构(5)控制连接，置入于所述小活塞杆容纳腔(21)内的所述小活塞杆(3)的左端的外壁与小活塞杆容纳腔(21)的腔壁滑动配合，当由所述小活塞杆进回油接口(32)通过所述小活塞杆油道(31)将液压油引入所述大活塞杆内油腔(25)时，所述大活塞杆(2)向左位移并由大活塞杆(2)带动所述右模架(74)向左位移，同时所述的左模架(73)以及油缸架(76)向右位移，左、右模架(73、74)处于彼此相向位移的合模运动状态，同时所述左缸腔(23)内的油液从所述油缸左端盖油管接头(121)引出至所述的控制机构(5)，所述油缸右端盖快速进油孔(132)向右缸腔(24)引入油液，而当左、右模架(73、74)趋于彼此合拢而实施锁模时，油缸右端盖油管接头(131)将高压油引入所述的右缸腔(24)，并且所述小活塞杆油道进回油接口(32)继续保持于向所述大活塞杆内油腔(25)引入液压油的状态。2.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述油缸套(11)的长度方向的中部并且位于油缸套(11)的外壁上固定有一油缸套固定法兰(111)，该油缸套固定法兰(111)通过油缸套固定法兰螺钉(1111)与所述油缸架(76)固定。3.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述油缸左端盖(12)的左端内壁上开设有一对左端盖密封圈槽(122)，在该对左端盖密封圈槽(122)内各嵌设有一左端盖左密封圈(1221)，所述大活塞杆(2)的左端外壁与左端盖左密封圈(1221)密封配合，并且油缸左端盖(12)的中部通过左端盖固定螺钉(123)与所述油缸套(11)的左端端面固定，油缸左端盖(12)的右端探入所述的左缸腔(23)内并且在该油缸左端盖(12)的右端外壁上设置有左端盖缸套密封圈(124)，该左端盖缸套密封圈(124)与左缸腔(23)的内壁密封配合。4.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于所述油缸右端盖(13)的左端插入所述右缸腔(24)内并且在该油缸右端盖(13)的左端的外壁上设置有一对右端盖密封圈(133)，该对右端盖密封圈(133)与右缸腔(24)的内壁密封配合。5.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述大活塞杆(2)的左端端面上构成有一连接螺杆头(26)，所述模架连接头(4)的右端与连接螺杆头(26)螺纹连接，而模架连接头(4)的左端构成有一连接头销轴孔(41)并且在该连接头销轴孔(41)内设置有一衬套(411)，模架连接头(4)通过置入于连接头销轴孔(41)内的连接头销轴(412)与所述右模架(74)的右侧铰接连接。6.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述大活塞杆(2)的右端并且在对应于所述活塞(22)的右侧的位置通过活塞端盖螺钉(271)固定有一活塞端盖(27)，在该活塞端盖(27)的内壁上设置有一对活塞端盖密封圈(272)，该对活塞端盖密封圈(272)与所述小活塞杆(3)的右端外壁密封配合，并且在活塞端盖(27)上还旋配有一用于对所述活塞(22)的右侧限定的活塞限定螺母(273)，该活塞限定螺母(273)与活塞(22)的右侧面贴触。7.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述大活塞杆(2)的右端并且在对应于所述活塞(22)的左侧的位置构成有一活塞限定台阶(28)，活塞(22)的左侧面与该活塞限定台阶(28)贴触，在大活塞杆(2)上并且在对应于活塞(22)的内壁的位置设置有一对活塞内密封圈(29)，该对活塞内密封圈(29)与活塞(22)的内壁密封配合，而活塞(22)的外壁上设置有一活塞环(221)和一对活塞外密封圈(222)，活塞环(221)位于一对活塞外密封圈(222)之间，而一对活塞外密封圈(222)与所述油缸套(11)的右端内壁密封配合。8.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述油缸右端盖(13)的中央位置开设有一小活塞杆让位孔(134)，所述小活塞杆(3)的右端与该小活塞杆让位孔(134)相配合，并且在该小活塞杆(3)的右端的外壁上设置有一对小活塞杆密封圈(33)，该对小活塞杆密封圈(33)与小活塞杆让位孔(134)的孔壁密封配合，在小活塞杆(3)伸展到所述油缸右端盖(13)的右侧的部位配设有一小活塞杆锁定螺母(34)。9.根据权利要求1所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于所述的控制机构(5)包括油栗(51)、油箱(52)、第一控制阀(53)、第二控制阀(54)、阀座(55)、第一单向阀(56)和第二单向阀(57)，油栗(51)与油箱(52)相配合，并且油栗(51)通过油栗第一油路(511)与第一控制阀(53)连接以及通过油栗第二油路(512)与第二控制阀(54)连接，油箱(52)连同油栗(51)设置在所述机架(7)上，该油箱(52)通过油箱第一油路(521)与第一控制阀(53)连接以及通过油箱第二油路(522)与第二控制阀(54)连接，第一控制阀(53)以及第二控制阀(54)设置在阀座(55)上，并且第一控制阀(53)通过第一控制阀管路(531)与所述的油缸右端盖油管接头(131)连接，而第二控制阀(54)通过控制阀第一进回油管路(541)与所述油缸左端盖油管接头(121)连接以及通过控制阀第二进回油管路(542)与所述的小活塞杆油道进回油接口(32)连接，阀座(55)在对应于所述油缸右端盖(13)的右侧的位置固定在所述机架(7)上，第一单向阀(56)设置在所述的第一控制阀管路(531)上，第二控制阀(57)设置在所述的控制阀第二进回油管路(542)上，所述的贮油箱(6)通过贮油箱管路(61)与所述的阀座(55)连接并且通过阀座(55)与所述油缸右端盖快速回油孔(132)相通，在贮油箱管路(61)上设置有一贮油箱单向阀(611)，在所述第二单向阀(57)与所述控制阀第一进回油管路(541)之间设有一第一控制油路(571)，而在所述贮油箱单向阀(611)与第一进回油管路(541)之间设有一第二控制油路(6111)。10.根据权利要求9所述的塑料制品成型机的快速开合模油缸结构，其特征在于在所述的阀座(55)上开设有一阀座进油口(551)以及配设有一对阀座油管(552)，所述贮油箱管路(61)与阀座进油口(551)配接，而阀座进油口(551)与一对阀座油管(552)相通，一对阀座油管与所述的油缸右端盖快速进油孔(132)连接并且与油缸右端盖快速进油孔(132)相通。

　　【文档编号】F15B15/16GK105909591SQ201610428256

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月15日

　　【发明人】贾辉, 杨书亚, 吴春笋, 庄鑫源

　　【申请人】苏州同大机械有限公司

　　用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其依次通过温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块进行磨损微粒在线监测；所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块具体为同极相邻型吸附环。本发明引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器技术，实现磨损微粒非侵入、无约束监测；通过磁化和旋转磁场离心模块使油液中的磨损微粒磁化、聚合成大颗粒并运动到管壁附近并被吸附模块吸附，以提高相邻电容传感器的输出监测信号强度；通过温控模块及合理设计相邻电容传感器极板层结构，抑制噪声并最优化相邻电容传感器监测装置的整体性能。

　　【专利说明】用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压管路油液中的磨损微粒在线监测方法，具体涉及一种用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，属于液压系统技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　液压系统油液中的磨损微粒不但可以使运动副产生磨粒磨损而且可以使运动副的相对运动受阻而导致控制部件动作失灵。国内外的资料统计表明，液压机械70%故障源自油液的颗粒污染。因此，对油液中的磨损微粒进行在线监测已成为减少磨损及液压系统故障的重要途径之一。

　　[0003]电容传感器因其制作方便、成本低廉而被应用于机器油液的污染监测。专利文献I(中国发明专利授权公告号CN101435788B)公开了一种基于介电常数测量的在线油液监测传感器及其系统，该发明的传感器包括支座及其固定在内部的三根极柱，三根极柱构成了差动式圆柱电容，能监测传感器电容值的微小变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对油液污染度的实施监测。该监测方法中的传感器极柱浸入到油液中，造成了油液流态的改变，影响了测量精度;油液在传感器极柱表面会形成沉积油膜，不仅造成测量精度下降，同时还带来传感器清洗问题。

　　[0004]文献2(赵新泽等，武汉水利电力大学(宜昌)学报，1999(3))公开了一种油液污染监测用电容传感器探头，该探头由一圆筒玻璃管与紧贴该管外壁的两半圆形电极组成，其实质为平行板电容传感器。该电容传感器激励极板与接收极板间距受液压管道直径约束，由于液压管道直径相对较大，该传感器灵敏度不够理想。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其采用非侵入的测量方式、对被测量的无约束性、监测信号强且灵敏度高、低成本、环境适应性强。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其采用一种磨损微粒监测系统，该系统包括温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块采用同极相邻型吸附环;所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点； 其包括如下步骤:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C;

　　2)，磁化模块将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒；

　　3)，磁化聚合颗粒在旋转磁场模块中进行离心，使颗粒聚集在管壁附近；

　　4)，吸附模块吸附经旋转磁场模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒；

　　5)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　6)，消磁模块给磁化颗粒消磁。

　　[0008]本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流大小相等;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0010]本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。

　　[0011]本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述相邻电容微粒监测模块包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁；其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。

　　[0012]本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。

　　[0013]本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法还为:其包括一 ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块、旋转磁场离心模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上。

　　[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.本发明的多对正逆线圈结构的磁化模块，线圈电流可在线数字设定，以产生磁化需要的非均匀磁场，使油液中的磨损微粒强力磁化并聚合成大颗粒，同时使胶质颗粒分解消融并抑制气泡生长;磁场离心模块使磁化微粒“分离”并向腔壁运动;通过吸附模块捕获管壁表面磁化聚合大颗粒。

　　[0015]2.在液压管路磨损微粒监测装置中引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器，通过将磨损微粒磁化、聚合成大颗粒并离心吸附到管壁以提高颗粒浓度，增加管壁表面油液的介电常数，极大提高了传感器输出信号强度并巧妙解决了信号强度和穿透深度指标冲突的矛盾。

　　[0016]3.在极板层设计中引入了有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板、接收极板和隔离极板组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，以此来获得最佳信号强度。

　　[0017]4.温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块相结合的液压管路磨损微粒监测技术路线，既保证了监测可靠性，同时又使得监测系统的整体性能最优。

　　[0018]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测系统的结构示意图。

　　[0019]图2是图1中的磁化模块的结构图。

　　[0020]图3是图2中的磁化线圈的结构图。

　　[0021]图4是图2中的磁化电流输出模块的结构图。

　　[0022]图5是图1中的旋转磁场离心模块示意图。

　　[0023]图6是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0024]图7-1是图1中的相邻电容微粒监测模块的径向半剖图。

　　[0025]图7-2是图1中的相邻电容微粒监测模块的横向剖面图。

　　[0026]图7_3是图7_1中的接收极板和激励极板的不意图。

　　[0027]图7-4是图7-3中A处的局部放大图。

　　[0028]图8是E⑶的连接示意图。

　　[0029]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测系统，其由温控模块1、磁化模块2、旋转磁场离心模块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6、消磁模块7以及ECUlO等几部分组成。其中，所述温控模块1、磁化模块2、旋转磁场离心模块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6和消磁模块7依次连接。

　　[0030]所述温控模块I的一端设有油液入口8，用于将液压油输人装置，其由加热器、冷却器和温度传感器组成。该温控模块I主要目的是为磁化装置提供最佳的磁化温度约42°C。同时，温度作为最主要的环境噪声，不同的温度会导致液压管路中的油液介电常数发生显著变化，保持温度恒定即可避免相邻电容传感器受温度噪声的影响。

　　[0031]所述加热器为电加热器，可采用本身带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高;空冷器的管排数最优为8 ο温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0032]所述磁化装置2能将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，并使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒，可提高相邻电容传感器的输出信号强度。同时，由电磁学理论可知，磁场强度越大，对铁磁性颗粒的吸引力也就越大，大尺寸的铁微粒移动速度比小尺寸的铁微粒快得多，将磨损微粒聚合成大颗粒也便于后续分离。

　　[0033]油液中携带的胶质颗粒和气泡的介电常数和液压油以及磨损颗粒的介电常数都不相同，为了避免对后面的相邻电容传感器监测造成影响，需要设计非均匀磁场分解或去除胶质颗粒和气泡。

　　[0034]根据磁场使分子取向排列论，当油液流过磁场时，磁场对油液中的胶质颗粒的运动会产生一定的影响，使得胶质颗粒在管路中作有序流动，减少了胶质颗粒的相互连接，从而起到分离胶质颗粒的降粘作用。同时，磁化的颗粒之间存在着内聚力，此力限制了气泡的形成和长大。无气泡时油液中的磁力线分布均匀，处于磁稳状态。当油液中有气泡时，气泡局部的磁力线发生弯由，弯曲的磁力线有恢复成原来均匀、平行、稳定状态的趋势，因而产生指向气泡中心的磁张力，此力能限制气泡的长大。

　　[0035]但磁场太强或太弱都很难取得好的磁处理效果。当磁感应强度在某一值附近时，磁处理具有最佳效果。同样，温度太高和太低降粘效果都不好。液压油中的胶质颗粒的分解降粘需要一定的温度和磁场强度，典型值为磁场强度在200mT左右，温度约42°C。设计非均匀磁场时要考虑到磁场的边缘效应所造成的影响，磁感应强度应设计为在油液流入的一端较强，而在油液流出的一端较弱，满足油液流出端，降低磁场、减轻边缘效应影响的要求，同时保证在油液的流入端的磁化效果。

　　[0036]本发明的磁化装置由铝质管道21、若干绕组22、铁质外壳23、法兰24以及若干磁化电流输出模块25组成。其中，所述铝质管道21使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道21中获得较高的磁场强度。

　　[0037]所述若干绕组22分别绕在铝质管道21外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组22都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块25控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组22相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道21内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组22都由正绕组26和逆绕组27组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道21轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均勾磁场。

　　[0038]所述铁质外壳23包覆于铝质管道21上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰24焊接在铝质管道21的两端。

　　[0039]每一磁化电流输出模块25连接至一绕组22，并由ECUlO控制，其利用数字电位计具有和ECUlO实时通讯并实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块25使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输出，可以和ECU之间实现单总线数据传输。ECU通过单总线实现对磁化绕组的多块磁化电流输出模块的电流设定和恒定输出。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0040]请参阅说明书附图5所示，所述旋转磁场装置4用于对磁化聚合大颗粒进行离心，其由铝质管道41、铁质外壳42、三相对称绕组43、法兰44以及三相对称电流模块45组成。所述三相对称绕组43绕在铝质管道41外。所述铁质外壳42包覆于铝质管道41上。所述法兰44焊接在铝质管道41的两端。所述三相对称电流模块45连接所述三相对称绕组43，并由ECUlO控制。

　　[0041 ]所述旋转磁场装置4的工作原理如下:磁化聚合大颗粒随油液进入所述旋转磁场装置4后，三相对称绕组43中流过三相对称电流，该电流在铝质管道41内产生旋转磁场。磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的作用下以螺旋状前进，同时向铝质管道41管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中“分离”出来，聚集在铝质管道41管壁附近，便于后续吸附。

　　[0042]所述吸附模块5用于吸附经旋转磁场装置4离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒。请参阅说明书附图6所示，所述吸附模块5采用同极相邻型吸附环时，该同极相邻型吸附环由铝质环形管道51、正向螺线管52、反向螺线管53以及铁质导磁帽54等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反向螺线管53分别布置于铝质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管52和反向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于铝质环形管道51的内壁上，其位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、以及正向螺线管52和反向螺线管53轴线的中间点。

　　[0043]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:吸附环内部有多个带铁芯的通电螺线管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线中间点的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺磁性铝质外管壁，这种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的捕获吸附能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。吸附完成后，ECU控制电磁铁断电，顺磁性铝质管道失去磁性，附着在管道内壁上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0044]请参阅说明书附图7-1至附图7-4所示，所述相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况。所述相邻电容微粒监测模块6由有机玻璃内壁61、接地屏蔽层62、接收极板63、激励极板64以及外壁65等几部分组成。其中，所述机玻璃内壁61、接地屏蔽层62和外壁65呈管状结构，并依次自内而外设置。

　　[0045]所述机玻璃内壁61的厚度为0.5mm，介电常数为2.5(液压油的介电常数约2.1左右)，和液压油的介电常数接近，因此边缘电容为固定值；当有机玻璃内壁表面堆满磁化聚合大颗粒时，磁化聚合大颗粒、液压油与有机玻璃内壁形成混合电介质，对传感器边缘电容共同作用，磁化聚合大颗粒的介电常数通常大于10，是液压油和有机玻璃内壁的介电常数的数倍，足够引起电容传感器边缘电容的明显变化，因此可利用相邻电容传感器电容值的变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对磨损微粒的实施监测。

　　[0046]基于电容边缘效应的相邻电容传感器性能主要取决于穿透深度(电场线的穿透深度)、信号强度(电容值的大小)以及噪声抑制、测量灵敏度(对电压变化或电场变化的灵敏度)和传感器的测量动态范围。现有的相邻电容传感器测量得到的电容值很微弱，通常为PF级甚至更小，对金属微粒等低介电常数的介质的测量效果则更差，因此提升传感器输出信号强度尤为关键。同时，信号强度和穿透深度两个指标是相互冲突的，这也是该传感器性能提升难点。

　　[0047]相邻电容传感器信号强度与传感器极板面积，极板间距，以及传感器与待测物体间的距离，待测物的介电常数都有着很大的关系。经磁化聚合、离心和吸附处理的磨损微粒在有机玻璃内壁表面聚集，颗粒数量的增加导致油液介电常数的增大，颗粒聚合带来的粒径增大也使得油液介电常数的增大，同时磁化也有增加介电常数的功能，三者同时作用，大大加强了信号强度;而又由于颗粒紧贴有机玻璃内壁表面，对穿透深度要求几乎为零，也解决了指标冲关冋题。

　　[0048]由于相邻电容传感器输出信号强度非常微弱，噪声对测量结果的影响显著。通常噪声主要来源于两方面，传感器自身的噪声和环境噪声。为此设计了接地屏蔽层来降低传感器自身噪声，接地屏蔽层62的介电常数为1.5-2.5，屏蔽层厚度为相邻电容传感器外壁65厚度的I到2倍之间为佳，以保证测量灵敏度。

　　[0049]所述接收极板63、激励极板64嵌设在接地屏蔽层62上，并位于机玻璃内壁61外侧，两者之间形成间隙磁场66，用于检测聚合颗粒67。所述接收极板63、激励极板64均采用有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构极板层。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板63、接收极板64组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，增加了有效极板面积与极板边缘，增加了传感器边缘电容值，降低了对外部接口电路灵敏度的要求。由此可获得最佳信号强度，传感器激励极板与接收极板采用弧形边缘也避免了极板拐角处的高灵敏性与不稳定性。进一步的，所述接收极板63、激励极板64两者之间设有隔离层69;所述隔离层69的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍，其能有效的将接收极板63、激励极板64隔离。

　　[0050]所述消磁模块7的一端设有油液出口9，其由剩磁传感器和消磁器组成。由于磁滞现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点，需要外加磁场消磁。为了防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤，所述消磁模块7根据消磁器出口处剩磁传感器的检测值控制消磁器的消磁强度。此处采用的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低。

　　[0051]请参阅说明书附图8所示，所述磨损微粒在线监测装置进一步包括所述ECU10，其可选择Microchip公司的PIC16F877。所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块25、旋转磁场离心模块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6均电性连接至E⑶上，并受E⑶控制。

　　[0052]采用上述磨损微粒在线监测系统对液压有中的磨损微粒监测包括如下方法:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C;

　　2)，磁化模块2将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒；

　　3)，磁化聚合颗粒在旋转磁场模块4中进行离心，使颗粒聚集在管壁附近；

　　4)，吸附模块5吸附经旋转磁场模块4离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒； 5)，通过相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　6)，消磁模块7给磁化颗粒消磁，防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0053]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:其采用一种磨损微粒监测系统，该系统包括温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块采用同极相邻型吸附环;所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点； 其包括如下步骤: 1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C; 2)，磁化模块将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒； 3)，磁化聚合颗粒在旋转磁场模块中进行离心，使颗粒聚集在管壁附近； 4)，吸附模块吸附经旋转磁场模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒； 5)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况； 6 )，消磁模块给磁化颗粒消磁。2.如权利要求1所述的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流大小相等;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。4.如权利要求1所述的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。5.如权利要求1所述的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述相邻电容微粒监测装置包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁;其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。6.如权利要求1所述的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。7.如权利要求1所述的用磁场离心、电控环吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:其进一步包括一 ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块、旋转磁场离心模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909592SQ201610310683

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】赵徐涛

　　【申请人】绍兴文理学院

　　用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其依次通过温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块进行磨损微粒在线监测；所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块具体为带电击锤的同极相邻型吸附环。本发明引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器技术，实现磨损微粒非侵入、无约束监测；通过磁化和旋转磁场离心模块使油液中的磨损微粒磁化、聚合成大颗粒并运动到管壁附近并被吸附模块吸附，以提高相邻电容传感器的输出监测信号强度；通过温控模块及合理设计相邻电容传感器极板层结构，抑制噪声并最优化相邻电容传感器监测装置的整体性能。

　　【专利说明】用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压管路油液中的磨损微粒在线监测方法，具体涉及一种用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，属于液压系统技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　液压系统油液中的磨损微粒不但可以使运动副产生磨粒磨损而且可以使运动副的相对运动受阻而导致控制部件动作失灵。国内外的资料统计表明，液压机械70%故障源自油液的颗粒污染。因此，对油液中的磨损微粒进行在线监测已成为减少磨损及液压系统故障的重要途径之一。

　　[0003]电容传感器因其制作方便、成本低廉而被应用于机器油液的污染监测。专利文献I(中国发明专利授权公告号CN101435788B)公开了一种基于介电常数测量的在线油液监测传感器及其系统，该发明的传感器包括支座及其固定在内部的三根极柱，三根极柱构成了差动式圆柱电容，能监测传感器电容值的微小变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对油液污染度的实施监测。该监测方法中的传感器极柱浸入到油液中，造成了油液流态的改变，影响了测量精度;油液在传感器极柱表面会形成沉积油膜，不仅造成测量精度下降，同时还带来传感器清洗问题。

　　[0004]文献2(赵新泽等，武汉水利电力大学(宜昌)学报，1999(3))公开了一种油液污染监测用电容传感器探头，该探头由一圆筒玻璃管与紧贴该管外壁的两半圆形电极组成，其实质为平行板电容传感器。该电容传感器激励极板与接收极板间距受液压管道直径约束，由于液压管道直径相对较大，该传感器灵敏度不够理想。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其采用非侵入的测量方式、对被测量的无约束性、监测信号强且灵敏度高、低成本、环境适应性强。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其采用一种磨损微粒监测装备，该装备包括温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环;所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁；其包括如下步骤:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C;

　　2)，磁化模块将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒；

　　3)，磁化聚合颗粒在旋转磁场模块中进行离心，使颗粒聚集在管壁附近；

　　4)，吸附模块吸附经旋转磁场模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒；

　　5)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　6)，消磁模块给磁化颗粒消磁。

　　[0008]本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流大小相等;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0010]本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。

　　[0011]本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述相邻电容微粒监测模块包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁；其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。

　　[0012]本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法进一步为:所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。

　　[0013]本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法还为:其包括一 ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块、旋转磁场离心模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上。

　　[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.本发明的多对正逆线圈结构的磁化模块，线圈电流可在线数字设定，以产生磁化需要的非均匀磁场，使油液中的磨损微粒强力磁化并聚合成大颗粒，同时使胶质颗粒分解消融并抑制气泡生长;磁场离心模块使磁化微粒“分离”并向腔壁运动;通过吸附模块捕获管壁表面磁化聚合大颗粒。

　　[0015]2.在液压管路磨损微粒监测装置中引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器，通过将磨损微粒磁化、聚合成大颗粒并离心吸附到管壁以提高颗粒浓度，增加管壁表面油液的介电常数，极大提高了传感器输出信号强度并巧妙解决了信号强度和穿透深度指标冲突的矛盾。

　　[0016]3.在极板层设计中引入了有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板、接收极板和隔离极板组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，以此来获得最佳信号强度。

　　[0017]4.温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块相结合的液压管路磨损微粒监测技术路线，既保证了监测可靠性，同时又使得监测系统的整体性能最优。

　　[0018]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测装备的结构示意图。

　　[0019]图2是图1中的磁化模块的结构图。

　　[0020]图3是图2中的磁化线圈的结构图。

　　[0021]图4是图2中的磁化电流输出模块的结构图。

　　[0022]图5是图1中的旋转磁场离心模块示意图。

　　[0023]图6是图1中的吸附装置为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0024]图7-1是图1中的相邻电容微粒监测模块的径向半剖图。

　　[0025]图7-2是图1中的相邻电容微粒监测模块的横向剖面图。

　　[0026]图7_3是图7_1中的接收极板和激励极板的不意图。

　　[0027]图7-4是图7-3中A处的局部放大图。

　　[0028]图8是E⑶的连接示意图。

　　[0029]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测装备，其由温控模块1、磁化模块2、旋转磁场离心模块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6、消磁模块7以及ECUlO等几部分组成。其中，所述温控模块1、磁化模块2、旋转磁场离心模块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6和消磁模块7依次连接。

　　[0030]所述温控模块I的一端设有油液入口8，用于将液压油输人装置，其由加热器、冷却器和温度传感器组成。该温控模块I主要目的是为磁化装置提供最佳的磁化温度约42°C。同时，温度作为最主要的环境噪声，不同的温度会导致液压管路中的油液介电常数发生显著变化，保持温度恒定即可避免相邻电容传感器受温度噪声的影响。

　　[0031]所述加热器为电加热器，可采用本身带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高;空冷器的管排数最优为8 ο温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0032]所述磁化装置2能将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，并使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒，可提高相邻电容传感器的输出信号强度。同时，由电磁学理论可知，磁场强度越大，对铁磁性颗粒的吸引力也就越大，大尺寸的铁微粒移动速度比小尺寸的铁微粒快得多，将磨损微粒聚合成大颗粒也便于后续分离。

　　[0033]油液中携带的胶质颗粒和气泡的介电常数和液压油以及磨损颗粒的介电常数都不相同，为了避免对后面的相邻电容传感器监测造成影响，需要设计非均匀磁场分解或去除胶质颗粒和气泡。

　　[0034]根据磁场使分子取向排列论，当油液流过磁场时，磁场对油液中的胶质颗粒的运动会产生一定的影响，使得胶质颗粒在管路中作有序流动，减少了胶质颗粒的相互连接，从而起到分离胶质颗粒的降粘作用。同时，磁化的颗粒之间存在着内聚力，此力限制了气泡的形成和长大。无气泡时油液中的磁力线分布均匀，处于磁稳状态。当油液中有气泡时，气泡局部的磁力线发生弯由，弯曲的磁力线有恢复成原来均匀、平行、稳定状态的趋势，因而产生指向气泡中心的磁张力，此力能限制气泡的长大。

　　[0035]但磁场太强或太弱都很难取得好的磁处理效果。当磁感应强度在某一值附近时，磁处理具有最佳效果。同样，温度太高和太低降粘效果都不好。液压油中的胶质颗粒的分解降粘需要一定的温度和磁场强度，典型值为磁场强度在200mT左右，温度约42°C。设计非均匀磁场时要考虑到磁场的边缘效应所造成的影响，磁感应强度应设计为在油液流入的一端较强，而在油液流出的一端较弱，满足油液流出端，降低磁场、减轻边缘效应影响的要求，同时保证在油液的流入端的磁化效果。

　　[0036]本发明的磁化装置由铝质管道21、若干绕组22、铁质外壳23、法兰24以及若干磁化电流输出模块25组成。其中，所述铝质管道21使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道21中获得较高的磁场强度。

　　[0037]所述若干绕组22分别绕在铝质管道21外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组22都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块25控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组22相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道21内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组22都由正绕组26和逆绕组27组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道21轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均勾磁场。

　　[0038]所述铁质外壳23包覆于铝质管道21上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰24焊接在铝质管道21的两端。

　　[0039]每一磁化电流输出模块25连接至一绕组22，并由ECUlO控制，其利用数字电位计具有和ECUlO实时通讯并实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块25使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输出，可以和ECU之间实现单总线数据传输。ECU通过单总线实现对磁化绕组的多块磁化电流输出模块的电流设定和恒定输出。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0040]请参阅说明书附图5所示，所述旋转磁场装置4用于对磁化聚合大颗粒进行离心，其由铝质管道41、铁质外壳42、三相对称绕组43、法兰44以及三相对称电流模块45组成。所述三相对称绕组43绕在铝质管道41外。所述铁质外壳42包覆于铝质管道41上。所述法兰44焊接在铝质管道41的两端。所述三相对称电流模块45连接所述三相对称绕组43，并由ECUlO控制。

　　[0041 ]所述旋转磁场装置4的工作原理如下:磁化聚合大颗粒随油液进入所述旋转磁场装置4后，三相对称绕组43中流过三相对称电流，该电流在铝质管道41内产生旋转磁场。磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的作用下以螺旋状前进，同时向铝质管道41管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中“分离”出来，聚集在铝质管道41管壁附近，便于后续吸附。

　　[0042]所述吸附模块5用于吸附经旋转磁场装置4离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒。请参阅说明书附图6所示，所述吸附模块5采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道51、正向螺线管52、反向螺线管53、铁质导磁帽54、隔板55、电击锤56以及电磁铁57等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反向螺线管53分别布置于铝质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管52和反向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于铝质环形管道51的内壁上，其位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、以及正向螺线管52和反向螺线管53轴线的中间点。所述电击锤56和电磁铁57位于隔板55之间。所述电磁铁57连接并能推动电击锤56，使电击锤56敲击铝质环形管道52内壁。所述ECUlO电性连接并控制正向螺线管52、反向螺线管53和电磁铁57。

　　[0043]所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:吸附环内部有多个带铁芯的通电螺线管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线中间点的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺磁性铝质外管壁，这种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的捕获吸附能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。相邻螺线管之间还设有由电磁铁控制的电锤，两端通过隔板和螺线管磁隔离。这一电击锤的设置用于防止颗粒在铁质导磁帽处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁控制电锤敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗吸附环时，电击锤的敲击还可以提高清洗效果。吸附完成后，通过电磁铁控制电锤敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开，随后ECU控制电磁铁断电，顺磁性铝质管道失去磁性，附着在管道内壁上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0044]请参阅说明书附图7-1至附图7-4所示，所述相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况。所述相邻电容微粒监测模块6由有机玻璃内壁61、接地屏蔽层62、接收极板63、激励极板64以及外壁65等几部分组成。其中，所述机玻璃内壁61、接地屏蔽层62和外壁65呈管状结构，并依次自内而外设置。

　　[0045]所述机玻璃内壁61的厚度为0.5mm，介电常数为2.5(液压油的介电常数约2.1左右)，和液压油的介电常数接近，因此边缘电容为固定值；当有机玻璃内壁表面堆满磁化聚合大颗粒时，磁化聚合大颗粒、液压油与有机玻璃内壁形成混合电介质，对传感器边缘电容共同作用，磁化聚合大颗粒的介电常数通常大于10，是液压油和有机玻璃内壁的介电常数的数倍，足够引起电容传感器边缘电容的明显变化，因此可利用相邻电容传感器电容值的变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对磨损微粒的实施监测。

　　[0046]基于电容边缘效应的相邻电容传感器性能主要取决于穿透深度(电场线的穿透深度)、信号强度(电容值的大小)以及噪声抑制、测量灵敏度(对电压变化或电场变化的灵敏度)和传感器的测量动态范围。现有的相邻电容传感器测量得到的电容值很微弱，通常为PF级甚至更小，对金属微粒等低介电常数的介质的测量效果则更差，因此提升传感器输出信号强度尤为关键。同时，信号强度和穿透深度两个指标是相互冲突的，这也是该传感器性能提升难点。

　　[0047]相邻电容传感器信号强度与传感器极板面积，极板间距，以及传感器与待测物体间的距离，待测物的介电常数都有着很大的关系。经磁化聚合、离心和吸附处理的磨损微粒在有机玻璃内壁表面聚集，颗粒数量的增加导致油液介电常数的增大，颗粒聚合带来的粒径增大也使得油液介电常数的增大，同时磁化也有增加介电常数的功能，三者同时作用，大大加强了信号强度;而又由于颗粒紧贴有机玻璃内壁表面，对穿透深度要求几乎为零，也解决了指标冲关冋题。

　　[0048]由于相邻电容传感器输出信号强度非常微弱，噪声对测量结果的影响显著。通常噪声主要来源于两方面，传感器自身的噪声和环境噪声。为此设计了接地屏蔽层来降低传感器自身噪声，接地屏蔽层62的介电常数为1.5-2.5，屏蔽层厚度为相邻电容传感器外壁65厚度的I到2倍之间为佳，以保证测量灵敏度。

　　[0049]所述接收极板63、激励极板64嵌设在接地屏蔽层62上，并位于机玻璃内壁61外侧，两者之间形成间隙磁场66，用于检测聚合颗粒67。所述接收极板63、激励极板64均采用有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构极板层。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板63、接收极板64组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，增加了有效极板面积与极板边缘，增加了传感器边缘电容值，降低了对外部接口电路灵敏度的要求。由此可获得最佳信号强度，传感器激励极板与接收极板采用弧形边缘也避免了极板拐角处的高灵敏性与不稳定性。进一步的，所述接收极板63、激励极板64两者之间设有隔离层69;所述隔离层69的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍，其能有效的将接收极板63、激励极板64隔离。

　　[0050]所述消磁模块7的一端设有油液出口9，其由剩磁传感器和消磁器组成。由于磁滞现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点，需要外加磁场消磁。为了防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤，所述消磁模块7根据消磁器出口处剩磁传感器的检测值控制消磁器的消磁强度。此处采用的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低。

　　[0051]请参阅说明书附图8所示，所述磨损微粒在线监测装置进一步包括所述ECU10，其可选择Microchip公司的PIC16F877。所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块25、旋转磁场离心模块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6均电性连接至E⑶上，并受E⑶控制。

　　[0052]采用上述磨损微粒在线监测装备对液压有中的磨损微粒监测包括如下方法:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C;

　　2)，磁化模块2将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒；

　　3)，磁化聚合颗粒在旋转磁场模块4中进行离心，使颗粒聚集在管壁附近；

　　4)，吸附模块5吸附经旋转磁场模块4离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒；

　　5)，通过相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　6)，消磁模块7给磁化颗粒消磁，防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0053]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:其采用一种磨损微粒监测装备，该装备包括温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、磁化模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环;所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁； 其包括如下步骤: 1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C; 2)，磁化模块将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒； 3)，磁化聚合颗粒在旋转磁场模块中进行离心，使颗粒聚集在管壁附近； 4)，吸附模块吸附经旋转磁场模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒； 5)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况； 6 )，消磁模块给磁化颗粒消磁。2.如权利要求1所述的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流大小相等;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。4.如权利要求1所述的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。5.如权利要求1所述的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述相邻电容微粒监测装置包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁;其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。6.权利要求1所述的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。7.如权利要求1所述的用磁场离心、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒监测方法，其特征在于:其进一步包括一 ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块、旋转磁场离心模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909593SQ201610311358

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】赵徐涛

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其滤波器、温控模块、磁化模块、机械离心模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接；滤波器一端设有油液入口；消磁模块的一端设有油液出口。本发明引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器技术，实现磨损微粒非侵入、无约束监测；通过磁化、机械离心和旋转磁场离心模块使油液中的磨损微粒磁化、聚合成大颗粒并运动到管壁附近并被吸附模块吸附，以提高相邻电容传感器的输出监测信号强度；通过温控模块及合理设计相邻电容传感器极板层结构，抑制噪声并最优化相邻电容传感器监测装置的整体性能。

　　【专利说明】-种用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压管路油液中的磨损微粒在线监测设备，具体设及一种用滤 波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备，属于液压系统技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 液压系统油液中的磨损微粒不但可W使运动副产生磨粒磨损而且可W使运动副 的相对运动受阻而导致控制部件动作失灵。国内外的资料统计表明，液压机械70%故障源 自油液的颗粒污染。因此，对油液中的磨损微粒进行在线监测已成为减少磨损及液压系统 故障的重要途径之一。

　　[0003] 电容传感器因其制作方便、成本低廉而被应用于机器油液的污染监测。专利文献1 (中国发明专利授权公告号CN101435788B)公开了一种基于介电常数测量的在线油液监测 传感器及其系统，该发明的传感器包括支座及其固定在内部的=根极柱，=根极柱构成了 差动式圆柱电容，能监测传感器电容值的微小变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进 而实现对油液污染度的实施监测。该监测方法中的传感器极柱浸入到油液中，造成了油液 流态的改变，影响了测量精度;油液在传感器极柱表面会形成沉积油膜，不仅造成测量精度 下降，同时还带来传感器清洗问题。

　　[0004] 文献2(赵新泽等，武汉水利电力大学（宜昌）学报，1999(3))公开了一种油液污染 监测用电容传感器探头，该探头由一圆筒玻璃管与紧贴该管外壁的两半圆形电极组成，其 实质为平行板电容传感器。该电容传感器激励极板与接收极板间距受液压管道直径约束， 由于液压管道直径相对较大，该传感器灵敏度不够理想。

　　[0005] 同时，现有技术的磨损微粒进行在线监测设备中的流体剧烈波动，会导致监测数 据大幅度波动而导致监测失败。

　　[0006] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用滤波、电磁离屯、和相邻电 容的磨损微粒监测设备，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用滤波、电磁离屯、和相邻电容 的磨损微粒监测设备，其采用非侵入的测量方式、对被测量的无约束性、监测信号强且灵敏 度高、低成本、环境适应性强。

　　[000引为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损 微粒监测设备，其包括滤波器、溫控模块、磁化模块、机械离屯、模块、旋转磁场离屯、模块、吸 附模块、相邻电容微粒监测模块W及消磁模块;其中，所述滤波器、溫控模块、磁化模块、机 械离屯、模块、旋转磁场离屯、模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接； 所述滤波器的一端设有油液入口，其包括输入管、外壳、输出管、波纹管、弹性薄壁W及胶体 阻尼层;其中，所述输入管连接于外壳的一端;所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入 外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 K型滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间 形成圆柱形的共振容腔;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔，锥形阻尼孔连 通共振容腔;所述波纹管呈螺旋状绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管连通； 所述波纹管各圈之间通过若干支管连通，支管上设有开关;所述波纹管和共振容腔组成插 入式螺旋异构串联H型滤波器;所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁 器组成。

　　[0009] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形阻尼孔开口较宽处位于共振容腔内，其 锥度角为10%所述锥形插入管开口较宽处位于波纹管内，其锥度角为10%所述锥形插入管 和锥形阻尼孔的位置相互错开;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层 弹性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和 内层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶 体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　[0010] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 溫控模块包括加热器、冷却器和溫度传感器;所述加热器采用带溫度检测的重庆金鸿的润 滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;溫度传 感器采用销电阻溫度传感器。

　　[0011] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 磁化模块包括侣质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰W及若干磁化电流输出模块;其中，所述 若干绕组分别绕在侣质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流 大小相等;所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在侣质管道的两端;每一磁化电 流输出模块连接至一绕组。

　　[0012] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 机械离屯、模块采用旋流离屯、模块;所述旋流离屯、模块包括旋流管壁、第一导流片、第二导流 片、步进电机W及流量传感器;其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片沿管壁内 圆周隔120°均匀分布，其安放角设为18%所述第二导流片和第一导流片结构相同，其设置 在第一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36°C;所述第一导 流片的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸；其前缘挫成纯形，后缘加工成翼形，其高 度为管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍;所述步进电机连接并驱动第一导流片和 第二导流片，W调节安放角;所述流量传感器设置在管壁内的中央。

　　[0013] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 旋转磁场离屯、模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组、法兰W及=相对称电流模块； 所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在侣 质管道的两端;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0014] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 吸附模块采用同极相邻型吸附环;所述同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、 反向螺线管W及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内， 两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质 导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向 螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0015] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 吸附模块采用带电击键的同极相邻型吸附环;所述带电击键的同极相邻型吸附环包括侣质 环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电磁铁;所述正向螺线 管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管 和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位 于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔 板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连 接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0016] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备进一步设置为:所述 相邻电容微粒监测模块包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板W及外壁;其 中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内 壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5,厚度为外壁厚 度的1到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述 接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽 度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。

　　[0017] 本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备还设置为:其包括一 ECU,所述滤波器、剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、溫度传感器、磁化电流输出模块、机 械离屯、模块、旋转磁场离屯、模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上。

　　[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0019] 1.本发明的多对正逆线圈结构的磁化模块，线圈电流可在线数字设定，W产生磁 化需要的非均匀磁场，使油液中的磨损微粒强力磁化并聚合成大颗粒，同时使胶质颗粒分 解消融并抑制气泡生长;机械和磁场离屯、模块使磁化微粒"分离"并向腔壁运动;通过吸附 模块捕获管壁表面磁化聚合大颗粒。

　　[0020] 2.在液压管路磨损微粒监测装置中引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器，通 过将磨损微粒磁化、聚合成大颗粒并离屯、吸附到管壁W提高颗粒浓度，增加管壁表面油液 的介电常数，极大提高了传感器输出信号强度并巧妙解决了信号强度和穿透深度指标冲突 的矛盾。

　　[0021] 3.在极板层设计中引入了有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构。该皮亚诺曲 线结构极板层中，激励极板、接收极板和隔离极板组成的曲线能遍历正方形极板层中所有 的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具 有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，W此来获得最佳信号强度。

　　[0022] 4.滤波器可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，并可抑制流量波动，保 证监测结果准确。

　　[0023] 5.滤波器、溫控模块、磁化模块、机械离屯、模块、旋转磁场离屯、模块、吸附模块、相 邻电容微粒监测模块相结合的液压管路磨损微粒监测技术路线，既保证了监测可靠性，同 时又使得监测系统的整体性能最优。 【【附图说明】】

　　[0024] 图1是本发明的用滤波、电磁离屯、和相邻电容的磨损微粒监测设备的结构示意图。

　　[0025]图2是图I中的滤波器的结构示意图。

　　[00%]图3是插入式H型滤波器示意图。

　　[0027]图4是单个的H型滤波器和串联的H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为单个的 H型滤波器频率特性。

　　[00%]图5是K型滤波器的结构示意图。

　　[0029] 图6是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0030] 图7是胶体阻尼层的纵截面示意图。

　　[0031] 图8是图1中的磁化模块的结构图。

　　[0032] 图9是图8中的磁化线圈的结构图。

　　[0033] 图10是图8中的磁化电流输出模块的结构图。

　　[0034] 图11-1是图1中的旋流离屯、模块的横向示意图。

　　[0035] 图11-2是图1中的旋流离屯、模块的径向示意图。

　　[0036] 图12是图1中的旋转磁场离屯、模块示意图。

　　[0037] 图13是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0038] 图14是图1中的吸附装置为带电击键的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0039] 图15-1是图1中的相邻电容微粒监测模块的径向半剖图。

　　[0040] 图15-2是图1中的相邻电容微粒监测模块的横向剖面图。

　　[0041] 图15-3是图15-1中的接收极板和激励极板的示意图。

　　[0042] 图15-4是图15-3中A处的局部放大图。

　　[0043] 图16是ECU的连接示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0044] 请参阅说明书附图1至附图16所示，本发明为一种用滤波、电磁离屯、和相邻电容的 磨损微粒监测设备，其由滤波器8、溫控模块1、磁化模块2、机械离屯、模块3、旋转磁场离屯、模 块4、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6、消磁模块7W及ECUlO等几部分组成。其中，所述 滤波器8、溫控模块1、磁化模块2、机械离屯、模块3、旋转磁场离屯、模块4、吸附模块5、相邻电 容微粒监测模块6和消磁模块7依次连接。

　　[0045] 所述滤波器8的一端设有油液入口 91，用于将液压油输人装置，并可衰减液压系统 中的高、中、低频段的脉动压力，和抑制流量波动，保证监测结果准确。所述滤波器8由输入 管81、外壳89、输出管811、波纹管83、弹性薄壁87W及胶体阻尼层88等几部分组成。

　　[0046] 其中，所述输入管81连接于外壳89的一端;所述输出管811连接于外壳89的另一 端，其延伸入外壳89内的长度为L2。所述弹性薄壁87沿外壳的径向安装于外壳89内。所述输 入管81和输出管811的轴线不在同一轴线上，运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0047] 所述输入管81、输出管811和弹性薄壁87共同形成一 K型滤波器，从而衰减液压系 统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[004引

　　[0049] a-介质中音速P-流体密度Cb-插入式输出管直径Z-特性阻抗。

　　[0050] 由上式可见，K型滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力脉动波通过该 滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉动波 在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0051] 所述K型滤波器的设计原理如下:管道中压力脉动频率较高时，压力波动作用在流 体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入K型滤波器容腔时，液流超过平均 流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收压力脉动能 量。

　　[0052] 所述弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[0化3]

　　[0054] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0055] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0056] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0057] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁87的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。 [005引所述弹性薄壁87的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，双管插入式容腔 滤波器对压力波动的衰减能力较弱，流入双管插入式容腔的周期性脉动压力持续作用在弹 性薄壁的内外壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频 率做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚 功原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直 接相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度 较小，典型值为小于0.1mm。

　　[0059] 进一步的，所述弹性薄壁87和外壳89之间形成圆柱形的共振容腔85。所述弹性薄 壁87的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔86, W保证在整个滤波器的范围内均能实现插入式 串并联滤波。锥形阻尼孔86连通共振容腔85。所述锥形阻尼孔开口较宽处位于共振容腔内， 其锥度角为10%用于展宽滤波频率范围，按集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率 为：

　　[0060] (1 )

　　[0061] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0062] 所述波纹管83呈螺旋状绕在共振容腔85外，和共振容腔85通过多个锥形插入管82 连通。所述锥形插入管82开口较宽处位于波纹管83内，其锥度角为10°用于展宽滤波频率范 围。所述锥形插入管82和锥形阻尼孔86的位置相互错开。所述波纹管83各圈之间通过若干 支管810连通，支管810上设有开关84。所述波纹管83和共振容腔85组成插入式螺旋异构串 联H型滤波器。

　　[0063] 由图4可知，串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;插入式螺旋异构串联H型滤波器中采用了螺旋异构的波纹管83结 构，波纹管本身具有弹性，当液压系统的流量和压力脉动经过波纹管时，流体介质导致液 压-弹黃系统振动，抵消波动能量，从而起到滤波作用；同时，各圈波纹管83之间的若干支管 810的连通或断开，引起波的干设和叠加，从而改变串联H型滤波器的频率特性;合理安排滤 波器参数W及连通支管的数量和位置，可使串联H型滤波器的频率特性的波谷抬高，使滤波 器在整个中低频段均有良好的滤波性能，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0064] 所述弹性薄壁87的内侧设有一胶体阻尼层88。所述胶体阻尼层88的内层和外层分 别为外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82,外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间由若干支 柱814固定连接。外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净 水816,纯净水816内悬浮有多孔硅胶815。所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端和外壳 89相连;所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端还设有一活塞817。

　　[0065] 由于外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82间距很小且由支柱814固定连接，在压力 脉动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不变，对压 力脉动没有阻尼作用;胶体阻尼层88的活塞817只感应水平方向的流量脉动，流量脉动增强 时，活塞817受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层88中的水由纳米级输送通道 进入微米级中央空隙;流量脉动减弱时，活塞817受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶体阻尼层 中的水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶815微通道吸附的力学效应、通道表 面分子尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过程中做"气- 液-固"边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波器。该滤波 器相对于一般的液体阻尼器的优势在于:它通过"气-液-固"边界的界面功的方式衰减流量 脉动，可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞速度，衰减效 率有了显著提高。

　　[0066] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式螺旋异构串联 H型滤波器的容腔长度、K型滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相等，保证 了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而插入式螺旋异构串联H型滤波器的 锥形阻尼孔86开在弹性薄壁87上，沿轴线方向均匀分布，螺旋异构缠绕的波纹管83和共振 容腔85间的锥形插入管在轴向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性能几乎没有 影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波器相当，运一 较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0067] 采用本发明的压力脉动抑制装置进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0068] 1)，液压流体通过输入管进入K型滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高频压 力脉动的滤波；

　　[0069] 2)，通过弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0070] 3)，通过插入式螺旋异构串联H型滤波器，通过锥形阻尼孔、锥形插入管和流体产 生共振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0071] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、双管插入式滤波器长度和弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰 值位置一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0072] 所述溫控模块1由加热器、冷却器和溫度传感器组成。该溫控模块1主要目的是为 磁化装置提供最佳的磁化溫度约42°C。同时，溫度作为最主要的环境噪声，不同的溫度会导 致液压管路中的油液介电常数发生显著变化，保持溫度恒定即可避免相邻电容传感器受溫 度噪声的影响。

　　[0073] 所述加热器为电加热器，可采用本身带溫度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。冷 却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力 小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子 接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高;空冷器的 管排数最优为8。溫度传感器采用销电阻溫度传感器。

　　[0074] 所述磁化装置2能将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，并使微米级的磨损微粒 聚合成大颗粒，可提高相邻电容传感器的输出信号强度。同时，由电磁学理论可知，磁场强 度越大，对铁磁性颗粒的吸引力也就越大，大尺寸的铁微粒移动速度比小尺寸的铁微粒快 得多，将磨损微粒聚合成大颗粒也便于后续分离。

　　[0075] 油液中携带的胶质颗粒和气泡的介电常数和液压油W及磨损颗粒的介电常数都 不相同，为了避免对后面的相邻电容传感器监测造成影响，需要设计非均匀磁场分解或去 除胶质颗粒和气泡。

　　[0076] 根据磁场使分子取向排列论，当油液流过磁场时，磁场对油液中的胶质颗粒的运 动会产生一定的影响，使得胶质颗粒在管路中作有序流动，减少了胶质颗粒的相互连接，从 而起到分离胶质颗粒的降粘作用。同时，磁化的颗粒之间存在着内聚力，此力限制了气泡的 形成和长大。无气泡时油液中的磁力线分布均匀，处于磁稳状态。当油液中有气泡时，气泡 局部的磁力线发生弯由，弯曲的磁力线有恢复成原来均匀、平行、稳定状态的趋势，因而产 生指向气泡中屯、的磁张力，此力能限制气泡的长大。

　　[0077] 但磁场太强或太弱都很难取得好的磁处理效果。当磁感应强度在某一值附近时， 磁处理具有最佳效果。同样，溫度太高和太低降粘效果都不好。液压油中的胶质颗粒的分解 降粘需要一定的溫度和磁场强度，典型值为磁场强度在200mT左右，溫度约42°C。设计非均 匀磁场时要考虑到磁场的边缘效应所造成的影响，磁感应强度应设计为在油液流入的一端 较强，而在油液流出的一端较弱，满足油液流出端，降低磁场、减轻边缘效应影响的要求，同 时保证在油液的流入端的磁化效果。

　　[0078] 本发明的磁化装置由侣质管道21、若干绕组22、铁质外壳23、法兰24W及若干磁化 电流输出模块25组成。其中，所述侣质管道21使油液从其中流过而受到磁化处理，且侣的磁 导率很低，可W使管道21中获得较高的磁场强度。

　　[0079] 所述若干绕组22分别绕在侣质管道21外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆 制成。各绕组22都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块25控制，其中电流根 据系统需要各不相同。由于每圈绕组22相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不 是真正的"圆"，而是有个缺口，运会造成侣质管道21内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁 化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组22都由正绕组26和逆绕组27组成，目的是为了产 生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相 等。在侣质管道21轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用W形成前述要求的 非均匀磁场。

　　[0080] 所述铁质外壳23包覆于侣质管道21上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述 法兰24焊接在侣质管道21的两端。

　　[0081] 每一磁化电流输出模块25连接至一绕组22,并由ECUlO控制，其利用数字电位计具 有和ECUlO实时通讯并实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输 出模块25使用的数字电位计为AD5206,具有6通道的输出，可W和ECU之间实现单总线数据 传输。ECU通过单总线实现对磁化绕组的多块磁化电流输出模块的电流设定和恒定输出。运 放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用 了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0082] 所述离屯、装置3使油液在离屯、作用下，质量较大的磁化颗粒被甩向腔壁，而油液中 的气泡则在离屯、力作用下移向管道的中屯、轴线处，其选用旋流离屯、模块3。

　　[0083] 所述旋流离屯、模块3采用沿程起旋的方式，其设计原理如下:在管道中设置一定高 度和长度的扭曲的导流片，并使叶面切线与轴线成一定角度，因管流边界发生改变可使流 体产生圆管螺旋流，该螺旋流可分解为绕管轴的周向流动和轴向平直流动，流体中携带的 颗粒物产生偏轴线向屯、螺旋运动。该旋流离屯、模块3由旋流管壁31、第一导流片32、第二导 流片33、步进电机34W及流量传感器35等几部分组成，所述步进电机34和流量传感器35电 性连接至ECUlO。

　　[0084] 其中，所述第一导流片32设有3片，该3片第一导流片32沿管壁31内圆周隔120°均 匀分布，其安放角（第一导流片32和旋流管壁31之间的夹角）设为18% W保证最佳切向流 动。所述第二导流片33和第一导流片32结构相同，其设置在第一导流片32后，并和第一导流 片32错开60°连接在管壁31内，其安放角设为36°C，用于减少阻力并加大周向流动的强度。 另外，可根据实际分离效果同样再设置第=或更多的导流片，安放角逐次增加。所述步进电 机34连接并驱动第一导流片32和第二导流片33, W调节安放角，从而可获得更好的离屯、效 果，获知使导流片32、33适应不同的工况。所述流量传感器35设置在管壁31内的中央，ECUlO 通过读取流量传感器35的数值分析旋流分离效果，并据此控制步进电机34,步进电机34调 节各导流片32、33的安放角，W获得更加分离效果。

　　[0085] 进一步的，所述第一导流片32的长边与管壁31相连，短边33沿管壁31的轴线延伸； 为减小阻力，其前缘挫成纯形；为避免绕流，后缘加工成翼形；其高度为管壁31直径的0.4 倍，使形成的螺旋流具有较大的强度;长度为管壁31直径的1.8倍，W保证较大的对油液的 作用范围。

　　[0086] 所述旋转磁场装置4由侣质管道41、铁质外壳42、S相对称绕组43、法兰44W及S 相对称电流模块45组成。所述=相对称绕组43绕在侣质管道41外。所述铁质外壳42包覆于 侣质管道41上。所述法兰44焊接在侣质管道41的两端。所述=相对称电流模块45连接所述 S相对称绕组43，并由ECUlO控制。

　　[0087] 所述旋转磁场装置4的工作原理如下：由于聚合大颗粒的绝对质量较小，经旋流离 屯、模块3初步离屯、后，磁化聚合大颗粒虽已被甩离管道轴线，但尚未接近管壁，需要进行二 次离屯、。磁化聚合大颗粒随油液进入所述旋转磁场装置4后，=相对称绕组43中流过=相对 称电流，该电流在侣质管道41内产生旋转磁场。磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的 作用，并在该力的作用下W螺旋状前进，同时向侣质管道41管壁运动。合理调节磁场强度即 可使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，聚集在侣质管道41管壁附近，便于后续吸附。

　　[0088] 所述吸附模块5用于吸附经旋转磁场装置4离屯、后聚集在管壁附近的磁化聚合大 微粒。所述吸附模块5采用同极相邻型吸附环时，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道51、 正向螺线管52、反向螺线管53W及铁质导磁帽54等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反 向螺线管53分别布置于侣质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得 正向螺线管52和反向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于侣质环形管 道51的内壁上，其位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、W及正向螺线管52和反向螺 线管53轴线的中间点。

　　[0089] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下：吸附环内部有多个带铁忍的通电螺线 管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同 性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线中间点 的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺磁性侣质 外管壁，运种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的捕获吸附 能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最 佳吸附性能。吸附完成后，ECU控制电磁铁断电，顺磁性侣质管道失去磁性，附着在管道内壁 上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0090] 进一步的，所述吸附装置5也可采用带电击键的同极相邻型吸附环时，该带电击键 的同极相邻型吸附环由侣质环形管道51、正向螺线管52、反向螺线管53、铁质导磁帽54、隔 板55、电击键56W及电磁铁57等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反向螺线管53分别布 置于侣质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管52和反 向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于侣质环形管道51的内壁上，其 位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、W及正向螺线管52和反向螺线管53轴线的中间 点。所述电击键56和电磁铁57位于隔板55之间。所述电磁铁57连接并能推动电击键56,使电 击键56敲击侣质环形管道52内壁。所述ECUlO电性连接并控制正向螺线管52、反向螺线管53 和电磁铁57。

　　[0091] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:吸附环内部有多个带铁忍的 通电螺线管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻 处产生同性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴 线中间点的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺 磁性侣质外管壁，运种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的 捕获吸附能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化， W获得最佳吸附性能。相邻螺线管之间还设有由电磁铁控制的电键，两端通过隔板和螺线 管磁隔离。运一电击键的设置用于防止颗粒在铁质导磁帽处大量堆积，影响吸附效果。此 时，通过电磁铁控制电键敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清 洗吸附环时，电击键的敲击还可W提高清洗效果。吸附完成后，通过电磁铁控制电键敲击吸 附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开，随后ECU控制电磁铁断电，顺磁性侣质管道 失去磁性，附着在管道内壁上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0092] 请参阅说明书附图15-1至附图15-4所示，所述相邻电容微粒监测模块6在线监测 液压管路中磨损微粒状况。所述相邻电容微粒监测模块6由有机玻璃内壁61、接地屏蔽层 62、接收极板63、激励极板64W及外壁65等几部分组成。其中，所述机玻璃内壁61、接地屏蔽 层62和外壁65呈管状结构，并依次自内而外设置。

　　[0093] 所述机玻璃内壁61的厚度为0.5mm，介电常数为2.5 (液压油的介电常数约2.1左 右），和液压油的介电常数接近，因此边缘电容为固定值；当有机玻璃内壁表面堆满磁化聚 合大颗粒时，磁化聚合大颗粒、液压油与有机玻璃内壁形成混合电介质，对传感器边缘电容 共同作用，磁化聚合大颗粒的介电常数通常大于10,是液压油和有机玻璃内壁的介电常数 的数倍，足够引起电容传感器边缘电容的明显变化，因此可利用相邻电容传感器电容值的 变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对磨损微粒的实施监测。

　　[0094] 基于电容边缘效应的相邻电容传感器性能主要取决于穿透深度(电场线的穿透深 度）、信号强度（电容值的大小）W及噪声抑制、测量灵敏度(对电压变化或电场变化的灵敏 度)和传感器的测量动态范围。现有的相邻电容传感器测量得到的电容值很微弱，通常为PF 级甚至更小，对金属微粒等低介电常数的介质的测量效果则更差，因此提升传感器输出信 号强度尤为关键。同时，信号强度和穿透深度两个指标是相互冲突的，运也是该传感器性能 提升难点。

　　[0095] 相邻电容传感器信号强度与传感器极板面积，极板间距，W及传感器与待测物体 间的距离，待测物的介电常数都有着很大的关系。经磁化聚合、离屯、和吸附处理的磨损微粒 在有机玻璃内壁表面聚集，颗粒数量的增加导致油液介电常数的增大，颗粒聚合带来的粒 径增大也使得油液介电常数的增大，同时磁化也有增加介电常数的功能，=者同时作用，大 大加强了信号强度;而又由于颗粒紧贴有机玻璃内壁表面，对穿透深度要求几乎为零，也解 决了指标冲突问题。

　　[0096] 由于相邻电容传感器输出信号强度非常微弱，噪声对测量结果的影响显著。通常 噪声主要来源于两方面，传感器自身的噪声和环境噪声。为此设计了接地屏蔽层来降低传 感器自身噪声，接地屏蔽层62的介电常数为1.5-2.5，屏蔽层厚度为相邻电容传感器外壁65 厚度的巧Ij2倍之间为佳，W保证测量灵敏度。

　　[0097] 所述接收极板63、激励极板64嵌设在接地屏蔽层62上，并位于机玻璃内壁61外侧， 两者之间形成间隙磁场66,用于检测聚合颗粒67。所述接收极板63、激励极板64均采用有效 边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构极板层。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板63、接 收极板64组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空 间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂 结构，增加了有效极板面积与极板边缘，增加了传感器边缘电容值，降低了对外部接口电路 灵敏度的要求。由此可获得最佳信号强度，传感器激励极板与接收极板采用弧形边缘也避 免了极板拐角处的高灵敏性与不稳定性。进一步的，所述接收极板63、激励极板64两者之间 设有隔离层69;所述隔离层69的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍，其能有效的将接收极 板63、激励极板64隔罔。

　　[0098] 所述消磁模块7的一端设有油液出口 92，其由剩磁传感器和消磁器组成。由于磁滞 现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回 不到零点，需要外加磁场消磁。为了防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成 损伤，所述消磁模块7根据消磁器出口处剩磁传感器的检测值控制消磁器的消磁强度。此处 采用的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度 重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低。

　　[0099] 请参阅说明书附图16所示，所述磨损微粒在线监测装置进一步包括所述ECU10,其 可选择Microchip公司的PIC16F877。所述滤波器8、剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、溫 度传感器、磁化电流输出模块25、机械离屯、模块3、旋转磁场离屯、模块4、吸附模块5、相邻电 容微粒监测模块6均电性连接至ECU上，并受ECU控制。

　　[0100] 采用上述磨损微粒在线监测装置对液压有中的磨损微粒监测包括如下方法：

　　[0101] 1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过滤波器8,通过滤波器8衰减液压系统中 的高、中、低频段的脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0102] 2)，通过溫控模块控制油液溫度恒定在42°C ;

　　[0103] 3)，磁化模块2将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成 大颗粒

　　[0104] 4)，磁化聚合颗粒在机械离屯、模块3中初步离屯、；

　　[0105] 5)，旋转磁场模块4对磁化聚合颗粒进行二次离屯、；

　　[0106] 6)，吸附模块即及附经旋转磁场模块4离屯、后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒；

　　[0107] 7)，通过相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况

　　[0108] 8)，消磁模块7给磁化颗粒消磁，防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元 件造成损伤。

　　[0109] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在于:包括滤波器、 温控模块、磁化模块、机械离心模块、旋转磁场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块 以及消磁模块;其中，所述滤波器、温控模块、磁化模块、机械离心模块、旋转磁场离心模块、 吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述滤波器的一端设有油液入口， 其包括输入管、外壳、输出管、波纹管、弹性薄壁以及胶体阻尼层;其中，所述输入管连接于 外壳的一端;所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内；所述输入管、输出管和弹 性薄壁共同形成一 K型滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间形成圆柱形的共振容腔;所述弹性 薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔，锥形阻尼孔连通共振容腔;所述波纹管呈螺旋状 绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管连通;所述波纹管各圈之间通过若干支 管连通，支管上设有开关;所述波纹管和共振容腔组成插入式螺旋异构串联H型滤波器;所 述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。2. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形阻尼孔开口较宽处位于共振容 腔内，其锥度角为10° ;所述锥形插入管开口较宽处位于波纹管内，其锥度角为10° ;所述锥 形插入管和锥形阻尼孔的位置相互错开;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄 壁和内层弹性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹 性薄壁和内层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅 胶;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设 有一活塞。3. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金 鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管； 温度传感器采用铂电阻温度传感器。4. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其 中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内 的电流大小相等;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一 磁化电流输出模块连接至一绕组。5. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述机械离心模块采用旋流离心模块;所述旋流离心模块包括旋流管壁、第一导流片、 第二导流片、步进电机以及流量传感器;其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片 沿管壁内圆周隔120°均匀分布，其安放角设为18°;所述第二导流片和第一导流片结构相 同，其设置在第一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36°C ;所 述第一导流片的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸;其前缘挫成钝形，后缘加工成翼 形，其高度为管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍;所述步进电机连接并驱动第一导 流片和第二导流片，以调节安放角;所述流量传感器设置在管壁内的中央。6. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电 流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊 接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。7. 如权利要求6所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述吸附模块采用同极相邻型吸附环;所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向 螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形 管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所 述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以 及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。8. 如权利要求6所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环;所述带电击锤的同极相邻型吸附环 包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述 正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正 向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁 上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点； 所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电 磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。9. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:所述相邻电容微粒监测模块包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及 外壁;其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机 玻璃内壁的厚度为〇.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5,厚度为 外壁厚度的1到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外 侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔 离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。10. 如权利要求1所述的用滤波、电磁离心和相邻电容的磨损微粒监测设备，其特征在 于:其进一步包括一 ECU，所述滤波器、剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁 化电流输出模块、机械离心模块、旋转磁场离心模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均 电性连接至E⑶上。

　　【文档编号】F15B19/00GK105909594SQ201610312967

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】张华芳

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种判断液压站漏油与压力波动的方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种判断液压站漏油与压力波动的方法，利用液位传感器和压力传感器实时测量液压站的液位和压力值，将其接入PLC模拟量输入通道，并且利用西门子组态软件WINCC对液位和压力值进行归档，维护人员可根据液压站稳定运行时的历史归档曲线对报警系统进行标定，从“变化率”和“累积量”两个方面对液压站的漏油和压力波动做出判断，分别进行瞬时监控报警和历史监控报警，相比单纯用“阈值”来判断报警更加全面、及时和有效。本系统使用的瞬时监控报警值和历史监控报警值是通过分析大量的WINCC归档曲线，并通过长时间标定得到，相比一般采用经验值的方法来说具有更高的适应性和可靠性。

　　【专利说明】

　　一种判断液压站漏油与压力波动的方法

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及液压站领域，尤其涉及一种判断液压站漏油与压力波动的方法。

　　【背景技术】

　　[0002]漏油与压力波动是液压站运行过程中经常容易出现的事故，液压站在长期使用过程中，由于液体在液压元件和管路中流动时产生的压力差以及各元件存在间隙等原因，时不时会产生泄露。液压系统一旦发生泄露，将会引起系统压力建立不起来，同时还会造成环境污染，严重影响企业的生产效率。目前一般的做法是利用液位传感器和压力传感器实时测量液压站的液位和压力值，然后对其设定一个阈值，当超过了这一阈值，即对液压系统进行报警。如果对阈值设定的恰当，这一方法会起到很好的效果。然而目前对阈值的设定具有很大的经验性，如若设定不当，会产生误报警，引起相应器件误动作，往往会适得其反。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种准确判断液压站漏油与压力波动的方法。

　　[0004]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种判断液压站漏油与压力波动的方法，其特征在于，包括以下步骤:

　　[0005](1)、利用液位传感器实时测量液压站的液位，利用压力传感器实时测量液压站的压力值；

　　[0006](2)、将测量的液位和压力值接入PLC模拟量输入通道，并利用过程监测系统软件对液位和压力值进行归档；

　　[0007](3)、对报警系统进行液位和压力的瞬时监控报警值和历史监控报警值的标定；

　　[0008](4)、系统对液压站的液位和压力分别进行瞬时监控报警和历史监控报警，

　　[0009]瞬时监控报警的步骤为:①主控系统对液压站运行过程中的每一个具体的时间点计算一定时间内液位和压力的波动量;②将计算得到的该时间点的液位与压力的波动量与系统标定的瞬时监控报警值做比较;③当波动量在一定时间内都大于瞬时监控报警值时，则发送报警信息；

　　[0010]历史监控报警的步骤为:①主控系统从液压站稳定运行开始记录其运行过程中总的液位波动量和压力波动量;②将记录的总的液位波动量和压力波动量与系统标定的历史监控报警值做比较;③当波动量在一定时间内都大于历史监控报警值时，则发送报警信息。

　　[0011]作为优选，所述步骤(2)中的过程监测系统软件为西门子组态软件WINCC。

　　[0012]作为优选，所述步骤(3)中的液位和压力的瞬时监控报警值和历史监控报警值的标定是通过分析大量的过程监测系统软件的归档曲线，并通过长时间标定得到。

　　[0013]本发明的有益效果是:本发明从“变化率”和“累积量”两个方面对液压站的漏油和压力波动做出判断，分别进行瞬时监控报警和历史监控报警，相比单纯用“阈值”来判断报警更加全面、及时和有效。本系统使用的瞬时监控报警值和历史监控报警值是通过分析大量的WINCC归档曲线，并通过长时间标定得到，相比一般采用经验值的方法来说具有更高的适应性和可靠性。

　　【具体实施方式】

　　[0014]下面结合实施例对本发明作进一步说明:

　　[0015]实施例1

　　[0016]—种判断液压站漏油与压力波动的方法，其特征在于，包括以下步骤:

　　[0017](1)、利用型号为NS10/25-K-SK166/1400-4xMKSl/W的液位传感器实时测量液压站的液位，利用型号为MDF-5-250+E05+M01的压力传感器实时测量液压站的压力值；

　　[0018](2)、将测量的液位和压力值接入PLC模拟量输入通道，并利用西门子组态软件WINCC对液位和压力值进行归档；

　　[0019](3)、对报警系统进行液位和压力的瞬时监控报警值和历史监控报警值标定，报警值的标定是通过分析大量的WINCC归档曲线，并通过长时间标定得到；

　　[0020](4)、系统对液压站的液位和压力分别进行瞬时监控报警和历史监控报警，

　　[0021]瞬时监控报警的步骤为:①主控系统对液压站运行过程中的每一个具体的时间点计算一定时间内液位和压力的波动量;②将计算得到的该时间点的液位与压力的波动量与系统标定的瞬时监控报警值做比较;③当波动量在一定时间内都大于瞬时监控报警值时，则发送报警信息；

　　[0022]历史监控报警的步骤为:①主控系统从液压站稳定运行开始记录其运行过程中总的液位波动量和压力波动量;②将记录的总的液位波动量和压力波动量与系统标定的历史监控报警值做比较;③当波动量在一定时间内都大于历史监控报警值时，则发送报警信息。

　　[0023]上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种判断液压站漏油与压力波动的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、利用液位传感器实时测量液压站的液位，利用压力传感器实时测量液压站的压力值； (2)、将测量的液位和压力值接入PLC模拟量输入通道，并利用过程监测系统软件对液位和压力值进行归档； (3)、对报警系统进行液位和压力的瞬时监控报警值和历史监控报警值的标定； (4)、系统对液压站的液位和压力分别进行瞬时监控报警和历史监控报警，瞬时监控报警的步骤为:①主控系统对液压站运行过程中的每一个具体的时间点计算一定时间内液位和压力的波动量;②将计算得到的该时间点的液位与压力的波动量与系统标定的瞬时监控报警值做比较;③当波动量在一定时间内都大于瞬时监控报警值时，则发送报警信息； 历史监控报警的步骤为:①主控系统从液压站稳定运行开始记录其运行过程中总的液位波动量和压力波动量;②将记录的总的液位波动量和压力波动量与系统标定的历史监控报警值做比较;③当波动量在一定时间内都大于历史监控报警值时，则发送报警信息。2.根据权利要求1所述的一种判断液压站漏油与压力波动的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的过程监测系统软件为西门子组态软件WINCC。3.根据权利要求1所述的一种判断液压站漏油与压力波动的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的液位和压力的瞬时监控报警值和历史监控报警值的标定是通过分析大量的过程监测系统软件的归档曲线，并通过长时间标定得到。

　　【文档编号】F15B19/00GK105909595SQ201610370718

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月27日

　　【发明人】王泽宇, 王飞

　　【申请人】天津重电气自动化有限公司, 天津一重电气自动化有限公司

　　动压反馈压差特性测试系统及试验方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种动压反馈压差特性测试系统，它主要包括加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、加载液压缸、计算机、截止阀、压力传感器、位移传感器、低通滤波器和速度传感器；本发明还公开了一种动压反馈压差特性测试系统的试验方法，采用本发明中的计算机自动化测试动压反馈压差特性的试验方法，对提高伺服阀动压反馈网络相关参数的测试准确性、高效性具有十分重要的意义。

　　【专利说明】

　　动压反馈压差特性测试系统及试验方法

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及电液伺服阀特性测试技术领域，特别涉及一种用于测试高精度电液伺服阀的动压反馈压差特性测试系统及试验方法。

　　【背景技术】

　　[0002 ]在电液伺服控制系统中，伺服阀作为系统的核心兀件，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大，其性能优劣直接决定着电液控制系统的性能。在精密位置控制、冶金、航空航天和军事等领域中，为解决大惯量低刚度系统，由于结构带来的阻尼小，造成伺服控制系统稳定性差的问题，常采用动压反馈伺服阀作为控制元件。动压反馈伺服阀中的动压反馈网络决定了其抑制负载压力谐振的能力。通过调定动压反馈的时间常数和反馈流量增益，对伺服系统进行动压反馈校正补偿，既可以在动态时有效地提高系统阻尼，改善动态性能，又能在稳态时保持系统的刚性，使系统具有良好的抗负载干扰能力。因此，必须较为准确的配置反馈流量增益和时间常数，才能在抑制谐振的同时保证整个测试频率范围的数据合格。

　　[0003]目前，动压反馈特性测试方法是对动压反馈伺服阀各种特性参数进行分步测试。其中动压反馈压差特性是根据试验获得不同负载压差频率下的动压反馈压差幅值的特性曲线。为了获得动压反馈伺服阀的不同特性参数，现有技术需要在测试过程中更换测试工装并重新调试测试参数，过程较为繁琐，随着产品型号和数量的增加已经成为影响生产效率的一个重要因素。且测试过程依靠手动逐点测试，人工判读数据，自动化程度低，数据覆盖面窄，测试准确性较低，不能完全真实的反映动压反馈特性。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的一个目的在于提供一种动压反馈压差特性测试系统。

　　[0005]本发明的另一个目的在于提供一种动压反馈压差特性测试系统的试验方法。

　　[0006]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:

　　[0007]—种动压反馈压差特性测试系统，它主要包括加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、加载液压缸、计算机、截止阀、压力传感器、位移传感器、低通滤波器和速度传感器；

　　[0008]所述加载伺服阀包括A 口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀包括包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;所述加载液压缸包括A腔、B腔、C腔和D腔;所述加载伺服阀的A 口依次连接截止阀A和A腔，所述加载伺服阀的B 口依次连接截止阀B和B腔，所述被试动压反馈伺服阀的A 口依次连接截止阀C和C腔，所述被试动压反馈伺服阀的B 口依次连接截止阀D和D腔；

　　[0009]所述被试动压反馈伺服阀的A口与截止阀C的通路为油路a，所述被试动压反馈伺服阀的B 口与截止阀D的通路为油路b，所述油路a和油路b之间连接截止阀H;所述油路a上设有第一压力传感器，所述油路b上设有第二压力传感器，所述反馈腔A连接第三压力传感器，所述反馈腔B连接第四压力传感器，所述加载液压缸的活塞杆一端依次连接位移传感器和低通滤波器，所述加载液压缸的活塞杆另一端连接速度传感器;所述低通滤波器、速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别连接计算机，所述计算机对加载伺服阀施加控制信号。

　　[0010]进一步，所述计算机主要包括主控制器、数据采集卡、人机界面和DA卡。

　　[0011]进一步，所述低通滤波器、速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别与所述数据采集卡连接，所述数据采集卡与主控制器连接，所述主控制器与人机界面连接，所述主控制器与DA卡连接，所述DA卡对加载伺服阀施加控制信号。

　　[0012]所述加载伺服阀，为模拟大惯量被控对象的负载波动，采用一个专门的加载伺服阀为被试动压反馈伺服阀进行加载。

　　[0013]所述加载液压缸，是测试系统的机械本体，加载伺服阀的A口、B 口与加载液压缸的活塞杆两端连通，被试动压反馈伺服阀的A口、B口与加载液压缸的活塞两端连通。

　　[0014]所述主控制器，按照测试软件的指令，由主控制器发出幅值和频率受控的加载信号，并且采集压力传感器和位移传感器的输出信号，由测试软件进行数据处理和绘制测试曲线。

　　[0015]所述数据采集卡，与主控制器进行各种传感器信号的数据传送，实现对负载压差的闭环控制。

　　[0016]所述DA卡将主控制器发出的数字指令信号转换成模拟量输出，用于对加载伺服阀进行控制。

　　[0017]所述截止阀，通过接通或断开系统中的截止阀，可以实现不同测试试验项目间的切换。

　　[0018]所述位移传感器，用于对加载液压缸进行位置闭环控制，以保证活塞初始位置位于中位，以便建立负载压差;压力传感器，用于测量被试动压反馈伺服阀负载两端的压差和动压反馈回路两端的压差，即可得到动压反馈伺服阀压差特性曲线。

　　[0019]所述动压反馈压差特性测试系统的试验方法，包括如下步骤:

　　[0020]SI:打开所述截止阀A、截止阀B、截止阀C和截止阀D，所述加载伺服阀的A 口、B 口和被试动压反馈伺服阀的A 口、B 口分别与加载液压缸连通，将被试动压反馈伺服阀的主阀芯顶死，防止其来回移动，影响试验；

　　[0021]S2:打开所述截止阀H，利用所述计算机对加载伺服阀施加控制信号，通过所述位移传感器经低通滤波器进行位置反馈，对所述加载液压缸实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近；

　　[0022]S3:关闭所述截止阀H，利用所述计算机对加载伺服阀施加控制信号，通过压力传感器进行压力反馈，使被试动压反馈伺服阀处在标准试验条件，调节加载伺服阀的输入正弦波电流幅值大小，使被试阀的负载压差保持设定的幅值。在规定的频率范围内，改变不同频率，用计算机记录被试动压反馈伺服阀的负载压差和反馈压差，根据不同频率下的动压反馈压差APd的幅值绘出动压反馈压差特性曲线。

　　[0023]所述动压反馈压差特性曲线就是动压反馈两腔压力差与通过加载阀电流频率间的关系。

　　[0024]所述标准试验条件是指被试动压反馈伺服阀的A腔和B腔的负载压差幅值为8MPa。

　　[0025]本发明的有益效果如下:

　　[0026]采用本发明中的计算机自动化测试动压反馈压差特性的试验方法，对提高伺服阀动压反馈网络相关参数的测试准确性、高效性具有十分重要的意义。

　　【附图说明】

　　[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。

　　[0028]图1示出了动压反馈特性测试系统的结构图。

　　[0029]图2示出了动压反馈压差特性测试系统的结构图。

　　[0030]图3示出了动压反馈压差特性曲线示意图。

　　[0031]图中，1.DA卡2.主控制器3.人机界面4.数据采集卡5.被试动压反馈伺服阀

　　6.加载液压缸7.加载伺服阀。

　　【具体实施方式】

　　[0032]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

　　[0033I实施例1动压反馈特性测试

　　[0034]动压反馈特性测试系统(如图1所示)包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀

　　(5)、加载液压缸(6)、低通滤波器、压力传感器和流量传感器，以主控制器(2)、DA卡(I)以及数据采集卡(4)作为核心测试元件，人机界面(3)作为显示器。

　　[0035]所述加载伺服阀(7)包括A口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀

　　(5)包括包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器；

　　[0036]加载伺服阀(7)的A、B口与加载液压缸(6)分别通过截止阀A、B连接，被试动压反馈伺服阀(5)的A、B 口与加载液压缸(6)分别通过截止阀C、D连接;在被试动压反馈伺服阀(5)的A、B 口与加载液压缸(6)的两条通路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，在加载伺服阀(7)的A、B 口与加载液压缸(6)的两条通路之间连接节流阀A;加载伺服阀(7)的B 口与被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔A通过截止阀E连接，在被试动压反馈伺服阀(5)反馈腔A和截止阀E的通路上设有第三压力传感器，加载伺服阀(7)的A 口与被试动压反馈伺服阀

　　(5)的反馈腔B通过截止阀F连接，在被试动压反馈伺服阀(5)反馈腔B和截止阀F的通路上设有第四压力传感器;在被试动压反馈伺服阀的A、B 口与加载液压缸的两条通路之间连接截止阀H，在被试动压反馈伺服阀的A、B口与加载液压缸的两条通路之间连接截止阀G和流量传感器;所述加载液压缸(6)的活塞杆一端依次连接位移传感器和低通滤波器，所述加载液压缸(6)的活塞杆另一端连接速度传感器;所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、流量传感器、速度传感器和低通滤波器分别与计算机连接，所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号。

　　[0037]所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、流量传感器、速度传感器和低通滤波器分别与数据采集卡(4)连接，所述数据采集卡(4)与主控制器(2)连接，所述主控制器(2)与人机界面(3)连接，所述主控制器(2)与DA卡(I)连接，所述DA卡(I)对加载伺服阀(7)施加控制信号。

　　[0038]关闭动压反馈特性测试系统的截止阀E、截止阀F、截止阀G和节流阀A，打开截止阀A、截止阀B、截止阀C、截止阀D和截止阀H，就是动压反馈压差特性测试系统(如图2所示)。

　　[0039]动压反馈特性测试

　　[0040]静态测试时，打开截止阀H，利用位移传感器和低通滤波器对加载液压缸(6)实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近，被试动压反馈伺服阀(5)处于零位状态便于建立负载压差。再关闭截止阀H，利用计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，使被试动压反馈伺服阀(5)负载两腔的压差幅值达到设定要求。所述被试动压反馈伺服阀(7)的反馈腔A和反馈腔B的负载压力通过第三压力传感器和第四压力传感器读出。

　　[0041]动态测试时，利用低通滤波器的作用打破位置闭环，被试动压反馈伺服阀(5)感受负载压差的变化而产生负载输出流量，引起活塞的往复运动，利用速度传感器的输出幅值反映负载输出流量的大小。所述被试动压反馈伺服阀(7)的负载压差通过第一压力传感器和第二压力传感器读出。

　　[0042]实施例2动压反馈压差特性测试

　　[0043]—种动压反馈压差特性测试系统，它主要包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀(5)、加载液压缸(6)、计算机、截止阀、压力传感器、位移传感器、低通滤波器和速度传感器；

　　[0044]所述加载伺服阀(7)包括A口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀包括(5)包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;所述加载液压缸(6)包括A腔、B腔、C腔和D腔;所述加载伺服阀(7)的A 口依次连接截止阀A和A腔，所述加载伺服阀(7)的B 口依次连接截止阀B和B腔，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口依次连接截止阀C和C腔，所述被试动压反馈伺服阀(5)的B 口依次连接截止阀D和D腔；

　　[0045]所述被试动压反馈伺服阀(5)的A口与截止阀C的通路为油路a，所述被试动压反馈伺服阀(5)的B 口与截止阀D的通路为油路b，所述油路a和油路b之间连接截止阀H;所述油路a上设有第一压力传感器，所述油路b上设有第二压力传感器，所述反馈腔A连接第三压力传感器，所述反馈腔B连接第四压力传感器，所述加载液压缸(6)的活塞杆一端依次连接位移传感器和低通滤波器，所述加载液压缸(6)的活塞杆另一端连接速度传感器;所述低通滤波器、速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别连接计算机，所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号。

　　[0046]所述计算机主要包括主控制器(2)、数据采集卡(4)、人机界面(3)和DA卡(I);所述低通滤波器、速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别与所述数据采集卡(4)连接，所述数据采集卡(4)与主控制器(2)连接，所述主控制器⑵与人机界面⑶连接，所述主控制器⑵与DA卡(I)连接，所述DA卡(I)对加载伺服阀

　　(7)施加控制信号。

　　[0047]—种动压反馈压差特性测试系统的试验方法，包括如下步骤:

　　[0048]S1:打开所述截止阀A、截止阀B、截止阀C和截止阀D，所述加载伺服阀(7)的A 口、B口和被试动压反馈伺服阀(5)的A 口、B 口分别与加载液压缸(6)连通，将被试动压反馈伺服阀(5)的主阀芯顶死，防止其来回移动，影响试验；

　　[0049]S2:打开所述截止阀H，利用所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，通过所述位移传感器经低通滤波器进行位置反馈，对所述加载液压缸(6)实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近；

　　[0050]S3:关闭所述截止阀H，利用所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，通过压力传感器进行压力反馈，使被试动压反馈伺服阀(5)处在标准试验条件，调节加载伺服阀(7)的输入正弦波电流幅值大小，使被试动压反馈试服阀(5)的负载压差保持设定的幅值。在规定的频率范围内，改变不同频率，用计算机记录被试动压反馈伺服阀(5)的负载压差和反馈压差，根据不同频率下的动压反馈压差APd的幅值绘出动压反馈压差特性曲线(如图3)。动压反馈压差特性曲线就是动压反馈两腔压力差与通过加载阀电流频率间的关系。

　　[0051]所述标准试验条件被试动压反馈伺服阀(5)的A、B两腔负载压差幅值为8MPa。

　　[0052]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

　　【主权项】

　　1.一种动压反馈压差特性测试系统，其特征在于，它主要包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀(5)、加载液压缸(6)、计算机、截止阀、压力传感器、位移传感器、低通滤波器和速度传感器； 所述加载伺服阀(7)包括A 口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀包括(5)包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;所述加载液压缸(6)包括A腔、B腔、C腔和D腔;所述加载伺服阀(7)的A□依次连接截止阀A和A腔，所述加载伺服阀(7)的B 口依次连接截止阀B和B腔，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口依次连接截止阀C和C腔，所述被试动压反馈伺服阀(5)的B 口依次连接截止阀D和D腔； 所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口与截止阀C的通路为油路a，所述被试动压反馈伺服阀(5)的B 口与截止阀D的通路为油路b，所述油路a和油路b之间连接截止阀H;所述油路a上设有第一压力传感器，所述油路b上设有第二压力传感器，所述反馈腔A连接第三压力传感器，所述反馈腔B连接第四压力传感器，所述加载液压缸(6)的活塞杆一端依次连接位移传感器和低通滤波器，所述加载液压缸(6)的活塞杆另一端连接速度传感器;所述低通滤波器、速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别连接计算机，所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号。2.根据权利要求1所述的动压反馈压差特性测试系统，其特征在于，所述计算机主要包括主控制器(2)、数据采集卡(4)、人机界面(3)和DA卡(I); 所述低通滤波器、速度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器分别与所述数据采集卡(4)连接，所述数据采集卡(4)与主控制器(2)连接，所述主控制器⑵与人机界面⑶连接，所述主控制器⑵与DA卡(I)连接，所述DA卡(I)对加载伺服阀(7)施加控制信号。3.—种如权利要求1至2任一所述的动压反馈压差特性测试系统的试验方法，其特征在于，包括如下步骤: S1:打开所述截止阀A、截止阀B、截止阀C和截止阀D，所述加载伺服阀(7)的A 口、B 口和被试动压反馈伺服阀(5)的A口、B 口分别与加载液压缸(6)连通，将被试动压反馈伺服阀(5)的主阀芯顶死，防止其来回移动，影响试验； S2:打开所述截止阀H，利用所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，通过所述位移传感器经低通滤波器进行位置反馈，对所述加载液压缸(6)实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近； S3:关闭所述截止阀H，利用所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，通过压力传感器进行压力反馈，使被试动压反馈伺服阀(5)处在标准试验条件，调节加载伺服阀(7)的输入正弦波电流幅值大小，使被试阀(5)的负载压差保持设定的幅值。在设规定的频率范围内，改变不同频率，用计算机记录被试动压反馈伺服阀(5)的负载压差和反馈压差，根据不同频率下的动压反馈压差APd的幅值绘出动压反馈压差特性曲线。

　　【文档编号】F15B19/00GK105909596SQ201610450843

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月21日

　　【发明人】李长春, 延皓, 董立静, 刘沁, 李竞

　　【申请人】北京交通大学

　　动压反馈压差—静态流量特性测试系统及试验方法

　　【专利摘要】本发明公开一种动压反馈压差—静态流量特性测试系统，它主要包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀(5)、压力传感器、流量传感器和计算机；本发明还公开了一种动压反馈压差—静态流量特性测试系统的试验方法，采用本发明中的计算机自动化测试动压反馈压差—静态流量特性的试验方法，对提高伺服阀动压反馈网络相关参数的测试准确性、高效性具有十分重要的意义。

　　【专利说明】

　　动压反馈压差一静态流量特性测试系统及试验方法

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及电液伺服阀特性测试技术领域，特别涉及一种用于测试高精度电液伺服阀的动压反馈压差一静态流量特性测试系统及试验方法。

　　【背景技术】

　　[0002 ]在电液伺服控制系统中，伺服阀作为系统的核心兀件，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大，其性能优劣直接决定着电液控制系统的性能。在精密位置控制、冶金、航空航天和军事等领域中，为解决大惯量低刚度系统，由于结构带来的阻尼小，造成伺服控制系统稳定性差的问题，常采用动压反馈伺服阀作为控制元件。动压反馈伺服阀中的动压反馈网络决定了其抑制负载压力谐振的能力。通过调定动压反馈的时间常数和反馈流量增益，对伺服系统进行动压反馈校正补偿，既可以在动态时有效地提高系统阻尼，改善动态性能，又能在稳态时保持系统的刚性，使系统具有良好的抗负载干扰能力。因此，必须较为准确的配置反馈流量增益和时间常数，才能在抑制谐振的同时保证整个测试频率范围的数据合格。

　　[0003]目前，动压反馈特性测试方法是对动压反馈伺服阀各种特性参数进行分步测试。其中动压反馈压差一静态流量特性是根据试验获得伺服阀输出流量与其反馈喷嘴两腔压差在四分之一周期内的关系曲线，进而从曲线获得动压反馈流量增益和近似时间常数。为了获得动压反馈伺服阀的不同特性参数，现有技术需要在测试过程中更换测试工装并重新调试测试参数，过程较为繁琐，随着产品型号和数量的增加已经成为影响生产效率的一个重要因素。且测试过程依靠手动逐点测试，人工判读数据，自动化程度低，数据覆盖面窄，测试准确性较低，不能完全真实的反映动压反馈特性。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的一个目的在于提供一种动压反馈压差一静态流量特性测试系统。

　　[0005]本发明的另一个目的在于提供一种动压反馈压差一静态流量特性测试试验方法。

　　[0006]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:

　　[0007]—种动压反馈压差一静态流量特性测试系统，它主要包括加载伺服阀、被试动压反馈伺服阀、压力传感器、流量传感器和计算机。

　　[0008]所述加载伺服阀包括A 口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀包括包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;所述加载伺服阀的A 口依次连接截止阀F和反馈腔B，所述加载伺服阀的B 口依次连接截止阀E和反馈腔A，所述被试动压反馈伺服阀的A 口依次连接截止阀G和流量传感器的输入端，流量传感器的输出端连接被试动压反馈伺服阀的B 口；

　　[0009]所述加载伺服阀的A 口和截止阀F的通路为油路a，所述加载伺服阀的B 口和截止阀E的通路为油路b，油路a和油路b之间连接节流阀A，所述被试动压反馈伺服阀的A 口和截止阀G的通路上设有第一压力传感器;所述流量传感器的输出端和被试动压反馈伺服阀的B 口的通路上设有第二压力传感器，所述截止阀E和反馈腔A的通路上设有第三压力传感器，所述截止阀F和所述反馈腔B的通路上设有第四压力传感器;所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和流量传感器分别与计算机连接，所述计算机对加载伺服阀施加控制信号。

　　[0010]所述计算机主要包括主控制器、数据采集卡、人机界面和DA卡；

　　[0011]所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和所述流量传感器分别与所述数据采集卡连接，所述数据采集卡与所述主控制器连接，所述主控制器与所述人机界面连接，所述主控制器与所述DA卡连接，所述DA卡对所述加载伺服阀施加控制信号。

　　[0012]所述加载伺服阀，为模拟大惯量被控对象的负载波动，采用一个专门的加载伺服阀为被试动压反馈伺服阀进行加载。

　　[0013]所述被试动压反馈伺服阀，在测试试验中，需要给它供油，但不需要通电。

　　[0014]所述主控制器，按照测试软件的指令，由主控制器发出幅值和频率受控的加载信号，并且采集压力传感器和流量传感器的输出信号，由测试软件进行数据处理和绘制测试曲线。

　　[0015]所述数据采集卡，与主控制器进行各种传感器信号的数据传送，实现对负载压差的闭环控制。

　　[0016]所述DA卡将主控制器发出的数字指令信号转换成模拟量输出，用于对加载伺服阀进行控制。

　　[0017]所述截止阀，通过接通或断开系统中的截止阀，可以实现不同测试试验项目间的切换。

　　[0018]所述节流阀A，用于调节加载伺服阀的压力增益，减小压力增益，便于进一步对其进行控制。

　　[0019]—种动压反馈压差一静态流量特性测试系统的试验方法，包括如下步骤:

　　[0020]S1:打开所述节流阀A、截止阀E、截止阀F和截止阀G，所述加载伺服阀的A、B 口分别与被试动压反馈伺服阀的反馈腔B、反馈腔A连接，所述被试动压反馈伺服阀的A 口、B 口与流量传感器连接，利用所述节流阀A使加载伺服阀的压力增益变小，便于进一步对其进行控制;

　　[0021]S2:利用所述计算机对加载伺服阀施加控制信号，通过压力传感器进行压力反馈，使所述被试动压反馈伺服阀处在标准试验条件；

　　[0022]S3:调节加载伺服阀的输入三角波电流幅值大小，使所述被试动压反馈伺服阀的反馈腔A和反馈腔B的压差幅值达到设定值，利用所述流量传感器测量被试动压反馈伺服阀负载流量，用所述计算机记录被试动压反馈伺服阀的负载流量与其反馈压差在四分之一周期内的关系曲线。

　　[0023]所述关系曲线为反馈压差一静态流量特性曲线，就是被试动压反馈伺服阀的负载流量与反馈压差间的关系，所述关系曲线的斜率为动压反馈流量增益。

　　[0024]所述标准试验条件，是指被试动压反馈伺服阀的反馈腔A和反馈腔B之间压差幅值为8MPa。

　　[0025]所述被试动压反馈伺服阀的反馈腔A和反馈腔B的压差幅值达到设定值时，所述加载伺服阀的三角波电流的频率为(0.01?0.05)Hz。

　　[0026]本发明的有益效果如下:

　　[0027]采用本发明中的计算机自动化测试动压反馈压差一静态流量特性的试验方法，对提高伺服阀动压反馈网络相关参数的测试准确性、高效性具有十分重要的意义。

　　【附图说明】

　　[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。

　　[0029]图1示出了动压反馈特性测试系统的结构图。

　　[0030]图2示出了动压反馈压差一静态流量特性测试系统的结构图。

　　[0031 ]图3示出了动压反馈压差一静态流量特性测试曲线示意图。

　　[0032]图4示出了动压反馈压差频率特性曲线示意图。

　　[0033]图中，1.DA卡2.主控制器3.人机界面4.数据采集卡5.被试动压反馈伺服阀6.加载液压缸7.加载伺服阀。

　　【具体实施方式】

　　[0034]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

　　[0035]实施例1动压反馈特性测试系统

　　[0036]动压反馈特性测试系统(如图1所示)包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀(5)、加载液压缸(6)、低通滤波器、压力传感器和流量传感器，以主控制器(2)、DA卡(I)以及数据采集卡(4)作为核心测试元件，人机界面(3)作为显示器。

　　[0037]所述加载伺服阀(7)包括A口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀(5)包括包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器；

　　[0038]加载伺服阀(7)的A、B口与加载液压缸(6)分别通过截止阀A、B连接，被试动压反馈伺服阀(5)的A、B 口与加载液压缸(6)分别通过截止阀C、D连接;在被试动压反馈伺服阀(5)的A、B 口与加载液压缸(6)的两条通路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，在加载伺服阀(7)的A、B 口与加载液压缸(6)的两条通路之间连接节流阀A;加载伺服阀(7)的B 口与被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔A通过截止阀E连接，在被试动压反馈伺服阀(5)反馈腔A和截止阀E的通路上设有第三压力传感器，加载伺服阀(7)的A 口与被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔B通过截止阀F连接，在被试动压反馈伺服阀(5)反馈腔B和截止阀F的通路上设有第四压力传感器;在被试动压反馈伺服阀的A、B 口与加载液压缸的两条通路之间连接截止阀H，在被试动压反馈伺服阀的A、B口与加载液压缸的两条通路之间连接截止阀G和流量传感器;所述加载液压缸(6)的活塞杆一端依次连接位移传感器和低通滤波器，所述加载液压缸(6)的活塞杆另一端连接速度传感器;所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、流量传感器、速度传感器和低通滤波器分别与计算机连接，所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号。

　　[0039]所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、流量传感器、速度传感器和低通滤波器分别与数据采集卡(4)连接，所述数据采集卡(4)与主控制器(2)连接，所述主控制器(2)与人机界面(3)连接，所述主控制器(2)与DA卡(I)连接，所述DA卡(I)对加载伺服阀(7)施加控制信号。

　　[0040]关闭动压反馈特性测试系统的截止阀A、截止阀B、截止阀C、截止阀D和截止阀H，打开节流阀A、截止阀E、截止阀F和截止阀G，就是动压反馈压差一静态流量特性测试系统(如图2所示)。

　　[0041]动压反馈特性测试

　　[0042]静态测试时，打开截止阀H，利用位移传感器和低通滤波器对加载液压缸(6)实施位置闭环控制，使活塞保持在中位附近，被试动压反馈伺服阀(5)处于零位状态便于建立负载压差。再关闭截止阀H，利用计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，使被试动压反馈伺服阀(5)负载两腔的压差幅值达到设定要求。

　　[0043]动态测试时，利用低通滤波器的作用打破位置闭环，被试动压反馈伺服阀(5)感受负载压差的变化而产生负载输出流量，引起活塞的往复运动，利用速度传感器的输出幅值反映负载输出流量的大小。

　　[0044]实施例2动压反馈压差一静态流量特性测试系统

　　[0045]—种动压反馈压差一静态流量特性测试系统，它主要包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀(5)、压力传感器、流量传感器和计算机；

　　[0046]所述加载伺服阀(7)包括A口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀包括(5)包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;所述加载伺服阀(7)的A 口依次连接截止阀F和反馈腔B，所述加载伺服阀(7)的B 口依次连接截止阀E和反馈腔A，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口依次连接截止阀G和流量传感器的输入端，流量传感器的输出端连接被试动压反馈伺服阀(5)的B口 ；

　　[0047]所述加载伺服阀(7)的A 口和截止阀F的通路为油路a，所述加载伺服阀(7)的B 口和截止阀E的通路为油路b，油路a和油路b之间连接节流阀A，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A口和截止阀G的通路上设有第一压力传感器;所述流量传感器的输出端和被试动压反馈伺服阀(5)的B 口的通路上设有第二压力传感器，所述截止阀E和反馈腔A的通路上设有第三压力传感器，所述截止阀F和所述反馈腔B的通路上设有第四压力传感器;所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和流量传感器分别与计算机连接，所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号；

　　[0048]所述计算机主要包括主控制器(2)、数据采集卡(4)、人机界面(3)和DA卡(I);所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和流量传感器分别与数据采集卡(4)连接，所述数据采集卡(4)与主控制器(2)连接，所述主控制器(2)与人机界面(3)连接，所述主控制器(2)与DA卡(I)连接，所述DA卡(I)对加载伺服阀(7)施加控制信号。

　　[0049]实施例3动压反馈压差-静态流量特性测试系统的试验方法

　　[0050]一种动压反馈压差-静态流量特性测试系统的试验方法，包括如下步骤:

　　[0051]S1:打开所述节流阀A、截止阀E、截止阀F和截止阀G，所述加载伺服阀(7)的A 口、B口分别与被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔B、反馈腔A连接，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口、B 口与流量传感器连接，利用所述节流阀A使加载伺服阀(7)的压力增益变小，便于进一步对其进行控制。

　　[0052]S2:利用所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，通过所述压力传感器进行压力反馈，使所述被试动压反馈伺服阀(5)处在标准试验条件；

　　[0053]S3:调节加载伺服阀(7)的输入三角波电流幅值大小，使所述被试动压反馈伺服阀

　　(5)的反馈腔A和反馈腔B的压差幅值达到设定值，利用所述流量传感器测量被试动压反馈伺服阀(5)负载流量，动压反馈压差一静态流量特性测试曲线示意图。用所述计算机记录被试动压反馈伺服阀(5)的负载流量与其反馈压差在四分之一周期内的关系曲线，即动压反馈压差一静态流量特性测试曲线示意图(如图3所示)，所述反馈压差一静态流量特性测试曲线就是被试动压反馈伺服阀(5)的负载流量与反馈压差间的关系。所述反馈压差一静态流量特性曲线的斜率为动压反馈流量增益。按图3曲线可做出图4所示的动压反馈压差频率特性曲线。由图4可查得动压反馈近似时间常数T1。

　　[0054]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

　　【主权项】

　　1.一种动压反馈压差一静态流量特性测试系统，其特征在于，它主要包括加载伺服阀(7)、被试动压反馈伺服阀(5)、压力传感器、流量传感器和计算机； 所述加载伺服阀(7)包括A 口、B 口、供油口 P和回油口 T，所述被试动压反馈伺服阀包括(5)包括A 口、B 口、供油口 P、回油口 T、反馈腔A和反馈腔B，所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;所述加载伺服阀(7)的A 口依次连接截止阀F和反馈腔B，所述加载伺服阀(7)的B 口依次连接截止阀E和反馈腔A，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口依次连接截止阀G和流量传感器的输入端，流量传感器的输出端连接被试动压反馈伺服阀(5)的B口 ； 所述加载伺服阀(7)的A 口和截止阀F的通路为油路a，所述加载伺服阀(7)的B 口和截止阀E的通路为油路b，油路a和油路b之间连接节流阀A，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A 口和截止阀G的通路上设有第一压力传感器;所述流量传感器的输出端和被试动压反馈伺服阀(5)的B 口的通路上设有第二压力传感器，所述截止阀E和反馈腔A的通路上设有第三压力传感器，所述截止阀F和所述反馈腔B的通路上设有第四压力传感器;所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和流量传感器分别与计算机连接，所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号。2.根据权利要求1所述的动压反馈压差特性测试系统，其特征在于，所述计算机主要包括主控制器(2)、数据采集卡(4)、人机界面(3)和DA卡(I); 所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和流量传感器分别与数据采集卡(4)连接，所述数据采集卡(4)与主控制器(2)连接，所述主控制器(2)与人机界面(3)连接，所述主控制器(2)与DA卡(I)连接，所述DA卡(I)对加载伺服阀(7)施加控制信号。3.—种如权利要求1至2任一所述的动压反馈压差一静态流量特性测试系统的试验方法，其特征在于，包括如下步骤: S1:打开所述节流阀A、截止阀E、截止阀F和截止阀G，所述加载伺服阀(7)的A 口、B 口分别与被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔B、反馈腔A连接，所述被试动压反馈伺服阀(5)的A口、B口与流量传感器连接，利用所述节流阀A使加载伺服阀(7)的压力增益变小，便于进一步对其进行控制； S2:利用所述计算机对加载伺服阀(7)施加控制信号，通过所述压力传感器进行压力反馈，使所述被试动压反馈伺服阀(5)处在标准试验条件； S3:调节加载伺服阀(7)的输入三角波电流幅值大小，使所述被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔A和反馈腔B的压差幅值达到设定值，利用所述流量传感器测量被试动压反馈伺服阀(5)负载流量，用所述计算机记录被试动压反馈伺服阀(5)的负载流量与其反馈压差在四分之一周期内的关系曲线。4.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述标准试验条件，是指被试动压反馈伺服阀的反馈腔A和反馈腔B之间的压差幅值为8MPa。5.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，所述被试动压反馈伺服阀(5)的反馈腔A和反馈腔B的压差幅值达到设定值时，所述三角波电流的频率为(0.0l?0.05)Hz。

　　【文档编号】F15B19/00GK105909597SQ201610450961

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月21日

　　【发明人】李长春, 延皓, 黄静, 刘沁, 李竞

　　【申请人】北京交通大学

　　一种全频段液压系统压力脉动抑制装置的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种全频段液压系统压力脉动抑制装置，其输入管和输出管分别连接于外壳两端，并延伸入外壳内；弹性薄壁安装于外壳内；弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、II和并联共振容腔；串联共振容腔I和II之间通过一弹性隔板隔开；弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔；弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，锥形插入管连通串联共振容腔I和II；插入式H型滤波器位于并联共振容腔内；插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和II内，其和插入式H型滤波器轴向呈对称设置。本发明可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作用。

　　【专利说明】-种全频段液压系统压力脉动抑制装置 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压系统压力脉动抑制装置，具体设及一种全频段液压系统压力 脉动抑制装置，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 液压系统具有功率密度大、运行稳定性好等特点，在工程领域得到广泛应用。随着 液压技术向高压、高速和大流量方向发展，液压系统中固有的压力脉动的影响日益突出。相 关研究表明，当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的10%时，管路将形成较高的压力而 导致管路系统破坏；当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的2~10%时，管路及阀口将产 生磨损，危及整个液压系统的可靠性。

　　[0003] 压力脉动是由流量脉动通过系统阻抗产生的，而流量脉动起源于液压累的输出的 流量的脉动，在液压累处消除压力脉动是液压滤波最直接的方法。国内外学者对此进行了 许多研究，虽然采取了许多改进措施，但因液压累周期性排油机制的约束，要根除流量脉动 是不可能的。除了从源头考虑如何衰减脉动，还可W从系统负载的角度来考虑，在管路上加 装液压滤波器可W降低系统的输入阻抗（即减小累的输出阻抗)也能增加对压力脉动的衰 减和吸收。

　　[0004] 液压滤波器是从负载系统出发来衰减压力脉动，从作用机理上可分为阻性滤波和 抗性滤波两大类。抗性滤波原理是利用阻抗失配，使压力波在阻抗突变的界面处发生反射 达到滤波的目的。但目前的抗性滤波器存在着W下不足：（1)液压管道中的压力脉动是时间 和位置的函数，定位安装的液压滤波器无法适应变工况情况；（2)抗性滤波器只对特定频率 点及狭窄频段才有良好滤波效果，无法实现广谱滤波；（3)液压滤波器对压力脉动的衰减效 果不够理想；（4)对流量脉动没有滤波作用。

　　[0005] 为解决上述问题，专利文献1(中国发明专利申请，公开号CN101614231)公开了一 种液压系统减振消声器，其结构是扩张腔式减振器，固定联接共振板黃上装有不同质量的 质量体，质量体上有阻尼孔，运样带有不同质量体的共振板黃与阻尼孔组成"质量+弹黃+阻 尼"集中参数式禪合弹黃振动系统，从而达到广谱滤波效果。该专利的减振消声器的滤波效 果和弹性薄板上每个滤波单元的半径W及厚度密切相关，由于在弹性薄板上设有多个滤波 单元W实现广谱滤波，而每个单元的半径和厚度都受限制，因此对滤波效果造成影响；同时 该专利的减振消声器没有解决压力脉动随位置变化的问题，对变工况情况的适应性欠佳； 对流量脉动没有滤波作用。

　　[0006] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的全频段液压系统压力脉动 抑制装置，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种全频段液压系统压力脉动抑制 装置，其可跟踪液压系统压力波动，自动改变滤波结构衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作用。

　　[0008] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种全频段液压系统压力脉动抑制 装置，其包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器W及插入式串联H型滤波 器;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其延伸入外壳内；所述输出管连接于外壳的另一 端，其延伸入外壳内；所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹 性薄壁共同形成一双管插入式滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联 共振容腔IIW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔 板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔;所述弹性隔板靠近输入管侧设 有锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式H型滤 波器位于并联共振容腔内，其和锥形阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于串联共 振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和插入式 串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器。

　　[0009] 本发明的全频段液压系统压力脉动抑制装置进一步设置为:所述输入管和输出管 的轴线不在同一轴线上。

　　[0010] 本发明的全频段液压系统压力脉动抑制装置进一步设置为:所述锥形阻尼孔开口 较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°。

　　[0011] 本发明的全频段液压系统压力脉动抑制装置进一步设置为:所述锥形插入管开口 较宽处位于串联共振容腔II内，其锥度角为10°。

　　[0012] 本发明的全频段液压系统压力脉动抑制装置进一步设置为:所述弹性薄壁的内侧 设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性薄壁， 外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内层弹性薄 壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶。

　　[0013] 本发明的全频段液压系统压力脉动抑制装置还设置为:所述胶体阻尼层靠近输出 管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0015] 1.本发明具有不同固有频率的插入式串并联H型滤波器组，在中低频压力波动频 率范围内形成了平坦的衰减频带;插入式串联H型滤波器的两个共振容腔之间由弹性隔板 隔开，拓宽了其衰减频带宽度;滤波器的共振容腔横跨整个自适应滤波器，由此可W得到较 大的共振容腔体积，加强衰减效果;锥形阻尼孔和锥形插入管插入到相应的共振容腔内，锥 度角均为10%展宽了滤波频率范围并使整体结构更紧凑;锥形插入管开在靠近输入管侧的 弹性隔板上，使共振容腔1和2形成非对称结构，W降低滤波器固有共振频率。

　　[0016] 2、本发明采用胶体阻尼层的和双管插入式滤波器结构相结合，在衰减压力的同时 吸收流量脉动，并具有较好的流量脉动衰减效率，滤波器的输入管和输出管不在同一轴线 上，提高了 10% W上的滤波效果。

　　[0017] 3、本发明的滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，在弹性薄壁的轴向上 均匀开有多个相同参数的锥形阻尼孔，保证了滤波器内的=种滤波结构在轴向长度范围内 具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力。=种滤波结构轴向尺寸和 滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能。

　　[0018] 4、本发明采用插入式串并联H型滤波器组、双管插入式滤波器、弹性薄壁滤波器W 及胶体阻尼层相互结合成一个整体，使滤波器具备全频段工况自适应压力脉动滤波和流量 脉动滤波性能。 【【附图说明】】

　　[0019] 图1是本发明的全频段液压系统压力脉动抑制装置的结构示意图。

　　[0020] 图2是图1中沿A-A的剖面图。

　　[0021] 图3是图帥插入式H型滤波器示意图。

　　[0022] 图4是图2中插入式串联H型滤波器示意图。

　　[0023] 图5是插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为插 入式串联H型滤波器频率特性。

　　[0024] 图6是插入式串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0025] 图7是双管插入式滤波器的结构示意图。

　　[0026] 图8是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0027] 图9是胶体阻尼层的纵截面示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0028] 请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种全频段液压系统压力脉动抑制装 置，其由输入管1、外壳9、输出管11、弹性薄壁7、插入式H型滤波器12W及插入式串联H型滤 波器13等几部分组成。

　　[0029] 其中，所述输入管1连接于外壳9的一端，其延伸入外壳9内的长度为11;所述输出 管11连接于外壳9的另一端，其延伸入外壳9内的长度为12。所述弹性薄壁7沿外壳的径向安 装于外壳9内。所述输入管1和输出管11的轴线不在同一轴线上，运样可W提高10% W上的 滤波效果。

　　[0030] 所述输入管1、输出管11和弹性薄壁7共同形成一双管插入式滤波器，从而衰减液 压系统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0031]

　　[0032] 入管直径Z-特性阻抗

　　[0033]

　　[0034]

　　[0035]

　　[0036]

　　[0037] d2-输出管直径D-容腔直径Ii-输入端插入管长度b-输出端插入管长度 L-容腔总长度和输入端输出端插入管长度和的差值

　　[0038] 由上式可见，双管插入式容腔滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力 脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频 的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0039] 所述双管插入式滤波器的设计原理如下：管道中压力脉动频率较高时，压力波动 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入双管插入式容腔时，液 流超过平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收 压力脉动能量。

　　[0040] 所述弹性薄壁7通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[0041]

　　[0042] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0043] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0044] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0045] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁7的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。

　　[0046] 所述弹性薄壁7的设计原理如下:管道中产生中频压力脉动时，双管插入式容腔滤 波器对压力波动的衰减能力较弱，流入双管插入式容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性 薄壁的内外壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频率 做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚功 原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直接 相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较 小，典型值为小于0.1mm。

　　[0047] 进一步的，所述弹性薄壁7和外壳9之间形成串联共振容腔14、串联共振容腔II3W 及并联共振容腔5,所述容腔3、4、5横跨整个滤波器，由此可W得到较大的共振容腔体积，加 强衰减效果。所述串联共振容腔14和串联共振容腔II5之间通过一弹性隔板10隔开。所述弹 性薄壁7的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔6,所述锥形阻尼孔6开口较宽处位于串联共振 容腔14和并联共振容腔5内，其锥度角为10°。所述弹性隔板10靠近输入管1侧设有锥形插入 管2，所述锥形插入管2连通串联共振容腔14和串联共振容腔II3。所述锥形插入管2开口较 宽处位于串联共振容腔II3内，其锥度角为10°。

　　[004引所述插入式H型滤波器12位于并联共振容腔5内，其和锥形阻尼孔6相连通。按集总 参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0049]

　　…

　　[0050] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0051] 所述插入式串联H型滤波器13位于串联共振容腔14和串联共振容腔II3内，其亦和 锥形阻尼孔6相连通。按集总参数法处理后，滤波器的两个固有角频率为：

　　[0化2]

　　[0化3]

　　[0化4]

　　[0化5]

　　[0化6]

　　[0化7] a-介质中音速Ii-阻尼孔长di-阻尼孔直径13-插入管长 [005引Cb-插入管直径V2-串联共振容腔1体积V4-串联共振容腔2体积。

　　[0059] 所述插入式H型滤波器12和插入式串联H型滤波器13轴向呈对称设置，并组成插入 式串并联H型滤波器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布 了多个插入式串并联H型滤波器(图中只画出了2个），彼此之间用隔板20隔开。

　　[0060] 由图5插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性及公式（1)(2)(3)均可 发现，插入式串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本 没有滤波效果;插入式H型滤波器有1个固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;选择合适的滤波器参数，使插入式H型滤波器的固有角频率刚好落 在插入式串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图6所示，既在一定的频率范围内形成了 3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论压力脉动频率处于波峰处还是波谷处 均能保证较好的滤波效果。多个插入式串并联H型滤波器构成的滤波器组既可覆盖整个中 低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0061] 所述弹性薄壁7的内侧设有一胶体阻尼层8。所述胶体阻尼层8的内层和外层分别 为外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82,外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间由若干支柱 14固定连接。外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水 16,纯净水16内悬浮有多孔硅胶15。所述胶体阻尼层8靠近输出管11的一端和外壳9相连;所 述胶体阻尼层8靠近输出管11的一端还设有一活塞17。

　　[0062] 由于外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82间距很小且由支柱14固定连接，在压力脉 动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不变，对压力 脉动没有阻尼作用;胶体阻尼层8的活塞17只感应水平方向的流量脉动，流量脉动增强时， 活塞17受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层8中的水由纳米级输送通道进入 微米级中央空隙；流量脉动减弱时，活塞17受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶体阻尼层中的 水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶15微通道吸附的力学效应、通道表面分子 尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过程中做"气-液-固" 边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波器。该滤波器相对 于一般的液体阻尼器的优势在于:它通过"气-液-固"边界的界面功的方式衰减流量脉动， 可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞速度，衰减效率有 了显著提高。

　　[0063] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式串并联H型滤 波器组的容腔长度、双管插入式容腔滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相 等，保证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而插入式串并联H型滤波器的 锥形阻尼孔开在弹性薄壁上，沿轴线方向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性 能几乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波 器相当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0064] 采用本发明的压力脉动抑制装置进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0065] 1)，液压流体通过输入管进入双管插入式滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成 高频压力脉动的滤波；

　　[0066] 2)，通过弹性薄壁7受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0067] 3 )，通过插入式串并联H型滤波器组，通过锥形阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0068] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、双管插入式滤波器长度和弹性薄壁7长度同滤波器长度相等，使压力峰 值位置一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0069] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种全频段液压系统压力脉动抑制装置，其特征在于:包括输入管、外壳、输出管、弹 性薄壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一 端，其延伸入外壳内；所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内；所述弹性薄壁沿 外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一双管插入式滤波器； 所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔II以及并联共振容腔;所述串 联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开 有若干锥形阻尼孔;所述弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，所述锥形插入管连通串 联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形阻 尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和 锥形阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组 成插入式串并联H型滤波器。2. 如权利要求1所述的全频段液压系统压力脉动抑制装置，其特征在于:所述输入管和 输出管的轴线不在同一轴线上。3. 如权利要求1所述的全频段液压系统压力脉动抑制装置，其特征在于:所述锥形阻尼 孔开口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°。4. 如权利要求1所述的全频段液压系统压力脉动抑制装置，其特征在于:所述锥形插入 管开口较宽处位于串联共振容腔Π 内，其锥度角为10°。5. 如权利要求1所述的全频段液压系统压力脉动抑制装置，其特征在于:所述弹性薄壁 的内侧设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性 薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内层 弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶。6. 如权利要求5所述的全频段液压系统压力脉动抑制装置，其特征在于:所述胶体阻尼 层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　【文档编号】F16L55/04GK105909598SQ201610312622

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】顾巍

　　【申请人】绍兴文理学院

　　用于对液体除气的液压装置的制造方法

　　【专利摘要】根据本发明，有一种用于对液体除气、尤其是对液压油除气的液压装置，所述液压装置具有一压力源，有待除气的液体通过喷嘴从所述压力源流出，一管子联接到所述喷嘴上，其特征在于，经由所述喷嘴流动的液体量和所述喷嘴的通流横截面彼此协调，使得通过所述喷嘴下游的超空泡作用在所述管子中产生液体射束，所述液体射束被一由液体蒸汽和空气构成的连续区域围住。

　　【专利说明】

　　用于对液体除气的液压装置

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及一种用于对液体除气、尤其是用于对液压流体除气的液压装置，所述液压装置具有一压力源，有待除气的液体通过喷嘴从所述压力源流出，一流动通道联接到所述喷嘴上，所述流动通道具有相对于所述喷嘴的通流横截面明显更大的横截面。所述液压流体通常是液压油。

　　【背景技术】

　　[0002]包含在液压流体中的空气在液压设备中出于不同的原因是一个问题。自由或未溶解的空气份额越高，液压油的本身不希望的可压缩性就越大。如果在栗抽吸的液压油中还包含有空气泡，那么所述液压油可能导致糟糕的效率和高的噪声水平。自由空气在液压油中越多，所述液压油老化得越快。一般尝试通过宽大尺寸设计的储备容器以液压压力介质的相应大的停留持续时间来使在液压设备中出现的空气小泡从处于储备容器内的液压油中升起和排气。该进程可以根据空气泡尺寸的不同相对缓慢地进行。

　　[0003]还已经被提出的是，液压流体的排气通过超声波作用或通过产生负压来加速和完善。如果要通过超声波或真空推动除气，那么就需要附加的器材，它们产生成本，它们提高了易干扰性并且必要时消耗能量。此外，这些措施可以产生附加的油负荷。

　　[0004]由CN203023182 U已经已知一种用于对液压油除气的系统，其中，由栗从罐中抽吸并推送的液压油通过喷嘴结构返回流向所述罐。在通流了所述喷嘴结构之后，包含在液压油中的空气可以通过空泡作用被分离并通过就像在该文献中所说的那样的除气装置被排出。

　　[0005]由CN1087375已知了一种液压设备，其中，油容器通过延伸直到一定高度的分隔壁被分成两个子空间。第一液压栗在底部侧从油容器的一个子空间抽吸液压油。第二栗通过一节流元件将液压油在底部侧上推送到第二子空间中，其中，在所述节流元件之后形成了空气泡，这些空气泡在处于第二子空间内的油中升起并被吸走。第二子空间中的油位通过分隔壁的高度来确定。

　　【发明内容】

　　[0006]本发明的任务是提供一种液压装置，该液压装置能够实现液压流体的高效、成本低廉和快速的除气。

　　[0007]在具有一压力源的液压装置中，其中，有待除气的液体通过喷嘴从压力源流出，一流动通道联接到该喷嘴上，所述流动通道具有相对于喷嘴的通流横截面明显更大的横截面，该任务通过如下方式来解决，即，经由喷嘴流动的液体量和喷嘴的通流横截面彼此协调，使得通过喷嘴下游的超空泡作用(Superkavi tat 1n)在所述流动通道中产生一液体射束，该液体射束被一由液体蒸汽和空气所构成的连续区域围住。在喷嘴下游因此出现超空泡作用。通常当非常快地运动穿过液体的本体在四周被蒸汽围住时，涉及超空泡作用。于是沿一垂直于固体与液体之间的相对运动方向的方向居中地得到固体，在该固体的外侧面上得到气体填充的区域并且然后得到液体。在根据本发明的装置中存在一逆转的结构。液体射束进而液体处于中央。液体射束被气体填充的区域围住，该区域通过形成流通通道的固体来限界。在蒸汽区域中的液体冷凝时产生比较大的空气泡。这些空气泡能够容易地析出，这导致油的快速除气。

　　[0008]该喷嘴这样地布置，使得其出口与例如通过一管子构成的流动通道的中轴线重合。油射束从由喷嘴出来的排出口出发沿着管子中轴线延伸直至该油射束的溃散(Kollaps) ο

　　[0009]通过适当地选择压力损失和体积流因此在喷嘴与射束溃散之间通过超空泡作用产生一限定连续的液体蒸汽/空气区域的参量，该参量在冷凝时使空气份额转变成比较大的空气泡。

　　[0010]根据喷嘴横截面和喷嘴形状优选如此地选择经由所述喷嘴的压力降，使得所述流动处在所谓的“阻流状况(英文=Choked Flow Regime)”中。就也表示为“通流界限”的该流动形状而言，压力降的进一步提高不会造成所述体积流的进一步提高。通过压力梯度附加引入的能量仅用于油的蒸发。

　　[0011]优选地，所述流动通道从喷嘴出来直线式地并且在使用中沿重力方向延伸。于是就避免了在作用于流动介质上的力方面关于流动通道的轴线的非对称。

　　[0012]优选地，存在一用于接收被除气的液体的容器，其中，所述流动通道从喷嘴出来直线式地延伸直到处在容器中的液体的水平之下。喷嘴与容器进入口之间的流动因此以无转向的方式被引导，从而使得所述液体射束的稳定性不受流动通道横截面上的非对称压力分配的上游作用的负面影响。空气泡直接到达容器中并且在那里能够由于所述空气泡的大的体积和与之相关的提高的浮力被容易地析出，这就造成了油的快速除气。在此，喷嘴应当在空间上或较准确表述为在流动技术上布置在所述容器附近，以便在任何情况下都获得空气的小的再溶解。

　　[0013]包括喷嘴和流动通道的排气单元可以配设有一表示自身的容器的围壳，排气单元浸入到该围壳中。

　　[0014]有利的是，排气单元远距离地并且优选总是相同深度地浸入液体中。这带来至少两个优点。一方面，围住排气单元的液体起到消音作用，从而使得在排气单元中产生的噪声不向外渗或仅以很低的噪声水平向外渗。另一方面，可能存在的未完全气密的分界缝可以处在液体下方，从而使得没有空气通过该分界缝被吸到除气单元中，就像分界缝处在油位之上时会发生的情况那样。

　　[0015]必要时，存在一具有静液压的挤压栗的单独的高压回路，该静液压的挤压栗从容器中抽吸液压流体，该液压流体通过所述喷嘴返回流向所述容器。于是在配设有用于除气的单独高压回路的液压设备的每个运行点上保证了可靠的除气。但是也可以考虑，将栗考虑作为压力源，该栗以压力介质来供给一个或多个液压消耗器，其中，由该栗所推送的油的一部分作为旁流流经所述喷嘴。

　　[0016]就用于除气的装置而言，可以设置间歇性的运行。

　　[0017]可以考虑，确定液压流体中的含氧量和/或空气含量并且根据所确定的边界值运行所述用于除气的装置。

　　[0018]可以根据所确定的边界值调节或间歇性地实现所述装置的运行。

　　[0019]利用本发明能获得的优点在于:进行了有效的和高效的除气，除气可以成本低廉且耐用地实现并且原则上仅需要被动的组件。

　　【附图说明】

　　[0020]在附图中示出了用于对液压流体、尤其是对液压油进行除气的根据本发明的液压装置的多个实施例。现在根据这些附图来详细阐释本发明。

　　[0021]其中:

　　图1示出了在一液压设备之内的第一实施例，其中，为了除气而流过除气单元的液压油被一辅助栗推送；

　　图2示出了在一液压设备之内的第二实施例，该液压设备又具有一辅助栗并附加地具有在一液压油罐之内的分隔壁；

　　图3示出了在一液压设备之内的第三实施例，该液压设备在主栗的压力侧上具有对有待除气的液压油的提取装置；

　　图4示出了在一类似于图3的实施例的液压设备之内的第四实施例，但是其具有另一种分隔壁；

　　图5示出了来自于图1至4的装置的除气单元的细节；以及图6示出了具有用于所述除气单元的围壳的另一实施例。

　　【具体实施方式】

　　[0022]根据图1的液压设备包括一液压工作回路10和一液压辅助回路11，该液压辅助回路是用于除气的装置。挤压器结构形式的静液压的主栗12属于所述工作回路10，该静液压的主栗在其工作容积方面是可调节的并且能够由例如是内燃机或电动马达的马达13驱动。由挤压栗12必要时通过一个或多个液压阀以液压流体、尤其是液压油来供给一个或多个液压消耗器。所述挤压栗12从一罐15中抽吸流向液压消耗器的液压流体，从液压消耗器流出的液压流体回流到所述罐中。

　　[0023]液压消耗器和液压阀在图1中被大为简化地示出并且一般来说设有附图标记16。

　　[0024]液压辅助回路11是一单独的高压回路并且用于对处在罐15中的液压流体进行除气。辅助回路进而用于对液压流体除气的装置包括挤压器结构形式的辅助栗20，该辅助栗同样在其工作容积方面是可调节的并且该辅助栗能够通过主栗12的推动由马达13来驱动。辅助栗20从罐15中抽吸液压流体并将液压流体通过液压线路21向罐15返回输送。液压线路21通向一节流部位，该节流部位构造为喷嘴25，由辅助栗20推送的液压流体通过所述喷嘴流向罐15。

　　[0025]液压流体通过一直管子26从喷嘴25到达所述罐中，该直管子直接联接到所述喷嘴25上，直线地延伸并且该直管子的远离所述喷嘴的、敞开的端部总是处在罐15内的液位之下，即使该液位在运行中发生了改变。通过管子26实现了流动通道。所述喷嘴25与所述管子26形成一除气单元27，该除气单元在图1中附加地单独示出。在此，喷嘴相对所述管子26以如下方式布置，即，喷嘴的出口处在管子中轴线上并且液压流体射束沿着管子中轴线延伸直至其溃散。所述管子又如此布置，使得使得管子的轴线并且还有液压流体射束沿重力方向延伸。

　　[0026]根据图2的液压设备就像按照图1的液压设备那样包括一液压工作回路10和一液压辅助回路11，该辅助回路是用于除气的装置。挤压器结构形式的静液压的主栗12属于所述工作回路10，该静液压的主栗在其工作容积方面是可调节的并且能够由例如是内燃机或电动马达的马达13驱动。由挤压栗12必要时通过一个或多个液压阀以液压流体、尤其是液压油来供给一个或多个液压消耗器。所述挤压栗12从一罐15中抽吸向液压消耗器推送的液压流体，从液压消耗器流出的液压流体回流到所述罐中。

　　[0027]液压消耗器和液压阀如在图1中那样被大为简化地示出并且一般来说设有附图标记16 ο

　　[0028]液压辅助回路11是一单独的高压回路并且用于对处在罐15中的液压流体进行除气。辅助回路进而用于对液压流体除气的装置包括挤压器结构形式的辅助栗20，该辅助栗同样在其工作容积方面是可调节的并且该辅助栗能够就像主栗12那样由马达13来驱动。辅助栗20从罐15中抽吸液压流体并且通过液压线路21和除气单元27向罐15返回推送所述液压流体，该除气单元是就像在按照图1的实施例中那样的除气单元。

　　[0029]除气单元27也在按照图2的实施例中如此布置，使得管子的轴线并且还有在喷嘴下游形成的液压流体射束沿重力方向延伸。

　　[0030]在图2中详细示出了所述罐15。该罐构造为基本上直角平行六面体形的容器，其具有底部、顶部和四个侧壁。密封地与两个相对置的侧壁连接的分隔壁35从顶部朝所述罐的底部方向延伸，但是其中，在所述底部与分隔壁之间还存在一处在两个通过分隔壁35提供的子空间36和37之间的贯通部。由此，根据连通管的原理，两个子空间36和37中的油位高度相同。除气单元27伸入到较小的子空间36中，所述主栗12从子空间37抽吸。由于从罐15的顶部向下延伸的分隔壁35，从除气单元漏出的并且在子空间36中向上运动超过所述液压流体液位的空气泡不会到达所述罐的区域中，主栗12从该罐中抽吸，从而使得被主栗抽吸的油不再例如增加空气。在子空间36中在油位之上聚集的空气直接到达周围环境中。

　　[0031]同样有利的是，通过分隔壁阻止了从所述除气单元27放出的空气泡又被主栗12或辅助栗20抽吸，即使当所述两个栗的抽吸部位虽然通过分隔壁而遮蔽，但是仍处在除气单元27的附近时。

　　[0032]根据图3的液压设备就像按照图1和2的液压设备那样包括一液压工作回路10和一液压辅助回路11，该辅助回路是用于除气的装置。挤压器结构形式的静液压的主栗12属于所述工作回路10，该静液压的主栗在其工作容积方面是可调节的并且能够由例如是内燃机或电动马达的马达13驱动。由挤压栗12必要时通过一个或多个液压阀以液压流体来供给一个或多个液压消耗器。所述挤压栗12从一罐15中抽吸向液压消耗器推送的液压流体，从液压消耗器流出的液压流体回流到所述罐中。

　　[0033]液压消耗器和液压阀如在图1中那样被大为简化地示出并且一般来说设有附图标记16 ο

　　[0034]按照图3的实施例与按照图2的实施例的不同之处仅仅是:用于对处在罐15中的液压油除气的液压辅助回路11就此点而言现在是工作回路的部分，因为流向所述除气单元27的液压油是由主栗12推送的并且在主栗12的压力接口处分支出的油。因此，当在供给一个或多个液压消耗器期间在栗的压力接口上的压力足够高时，就总是可以除气。替换地，可以间歇性地运行所述除气，如果刚好没有液压消耗器可由所述主栗12供给的话。液压油从栗12的压力接口通过一液压线路21流向所述除气单元27，该除气单元是就像在按照图1和图2的实施例中那样的除气单元，并且液压油通过所述除气单元返回到罐15。

　　[0035]在具有分隔壁35的罐15的构造方面和所述除气单元27在罐15上的布置方面参考关于按照图2的实施例的实施方案。

　　[0036]按照图4的实施例与按照图3的实施例的不同之处仅在于分隔壁35不是从罐15的顶部出来朝底部方向延伸，而是从底部向上伸出并与罐的顶部间隔开地终止。由此也在罐15中构成了两个子空间36和37，其中，所述栗12从子空间37抽吸。分隔壁的该布置现在造成油位仅在子空间37中根据液压设备的摆动体积发生改变。与之相反，在子空间36中一一除气单元27伸入到该子空间内一一油位保持恒定，因为油可以从子空间36出来超过分隔壁35的上边棱溢流到子空间37中。该除气单元距离远地并且深度总是不变地浸入处在子空间36内的油中。这带来至少两个优点。一方面，围住排气单元27的油起到消音作用，从而使得在排气单元中产生的噪声不向外渗或仅以很低的噪声水平向外渗。另一方面，可能在喷嘴25下游存在的未完全气密的分界缝处在油下方，从而使得没有空气通过该分界缝被吸到除气单元中，就像分界缝处在油位之上时会发生的情况那样。空气的抽吸会威胁除气单元的效力。

　　[0037]为了解释除气单元27中的过程在这里参考图5。通过适当选择通过喷嘴25的压力损失和体积流的参量，在喷嘴25下游在管子26中由于超空泡作用产生了液体射束，该液体射束在一定的路段上被一连续的区域围住，该区域由液体蒸汽、在本情况下由油蒸汽和空气组成。由于被蒸发的油的冷凝，一具有泡沫的区域联接到该区域上，所述具有泡沫的区域同样围住居中的液体射束。最后，所有的油都冷凝并且得到这样的液体，在该液体中有大的空气泡。在图5中简示了在管子26中产生的不同的区域。在此，根据所使用的参数还可以在管子的整个长度上达到由液体蒸汽和空气组成的区域。大的空气泡在罐15中到达液位之上的区域中并且通过罐中的开口释放。在该开口中可以有一空气过滤器，通过该空气过滤器来阻止来自于周围环境的污物到达罐中。

　　[0038]因为在罐中通常作用着大气压力，所以可以通过喷嘴25例如通过如下方式调整压力差，即，在间歇性的运行中对向除气单元推送的辅助栗20或主栗12进行压力调节。体积流然后通过选择喷嘴的开口横截面获得。在此情况下，大的体积流导致较快的除气，但是也导致提高了的热输入。通过小的体积流可以减少热输入。根据相应的设备来进行除气速度和热输入之间的协调。辅助栗的压力调节尤其当马达13的转速强烈变化时是有利的。

　　[0039]但是，辅助栗也可以是恒流栗。该恒流栗的与相应设备的要求相关地选择的推送量和喷嘴25的开口横截面然后这样地彼此协调，使得在喷嘴25上游出现期望的压力。这样的构造方案尤其当马达13的转速未强烈变化时是有利的。

　　[0040]通过喷嘴25流向所述罐的液压流体优选从工作回路取出，如果在那里压力是恒定的或者主要是这么高，使得在喷嘴25上弓I起超空泡作用。

　　[0041 ]除气也可以间歇性地被运行。例如，由主栗所馈给的旁流可以通过喷嘴流向罐，其中，当液压消耗器不要求功率或者在图1中画入的一个或多个相应的传感器31认为需要除气时，才使该旁流运行。在此，传感器31可以处在主栗12与液压装备16之间的供给线路上和/或液压线路21上和/或罐15中。

　　[0042]此外存在这样的可能性:测量液压流体中的含氧量和/或空气含量并在经调节或间歇性的运行中在超过确定的边界值时运行用于除气的装置。为了检测所述含氧量和/或空气含量又可以设置传感器31。为此，合适的部位处在栗的高压区域中，工作回路的低压区域中或罐内的不同位置处。

　　[0043]图6示出了一除气单元，该除气单元与罐的哪个壁无关地用一杯形的、向上敞开的围壳40围住，其中主栗从该罐中抽吸。该除气单元可以作为独自的构件装入到一罐中，其中，该除气单元例如通过该罐的顶壁上的多个支撑件来紧固。通过所述围壳来替代按照图2至4所述的实施例的分隔壁35。所述围壳40也可以布置在罐之外，但是然后在上方除了一个或多个空气可以漏出的开口之外都被闭合。

　　[0044]附图标记列表

　　10液压工作回路

　　11液压辅助回路

　　12主栗

　　13马达

　　15罐

　　16液压装备

　　20辅助栗

　　21液压线路

　　25喷嘴

　　26管子

　　27除气单元

　　35分隔壁

　　36子空间

　　37子空间 40 围壳。

　　【主权项】

　　1.用于对液体除气、尤其是对液压流体除气的液压装置，所述液压装置具有一压力源(20)，有待除气的液体通过喷嘴(25)从所述压力源流出，一流动通道(26)联接到所述喷嘴上，所述流动通道具有相对于所述喷嘴(25)的通流横截面明显更大的横截面，其特征在于，经由所述喷嘴(25)流动的液体量和所述喷嘴(25)的通流横截面彼此协调，使得通过所述喷嘴(25 )下游的超空泡作用在所述流动通道(26 )中产生液体射束，所述液体射束被一由液体蒸汽和空气构成的连续区域围住。2.按照权利要求1所述的液压装置，其中，根据喷嘴横截面和喷嘴形状选择经由所述喷嘴(25)的压力降，使得流动处在所谓的“阻流状况”中。3.按照权利要求1或2所述的液压装置，其中，所述流动通道(26)从所述喷嘴(25)出来直线式地延伸并且在使用中具有沿重力方向延伸的轴线。4.按照权利要求1、2或3所述的液压装置，其中，存在有一用于接收被除气的液体的容器(15、40)，并且其中，所述流动通道(26)从所述喷嘴(25)出来直线式地延伸并在处于所述容器(15 )中的液体之内终止。5.按照权利要求4所述的液压装置，其中，在冷凝蒸汽时产生的且到达所述容器(15)中的空气泡在所述容器(15、40)中析出。6.按照权利要求4或5所述的液压装置，其中，在所述容器(15、40)的区域(36)中一一包含所述喷嘴(25)和所述流动通道(26)的除气单元(27)处在该区域中一一液位是恒定的并且所述除气单元(27)远距离地浸入到所述液体中。7.按照权利要求4至6中任一项所述的液压装置，其中，包含所述喷嘴(25)和所述流动通道(26)的所述排气单元(27)配设有一表示自身的容器(40)的围壳，所述排气单元(27)浸入到所述围壳中。8.按照权利要求4至7中任一项所述的液压装置，其中，所述喷嘴(25)在流动技术上布置在所述容器(15、40)附近或所述容器中。9.按照前述权利要求所述的液压装置，其中，存在有一静液压的挤压栗(20)，所述静液压的挤压栗从所述容器(15)中抽吸液压流体，所述液压流体通过所述喷嘴(25)返回流向所述容器(15)。10.按照前述权利要求所述的液压装置，其中，设置了一间歇性的除气运行。11.按照前述权利要求所述的液压装置，其中，确定所述液压流体中的含氧量和/或空气含量，并且根据确定的边界值进行除气运行。12.按照权利要求10所述的液压装置，其中，根据所确定的边界值调节或间歇性地进行所述除气运行。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909599SQ201610097862

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年2月23日

　　【发明人】M.罗博姆, C.伊辛格, M-P.米尔豪森

　　【申请人】罗伯特·博世有限公司

　　用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，处理时，液压油依次通过第一回油管、起电装置、均匀磁场分离装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、U型管、过滤箱、消泡板、永久磁铁、隔板以及吸油管进行处理，从而使回油中游离的气泡消融或析出，微米级颗粒吸附或消融。本发明将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析出或消融，其处理成本低，处理效果好，油液净化能力强，且不易造成二次污染。

　　【专利说明】用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油的处理方法，具体设及一种用起电、均匀磁场分离和旋转 磁场处理液压油的方法，属于液压油箱技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计说明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。因此液压系统污染控制已成为国内外液压行业和各工业部口普遍关注的问题。而固体 污染、气体污染是液压污染的两种主要方式。

　　[0003] 在大气压力和室溫条件下油液中含有9%左右体积的空气，一部分空气溶入油液 中，运种溶解状态的空气对液压系统的机械性能、油液的体积弹性系数和黏度也不会产生 明显影响，一般可忽略不计；另一部分Wo. 05mm~0.5mm直径的气泡形式游离在油液中，形 成空穴现象，是噪声、机体腐蚀和容积效率降低的主要原因。气泡被急剧压缩时产生热量会 导致油溫升高，加速油液氧化和密封件老化，使油液润滑性能下降。油液中渗杂气泡还会降 低油液的刚度，导致自动控制失灵、工作机构间歇运动、定位不准确或定位漂移等不良后 果。

　　[0004] 固体颗粒是液压系统中最普遍、危害作用最大的污染物。据资料统计，由于固体颗 粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中， 金属磨屑占有一定的比率，根据不同的情况，一般在20%~70%之间，运部分金属磨屑主要 来自于元件的磨损。因此，采取有效措施去除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控 制的另一个重要方面。

　　[0005] 工厂的生产设备、施工机械中使用的液压装置由液压回路和油箱构成。油箱储存 向液压回路提供的液压油W及从液压回路回流的回油。流入油箱的液压系统回油中包含了 各种金属和胶质颗粒污染物，同时还包括W气泡形态存在的空气，运些污染物的存在会导 致液压系统性能下降甚至发生故障。

　　[0006] 为解决上述颗粒消除问题，中国发明专利(授权公告号CN 203816790 U)公开了一 种离屯、式净油机，其包括设备油箱及设备油箱引出的净化前油管，该净化前油管依次连接 辅助油箱、自吸累、离屯、转筒，该离屯、转筒连接净化后油管接于设备油箱，还包括真空累与 辅助油箱连接;其中在所述辅助油箱内设有强磁磁铁。因此，当在油液进入离屯、桶之前将油 液中的金属杂质吸附，减少金属颗粒对设备的磨损，有效提高了设备的使用寿命。

　　[0007] 然后，上述净油机存在W下几方面问题：

　　[000引1.需加设整套均匀磁场分离装置，设备复杂，成本高，同时会给油液带来二次污 染。

　　[0009] 2.油箱体积较大，且油液的导磁性差，强磁磁铁对油液中微米级颗粒的作用力较 小，造成吸附时间长，吸附效果差等问题。

　　[0010] 3.部分磁化微粒进入液压回路，吸附在液压元件上造成元件故障且难W清洗去 除。

　　[0011] 而为解决上述气泡消除问题，常规的做法是在油箱中设置纵向隔板，延长油液在 油箱中的停留时间，进、出油口应尽量设置得远些，并增大油箱的容积。但是，由于混到回油 的气泡很小且油的粘度相对较高，因此存在W下问题：气泡上升至油面且散到空气中需要 较长时间，在此期间液压装置无法进行工作。

　　[0012] 中国实用发明专利申请（申请公布号CN 102762874 A)公开了一种油箱，该油箱通 过设置于油箱内的收纳部和整流翼来延长回油油液在液面的停留时间，达到消除气泡和避 免吸油口吸入气泡的目的。然后，上述油箱的消泡机理是自然消泡，依旧存在消泡时间长， 效率低等问题，特别是对于流量变化剧烈的工况效果不佳。

　　[0013] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种用起电、均匀磁场分离和旋转磁场 处理液压油的方法，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0014] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用起电、均匀磁场分离和旋转 磁场处理液压油的方法，其将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空 气析出或消融，其结构简单，成本低，且油液净化能力强。

　　[0015] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处 理液压油的方法，其利用一种油箱进行处理，该油箱包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第二 回油管、U型管、均匀磁场分离、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、永久磁铁、隔 板、吸油管W及ECU;其中，所述油箱体外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述滤 箱、永久磁铁和隔板;所述第一回油管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有起电装置； 所述第二回油管一端连接至第一回油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回 油管的连接处设有一溢流阀；所述U型管位于过滤箱内，其上依次安装有所述均匀磁场分 离、第一吸附装置、旋转磁场装置和第吸附装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装 有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面铺设有一层磁性金属网；所述吸油管插入油箱 体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器;所述ECU分别电性连接起电装置、均匀磁场分 离、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、消磁器和剩磁传感器；；所述均匀磁场分 离装置包括侣质管道、两个磁极W及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道 上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上； 所述磁极控制器电性连接至ECU,并由ECU控制;其包括如下工艺步骤：

　　[0016] 1)，回流液压油通过第一回油管送至起电装置，通过电极控制器向电极施加电压， 使油液中的颗粒物质带电，之后送至均匀磁场分离装置；

　　[0017] 2)，通过均匀磁场分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之 后回油送至第一吸附装置；

　　[0018] 3)，通过第一吸附装置吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装置；

　　[0019] 4)，旋转磁场装置利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附 装置；

　　[0020] 5)，第二吸附装置二次吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管；

　　[0021] 6 )，U型管通过其出口将回油排入过滤箱；

　　[0022] 7)，过滤箱满溢的回油沿着消泡板的表面发生扩散，并与油箱体中的油液进行混 合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上的磁性金属网吸附油液中残存的颗粒物 体；

　　[0023] 8)，利用油箱体中的隔板和永久磁铁去除进油时的空气和颗粒；

　　[0024] 9)，通过吸油管将油箱体的油液吸出，并利用吸油管上的消磁器消除磁性微粒磁 性。

　　[0025] 本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述起 电装造包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分别连接 至电极控制器;所述电极控制器电性连接至ECU,并由ECU控制。

　　[0026] 本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述第 一吸附装置采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击键的同极相邻型吸附环;所 述第二吸附装置和所述第一吸附装置结构相同。

　　[0027] 本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述同 极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺 线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使 得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的 内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中 间点。

　　[0028] 本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述带 电击键的同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔 板、电击键W及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通 有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽 布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管 和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和 电磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁； 所述ECU电性连接并控制正向螺线管、反向螺线管和电磁铁。

　　[0029] 本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述吸 油管的底部管口插于最低液面W下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍，离油箱体的 箱壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油箱体的箱壁。

　　[0030] 本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法还为:所述隔板上 下留空，上部留空在最高油面位置W上;所述油箱体采用立方体结构，其底部设有放油装 置。

　　[0031] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0032] 1.通过向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合;通过均匀磁场分离装置使 质量较大的带电颗粒聚集在管壁附近;通过U形吸附装置的磁力、重力、离屯、力形成高效吸 附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗 粒;利用消泡板上的磁性金属网吸附尚未吸附的小颗粒，最后在吸油管内对残余颗粒消磁 避免危害液压元件的整体颗粒吸附。

　　[0033] 2.处理成本低，具有颗粒吸附和消泡功能，且不会产生二次污染。 【【附图说明】】

　　[0034] 图1是本发明的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的油箱的结构示意 图。

　　[0035] 图2是图1中的起电装置的结构示意图。

　　[0036] 图3是图1中的均匀磁场分离装置的结构示意图。

　　[0037] 图4是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0038] 图5是图1中的吸附装置为带电击键的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0039] 图6是图1中的旋转磁场装置的结构示意图。

　　[0040] 图7是图1中的ECU的连接示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0041] 请参阅说明书附图1至附图7所示，本发明为一种用起电、均匀磁场分离和旋转磁 场处理液压油的油箱，其由油箱体1、过滤箱17、第一回油管12、第二回油管14、U型管20、均 匀磁场分离装置26、第一吸附装置21、旋转磁场装置27、第二吸附装置28、永久磁铁9、隔板 8、吸油管2W及ECU3等几部分组成。

　　[0042] 其中，所述油箱体1采用立方体结构，使相同的容量下得到较大的散热面积。所述 油箱体1外的顶部设有空气滤清器10,油箱体1内依次设有所述过滤箱17、永久磁铁9和隔板 8。所述油箱体1的底部设有放油装置11，换油时将其打开放走油污。所述隔板用于将吸、回 油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀，其上下留空，上部留空在最高油面位置W上， 用W空气流通和控制走线；而下部留空用W吸油，减少空气和颗粒的吸入。所述永久磁铁9 用于吸附金属颗粒。所述空气滤清器10使油箱体1与大气相通，其能滤除空气中的灰尘杂 物，有时兼作加油口，其具体可选用规格为EF4-50EF型空气过滤器，其空气过滤精度为 0.105mm2，加油流量和空气流量分别为32L/min和26化/min。

　　[0043] 所述第一回油管12插入油箱体1内，并和U型管20连接，其上起电装置25。所述起电 装置25如说明书附图2所示，其由若干电极251W及一电极控制器252组成。所述若干电极 251安装于第一回油管12上，其分别连接至电极控制器252。所述电极控制器252电性连接至 ECU3,并由ECU3控制。ECU3通过电极控制器252向电极251施加电压，使油液中的颗粒物质带 电。

　　[0044] 所述第二回油管14一端连接至第一回油管12,另一端延伸入过滤箱17。所述第一 回油管12和第二回油管14的连接处设有一溢流阀13。所述溢流阀13在第一回油管12渺积堵 塞时打开，使液压系统回油从第二回油管14流回过滤箱17,其可选择YUKEN日本油研型号为 EBG-03-C-T-50的EBG型电一液比例溢流阀。该比例溢流阀的最高使用工作压力为25MPa，最 大流量为l(K)L/rain，最小流量为化/rain,压力调节范围为0.4~16MPa，额定电流为770mA， 线圈电阻为10欧姆。

　　[0045] 所述U型管20位于过滤箱17内，其上依次安装有所述均匀磁场分离装置26、第一吸 附装置21、旋转磁场装置27和第二吸附装置28。所述U型管20的出口位于靠近液面处的下 方，目的是缩短气泡上浮距离，加快油液内气泡的自然散发速度。

　　[0046] 所述过滤箱17底部设有隔磁支脚18,顶部安装有向下倾斜设置的消泡板23。所述 消泡板23表面铺设有一层磁性金属网24。为了避免过滤箱17液面低于回油出口而造成飞瓣 起泡，在过滤箱17靠近液面处设有止回阀30,该阀的位置位于最低液面W下，保证了过滤箱 17内油液的高度不低于外部油箱。U型管20出口的油液从过滤箱17溢流，并沿着消泡板23的 表面发生扩散并与油箱体1中的油液进行混合，消泡板23的最低端要在最低液位W下，W防 止飞瓣起泡。所述磁性金属网24用于吸附油液中残存的颗粒物体，使得回油携带的气泡只 在过滤箱17的液面聚集，气泡自然散发的距离短，速度快;经消泡板23和油箱内的液压油也 是在液面混合，避免了油箱底部的吸油口吸入运些气泡。

　　[0047] 所述吸油管2插入油箱体1，其上设有滤油器6、消磁器5和剩磁传感器4,其与第一 回油管12、第二回油管14之间的距离尽可能远。该吸油管2的底部管口插于最低液面W下， 其离油箱体1的底部要大于其管径的2-3倍，W免吸空和飞瓣起泡;离油箱体1的箱壁距离为 管径的3倍，W便四面进油。进一步的，所述吸油管2的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着 油箱体1的箱壁，W增大油口通流面积，并使斜面对着箱壁，W利散热和沉淀杂质。所述滤油 器6用来保护与油箱连接的齿轮累，使其不致吸入较大的固体杂质，其具体采用过滤精度为 180um、压力损失< O.OlMPa、流量为250L/min、通径为50mm、采用法兰联接的型号为WU- 250X1S0F的网式过滤器。所述消磁器5能防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件 造成损伤;且ECU3根据剩磁传感器4的检测值控制消磁器5的消磁强度。所述消磁器5的消磁 方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零 点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低，避免由于磁滞现象的存在，当铁磁材料 磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点的问题产生。

　　[0048] 所述均匀磁场分离装置26使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔 壁，而油液中的气泡则在离屯、力作用下移向管道的中屯、轴线处，其由侣质管道261、两个磁 极262W及磁极控制器263组成。其中，所述两个磁极262分别设置在侣质管道261上，该两个 磁极262的极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极262分别电性连接至磁极控制器263上。 所述磁极控制器263电性连接至ECU3，并由ECU3控制。

　　[0049] 所述均匀磁场均匀磁场分离装置26的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀 磁场均匀磁场分离装置26,均匀磁场均匀磁场分离装置26的两个磁极262受ECU3控制产生 和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手定则，则带电颗粒在均匀磁场均匀磁场分离装置26 中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只 改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作用下向侣质管道261的管壁运动，从而使 油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的 粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强 度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离装置的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0050] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离装置的直径为D，长度 为L，则：

　　[0051] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为 [0化2] Fi=qvB

　　[0053] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0054] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0055] n--液压油的粘度r--带电颗粒的半径V--带电颗粒运动速度

　　[0056]不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离装置时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离装置的时间可近似用下式表示

　　[0化7]

　　[0058]距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解 [0化9]

　　[0060] 调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0061] 请参阅说明书附图4至附图5所示，所述第一吸附装置21用于吸附经均匀磁场分离 装置26后的磁性聚合大微粒，其可W采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击键 的同极相邻型吸附环。

　　[0062] 进一步的，所述第一吸附装置21采用同极相邻型吸附环时，该同极相邻型吸附环 由侣质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213 W及铁质导磁帽214等部件组成。其 中，所述正向螺线管212和反向螺线管213分别布置于侣质环形管道211内并由ECU3控制，两 者通有方向相反的电流，使得正向螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述 铁质导磁帽214布置于侣质环形管道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213 相邻处、W及正向螺线管212和反向螺线管213轴线的中间点。

　　[0063] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺线管213,相 邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管212、反向螺线 管213相邻处产生同性磁极;同时，侣质环形管道211能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺线管213电流 由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0064] 进一步的，所述第一吸附装置21也可采用带电击键的同极相邻型吸附环时，该带 电击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213、铁质导 磁帽214、隔板215、电击键216W及电磁铁217等部件组成。其中，所述正向螺线管212和反向 螺线管213分别布置于侣质环形管道211内并由ECU3控制，两者通有方向相反的电流，使得 正向螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽214布置于侣质环 形管道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213相邻处、W及正向螺线管212 和反向螺线管213轴线的中间点。所述电击键216和电磁铁217位于隔板215之间。所述电磁 铁217连接并能推动电击键216,使电击键216敲击侣质环形管道212内壁。所述ECU3电性连 接并控制正向螺线管212、反向螺线管213和电磁铁217。

　　[0065] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺 线管213,相邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管 212、反向螺线管213相邻处产生同性磁极;同时，侣质环形管道211能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺 线管213电流由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附 性能。而通过电击键216的设置，防止颗粒在铁质导磁帽214处大量堆积，影响吸附效果。此 时，通过电磁铁217控制电击键216敲击管道211的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。 同时，在清洗管道211时，电击键216的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0066] 请参阅说明书附图6所示，所述旋转磁场装置27利用旋转磁场离屯、未被第一吸附 装置21吸附的微小磁化颗粒，其由侣质管道271、铁质外壳272、=相对称绕组273、法兰274 W及S相对称电流模块275组成。所述S相对称绕组273绕在侣质管道271外。所述铁质外壳 272包覆于侣质管道271上。所述法兰274焊接在侣质管道271的两端。所述=相对称电流模 块275连接所述S相对称绕组273，并由ECU3控制。

　　[0067] 所述旋转磁场装置27的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁场装 置27，ECU3控制S相对称电流模块275，使S相对称绕组273中流过S相对称电流，该电流在 侣质管道271内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下W螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在侣质管道271管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0068] 进一步的，所述第二吸附装置28和所述第一吸附装置21结构相同，功能和作用机 理亦相同，其能进一步吸附未被旋转磁场装置27吸附的颗粒。

　　[0069] 请参阅说明书附图7所示，所述ECU3可选择Microchip公司的PIC16F877,其分别电 性连接起电装置25、均匀磁场分离装置26、第一吸附装置21、旋转磁场装置27、第二吸附装 置28、消磁器5和剩磁传感器4等部件。

　　[0070] 采用上述油箱对回流液压油处理的工艺步骤如下：

　　[0071] 1)，回流液压油通过第一回油管12送至起电装置25,通过电极控制器252向电极 251施加电压，使油液中的颗粒物质带电，之后送至均匀磁场分离装置26;

　　[0072] 2)，通过均匀磁场分离装置26使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合， 之后回油送至第一吸附装置21;

　　[0073] 3)，通过第一吸附装置21吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装 置27;

　　[0074] 4)，旋转磁场装置27利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸 附装置28;

　　[0075] 5)，第二吸附装置28二次吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管20;

　　[0076] 6)，U型管20通过其出口将回油排入过滤箱17;

　　[0077] 7 )，过滤箱17满溢的回油沿着消泡板23的表面发生扩散，并与油箱体1中的油液进 行混合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板23上的磁性金属网24吸附油液中残存 的颗粒物体；

　　[0078] 8)，利用油箱化中的隔板8和永久磁铁9去除进油时的空气和颗粒；

　　[0079] 9)，通过吸油管2将油箱体1的油液吸出，并利用吸油管2上的消磁器5消除磁性微 粒磁性，防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件造成损伤。

　　[0080] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于:利用一种油箱进 行处理，该油箱包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第二回油管、U型管、均匀磁场分离、第一 吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、永久磁铁、隔板、吸油管以及ECU;其中，所述油箱 体外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述滤箱、永久磁铁和隔板;所述第一回油 管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有起电装置;所述第二回油管一端连接至第一回 油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回油管的连接处设有一溢流阀；所述U 型管位于过滤箱内，其上依次安装有所述均匀磁场分离、第一吸附装置、旋转磁场装置和第 吸附装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板 表面铺设有一层磁性金属网;所述吸油管插入油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感 器;所述ECU分别电性连接起电装置、均匀磁场分离、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸 附装置、消磁器和剩磁传感器；；所述均匀磁场分离装置包括铝质管道、两个磁极以及磁极 控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设 置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上;所述磁极控制器电性连接至ECU，并由ECU 控制;其包括如下工艺步骤： 1) ，回流液压油通过第一回油管送至起电装置，通过电极控制器向电极施加电压，使油 液中的颗粒物质带电，之后送至均匀磁场分离装置； 2) ，通过均匀磁场分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回 油送至第一吸附装置； 3) ，通过第一吸附装置吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装置； 4) ，旋转磁场装置利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附装置； 5) ，第二吸附装置二次吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管； 6) ，U型管通过其出口将回油排入过滤箱； 7) ，过滤箱满溢的回油沿着消泡板的表面发生扩散，并与油箱体中的油液进行混合，使 油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上的磁性金属网吸附油液中残存的颗粒物体； 8) ，利用油箱体中的隔板和永久磁铁去除进油时的空气和颗粒； 9) ，通过吸油管将油箱体的油液吸出，并利用吸油管上的消磁器消除磁性微粒磁性。2. 如权利要求1所述的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述起电装造包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其 分别连接至电极控制器;所述电极控制器电性连接至ECU，并由ECU控制。3. 如权利要求1所述的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述第一吸附装置采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击锤的同极相邻型 吸附环;所述第二吸附装置和所述第一吸附装置结构相同。4. 如权利要求1所述的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽； 所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相 反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝 质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺 线管轴线的中间点。5. 如权利要求1所述的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质 导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道 内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁 质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正 向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述 电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形 管道内壁;所述ECU电性连接并控制正向螺线管、反向螺线管和电磁铁。6. 如权利要求1所述的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述吸油管的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍， 离油箱体的箱壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油 箱体的箱壁。7. 如权利要求1所述的用起电、均匀磁场分离和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述隔板上下留空，上部留空在最高油面位置以上;所述油箱体采用立方体结构，其底 部设有放油装置。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909600SQ201610310893

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】张华芳

　　【申请人】张华芳

　　采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上；U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块和消磁模块；U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接；内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上；螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接；内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央；滤芯设置在内筒的内壁上。本发明具有过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长等诸多优点。

　　【专利说明】采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤装置，具体设及一种采用起电、分离、吸附和旋转磁场 的液压系统用过滤装置，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用起电、分离、吸附和旋 转磁场的液压系统用过滤装置，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用起电、分离、吸附和旋转磁 场的液压系统用过滤装置，其包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、 外桶W及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分 离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第 一吸附模块、旋转磁场离屯、模块、第二吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油 筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板W及若干螺栓安 装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连 接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于 回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤忍设置在内筒的内壁上，其精度为 1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口。

　　[0008] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述起电模块包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分 别连接至电极控制器。

　　[0009] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及 磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相 对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0010] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相 对称绕组W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆 于侣质管道上;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0011] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、 螺线管W及螺线管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线 管控制电路电性连接。

　　[0012] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣 质环形管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别 布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处 产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向 螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0013] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同 极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W 及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反 的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质 环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线 管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于 隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0014] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述旋转磁场离屯、模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组、法兰W及=相对称电流模 块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外;所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在 侣质管道的两端;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0015] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置进一步设置为： 所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有 一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0016] 本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置还设置为:所述 内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止 回阀;所述内筒的中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示 器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0018] 1.液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管 壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进 入回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入 内筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管 的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下 紧贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向 流出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增 加，沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用 寿命。

　　[0019] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0020] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0021] 图1是本发明的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置的结构示 意图。

　　[0022] 图2是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0023] 图3是图2中的起电模块的结构示意图。

　　[0024] 图4是图2中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0025] 图5是图2中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0026] 图6是图2中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0027] 图7是图2中的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0028] 图8是图2中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击键的同极相邻型吸附环的 结构示意图。

　　[0029] 图9是图2中的旋转磁场离屯、模块的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0030] 请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种采用起电、分离、吸附和旋转磁场 的液压系统用过滤装置，其由底板6、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤 忍18、外桶19W及端盖25等几部分组成。

　　[0031] 其中，所述U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19依次置于底板6上。所述U型微粒分 离模块3上设有一用于通入液压油的液压油进口 1，其包括一 U型管31，U型管31上依次安装 有起电模块32、分离模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离屯、模块36、第二吸附模块37W及 消磁模块35。

　　[0032] 所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0033] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[0034] 所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0035] 所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0036] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0037] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为 [003引 Fi 二 qvB

　　[0039] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0040] Fd=GJT ? n ? r ? V

　　[0041] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0042] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0043]

　　[0044] 距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0045]

　　[0046] 调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0047] 所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[004引所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0049] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0050] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为 [0化1] Fi=qvB

　　[0052] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0053] Fd=63T . n . r ? V

　　[0054] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0055] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似用下式表示

　　[0化6]

　　[0057]管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解 [0化引

　　[0059] 调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0060] 所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。

　　[0061] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0062] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为iio,则：

　　[0063] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0064] Fi=qvB

　　[0065] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0066] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0067] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0069]

　　[0068] 带由颗綺通讨A离横块的时间可巧似用下式表示

　　[0070] t的时间t2可由下式求解

　　[0071]

　　[0072] I

　　[0073]

　　[0074] 调节I，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0075] 所述第一吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0076] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0077] 进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电 击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁 帽344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺 线管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反 向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上， 其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线 的中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电 击键346，使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0078] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0079] 所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力 的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W 提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运 动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0080] 所述旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场离屯、未被第一吸附装置34吸附的微小磁 化颗粒，其由侣质管道361、铁质外壳362、=相对称绕组363、法兰364W及=相对称电流模 块365组成。所述S相对称绕组363绕在侣质管道361外。所述铁质外壳362包覆于侣质管道 361上。所述法兰364焊接在侣质管道361的两端。所述=相对称电流模块365连接所述=相 对称绕组363。

　　[0081] 所述旋转磁场离屯、模块36的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁 场离屯、模块36，=相对称电流模块365使=相对称绕组363中流过=相对称电流，该电流在 侣质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下W螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在侣质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0082] 所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同， 其能进一步吸附经旋转磁场离屯、模块36分离的颗粒。

　　[0083] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0084] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0085] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0086] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0087] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0088] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0089 ]所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0090]在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0091] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0092] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0093] 1)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[0094] 2)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附装置34;

　　[00M] 3)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离 屯、模块36;

　　[0096] 4)，旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第 二吸附模块37;

　　[0097] 5)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0098] 6 )，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0099] 7)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0100] 8 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0101] 9)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0102] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特征在于:包括底板、U 型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模 块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U 型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸 附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述 内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内， 其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内， 并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴 设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出 油口。2. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特 征在于:所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管 上，其分别连接至电极控制器。3. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特 征在于:所述分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁 极以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反， 并呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。4. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特 征在于:所述分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外 壳、三相对称绕组以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外 壳包覆于铝质管道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。5. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特 征在于:所述分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺 旋管道、螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线 管和螺线管控制电路电性连接。6. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特 征在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附 环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺 线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线 管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线 管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。7. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特 征在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电 击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、 电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有 方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布 置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和 反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电 磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。8. 权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特征 在于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称 电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰 焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。9. 权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特征 在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上 设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。10. 权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤装置，其特征 在于:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有 一电控止回阀;所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该 压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909601SQ201610312095

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，处理时，液压油依次通过第一回油管、起电装置、均匀磁场分离装置、吸附装置、U型管、过滤箱、消泡板、永久磁铁、隔板以及吸油管进行处理，从而使回油中游离的气泡消融或析出，微米级颗粒吸附或消融。本发明将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析出或消融，其处理成本低，处理效果好，油液净化能力强，且不易造成二次污染。

　　【专利说明】-种采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油的处理方法，具体设及一种采用起电、均匀磁场分离和吸 附处理液压油的方法，属于液压油箱技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计说明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。因此液压系统污染控制已成为国内外液压行业和各工业部口普遍关注的问题。而固体 污染、气体污染是液压污染的两种主要方式。

　　[0003] 在大气压力和室溫条件下油液中含有9%左右体积的空气，一部分空气溶入油液 中，运种溶解状态的空气对液压系统的机械性能、油液的体积弹性系数和黏度也不会产生 明显影响，一般可忽略不计；另一部分Wo. 05mm~0.5mm直径的气泡形式游离在油液中，形 成空穴现象，是噪声、机体腐蚀和容积效率降低的主要原因。气泡被急剧压缩时产生热量会 导致油溫升高，加速油液氧化和密封件老化，使油液润滑性能下降。油液中渗杂气泡还会降 低油液的刚度，导致自动控制失灵、工作机构间歇运动、定位不准确或定位漂移等不良后 果。

　　[0004] 固体颗粒是液压系统中最普遍、危害作用最大的污染物。据资料统计，由于固体颗 粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中， 金属磨屑占有一定的比率，根据不同的情况，一般在20%~70%之间，运部分金属磨屑主要 来自于元件的磨损。因此，采取有效措施去除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控 制的另一个重要方面。

　　[0005] 工厂的生产设备、施工机械中使用的液压装置由液压回路和油箱构成。油箱储存 向液压回路提供的液压油W及从液压回路回流的回油。流入油箱的液压系统回油中包含了 各种金属和胶质颗粒污染物，同时还包括W气泡形态存在的空气，运些污染物的存在会导 致液压系统性能下降甚至发生故障。

　　[0006] 为解决上述颗粒消除问题，中国发明专利(授权公告号CN 203816790 U)公开了一 种离屯、式净油机，其包括设备油箱及设备油箱引出的净化前油管，该净化前油管依次连接 辅助油箱、自吸累、离屯、转筒，该离屯、转筒连接净化后油管接于设备油箱，还包括真空累与 辅助油箱连接;其中在所述辅助油箱内设有强磁磁铁。因此，当在油液进入离屯、桶之前将油 液中的金属杂质吸附，减少金属颗粒对设备的磨损，有效提高了设备的使用寿命。

　　[0007] 然后，上述净油机存在W下几方面问题：

　　[000引1.需加设整套分离装置，设备复杂，成本高，同时会给油液带来二次污染。

　　[0009] 2.油箱体积较大，且油液的导磁性差，强磁磁铁对油液中微米级颗粒的作用力较 小，造成吸附时间长，吸附效果差等问题。

　　[0010] 3.部分磁化微粒进入液压回路，吸附在液压元件上造成元件故障且难W清洗去 除。

　　[0011] 而为解决上述气泡消除问题，常规的做法是在油箱中设置纵向隔板，延长油液在 油箱中的停留时间，进、出油口应尽量设置得远些，并增大油箱的容积。但是，由于混到回油 的气泡很小且油的粘度相对较高，因此存在W下问题：气泡上升至油面且散到空气中需要 较长时间，在此期间液压装置无法进行工作。

　　[0012] 中国实用发明专利申请（申请公布号CN 102762874 A)公开了一种油箱，该油箱通 过设置于油箱内的收纳部和整流翼来延长回油油液在液面的停留时间，达到消除气泡和避 免吸油口吸入气泡的目的。然后，上述油箱的消泡机理是自然消泡，依旧存在消泡时间长， 效率低等问题，特别是对于流量变化剧烈的工况效果不佳。

　　[0013] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种采用起电、均匀磁场分离和吸附处 理液压油的方法，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0014] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采用起电、均匀磁场分离和吸 附处理液压油的方法，将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析 出或消融，其结构简单，成本低，且油液净化能力强。

　　[0015] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用起电、均匀磁场分离和吸附 处理液压油的方法，其利用一种油箱进行处理，该油箱包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第 二回油管、U型管、均匀磁场分离装置、吸附装置、永久磁铁、隔板、吸油管W及ECU;其中，所 述油箱体外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述滤箱、永久磁铁和隔板;所述第 一回油管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有起电装置;所述第二回油管一端连接至 第一回油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回油管的连接处设有一溢流阀； 所述U型管位于过滤箱内，其上依次安装有所述均匀磁场分离装置和第一吸附装置;所述过 滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面铺设有一层 磁性金属网；所述吸油管插入油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器;所述ECU分别 电性连接起电装置、均匀磁场分离装置、吸附装置、消磁器和剩磁传感器；；所述均匀磁场分 离装置包括侣质管道、两个磁极W及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道 上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上； 所述磁极控制器电性连接至ECU,并由ECU控制;其包括如下工艺步骤：

　　[0016] 1)，回流液压油通过第一回油管送至起电装置，通过电极控制器向电极施加电压， 使油液中的颗粒物质带电，之后送至均匀磁场分离装置；

　　[0017] 2)，通过均匀磁场分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之 后回油送至吸附装置；

　　[0018] 3)，通过吸附装置吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管；

　　[0019] 4)，U型管通过其出口将回油排入过滤箱；

　　[0020] 5)，过滤箱满溢的回油沿着消泡板的表面发生扩散，并与油箱体中的油液进行混 合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上的磁性金属网吸附油液中残存的颗粒物 体；

　　[0021] 6)，利用油箱体中的隔板和永久磁铁去除进油时的空气和颗粒；

　　[0022] 7)，通过吸油管将油箱体的油液吸出，并利用吸油管上的消磁器消除磁性微粒磁 性。

　　[0023] 本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法进一步为:所述起电 装造包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分别连接至 电极控制器;所述电极控制器电性连接至ECU,并由ECU控制。

　　[0024] 本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法进一步为:所述吸附 装置采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击键的同极相邻型吸附环。

　　[0025] 本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法进一步为:所述同极 相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线 管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使得 正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内 壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间 点。

　　[0026] 本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法进一步为:所述带电 击键的同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、 电击键W及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有 方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布 置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和 反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电 磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁;所 述ECU电性连接并控制正向螺线管、反向螺线管和电磁铁。

　　[0027] 本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法进一步为:所述吸油 管的底部管口插于最低液面W下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍，离油箱体的箱 壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油箱体的箱壁。 [00%]本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法还为:所述隔板上下 留空，上部留空在最高油面位置W上;所述油箱体采用立方体结构，其底部设有放油装置。

　　[0029] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0030] 1.通过向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，通过分离装置使质量较大 的带电颗粒聚集在管壁附近，通过U形吸附装置的磁力、重力、离屯、力形成高效吸附，利用消 泡板上的磁性金属网吸附尚未吸附的小颗粒，最后在吸油管内对残余颗粒消磁避免危害液 压元件。

　　[0031] 2.处理成本低，具有颗粒吸附和消泡功能，且不会产生二次污染。 【【附图说明】】

　　[0032] 图1是本发明的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的油箱的结构示意图。

　　[0033] 图2是图1中的起电装置的结构示意图。

　　[0034] 图3是图1中的均匀磁场分离装置的结构示意图。

　　[0035] 图4是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0036] 图5是图1中的吸附装置为带电击键的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0037] 图6是图1中的ECU的连接示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0038] 请参阅说明书附图1至附图6所示，本发明为一种采用起电、均匀磁场分离和吸附 处理液压油的油箱，其由油箱体1、过滤箱17、第一回油管12、第二回油管14、U型管20、均匀 磁场分离装置26、吸附装置21、永久磁铁9、隔板8、吸油管2W及ECU3等几部分组成。

　　[0039] 其中，所述油箱体1采用立方体结构，使相同的容量下得到较大的散热面积。所述 油箱体1外的顶部设有空气滤清器10,油箱体1内依次设有所述过滤箱17、永久磁铁9和隔板 8。所述油箱体1的底部设有放油装置11，换油时将其打开放走油污。所述隔板用于将吸、回 油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀，其上下留空，上部留空在最高油面位置W上， 用W空气流通和控制走线；而下部留空用W吸油，减少空气和颗粒的吸入。所述永久磁铁9 用于吸附金属颗粒。所述空气滤清器10使油箱体1与大气相通，其能滤除空气中的灰尘杂 物，有时兼作加油口，其具体可选用规格为EF4-50EF型空气过滤器，其空气过滤精度为 0.105mm2，加油流量和空气流量分别为32L/min和26化/min。

　　[0040] 所述第一回油管12插入油箱体1内，并和U型管20连接，其上起电装置25。所述起电 装置25如说明书附图2所示，其由若干电极251W及一电极控制器252组成。所述若干电极 251安装于第一回油管12上，其分别连接至电极控制器252。所述电极控制器252电性连接至 ECU3,并由ECU3控制。ECU3通过电极控制器252向电极251施加电压，使油液中的颗粒物质带 电。

　　[0041] 所述第二回油管14一端连接至第一回油管12,另一端延伸入过滤箱17。所述第一 回油管12和第二回油管14的连接处设有一溢流阀13。所述溢流阀13在第一回油管12渺积堵 塞时打开，使液压系统回油从第二回油管14流回过滤箱17,其可选择YUKEN日本油研型号为 EBG-03-C-T-50的EBG型电一液比例溢流阀。该比例溢流阀的最高使用工作压力为25MPa，最 大流量为l(K)L/rain，最小流量为化/rain,压力调节范围为0.4~16MPa，额定电流为770mA， 线圈电阻为10欧姆。

　　[0042] 所述U型管20位于过滤箱17内，其上依次安装有所述均匀磁场分离装置26和吸附 装置21。所述U型管20的出口位于靠近液面处的下方，目的是缩短气泡上浮距离，加快油液 内气泡的自然散发速度。

　　[0043] 所述过滤箱17底部设有隔磁支脚18,顶部安装有向下倾斜设置的消泡板23。所述 消泡板23表面铺设有一层磁性金属网24。为了避免过滤箱17液面低于回油出口而造成飞瓣 起泡，在过滤箱17靠近液面处设有止回阀30,该阀的位置位于最低液面W下，保证了过滤箱 17内油液的高度不低于外部油箱。U型管20出口的油液从过滤箱17溢流，并沿着消泡板23的 表面发生扩散并与油箱体1中的油液进行混合，消泡板23的最低端要在最低液位W下，W防 止飞瓣起泡。所述磁性金属网24用于吸附油液中残存的颗粒物体，使得回油携带的气泡只 在过滤箱17的液面聚集，气泡自然散发的距离短，速度快;经消泡板23和油箱内的液压油也 是在液面混合，避免了油箱底部的吸油口吸入运些气泡。

　　[0044] 所述吸油管2插入油箱体1，其上设有滤油器6、消磁器5和剩磁传感器4,其与第一 回油管12、第二回油管14之间的距离尽可能远。该吸油管2的底部管口插于最低液面W下， 其离油箱体1的底部要大于其管径的2-3倍，W免吸空和飞瓣起泡;离油箱体1的箱壁距离为 管径的3倍，W便四面进油。进一步的，所述吸油管2的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着 油箱体I的箱壁，W增大油口通流面积，并使斜面对着箱壁，W利散热和沉淀杂质。所述滤油 器6用来保护与油箱连接的齿轮累，使其不致吸入较大的固体杂质，其具体采用过滤精度为 180um、压力损失《O.OlMPa、流量为250L/min、通径为50mm、采用法兰联接的型号为WU- 250X1S0F的网式过滤器。所述消磁器5能防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件 造成损伤;且ECU3根据剩磁传感器4的检测值控制消磁器5的消磁强度。所述消磁器5的消磁 方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零 点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低，避免由于磁滞现象的存在，当铁磁材料 磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点的问题产生。

　　[0045] 所述均匀磁场分离装置26使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔 壁，而油液中的气泡则在离屯、力作用下移向管道的中屯、轴线处。所述均匀磁场分离装置26 由侣质管道261、两个磁极262W及磁极控制器263组成。其中，所述两个磁极262分别设置在 侣质管道261上，该两个磁极262的极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极262分别电性连 接至磁极控制器263上。所述磁极控制器263电性连接至ECU3,并由ECU3控制。

　　[0046] 所述均匀磁场分离装置26的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 装置26,均匀磁场分离装置26的两个磁极262受ECU3控制产生和速度V方向垂直的均匀磁 场，根据左手定则，则带电颗粒在均匀磁场分离装置26中受到垂直于速度方向和磁场方向 的洛仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗 粒在该力的作用下向侣质管道261的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来， 向管壁聚集，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到 粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分 离装置的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0047] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离装置的直径为D，长度 为L，则：

　　[0048] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0049] Fi=qvB

　　[0050] 带电颗粒受到的粘性阻力为 [0051 ] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0052] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0053] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离装置时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离装置的时间可近似用下式表示

　　[0化4]

　　[0055]距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0化6]

　　[0057]调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[005引请参阅说明书附图4至附图5所示，所述吸附装置21用于吸附经均匀磁场分离装置 26后的磁性聚合大微粒，其可W采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击键的同 极相邻型吸附环。

　　[0059] 进一步的，所述吸附装置21采用同极相邻型吸附环时，该同极相邻型吸附环由侣 质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213W及铁质导磁帽214等部件组成。其中，所 述正向螺线管212和反向螺线管213分别布置于侣质环形管道211内并由ECU3控制，两者通 有方向相反的电流，使得正向螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述铁质 导磁帽214布置于侣质环形管道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213相邻 处、W及正向螺线管212和反向螺线管213轴线的中间点。

　　[0060] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺线管213,相 邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管212、反向螺线 管213相邻处产生同性磁极;同时，侣质环形管道211能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺线管213电流 由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0061] 进一步的，所述吸附装置21也可采用带电击键的同极相邻型吸附环时，该带电击 键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213、铁质导磁帽 214、隔板215、电击键216W及电磁铁217等部件组成。其中，所述正向螺线管212和反向螺线 管213分别布置于侣质环形管道211内并由ECU3控制，两者通有方向相反的电流，使得正向 螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽214布置于侣质环形管 道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213相邻处、W及正向螺线管212和反 向螺线管213轴线的中间点。所述电击键216和电磁铁217位于隔板215之间。所述电磁铁217 连接并能推动电击键216,使电击键216敲击侣质环形管道212内壁。所述ECU3电性连接并控 制正向螺线管212、反向螺线管213和电磁铁217。

　　[0062] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺 线管213,相邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管 212、反向螺线管213相邻处产生同性磁极;同时，侣质环形管道211能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺 线管213电流由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附 性能。而通过电击键216的设置，防止颗粒在铁质导磁帽214处大量堆积，影响吸附效果。此 时，通过电磁铁217控制电击键216敲击管道211的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。 同时，在清洗管道211时，电击键216的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0063] 请参阅说明书附图6所示，所述ECU3可选择Microchip公司的PIC16F877,其分别电 性连接起电装置25、均匀磁场分离装置26、吸附装置21、消磁器5和剩磁传感器4等部件。

　　[0064] 采用上述油箱对回流液压油处理的工艺步骤如下：

　　[0065] 1)，回流液压油通过第一回油管12送至起电装置25,通过电极控制器252向电极 251施加电压，使油液中的颗粒物质带电，之后送至均匀磁场分离装置26;

　　[0066] 2)，通过均匀磁场分离装置26使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合， 之后回油送至吸附装置21;

　　[0067] 3)，通过吸附装置21吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管20;

　　[006引 4)，U型管20通过其出口将回油排入过滤箱17;

　　[0069] 5)，过滤箱17满溢的回油沿着消泡板23的表面发生扩散，并与油箱体1中的油液进 行混合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板23上的磁性金属网24吸附油液中残存 的颗粒物体；

　　[0070] 6)，利用油箱化中的隔板8和永久磁铁9去除进油时的空气和颗粒；

　　[0071] 7)，通过吸油管2将油箱体1的油液吸出，并利用吸油管2上的消磁器5消除磁性微 粒磁性，防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件造成损伤。

　　[0072] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在于:利用一种油箱 进行处理，该油箱包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第二回油管、U型管、均匀磁场分离装 置、吸附装置、永久磁铁、隔板、吸油管以及ECU;其中，所述油箱体外的顶部设有空气滤清 器，油箱体内依次设有所述滤箱、永久磁铁和隔板;所述第一回油管插入油箱体内，并和U型 管连接，其上设有起电装置;所述第二回油管一端连接至第一回油管，另一端延伸入过滤 箱;所述第一回油管和第二回油管的连接处设有一溢流阀；所述U型管位于过滤箱内，其上 依次安装有所述均匀磁场分离装置和第一吸附装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部 安装有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面铺设有一层磁性金属网；所述吸油管插入 油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器;所述ECU分别电性连接起电装置、均匀磁场 分离装置、吸附装置、消磁器和剩磁传感器；；所述均匀磁场分离装置包括铝质管道、两个磁 极以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反， 并呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上;所述磁极控制器电性连接至 E⑶，并由E⑶控制;其包括如下工艺步骤： 1) ，回流液压油通过第一回油管送至起电装置，通过电极控制器向电极施加电压，使油 液中的颗粒物质带电，之后送至均匀磁场分离装置； 2) ，通过均匀磁场分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回 油送至吸附装置； 3) ，通过吸附装置吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管； 4) ，U型管通过其出口将回油排入过滤箱； 5) ，过滤箱满溢的回油沿着消泡板的表面发生扩散，并与油箱体中的油液进行混合，使 油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上的磁性金属网吸附油液中残存的颗粒物体； 6) ，利用油箱体中的隔板和永久磁铁去除进油时的空气和颗粒； 7) ，通过吸油管将油箱体的油液吸出，并利用吸油管上的消磁器消除磁性微粒磁性。2. 如权利要求1所述的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在 于:所述起电装造包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其 分别连接至电极控制器;所述电极控制器电性连接至ECU，并由ECU控制。3. 如权利要求1所述的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在 于:所述吸附装置采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击锤的同极相邻型吸附 环。4. 如权利要求1所述的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在 于:所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽； 所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相 反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝 质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺 线管轴线的中间点。5. 如权利要求1所述的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在 于:所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质 导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道 内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁 质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正 向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述 电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形 管道内壁;所述ECU电性连接并控制正向螺线管、反向螺线管和电磁铁。6. 如权利要求1所述的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在 于:所述吸油管的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍， 离油箱体的箱壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油 箱体的箱壁。7. 如权利要求1所述的采用起电、均匀磁场分离和吸附处理液压油的方法，其特征在 于:所述隔板上下留空，上部留空在最高油面位置以上;所述油箱体采用立方体结构，其底 部设有放油装置。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909602SQ201610312192

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】李伟波

　　一种采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上；U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、吸附模块和消磁模块；U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接；内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上；螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接；内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央；滤芯设置在内筒的内壁上。本发明具有过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长等诸多优点。

　　【专利说明】-种采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤器，具体设及一种采用起电、分离和吸附的液压系统 用滤油器，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用起电、分离和吸附的液 压系统用滤油器，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用起电、分离和吸附的液压系 统用滤油器，其包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W及端盖； 其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有 一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、吸附模块和消磁 模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶 内，其通过一顶板W及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒 分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型 微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤 忍设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口。

　　[000引本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述起电模 块包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电极控制 器。

　　[0009] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述分离模 块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及磁极控制器； 其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所述 两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0010] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述分离模 块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组W 及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣质管道 上;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0011] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述分离模 块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、螺线管W及 螺线管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控制电路 电性连接。

　　[0012] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述吸附模 块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线 管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有 方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布 置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和 反向螺线管轴线的中间点。

　　[0013] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述吸附模 块采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相邻型吸附环包括侣质环形管 道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电磁铁;所述正向螺线管和反 向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向 螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向 螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于 正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能 推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0014] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器进一步设置为:所述回油筒 的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该 排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0015] 本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器还设置为:所述内筒的底部 呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀;所述内 筒的中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端 盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0016] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0017] 1.液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管 壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进 入回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入 内筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管 的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下 紧贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向 流出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增 加，沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用 寿命。

　　[0018] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0019] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0020] 图1是本发明的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器的结构示意图。

　　[0021] 图2是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0022] 图3是图2中的起电模块的结构示意图。

　　[0023] 图4是图2中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0024] 图5是图2中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0025] 图6是图2中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0026] 图7是图2中的吸附模块为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0027] 图8是图2中的吸附模块为带电击键的同极相邻型吸附环的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0028] 请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种采用起电、分离和吸附的液压系 统用滤油器，其由底板6、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤忍18、外桶19 W及端盖25等几部分组成。

　　[0029] 其中，所述U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19依次置于底板6上。所述U型微粒分 离模块3上设有一用于通入液压油的液压油进口 1，其包括一 U型管31，U型管31上依次安装 有起电模块32、分离模块33、吸附模块34、W及消磁模块35。

　　[0030] 所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0031] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[0032] 所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0033] 所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0034] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0035] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0036] Fi=qvB

　　[0037] 带电颗粒受到的粘性阻力为 [003引 Fd=Gn ? q ? r ? V

　　[0039] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0040] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0041]

　　[0042] 距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0043]

　　[0044] 调节B，使得ti〉t2,即可足到分离效果。

　　[0045] 所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[0046] 所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0047] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为U则：

　　[004引作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0049] Fi=QvB

　　[0050] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0051 ] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0052] n一一液压油的粘度r--带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0053] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似用下式表示

　　[0化4]

　　[0055]管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0化6]

　　[0057]调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[005引所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。

　　[0059] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0060] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为y〇，则：

　　[0061] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0062] Fi=QvB

　　[0063] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0064] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0065] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0066] 带电颗粒通过分离模块的时间可近似用下式表示

　　[0067]

　　[0068] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解 [0069

　　[0070]螺线管内部的磁场强度可近似为恒值

　　[0071]

　　[0072] 调节

　　i，便得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0073] 所述吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用同极 相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343 W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于侣 质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产 生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342 和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0074] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0075] 进一步的，所述吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键 的同极相邻型吸附环由侣质环形管道％1、正向螺线管％2、反向螺线管％3、铁质导磁帽 344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线 管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向 螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其 位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的 中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电击 键346,使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0076] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0077] 所述吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力的作 用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W提高； 在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运动，延长 了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0078] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0079] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0080] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0081] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0082] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0083] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0084] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0085] 在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0086] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0087] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0088] 1)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[0089] 2)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至吸附装置34;

　　[0090] 3)，通过吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至消磁模块35;

　　[0091] 4)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0092] 5)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0093] 6 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0094] 7)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0095] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:包括底板、U型微粒分 离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油 筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型 管上依次安装有起电模块、分离模块、吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油 筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安 装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连 接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于 回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为 1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口。2. 如权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述 起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电 极控制器。3. 如权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述 分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁极以及磁极 控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设 置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。4. 如权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述 分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称 绕组以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外；所述铁质外壳包覆于铝 质管道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。5. 如权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述 分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺旋管道、螺线 管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控 制电路电性连接。6. 如权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述 吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反 向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两 者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导 磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺 线管和反向螺线管轴线的中间点。7. 如权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述 吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环 形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管 和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和 反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于 正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板 位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接 并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。8. 权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述回 油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油 口，该排油口通过管道连接至一油箱。9. 权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述内 筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回 阀。10. 权利要求1所述的采用起电、分离和吸附的液压系统用滤油器，其特征在于:所述内 筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端 盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909603SQ201610312206

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上；U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、机械离心模块、第二吸附模块和消磁模块；U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接；内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上；螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接；内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央；滤芯设置在内筒的内壁上。本发明具有过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长等诸多优点。

　　【专利说明】-种采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤器，具体设及一种采用起电、分离、吸附和离屯、的液压 系统用过滤器，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用起电、分离、吸附和离 屯、的液压系统用过滤器，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用起电、分离、吸附和离屯、的 液压系统用过滤器，其包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W 及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块 上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附 模块、机械离屯、模块、第二吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通 过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板W及若干螺栓安装于端盖上； 所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒 进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管 直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤忍设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述 外桶的底部设有一液压油出油口。

　　[0008] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述起 电模块包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分别连接 至电极控制器。

　　[0009] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述分 离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及磁极控 制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置； 所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0010] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述分 离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕 组W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣质 管道上;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0011] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述分 离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、螺线管 W及螺线管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控制 电路电性连接。

　　[0012] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述第 一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环形 管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于 侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同 性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管 相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0013] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述第 一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相邻 型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电磁 铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流， 使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道 的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的 中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间;所述电击键和电磁铁位于隔板之间； 所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0014] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述机 械离屯、模块采用旋流离屯、模块;所述旋流离屯、模块包括旋流管壁、第一导流片、第二导流 片、步进电机W及流量传感器;其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片沿管壁内 圆周隔120°均匀分布，其安放角设为18%所述第二导流片和第一导流片结构相同，其设置 在第一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36°C;所述第一导 流片的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸；其前缘挫成纯形，后缘加工成翼形，其高 度为管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍;所述步进电机连接并驱动第一导流片和 第二导流片，W调节安放角;所述流量传感器设置在管壁内的中央。

　　[0015] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器进一步设置为:所述回 油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油 口，该排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0016] 本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器还设置为:所述内筒的 底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀;所 述内筒的中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装 于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0018] 1.液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管 壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进 入回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入 内筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管 的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下 紧贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向 流出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增 加，沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用 寿命。

　　[0019] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用机械离屯、将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0020] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0021] 图1是本发明的采用起电、分离、吸附和离屯、的液压系统用过滤器的结构示意图。

　　[0022] 图2是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0023] 图3是图2中的起电模块的结构示意图。

　　[0024] 图4是图2中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0025] 图5是图2中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0026] 图6是图2中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0027] 图7是图2中的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0028] 图8是图2中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击键的同极相邻型吸附环的 结构示意图。

　　[0029] 图9是图2的机械离屯、模块的横向示意图。

　　[0030] 图10是图2的机械离屯、模块的径向示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0031] 请参阅说明书附图1至附图10所示，本发明为一种采用起电、分离、吸附和离屯、的 液压系统用过滤器，其由底板6、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤忍18、 外桶19W及端盖25等几部分组成。

　　[0032] 其中，所述U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19依次置于底板6上。所述U型微粒分 离模块3上设有一用于通入液压油的液压油进口 1，其包括一 U型管31，U型管31上依次安装 有起电模块32、分离模块33、第一吸附模块34、机械离屯、模块36、第二吸附模块37W及消磁 模块35。

　　[0033] 所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0034] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[0035] 所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0036] 所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0037] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0038] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0039] Fi=qvB

　　[0040] 带电颗粒受到的粘性阻力为 [0041 ] Fd=Gn ? q ? r ? V

　　[0042] n一一液压油的粘度r 一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0043] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0044]

　　[0045] 距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0046]

　　[0047] 调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[004引所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[0049] 所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0050] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0051] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为 [0化2] Fi=qvB

　　[0053] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0054] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0055] n--液压油的粘度r--带电颗粒的半径V--带电颗粒运动速度

　　[0056] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似,田下才棄兩

　　[0化7]

　　[0058]管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解 [0化9]

　　[0060] 调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0061] 所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。所述螺线管控制电路336电性连接至ECU3。

　　[0062] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0063] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为y〇，则：

　　[0064] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[00化]Fi 二 qvB

　　[0066] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0067] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0068] q--液压油的粘度r--带电颗粒的半径v--带电颗粒运动速度

　　[0069] 带电颗粒通过分离模块的时间可近似用下式表示

　　[0070]

　　[0071] 处的时间t2可由下式求解

　　[0072]

　　[0073] 值

　　[0074]

　　[0075] 调节I，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0076] 所述第一吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0077] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0078] 进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电 击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁 帽344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺 线管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反 向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上， 其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线 的中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电 击键346，使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0079] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0080] 所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力 的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W 提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运 动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0081] 所述机械离屯、模块36使油液中的未被吸附的磁化聚合颗粒在离屯、作用下被甩向 管壁。所述机械离屯、模块36选用旋流离屯、模块36,该旋流离屯、模块36采用沿程起旋的方式， 其设计原理如下：在管道中设置一定高度和长度的扭曲的导流片，并使叶面切线与轴线成 一定角度，因管流边界发生改变可使流体产生圆管螺旋流，该螺旋流可分解为绕管轴的周 向流动和轴向平直流动，流体中携带的颗粒物产生偏轴线向屯、螺旋运动。该旋流离屯、装置 36由旋流管壁361、第一导流片362、第二导流片363、步进电机364W及流量传感器365等几 部分组成。

　　[0082] 其中，所述第一导流片362设有3片，该3片第一导流片362沿管壁361内圆周隔120° 均匀分布，其安放角(第一导流片362和旋流管壁361之间的夹角)设为18% W保证最佳切向 流动。所述第二导流片363和第一导流片362结构相同，其设置在第一导流片362后，并和第 一导流片362错开60°连接在管壁361内，其安放角设为36°C，用于减少阻力并加大周向流动 的强度。另外，可根据实际分离效果同样再设置第=或更多的导流片，安放角逐次增加。所 述步进电机364连接并驱动第一导流片362和第二导流片363, W调节安放角，从而可获得更 好的离屯、效果，获知使导流片362、363适应不同的工况。所述流量传感器365设置在管壁361 内的中央，通过读取流量传感器365的数值分析旋流分离效果，并据此控制步进电机364，步 进电机364调节各导流片362、363的安放角，W获得更加分离效果。

　　[0083] 所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同， 其能进一步吸附经机械离屯、模块36分离的颗粒。

　　[0084] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0085] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0086] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0087] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0088] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0089] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0090] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0091 ]在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0092] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0093] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0094] 1)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[00%] 2)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附装置34;

　　[0096] 3)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至机械离屯、模 块36;

　　[0097] 4)，机械离屯、模块36对未被吸附的磁化微粒进行离屯、，之后回油送至第二吸附模 块37;

　　[0098] 5)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0099] 6)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0100] 7)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0101] 8)，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0102] 9)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0103] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于:包括底板、U型 微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、 回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型 管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、机械离心模块、第二吸附模块 和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置 于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U 型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延 伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设 置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油 □ 〇2. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分 别连接至电极控制器。3. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁极以及 磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相 对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。4. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外壳、三相 对称绕组以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外；所述铁质外壳包覆 于铝质管道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。5. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺旋管道、 螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线 管控制电路电性连接。6. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝 质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别 布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处 产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向 螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。7. 如权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同 极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以 及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反 的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质 环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线 管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于 隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。8. 权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于:所 述机械离心模块采用旋流离心模块;所述旋流离心模块包括旋流管壁、第一导流片、第二导 流片、步进电机以及流量传感器;其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片沿管壁 内圆周隔120°均匀分布，其安放角设为18°;所述第二导流片和第一导流片结构相同，其设 置在第一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36 °C ;所述第一 导流片的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸;其前缘挫成钝形，后缘加工成翼形，其 高度为管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍;所述步进电机连接并驱动第一导流片 和第二导流片，以调节安放角;所述流量传感器设置在管壁内的中央。9. 权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于:所 述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一 排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。10. 权利要求1所述的采用起电、分离、吸附和离心的液压系统用过滤器，其特征在于： 所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电 控止回阀;所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差 指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909604SQ201610312210

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】绍兴文理学院

　　用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其通过过滤器衰减液压油的压力/流量脉动，其采用变结构工况自适应滤波器；通过U型微粒分离模块实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，并通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，含微量小粒径微粒的管道中心的油液通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯使用寿命；进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒；沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，提高滤芯使用寿命。

　　【专利说明】用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤方法，具体设及一种用变结构工况自适应滤波、起电 和旋转磁场的过滤方法，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用变结构工况自适应滤波、 起电和旋转磁场的过滤方法，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用变结构工况自适应滤波、起电和旋 转磁场的过滤方法，其采用一种过滤器，该过滤器包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回 油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、 外桶依次置于底板上;所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、S型弹性薄壁、插入式H型滤波 器、插入式串联H型滤波器W及胶体阻尼层;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液 压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接;所述S型弹性 薄壁沿外壳的径向安装于外壳内，其内形成膨胀腔和收缩腔;所述输入管、输出管和S型弹 性薄壁共同形成一S型容腔滤波器;所述S型弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联 共振容腔IIW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔 板隔开;所述S型弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔;所述弹性隔板的轴向上均匀 开有若干锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式 H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于 串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和 插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器;所述胶体阻尼层 设置在S型弹性薄壁的内侧;所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有起电 模块、分离模块、第一吸附模块、旋转磁场离屯、模块、第二吸附模块和消磁模块;所述U型微 粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶 板W及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通 过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的 中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤忍设置在内筒的 内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口；

　　[000引其包括如下步骤：

　　[0009] 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉 动压力，W及抑制流量波动；

　　[0010] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块的起电模块，使油液中的颗粒物质带电，之 后送至分离模块；

　　[0011] 3)，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送 至第一吸附装置；

　　[0012] 4)，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离屯、 模块；

　　[0013] 5)，旋转磁场离屯、模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二 吸附模块；

　　[0014] 6)，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0015] 7)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性；

　　[0016] 8)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流 到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过 滤；

　　[0017] 9)，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离屯、 力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0018] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。

　　[0019] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形阻尼孔开口较宽处位于串联共振容腔I 和并联共振容腔内，其锥度角为10%所述锥形插入管开口较宽处位于串联共振容腔II内， 其锥度角为10%所述锥形插入管和锥形阻尼孔的位置相互错开;所述胶体阻尼层的内层和 外层分别为外层S型弹性薄壁和内层S型弹性薄壁，外层S型弹性薄壁和内层S型弹性薄壁之 间由若干支柱固定连接;所述外层S型弹性薄壁和内层S型弹性薄壁之间的夹层内填充有加 防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相 连;所述胶体阻尼层靠近输入管的一端设有圆环状活塞，活塞和胶体阻尼层之间密封连接。

　　[0020] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 起电模块包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电 极控制器。

　　[0021] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及磁极 控制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设 置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0022] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称 绕组W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣 质管道上;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0023] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、螺线 管W及螺线管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控 制电路电性连接。

　　[0024] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环 形管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置 于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生 同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线 管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0025] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相 邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电 磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电 流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形 管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴 线的中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板 之间;所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0026] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法进一步为:所述 旋转磁场离屯、模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组、法兰W及=相对称电流模块； 所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在侣 质管道的两端;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0027] 本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法还为:所述回油 筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口， 该排油口通过管道连接至一油箱;所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回 油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀;所述内筒的中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆 柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切 连接。

　　[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0029] I.通过滤波器衰减液压油的压力/流量脉动，使滤忍在工作时不发生振动，W提高 过滤性能;液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁 运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入 回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内 筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的 油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下紧 贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向流 出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加， 沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用寿 命。

　　[0030] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0031] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0032] 图1是本发明的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤器的结构示意 图。

　　[0033] 图2是图1中的滤波器的结构示意图。

　　[0034] 图3是图2中沿A-A的剖面图。

　　[00对图4是图3中插入式H型滤波器示意图。

　　[0036] 图5是图3中插入式串联H型滤波器示意图。

　　[0037] 图6是插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为插 入式串联H型滤波器频率特性。

　　[0038] 图7是插入式串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0039] 图8是S型容腔滤波器的结构示意图。

　　[0040] 图9是S型弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0041 ]图10是胶体阻尼层的纵截面示意图。

　　[0042] 图11是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0043] 图12是图11中的起电模块的结构示意图。

　　[0044] 图13是图11中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0045] 图14是图11中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0046] 图15是图11中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0047] 图16是图11中的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意 图。

　　[0048] 图17是图11中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击键的同极相邻型吸附环 的结构示意图。

　　[0049] 图18是图11中的旋转磁场离屯、模块的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0050] 请参阅说明书附图1至附图18所示，本发明为一种用变结构工况自适应滤波、起电 和旋转磁场的过滤器，其由底板6、滤波器8、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道 17、滤忍18、外桶19W及端盖25等几部分组成。其中，所述滤波器8、U型微粒分离模块2、回油 筒7、外桶19依次置于底板6上。

　　[0051] 所述滤波器8用于将液压油输入，并可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，和抑制流量波动。所述滤波器8由输入管81、外壳89、输出管811、S型弹性薄壁87、插入式 H型滤波器812W及插入式串联H型滤波器813等几部分组成。

　　[0052] 其中，所述输入管81连接于外壳89的一端，其和一液压油进口 1对接;所述输出管 811连接于外壳89的另一端，其和U型微粒分离模块3对接。所述弹性薄壁87沿外壳的径向安 装于外壳89内，其内形成膨胀腔71和收缩腔72。所述输入管81和输出管811的轴线不在同一 轴线上，运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0053] 所述输入管81、输出管811和S型弹性薄壁87共同形成一 S型容腔滤波器，从而衰减 液压系缔高麻店九喊动。巧隹总象擲决外理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0化4]

　　[0055] a-介质中音速L一收缩腔长度D-膨胀腔直径Z-特性阻抗 [0化6] 丫一透射系数f-压力波动频率di-输入管直径d-收缩腔直径

　　[0057] ki-膨胀腔系数k2-收缩腔系数

　　[005引由上式可见，S型容腔的类n型抗性滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的 压力脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明 高频的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。 同时，本发明的S型容腔结构中，膨胀腔和收缩腔之间过渡平滑，有助于降低腔体直径突变 带来的系统压力损失。滤波器的输入管和输出管不在同一轴线上，可W提高10% W上的滤 波效果。

　　[0059] 所述S型容腔滤波器的设计原理如下：当变化的流量通过输入管进入S型容腔的膨 胀腔时，液流超过平均流量，扩大的膨胀腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液 流，从而吸收压力脉动能量。多级膨胀腔和收缩腔的组合则提高了滤波器的脉动压力吸收 能力，也即滤波性能。膨胀腔和收缩腔之间采用曲面光滑过渡，则避免了由流体界面突变带 来的沿程压力损失及发热。

　　[0060] 所述S型弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总 参数法处理后得到的S型弹性薄壁固有频率为：

　　[0061]

　　[0062] k-S型弹性薄壁结构系数h-S型弹性薄壁厚度R-S型弹性薄壁半径

　　[0063] E-S型弹性薄壁的杨氏模量P-S型弹性薄壁的质量密度

　　[0064] Tl-S型弹性薄壁的载流因子y-S型弹性薄壁的泊松比。

　　[0065] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，S型弹性薄壁87的固有频率通常比 H型滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，S 型弹性薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的S型弹性薄壁 半径较大且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有 效衰减。

　　[0066] 所述S型弹性薄壁87的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，S型容腔对压 力波动的衰减能力较弱，流入滤波器S型容腔的周期性脉动压力持续作用在S型弹性薄壁的 内外壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频率做周期 性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可 知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直接相关， 为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典 型值为小于0.1mm。

　　[0067] 进一步的，所述S型弹性薄壁87和外壳89之间形成串联共振容腔184、串联共振容 腔II83W及并联共振容腔85,所述容腔83、84、85横跨整个滤波器，由此可W得到较大的共 振容腔体积，加强衰减效果。所述串联共振容腔184和串联共振容腔1183之间通过一弹性隔 板810隔开。所述S型弹性薄壁87的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔86,所述锥形阻尼孔86 开口较宽处位于串联共振容腔184和并联共振容腔85内，其锥度角为10°。所述弹性隔板810 的轴向上均匀开有若干锥形插入管82,所述锥形插入管82连通串联共振容腔184和串联共 振容腔1183。所述锥形插入管82开口较宽处位于串联共振容腔1183内，其锥度角为10°，所 述锥形插入管82和锥形阻尼孔86的位置相互错开。

　　[0068] 所述插入式H型滤波器812位于并联共振容腔85内，其和锥形阻尼孔86相连通。按 集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0069] (1)

　　[0070] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0071] 所述插入式串联H型滤波器813位于串联共振容腔184和串联共振容腔1183内，其 亦和锥形阻尼孔86相连通。按集总参数法处理后，滤波器的两个固有角频率为：

　　[0074]其中；

　　[007;

　　[007;

　　[0075]

　　[0076]

　　[0077] a-介质中音速h-阻尼孔长di-阻尼孔直径l3-插入管长

　　[0078] Cb-插入管直径V2-串联共振容腔1体积V4-串联共振容腔2体积。

　　[0079] 所述插入式H型滤波器812和插入式串联H型滤波器813轴向呈对称设置，并组成插 入式串并联H型滤波器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分 布了多个插入式串并联H型滤波器(图中只画出了 2个），彼此之间用隔板820隔开，运多个滤 波器的共振频带各不相同，组合在一起后可全面覆盖整个中低频滤波频段，实现中低频段 的全频谱滤波。

　　[0080] 由图6插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性及公式（1)(2)(3)均可 发现，插入式串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本 没有滤波效果;插入式H型滤波器有1个固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;选择合适的滤波器参数，使插入式H型滤波器的固有角频率刚好落 在插入式串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图7所示，既在一定的频率范围内形成了 3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论压力脉动频率处于波峰处还是波谷处 均能保证较好的滤波效果。多个插入式串并联H型滤波器构成的滤波器组既可覆盖整个中 低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0081] 进一步的，所述S型弹性薄壁87的内侧设有一胶体阻尼层88。所述胶体阻尼层88的 内层和外层分别为外层S型弹性薄壁81和内层S型弹性薄壁82,外层S型弹性薄壁81和内层S 型弹性薄壁82之间由若干支柱814固定连接。外层S型弹性薄壁81和内层S型弹性薄壁82之 间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水816,纯净水816内悬浮有多孔硅胶815。所述胶体阻尼 层88靠近输入管811的一端和外壳89相连;所述胶体阻尼层88靠近输入管811的一端设有圆 环状活塞817,活塞817和胶体阻尼层88之间密封连接。

　　[0082] 由于外层S型弹性薄壁81和内层S型弹性薄壁82间距很小且由支柱814固定连接， 在压力脉动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不 变，对压力脉动没有阻尼作用；胶体阻尼层88的活塞817只感应水平方向的流量脉动，流量 脉动增强时，活塞817受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层88中的水由纳米级 输送通道进入微米级中央空隙;流量脉动减弱时，活塞817受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶 体阻尼层中的水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶815微通道吸附的力学效 应、通道表面分子尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过 程中做"气-液-固"边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波 器。该滤波器相对于一般的液体阻尼器的优势在于：它通过"气-液-固"边界的界面功的方 式衰减流量脉动，可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞 速度，衰减效率有了显著提高。

　　[0083] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式串并联H型滤 波器组的容腔长度、S型容腔滤波器的长度和S型弹性薄壁87的长度和滤波器轴线长度相 等，保证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而锥形阻尼孔86开在S型弹性 薄壁87上，沿轴线方向均匀分布，在弹性隔板810的轴向上均匀开有多个相同参数的锥形插 入管82,锥形阻尼孔86和锥形插入管82位置相互错开，使得压力峰值位置变化对滤波器的 性能几乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤 波器相当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0084] 采用本发明的滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0085] 1)，液压流体通过输入管进入S型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0086] 2)，通过S型弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动 的滤波；

　　[0087] 3)，通过插入式串并联H型滤波器组，W及锥形阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0088] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、S型容腔滤波器长度和S型弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰 值位置一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0089] 所述U型微粒分离模块3包括一 U型管31，U型管31上依次安装有起电模块32、分离 模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离屯、模块36、第二吸附模块37W及消磁模块35。

　　[0090] 所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0091] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[0092] 所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0093] 所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0094] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[OOM]作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0096] Fi=qvB

　　[0097] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[009引 Fd=GJT ? n ? r ? V

　　[0099] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0100] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0101]

　　[0102] 距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0103]

　　[0104] 调下。,'|义巧Wt2, 口 IJMJ讼壬U刀、罔鄉_宋。

　　[0105] 所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[0106] 所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0107] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0108] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0109] Fi=qvB

　　[0110] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0111] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0112] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0113] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似用下式表示

　　[0114]

　　[0115] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0116]

　　[0117] 调节B，使得ti〉t2，即可达到分离效果。

　　[0118] 所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。所述螺线管控制电路336电性连接至ECU3。

　　[0119] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0120] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为y〇，则：

　　[0121] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0122] Fi=QvB

　　[0123] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0124] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0125] n一-液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0126] 带电颗粒通过分离模块的时间可近似用下式表示

　　[0127]

　　[01%]嘗追巧巧上W市电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解 [0129：

　　[0130；

　　[0131：

　　[0132] 调节I，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0133] 所述第一吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0134] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0135] 进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电 击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁 帽344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺 线管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反 向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上， 其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线 的中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电 击键346，使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0136] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0137] 所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力 的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W 提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运 动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0138] 所述旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场离屯、未被第一吸附装置34吸附的微小磁 化颗粒，其由侣质管道361、铁质外壳362、=相对称绕组363、法兰364W及=相对称电流模 块365组成。所述S相对称绕组363绕在侣质管道361外。所述铁质外壳362包覆于侣质管道 361上。所述法兰364焊接在侣质管道361的两端。所述=相对称电流模块365连接所述=相 对称绕组363。

　　[0139] 所述旋转磁场离屯、模块36的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁 场离屯、模块36，=相对称电流模块365使=相对称绕组363中流过=相对称电流，该电流在 侣质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下W螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在侣质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0140] 所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同， 其能进一步吸附经旋转磁场离屯、模块36分离的颗粒。

　　[0141] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0142] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0143] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0144] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0145] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0146] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0147] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0148] 在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0149] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0150] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0151] 1)，液压管路中的油液通过滤波器8,滤波器8衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0152] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[0153] 3)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附装置34;

　　[0154] 4)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离 屯、模块36;

　　[0155] 5)，旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第 二吸附模块37;

　　[0156] 6)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0157] 7)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0158] 8)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0159] 9 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0160] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0161] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征在于:其采用一种过 滤器，该过滤器包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以 及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包 括输入管、外壳、输出管、S型弹性薄壁、插入式H型滤波器、插入式串联H型滤波器以及胶体 阻尼层;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于 外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接;所述S型弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内， 其内形成膨胀腔和收缩腔;所述输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一 S型容腔滤波器； 所述S型弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔II以及并联共振容腔;所 述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开;所述S型弹性薄壁的轴向上 均匀开有若干锥形阻尼孔;所述弹性隔板的轴向上均匀开有若干锥形插入管，所述锥形插 入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔内， 其和锥形阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II 内，其亦和锥形阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称 设置，并组成插入式串并联H型滤波器;所述胶体阻尼层设置在S型弹性薄壁的内侧;所述U 型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、旋 转磁场离心模块、第二吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一 回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述 螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油 管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直 径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外 桶的底部设有一液压油出油口； 其包括如下步骤： 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，以及抑制流量波动； 2) ，回流液压油进入U型微粒分离模块的起电模块，使油液中的颗粒物质带电，之后送 至分离模块； 3) ，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送至第 一吸附装置； 4) ，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块； 5) ，旋转磁场离心模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附 丰旲块； 6 )，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒； 7 )，通过消磁模块消除磁性微粒磁性； 8)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油 箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤； 9 )，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的 作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤； 10)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。2. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形阻尼孔开口较宽处位于串联 共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°;所述锥形插入管开口较宽处位于串联共振 容腔II内，其锥度角为10°;所述锥形插入管和锥形阻尼孔的位置相互错开;所述胶体阻尼 层的内层和外层分别为外层S型弹性薄壁和内层S型弹性薄壁，外层S型弹性薄壁和内层S型 弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层S型弹性薄壁和内层S型弹性薄壁之间的夹层 内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶体阻尼层靠近输出管的一 端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输入管的一端设有圆环状活塞，活塞和胶体阻尼层之 间密封连接。3. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分 别连接至电极控制器。4. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁极 以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并 呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。5. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外 壳、三相对称绕组以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外 壳包覆于铝质管道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。6. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺旋 管道、螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管 和螺线管控制电路电性连接。7. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环 包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线 管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管 相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管 和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。8. 如权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击 锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电 击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方 向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置 于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反 向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁 铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。9. 权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征在 于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电 流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊 接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。10.权利要求1所述的用变结构工况自适应滤波、起电和旋转磁场的过滤方法，其特征 在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上 设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱;所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内 筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀；所述内筒的中央竖直设有一空 心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和 螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909605SQ201610312230

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李 昊

　　【申请人】李 昊

　　一种采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其通过过滤器衰减液压油的压力/流量脉动，其采用变结构滤波器；通过U型微粒分离模块实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，并通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，含微量小粒径微粒的管道中心的油液通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高滤芯使用寿命；进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油垂直于滤芯表面方向流出到外筒；沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，提高滤芯使用寿命。

　　【专利说明】-种采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤方法，具体设及一种采用变结构滤波、磁化、吸附和离 屯、的滤油方法，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用变结构滤波、磁化、吸 附和离屯、的滤油方法，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用变结构滤波、磁化、吸附和 离屯、的滤油方法，其采用一种滤油器，该滤油器包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油 筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外 桶依次置于底板上;所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器W 及插入式串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接;所 述输出管连接于外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安 装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 C型容腔滤波器;所述弹性薄壁和 外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔IIW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I和 串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结 构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性隔板靠近输 入管侧设有锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插 入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插入式串联H型 滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插 入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器； 所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有溫控模块、磁化模块、机械离屯、模 块、吸附模块W及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连 接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板W及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于 内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进 油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进 油管同轴设置;所述滤忍设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一 液压油出油口；

　　[000引其包括如下步骤：

　　[0009] 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉 动压力，W及抑制流量波动；

　　[0010] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块的溫控模块，通过溫控模块调节油溫到最佳 的磁化溫度40-50°C，之后进入磁化模块；

　　[0011] 3)，通过磁化模块使油液中的金属颗粒在磁场中被磁化，并使微米级的金属颗粒 聚合成大颗粒;之后进入机械离屯、模块；

　　[0012] 4)，磁化聚合颗粒在机械离屯、模块中离屯、；

　　[0013] 5)，通过吸附模块吸附经机械离屯、模块离屯、后聚集在管壁附近的磁化聚合大微 粒;之后进入消磁模块；

　　[0014] 6)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性；

　　[0015] 7)，U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油 箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤；

　　[0016] 8)，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离屯、 力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0017] 9)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。

　　[0018] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述输入 管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振容腔 I和并联共振容腔内，其锥度角为10%其锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏 模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模 量要大，能随流体压力开启或关闭;所述锥形插入管开口较宽处位于串联共振容腔II内，其 锥度角为10%所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相互错开;所述弹性薄壁的内侧 设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性薄壁， 外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内层弹性薄 壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶体阻尼层靠 近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　[0019] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述溫 控模块包括加热器、冷却器和溫度传感器;所述加热器采用带溫度检测的重庆金鸿的润滑 油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;溫度传感 器采用销电阻溫度传感器。

　　[0020] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述磁化 模块包括侣质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰W及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干 绕组分别绕在侣质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于侣质管道 上;所述法兰焊接在侣质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0021] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述机械 离屯、模块采用旋流离屯、模块;所述旋流离屯、模块包括旋流管壁、第一导流片、第二导流片、 步进电机W及流量传感器;其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片沿管壁内圆周 隔120°均匀分布，其安放角设为18%所述第二导流片和第一导流片结构相同，其设置在第 一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36°C;所述第一导流片 的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸；其前缘挫成纯形，后缘加工成翼形，其高度为 管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍;所述步进电机连接并驱动第一导流片和第二 导流片，W调节安放角;所述流量传感器设置在管壁内的中央。

　　[0022] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述吸附 模块具体采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反 向螺线管W及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两 者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导 磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺 线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0023] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述吸附 模块具体采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相邻型吸附环包括侣质环 形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电磁铁;所述正向螺线管 和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和 反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于 正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板 位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接 并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0024] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述回油 筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口， 该排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0025] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法进一步设置为:所述内筒 的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。

　　[0026] 本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油方法还设置为:所述内筒的中 央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所 述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0027] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[00%] 1.通过滤波器衰减液压油的压力/流量脉动，使滤忍在工作时不发生振动，W提高 过滤性能;液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁 运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入 回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内 筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的 油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下紧 贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向流 出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加， 沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用寿 命。

　　[0029] 2.通过控制液压油的溫度和磁场强度，使油液中的颗粒强力磁化聚集成大颗粒， 并促使胶质颗粒分解消融，通过吸附模块形成高效吸附，通过通过消磁装置对残余颗粒消 磁避免危害液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0030] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0031] 图1是本发明的采用变结构滤波、磁化、吸附和离屯、的滤油器的结构示意图。

　　[0032] 图2是图1中的滤波器的结构示意图。

　　[0033] 图3是图2中沿A-A的剖面图。

　　[0034] 图4-1是图3中插入式H型滤波器示意图。

　　[003引图4-2是图3中插入式串联H型滤波器示意图。

　　[0036] 图5是插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为插 入式串联H型滤波器频率特性。

　　[0037] 图6是插入式串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0038] 图7是C型容腔滤波器的结构示意图。

　　[0039] 图8是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0040] 图9是胶体阻尼层的纵截面示意图。

　　[0041] 图10是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0042] 图10(a)至图10(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。

　　[0043] 图11是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0044] 图12是图11中的磁化模块的结构示意图。

　　[0045] 图13是图12中的绕组的结构示意图。

　　[0046] 图14是图12中的磁化电流输出模块的电路图。

　　[0047] 图15是图11的吸附模块为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0048] 图16是图11中的吸附模块为带电击键的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0049] 图17是图11的机械离屯、模块的横向示意图。

　　[0050] 图18是图11的机械离屯、模块的径向示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0051] 请参阅说明书附图1至附图18所示，本发明为一种采用变结构滤波、磁化、吸附和 离屯、的滤油器，其由底板6、滤波器8、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤 忍18、外桶19W及端盖25等几部分组成。其中，所述滤波器8、U型微粒分离模块2、回油筒7、 外桶19依次置于底板6上。

　　[0052] 所述滤波器8用于将液压油输入，并可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，和抑制流量波动。所述滤波器8由输入管81、外壳89、输出管811、弹性薄壁87、插入式H型 滤波器812 W及插入式串联H型滤波器813等几部分组成。

　　[0053] 其中，所述输入管81连接于外壳89的一端，其和一液压油进口 1对接;所述输出管 811连接于外壳89的另一端，其和U型微粒分离模块3对接。所述弹性薄壁87沿外壳的径向安 装于外壳89内。所述输入管81和输出管811的轴线不在同一轴线上，运样可W提高10% W上 的滤波效果。

　　[0054] 所述输入管81、输出管811和弹性薄壁87共同形成一 C型容腔滤波器，从而衰减液 压系统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0化5]

　　[0056] a-介质中音速Lv-C型容腔长度Sv-C型容腔体积Z-特性阻抗

　　[0057] 丫一透射系数f-压力波动频率Si-输入管横截面积。

　　[005引由上式可见，不同频率的压力脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频 率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起 到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0059] 所述C型容腔滤波器的设计原理如下：当管道中压力脉动频率较高时，波动的压力 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管81进入C型容腔时，液流超过 平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收压力脉 动能量。

　　[0060] 所述弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[0061]

　　[0062] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0063] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0064] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0065] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁87的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。

　　[0066] 所述弹性薄壁87的设计原理如下:管道中产生中频压力脉动时，C型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器C型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁87的内外 壁上，弹性薄壁87按脉动压力的频率做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能 量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和 其受迫振动时的势能和动能之和直接相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设 计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值为小于0.1mm。

　　[0067] 进一步的，所述弹性薄壁87和外壳89之间形成串联共振容腔184、串联共振容腔 II83W及并联共振容腔85,所述容腔83、84、85横跨整个滤波器，由此可W得到较大的共振 容腔体积，加强衰减效果。所述串联共振容腔184和串联共振容腔1183之间通过一弹性隔板 810隔开。所述弹性薄壁87的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔86,所述锥形变结构阻 尼孔86开口较宽处位于串联共振容腔184和并联共振容腔85内，其锥度角为10°。所述弹性 隔板810靠近输入管81侧设有锥形插入管82,所述锥形插入管82连通串联共振容腔184和串 联共振容腔1183。所述锥形插入管82开口较宽处位于串联共振容腔1183内，其锥度角为 10%所述锥形插入管82和锥形变结构阻尼孔86的位置相互错开。

　　[0068] 所述插入式H型滤波器812位于并联共振容腔85内，其和锥形变结构阻尼孔86相连 通。按集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0069] Cl)

　　[0070] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0071] 所述插入式串联H型滤波器813位于串联共振容腔184和串联共振容腔1183内，其 亦和锥形变结构阻尼孔86相连通。按集总参数法处理后，滤波器的两个固有角频率为：

　　[0072]

　　[0073]

　　[0074]

　　[0075]

　　[0076]

　　[0077] a_)「脚 T首化丄 1 _RHJbfLIX 曰1 _RHJbfL_aiSi3_目-1X

　　[0078] d3-插入管直径V2-串联共振容腔1体积V4-串联共振容腔2体积。

　　[0079] 所述插入式H型滤波器812和插入式串联H型滤波器813轴向呈对称设置，并组成插 入式串并联H型滤波器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分 布了多个插入式串并联H型滤波器(图中只画出了 2个），彼此之间用隔板820隔开。

　　[0080] 由图5插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性及公式（1)(2)(3)均可 发现，插入式串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本 没有滤波效果;插入式H型滤波器有1个固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;选择合适的滤波器参数，使插入式H型滤波器的固有角频率刚好落 在插入式串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图6所示，既在一定的频率范围内形成了 3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论压力脉动频率处于波峰处还是波谷处 均能保证较好的滤波效果。多个插入式串并联H型滤波器构成的滤波器组既可覆盖整个中 低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0081] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔86由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形 较窄端开口于弹性薄壁87。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁87的杨氏模量 要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模 量要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构 起滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态;而当脉动频率落在中频段 时，滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁87滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼 孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构 变为插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形 弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被 设计为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉 动频率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(c) 状态。运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工 况下滤波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[0082] 所述弹性薄壁87的内侧设有一胶体阻尼层88。所述胶体阻尼层88的内层和外层分 别为外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82,外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间由若干支 柱814固定连接。外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净 水816,纯净水816内悬浮有多孔硅胶815。所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端和外壳 89相连;所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端还设有一活塞817。

　　[0083] 由于外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82间距很小且由支柱814固定连接，在压力 脉动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不变，对压 力脉动没有阻尼作用;胶体阻尼层88的活塞817只感应水平方向的流量脉动，流量脉动增强 时，活塞817受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层88中的水由纳米级输送通道 进入微米级中央空隙;流量脉动减弱时，活塞817受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶体阻尼层 中的水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶815微通道吸附的力学效应、通道表 面分子尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过程中做"气- 液-固"边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波器。该滤波 器相对于一般的液体阻尼器的优势在于:它通过"气-液-固"边界的界面功的方式衰减流量 脉动，可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞速度，衰减效 率有了显著提高。

　　[0084] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式串并联H型滤 波器组的容腔长度、C型容腔滤波器的长度和弹性薄壁87的长度和滤波器轴线长度相等，保 证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而锥形变结构阻尼孔86开在弹性薄 壁87上，沿轴线方向均匀分布，在弹性隔板810的轴向上均匀开有多个相同参数的锥形插入 管82，锥形变结构阻尼孔86和锥形插入管82位置相互错开，使得压力峰值位置变化对滤波 器的性能几乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸 和滤波器相当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0085] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0086] 1)，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0087] 2)，通过弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0088] 3)，通过插入式串并联H型滤波器组，通过锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体 产生共振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0089] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、C型容腔滤波器长度和弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰值 位置一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0090] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0091] 所述U型微粒分离模块3包括一 U型管31，U型管31上依次安装有溫控模块32、磁化 模块33、吸附模块34、机械离屯、模块36 W及消磁模块35。

　　[0092] 所述溫控模块32主要目的是为磁化模块33提供最佳的磁化溫度40-5(TC，同时还 兼具油液降粘的作用，其包括加热器、冷却器和溫度传感器。所述加热器采用带溫度检测的 重庆金鸿的润滑油加热器。所述冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点， 散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热 性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片 根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数最优为8。所述溫度传感器采用销电阻溫度传感 器。

　　[0093] 所述磁化模块33实现金属颗粒的强力磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗 粒，便于后续吸附分离。同时磁化模块32还需要提供非均匀磁场，对液压油中的胶质颗粒进 行磁化分解，使胶质微粒分解为更小粒径尺寸的微粒，减轻污染。

　　[0094] 所述磁化模块33由侣质管道331、若干绕组332、铁质外壳333、法兰334W及若干磁 化电流输出模块335组成。其中，所述侣质管道331使油液从其中流过而受到磁化处理，且侣 的磁导率很低，可W使管道331中获得较高的磁场强度。

　　[00M]所述若干绕组332分别绕在侣质管道331外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘 漆制成。各绕组332都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块335控制，其中电 流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组332相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流 环不是真正的"圆"，而是有个缺口，运会造成侣质管道331内磁场的径向分布不均匀，从而 影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组332都由正绕组336和逆绕组337组成，目 的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的 电流大小相等。在侣质管道331轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用W形 成前述要求的非均匀磁场。

　　[0096] 所述铁质外壳333包覆于侣质管道331上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所 述法兰334焊接在侣质管道331的两端，并通过法兰法兰334在U型管20中。

　　[0097] 每一磁化电流输出模块335连接至一绕组332,其利用数字电位计实时修改阻值的 特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块335的电路原理图可参见附图5， 其使用的数字电位计为AD5206,具有6通道的输。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实 现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运 放OPA 549。

　　[0098] 所述机械离屯、模块36使油液中的磁化聚合颗粒在离屯、作用下被甩向管壁。所述机 械离屯、模块36选用旋流离屯、模块36,该旋流离屯、模块36采用沿程起旋的方式，其设计原理 如下:在管道中设置一定高度和长度的扭曲的导流片，并使叶面切线与轴线成一定角度，因 管流边界发生改变可使流体产生圆管螺旋流，该螺旋流可分解为绕管轴的周向流动和轴向 平直流动，流体中携带的颗粒物产生偏轴线向屯、螺旋运动。该旋流离屯、装置36由旋流管壁 361、第一导流片362、第二导流片363、步进电机364W及流量传感器365等几部分组成。

　　[0099] 其中，所述第一导流片362设有3片，该3片第一导流片362沿管壁361内圆周隔120° 均匀分布，其安放角（第一导流片362和旋流管壁361之间的夹角)设为18% W保证最佳切 向流动。所述第二导流片363和第一导流片362结构相同，其设置在第一导流片362后，并和 第一导流片362错开60°连接在管壁361内，其安放角设为36°C，用于减少阻力并加大周向流 动的强度。另外，可根据实际分离效果同样再设置第=或更多的导流片，安放角逐次增加。 所述步进电机364连接并驱动第一导流片362和第二导流片363, W调节安放角，从而可获得 更好的离屯、效果，获知使导流片362、363适应不同的工况。所述流量传感器365设置在管壁 361内的中央，通过读取流量传感器365的数值分析旋流分离效果，并据此控制步进电机 364,步进电机364调节各导流片362、363的安放角，W获得更加分离效果。

　　[0100] 进一步的，所述第一导流片362的长边与管壁361相连，短边363沿管壁361的轴线 延伸;为减小阻力，其前缘挫成纯形;为避免绕流，后缘加工成翼形;其高度为管壁361直径 的0.4倍，使形成的螺旋流具有较大的强度;长度为管壁361直径的1.8倍，W保证较大的对 油液的作用范围。

　　[0101] 所述吸附模块34用于吸附经机械离屯、模块36离屯、后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0102] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0103] 进一步的，所述吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键 的同极相邻型吸附环由侣质环形管道％1、正向螺线管％2、反向螺线管％3、铁质导磁帽 344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线 管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向 螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其 位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的 中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电击 键346,使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0104] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键％6的设置，防止颗粒在铁质导磁帽％4处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁 347控制电击键346敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管 道341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0105] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0106] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0107] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0108] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0109] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0110] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0111] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0112] 在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0113] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0114] 采用上述滤油装置对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0115] 1)，液压管路中的油液通过滤波器8,滤波器8衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0116] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的溫控模块32,通过溫控模块32调节油溫 到最佳的磁化溫度40-50°C，之后进入磁化模块33;

　　[0117] 3)，通过磁化模块33使油液中的金属颗粒在磁场中被磁化，并使微米级的金属颗 粒聚合成大颗粒;之后进入机械离屯、模块36;

　　[0118] 4)，磁化聚合颗粒在机械离屯、模块36中离屯、；

　　[0119] 5)，通过吸附模块34吸附经机械离屯、模块36离屯、后聚集在管壁附近的磁化聚合大 微粒;之后进入消磁模块35;

　　[0120] 6)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0121] 7)，U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流 到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行高精 度过滤；

　　[0122] 8 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0123] 9)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0124] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:其采用一种滤油 器，该滤油器包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及 端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包括 输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器;其中，所述 输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端，其和 U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和 弹性薄壁共同形成一C型容腔滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联 共振容腔II以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔 板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔 由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，所述锥形 插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔 内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联 共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和插入式串联H型 滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型 管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、机械离心模块、吸附模块以及消磁模块;所述U 型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过 一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之 间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模 块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内 筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口； 其包括如下步骤： 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，以及抑制流量波动； 2) ，回流液压油进入U型微粒分离模块的温控模块，通过温控模块调节油温到最佳的磁 化温度40-50°C，之后进入磁化模块； 3) ，通过磁化装置使油液中的金属颗粒在磁场中被磁化，并使微米级的金属颗粒聚合 成大颗粒;之后进入机械离心模块； 4) ，磁化聚合颗粒在机械离心模块中离心； 5) ，通过吸附模块吸附经机械离心模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒;之 后进入消磁模块； 6 )，通过消磁模块消除磁性微粒磁性； 7) ，U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而 含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤； 8) ，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的 作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤； 9) ，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。2. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共 振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10° ;其锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁 的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的 杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于串联共振容腔 II内，其锥度角为10°;所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相互错开;所述弹性薄 壁的内侧设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹 性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内 层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶体 阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。3. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的 润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度 传感器采用铂电阻温度传感器。4. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所 述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝 质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。5. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述机械离心模块采用旋流离心模块;所述旋流离心模块包括旋流管壁、第一导流片、第二导 流片、步进电机以及流量传感器;其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片沿管壁 内圆周隔120°均匀分布，其安放角设为18°;所述第二导流片和第一导流片结构相同，其设 置在第一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36 °C ;所述第一 导流片的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸;其前缘挫成钝形，后缘加工成翼形，其 高度为管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍;所述步进电机连接并驱动第一导流片 和第二导流片，以调节安放角;所述流量传感器设置在管壁内的中央。6. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述吸附模块具体采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺 线管、反向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管 道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述 铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及 正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。7. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述吸附模块具体采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括 铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向 螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺 线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上， 其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所 述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁 铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。8. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一 排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。9. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于:所 述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控 止回阀。10. 如权利要求1所述的采用变结构滤波、磁化、吸附和离心的滤油方法，其特征在于： 所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安 装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909606SQ201610312239

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李 昊

　　【申请人】李 昊

　　用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其依次通过温控模块、起电模块、电场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块进行磨损微粒在线监测；所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块具体为带电击锤的同极相邻型吸附环。本发明引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器技术，实现磨损微粒非侵入、无约束监测；通过起电、电场离心使油液中的磨损微粒聚合成大颗粒并运动到管壁附近并被吸附模块吸附，以提高相邻电容传感器的输出监测信号强度；通过温控模块及合理设计相邻电容传感器极板层结构，抑制噪声并最优化相邻电容传感器监测装置的整体性能。

　　【专利说明】用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压管路油液中的磨损微粒在线监测方法，具体涉及一种用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，属于液压系统技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　液压系统油液中的磨损微粒不但可以使运动副产生磨粒磨损而且可以使运动副的相对运动受阻而导致控制部件动作失灵。国内外的资料统计表明，液压机械70%故障源自油液的颗粒污染。因此，对油液中的磨损微粒进行在线监测已成为减少磨损及液压系统故障的重要途径之一。

　　[0003]电容传感器因其制作方便、成本低廉而被应用于机器油液的污染监测。专利文献I(中国发明专利授权公告号CN101435788B)公开了一种基于介电常数测量的在线油液监测传感器及其系统，该发明的传感器包括支座及其固定在内部的三根极柱，三根极柱构成了差动式圆柱电容，能监测传感器电容值的微小变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对油液污染度的实施监测。该监测方法中的传感器极柱浸入到油液中，造成了油液流态的改变，影响了测量精度;油液在传感器极柱表面会形成沉积油膜，不仅造成测量精度下降，同时还带来传感器清洗问题。

　　[0004]文献2(赵新泽等，武汉水利电力大学(宜昌)学报，1999(3))公开了一种油液污染监测用电容传感器探头，该探头由一圆筒玻璃管与紧贴该管外壁的两半圆形电极组成，其实质为平行板电容传感器。该电容传感器激励极板与接收极板间距受液压管道直径约束，由于液压管道直径相对较大，该传感器灵敏度不够理想。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其采用非侵入的测量方式、对被测量的无约束性、监测信号强且灵敏度高、低成本、环境适应性强。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其采用一种磨损微粒在线监测设备，该设备包括温控模块、起电模块、电场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、起电模块、电场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环;所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁；

　　其包括如下步骤:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C;

　　2)，被调整到最佳磁化温度的油液携带磨损微粒进入起电模块，起电模块使油液中的磨损微粒带电；

　　3)，带电磨损微粒在电场离心模块中离心，使带电聚合颗粒运动到管壁附近；

　　4)，吸附模块吸附经电场离心模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合微粒;之后吸附模块断电，使附着在管壁上的磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块；

　　5)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　6)，消磁模块给磁化颗粒消磁。

　　[0008]本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法进一步为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法进一步为:所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极分别连接至电极控制器，并由电极控制器控制。

　　[0010]本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法进一步为:所述电场离心模块包括阳极板、阴极板、绝缘带和极板控制器;其中，所述阳极板和阴极板呈相对设置，所述绝缘带位于阳极板、阴极板之间，并将阳极板和阴极板电气隔离;所述极板控制器电性连接至阳极板和阴极板上。

　　[0011]本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法进一步为:所述相邻电容微粒监测模块包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁;其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I至IJ2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。

　　[0012]本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法进一步为:所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成；

　　本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法还为:其包括一 ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、起电模块、电场离心模块、吸附模块以及相邻电容微粒监测模块均电性连接至E⑶上，并由E⑶控制。

　　[0013]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.本发明引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器，通过将磨损微粒起电、聚合成大颗粒并离心吸附磁化到管壁以提高颗粒浓度，增加管壁表面油液的介电常数，极大提高了传感器输出信号强度并巧妙解决了信号强度和穿透深度指标冲突的矛盾。

　　[0014]2.在极板层设计中引入了有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板、接收极板和隔离极板组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，以此来获得最佳信号强度。该技术路线尚未见报道。

　　[0015]3.温控模块、起电模块、电场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块相结合的液压管路磨损微粒监测技术路线，既保证了监测可靠性，同时又使得监测系统的整体性能最优。

　　[0016]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测设备的结构示意图。

　　[0017]图2是图1中的起电模块的结构图。

　　[0018]图3-1是图1中的电场离心模块的结构示意图。

　　[0019]图3-2是图1中的电场离心模块的连接示意图。

　　[0020]图4是图1中的吸附装置为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0021]图5-1是图1中的相邻电容微粒监测模块的径向半剖图。

　　[0022]图5-2是图1中的相邻电容微粒监测模块的横向剖面图。

　　[0023]图5_3是图5_1中的接收极板和激励极板的不意图。

　　[0024]图5-4是图5-3中A处的局部放大图。

　　[0025]图6是E⑶的连接示意图。

　　[0026]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图6所示，本发明为一种用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测设备，其由温控模块1、起电模块2、电场离心模块3、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6以及消磁模块8以及ECUlO等几部分组成。其中，所述温控模块1、起电模块2、电场离心模块3、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6和消磁模块8依次连接。

　　[0027]所述温控模块I的一端设有油液入口8，用于将液压油输人装置，其由加热器、冷却器和温度传感器组成。该温控模块I主要目的是为磁化装置提供最佳的磁化温度约42°C。同时，温度作为最主要的环境噪声，不同的温度会导致液压管路中的油液介电常数发生显著变化，保持温度恒定即可避免相邻电容传感器受温度噪声的影响。

　　[0028]所述加热器为电加热器，可采用本身带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高;空冷器的管排数最优为8 ο温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0029]请参阅说明书附图2所示，所述起电模块2使磨损微粒带电，其包括管壁21、若干电极22以及一电极控制器23。其中，所述若干电极22安装于管壁21上，其分别连接至电极控制器23。被调整到最佳磁化温度的油液携带金属微粒进入起电模块2，通过电极控制器23向电极22施加电压，从而使电极22附近油液中的磨损微粒带电。

　　[0030]请参阅说明书附图3-1和3-2所示，所述电场离心模块3使液压油中的磨损颗粒实现初步离心，其包括阳极板31、阴极板32、绝缘带33和极板控制器34。其中，所述阳极板31和阴极板32呈相对设置，所述绝缘带33位于阳极板31、阴极板32之间，并将阳极板31和阴极板32电气隔离;所述极板控制器34电性连接至阳极板31和阴极板34上。

　　[0031 ]带电的磨损微粒随油液以速度V流入电场消泡模块3，电场离心模块3的阳极板31、阴极板32受极板控制器34控制，产生和速度V方向垂直的均匀电场，则带电磨损微粒在电场离心模块中3受到垂直于速度方向的电场力的作用，使带电颗粒在该力的作用下向极板做抛物线运动，带电微粒沿运动方向吸附其它微粒形成聚合大颗粒。该抛物线运动具体是指带电微粒在轴向跟随油液做直线运动，径向则在电场力作用下做匀速或变速运动，通过极板控制器改变电场强度即可改变运动速度，使带电聚合大颗粒运动到管壁附近。

　　[0032]请参阅说明书附图4所示，所述吸附模块5用于吸附经机电场离心模块3离心后聚集在管壁附近的聚合大微粒。所述吸附模块5采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道51、正向螺线管52、反向螺线管53、铁质导磁帽54、隔板55、电击锤56以及电磁铁57等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反向螺线管53分别布置于铝质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管52和反向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于铝质环形管道51的内壁上，其位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、以及正向螺线管52和反向螺线管53轴线的中间点。所述电击锤56和电磁铁57位于隔板55之间。所述电磁铁57连接并能推动电击锤56，使电击锤56敲击铝质环形管道52内壁。所述ECUlO电性连接并控制正向螺线管52、反向螺线管53和电磁铁57。

　　[0033]所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:吸附环内部有多个带铁芯的通电螺线管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线中间点的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺磁性铝质外管壁，这种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的捕获吸附能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。相邻螺线管之间还设有由电磁铁控制的电锤，两端通过隔板和螺线管磁隔离。这一电击锤的设置用于防止颗粒在铁质导磁帽处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁控制电锤敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗吸附环时，电击锤的敲击还可以提高清洗效果。吸附完成后，通过电磁铁控制电锤敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开，随后ECU控制电磁铁断电，顺磁性铝质管道失去磁性，附着在管道内壁上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0034]请参阅说明书附图5-1至附图5-4所示，所述相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况。所述相邻电容微粒监测模块6由有机玻璃内壁61、接地屏蔽层62、接收极板63、激励极板64以及外壁65等几部分组成。其中，所述机玻璃内壁61、接地屏蔽层62和外壁65呈管状结构，并依次自内而外设置。

　　[0035]所述机玻璃内壁61的厚度为0.5mm，介电常数为2.5(液压油的介电常数约2.1左右)，和液压油的介电常数接近，因此边缘电容为固定值；当有机玻璃内壁表面堆满磁化聚合大颗粒时，磁化聚合大颗粒、液压油与有机玻璃内壁形成混合电介质，对传感器边缘电容共同作用，磁化聚合大颗粒的介电常数通常大于10，是液压油和有机玻璃内壁的介电常数的数倍，足够引起电容传感器边缘电容的明显变化，因此可利用相邻电容传感器电容值的变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对磨损微粒的实施监测。

　　[0036]基于电容边缘效应的相邻电容传感器性能主要取决于穿透深度(电场线的穿透深度)、信号强度(电容值的大小)以及噪声抑制、测量灵敏度(对电压变化或电场变化的灵敏度)和传感器的测量动态范围。现有的相邻电容传感器测量得到的电容值很微弱，通常为PF级甚至更小，对金属微粒等低介电常数的介质的测量效果则更差，因此提升传感器输出信号强度尤为关键。同时，信号强度和穿透深度两个指标是相互冲突的，这也是该传感器性能提升难点。

　　[0037]相邻电容传感器信号强度与传感器极板面积，极板间距，以及传感器与待测物体间的距离，待测物的介电常数都有着很大的关系。经磁化聚合、离心和吸附处理的磨损微粒在有机玻璃内壁表面聚集，颗粒数量的增加导致油液介电常数的增大，颗粒聚合带来的粒径增大也使得油液介电常数的增大，同时磁化也有增加介电常数的功能，三者同时作用，大大加强了信号强度;而又由于颗粒紧贴有机玻璃内壁表面，对穿透深度要求几乎为零，也解决了指标冲关冋题。

　　[0038]由于相邻电容传感器输出信号强度非常微弱，噪声对测量结果的影响显著。通常噪声主要来源于两方面，传感器自身的噪声和环境噪声。为此设计了接地屏蔽层来降低传感器自身噪声，接地屏蔽层62的介电常数为1.5-2.5，屏蔽层厚度为相邻电容传感器外壁65厚度的I到2倍之间为佳，以保证测量灵敏度。

　　[0039]所述接收极板63、激励极板64嵌设在接地屏蔽层62上，并位于机玻璃内壁61外侧，两者之间形成间隙磁场66，用于检测聚合颗粒67。所述接收极板63、激励极板64均采用有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构极板层。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板63、接收极板64组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，增加了有效极板面积与极板边缘，增加了传感器边缘电容值，降低了对外部接口电路灵敏度的要求。由此可获得最佳信号强度，传感器激励极板与接收极板采用弧形边缘也避免了极板拐角处的高灵敏性与不稳定性。进一步的，所述接收极板63、激励极板64两者之间设有隔离层69;所述隔离层69的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍，其能有效的将接收极板63、激励极板64隔离。

　　[0040]所述消磁模块7的一端设有油液出口9，其由剩磁传感器和消磁器组成。由于磁滞现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点，需要外加磁场消磁。为了防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤，所述消磁模块7根据消磁器出口处剩磁传感器的检测值控制消磁器的消磁强度。此处采用的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低。

　　[0041]请参阅说明书附图6所示，所述磨损微粒在线监测装置进一步包括所述ECU10，其可选择Microchip公司的PIC16F877。所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、起电模块2、电场离心模块3、吸附模块5以及相邻电容微粒监测模块6均电性连接至ECUlO上，并由ECUlO控制。

　　[0042]采用上述磨损微粒在线监测设备对液压有中的磨损微粒监测包括如下方法:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块I，通过温控模块I控制油液温度恒定在42°C;

　　2)，被调整到最佳磁化温度的油液携带磨损微粒进入起电模块2，起电模块2使油液中的磨损微粒带电；

　　3)，带电磨损微粒在电场离心模块3中离心，使带电聚合颗粒运动到管壁附近；

　　4)，吸附模块5吸附经电场离心模块3离心后聚集在管壁附近的磁化聚合微粒;之后吸附模块5断电，使附着在管壁上的磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块6;

　　5)，通过相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　6)，消磁模块7给磁化颗粒消磁，防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0043]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:其采用一种磨损微粒在线监测设备，该设备包括温控模块、起电模块、电场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、起电模块、电场离心模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口；所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环;所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁； 其包括如下步骤: 1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C; 2)，被调整到最佳磁化温度的油液携带磨损微粒进入起电模块，起电模块使油液中的磨损微粒带电； 3)，带电磨损微粒在电场离心模块中离心，使带电聚合颗粒运动到管壁附近； 4)，吸附模块吸附经电场离心模块离心后聚集在管壁附近的磁化聚合微粒;之后吸附模块断电，使附着在管壁上的磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块； 5)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况； 6 )，消磁模块给磁化颗粒消磁。2.如权利要求1所述的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管；温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极分别连接至电极控制器，并由电极控制器控制。4.如权利要求1所述的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:所述电场离心模块包括阳极板、阴极板、绝缘带和极板控制器;其中，所述阳极板和阴极板呈相对设置，所述绝缘带位于阳极板、阴极板之间，并将阳极板和阴极板电气隔离;所述极板控制器电性连接至阳极板和阴极板上。5.如权利要求1所述的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:所述相邻电容微粒监测装置包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁;其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。6.如权利要求1所述的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。7.如权利要求1所述的用起电、电击锤吸附和相邻电容的磨损微粒检测方法，其特征在于:其进一步包括一 ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、起电模块、电场离心模块、吸附模块以及相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上，并由ECU控制。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909607SQ201610312242

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】张国云

　　【申请人】张国云

　　一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其通过U型微粒分离模块实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度；进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒；沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤芯使用寿命。

　　【专利说明】一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压油过滤方法，具体涉及一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，属于液压设备技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70 %。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨肩占比在20 %?70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003]过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，以保护这类抗污染能力差的液压元件，因此对液压油的清洁度要求更高。

　　[0004]然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在以下不足:(I)各类液压元件对油液的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题;(2)液压系统中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件的使用寿命。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其采用一种过滤装置，该装置包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、吸附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上;所述外桶的底部设有一液压油出油口；其包括如下步骤: 1)，回流液压油进入U型微粒分离模块的温控模块，通过温控模块调节油温到最佳的磁化温度40-50°C，之后进入磁化模块；

　　2)，通过磁化模块使油液中的金属颗粒在磁场中被磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒;之后进入吸附模块；

　　3)，通过吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒;之后进入消磁模块；

　　4)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性；

　　5)，U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤；

　　6)，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤；

　　7)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。

　　[0008]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0010]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述吸附模块具体采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0011]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述吸附模块具体采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击招质环形管道内壁。

　　[0012]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0013]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。

　　[0014]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上。

　　[0015]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法进一步为:所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0016]本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法还为:所述滤芯的精度为1-5微米。

　　[0017]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒，这种十字流过滤方式对滤芯表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加，沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤芯使用寿命。

　　[0018]2.通过控制液压油的温度和磁场强度，使油液中的颗粒强力磁化聚集成大颗粒，并促使胶质颗粒分解消融，通过吸附模块形成高效吸附，通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0019]3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流，且电流数值可在线数字设定。

　　[0020]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的采用磁化和吸附的液压系统用过滤装置的结构示意图。

　　[0021]图2是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0022]图3是图2中的磁化模块的结构示意图。

　　[0023]图4是图3中的绕组的结构示意图。

　　[0024]图5是图3中的磁化电流输出模块的电路图。

　　[0025]图6是图2的吸附模块为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0026]图7是图2中的吸附模块为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0027]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图7所示，本发明为一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤装置，其由底板6、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤芯18、外桶19以及端盖25等几部分组成。

　　[0028]其中，所述U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19依次置于底板6上。所述U型微粒分离模块3上设有一用于通入液压油的液压油进口 I，其包括一U型管31，U型管31上依次安装有温控模块32、磁化模块33、吸附模块34以及消磁模块35。

　　[0029]所述温控模块32主要目的是为磁化模块33提供最佳的磁化温度40-50°C，同时还兼具油液降粘的作用，其包括加热器、冷却器和温度传感器。所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。所述冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数最优为8。所述温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0030]所述磁化模块33实现金属颗粒的强力磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，便于后续吸附分离。同时磁化模块32还需要提供非均匀磁场，对液压油中的胶质颗粒进行磁化分解，使胶质微粒分解为更小粒径尺寸的微粒，减轻污染。

　　[0031]所述磁化模块33由铝质管道331、若干绕组332、铁质外壳333、法兰334以及若干磁化电流输出模块335组成。其中，所述铝质管道331使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道331中获得较高的磁场强度。

　　[0032]所述若干绕组332分别绕在铝质管道331外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组332都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块335控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组332相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道331内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组332都由正绕组336和逆绕组337组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道331轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均匀磁场。

　　[0033]所述铁质外壳333包覆于铝质管道331上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰334焊接在铝质管道331的两端，并通过法兰法兰334在U型管20中。

　　[0034]每一磁化电流输出模块335连接至一绕组332，其利用数字电位计实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块335的电路原理图可参见附图5，其使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0035]所述吸附模块34用于吸附经磁化模块33磁化后的磁性聚合大微粒，其可采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由铝质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343以及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于铝质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于铝质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、以及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0036]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343，相邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，铝质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。

　　[0037]进一步的，所述吸附模块34也可采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁帽344、隔板345、电击锤346以及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于铝质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于铝质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、以及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。所述电击锤346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电击锤346，使电击锤346敲击铝质环形管道342内壁。

　　[0038]所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343，相邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，铝质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。而通过电击锤346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347控制电击锤346敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道341时，电击锤346的敲击还可以提高清洗效果。

　　[0039]所述吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离心力的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得以提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0040]所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0041]所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流到油箱。

　　[0042]所述回油筒7的底部设有一溢流阀8，该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0043]所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13以及若干螺栓21安装于端盖25上。所述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中心的油液仅含微量小粒径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0044]进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空心圆柱16，空心圆柱16的上方设有压差指示器14，该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0045]所述滤芯18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0046]所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口 5将过滤好的液压油排出。

　　[0047]在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒分离模块3出口处的油液中，中心的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒进油管22进入回油筒7，再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略低于过滤出口处压力，以保证内筒15过滤流量。

　　[0048]另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液以切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤芯18，滤液在离心力的作用下紧贴滤芯18表面，滤液平行于滤芯18的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯18表面方向流出到外筒19，这两个流动的方向互相垂直交错，故称其为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤芯18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤芯的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中心的空心圆筒16上升，此时，压差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤芯18的堵塞情况，若超过阈值，则调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24，使内筒15底部含较多污染颗粒的滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7，避免了底部滤芯18堵塞状况恶化，从而延长了滤芯18使用寿命。

　　[0049]采用上述滤油装置对回流液压有处理的工艺步骤如下:

　　1)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的温控模块32，通过温控模块32调节油温到最佳的磁化温度40-50 °C，之后进入磁化模块33 ；

　　2)，通过磁化模块33使油液中的金属颗粒在磁场中被磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒;之后进入吸附模块34;

　　3)，通过吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒;之后进入消磁模块35;

　　4)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　5)，U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行高精度过滤；

　　6 )，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤；

　　7)，高精度过滤后的油液排入外筒19，并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0050]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:其采用一种过滤装置，该装置包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、吸附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上;所述外桶的底部设有一液压油出油口； 其包括如下步骤: 1)，回流液压油进入U型微粒分离模块的温控模块，通过温控模块调节油温到最佳的磁化温度40-50°C，之后进入磁化模块； 2)，通过磁化模块使油液中的金属颗粒在磁场中被磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒;之后进入吸附模块； 3)，通过吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒;之后进入消磁模块； 4)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性； 5)，U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤； 6)，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤； 7)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。2.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。4.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述吸附模块具体采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极；所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。5.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述吸附模块具体采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。6.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。7.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。8.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上。9.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。10.如权利要求1所述的采用磁化和吸附的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述滤芯的精度为1-5微米。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909608SQ201610312245

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】张国云

　　【申请人】张国云

　　一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱的制作方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其油箱内依次设有过滤箱、永久磁铁、隔板和加热器；第一回油管插入油箱体内，其上设有冷却器和温度传感器；第二回油管一端连接至第一回油管，另一端延伸入过滤箱；U型管上依次安装有磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置和第二吸附装置；过滤箱顶部安装有向下倾斜设置的消泡板；消泡板表面铺设有一层磁性金属网；吸油管插入油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器；第一、第二吸附装置均采用同极相邻型吸附环。本发明将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析出或消融，其结构简单，成本低，且油液净化能力强。

　　【专利说明】一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压系统中的油箱，具体涉及一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，属于液压油箱技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　国内外的资料统计说明，液压系统的故障大约有70%?85%是由于油液污染引起的。因此液压系统污染控制已成为国内外液压行业和各工业部门普遍关注的问题。而固体污染、气体污染是液压污染的两种主要方式。

　　[0003]在大气压力和室温条件下油液中含有9%左右体积的空气，一部分空气溶入油液中，这种溶解状态的空气对液压系统的机械性能、油液的体积弹性系数和黏度也不会产生明显影响，一般可忽略不计；另一部分以0.05mm?0.5mm直径的气泡形式游离在油液中，形成空穴现象，是噪声、机体腐蚀和容积效率降低的主要原因。气泡被急剧压缩时产生热量会导致油温升高，加速油液氧化和密封件老化，使油液润滑性能下降。油液中掺杂气泡还会降低油液的刚度，导致自动控制失灵、工作机构间歇运动、定位不准确或定位漂移等不良后果O

　　[0004]固体颗粒是液压系统中最普遍、危害作用最大的污染物。据资料统计，由于固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨肩占有一定的比率，根据不同的情况，一般在20%?70%之间，这部分金属磨肩主要来自于元件的磨损。因此，采取有效措施去除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的另一个重要方面。

　　[0005]工厂的生产设备、施工机械中使用的液压装置由液压回路和油箱构成。油箱储存向液压回路提供的液压油以及从液压回路回流的回油。流入油箱的液压系统回油中包含了各种金属和胶质颗粒污染物，同时还包括以气泡形态存在的空气，这些污染物的存在会导致液压系统性能下降甚至发生故障。

　　[0006]为解决上述颗粒消除问题，中国发明专利(授权公告号CN203816790 U)公开了一种离心式净油机，其包括设备油箱及设备油箱引出的净化前油管，该净化前油管依次连接辅助油箱、自吸栗、离心转筒，该离心转筒连接净化后油管接于设备油箱，还包括真空栗与辅助油箱连接;其中在所述辅助油箱内设有强磁磁铁。因此，当在油液进入离心桶之前将油液中的金属杂质吸附，减少金属颗粒对设备的磨损，有效提高了设备的使用寿命。

　　[0007]然后，上述净油机存在以下几方面问题:

　　1.需加设整套离心装置，设备复杂，成本高，同时会给油液带来二次污染。

　　[0008]2.油箱体积较大，且油液的导磁性差，强磁磁铁对油液中微米级颗粒的作用力较小，造成吸附时间长，吸附效果差等问题。

　　[0009]3.部分磁化微粒进入液压回路，吸附在液压元件上造成元件故障且难以清洗去除。

　　[0010]而为解决上述气泡消除问题，常规的做法是在油箱中设置纵向隔板，延长油液在油箱中的停留时间，进、出油口应尽量设置得远些，并增大油箱的容积。但是，由于混到回油的气泡很小且油的粘度相对较高，因此存在以下问题:气泡上升至油面且散到空气中需要较长时间，在此期间液压装置无法进行工作。

　　[0011]中国实用发明专利申请(申请公布号CN102762874 A)公开了一种油箱，该油箱通过设置于油箱内的收纳部和整流翼来延长回油油液在液面的停留时间，达到消除气泡和避免吸油口吸入气泡的目的。然后，上述油箱的消泡机理是自然消泡，依旧存在消泡时间长，效率低等问题，特别是对于流量变化剧烈的工况效果不佳。

　　[0012]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0013]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析出或消融，其结构简单，成本低，且油液净化能力强。

　　[0014]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第二回油管、U型管、磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、永久磁铁、隔板、加热器、吸油管以及ECU;其中，所述油箱体外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述过滤箱、永久磁铁、隔板和加热器;所述第一回油管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有冷却器和温度传感器；所述第二回油管一端连接至第一回油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回油管的连接处设有一溢流阀；所述U型管位于滤箱内，其上依次安装有所述磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置和第二吸附装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面铺设有一层磁性金属网;所述吸油管插入油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器;所述ECU分别电性连接冷却器、温度传感器、磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第吸附装置、加热器、消磁器和剩磁传感器;所述第一吸附装置和第二吸附装置均采用同极相邻型吸附环；；所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0015]本发明的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱进一步设置为:所述磁化装造包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上；所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组，并由ECU控制。

　　[0016]本发明的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱进一步设置为:所述旋转磁场装置包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组，并由ECU控制。

　　[0017]本发明的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱进一步设置为:所述吸油管的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍，离油箱体的箱壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油箱体的箱壁。

　　[0018]本发明的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱进一步设置为:所述隔板上下留空，上部留空在最高油面位置以上。

　　[0019]本发明的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱还设置为:所述油箱体采用立方体结构，其底部设有放油装置。

　　[0020]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1、通过控制液压油的温度和磁场强度，使油液中的颗粒强力磁化聚集成大颗粒，并促使胶质颗粒分解消融;通过吸附装置的磁力、重力、离心力形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒“分离”并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;利用消泡板上的磁性金属网吸附尚未吸附的小颗粒，最后在吸油管内对残余颗粒消磁，避免危害液压元件的整体颗粒吸附。

　　[0021]2、通过控制液压油的温度和磁场强度，使油液中的气泡在磁力作用下部分消融；利用旋转磁场将油液中的微粒排成针状做螺旋外扩运动，从而达到刺破气泡消除气泡的目的;并通过U形管出口的设置强化气泡的自然上升散发效率，利用消泡板散发残余气泡的整体油液消泡。

　　[0022]3、结构简单，体积小，处理成本低，具有颗粒吸附和消泡功能，且不会产生二次污染。

　　[0023]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱的结构示意图。

　　[0024]图2是图1中的磁化装置的结构示意图。

　　[0025]图3是图2中的绕组的结构示意图。

　　[0026]图4是图3中的磁化电流输出模块的电路图。

　　[0027]图5是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0028]图6是图1中的旋转磁场装置的结构示意图。

　　[0029]图7是图1中E⑶的连接示意图。

　　[0030]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图7所示，本发明为一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其由油箱体1、过滤箱17、第一回油管12、第二回油管14、U型管20、磁化装置19、第一吸附装置21、旋转磁场装置27、第二吸附装置28、永久磁铁9、隔板8、加热器7、吸油管2以及E⑶3等几部分组成。

　　[0031]其中，所述油箱体I采用立方体结构，使相同的容量下得到较大的散热面积。所述油箱体I外的顶部设有空气滤清器10，油箱体I内依次设有所述过滤箱17、永久磁铁9、隔板8和加热器7。所述油箱体I的底部设有放油装置11，换油时将其打开放走油污。进一步的，所述加热器7为电加热器，其采用本身带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。所述隔板用于将吸、回油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀，其上下留空，上部留空在最高油面位置以上，用以空气流通和控制走线；而下部留空用以吸油，减少空气和颗粒的吸入。所述永久磁铁9用于吸附金属颗粒。所述空气滤清器10使油箱体I与大气相通，其能滤除空气中的灰尘杂物，有时兼作加油口，其具体可选用规格为EF4—50EF型空气过滤器，其空气过滤精度为0.105mm2，加油流量和空气流量分别为32L/min和265L/min。

　　[0032]所述第一回油管12插入油箱体I内，并和U型管20连接，其上设有冷却器15和温度传感器16。由于液压介质正常油温一般应控制在15-65°C范围内。油温过高，将使油液迅速老化变质，同时使油液的粘度降低，造成元件内泄露量增加，系统效率降低;油温过低，将使油液的粘度过大，造成液压油栗吸油困难。所述冷却器15能够降低回油温度，为后续的磁化装置19提供最佳的磁化温度，同时还兼具油液降粘、油箱中电控设备散热、使油箱安全工作等作用，其可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小；空冷器的翅片类型需为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数为8。所述温度传感器16采用铂电阻温度传感器，E⑶3根据温度传感器16检测到的温度数据去控制冷却器15内的风扇转速，以此调节回油液温度。

　　[0033]所述第二回油管14一端连接至第一回油管12，另一端延伸入过滤箱17。所述第一回油管12和第二回油管14的连接处设有一溢流阀13。所述溢流阀13在第一回油管12淤积堵塞时打开，使液压系统回油从第二回油管14流回过滤箱17，其可选择YUKEN日本油研型号为EBG-O3-C-T-50的EBG型电一液比例溢流阀。该比例溢流阀的最高使用工作压力为25 MPa，最大流量为100L/rain，最小流量为3 L/rain，压力调节范围为0.4?16 MPa，额定电流为770mA，线圈电阻为10欧姆。

　　[0034]所述U型管20位于过滤箱17内，其上依次安装有所述磁化装置19、第一吸附装置21、旋转磁场装置27和第二吸附装置28。所述U型管20的出口位于靠近液面处的下方，目的是缩短气泡上浮距离，加快油液内气泡的自然散发速度。

　　[0035]所述过滤箱17底部设有隔磁支脚18，顶部安装有向下倾斜设置的消泡板23。所述消泡板23表面铺设有一层磁性金属网24。为了避免过滤箱17液面低于回油出口而造成飞溅起泡，在过滤箱17靠近液面处设有止回阀25，该阀的位置位于最低液面以下，保证了过滤箱17内油液的高度不低于外部油箱。U型管20出口的油液从过滤箱17溢流，并沿着消泡板23的表面发生扩散并与油箱体I中的油液进行混合，消泡板23的最低端要在最低液位以下，以防止飞溅起泡。所述磁性金属网24用于吸附油液中残存的颗粒物体，使得回油携带的气泡只在过滤箱17的液面聚集，气泡自然散发的距离短，速度快;经消泡板23和油箱内的液压油也是在液面混合，避免了油箱底部的吸油口吸入这些气泡。

　　[0036]所述吸油管2插入油箱体I，其上设有滤油器6、消磁器5和剩磁传感器4，其与第一回油管12、第二回油管14之间的距离尽可能远。该吸油管2的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体I的底部要大于其管径的2-3倍，以免吸空和飞溅起泡;离油箱体I的箱壁距离为管径的3倍，以便四面进油。进一步的，所述吸油管2的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油箱体I的箱壁，以增大油口通流面积，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。所述滤油器6用来保护与油箱连接的齿轮栗，使其不致吸入较大的固体杂质，其具体采用过滤精度为180um、压力损失< 0.01MPa、流量为250L/min、通径为50mm、采用法兰联接的型号为WU-250XlS0F的网式过滤器。所述消磁器5能防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件造成损伤;且ECU3根据剩磁传感器4的检测值控制消磁器5的消磁强度。所述消磁器5的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低，避免由于磁滞现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点的问题产生。

　　[0037]请参阅说明书附图2至附图4所示，所述磁化装置19能实现金属颗粒的强力磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，便于后续吸附分离。同时磁化装置19还需要提供非均匀磁场，对经过冷却器15的合适油温的液压油中的胶质颗粒进行磁化分解，并促使游离的气泡缩小或消融。

　　[0038]所述磁化装置19由铝质管道191、若干绕组192、铁质外壳193、法兰194以及若干磁化电流输出模块195组成。其中，所述铝质管道191使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道191中获得较高的磁场强度。

　　[0039]所述若干绕组192分别绕在铝质管道191外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组19 2都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块195控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组192相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道191内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组192都由正绕组196和逆绕组197组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道191轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均匀磁场。

　　[0040]所述铁质外壳193包覆于铝质管道191上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰194焊接在铝质管道191的两端，并通过法兰法兰194在U型管20中。

　　[0041 ]每一磁化电流输出模块195连接至一绕组192，并由ECU3控制，其利用数字电位计具有和ECU3实时通讯并实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块195的电路原理图可参见附图4，其使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输出，可以和ECU之间实现单总线数据传输。ECU通过单总线实现对磁化绕组的多块磁化电流输出模块的电流设定和恒定输出。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0042]请参阅说明书附图5所示，所述第一吸附装置21用于吸附经磁化装置19磁化后的磁性聚合大微粒，其采用同极相邻型吸附环。该同极相邻型吸附环由铝质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213以及铁质导磁帽214等部件组成。其中，所述正向螺线管212和反向螺线管213分别布置于铝质环形管道211内并由ECU3控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽214布置于铝质环形管道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213相邻处、以及正向螺线管212和反向螺线管213轴线的中间点。

　　[0043]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺线管213，相邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管212、反向螺线管213相邻处产生同性磁极;同时，铝质环形管道211能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺线管213电流由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。

　　[0044]请参阅说明书附图6所示，所述旋转磁场装置27利用旋转磁场离心未被第一吸附装置21吸附的微小磁化颗粒，其由铝质管道271、铁质外壳272、三相对称绕组273、法兰274以及三相对称电流模块275组成。所述三相对称绕组273绕在铝质管道271外。所述铁质外壳272包覆于铝质管道271上。所述法兰274焊接在铝质管道271的两端。所述三相对称电流模块275连接所述三相对称绕组273，并由E⑶3控制。

　　[0045]所述旋转磁场装置27的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁场装置27，ECU3控制三相对称电流模块275，使三相对称绕组273中流过三相对称电流，该电流在铝质管道271内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的作用下以螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中“分离”出来，聚集在铝质管道271管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0046]所述第二吸附装置28和所述第一吸附装置21结构相同，功能和作用机理亦相同，其能进一步吸附未被旋转磁场装置27吸附的颗粒。

　　[0047]请参阅说明书附图7所示，所述E⑶3可选择Microchip公司的PIC16F877，其分别电性连接冷却器15、温度传感器16、磁化装置19、第一吸附装置21、旋转磁场装置27、第二吸附装置28、加热器7、消磁器5和剩磁传感器4等部件。

　　[0048]采用上述油箱对回流液压油处理的工艺步骤如下:

　　1)，回流液压油通过第一回油管12送至磁化装置，并通过第一回油管上的冷却器控制回油温度，使液压油温度在40-50 °C ；

　　2)，通过磁化装置19对回油进行磁化，使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，之后回油送至第一吸附装置21;

　　3)，通过第一吸附装置21吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装置27;

　　4)，旋转磁场装置27利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附装置28;

　　5)，第二吸附装置28二次吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至U型管20;

　　6)，U型管20通过其出口将回油排入过滤箱17;

　　7)，过滤箱17满溢的回油沿着消泡板23的表面发生扩散，并与油箱体I中的油液进行混合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上23的磁性金属网24吸附油液中残存的颗粒物体；

　　8)，利用油箱体I中的隔板8和永久磁铁9去除进油时的空气和颗粒；

　　9)，通过吸油管2将油箱体I的油液吸出，以供液压系统再次使用，并利用吸油管2上的消磁器5消除磁性微粒磁性，防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件造成损伤。

　　[0049]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其特征在于:包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第二回油管、U型管、磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、永久磁铁、隔板、加热器、吸油管以及ECU;其中，所述油箱体外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述过滤箱、永久磁铁、隔板和加热器;所述第一回油管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有冷却器和温度传感器;所述第二回油管一端连接至第一回油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回油管的连接处设有一溢流阀；所述U型管位于滤箱内，其上依次安装有所述磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置和第二吸附装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面铺设有一层磁性金属网；所述吸油管插入油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器；所述ECU分别电性连接冷却器、温度传感器、磁化装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第吸附装置、加热器、消磁器和剩磁传感器;所述第一吸附装置和第二吸附装置均采用同极相邻型吸附环；；所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。2.如权利要求1所述的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其特征在于:所述磁化装造包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组，并由ECU控制。3.如权利要求1所述的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其特征在于:所述旋转磁场装置包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组，并由ECU控制。4.如权利要求1所述的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其特征在于:所述吸油管的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍，离油箱体的箱壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油箱体的箱壁。5.如权利要求1所述的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其特征在于:所述隔板上下留空，上部留空在最高油面位置以上。6.如权利要求1所述的采用磁化、电控环吸附和旋转磁场处理液压油的油箱，其特征在于:所述油箱体采用立方体结构，其底部设有放油装置。

　　【文档编号】F15B1/26GK105909609SQ201610312258

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李梅

　　【申请人】绍兴文理学院

　　用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其通过过滤器衰减液压油的压力/流量脉动，其采用全频段滤波器；通过U型微粒分离模块实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，并通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，含微量小粒径微粒的管道中心的油液通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯使用寿命；进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒；沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，提高滤芯使用寿命。

　　【专利说明】用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤方法，具体设及一种用全频段滤波、起电、分离、吸附 和旋转磁场的滤油方法，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用全频段滤波、起电、分离、 吸附和旋转磁场的滤油方法，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋 转磁场的滤油方法，其采用一种滤油系统，该系统包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回 油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、 外桶依次置于底板上;所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、波纹管、弹性薄壁W及胶体阻 尼层;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于外 壳的另一端，其延伸入外壳内，并和U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安 装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 K型滤波器;所述弹性薄壁和外壳 之间形成圆柱形的共振容腔;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔，锥形阻尼 孔连通共振容腔;所述波纹管呈螺旋状绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管 连通;所述波纹管各圈之间通过若干支管连通，支管上设有开关;所述波纹管和共振容腔组 成插入式螺旋异构串联H型滤波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装 有起电模块、分离模块、第一吸附模块、旋转磁场离屯、模块、第二吸附模块和消磁模块;所述 U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过 一顶板W及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之 间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模 块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤忍设置在内 筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口；

　　[000引其包括如下步骤：

　　[0009] 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉 动压力，W及抑制流量波动；

　　[0010] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块的起电模块，使油液中的颗粒物质带电，之 后送至分离模块；

　　[0011] 3)，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送 至第一吸附装置；

　　[0012] 4)，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离屯、 模块；

　　[0013] 5)，旋转磁场离屯、模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二 吸附模块；

　　[0014] 6)，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0015] 7)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性；

　　[0016] 8)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流 到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过 滤；

　　[0017] 9)，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离屯、 力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0018] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。

　　[0019] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形阻尼孔开口较宽处位于共振容腔内，其 锥度角为10%所述锥形插入管开口较宽处位于波纹管内，其锥度角为10%所述锥形插入管 和锥形阻尼孔的位置相互错开;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层 弹性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和 内层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶 体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　[0020] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 起电模块包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电 极控制器。

　　[0021] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及磁极 控制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设 置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0022] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称 绕组W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣 质管道上;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0023] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、螺线 管W及螺线管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控 制电路电性连接。

　　[0024] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环 形管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置 于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生 同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线 管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0025] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相 邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电 磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电 流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形 管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴 线的中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板 之间;所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0026] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 旋转磁场离屯、模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组、法兰W及=相对称电流模块； 所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在侣 质管道的两端;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0027] 本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法还为:所述回油 筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口， 该排油口通过管道连接至一油箱;所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回 油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀;所述内筒的中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆 柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切 连接。

　　[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0029] 1.通过滤波器衰减液压油的压力/流量脉动，使滤忍在工作时不发生振动，W提高 过滤性能;液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁 运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入 回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内 筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的 油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下紧 贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向流 出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加， 沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用寿 命。

　　[0030] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0031] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0032] 图1是本发明的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油系统的结构示 意图。

　　[0033] 图2是图1中的滤波器的结构示意图。

　　[0034] 图3是插入式H型滤波器示意图。

　　[0035] 图4是单个的H型滤波器和串联的H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为单个的 H型滤波器频率特性。

　　[0036] 图5是K型滤波器的结构示意图。

　　[0037] 图6是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0038] 图7是胶体阻尼层的纵截面示意图。

　　[0039] 图8是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0040] 图9是图8中的起电模块的结构示意图。

　　[0041] 图10是图8中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0042] 图11是图8中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0043] 图12是图8中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0044] 图13是图8中的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意 图。

　　[0045] 图14是图8中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击键的同极相邻型吸附环的 结构示意图。

　　[0046] 图15是图8中的旋转磁场离屯、模块的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0047] 请参阅说明书附图1至附图15所示，本发明为一种用全频段滤波、起电、分离、吸附 和旋转磁场的滤油系统，其由底板6、滤波器8、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流 道17、滤忍18、外桶19W及端盖25等几部分组成。其中，所述滤波器8、U型微粒分离模块2、回 油筒7、外桶19依次置于底板6上。

　　[0048] 所述滤波器8用于将液压油输入，并可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，和抑制流量波动。所述滤波器8由输入管81、外壳89、输出管811、波纹管83、弹性薄壁87 W及胶体阻尼层88等几部分组成。

　　[0049] 其中，所述输入管81连接于外壳89的一端，其和一液压油进口 1对接;所述输出管 811连接于外壳89的另一端，其延伸入外壳89内，其和U型微粒分离模块3对接。所述弹性薄 壁87沿外壳的径向安装于外壳89内。所述输入管81和输出管811的轴线不在同一轴线上，运 样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0050] 所述输入管81、输出管811和弹性薄壁87共同形成一 K型滤波器，从而衰减液压系 统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0化1 ]

　　[0052] a-介质中音速P-流体密度Cb-插入式输出管直径Z-特性阻抗。

　　[0053] 由上式可见，K型滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力脉动波通过该 滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉动波 在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0054] 所述K型滤波器的设计原理如下:管道中压力脉动频率较高时，压力波动作用在流 体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入K型滤波器容腔时，液流超过平均 流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收压力脉动能 量。

　　[0055] 所述弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[0化6]

　　[0057] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径 [005引E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0059] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0060] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁87的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。

　　[0061] 所述弹性薄壁87的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，双管插入式容腔 滤波器对压力波动的衰减能力较弱，流入双管插入式容腔的周期性脉动压力持续作用在弹 性薄壁的内外壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频 率做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚 功原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直 接相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度 较小，典型值为小于0.1mm。

　　[0062] 进一步的，所述弹性薄壁87和外壳89之间形成圆柱形的共振容腔85。所述弹性薄 壁87的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔86, W保证在整个滤波器的范围内均能实现插入式 串并联滤波。锥形阻尼孔86连通共振容腔85。所述锥形阻尼孔开口较宽处位于共振容腔内， 其锥度角为10%用于展宽滤波频率范围，按集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率 为：

　　[0063] (1 )

　　[0064] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0065] 所述波纹管83呈螺旋状绕在共振容腔85外，和共振容腔85通过多个锥形插入管82 连通。所述锥形插入管82开口较宽处位于波纹管83内，其锥度角为10°用于展宽滤波频率范 围。所述锥形插入管82和锥形阻尼孔86的位置相互错开。所述波纹管83各圈之间通过若干 支管810连通，支管810上设有开关84。所述波纹管83和共振容腔85组成插入式螺旋异构串 联H型滤波器。

　　[0066] 由图4可知，串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;插入式螺旋异构串联H型滤波器中采用了螺旋异构的波纹管83结 构，波纹管本身具有弹性，当液压系统的流量和压力脉动经过波纹管时，流体介质导致液 压-弹黃系统振动，抵消波动能量，从而起到滤波作用；同时，各圈波纹管83之间的若干支管 810的连通或断开，引起波的干设和叠加，从而改变串联H型滤波器的频率特性;合理安排滤 波器参数W及连通支管的数量和位置，可使串联H型滤波器的频率特性的波谷抬高，使滤波 器在整个中低频段均有良好的滤波性能，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0067] 所述弹性薄壁87的内侧设有一胶体阻尼层88。所述胶体阻尼层88的内层和外层分 别为外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82,外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间由若干支 柱814固定连接。外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净 水816,纯净水816内悬浮有多孔硅胶815。所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端和外壳 89相连;所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端还设有一活塞817。

　　[0068] 由于外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82间距很小且由支柱814固定连接，在压力 脉动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不变，对压 力脉动没有阻尼作用;胶体阻尼层88的活塞817只感应水平方向的流量脉动，流量脉动增强 时，活塞817受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层88中的水由纳米级输送通道 进入微米级中央空隙;流量脉动减弱时，活塞817受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶体阻尼层 中的水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶815微通道吸附的力学效应、通道表 面分子尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过程中做"气- 液-固"边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波器。该滤波 器相对于一般的液体阻尼器的优势在于:它通过"气-液-固"边界的界面功的方式衰减流量 脉动，可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞速度，衰减效 率有了显著提高。

　　[0069] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式螺旋异构串联 H型滤波器的容腔长度、K型滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相等，保证 了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而插入式螺旋异构串联H型滤波器的 锥形阻尼孔86开在弹性薄壁87上，沿轴线方向均匀分布，螺旋异构缠绕的波纹管83和共振 容腔85间的锥形插入管在轴向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性能几乎没有 影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波器相当，运一 较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0070] 采用本发明的压力脉动抑制装置进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0071] 1)，液压流体通过输入管进入K型滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高频压 力脉动的滤波；

　　[0072] 2)，通过弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0073] 3)，通过插入式螺旋异构串联H型滤波器，通过锥形阻尼孔、锥形插入管和流体产 生共振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0074] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、滤波器长度和弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰值位置一直 处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0075] 所述U型微粒分离模块3包括一 U型管31，U型管31上依次安装有起电模块32、分离 模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离屯、模块36、第二吸附模块37W及消磁模块35。

　　[0076] 所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0077] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[0078] 所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0079] 所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0080] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0081] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0082] Fi=qvB

　　[0083] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0084] Fd=63T . n . r ? V

　　[0085] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0086] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0087]

　　[0088] 距罔菅壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0089]

　　[0090] 调TtM史得ti〉t2,即Pj皮判分罔巧呆。

　　[0091] 所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[0092] 所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0093] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0094] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0095] Fi=qvB

　　[0096] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0097] Fd=63T . n . r ? V

　　[0098] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0099] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似用下式表示

　　[0100]

　　[0101] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0102]

　　[0103] yaj叫，'|义1守11八2,口門_1^丈。刀-罔双氷。

　　[0104] 所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。所述螺线管控制电路336电性连接至ECU3。

　　[0105] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0106] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为iio,则：

　　[0107] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为 [010 引 Fi=QvB

　　[0109] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0110] Fd=GJT-n-r-V

　　[0111] n-一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0112] 带由颗粒通巧分离橫块的时间可近似用下式表示

　　[0113]

　　[0114] ?^^^^^。，,|,^/^粒运动到管壁处的时间*2可由下式求解

　　[0115]

　　[0116] 螺线管内部的磁场强度可近似为恒值

　　[0117]

　　[011引调节I，使得tl〉t2,即可达到分离效果。

　　[0119] 所述第一吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0120] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0121] 进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电 击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁 帽344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺 线管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反 向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上， 其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线 的中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电 击键346，使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0122] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0123] 所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力 的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W 提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运 动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0124] 所述旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场离屯、未被第一吸附装置34吸附的微小磁 化颗粒，其由侣质管道361、铁质外壳362、=相对称绕组363、法兰364W及=相对称电流模 块365组成。所述S相对称绕组363绕在侣质管道361外。所述铁质外壳362包覆于侣质管道 361上。所述法兰364焊接在侣质管道361的两端。所述=相对称电流模块365连接所述=相 对称绕组363。

　　[0125] 所述旋转磁场离屯、模块36的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁 场离屯、模块36，=相对称电流模块365使=相对称绕组363中流过=相对称电流，该电流在 侣质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下W螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在侣质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0126] 所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同， 其能进一步吸附经旋转磁场离屯、模块36分离的颗粒。

　　[0127] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0128] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0129] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0130] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0131] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0132] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0133] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0134] 在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0135] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0136] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0137] 1)，液压管路中的油液通过滤波器8,滤波器8衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0138] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[0139] 3)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附装置34;

　　[0140] 4)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离 屯、模块36;

　　[0141] 5)，旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第 二吸附模块37;

　　[0142] 6)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0143] 7)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0144] 8)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0145] 9 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0146] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0147] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征在于:其采用一种滤 油系统，该系统包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以 及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包 括输入管、外壳、输出管、波纹管、弹性薄壁以及胶体阻尼层;其中，所述输入管连接于外壳 的一端，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内，并和U 型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹 性薄壁共同形成一 K型滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间形成圆柱形的共振容腔;所述弹性 薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔，锥形阻尼孔连通共振容腔;所述波纹管呈螺旋状 绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管连通;所述波纹管各圈之间通过若干支 管连通，支管上设有开关;所述波纹管和共振容腔组成插入式螺旋异构串联H型滤波器;所 述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、 旋转磁场离心模块、第二吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过 一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所 述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进 油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直 径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外 桶的底部设有一液压油出油口； 其包括如下步骤： 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，以及抑制流量波动； 2) ，回流液压油进入U型微粒分离模块的起电模块，使油液中的颗粒物质带电，之后送 至分离模块； 3) ，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送至第 一吸附装置； 4) ，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块； 5) ，旋转磁场离心模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附 丰旲块； 6 )，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒； 7 )，通过消磁模块消除磁性微粒磁性； 8)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油 箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤； 9 )，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的 作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤； 10)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。2. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形阻尼孔开口较宽处位于共振 容腔内，其锥度角为10° ;所述锥形插入管开口较宽处位于波纹管内，其锥度角为10° ;所述 锥形插入管和锥形阻尼孔的位置相互错开;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性 薄壁和内层弹性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层 弹性薄壁和内层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅 胶;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设 有一活塞。3. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分 别连接至电极控制器。4. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁极 以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并 呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。5. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外 壳、三相对称绕组以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外 壳包覆于铝质管道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。6. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺旋 管道、螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管 和螺线管控制电路电性连接。7. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环 包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线 管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管 相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管 和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。8. 如权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击 锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电 击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方 向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置 于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反 向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁 铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。9. 权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征在 于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电 流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊 接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。10. 权利要求1所述的用全频段滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上 设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱;所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内 筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀；所述内筒的中央竖直设有一空 心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和 螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909610SQ201610312268

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李 昊

　　【申请人】李 昊

　　一种全频段工况自适应液压滤波器的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种全频段工况自适应液压滤波器，其输入管和输出管分别连接于外壳两端；弹性薄壁安装于外壳内；弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔II和并联共振容腔；串联共振容腔I和II之间通过一弹性隔板隔开；弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔；弹性隔板的轴向上均匀开有若干锥形插入管，锥形插入管连通串联共振容腔I和II；插入式H型滤波器位于并联共振容腔内；插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和II内；插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器。本发明可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作用。

　　【专利说明】-种全频段工况自适应液压滤波器 【技术领域】

　　[0001 ]本发明设及一种液压滤波器，具体设及一种全频段工况自适应液压滤波器，属于 液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 液压系统具有功率密度大、运行稳定性好等特点，在工程领域得到广泛应用。随着 液压技术向高压、高速和大流量方向发展，液压系统中固有的压力脉动的影响日益突出。相 关研究表明，当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的10%时，管路将形成较高的压力而 导致管路系统破坏；当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的2~10%时，管路及阀口将产 生磨损，危及整个液压系统的可靠性。

　　[0003] 压力脉动是由流量脉动通过系统阻抗产生的，而流量脉动起源于液压累的输出的 流量的脉动，在液压累处消除压力脉动是液压滤波最直接的方法。国内外学者对此进行了 许多研究，虽然采取了许多改进措施，但因液压累周期性排油机制的约束，要根除流量脉动 是不可能的。除了从源头考虑如何衰减脉动，还可W从系统负载的角度来考虑，在管路上加 装液压滤波器可W降低系统的输入阻抗（即减小累的输出阻抗)也能增加对压力脉动的衰 减和吸收。

　　[0004] 液压滤波器是从负载系统出发来衰减压力脉动，从作用机理上可分为阻性滤波和 抗性滤波两大类。抗性滤波原理是利用阻抗失配，使压力波在阻抗突变的界面处发生反射 达到滤波的目的。但目前的抗性滤波器存在着W下不足：（1)液压管道中的压力脉动是时间 和位置的函数，定位安装的液压滤波器无法适应变工况情况；（2)抗性滤波器只对特定频率 点及狭窄频段才有良好滤波效果，无法实现广谱滤波；（3)液压滤波器对压力脉动的衰减效 果不够理想；（4)对流量脉动没有滤波作用。

　　[0005] 为解决上述问题，专利文献1(中国发明专利申请，公开号CN101614231)公开了一 种液压系统减振消声器，其结构是扩张腔式减振器，固定联接共振板黃上装有不同质量的 质量体，质量体上有阻尼孔，运样带有不同质量体的共振板黃与阻尼孔组成"质量+弹黃+阻 尼"集中参数式禪合弹黃振动系统，从而达到广谱滤波效果。该专利的减振消声器的滤波效 果和弹性薄板上每个滤波单元的半径W及厚度密切相关，由于在弹性薄板上设有多个滤波 单元W实现广谱滤波，而每个单元的半径和厚度都受限制，因此对滤波效果造成影响；同时 该专利的减振消声器没有解决压力脉动随位置变化的问题，对变工况情况的适应性欠佳； 对流量脉动没有滤波作用。

　　[0006] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的全频段工况自适应液压滤 波器，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种全频段工况自适应液压滤波 器，其可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作 用。

　　[000引为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种全频段工况自适应液压滤波器， 其包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器W及插入式串联H型滤波器;其 中，所述输入管连接于外壳的一端;所述输出管连接于外壳的另一端;所述弹性薄壁沿外壳 的径向安装于外壳内；所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔IIW及 并联共振容腔;所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开;所述弹性 薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔;所述弹性隔板的轴向上均匀开有若干锥形插入 管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式H型滤波器位于并 联共振容腔内，其和锥形阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和 串联共振容腔II内，其亦和锥形阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和插入式串联H型滤 波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器。

　　[0009] 本发明的全频段工况自适应液压滤波器进一步设置为:所述输入管和输出管的轴 线不在同一轴线上;所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 C型容腔滤波器。

　　[0010] 本发明的全频段工况自适应液压滤波器进一步设置为:所述锥形阻尼孔开口较宽 处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°。

　　[0011] 本发明的全频段工况自适应液压滤波器进一步设置为:所述锥形插入管开口较宽 处位于串联共振容腔II内，其锥度角为10%所述锥形插入管和锥形阻尼孔的位置相互错 开。

　　[0012] 本发明的全频段工况自适应液压滤波器进一步设置为:所述弹性薄壁的内侧设有 一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性薄壁，外层 弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之 间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶。

　　[0013] 本发明的全频段工况自适应液压滤波器还设置为:所述胶体阻尼层靠近输出管的 一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0015] 1、本发明具有不同固有频率的插入式串并联H型滤波器组，在中低频压力波动频 率范围内形成了平坦的衰减频带;插入式串联H型滤波器的两个共振容腔之间由弹性隔板 隔开，拓宽了其衰减频带宽度;滤波器的共振容腔横跨整个自适应滤波器，由此可W得到较 大的共振容腔体积，加强衰减效果;锥形阻尼孔和锥形插入管插入到相应的共振容腔内，锥 度角均为10°，展宽了滤波频率范围并使整体结构更紧凑。

　　[0016] 2、本发明采用胶体阻尼层和C型容腔滤波器相结合，在衰减压力的同时吸收流量 脉动，并具有较好的流量脉动衰减效率，滤波器的输入管和输出管不在同一轴线上，提高了 10% W上的滤波效果。

　　[0017] 3、本发明的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，在弹性薄壁的轴向上均匀开有 多个相同参数的锥形阻尼孔，在弹性隔板的轴向上均匀开有多个相同参数的锥形插入管， 锥形阻尼孔和锥形插入管位置相互错开，保证了滤波器内的=种滤波结构在轴向长度范围 内具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力。=种滤波结构轴向尺寸 和滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能。

　　[0018] 4、本发明将插入式串并联H型滤波器组、C型容腔滤波器、弹性薄壁W及胶体阻尼 层相互结合成一个整体，使滤波器具备全频段工况自适应压力脉动滤波和流量脉动滤波性 能。 【【附图说明】】

　　[0019] 图1是本发明的全频段工况自适应液压滤波器的结构示意图。

　　[0020] 图2是图1中沿A-A的剖面图。

　　[0021] 图3是图帥插入式H型滤波器示意图。

　　[0022] 图4是图2中插入式串联H型滤波器示意图。

　　[0023] 图5是插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为插 入式串联H型滤波器频率特性。

　　[0024] 图6是插入式串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0025] 图7是C型容腔滤波器的结构示意图。

　　[0026] 图8是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0027] 图9是胶体阻尼层的纵截面示意图。 【【具体实施方式】】

　　[00%]请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种全频段工况自适应液压滤波器， 其由输入管1、外壳9、输出管11、弹性薄壁7、插入式H型滤波器12W及插入式串联H型滤波器 13等几部分组成。

　　[0029] 其中，所述输入管1连接于外壳9的一端;所述输出管11连接于外壳9的另一端。所 述弹性薄壁7沿外壳的径向安装于外壳9内。所述输入管1和输出管11的轴线不在同一轴线 上，运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0030] 所述输入管1、输出管11和弹性薄壁7共同形成一 C型容腔滤波器，从而衰减液压系 统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0031]

　　[0032] a-介质中音速Lv-C型容腔长度Sv-C型容腔体积

　　[0033] Z-特性阻抗

　　[0034] 丫一透射系数f-压力波动频率Si-输入管横截面积。

　　[0035] 由上式可见，不同频率的压力脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频 率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起 到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0036] 所述C型容腔滤波器的设计原理如下：当管道中压力脉动频率较高时，波动的压力 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管1进入C型容腔时，液流超过 平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收压力脉 动能量。

　　[0037] 所述弹性薄壁7通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[00；3 引

　　[0039] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0040] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度 [0041 ] n-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0042] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁7的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。

　　[0043] 所述弹性薄壁7的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，C型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器C型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁7的内外壁 上，弹性薄壁7按脉动压力的频率做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量， 从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其 受迫振动时的势能和动能之和直接相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计 为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值为小于0.1mm。

　　[0044] 进一步的，所述弹性薄壁7和外壳9之间形成串联共振容腔14、串联共振容腔II3W 及并联共振容腔5,所述容腔3、4、5横跨整个滤波器，由此可W得到较大的共振容腔体积，加 强衰减效果。所述串联共振容腔14和串联共振容腔II5之间通过一弹性隔板10隔开。所述弹 性薄壁7的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔6,所述锥形阻尼孔6开口较宽处位于串联共振 容腔14和并联共振容腔5内，其锥度角为10°。所述弹性隔板10的轴向上均匀开有若干锥形 插入管2,所述锥形插入管2连通串联共振容腔14和串联共振容腔113。所述锥形插入管2开 口较宽处位于串联共振容腔II3内，其锥度角为10°，所述锥形插入管2和锥形阻尼孔6的位 置相互错开。

　　[0045] 所述插入式H型滤波器12位于并联共振容腔5内，其和锥形阻尼孔6相连通。按集总 参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0046] (1)

　　[0047] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0048] 所述插入式串联H型滤波器13位于串联共振容腔14和串联共振容腔II3内，其亦和 锥形阻尼孔6相连通。按集总参数法处理后，滤波器的两个固有角频率为：

　　[00/

　　[(K)加 ]

　　[0化1 ]

　　[0化2]

　　[0化3]

　　[0化4] a-介质中音速Ii-阻尼孔长di-阻尼孔直径13-插入管长

　　[0055] Cb-插入管直径V2-串联共振容腔1体积V4-串联共振容腔2体积。

　　[0056] 所述插入式H型滤波器12和插入式串联H型滤波器13轴向呈对称设置，并组成插入 式串并联H型滤波器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布 了多个插入式串并联H型滤波器(图中只画出了 2个），彼此之间用隔板20隔开。

　　[0057] 由图5插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性及公式（1)(2)(3)均可 发现，插入式串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本 没有滤波效果;插入式H型滤波器有1个固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;选择合适的滤波器参数，使插入式H型滤波器的固有角频率刚好落 在插入式串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图6所示，既在一定的频率范围内形成了 3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论压力脉动频率处于波峰处还是波谷处 均能保证较好的滤波效果。多个插入式串并联H型滤波器构成的滤波器组既可覆盖整个中 低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0058] 进一步的，所述弹性薄壁7的内侧设有一胶体阻尼层8。所述胶体阻尼层8的内层和 外层分别为外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82,外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间由 若干支柱14固定连接。外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间的夹层内填充有加防冻剂的 纯净水16,纯净水16内悬浮有多孔硅胶15。所述胶体阻尼层8靠近输出管11的一端和外壳9 相连;所述胶体阻尼层8靠近输出管11的一端还设有一活塞17。

　　[0059] 由于外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82间距很小且由支柱14固定连接，在压力脉 动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不变，对压力 脉动没有阻尼作用;胶体阻尼层8的活塞17只感应水平方向的流量脉动，流量脉动增强时， 活塞17受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层8中的水由纳米级输送通道进入 微米级中央空隙；流量脉动减弱时，活塞17受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶体阻尼层中的 水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶15微通道吸附的力学效应、通道表面分子 尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过程中做"气-液-固" 边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波器。该滤波器相对 于一般的液体阻尼器的优势在于:它通过"气-液-固"边界的界面功的方式衰减流量脉动， 可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞速度，衰减效率有 了显著提高。

　　[0060]本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式串并联H型滤 波器组的容腔长度、C型容腔滤波器的长度和弹性薄壁7的长度和滤波器轴线长度相等，保 证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而锥形阻尼孔6开在弹性薄壁7上， 沿轴线方向均匀分布，在弹性隔板10的轴向上均匀开有多个相同参数的锥形插入管2,锥形 阻尼孔6和锥形插入管2位置相互错开，使得压力峰值位置变化对滤波器的性能几乎没有影 响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波器相当，运一较 大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0061 ]采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0062] 1)，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0063] 2)，通过弹性薄壁7受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0064] 3 )，通过插入式串并联H型滤波器组，通过锥形阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0065] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、C型容腔滤波器长度和弹性薄壁7长度同滤波器长度相等，使压力峰值位 置一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0066] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种全频段工况自适应液压滤波器，其特征在于:包括输入管、外壳、输出管、弹性薄 壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端;所 述输出管连接于外壳的另一端;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输 出管和弹性薄壁共同形成一 C型容腔滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔 I、串联共振容腔II以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一 弹性隔板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形阻尼孔;所述弹性隔板的轴向上 均匀开有若干锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插 入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器 位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波 器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器。2. 如权利要求1所述的全频段工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述输入管和输出 管的轴线不在同一轴线上。3. 如权利要求1所述的全频段工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述锥形阻尼孔开 口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°。4. 如权利要求1所述的全频段工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述锥形插入管开 口较宽处位于串联共振容腔II内，其锥度角为10° ;所述锥形插入管和锥形阻尼孔的位置相 互错开。5. 如权利要求1所述的全频段工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述弹性薄壁的内 侧设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性薄 壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内层弹 性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶。6. 如权利要求5所述的全频段工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述胶体阻尼层靠 近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909611SQ201610312275

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】顾巍

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种工况自适应液压滤波器的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种工况自适应液压滤波器，其输入管和输出管分别连接于外壳两端；弹性薄壁安装于外壳内；输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一双管插入式滤波器；弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I和并联共振容腔；串联共振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，串联共振容腔I和II之间通过一锥形插入管连通；该锥形插入管靠近输入管侧；H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通；串联H型滤波器位于串联共振容腔I和II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通；H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器。本发明可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作用。

　　【专利说明】-种工况自适应液压滤波器 【技术领域】

　　[0001 ]本发明设及一种液压滤波器，具体设及一种工况自适应液压滤波器，属于液压设 备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 液压系统具有功率密度大、运行稳定性好等特点，在工程领域得到广泛应用。随着 液压技术向高压、高速和大流量方向发展，液压系统中固有的压力脉动的影响日益突出。相 关研究表明，当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的10%时，管路将形成较高的压力而 导致管路系统破坏；当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的2~10%时，管路及阀口将产 生磨损，危及整个液压系统的可靠性。

　　[0003] 压力脉动是由流量脉动通过系统阻抗产生的，而流量脉动起源于液压累的输出的 流量的脉动，在液压累处消除压力脉动是液压滤波最直接的方法。国内外学者对此进行了 许多研究，虽然采取了许多改进措施，但因液压累周期性排油机制的约束，要根除流量脉动 是不可能的。除了从源头考虑如何衰减脉动，还可W从系统负载的角度来考虑，在管路上加 装液压滤波器可W降低系统的输入阻抗（即减小累的输出阻抗)也能增加对压力脉动的衰 减和吸收。

　　[0004] 液压滤波器是从负载系统出发来衰减压力脉动，从作用机理上可分为阻性滤波和 抗性滤波两大类。抗性滤波原理是利用阻抗失配，使压力波在阻抗突变的界面处发生反射 达到滤波的目的。但目前的抗性滤波器存在着W下不足：（1)液压管道中的压力脉动是时间 和位置的函数，定位安装的液压滤波器无法适应变工况情况；（2)抗性滤波器只对特定频率 点及狭窄频段才有良好滤波效果，无法实现广谱滤波；（3)液压滤波器对压力脉动的衰减效 果不够理想；（4)对流量脉动没有滤波作用。

　　[0005] 为解决上述问题，专利文献1(中国发明专利申请，公开号CN101614231)公开了一 种液压系统减振消声器，其结构是扩张腔式减振器，固定联接共振板黃上装有不同质量的 质量体，质量体上有阻尼孔，运样带有不同质量体的共振板黃与阻尼孔组成"质量+弹黃+阻 尼"集中参数式禪合弹黃振动系统，从而达到广谱滤波效果。该专利的减振消声器的滤波效 果和弹性薄板上每个滤波单元的半径W及厚度密切相关，由于在弹性薄板上设有多个滤波 单元W实现广谱滤波，而每个单元的半径和厚度都受限制，因此对滤波效果造成影响；同时 该专利的减振消声器没有解决压力脉动随位置变化的问题，对变工况情况的适应性欠佳。

　　[0006] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的工况自适应液压滤波器，W 克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有频带自适应、工况自适应 的工况自适应液压滤波器。

　　[000引为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种工况自适应液压滤波器，其包括 输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型滤波器W及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于 外壳的一端，其延伸入外壳内；所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内；所述弹 性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一双管插入 式滤波器;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼 孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔IW及并 联共振容腔;所述串联共振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联 共振容腔II之间通过一锥形插入管连通;该锥形插入管靠近输入管侧;所述H型滤波器位于 并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述串联H型滤波器位于串联共振容腔I 和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串联H型滤波器 轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器。

　　[0009] 本发明的工况自适应液压滤波器进一步设置为:所述输入管和输出管的轴线不在 同一轴线上。

　　[0010] 本发明的工况自适应液压滤波器进一步设置为:所述锥形变结构阻尼孔开口较宽 处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10%所述锥形变结构阻尼孔锥形弹 性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔 的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。

　　[0011] 本发明的工况自适应液压滤波器还设置为:所述锥形插入管开口较宽处位于串联 共振容腔II内，其锥度角为10°。

　　[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0013] 1、本发明具有不同固有频率的串并联H型滤波器组，在中低频压力波动频率范围 内形成了平坦的衰减频带；串联H型滤波器的两个共振容腔之间由弹性薄壁隔开，拓宽了其 衰减频带宽度;滤波器的共振容腔横跨整个自适应滤波器，由此可W得到较大的共振容腔 体积，加强衰减效果;锥形阻尼孔和锥形共振管的锥度角均为10°，展宽了滤波频率范围；锥 形共振管开在靠近输入管侧，使共振容腔1和2形成非对称结构，W降低滤波器固有共振频 率;W上技术路线尚未见报道。

　　[0014] 2、本发明的双管插入式容腔滤波器对高频的压力脉动波具有良好衰减效果，滤波 器的输入管和输出管不在同一轴线上，提高了 10% W上的滤波效果。

　　[0015] 3、本发明采用锥形变结构阻尼孔，不同脉动频率和幅度的流体压力可使滤波器改 变结构，既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤波器的压力损失， 保证了系统的液压刚度。

　　[0016] 4、本发明的滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，在弹性薄壁的轴向上 均匀开有多个相同参数的锥形阻尼孔，保证了滤波器内的=种滤波结构在轴向长度范围内 具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力。=种滤波结构轴向尺寸和 滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能。

　　[0017] 5、本发明的串并联H型滤波器组、双管插入式容腔滤波器、弹性薄壁滤波器W及锥 形变结构阻尼孔相互结合成一个整体，使滤波器具备全频段自适应压力变结构脉动滤波性 能。 【【附图说明】】

　　[0018]图I是本发明的工况自适应液压滤波器的结构示意图。

　　[0019]图視图1中沿A-A的剖面图。

　　[0020]图3是图2中H型滤波器示意图。

　　[0021 ]图4是图2中串联H型滤波器示意图。

　　[0022] 图5是H型滤波器和串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为串联H型滤波器 频率特性。

　　[0023] 图6是串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0024] 图7是双管插入式滤波器的结构示意图。

　　[0025] 图8是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0026] 图9是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0027] 图9(a)至图9(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。 【【具体实施方式】】

　　[00%]请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种工况自适应液压滤波器，其由输 入管1、外壳8、输出管9、弹性薄壁7、H型滤波器12W及串联H型滤波器13等几部分组成。

　　[0029] 其中，所述输入管1连接于外壳8的一端，其延伸入外壳8内；所述输出管9连接于外 壳8的另一端，其延伸入外壳8内。所述弹性薄壁7沿外壳的径向安装于外壳8内，其内形成膨 胀腔71和收缩腔72。所述输入管1和输出管9的轴线不在同一轴线上，运样可W提高10% W 上的滤波效果。

　　[0030] 所述输入管1、输出管9和弹性薄壁7共同形成一双管插入式滤波器，从而衰减液压 系统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0031]

　　[0032] 入管直径Z-特性阻抗

　　[0033]

　　[0034]

　　[0035]

　　[0036]

　　[0037] d2-输出管直径D-容腔直径Ii-输入端插入管长度b-输出端插入管长度 L-容腔总长度和输入端输出端插入管长度和的差值

　　[0038] 由上式可见，双管插入式容腔滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力 脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频 的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0039] 所述双管插入式滤波器的设计原理如下：管道中压力脉动频率较高时，压力波动 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入双管插入式容腔时，液 流超过平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收 压力脉动能量。

　　[0040] 所述弹性薄壁7通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[0041]

　　[0042] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0043] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0044] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0045] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁7的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。

　　[0046] 所述弹性薄壁7的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，S型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器S型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁7的内外壁 上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频率做周期性振动， 该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可知，弹性 薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直接相关，为了提高 中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值为小 于0.1 mnin

　　[0047] 进一步的，所述弹性薄壁7和外壳8之间形成串联共振容腔I4W及并联共振容腔5。 所述串联共振容腔14的外侧设一串联共振容腔113,所述串联共振容腔14和串联共振容腔 II3之间通过一锥形插入管2连通，该锥形插入管2靠近输入管1侧，使共振容腔I和II形成非 对称结构，W降低滤波器固有共振频率。所述锥形插入管2开口较宽处位于串联共振容腔 II3内，其锥度角为10°。所述弹性薄壁7的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔6。

　　[004引所述H型滤波器12位于并联共振容腔5内，其和锥形变结构阻尼孔6相连通。所述锥 形变结构阻尼孔6开口较宽处位于串联共振容腔14和并联共振容腔5内，其锥度角为10°。按 集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0049；

　　[(K)加]a一一介质中音速^一一阻尼孔长化一一阻尼孔直径 [0化1] L2一一并联共振容腔高度化一一并联共振容腔直径。

　　[0052] 所述串联H型滤波器13位于串联共振容腔14和串联共振容腔II3内，其亦和锥形变 结构阻尼孔4相连通。按集总参数法处理后，串联H型滤波器13的两个固有角频率为：

　　[0化3]

　　[0

　　[0化5] a-介质中音速Ii-阻尼孔长山一阻尼孔直径13-共振管长 [0056] Cb-共振管直径b-串联共振容腔1高度Cb-串联共振容腔1直径 [0化7] 14 -串联共振容腔2高度cU-串联共振容腔2直径。

　　[0化引所述H型滤波器12和串联H型滤波器13轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器， 用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布了多个串并联H型滤 波器（图中只画出了2个），彼此之间用隔板20隔开，运多个滤波器的共振频带各不相同，组 合在一起后可全面覆盖整个中低频滤波频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0059] 由图5H型滤波器和串联H型滤波器频率特性及公式均可发现，串联H型滤波器有2 个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;H型滤波器有1个 固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;选择合适的滤 波器参数，使H型滤波器的固有角频率刚好落在串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图 6所示，既在一定的频率范围内形成了3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论 压力脉动频率处于波峰处还是波谷处均能保证较好的滤波效果。多个串并联H型滤波器构 成的滤波器组既可覆盖整个中低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0060] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔6由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形较 窄端开口于弹性薄壁7。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁7的杨氏模量要 大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量 要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构起 滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(a)状态;而当脉动频率落在中频段时， 滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁7滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼孔管 16和缝孔15都处于图9(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构变为 插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形弹性 阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被设计 为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉动频 率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(c)状态。 运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤 波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[0061 ] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的串并联H型滤波器组 的容腔长度、双管插入式容腔滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相等，保 证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而串并联H型滤波器的锥形变结构 阻尼孔开在弹性薄壁上，沿轴线方向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性能几 乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波器相 当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0062] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0063] 1)，液压流体通过输入管进入双管插入式滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成 高频压力脉动的滤波；

　　[0064] 2)，通过弹性薄壁7受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0065] 3)，通过串并联H型滤波器组，W及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0066] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且串并联H型滤 波器长度、双管插入式滤波器长度和弹性薄壁7长度同滤波器长度相等，使压力峰值位置一 直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波；

　　[0067] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0068] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种工况自适应液压滤波器，其特征在于:包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型 滤波器以及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其延伸入外壳内；所述输 出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内；所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所 述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一双管插入式滤波器;所述弹性薄壁的轴向上均匀 开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所 述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I的外侧 设一串联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥形插入管连通； 该锥形插入管靠近输入管侧;所述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔 相连通;所述串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构 阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波 器。2. 如权利要求1所述的工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述输入管和输出管的轴 线不在同一轴线上。3. 如权利要求1所述的工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述锥形变结构阻尼孔开 口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10° ;所述锥形变结构阻尼孔 锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压 缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。4. 如权利要求1所述的工况自适应液压滤波器，其特征在于:所述锥形插入管开口较宽 处位于串联共振容腔Π 内，其锥度角为10°。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909612SQ201610312286

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】顾巍

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种变结构的液压滤波方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种变结构的液压滤波方法，其采用C型容腔滤波器衰减液压系统高频压力脉动；利用弹性薄壁的受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动；串并联H型滤波器组在中低频段对压力脉动具有较好的滤波效果；由此实现了全频谱的压力脉动滤波。滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，且滤波器内的三种滤波结构在轴向长度范围内具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力；三种滤波结构轴向尺寸和滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能；自动适应压力波动，滤波器的结构随压力变化而改变，可减少滤波压力损耗，并降低滤波对液压刚度的影响。

　　【专利说明】-种变结构的液压滤波方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压滤波方法，具体设及一种变结构的液压滤波方法，属于液压 设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 液压系统具有功率密度大、运行稳定性好等特点，在工程领域得到广泛应用。随着 液压技术向高压、高速和大流量方向发展，液压系统中固有的压力脉动的影响日益突出。相 关研究表明，当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的10%时，管路将形成较高的压力而 导致管路系统破坏；当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的2~10%时，管路及阀口将产 生磨损，危及整个液压系统的可靠性。

　　[0003] 压力脉动是由流量脉动通过系统阻抗产生的，而流量脉动起源于液压累的输出的 流量的脉动，在液压累处消除压力脉动是液压滤波最直接的方法。国内外学者对此进行了 许多研究，虽然采取了许多改进措施，但因液压累周期性排油机制的约束，要根除流量脉动 是不可能的。除了从源头考虑如何衰减脉动，还可W从系统负载的角度来考虑，在管路上加 装液压滤波器可W降低系统的输入阻抗（即减小累的输出阻抗)也能增加对压力脉动的衰 减和吸收。

　　[0004] 液压滤波器是从负载系统出发来衰减压力脉动，从作用机理上可分为阻性滤波和 抗性滤波两大类。抗性滤波原理是利用阻抗失配，使压力波在阻抗突变的界面处发生反射 达到滤波的目的。但目前的抗性滤波器存在着W下不足：（1)液压管道中的压力脉动是时间 和位置的函数，定位安装的液压滤波器无法适应变工况情况；（2)抗性滤波器只对特定频率 点及狭窄频段才有良好滤波效果，无法实现广谱滤波；（3)液压滤波器对压力脉动的衰减效 果不够理想；（4)对流量脉动没有滤波作用。

　　[0005] 为解决上述问题，专利文献1(中国发明专利申请，公开号CN101614231)公开了一 种液压系统减振消声器，其结构是扩张腔式减振器，固定联接共振板黃上装有不同质量的 质量体，质量体上有阻尼孔，运样带有不同质量体的共振板黃与阻尼孔组成"质量+弹黃+阻 尼"集中参数式禪合弹黃振动系统，从而达到广谱滤波效果。该专利的减振消声器的滤波效 果和弹性薄板上每个滤波单元的半径W及厚度密切相关，由于在弹性薄板上设有多个滤波 单元W实现广谱滤波，而每个单元的半径和厚度都受限制，因此对滤波效果造成影响；同时 该专利的减振消声器没有解决压力脉动随位置变化的问题，对变工况情况的适应性欠佳。

　　[0006] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的变结构的液压滤波方法，W 克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有频带自适应、工况自适应 的变结构的液压滤波方法。

　　[000引为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种变结构的液压滤波方法，其采用 一种滤波装置，该装置包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型滤波器W及串联H型滤波 器;其中，所述输入管连接于外壳的一端;所述输出管连接于外壳的另一端;所述弹性薄壁 沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 C型容腔滤波器； 所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹 性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔IW及并联共振容腔； 所述串联共振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之 间通过若干均匀排布的锥形插入管连通;所述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变 结构阻尼孔相连通;所述串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和 锥形变结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并 联H型滤波器；

　　[0009] 其包括如下方法：

　　[0010] 1)，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0011] 2)，通过弹性薄壁受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0012] 3)，通过串并联H型滤波器组，W及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0013] 4)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0014] 本发明的变结构的液压滤波方法进一步设置为:所述输入管和输出管的轴线不在 同一轴线上。

　　[0015] 本发明的变结构的液压滤波方法进一步设置为:所述锥形变结构阻尼孔开口较宽 处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10%所述锥形变结构阻尼孔锥形弹 性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔 的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。

　　[0016] 本发明的变结构的液压滤波方法还设置为:所述锥形插入管开口较宽处位于串联 共振容腔II内，其锥度角为10%所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相互错开。

　　[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0018] 1、本发明具有不同固有频率的串并联H型滤波器组，在中低频压力波动频率范围 内形成了平坦的衰减频带；串联H型滤波器的两个共振容腔之间由弹性薄壁隔开，拓宽了其 衰减频带宽度;滤波器的共振容腔横跨整个自适应滤波器，由此可W得到较大的共振容腔 体积，加强衰减效果;锥形变结构阻尼孔和锥形共振管的锥度角均为10%展宽了滤波频率 范围。

　　[0019] 2、本发明的C型容腔抗性滤波器对高频的压力脉动波具有良好衰减效果，滤波器 的输入管和输出管不在同一轴线上，提高了 10% W上的滤波效果

　　[0020] 3、本发明的锥形变结构阻尼孔对不同脉动频率和幅度的流体压力可使滤波器改 变结构，既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤波器的压力损失， 保证了系统的液压刚度。

　　[0021] 4、本发明的4、滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，在弹性薄壁的轴向 上均匀开有多个相同参数的锥形变结构阻尼孔，共振容腔I和共振容腔II由多个轴向均匀 分布的相同参数的锥形共振管相连，锥形变结构阻尼孔和锥形共振管位置相互错开，保证 了滤波器内的=种滤波结构在轴向长度范围内具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具 备工况自适应能力。=种滤波结构轴向尺寸和滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤 波器的滤波性能。

　　[0022] 5、本发明的串并联H型滤波器组、C型容腔滤波器、弹性薄壁W及锥形变结构阻尼 孔相互结合成一个整体，使滤波器具备全频段自适应压力变结构脉动滤波性能。 【【附图说明】】

　　[0023] 图1是本发明的变结构的液压滤波装置的结构示意图。

　　[0024] 图2是图1中沿A-A的剖面图。

　　[0025] 图3是图2中H型滤波器示意图。

　　[0026] 图4是图2中串联H型滤波器示意图。

　　[0027] 图5是H型滤波器和串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为串联H型滤波器 频率特性。

　　[0028] 图6是串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0029] 图7是C型容腔滤波器的结构示意图。

　　[0030] 图8是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0031 ]图9是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0032] 图9(a)至图9(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。 【【具体实施方式】】

　　[0033] 请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种变结构的液压滤波装置，其由输 入管1、外壳8、输出管9、弹性薄壁7、H型滤波器12W及串联H型滤波器13等几部分组成。

　　[0034] 其中，所述输入管1连接于外壳8的一端;所述输出管9连接于外壳8的另一端。所述 弹性薄壁7沿外壳的径向安装于外壳8内。所述输入管1和输出管9的轴线不在同一轴线上， 运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0035] 所述输入管1、输出管9和弹性薄壁7共同形成一 C型容腔滤波器，从而衰减液压系 统高挪店九献云-格隹总泉撕'法化理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0036

　　[0037] a-介质中音速Lv-C型容腔长度Sv-C型容腔体积 [003引 Z-特性阻抗

　　[0039] 丫一透射系数 f-压力波动频率Si-输入管横截面积。

　　[0040] 由上式可见，C型滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力脉动波通过该 滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉动波 在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0041] 所述C型容腔滤波器的设计原理如下:管道中压力脉动频率较高时，波动的压力作 用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入C型容腔时，液流超过平均 流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收压力脉动能 量。

　　[0042] 所述弹性薄壁7通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹忡薄壁固有频率为：

　　[0043]

　　[0044] k-弹性薄壁结构系数 h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0045] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0046] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0047] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁7的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。 [004引所述弹性薄壁7的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，C型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器C型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁7上。弹性 薄壁则按脉动压力的频率做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实 现中频段压力滤波。由虚功原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振 动时的势能和动能之和直接相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大 于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值为小于0.1mm。

　　[0049] 进一步的，所述弹性薄壁7和外壳8之间形成串联共振容腔I4W及并联共振容腔5。 所述串联共振容腔14的外侧设一串联共振容腔113,所述串联共振容腔14和串联共振容腔 II3之间通过若干均匀排布的锥形插入管2连通，所述锥形插入管2开口较宽处位于串联共 振容腔II3内，其锥度角为10°。所述弹性薄壁7的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔6， 锥形变结构阻尼孔6和锥形插入管2的位置相互错开。

　　[0050] 所述H型滤波器12位于并联共振容腔5内，其和锥形变结构阻尼孔6相连通。所述锥 形变结构阻尼孔6开口较宽处位于串联共振容腔14和并联共振容腔5内，其锥度角为10°。按 集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0化1 ]

　　[0化2] a一一介质中音速 ^一一阻尼孔长化一一阻尼孔直径

　　[0化3] L2一一并联共振容腔高度化一一并联共振容腔直径。

　　[0054] 所述串联H型滤波器13位于串联共振容腔14和串联共振容腔II3内，其亦和锥形变 结构阻尼孔4相连通。按集总参数法处理后，串联H型滤波器13的两个固有角频率为：

　　[0化5]

　　[0057] a-介质中音速h-阻尼孔长di-阻尼孔直径l3-共振管长 [005引Cb-共振管直径b-串联共振容腔1高度Cb-串联共振容腔1直径

　　[0059] 14 一串联共振容腔2高度Ck-串联共振容腔2直径。

　　[0060] 所述H型滤波器12和串联H型滤波器13轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器， 用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布了多个串并联H型滤 波器（图中只画出了2个），彼此之间用隔板20隔开，运多个滤波器的共振频带各不相同，组 合在一起后可全面覆盖整个中低频滤波频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0061 ]由图5 H型滤波器和串联H型滤波器频率特性及公式均可发现，串联H型滤波器有2 个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;H型滤波器有1个 固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;选择合适的滤 波器参数，使H型滤波器的固有角频率刚好落在串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图 6所示，既在一定的频率范围内形成了3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论 压力脉动频率处于波峰处还是波谷处均能保证较好的滤波效果。多个串并联H型滤波器构 成的滤波器组既可覆盖整个中低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0062] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔6由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形较 窄端开口于弹性薄壁7。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁7的杨氏模量要 大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量 要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构起 滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(a)状态;而当脉动频率落在中频段时， 滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁7滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼孔管 16和缝孔15都处于图9(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构变为 插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形弹性 阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被设计 为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉动频 率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(c)状态。 运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤 波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[0063] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的串并联H型滤波器组 的容腔长度、C型容腔滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相等，保证了压力 峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而串并联H型滤波器的锥形变结构阻尼孔开 在弹性薄壁上，沿轴线方向均匀分布，共振容腔1和共振容腔2由多个轴向均匀分布的相同 参数的锥形共振管相连，锥形阻尼孔和锥形共振管位置相互错开，使得压力峰值位置变化 对滤波器的性能几乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴 向尺寸和滤波器相当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能 力。

　　[0064] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0065] 1)，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0066] 2)，通过弹性薄壁7受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0067] 3)，通过串并联H型滤波器组，W及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0068] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且串并联H型滤 波器长度、C型容腔滤波器长度和弹性薄壁7长度同滤波器长度相等，使压力峰值位置一直 处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波；

　　[0069] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0070] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种变结构的液压滤波方法，其特征在于：其采用一种滤波装置，该装置包括输入 管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型滤波器以及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳 的一端;所述输出管连接于外壳的另一端;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述 输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 C型容腔滤波器;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若 干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性 薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I的外侧设一串 联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过若干均匀排布的锥形插入 管连通;所述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述串联H型 滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述H 型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器； 其包括如下方法： 1) ，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高频压 力脉动的滤波； 2) ，通过弹性薄壁受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤波； 3) ，通过串并联H型滤波器组，以及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共振，消 耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波； 4) ，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力脉动 自适应滤波。2. 如权利要求1所述的变结构的液压滤波方法，其特征在于:所述输入管和输出管的轴 线不在同一轴线上。3. 如权利要求1所述的变结构的液压滤波方法，其特征在于:所述锥形变结构阻尼孔开 口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10° ;所述锥形变结构阻尼孔 锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压 缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。4. 如权利要求1所述的变结构的液压滤波方法，其特征在于:所述锥形插入管开口较宽 处位于串联共振容腔II内，其锥度角为10° ;所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相 互错开。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909613SQ201610312288

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】顾巍

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其依次通过温控模块、磁化模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块进行磨损微粒在线监测；所述温控模块的一端设有油液入口；消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成。本发明引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器技术，实现磨损微粒非侵入、无约束监测；通过磁化模块使油液中的磨损微粒磁化，并被吸附模块吸附，以提高相邻电容传感器的输出监测信号强度；通过温控模块及合理设计相邻电容传感器极板层结构，抑制噪声并最优化相邻电容传感器监测装置的整体性能。

　　【专利说明】一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压管路油液中的磨损微粒在线监测方法，具体涉及一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，属于液压系统技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　液压系统油液中的磨损微粒不但可以使运动副产生磨粒磨损而且可以使运动副的相对运动受阻而导致控制部件动作失灵。国内外的资料统计表明，液压机械70%故障源自油液的颗粒污染。因此，对油液中的磨损微粒进行在线监测已成为减少磨损及液压系统故障的重要途径之一。

　　[0003]电容传感器因其制作方便、成本低廉而被应用于机器油液的污染监测。专利文献I(中国发明专利授权公告号CN101435788B)公开了一种基于介电常数测量的在线油液监测传感器及其系统，该发明的传感器包括支座及其固定在内部的三根极柱，三根极柱构成了差动式圆柱电容，能监测传感器电容值的微小变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对油液污染度的实施监测。该监测方法中的传感器极柱浸入到油液中，造成了油液流态的改变，影响了测量精度;油液在传感器极柱表面会形成沉积油膜，不仅造成测量精度下降，同时还带来传感器清洗问题。

　　[0004]文献2(赵新泽等，武汉水利电力大学(宜昌)学报，1999(3))公开了一种油液污染监测用电容传感器探头，该探头由一圆筒玻璃管与紧贴该管外壁的两半圆形电极组成，其实质为平行板电容传感器。该电容传感器激励极板与接收极板间距受液压管道直径约束，由于液压管道直径相对较大，该传感器灵敏度不够理想。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其采用非侵入的测量方式、对被测量的无约束性、监测信号强且灵敏度高、低成本、环境适应性强。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其采用一种磨损微粒在线监测设备，该设备包括温控模块、磁化模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、磁化模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口 ；所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成；

　　其包括如下步骤:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C;

　　2)，磁化模块将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成磁性大颗粒；

　　3)，吸附模块吸附经磁化模块磁化后的磁化聚合大微粒；

　　4)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　5)，消磁模块7给磁化颗粒消磁。

　　[0008]本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法进一步为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法进一步为:所述磁化装置包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流大小相等；所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0010]本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法进一步为:所述吸附模块采用同极相邻型吸附环;所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0011]本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法进一步为:所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环；所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。

　　[0012]本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法进一步为:所述相邻电容微粒监测模块包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁;其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍；所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。

　　[0013]本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法还为:其包括一ECU，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至E⑶上。

　　[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.本发明的多对正逆线圈结构的磁化模块，线圈电流可在线数字设定，以产生磁化需要的非均匀磁场，使油液中的磨损微粒强力磁化并聚合成大颗粒，同时使胶质颗粒分解消融并抑制气泡生长;通过吸附模块捕获管壁表面磁化颗粒。

　　[0015]2.在液压管路磨损微粒监测装置中引入基于电容边缘效应的相邻电容传感器，通过将磨损微粒磁化聚合成大颗粒，增加管壁表面油液的介电常数，极大提高了传感器输出信号强度并巧妙解决了信号强度和穿透深度指标冲突的矛盾。

　　[0016]3.在极板层设计中引入了有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板、接收极板和隔离极板组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，以此来获得最佳信号强度。

　　[0017]4.温控模块、磁化模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块相结合的液压管路磨损微粒监测技术路线，既保证了监测可靠性，同时又使得监测系统的整体性能最优。

　　[0018]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法的结构示意图。

　　[0019]图2是图1中的磁化模块的结构图。

　　[0020]图3是图2中的磁化线圈的结构图。

　　[0021]图4是图2中的磁化电流输出模块的结构图。

　　[0022]图5是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0023]图6是图1中的吸附装置为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0024]图7-1是图1中的相邻电容微粒监测模块的径向半剖图。

　　[0025]图7-2是图1中的相邻电容微粒监测模块的横向剖面图。

　　[0026]图7_3是图7_1中的接收极板和激励极板的不意图。

　　[0027]图7-4是图7-3中A处的局部放大图。

　　[0028]图8是E⑶的连接示意图。

　　[0029]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其由温控模块1、磁化模块2、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6、消磁模块7以及ECUlO等几部分组成。其中，所述温控模块1、磁化模块2、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6和消磁模块7依次连接。

　　[0030]所述温控模块I的一端设有油液入口8，用于将液压油输人装置，其由加热器、冷却器和温度传感器组成。该温控模块I主要目的是为磁化装置提供最佳的磁化温度约42°C。同时，温度作为最主要的环境噪声，不同的温度会导致液压管路中的油液介电常数发生显著变化，保持温度恒定即可避免相邻电容传感器受温度噪声的影响。

　　[0031]所述加热器为电加热器，可采用本身带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高;空冷器的管排数最优为8 ο温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0032]所述磁化装置2能将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，并使微米级的磨损微粒聚合成大颗粒，可提高相邻电容传感器的输出信号强度。同时，由电磁学理论可知，磁场强度越大，对铁磁性颗粒的吸引力也就越大，大尺寸的铁微粒移动速度比小尺寸的铁微粒快得多，将磨损微粒聚合成大颗粒也便于后续分离。

　　[0033]油液中携带的胶质颗粒和气泡的介电常数和液压油以及磨损颗粒的介电常数都不相同，为了避免对后面的相邻电容传感器监测造成影响，需要设计非均匀磁场分解或去除胶质颗粒和气泡。

　　[0034]根据磁场使分子取向排列论，当油液流过磁场时，磁场对油液中的胶质颗粒的运动会产生一定的影响，使得胶质颗粒在管路中作有序流动，减少了胶质颗粒的相互连接，从而起到分离胶质颗粒的降粘作用。同时，磁化的颗粒之间存在着内聚力，此力限制了气泡的形成和长大。无气泡时油液中的磁力线分布均匀，处于磁稳状态。当油液中有气泡时，气泡局部的磁力线发生弯由，弯曲的磁力线有恢复成原来均匀、平行、稳定状态的趋势，因而产生指向气泡中心的磁张力，此力能限制气泡的长大。

　　[0035]但磁场太强或太弱都很难取得好的磁处理效果。当磁感应强度在某一值附近时，磁处理具有最佳效果。同样，温度太高和太低降粘效果都不好。液压油中的胶质颗粒的分解降粘需要一定的温度和磁场强度，典型值为磁场强度在200mT左右，温度约42°C。设计非均匀磁场时要考虑到磁场的边缘效应所造成的影响，磁感应强度应设计为在油液流入的一端较强，而在油液流出的一端较弱，满足油液流出端，降低磁场、减轻边缘效应影响的要求，同时保证在油液的流入端的磁化效果。

　　[0036]本发明的磁化装置由铝质管道21、若干绕组22、铁质外壳23、法兰24以及若干磁化电流输出模块25组成。其中，所述铝质管道21使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道21中获得较高的磁场强度。

　　[0037]所述若干绕组22分别绕在铝质管道21外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组22都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块25控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组22相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道21内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组22都由正绕组26和逆绕组27组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道21轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均勾磁场。

　　[0038]所述铁质外壳23包覆于铝质管道21上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰24焊接在铝质管道21的两端。

　　[0039]每一磁化电流输出模块25连接至一绕组22，并由ECUlO控制，其利用数字电位计具有和ECUlO实时通讯并实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块25使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输出，可以和ECU之间实现单总线数据传输。ECU通过单总线实现对磁化绕组的多块磁化电流输出模块的电流设定和恒定输出。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0040]所述吸附模块5用于吸附经磁化装置2磁化后的磁化聚合大微粒。请参阅说明书附图5所示，所述吸附模块5采用同极相邻型吸附环时，该同极相邻型吸附环由铝质环形管道51、正向螺线管52、反向螺线管53以及铁质导磁帽54等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反向螺线管53分别布置于铝质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管52和反向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于铝质环形管道51的内壁上，其位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、以及正向螺线管52和反向螺线管53轴线的中间点。

　　[0041]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:吸附环内部有多个带铁芯的通电螺线管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线中间点的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺磁性铝质外管壁，这种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的捕获吸附能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。吸附完成后，ECU控制电磁铁断电，顺磁性铝质管道失去磁性，附着在管道内壁上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0042]进一步的，所述吸附装置5也可采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道51、正向螺线管52、反向螺线管53、铁质导磁帽54、隔板55、电击锤56以及电磁铁57等部件组成。其中，所述正向螺线管52和反向螺线管53分别布置于铝质环形管道51内并由ECUlO控制，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管52和反向螺线管53相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽54布置于铝质环形管道51的内壁上，其位于正向螺线管52和反向螺线管53相邻处、以及正向螺线管52和反向螺线管53轴线的中间点。所述电击锤56和电磁铁57位于隔板55之间。所述电磁铁57连接并能推动电击锤56，使电击锤56敲击铝质环形管道52内壁。所述ECUlO电性连接并控制正向螺线管52、反向螺线管53和电磁铁57。

　　[0043]所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:吸附环内部有多个带铁芯的通电螺线管，相邻的螺线管线圈通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极。同时，正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线中间点的吸附环内壁处设有铁质导磁帽，呈条状和吸附环轴线平行，吸附环的外壳为顺磁性铝质外管壁，这种设置有利于改善磁路，加大吸附环内壁处的磁场强度，增强对颗粒的捕获吸附能力。各螺线管电流由ECU直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。相邻螺线管之间还设有由电磁铁控制的电锤，两端通过隔板和螺线管磁隔离。这一电击锤的设置用于防止颗粒在铁质导磁帽处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁控制电锤敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗吸附环时，电击锤的敲击还可以提高清洗效果。吸附完成后，通过电磁铁控制电锤敲击吸附环的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开，随后ECU控制电磁铁断电，顺磁性铝质管道失去磁性，附着在管道内壁上磁性聚合大颗粒随油液沿管壁进入相邻电容微粒监测模块。

　　[0044]请参阅说明书附图7-1至附图7-4所示，所述相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况。所述相邻电容微粒监测模块6由有机玻璃内壁61、接地屏蔽层62、接收极板63、激励极板64以及外壁65等几部分组成。其中，所述机玻璃内壁61、接地屏蔽层62和外壁65呈管状结构，并依次自内而外设置。

　　[0045]所述机玻璃内壁61的厚度为0.5mm，介电常数为2.5(液压油的介电常数约2.1左右)，和液压油的介电常数接近，因此边缘电容为固定值；当有机玻璃内壁表面堆满磁化颗粒时，磁化颗粒、液压油与有机玻璃内壁形成混合电介质，对传感器边缘电容共同作用，磁化颗粒的介电常数通常大于10，是液压油和有机玻璃内壁的介电常数的数倍，足够引起电容传感器边缘电容的明显变化，因此可利用相邻电容传感器电容值的变化，从而反推油液介电常数的微小变化，进而实现对磨损微粒的实施监测。

　　[0046]基于电容边缘效应的相邻电容传感器性能主要取决于穿透深度(电场线的穿透深度)、信号强度(电容值的大小)以及噪声抑制、测量灵敏度(对电压变化或电场变化的灵敏度)和传感器的测量动态范围。现有的相邻电容传感器测量得到的电容值很微弱，通常为PF级甚至更小，对金属微粒等低介电常数的介质的测量效果则更差，因此提升传感器输出信号强度尤为关键。同时，信号强度和穿透深度两个指标是相互冲突的，这也是该传感器性能提升难点。

　　[0047]相邻电容传感器信号强度与传感器极板面积，极板间距，以及传感器与待测物体间的距离，待测物的介电常数都有着很大的关系。经磁化聚合、离心和吸附处理的磨损微粒在有机玻璃内壁表面聚集，颗粒数量的增加导致油液介电常数的增大，颗粒聚合带来的粒径增大也使得油液介电常数的增大，同时磁化也有增加介电常数的功能，三者同时作用，大大加强了信号强度;而又由于颗粒紧贴有机玻璃内壁表面，对穿透深度要求几乎为零，也解决了指标冲关冋题。

　　[0048]由于相邻电容传感器输出信号强度非常微弱，噪声对测量结果的影响显著。通常噪声主要来源于两方面，传感器自身的噪声和环境噪声。为此设计了接地屏蔽层来降低传感器自身噪声，接地屏蔽层62的介电常数为1.5-2.5，屏蔽层厚度为相邻电容传感器外壁65厚度的I到2倍之间为佳，以保证测量灵敏度。

　　[0049]所述接收极板63、激励极板64嵌设在接地屏蔽层62上，并位于机玻璃内壁61外侧，两者之间形成间隙磁场66，用于检测聚合颗粒67。所述接收极板63、激励极板64均采用有效边缘长且结构复杂的皮亚诺曲线结构极板层。该皮亚诺曲线结构极板层中，激励极板63、接收极板64组成的曲线能遍历正方形极板层中所有的点，得到一条充满整个正方形极板层空间的曲线。在极板层面积固定的情况下，该结构具有最长有效边缘、最大极板面积和最复杂结构，增加了有效极板面积与极板边缘，增加了传感器边缘电容值，降低了对外部接口电路灵敏度的要求。由此可获得最佳信号强度，传感器激励极板与接收极板采用弧形边缘也避免了极板拐角处的高灵敏性与不稳定性。进一步的，所述接收极板63、激励极板64两者之间设有隔离层69;所述隔离层69的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍，其能有效的将接收极板63、激励极板64隔离。

　　[0050]所述消磁模块7的一端设有油液出口9，其由剩磁传感器和消磁器组成。由于磁滞现象的存在，当铁磁材料磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点，需要外加磁场消磁。为了防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤，所述消磁模块7根据消磁器出口处剩磁传感器的检测值控制消磁器的消磁强度。此处采用的消磁方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低。

　　[0051]请参阅说明书附图8所示，所述磨损微粒在线监测装置进一步包括所述ECU10，其可选择Microchip公司的PIC16F877。所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块25、吸附模块5、相邻电容微粒监测模块6均电性连接至ECU上，并受ECU控制。

　　[0052]采用上述磨损微粒在线监测设备对液压有中的磨损微粒监测包括如下方法:

　　1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块I，通过温控模块I控制油液温度恒定在42°c;

　　2)，磁化模块2将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成磁性大颗粒；

　　3)，吸附模块5吸附经磁化模块2磁化后的磁化聚合大微粒；

　　4)，通过相邻电容微粒监测模块6在线监测液压管路中磨损微粒状况；

　　5)，消磁模块7给磁化颗粒消磁，防止磁化微粒进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0053]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:其采用一种磨损微粒在线监测设备，该设备包括温控模块、磁化模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块以及消磁模块;其中，所述温控模块、磁化模块、吸附模块、相邻电容微粒监测模块和消磁模块依次连接;所述温控模块的一端设有油液入口 ；所述消磁模块的一端设有油液出口，其由剩磁传感器和消磁器组成； 其包括如下步骤: 1)，液压管路中的油液携带磨损微粒通过温控模块，通过温控模块控制油液温度恒定在 42°C; 2)，磁化模块将油液中携带的磨损微粒的强力磁化，使微米级的磨损微粒聚合成磁性大颗粒； 3)，吸附模块吸附经磁化模块磁化后的磁化聚合大微粒； 4)，通过相邻电容微粒监测模块在线监测液压管路中磨损微粒状况； 5 )，消磁模块7给磁化颗粒消磁。2.如权利要求1所述的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:所述磁化装置包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成，正绕组和逆绕组内的电流大小相等;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。4.如权利要求3所述的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:所述吸附模块采用同极相邻型吸附环;所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。5.如权利要求3所述的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:所述吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环;所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。6.如权利要求1所述的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:所述相邻电容微粒监测装置包括有机玻璃内壁、接地屏蔽层、接收极板、激励极板以及外壁；其中，所述机玻璃内壁、接地屏蔽层和外壁呈管状结构，并依次自内而外设置;所述机玻璃内壁的厚度为0.5mm，介电常数为2.5;所述接地屏蔽层的介电常数为1.5-2.5，厚度为外壁厚度的I到2倍;所述接收极板、激励极板嵌设在接地屏蔽层上，并位于机玻璃内壁外侧;所述接收极板、激励极板均采用皮亚诺曲线结构极板层，两者之间设有隔离层;所述隔离层的宽度为有机玻璃内壁厚度的0.8-1倍。7.如权利要求1所述的采用吸附和相邻电容的磨损微粒在线监测方法，其特征在于:其进一步包括一 E⑶，所述剩磁传感器、消磁器、加热器、冷却器、温度传感器、磁化电流输出模块、吸附模块和相邻电容微粒监测模块均电性连接至ECU上。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909614SQ201610312311

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】张国云

　　【申请人】张国云

　　一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其通过U型微粒分离模块实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，含微量小粒径微粒的管道中心的油液通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度；进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒；沉积在内筒底部的污染颗粒通过电控止回阀排出到回油筒，提高滤芯使用寿命。

　　【专利说明】一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压油过滤方法，具体涉及一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，属于液压设备技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70 %。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨肩占比在20 %?70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003]过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，以保护这类抗污染能力差的液压元件，因此对液压油的清洁度要求更高。

　　[0004]然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在以下不足:(I)各类液压元件对油液的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题;(2)液压系统中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件的使用寿命。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其采用一种过滤器，该过滤器包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上;所述外桶的底部设有一液压油出油口； 其包括如下步骤:

　　1)，回流液压油进入U型微粒分离模块的温控模块，通过温控模块调节油温到最佳的磁化温度40-50°C，之后进入磁化模块；

　　2)，通过磁化模块对回油进行磁化，使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，之后送至第一吸附模块；

　　3)，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块；

　　4)，旋转磁场离心模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附丰旲块;

　　5)，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　6)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性；

　　6)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤；

　　7)，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤；

　　8)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。

　　[0008]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0010]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0011]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间;所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。

　　[0012]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。

　　[0013]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0014]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。

　　[0015]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法进一步为:所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0016]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法还为:所述滤芯的精度为1-5微米。

　　[0017]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒，这种十字流过滤方式对滤芯表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加，沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤芯使用寿命。

　　[0018]2.通过控制液压油的温度和磁场强度，使油液中的颗粒强力磁化聚集成大颗粒，并促使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒“分离”并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0019]3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流，且电流数值可在线数字设定。

　　[0020]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器的结构示意图。

　　[0021]图2是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0022]图3是图2中的磁化模块的结构示意图。

　　[0023]图4是图3中的绕组的结构示意图。

　　[0024]图5是图3中的磁化电流输出模块的电路图。

　　[0025]图6是图2的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0026]图7是图2中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0027]图8是图2中的旋转磁场离心模块的结构示意图。

　　[0028]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其由底板6、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤芯18、外桶19以及端盖25等几部分组成。

　　[0029]其中，所述U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19依次置于底板6上。所述U型微粒分离模块3上设有一用于通入液压油的液压油进口 I，其包括一U型管31，U型管31上依次安装有温控模块32、磁化模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离心模块36、第二吸附模块37以及消磁模块35。

　　[0030]所述温控模块32主要目的是为磁化模块33提供最佳的磁化温度40_50°C，同时还兼具油液降粘的作用，其包括加热器、冷却器和温度传感器。所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。所述冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数最优为8。所述温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0031]所述磁化模块33实现金属颗粒的强力磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，便于后续吸附分离。同时磁化模块32还需要提供非均匀磁场，对液压油中的胶质颗粒进行磁化分解，使胶质微粒分解为更小粒径尺寸的微粒，减轻污染。

　　[0032]所述磁化模块33由铝质管道331、若干绕组332、铁质外壳333、法兰334以及若干磁化电流输出模块335组成。其中，所述铝质管道331使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道331中获得较高的磁场强度。

　　[0033]所述若干绕组332分别绕在铝质管道331外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组332都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块335控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组332相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道331内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组332都由正绕组336和逆绕组337组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道331轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均匀磁场。

　　[0034]所述铁质外壳333包覆于铝质管道331上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰334焊接在铝质管道331的两端，并通过法兰法兰334在U型管20中。

　　[0035]每一磁化电流输出模块335连接至一绕组332，其利用数字电位计实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块335的电路原理图可参见附图5，其使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0036]所述第一吸附模块34用于吸附经磁化模块33磁化后的磁性聚合大微粒，其可采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由铝质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343以及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于铝质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于铝质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、以及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0037]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343，相邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，铝质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。

　　[0038]进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁帽344、隔板345、电击锤346以及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于铝质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于铝质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、以及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。所述电击锤346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电击锤346，使电击锤346敲击招质环形管道342内壁。

　　[0039]所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343，相邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，铝质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。而通过电击锤346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347控制电击锤346敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道341时，电击锤346的敲击还可以提高清洗效果。

　　[0040]所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离心力的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得以提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0041]所述旋转磁场离心模块36利用旋转磁场离心未被第一吸附装置34吸附的微小磁化颗粒，其由铝质管道361、铁质外壳362、三相对称绕组363、法兰364以及三相对称电流模块365组成。所述三相对称绕组363绕在铝质管道361外。所述铁质外壳362包覆于铝质管道361上。所述法兰364焊接在铝质管道361的两端。所述三相对称电流模块365连接所述三相对称绕组363。

　　[0042]所述旋转磁场离心模块36的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁场离心模块36，三相对称电流模块365使三相对称绕组363中流过三相对称电流，该电流在铝质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的作用下以螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中“分离”出来，聚集在铝质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0043]所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同，其能进一步吸附经旋转磁场离心模块36分离的颗粒。

　　[0044]所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0045]所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流到油箱。

　　[0046]所述回油筒7的底部设有一溢流阀8，该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0047]所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13以及若干螺栓21安装于端盖25上。所述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中心的油液仅含微量小粒径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0048]进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空心圆柱16，空心圆柱16的上方设有压差指示器14，该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0049]所述滤芯18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0050]所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口 5将过滤好的液压油排出。

　　[0051 ]在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒分离模块3出口处的油液中，中心的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒进油管22进入回油筒7，再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略低于过滤出口处压力，以保证内筒15过滤流量。

　　[0052]另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液以切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤芯18，滤液在离心力的作用下紧贴滤芯18表面，滤液平行于滤芯18的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯18表面方向流出到外筒19，这两个流动的方向互相垂直交错，故称其为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤芯18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤芯的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中心的空心圆筒16上升，此时，压差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤芯18的堵塞情况，若超过阈值，则调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24，使内筒15底部含较多污染颗粒的滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7，避免了底部滤芯18堵塞状况恶化，从而延长了滤芯18使用寿命。

　　[0053]采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下:

　　1)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的温控模块32，通过温控模块32调节油温到最佳的磁化温度40-50 °C，之后进入磁化模块33 ；

　　2)，通过磁化模块33对回油进行磁化，使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，之后送至第一吸附模块34;

　　3)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块36;

　　4)，旋转磁场离心模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附模块37;

　　5)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　6)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　6)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行高精度过滤；

　　7)，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤；

　　8)，高精度过滤后的油液排入外筒19，并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0054]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:其采用一种过滤器，该过滤器包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖；其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上;所述外桶的底部设有一液压油出油口； 其包括如下步骤: 1)，回流液压油进入U型微粒分离模块的温控模块，通过温控模块调节油温到最佳的磁化温度40-50°C，之后进入磁化模块； 2)，通过磁化模块对回油进行磁化，使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，之后送至第一吸附模块； 3)，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块； 4)，旋转磁场离心模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附丰旲块; 5)，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒； 6)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性； 6)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤； 7)，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤； 8)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。2.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管；温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。4.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。5.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。6.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。7.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。8.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。9.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。10.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤方法，其特征在于:所述滤芯的精度为1-5微米。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909615SQ201610312386

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】张国云

　　【申请人】张国云

　　一种采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上；滤波器和U型微粒分离模块连接，其采用工况自适应抑波滤波器；U型微粒分离模块包括一U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、吸附模块和消磁模块；U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接；内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上；螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过内筒进油管连接；内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央；滤芯设置在内筒的内壁上。本发明具有过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长等诸多优点。

　　【专利说明】-种采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤器，具体设及一种采用抑波、起电、分离和吸附的过滤 装置，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用抑波、起电、分离和吸 附的过滤装置，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用抑波、起电、分离和吸附的 过滤装置，其包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W及 端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包括 输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型滤波器W及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于 外壳的一端，其延伸入外壳内，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端， 其延伸入外壳内，其和U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内； 所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一双管插入式滤波器;所述弹性薄壁的轴向上均 匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成； 所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔IW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I的外 侧设一串联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥形插入管连 通;该锥形插入管靠近输入管侧;所述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻 尼孔相连通;所述串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变 结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤 波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、吸附模 块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒 置于外桶内，其通过一顶板W及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和 U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延 伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设 置;所述滤忍设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油 P。

　　[0008] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述输入管和输 出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振容腔I和并 联共振容腔内，其锥度角为10%所述锥形变结构阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹 性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼 孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于串联共 振容腔II内，其锥度角为10°。

　　[0009] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述起电模块包 括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电极控制器。

　　[0010] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述分离模块采 用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及磁极控制器;其 中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所述两 个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0011] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述分离模块采 用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外;所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所 述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0012] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述分离模块采 用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、螺线管W及螺线 管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控制电路电性 连接。

　　[0013] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述吸附模块采 用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管W 及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向 相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于 侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向 螺线管轴线的中间点。

　　[0014] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述吸附模块采 用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相邻型吸附环包括侣质环形管道、正 向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线 管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管 相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管 和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺 线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电 击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0015] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置进一步设置为:所述回油筒的底 部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油 口通过管道连接至一油箱。

　　[0016] 本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置还设置为:所述内筒的底部呈倒 圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀;所述内筒的 中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上； 所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0018] 1.通过滤波器衰减液压油的压力/流量脉动，使滤忍在工作时不发生振动，W提高 过滤性能;液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁 运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入 回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内 筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的 油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下紧 贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向流 出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加， 沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用寿 命。

　　[0019] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0020] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0021] 图1是本发明的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置的结构示意图。

　　[0022] 图2是图1中的滤波器的结构示意图。

　　[0023] 图3是图2中沿A-A的剖面图。

　　[0024] 图4是图3中H型滤波器示意图。

　　[0025] 图5是图3中串联H型滤波器示意图。

　　[0026] 图6是H型滤波器和串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为串联H型滤波器 频率特性。

　　[0027] 图7是串并联H型滤波器频率特性图。

　　[00%]图8是双管插入式滤波器的结构示意图。

　　[0029] 图9是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0030] 图10是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0031] 图10(a)至图10(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。

　　[0032] 图11是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0033] 图12是图11中的起电模块的结构示意图。

　　[0034] 图13是图11中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0035] 图14是图11中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0036] 图15是图11中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0037] 图16是图11中的吸附模块为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0038] 图17是图11中的吸附模块为带电击键的同极相邻型吸附环的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0039] 请参阅说明书附图1至附图17所示，本发明为一种采用抑波、起电、分离和吸附的 过滤装置，其由底板6、滤波器8、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤忍18、 外桶19W及端盖25等几部分组成。其中，所述滤波器8、U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19 依次置于底板6上。

　　[0040] 所述滤波器8用于将液压油输入，并可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，和抑制流量波动。所述滤波器8由输入管81、外壳88、输出管89、弹性薄壁87、H型滤波器 812W及串联H型滤波器813等几部分组成。

　　[0041 ]其中，所述输入管81连接于外壳89的一端，其延伸入外壳88内，其和一液压油进口 1对接;所述输出管811连接于外壳89的另一端，其延伸入外壳88内，其和U型微粒分离模块3 对接。所述弹性薄壁87沿外壳的径向安装于外壳88内。所述输入管81和输出管89的轴线不 在同一轴线上，运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0042] 所述输入管81、输出管89和弹性薄壁87共同形成一双管插入式滤波器，从而衰减 液压系统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0043]

　　[0044] -输入管直径Z-特性阻抗

　　[0045]

　　[0046]

　　[0047]

　　[004引

　　[0049] d2-输出管直径D-容腔直径Ii-输入端插入管长度b-输出端插入管长度 L-容腔总长度和输入端输出端插入管长度和的差值

　　[0050] 由上式可见，双管插入式容腔滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力 脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频 的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0051] 所述双管插入式滤波器的设计原理如下：管道中压力脉动频率较高时，压力波动 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入双管插入式容腔时，液 流超过平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收 压力脉动能量。

　　[0052] 所述弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹忡薄壁固有频率为：

　　[0化3]

　　[0054] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0055] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0056] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0057] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁87的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。 [005引所述弹性薄壁87的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，S型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器S型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁87的内外 壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频率做周期性振 动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可知， 弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直接相关，为了 提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值 为小于0. lmm0

　　[0059] 进一步的，所述弹性薄壁87和外壳88之间形成串联共振容腔I84W及并联共振容 腔85。所述串联共振容腔184的外侧设一串联共振容腔1183,所述串联共振容腔184和串联 共振容腔1183之间通过一锥形插入管82连通，该锥形插入管82靠近输入管81侧，使共振容 腔I和II形成非对称结构，W降低滤波器固有共振频率。所述锥形插入管82开口较宽处位于 串联共振容腔1183内，其锥度角为10°。所述弹性薄壁87的轴向上均匀开有若干锥形变结构 阻尼孔86。

　　[0060] 所述H型滤波器812位于并联共振容腔85内，其和锥形变结构阻尼孔86相连通。所 述锥形变结构阻尼孔86开口较宽处位于串联共振容腔184和并联共振容腔85内，其锥度角 为10°。按集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0061]

　　[0062] a--介质中音速^--阻尼孔长化一一阻尼孔直径

　　[0063] L2一一并联共振容腔高度化一一并联共振容腔直径。

　　[0064] 所述串联H型滤波器813位于串联共振容腔184和串联共振容腔1183内，其亦和锥 形变结构阻尼孔86相连通。按集总参数法处理后，串联H型滤波器813的两个固有角频率为：

　　[0067] a-介质中音速Ii-阻尼孔长山一阻尼孔直径13-共振管长

　　[0068] Cb-共振管直径b-串联共振容腔1高度Cb-串联共振容腔1直径

　　[0069] 14 -串联共振容腔2高度cU-串联共振容腔2直径。

　　[0070] 所述H型滤波器812和串联H型滤波器813轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波 器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布了多个串并联H型 滤波器（图中只画出了 2个），彼此之间用隔板820隔开，运多个滤波器的共振频带各不相同， 组合在一起后可全面覆盖整个中低频滤波频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0071] 由图細型滤波器和串联H型滤波器频率特性及公式均可发现，串联H型滤波器有2 个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;H型滤波器有1个 固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;选择合适的滤 波器参数，使H型滤波器的固有角频率刚好落在串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如 图7所示，既在一定的频率范围内形成了3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无 论压力脉动频率处于波峰处还是波谷处均能保证较好的滤波效果。多个串并联H型滤波器 构成的滤波器组既可覆盖整个中低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0072] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔86由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形 较窄端开口于弹性薄壁87。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁87的杨氏模量 要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模 量要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构 起滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态;而当脉动频率落在中频段 时，滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁87滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼 孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构 变为插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形 弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被 设计为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉 动频率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图IO(C) 状态。运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工 况下滤波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[0073] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的串并联H型滤波器组 的容腔长度、双管插入式容腔滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相等，保 证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而串并联H型滤波器的锥形变结构 阻尼孔开在弹性薄壁上，沿轴线方向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性能几 乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波器相 当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0074] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0075] 1)，液压流体通过输入管进入双管插入式滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成 高频压力脉动的滤波；

　　[0076] 2)，通过弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0077] 3)，通过串并联H型滤波器组，W及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0078] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且串并联H型滤 波器长度、双管插入式滤波器长度和弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰值位置 一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波；

　　[0079] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0080] 所述U型微粒分离模块3包括一 U型管31，U型管31上依次安装有起电模块32、分离 模块33、吸附模块34、W及消磁模块35。

　　[0081 ]所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0082] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[0083] 所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0084] 所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0085] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0086] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0087] Fi=qvB

　　[0088] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0089] Fd=63T . n . r ? V

　　[0090] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0091] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0092]

　　[0093] ^ t2可由下式求解

　　[0094]

　　[0095] 调节B，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0096] 所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[0097] 所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0098] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0099] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0100] Fi=qvB

　　[0101] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0102] Fd=GJT-n-r-V

　　[0103] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0104] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似用下式表示

　　[0105]

　　[0106] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0107]

　　[0108] 明吸巧ti<>t2，叫口」化巧力、罔规沫:。

　　[0109] 所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。

　　[0110] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带 电颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直， 带电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便 实现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0111] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为y〇，则：

　　[0112] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0113] Fi=qvB

　　[0114] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0115] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0116] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0117] 带电颗粒通过分离模块的时间可近似用下式表示

　　[011 引

　　[0119] *"、化…化、一I---处的时间可由下式求解

　　[0121] 螺线管内部的磁场强度可近似为恒值

　　[0120]

　　[0122]

　　[0123] 调节I，使得ti〉t2，即可达到分离效果。

　　[0124] 所述吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用同极 相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343 W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于侣 质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产 生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342 和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0125] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0126] 进一步的，所述吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键 的同极相邻型吸附环由侣质环形管道％1、正向螺线管％2、反向螺线管％3、铁质导磁帽 344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线 管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向 螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其 位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的 中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电击 键346,使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0127] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0128] 所述吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力的作 用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W提高； 在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运动，延长 了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0129] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0130] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0131] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0132] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0133] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0134] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0135] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0136] 在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0137] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0138] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0139] 1)，液压管路中的油液通过滤波器8,滤波器8衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0140] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[0141] 3)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至吸附装置34;

　　[0142] 4)，通过吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至消磁模块35;

　　[0143] 5)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0144] 6)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进 行局精度过滤；

　　[0145] 7 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0146] 8)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0147] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:包括底板、滤波器、U型微 粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离 模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型 滤波器以及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其延伸入外壳内，其和一 液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内，其和U型微粒分离模 块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形 成一双管插入式滤波器;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥 形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振 容腔I以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，所述串联共振 容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥形插入管连通;该锥形插入管靠近输入管侧;所述H 型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述串联H型滤波器位于串 联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串 联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型 管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块 和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干 螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进 油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直 径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其 精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口。2. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述输入 管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振容腔 I和并联共振容腔内，其锥度角为10° ;所述锥形变结构阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨氏模 量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹 性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于 串联共振容腔II内，其锥度角为10°。3. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述起电 模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电极控 制器。4. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述分离 模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁极以及磁极控制 器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所 述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。5. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述分离 模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组 以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外；所述铁质外壳包覆于铝质管 道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。6. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述分离 模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺旋管道、螺线管以 及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控制电 路电性连接。7. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述吸附 模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺 线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通 有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽 布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管 和反向螺线管轴线的中间点。8. 如权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述吸附 模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管 道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反 向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向 螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向 螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于 正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能 推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。9. 权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述回油筒 的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该 排油口通过管道连接至一油箱。10. 权利要求1所述的采用抑波、起电、分离和吸附的过滤装置，其特征在于:所述内筒 的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀； 所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安 装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909616SQ201610312515

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上；滤波器和U型微粒分离模块连接，其采用工况自适应抑波滤波器；U型微粒分离模块包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块和消磁模块；U型微粒分离模块和回油筒的上方通过回油筒进油管连接；内筒置于外桶内，其安装于端盖上；螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过内筒进油管连接；内筒进油管位于回油筒进油管内；滤芯设置在内筒的内壁上。本发明具有过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长等诸多优点。

　　【专利说明】-种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤装置，具体设及一种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场 的过滤装置，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用抑波、磁化、吸附和旋 转磁场的过滤装置，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁 场的过滤装置，其包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶 W及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器 包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、H型滤波器W及串联H型滤波器;其中，所述输入管连 接于外壳的一端，其延伸入外壳内，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一 端，其延伸入外壳内，其和U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳 内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一双管插入式滤波器;所述弹性薄壁的轴向上 均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组 成;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔IW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I 的外侧设一串联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥形插入 管连通;该锥形插入管靠近输入管侧;所述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结 构阻尼孔相连通;所述串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥 形变结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H 型滤波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有溫控模块、磁化模块、第 一吸附模块、旋转磁场离屯、模块、第二吸附模块W及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回 油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板W及若干螺栓 安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管 连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小 于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤忍设置在内筒的内壁上，其精度 为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油口。

　　[0008] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述输入管 和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振容腔I 和并联共振容腔内，其锥度角为10%所述锥形变结构阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量 比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性 阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于串 联共振容腔II内，其锥度角为10°。

　　[0009] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述溫控模 块包括加热器、冷却器和溫度传感器;所述加热器采用带溫度检测的重庆金鸿的润滑油加 热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;溫度传感器采 用销电阻溫度传感器。

　　[0010] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述磁化模 块包括侣质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰W及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕 组分别绕在侣质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于侣质管道上； 所述法兰焊接在侣质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0011] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述第一吸 附模块和第二吸附模块均采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环形管 道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣 质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性 磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相 邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0012] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述第一吸 附模块和第二吸附模块均采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相邻型吸 附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电磁铁； 所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使 得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的 内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中 间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板之间；所 述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0013] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述旋转磁 场离屯、模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组、法兰W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外;所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在侣质管道 的两端;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0014] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述回油筒 的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该 排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0015] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置进一步设置为:所述内筒的 底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。

　　[0016] 本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置还设置为:所述内筒的中央 竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述 内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0018] 1.通过滤波器衰减液压油的压力/流量脉动，使滤忍在工作时不发生振动，W提高 过滤性能;液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁 运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入 回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内 筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的 油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下紧 贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向流 出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加， 沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用寿 命。

　　[0019] 2.通过控制液压油的溫度和磁场强度，使油液中的颗粒强力磁化聚集成大颗粒， 并促使胶质颗粒分解消融，通过吸附模块形成高效吸附，通过消磁装置对残余颗粒消磁避 免危害液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0020] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0021] 图1是本发明的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置的结构示意图。

　　[0022] 图2是图1中的滤波器的结构示意图。

　　[0023] 图3是图2中沿A-A的剖面图。

　　[0024] 图4是图3中H型滤波器示意图。

　　[0025] 图5是图3中串联H型滤波器示意图。

　　[0026] 图6是H型滤波器和串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为串联H型滤波器 频率特性。

　　[0027] 图7是串并联H型滤波器频率特性图。

　　[00%]图8是双管插入式滤波器的结构示意图。

　　[0029]图9是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0030] 图10是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0031] 图10(a)至图10(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。

　　[0032] 图11是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0033] 图12是图11中的磁化模块的结构示意图。

　　[0034] 图13是图12中的绕组的结构示意图。

　　[0035] 图14是图12中的磁化电流输出模块的电路图。

　　[0036] 图15是图11的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0037] 图16是图11中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击键的同极相邻型吸附环 的结构示意图。

　　[0038] 图17是图11中的旋转磁场离屯、模块的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0039] 请参阅说明书附图1至附图17所示，本发明为一种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁 场的过滤装置，其由底板6、滤波器8、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤 忍18、外桶19W及端盖25等几部分组成。其中，所述滤波器8、U型微粒分离模块2、回油筒7、 外桶19依次置于底板6上。

　　[0040] 所述滤波器8用于将液压油输入，并可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，和抑制流量波动。所述滤波器8由输入管81、外壳88、输出管89、弹性薄壁87、H型滤波器 812W及串联H型滤波器813等几部分组成。

　　[0041 ]其中，所述输入管81连接于外壳89的一端，其延伸入外壳88内，其和一液压油进口 1对接;所述输出管811连接于外壳89的另一端，其延伸入外壳88内，其和U型微粒分离模块3 对接。所述弹性薄壁87沿外壳的径向安装于外壳88内。所述输入管81和输出管89的轴线不 在同一轴线上，运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0042] 所述输入管81、输出管89和弹性薄壁87共同形成一双管插入式滤波器，从而衰减 液压系统高频压力脉动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0043]

　　[0044] -输入管直径Z-特性阻抗

　　[0045]

　　[0046]

　　[0047]

　　[004引

　　[0049] d2-输出管直径D-容腔直径Ii-输入端插入管长度b-输出端插入管长度 L-容腔总长度和输入端输出端插入管长度和的差值

　　[0050] 由上式可见，双管插入式容腔滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力 脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频 的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0051] 所述双管插入式滤波器的设计原理如下：管道中压力脉动频率较高时，压力波动 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管进入双管插入式容腔时，液 流超过平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收 压力脉动能量。

　　[0052] 所述弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 法处理后得到的弹性薄壁固有频率为：

　　[0化3]

　　[0054] k-弹性薄壁结构系数 h-弹性薄壁厚度 R-弹性薄壁半径

　　[0055] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0056] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0057] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁87的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。 [005引所述弹性薄壁87的设计原理如下：管道中产生中频压力脉动时，S型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器S型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁87的内外 壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频率做周期性振 动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可知， 弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直接相关，为了 提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值 为小于0. lmm0

　　[0059] 进一步的，所述弹性薄壁87和外壳88之间形成串联共振容腔I84W及并联共振容 腔85。所述串联共振容腔184的外侧设一串联共振容腔1183,所述串联共振容腔184和串联 共振容腔1183之间通过一锥形插入管82连通，该锥形插入管82靠近输入管81侧，使共振容 腔I和II形成非对称结构，W降低滤波器固有共振频率。所述锥形插入管82开口较宽处位于 串联共振容腔1183内，其锥度角为10°。所述弹性薄壁87的轴向上均匀开有若干锥形变结构 阻尼孔86。

　　[0060] 所述H型滤波器812位于并联共振容腔85内，其和锥形变结构阻尼孔86相连通。所 述锥形变结构阻尼孔86开口较宽处位于串联共振容腔184和并联共振容腔85内，其锥度角 为10°。按集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0061]

　　[0062] a--介巧中胥速 ^--阻尼孔长化--阻尼孔直径

　　[0063] L2一一并联共振容腔高度化一一并联共振容腔直径。

　　[0064] 所述串联H型滤波器813位于串联共振容腔184和串联共振容腔1183内，其亦和锥 形变结构阻尼孔86相连通。按集总参数法处理后，串联H型滤波器813的两个固有角频率为：

　　[00 化]

　　[0

　　[0067] a-介质中音速 Ii-阻尼孔长 di-阻尼孔直径13-共振管长

　　[0068] Cb-共振管直径 b-串联共振容腔1高度d2-串联共振容腔1直径

　　[0069] 14 -串联共振容腔2高度Ck一串联共振容腔2直径。

　　[0070] 所述H型滤波器812和串联H型滤波器813轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波 器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布了多个串并联H型 滤波器（图中只画出了 2个），彼此之间用隔板820隔开，运多个滤波器的共振频带各不相同， 组合在一起后可全面覆盖整个中低频滤波频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0071 ]由图6 H型滤波器和串联H型滤波器频率特性及公式均可发现，串联H型滤波器有2 个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;H型滤波器有1个 固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;选择合适的滤 波器参数，使H型滤波器的固有角频率刚好落在串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图 7所示，既在一定的频率范围内形成了3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论 压力脉动频率处于波峰处还是波谷处均能保证较好的滤波效果。多个串并联H型滤波器构 成的滤波器组既可覆盖整个中低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0072] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔86由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形 较窄端开口于弹性薄壁87。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁87的杨氏模量 要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模 量要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构 起滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态;而当脉动频率落在中频段 时，滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁87滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼 孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构 变为插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形 弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被 设计为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉 动频率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图IO(C) 状态。运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工 况下滤波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[0073] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的串并联H型滤波器组 的容腔长度、双管插入式容腔滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相等，保 证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而串并联H型滤波器的锥形变结构 阻尼孔开在弹性薄壁上，沿轴线方向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性能几 乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波器相 当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0074] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0075] 1)，液压流体通过输入管进入双管插入式滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成 高频压力脉动的滤波；

　　[0076] 2)，通过弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0077] 3)，通过串并联H型滤波器组，W及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0078] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且串并联H型滤 波器长度、双管插入式滤波器长度和弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰值位置 一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波；

　　[0079] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0080] 所述U型微粒分离模块3包括一 U型管31，U型管31上依次安装有溫控模块32、磁化 模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离屯、模块36、第二吸附模块37W及消磁模块35。

　　[0081] 所述溫控模块32主要目的是为磁化模块33提供最佳的磁化溫度40-5(TC，同时还 兼具油液降粘的作用，其包括加热器、冷却器和溫度传感器。所述加热器采用带溫度检测的 重庆金鸿的润滑油加热器。所述冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点， 散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热 性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片 根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数最优为8。所述溫度传感器采用销电阻溫度传感 器。

　　[0082] 所述磁化模块33实现金属颗粒的强力磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗 粒，便于后续吸附分离。同时磁化模块32还需要提供非均匀磁场，对液压油中的胶质颗粒进 行磁化分解，使胶质微粒分解为更小粒径尺寸的微粒，减轻污染。

　　[0083] 所述磁化模块33由侣质管道331、若干绕组332、铁质外壳333、法兰334W及若干磁 化电流输出模块335组成。其中，所述侣质管道331使油液从其中流过而受到磁化处理，且侣 的磁导率很低，可W使管道331中获得较高的磁场强度。

　　[0084] 所述若干绕组332分别绕在侣质管道331外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘 漆制成。各绕组332都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块335控制，其中电 流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组332相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流 环不是真正的"圆"，而是有个缺口，运会造成侣质管道331内磁场的径向分布不均匀，从而 影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组332都由正绕组336和逆绕组337组成，目 的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的 电流大小相等。在侣质管道331轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用W形 成前述要求的非均匀磁场。

　　[0085] 所述铁质外壳333包覆于侣质管道331上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所 述法兰334焊接在侣质管道331的两端，并通过法兰法兰334在U型管20中。

　　[0086] 每一磁化电流输出模块335连接至一绕组332,其利用数字电位计实时修改阻值的 特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块335的电路原理图可参见附图5， 其使用的数字电位计为AD5206,具有6通道的输。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实 现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运 放OPA 549。

　　[0087] 所述第一吸附模块34用于吸附经磁化模块33磁化后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0088] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0089] 进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电 击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁 帽344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺 线管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反 向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上， 其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线 的中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电 击键346，使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0090] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0091] 所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力 的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W 提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运 动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0092] 所述旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场离屯、未被第一吸附装置34吸附的微小磁 化颗粒，其由侣质管道361、铁质外壳362、=相对称绕组363、法兰364W及=相对称电流模 块365组成。所述S相对称绕组363绕在侣质管道361外。所述铁质外壳362包覆于侣质管道 361上。所述法兰364焊接在侣质管道361的两端。所述=相对称电流模块365连接所述=相 对称绕组363。

　　[0093] 所述旋转磁场离屯、模块36的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁 场离屯、模块36，=相对称电流模块365使=相对称绕组363中流过=相对称电流，该电流在 侣质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下W螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在侣质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0094] 所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同， 其能进一步吸附经旋转磁场离屯、模块36分离的颗粒。

　　[00M]所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0096] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0097] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0098] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0099] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0100] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0101] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0102] 在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0103] 另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0104] 采用上述滤油装置对回流液压油处理的工艺步骤如下：

　　[0105] 1)，液压管路中的油液通过滤波器8,滤波器8衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0106] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的溫控模块32,通过溫控模块32调节油溫 到最佳的磁化溫度40-50°C，之后进入磁化模块33;

　　[0107] 3)，通过磁化模块33对回油进行磁化，使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，之后送 至第一吸附模块34;

　　[0108] 4)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离 屯、模块36;

　　[0109] 5)，旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第 二吸附模块37;

　　[0110] 6)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0111] 7)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0112] 8)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0113] 9 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0114] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0115] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:包括底板、滤波器、U 型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒 分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、 H型滤波器以及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其延伸入外壳内，其 和一液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端，其延伸入外壳内，其和U型微粒分 离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共 同形成一双管插入式滤波器;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所 述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联 共振容腔I以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，所述串联 共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥形插入管连通;该锥形插入管靠近输入管侧;所 述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述串联H型滤波器位 于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器 和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸 附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所 述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒 内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管 内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管 同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压 油出油口。2. 如权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述 输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振 容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10° ;所述锥形变结构阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨 氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥 形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处 位于串联共振容腔II内，其锥度角为10°。3. 如权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述 温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润 滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传 感器采用铂电阻温度传感器。4. 如权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述 磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述 若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质 管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。5. 如权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述 第一吸附模块和第二吸附模块均采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环 形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置 于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生 同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线 管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。6. 如权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述 第一吸附模块和第二吸附模块均采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相 邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电 磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电 流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形 管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴 线的中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板 之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。7. 权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述旋 转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所 述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质 管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。8. 权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述回 油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油 口，该排油口通过管道连接至一油箱。9. 权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述内 筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回 阀。10. 权利要求1所述的采用抑波、磁化、吸附和旋转磁场的过滤装置，其特征在于:所述 内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于 端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909617SQ201610312543

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上；U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块和消磁模块；U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接；内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上；螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接；内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央；滤芯设置在内筒的内壁上。本发明具有过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长等诸多优点。

　　【专利说明】一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器

　　[0001]

　　【技术领域】

　　本发明涉及一种液压油过滤装置，具体涉及一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，属于液压设备技术领域。

　　[0002]

　　【【背景技术】】

　　国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70 %。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨肩占比在20 %?70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003]过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，以保护这类抗污染能力差的液压元件，因此对液压油的清洁度要求更高。

　　[0004]然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在以下不足:(I)各类液压元件对油液的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题;(2)液压系统中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件的使用寿命。

　　[0005]因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，以克服现有技术中的所述缺陷。

　　[0006]

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性高，使用寿命长的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器。

　　[0007]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上;所述外桶的底部设有一液压油出油口。

　　[0008]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0009]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。

　　[0010]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0011]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间;所述电击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。

　　[0012]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。

　　[0013]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。

　　[0014]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。

　　[0015]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器进一步设置为:所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。

　　[0016]本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器还设置为:所述滤芯的精度为1-5微米。

　　[0017]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:

　　1.液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒，这种十字流过滤方式对滤芯表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加，沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤芯使用寿命。

　　[0018]2.通过控制液压油的温度和磁场强度，使油液中的颗粒强力磁化聚集成大颗粒，并促使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒“分离”并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0019]3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流，且电流数值可在线数字设定。

　　[0020]

　　【【附图说明】】

　　图1是本发明的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器的结构示意图。

　　[0021]图2是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0022]图3是图2中的磁化模块的结构示意图。

　　[0023]图4是图3中的绕组的结构示意图。

　　[0024]图5是图3中的磁化电流输出模块的电路图。

　　[0025]图6是图2的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0026]图7是图2中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。

　　[0027]图8是图2中的旋转磁场离心模块的结构示意图。

　　[0028]

　　【【具体实施方式】】

　　请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其由底板6、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流道17、滤芯18、外桶19以及端盖25等几部分组成。

　　[0029]其中，所述U型微粒分离模块2、回油筒7、外桶19依次置于底板6上。所述U型微粒分离模块3上设有一用于通入液压油的液压油进口 I，其包括一U型管31，U型管31上依次安装有温控模块32、磁化模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离心模块36、第二吸附模块37以及消磁模块35。

　　[0030]所述温控模块32主要目的是为磁化模块33提供最佳的磁化温度40-50°C，同时还兼具油液降粘的作用，其包括加热器、冷却器和温度传感器。所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器。所述冷却器可选用表面蒸发式空冷器，兼有水冷和空冷的优点，散热效果好，采用光管，流体阻力小;冷却器翅片类型为高翅，翅片管选KLM型翅片管，传热性能好，接触热阻小，翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢固，承受冷热急变能力佳，翅片根部抗大气腐蚀性能高；空冷器的管排数最优为8。所述温度传感器采用铂电阻温度传感器。

　　[0031]所述磁化模块33实现金属颗粒的强力磁化，并使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，便于后续吸附分离。同时磁化模块32还需要提供非均匀磁场，对液压油中的胶质颗粒进行磁化分解，使胶质微粒分解为更小粒径尺寸的微粒，减轻污染。

　　[0032]所述磁化模块33由铝质管道331、若干绕组332、铁质外壳333、法兰334以及若干磁化电流输出模块335组成。其中，所述铝质管道331使油液从其中流过而受到磁化处理，且铝的磁导率很低，可以使管道331中获得较高的磁场强度。

　　[0033]所述若干绕组332分别绕在铝质管道331外，由直径为1.0mm左右的铜丝涂覆绝缘漆制成。各绕组332都是相互独立设置的，分别由相应的磁化电流输出模块335控制，其中电流根据系统需要各不相同。由于每圈绕组332相互独立，其引出端会造成该线圈组成的电流环不是真正的“圆”，而是有个缺口，这会造成铝质管道331内磁场的径向分布不均匀，从而影响磁化效果。为解决此问题，本创作的每圈绕组332都由正绕组336和逆绕组337组成，目的是为了产生同极性方向的磁场并同时弥补缺口造成的磁场不均衡。正绕组和逆绕组内的电流大小相等。在铝质管道331轴线方向上排列有多对正逆绕组，通过不同的电流，用以形成前述要求的非均匀磁场。

　　[0034]所述铁质外壳333包覆于铝质管道331上，铁质的材料会屏蔽掉大部分的磁通。所述法兰334焊接在铝质管道331的两端，并通过法兰法兰334在U型管20中。

　　[0035]每一磁化电流输出模块335连接至一绕组332，其利用数字电位计实时修改阻值的特点，实现非均匀磁场的实时控制。所述磁化电流输出模块335的电路原理图可参见附图5，其使用的数字电位计为AD5206，具有6通道的输。运放AD8601和MOS管2N7002通过负反馈实现了高精度的电压跟随输出。恒定大电流输出采用了德州仪器(TI)的高电压、大电流的运放OPA 549。

　　[0036]所述第一吸附模块34用于吸附经磁化模块33磁化后的磁性聚合大微粒，其可采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由铝质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343以及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于铝质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于铝质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、以及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0037]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343，相邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，铝质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。

　　[0038]进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁帽344、隔板345、电击锤346以及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置于铝质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于铝质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、以及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。所述电击锤346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电击锤346，使电击锤346敲击招质环形管道342内壁。

　　[0039]所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343，相邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，铝质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。而通过电击锤346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347控制电击锤346敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道341时，电击锤346的敲击还可以提高清洗效果。

　　[0040]所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离心力的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得以提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0041]所述旋转磁场离心模块36利用旋转磁场离心未被第一吸附装置34吸附的微小磁化颗粒，其由铝质管道361、铁质外壳362、三相对称绕组363、法兰364以及三相对称电流模块365组成。所述三相对称绕组363绕在铝质管道361外。所述铁质外壳362包覆于铝质管道361上。所述法兰364焊接在铝质管道361的两端。所述三相对称电流模块365连接所述三相对称绕组363。

　　[0042]所述旋转磁场离心模块36的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁场离心模块36，三相对称电流模块365使三相对称绕组363中流过三相对称电流，该电流在铝质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的作用下以螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中“分离”出来，聚集在铝质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0043]所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同，其能进一步吸附经旋转磁场离心模块36分离的颗粒。

　　[0044]所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0045]所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流到油箱。

　　[0046]所述回油筒7的底部设有一溢流阀8，该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0047]所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13以及若干螺栓21安装于端盖25上。所述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中心的油液仅含微量小粒径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0048]进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空心圆柱16，空心圆柱16的上方设有压差指示器14，该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0049]所述滤芯18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0050]所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口 5将过滤好的液压油排出。

　　[0051 ]在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒分离模块3出口处的油液中，中心的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒进油管22进入回油筒7，再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略低于过滤出口处压力，以保证内筒15过滤流量。

　　[0052]另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液以切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤芯18，滤液在离心力的作用下紧贴滤芯18表面，滤液平行于滤芯18的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯18表面方向流出到外筒19，这两个流动的方向互相垂直交错，故称其为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤芯18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤芯的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中心的空心圆筒16上升，此时，压差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤芯18的堵塞情况，若超过阈值，则调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24，使内筒15底部含较多污染颗粒的滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7，避免了底部滤芯18堵塞状况恶化，从而延长了滤芯18使用寿命。

　　[0053]采用上述滤油器对回流液压油处理的工艺步骤如下:

　　1)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的温控模块32，通过温控模块32调节油温到最佳的磁化温度40-50 °C，之后进入磁化模块33 ；

　　2)，通过磁化模块33对回油进行磁化，使微米级的金属颗粒聚合成大颗粒，之后送至第一吸附模块34;

　　3)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块36;

　　4)，旋转磁场离心模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附模块37;

　　5)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　6)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　6)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行高精度过滤；

　　7 )，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤；

　　8)，高精度过滤后的油液排入外筒19，并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0054]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:包括底板、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以及端盖;其中，所述U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述U型微粒分离模块上设有一液压油进口，其包括一U型管，U型管上依次安装有温控模块、磁化模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附模块以及消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤芯设置在内筒的内壁上;所述外桶的底部设有一液压油出油口。2.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述温控模块包括加热器、冷却器和温度传感器;所述加热器采用带温度检测的重庆金鸿的润滑油加热器;所述冷却器选用表面蒸发式空冷器，冷却器的翅片管选KLM型翅片管;温度传感器采用铂电阻温度传感器。3.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳、法兰以及若干磁化电流输出模块;其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外，各绕组由正绕组和逆绕组组成;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;每一磁化电流输出模块连接至一绕组。4.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。5.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述第一吸附模块和第二吸附模块均采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。6.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。7.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱。8.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀。9.权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述内筒的中央竖直设有一空心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切连接。10.如权利要求1所述的采用磁化、吸附和旋转磁场的液压系统用过滤器，其特征在于:所述滤芯的精度为1-5微米。

　　【文档编号】B03C1/02GK105909618SQ201610312578

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李伟波

　　【申请人】绍兴文理学院

　　用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其通过过滤器衰减液压油的压力/流量脉动，其采用变结构滤波器；通过U型微粒分离模块实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁运动，并通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油箱，含微量小粒径微粒的管道中心的油液通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤，提高了滤芯使用寿命；进入内筒进油管的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤芯，则滤液在离心力的作用下紧贴滤芯流动，滤液平行于滤芯的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤芯表面方向流出到外筒；沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，提高滤芯使用寿命。

　　【专利说明】用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压油过滤方法，具体设及一种用变结构滤波、起电、分离、吸附 和旋转磁场的滤油方法，属于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 国内外的资料统计表明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。固体颗粒则是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固体颗粒污染物引起的液 压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占比在 20%~70%之间。采取有效措施滤除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控制的关 键，也是系统安全运行的可靠保证。

　　[0003] 过滤器是液压系统滤除固体颗粒污染物的关键元件。液压油中的固体颗粒污染 物，除油箱可沉淀一部分较大颗粒外，主要靠滤油装置来滤除。尤其是高压过滤装置，主要 用来过滤流向控制阀和液压缸的液压油，W保护运类抗污染能力差的液压元件，因此对液 压油的清洁度要求更高。

　　[0004] 然而，现有的液压系统使用的高压过滤器存在W下不足：（1)各类液压元件对油液 的清洁度要求各不相同，油液中的固体微粒的粒径大小亦各不相同，为此需要在液压系统 的不同位置安装多个不同类型滤波器，由此带来了成本和安装复杂度的问题；（2)液压系统 中的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流动，被截流的固体 微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降直至滤液停止流出，降低了过滤元件 的使用寿命。

　　[0005] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用变结构滤波、起电、分离、 吸附和旋转磁场的滤油方法，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种过滤性能好，适应性和集成性 高，使用寿命长的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋 转磁场的滤油方法，其采用一种滤油装置，该装置包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回 油筒、内筒、螺旋流道、滤忍、外桶W及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、 外桶依次置于底板上;所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器 W及插入式串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接； 所述输出管连接于外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向 安装于外壳内；所述输入管、输出管和弹性薄壁共同形成一 C型容腔滤波器;所述弹性薄壁 和外壳之间形成串联共振容腔I、串联共振容腔IIW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I 和串联共振容腔II之间通过一弹性隔板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变 结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性隔板靠近 输入管侧设有锥形插入管，所述锥形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插 入式H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插入式串联H型 滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插 入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器； 所述U型微粒分离模块包括一 U型管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模 块、旋转磁场离屯、模块、第二吸附模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方 通过一回油筒进油管连接;所述内筒置于外桶内，其通过一顶板W及若干螺栓安装于端盖 上;所述螺旋流道收容于内筒内，其和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述 内筒进油管位于回油筒进油管内，并延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进 油管直径，且和回油筒进油管同轴设置;所述滤忍设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米； 所述外桶的底部设有一液压油出油口；

　　[000引其包括如下步骤：

　　[0009] 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉 动压力，W及抑制流量波动；

　　[0010] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块的起电模块，使油液中的颗粒物质带电，之 后送至分离模块；

　　[0011] 3)，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送 至第一吸附装置；

　　[0012] 4)，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离屯、 模块；

　　[0013] 5)，旋转磁场离屯、模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二 吸附模块；

　　[0014] 6)，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0015] 7)，通过消磁模块消除磁性微粒磁性；

　　[0016] 8)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流 到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过 滤；

　　[0017] 9)，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离屯、 力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0018] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。

　　[0019] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于串联共振 容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10%其锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的 杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨 氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于串联共振容腔II 内，其锥度角为10%所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相互错开;所述弹性薄壁 的内侧设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁和内层弹性 薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性薄壁和内层 弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶;所述胶体阻 尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一活塞。

　　[0020] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 起电模块包括若干电极W及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分别连接至电 极控制器。

　　[0021] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括侣质管道、两个磁极W及磁极 控制器;其中，所述两个磁极分别设置在侣质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设 置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。

　　[0022] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称 绕组W及=相对称电流模块;所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣 质管道上;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0023] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括侣质螺旋管道、螺线 管W及螺线管控制电路;其中，所述侣质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控 制电路电性连接。

　　[0024] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括侣质环 形管道、正向螺线管、反向螺线管W及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置 于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生 同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线 管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。

　　[0025] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电击键的同极相 邻型吸附环包括侣质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电击键W及电 磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于侣质环形管道内，两者通有方向相反的电 流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于侣质环形 管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、W及正向螺线管和反向螺线管轴 线的中间点;所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击键和电磁铁位于隔板 之间;所述电磁铁连接并能推动电击键，使电击键敲击侣质环形管道内壁。

　　[0026] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法进一步为:所述 旋转磁场离屯、模块包括侣质管道、铁质外壳、=相对称绕组、法兰W及=相对称电流模块； 所述=相对称绕组绕在侣质管道外；所述铁质外壳包覆于侣质管道上;所述法兰焊接在侣 质管道的两端;所述=相对称电流模块连接所述=相对称绕组。

　　[0027] 本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法还为:所述回油 筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上设有一排油口， 该排油口通过管道连接至一油箱;所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管和回 油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀;所述内筒的中央竖直设有一空屯、圆柱，空屯、圆 柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和螺旋流道相切 连接。

　　[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0029] 1.通过滤波器衰减液压油的压力/流量脉动，使滤忍在工作时不发生振动，W提高 过滤性能;液压油在U型微粒分离模块中实现固体微粒的分离，使油液中的固体微粒向管壁 运动，在U型微粒分离模块出口处，富含固体微粒的管壁附近的油液通过回油筒进油管进入 回油筒后回流到油箱，而仅含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管进入内 筒进行高精度过滤，提高了滤忍的使用寿命，降低了滤波成本和复杂度;进入内筒进油管的 油液W切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，内筒壁为滤忍，则滤液在离屯、力的作用下紧 贴滤忍流动，滤液平行于滤忍的表面快速流动，过滤后的液压油则垂直于滤忍表面方向流 出到外筒，运种十字流过滤方式对滤忍表面的微粒实施扫流作用，抑制了滤饼厚度的增加， 沉积在内筒底部的污染颗粒可定时通过电控止回阀排出到回油筒，从而提高滤忍使用寿 命。

　　[0030] 2.通过控制液压油的溫度和向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合，并促 使胶质颗粒分解消融;通过吸附模块形成高效吸附；利用旋转磁场将油液中的微小颗粒"分 离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;通过消磁装置对残余颗粒消磁避免危害 液压元件，从而使油液中固体微粒聚集成大颗粒运动到管壁附近。

　　[0031] 3.磁化需要的非均匀磁场的产生，需要多对正逆线圈对并通过不同大小的电流， 且电流数值可在线数字设定。 【【附图说明】】

　　[0032] 图1是本发明的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油装置的结构示 意图。

　　[0033] 图2是图1中的滤波器的结构示意图。

　　[0034] 图3是图2中沿A-A的剖面图。

　　[0035] 图4-1是图3中插入式H型滤波器示意图。

　　[0036] 图4-2是图3中插入式串联H型滤波器示意图。

　　[0037] 图5是插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为插 入式串联H型滤波器频率特性。

　　[0038] 图6是插入式串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0039] 图7是C型容腔滤波器的结构示意图。

　　[0040] 图8是弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0041 ]图9是胶体阻尼层的纵截面示意图。

　　[0042] 图10是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0043] 图10(a)至图10(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。

　　[0044] 图11是图1中的U型微粒分离模块的示意图。

　　[0045] 图12是图11中的起电模块的结构示意图。

　　[0046] 图13是图11中的分离模块为均匀磁场分离模块的结构示意图。

　　[0047] 图14是图11中的分离模块为旋转磁场分离模块的结构示意图。

　　[0048] 图15是图11中的分离模块为螺旋管道磁场分离模块的结构示意图。

　　[0049] 图16是图11中的第一吸附模块(第二吸附模块)为同极相邻型吸附环的结构示意 图。

　　[0050] 图17是图11中的第一吸附模块(第二吸附模块)为带电击键的同极相邻型吸附环 的结构示意图。

　　[0051] 图18是图11中的旋转磁场离屯、模块的结构示意图。 【【具体实施方式】】

　　[0052] 请参阅说明书附图1至附图18所示，本发明为一种用变结构滤波、起电、分离、吸附 和旋转磁场的滤油装置，其由底板6、滤波器8、U型微粒分离模块3、回油筒7、内筒15、螺旋流 道17、滤忍18、外桶19W及端盖25等几部分组成。其中，所述滤波器8、U型微粒分离模块2、回 油筒7、外桶19依次置于底板6上。

　　[0053] 所述滤波器8用于将液压油输入，并可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，和抑制流量波动。所述滤波器8由输入管81、外壳89、输出管811、弹性薄壁87、插入式H型 滤波器812 W及插入式串联H型滤波器813等几部分组成。

　　[0054] 其中，所述输入管81连接于外壳89的一端，其和一液压油进口 1对接;所述输出管 811连接于外壳89的另一端，其和U型微粒分离模块3对接。所述弹性薄壁87沿外壳的径向安 装于外壳89内。所述输入管81和输出管811的轴线不在同一轴线上，运样可W提高10% W上 的滤波效果。

　　[0055] 所述输入管81、输出管811和弹性薄壁87共同形成一 C型容腔滤波器，从而衰减液 压系统宜疏圧^化肤隹6爱撒巧处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0化6]

　　[0化7] a-外巧甲首化Lv-U型容腔长度Sv-C型容腔体积Z-特性阻抗 [005引 丫一透射系数f_压力波动频率Si-输入管横截面积。

　　[0059] 由上式可见，不同频率的压力脉动波通过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频 率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起 到了消除高频压力脉动的作用。

　　[0060] 所述C型容腔滤波器的设计原理如下：当管道中压力脉动频率较高时，波动的压力 作用在流体上对流体产生压缩效应。当变化的流量通过输入管81进入C型容腔时，液流超过 平均流量，扩大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液流，从而吸收压力脉 动能量。

　　[0061] 所述弹性薄壁87通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参数 巨但否Il於ra苗难巨全商右击吊态屯.

　　[0062]

　　[0063] k-弹性薄壁结构系数h-弹性薄壁厚度R-弹性薄壁半径

　　[0064] E-弹性薄壁的杨氏模量P-弹性薄壁的质量密度

　　[0065] Tl-弹性薄壁的载流因子y-弹性薄壁的泊松比。

　　[0066] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，弹性薄壁87的固有频率通常比H型 滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，弹性 薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的弹性薄壁半径较大 且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效衰减。

　　[0067] 所述弹性薄壁87的设计原理如下:管道中产生中频压力脉动时，C型容腔对压力波 动的衰减能力较弱，流入滤波器C型容腔的周期性脉动压力持续作用在弹性薄壁87的内外 壁上，弹性薄壁87按脉动压力的频率做周期性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能 量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和 其受迫振动时的势能和动能之和直接相关，为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设 计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典型值为小于0.1mm。

　　[0068] 进一步的，所述弹性薄壁87和外壳89之间形成串联共振容腔184、串联共振容腔 II83W及并联共振容腔85,所述容腔83、84、85横跨整个滤波器，由此可W得到较大的共振 容腔体积，加强衰减效果。所述串联共振容腔184和串联共振容腔1183之间通过一弹性隔板 810隔开。所述弹性薄壁87的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔86,所述锥形变结构阻 尼孔86开口较宽处位于串联共振容腔184和并联共振容腔85内，其锥度角为10°。所述弹性 隔板810靠近输入管81侧设有锥形插入管82,所述锥形插入管82连通串联共振容腔184和串 联共振容腔1183。所述锥形插入管82开口较宽处位于串联共振容腔1183内，其锥度角为 10%所述锥形插入管82和锥形变结构阻尼孔86的位置相互错开。

　　[0069] 所述插入式H型滤波器812位于并联共振容腔85内，其和锥形变结构阻尼孔86相连 通。按集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0070] C 1)

　　[0071] a-介质中音速L一阻尼孔长S-阻尼孔横截面积V-并联共振容腔体积。

　　[0072] 所述插入式串联H型滤波器813位于串联共振容腔184和串联共振容腔1183内，其 亦和锥形变结构阻尼孔86相连通。按集总参数法处理后，滤波器的两个固有角频率为：

　　[0073]

　　[0074]

　　[0075]

　　[0076]

　　[0077]

　　[0078] a-介质中音速h-阻尼孔长di-阻尼孔直径l3-插入管长

　　[0079] Cb-插入管直径V2-串联共振容腔1体积V4-串联共振容腔2体积。

　　[0080] 所述插入式H型滤波器812和插入式串联H型滤波器813轴向呈对称设置，并组成插 入式串并联H型滤波器，用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分 布了多个插入式串并联H型滤波器(图中只画出了 2个），彼此之间用隔板820隔开。

　　[0081] 由图5插入式H型滤波器和插入式串联H型滤波器频率特性及公式（1)(2)(3)均可 发现，插入式串联H型滤波器有2个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本 没有滤波效果;插入式H型滤波器有1个固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷 处则基本没有滤波效果;选择合适的滤波器参数，使插入式H型滤波器的固有角频率刚好落 在插入式串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图6所示，既在一定的频率范围内形成了 3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论压力脉动频率处于波峰处还是波谷处 均能保证较好的滤波效果。多个插入式串并联H型滤波器构成的滤波器组既可覆盖整个中 低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0082] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔86由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形 较窄端开口于弹性薄壁87。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁87的杨氏模量 要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模 量要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构 起滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态;而当脉动频率落在中频段 时，滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁87滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼 孔管16和缝孔15都处于图10(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构 变为插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形 弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被 设计为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉 动频率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图10(c) 状态。运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工 况下滤波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[0083] 所述弹性薄壁87的内侧设有一胶体阻尼层88。所述胶体阻尼层88的内层和外层分 别为外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82,外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间由若干支 柱814固定连接。外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净 水816,纯净水816内悬浮有多孔硅胶815。所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端和外壳 89相连;所述胶体阻尼层88靠近输出管811的一端还设有一活塞817。

　　[0084] 由于外层弹性薄壁81和内层弹性薄壁82间距很小且由支柱814固定连接，在压力 脉动垂直作用于薄壁时，内外壁产生近乎一致的形变，胶体阻尼层厚度几乎保持不变，对压 力脉动没有阻尼作用;胶体阻尼层88的活塞817只感应水平方向的流量脉动，流量脉动增强 时，活塞817受压使胶体阻尼层收缩，挤压作用使得胶体阻尼层88中的水由纳米级输送通道 进入微米级中央空隙;流量脉动减弱时，活塞817受反压，此时胶体阻尼层膨胀，胶体阻尼层 中的水从中央空隙经通道排出。在此过程中，由于硅胶815微通道吸附的力学效应、通道表 面分子尺度的粗糖效应及化学非均质效应，活塞跟随胶体阻尼层收缩和膨胀过程中做"气- 液-固"边界的界面功，从而对流量脉动实现衰减，其实质上是一个并行R型滤波器。该滤波 器相对于一般的液体阻尼器的优势在于:它通过"气-液-固"边界的界面功的方式衰减流量 脉动，可W在不产生热量的情况下吸收大量机械能，且能量消耗不依赖于活塞速度，衰减效 率有了显著提高。

　　[0085] 本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的插入式串并联H型滤 波器组的容腔长度、C型容腔滤波器的长度和弹性薄壁87的长度和滤波器轴线长度相等，保 证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而锥形变结构阻尼孔86开在弹性薄 壁87上，沿轴线方向均匀分布，在弹性隔板810的轴向上均匀开有多个相同参数的锥形插入 管82，锥形变结构阻尼孔86和锥形插入管82位置相互错开，使得压力峰值位置变化对滤波 器的性能几乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸 和滤波器相当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0086] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0087] 1)，液压流体通过输入管进入C型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0088] 2)，通过弹性薄壁87受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的滤 波；

　　[0089] 3)，通过插入式串并联H型滤波器组，通过锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体 产生共振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0090] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且插入式串并 联H型滤波器长度、C型容腔滤波器长度和弹性薄壁87长度同滤波器长度相等，使压力峰值 位置一直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波。

　　[0091] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0092] 所述U型微粒分离模块3包括一 U型管31，U型管31上依次安装有起电模块32、分离 模块33、第一吸附模块34、旋转磁场离屯、模块36、第二吸附模块37W及消磁模块35。

　　[0093] 所述起电模块32使油液中的金属颗粒物质带电，其由若干电极321W及一电极控 制器322组成。所述若干电极321安装于U型管31上，其分别连接至电极控制器252。所述电极 控制器322电性连接向电极321施加电压，使油液中的颗粒物质带电。

　　[0094] 所述分离模块33使质量较大的颗粒带电聚合并在离屯、力作用下甩向腔壁，其可采 用均匀磁场分离模块、旋转磁场分离模块或螺旋管道磁场分离模块。

　　[00M]所述分离模块33采用均匀磁场分离模块时，其由侣质管道331、两个磁极332W及 磁极控制器333组成。其中，所述两个磁极332分别设置在侣质管道331上，该两个磁极332的 极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极332分别电性连接至磁极控制器333上。

　　[0096]所述均匀磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入均匀磁场分离 模块33,均匀磁场分离模块33的两个磁极332产生和速度V方向垂直的均匀磁场，根据左手 定则，则带电颗粒在均匀磁场分离模块33中受到垂直于速度方向和磁场方向的洛仑磁力的 作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在该力的作 用下向侣质管道331的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来，向管壁聚集， 便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的 作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分离模块的作 用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0097] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0098] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0099] Fi=qvB

　　[0100] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0101] Fd=GJT-n-r-V

　　[0102] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0103] 不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离模块的时间可近似用下式表示

　　[0104]

　　[0105] 距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0106]

　　[0107] 调T B，化得11八2，即^皮判分罔巧呆。

　　[0108] 所述分离模块33采用旋转磁场分离模块时，其由侣质管道331、铁质外壳334、=相 对称绕组335W及=相对称电流模块336等部件组成。所述=相对称绕组335绕在侣质管道 331外。所述铁质外壳334包覆于侣质管道335上。所述S相对称电流模块336连接所述S相 对称绕组335。

　　[0109] 所述旋转磁场分离模块33的设计原理如下：带电颗粒W速度V流入旋转磁场分离 模块33，=相对称电流模块336使=相对称绕组335中流过=相对称电流，该电流在侣质管 道331内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场方向的洛 仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗粒在 该力的作用下W螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油 液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向 管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使侣质管道331轴线上的 微粒能在分离模块的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0110] 假定微粒质量为m，速度为V，磁场强度为B，带电量为q，分离模块的直径为D，长度 为L，则：

　　[0111] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0112] Fi=qvB

　　[0113] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0114] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0115] n-一液压油的粘度r--带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0116] 假定油液中的颗粒进入分离模块时已达到稳态，则带电颗粒通过分离模块的时间 可近似用下式表示

　　[0117]

　　[0118] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0119]

　　[0120] 调节B，使得ti〉t2，即可达到分离效果。

　　[0121] 所述分离模块33采用螺旋管道磁场分离模块时，其由侣质螺旋管道338、螺线管 339W及螺线管控制电路336组成。其中，所述侣质螺旋管道338设置在螺线管339内。所述螺 线管339和螺线管控制电路336电性连接。所述螺线管控制电路336电性连接至ECU3。

　　[0122] 所述螺旋管道磁场分离模块33的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿侣质螺旋 管道338前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离屯、力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于侣质螺旋管道338的入口 方向和通电螺线管339的轴向磁场方向垂直，W速度V进入侣质螺旋管道338的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和侣质螺旋管道338的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于侣质螺旋管道338的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，W便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使侣质管道轴线上的微粒能在分离模块的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：

　　[0123] 假定微粒质量为m，速度为V，带电量为q，侣质螺旋管道的直径为D，侣质螺旋管道 的应数为n，侣质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为0，螺线管应 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为y〇，则：

　　[0124] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为

　　[0125] Fi=QvB

　　[0126] 带电颗粒受到的粘性阻力为

　　[0127] Fd=63T ? q ? r ? V

　　[0128] n一一液压油的粘度r一一带电颗粒的半径V-一带电颗粒运动速度

　　[0129] 带由颇綺诵讨分离模块的时间可近似用下式表示

　　[0130]

　　[0131] 菅道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解

　　[0132]

　　[0133] 螺线管内部的磁场强度可近似为恒值

　　[0134]

　　[0135] 调节I，使得ti〉t2,即可达到分离效果。

　　[0136] 所述第一吸附模块34用于吸附经分离模块33分离后的磁性聚合大微粒，其可采用 同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管 343W及铁质导磁帽344等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺线管343分别布置 于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反向螺线管343相邻 处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上，其位于正向螺线 管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线的中间点。

　　[0137] 所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺线管343,相 邻的正向螺线管342、反向螺线管343通有方向相反的电流，使得正向螺线管342、反向螺线 管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺线管343电流 可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。

　　[0138] 进一步的，所述第一吸附模块34也可采用带电击键的同极相邻型吸附环，该带电 击键的同极相邻型吸附环由侣质环形管道341、正向螺线管342、反向螺线管343、铁质导磁 帽344、隔板345、电击键346W及电磁铁347等部件组成。其中，所述正向螺线管342和反向螺 线管343分别布置于侣质环形管道341，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管342和反 向螺线管343相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽344布置于侣质环形管道341的内壁上， 其位于正向螺线管342和反向螺线管343相邻处、W及正向螺线管342和反向螺线管343轴线 的中间点。所述电击键346和电磁铁347位于隔板345之间。所述电磁铁347连接并能推动电 击键346，使电击键346敲击侣质环形管道342内壁。

　　[0139] 所述带电击键的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管342、反向螺 线管％3,相邻的正向螺线管％2、反向螺线管％3通有方向相反的电流，使得正向螺线管 342、反向螺线管343相邻处产生同性磁极；同时，侣质环形管道341能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽344对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管342、反向螺 线管343电流可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，W获得最佳吸附性能。而通过电击 键346的设置，防止颗粒在铁质导磁帽344处大量堆积，影响吸附效果。此时，通过电磁铁347 控制电击键％6敲击管道341的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。同时，在清洗管道 341时，电击键346的敲击还可W提高清洗效果。

　　[0140] 所述第一吸附模块34设计成U型，在油液进入U型吸附管道时，颗粒在重力、离屯、力 的作用下，向一侧管壁移动，在加上磁场力作用，径向移动速度加快，颗粒吸附的效率得W 提高；在油液离开U型吸附管道上升时，重力和磁场力的合力使得颗粒沿斜向下的方向运 动，延长了颗粒受力时间，提高了颗粒吸附的效率。

　　[0141] 所述旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场离屯、未被第一吸附装置34吸附的微小磁 化颗粒，其由侣质管道361、铁质外壳362、=相对称绕组363、法兰364W及=相对称电流模 块365组成。所述S相对称绕组363绕在侣质管道361外。所述铁质外壳362包覆于侣质管道 361上。所述法兰364焊接在侣质管道361的两端。所述=相对称电流模块365连接所述=相 对称绕组363。

　　[0142] 所述旋转磁场离屯、模块36的工作原理如下：未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁 场离屯、模块36，=相对称电流模块365使=相对称绕组363中流过=相对称电流，该电流在 侣质管道361内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下W螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在侣质管道361管壁附近，便于后续吸附捕获。

　　[0143] 所述第二吸附装置37和所述第一吸附装置34结构相同，功能和作用机理亦相同， 其能进一步吸附经旋转磁场离屯、模块36分离的颗粒。

　　[0144] 所述消磁模块35给磁化颗粒消磁，防止残余磁性微粒通过回油筒进油管进入液压 回路，对污染敏感液压元件造成损伤。

　　[0145] 所述U型微粒分离模块3和回油筒7的上方通过一回油筒进油管22连接;通过U型微 粒分离模块3处理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合颗粒，通过回油筒进油管22进入回 油筒7后回流到油箱。

　　[0146] 所述回油筒7的底部设有一溢流阀8,该溢流阀8底部设有一电控调节螺丝9;所述 溢流阀8上设有一排油口 10，该排油口 10通过管道20连接至一油箱11。

　　[0147] 所述内筒15置于外桶19内，其通过一顶板13W及若干螺栓21安装于端盖25上。所 述螺旋流道17收容于内筒15内，其和U型微粒分离模块3之间通过一内筒进油管12连接，具 体的说，所述内筒进油管12和螺旋流道17相切连接。U型管31管道中屯、的油液仅含微量小粒 径微粒，通过内筒进油管12进入内筒15实现高精度过滤，从而实现固体微粒分离。进一步 的，所述内筒进油管12位于回油筒进油管22内，并延伸入U型微粒分离模块3的中央，其直径 小于回油筒进油管22直径，且和回油筒进油管22同轴设置。

　　[0148] 进一步的，所述内筒15的底部呈倒圆台状，其通过一内筒排油管23和回油筒7连 接，内筒排油管23上设有一电控止回阀24。所述内筒15的中央竖直设有一空屯、圆柱16,空屯、 圆柱16的上方设有压差指示器14,该压差指示器14安装于端盖25上。

　　[0149] 所述滤忍18设置在内筒15的内壁上，其精度为1-5微米。

　　[0150] 所述外桶19的底部设有一液压油出油口 5，通过液压油出油口引尋过滤好的液压油 排出。

　　[0151 ]在本发明中，由于U型微粒分离模块3对油液内固体微粒分离聚合作用，在U型微粒 分离模块3出口处的油液中，中屯、的油液仅含微量小粒径微粒，该部分油液从内筒进油管12 流入到内筒15进行高精度过滤;而管壁附近的油液富含聚合颗粒，该部分油液通过回油筒 进油管22进入回油筒7,再经溢流阀8的排油口 10流回油箱11，从而实现固体微粒按颗粒粒 径分流滤波。此处，回油筒7和溢流阀8起到了前述的粗滤作用，从而节省了过滤器个数，降 低了系统成本和复杂度。溢流阀8的电控调节螺丝9用于调节溢流压力，将其压力调整到略 低于过滤出口处压力，W保证内筒15过滤流量。

　　[0152]另外，传统的过滤器主要采用滤饼过滤方式，过滤时滤液垂直于过滤元件表面流 动，被截流的固体微粒形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐下降，直至滤液停止流 出，降低了过滤元件的使用寿命。在本本发明中，来自内筒进油管12携带小粒径微粒的滤液 W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，螺旋通道17侧面的内筒15壁为高精度滤忍 18,滤液在离屯、力的作用下紧贴滤忍18表面，滤液平行于滤忍18的表面快速流动，过滤后的 液压油则垂直于滤忍18表面方向流出到外筒19,运两个流动的方向互相垂直交错，故称其 为十字流过滤。滤液的快速流动对聚集在滤忍18表面的微粒施加了剪切扫流作用，从而抑 制了滤饼厚度的增加，使得过滤速度近乎恒定，过滤压力也不会随时间的流逝而升高，滤忍 的使用寿命因而大幅度提高。随着过滤时间的累积，沉积在内筒15倒圆台底部的污染颗粒 逐步增加，过滤速度缓慢下降，内筒15内未过滤的滤液沿中屯、的空屯、圆筒16上升，此时，压 差指示器14起作用，监控其压力变化，亦即内筒15底部滤忍18的堵塞情况，若超过阔值，贝U 调节电控调节螺丝9降低溢流压力，并同时打开止回阀24,使内筒15底部含较多污染颗粒的 滤液在压差作用下通过内筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部滤忍18堵塞状况恶化，从 而延长了滤忍18使用寿命。

　　[0153] 采用上述滤油器对回流液压有处理的工艺步骤如下：

　　[0154] 1)，液压管路中的油液通过滤波器8,滤波器8衰减液压系统中的高、中、低频段的 脉动压力，W及抑制流量波动；

　　[0155] 2)，回流液压油进入U型微粒分离模块3的起电模块32,使油液中的颗粒物质带电， 之后送至分离模块33;

　　[0156] 3)，通过分离装置33使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附装置34;

　　[0157] 4)，通过第一吸附模块34吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离 屯、模块36;

　　[0158] 5)，旋转磁场离屯、模块36利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第 二吸附模块37;

　　[0159] 6)，第二吸附模块37二次吸附回油中的磁性聚合微粒；

　　[0160] 7)，通过消磁模块35消除磁性微粒磁性；

　　[0161] 8)，之后U型微粒分离模块3管壁附近的油液通过回油筒进油管22进入回油筒7后 回流到油箱，而含微量小粒径微粒的管道中屯、的油液则通过内筒进油管12进入内筒15进行 局精度过滤；

　　[0162] 9 )，携带小粒径微粒的油液W切向进流的方式流入内筒15的螺旋流道17，油液在 离屯、力的作用下紧贴滤忍流动，并进行高精度过滤；

　　[0163] 10)，高精度过滤后的油液排入外筒19,并通过外筒19底部的液压油出油口 5排出。

　　[0164] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征在于:其采用一种滤 油装置，该装置包括底板、滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、内筒、螺旋流道、滤芯、外桶以 及端盖;其中，所述滤波器、U型微粒分离模块、回油筒、外桶依次置于底板上;所述滤波器包 括输入管、外壳、输出管、弹性薄壁、插入式H型滤波器以及插入式串联H型滤波器;其中，所 述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接;所述输出管连接于外壳的另一端，其 和U型微粒分离模块对接;所述弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内；所述输入管、输出管 和弹性薄壁共同形成一C型容腔滤波器;所述弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I、串 联共振容腔II以及并联共振容腔;所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一弹性 隔板隔开;所述弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼 孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成;所述弹性隔板靠近输入管侧设有锥形插入管，所述锥 形插入管连通串联共振容腔I和串联共振容腔II;所述插入式H型滤波器位于并联共振容腔 内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插入式串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联 共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述插入式H型滤波器和插入式串联H型 滤波器轴向呈对称设置，并组成插入式串并联H型滤波器;所述U型微粒分离模块包括一 U型 管，U型管上依次安装有起电模块、分离模块、第一吸附模块、旋转磁场离心模块、第二吸附 模块和消磁模块;所述U型微粒分离模块和回油筒的上方通过一回油筒进油管连接;所述内 筒置于外桶内，其通过一顶板以及若干螺栓安装于端盖上;所述螺旋流道收容于内筒内，其 和U型微粒分离模块之间通过一内筒进油管连接;所述内筒进油管位于回油筒进油管内，并 延伸入U型微粒分离模块的中央，其直径小于回油筒进油管直径，且和回油筒进油管同轴设 置;所述滤芯设置在内筒的内壁上，其精度为1-5微米;所述外桶的底部设有一液压油出油 P; 其包括如下步骤： 1 )，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压 力，以及抑制流量波动； 2) ，回流液压油进入U型微粒分离模块的起电模块，使油液中的颗粒物质带电，之后送 至分离模块； 3) ，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送至第 一吸附装置； 4) ，通过第一吸附模块吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场离心模块； 5) ，旋转磁场离心模块利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附 丰旲块； 6 )，第二吸附模块二次吸附回油中的磁性聚合微粒； 7 )，通过消磁模块消除磁性微粒磁性； 8)，之后U型微粒分离模块管壁附近的油液通过回油筒进油管进入回油筒后回流到油 箱，而含微量小粒径微粒的管道中心的油液则通过内筒进油管进入内筒进行高精度过滤； 9 )，携带小粒径微粒的油液以切向进流的方式流入内筒的螺旋流道，油液在离心力的 作用下紧贴滤芯流动，并进行高精度过滤； 10)，高精度过滤后的油液排入外筒，并通过外筒底部的液压油出油口排出。2. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上;所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位 于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10°;其锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比 弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻 尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于串联 共振容腔II内，其锥度角为10°;所述锥形插入管和锥形变结构阻尼孔的位置相互错开;所 述弹性薄壁的内侧设有一胶体阻尼层;所述胶体阻尼层的内层和外层分别为外层弹性薄壁 和内层弹性薄壁，外层弹性薄壁和内层弹性薄壁之间由若干支柱固定连接;所述外层弹性 薄壁和内层弹性薄壁之间的夹层内填充有加防冻剂的纯净水，纯净水内悬浮有多孔硅胶； 所述胶体阻尼层靠近输出管的一端和外壳相连;所述胶体阻尼层靠近输出管的一端设有一 活塞。3. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述起电模块包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于U型管上，其分 别连接至电极控制器。4. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述分离模块采用均匀磁场分离模块，该均匀磁场分离模块包括铝质管道、两个磁极 以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并 呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器上。5. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述分离模块采用旋转磁场分离模块，该旋转磁场分离模块包括铝质管道、铁质外 壳、三相对称绕组以及三相对称电流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外 壳包覆于铝质管道上;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。6. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述分离模块采用螺旋管道磁场分离模块，该螺旋管道磁场分离模块包括铝质螺旋 管道、螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管 和螺线管控制电路电性连接。7. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环 包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管和反向螺线 管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管 相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管 和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。8. 如权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述第一吸附模块和第二吸吸附模块采用带电击锤的同极相邻型吸附环，该带电击 锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电 击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方 向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置 于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反 向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁 铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁。9. 权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征在 于:所述旋转磁场离心模块包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电 流模块;所述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊 接在铝质管道的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组。10. 权利要求1所述的用变结构滤波、起电、分离、吸附和旋转磁场的滤油方法，其特征 在于:所述回油筒的底部设有一溢流阀，该溢流阀底部设有一电控调节螺丝;所述溢流阀上 设有一排油口，该排油口通过管道连接至一油箱;所述内筒的底部呈倒圆台状，其通过一内 筒排油管和回油筒连接，内筒排油管上设有一电控止回阀；所述内筒的中央竖直设有一空 心圆柱，空心圆柱的上方设有压差指示器，该压差指示器安装于端盖上;所述内筒进油管和 螺旋流道相切连接。

　　【文档编号】F15B21/00GK105909619SQ201610312703

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】李 昊

　　【申请人】李 昊

　　一种全频段变结构的液压滤波装置的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种全频段变结构的液压滤波装置，其输入管和输出管分别连接于外壳两端；S型弹性薄壁安装于外壳内；输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一S型容腔滤波器；S型弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I和并联共振容腔；串联共振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，串联共振容腔I和II之间通过一锥形插入管连通；H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通；串联H型滤波器位于串联共振容腔I和II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通；H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器。本发明可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作用。

　　【专利说明】-种全频段变结构的液压滤波装置 【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种液压滤波装置，具体设及一种全频段变结构的液压滤波装置，属 于液压设备技术领域。 【【背景技术】】

　　[0002] 液压系统具有功率密度大、运行稳定性好等特点，在工程领域得到广泛应用。随着 液压技术向高压、高速和大流量方向发展，液压系统中固有的压力脉动的影响日益突出。相 关研究表明，当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的10%时，管路将形成较高的压力而 导致管路系统破坏；当压力脉动幅值超过液压系统工作压力的2~10%时，管路及阀口将产 生磨损，危及整个液压系统的可靠性。

　　[0003] 压力脉动是由流量脉动通过系统阻抗产生的，而流量脉动起源于液压累的输出的 流量的脉动，在液压累处消除压力脉动是液压滤波最直接的方法。国内外学者对此进行了 许多研究，虽然采取了许多改进措施，但因液压累周期性排油机制的约束，要根除流量脉动 是不可能的。除了从源头考虑如何衰减脉动，还可W从系统负载的角度来考虑，在管路上加 装液压滤波器可W降低系统的输入阻抗（即减小累的输出阻抗)也能增加对压力脉动的衰 减和吸收。

　　[0004] 液压滤波器是从负载系统出发来衰减压力脉动，从作用机理上可分为阻性滤波和 抗性滤波两大类。抗性滤波原理是利用阻抗失配，使压力波在阻抗突变的界面处发生反射 达到滤波的目的。但目前的抗性滤波器存在着W下不足：（1)液压管道中的压力脉动是时间 和位置的函数，定位安装的液压滤波器无法适应变工况情况；（2)抗性滤波器只对特定频率 点及狭窄频段才有良好滤波效果，无法实现广谱滤波；（3)液压滤波器对压力脉动的衰减效 果不够理想；（4)对流量脉动没有滤波作用。

　　[0005] 为解决上述问题，专利文献1(中国发明专利申请，公开号CN101614231)公开了一 种液压系统减振消声器，其结构是扩张腔式减振器，固定联接共振板黃上装有不同质量的 质量体，质量体上有阻尼孔，运样带有不同质量体的共振板黃与阻尼孔组成"质量+弹黃+阻 尼"集中参数式禪合弹黃振动系统，从而达到广谱滤波效果。该专利的减振消声器的滤波效 果和弹性薄板上每个滤波单元的半径W及厚度密切相关，由于在弹性薄板上设有多个滤波 单元W实现广谱滤波，而每个单元的半径和厚度都受限制，因此对滤波效果造成影响；同时 该专利的减振消声器没有解决压力脉动随位置变化的问题，对变工况情况的适应性欠佳。

　　[0006] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的全频段变结构的液压滤波 装置，W克服现有技术中的所述缺陷。 【

　　【发明内容】

　　】

　　[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种全频段变结构的液压滤波装 置，其可衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，从而起到全频段工况自适应滤波作 用。

　　[0008] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种全频段变结构的液压滤波装置， 其包括输入管、外壳、输出管、S型弹性薄壁、H型滤波器W及串联H型滤波器;其中，所述输入 管连接于外壳的一端;所述输出管连接于外壳的另一端;所述S型弹性薄壁沿外壳的径向安 装于外壳内，其内形成膨胀腔和收缩腔;所述S型弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结 构阻尼孔;所述输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一 S型容腔滤波器;所述S型弹性薄 壁和外壳之间形成串联共振容腔IW及并联共振容腔;所述串联共振容腔I的外侧设一串联 共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥形插入管连通;所述H型 滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述串联H型滤波器位于串联 共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连通;所述H型滤波器和串联H 型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器。

　　[0009] 本发明的全频段变结构的液压滤波装置进一步设置为:所述输入管和输出管的轴 线不在同一轴线上。

　　[0010] 本发明的全频段变结构的液压滤波装置进一步设置为:所述锥形变结构阻尼孔开 口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10%所述锥形变结构阻尼孔 锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压 缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。

　　[0011] 本发明的全频段变结构的液压滤波装置还设置为:所述锥形插入管开口较宽处位 于串联共振容腔II内，其锥度角为10°。

　　[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

　　[0013] 1、本发明具有不同固有频率的串并联H型滤波器组，在中低频压力波动频率范围 内形成了平坦的衰减频带；串联H型滤波器的两个共振容腔之间由弹性薄壁隔开，拓宽了其 衰减频带宽度;滤波器的共振容腔横跨整个自适应滤波器，由此可W得到较大的共振容腔 体积，加强衰减效果;锥形变结构阻尼孔和锥形共振管的锥度角均为10%展宽了滤波频率 范围。

　　[0014] 2、本发明的S型容腔滤波器对高频的压力脉动波具有良好衰减效果，膨胀腔和收 缩腔之间过渡平滑，降低了腔体直径突变带来的系统压力损失，滤波器的输入管和输出管 不在同一轴线上，提高了 10% W上的滤波效果。

　　[0015] 3、本发明的锥形变结构阻尼孔对不同脉动频率和幅度的流体压力可使滤波器改 变结构，既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤波器的压力损失， 保证了系统的液压刚度。

　　[0016] 4、本发明的滤波器的轴向长度被设计为大于压力脉动波长，在S型弹性薄壁的轴 向上均匀开有多个相同参数的锥形变结构阻尼孔，保证了滤波器内的=种滤波结构在轴向 长度范围内具有一致的压力脉动衰减效果，使滤波器具备工况自适应能力。=种滤波结构 轴向尺寸和滤波器一致，其较大的尺寸也保证了液压滤波器的滤波性能。

　　[0017] 5、本发明的串并联H型滤波器组、S型容腔滤波器、弹性薄壁W及锥形变结构阻尼 孔相互结合成一个整体，使滤波器具备全频段自适应压力变结构脉动滤波性能。 【【附图说明】】

　　[0018] 图1是本发明的全频段变结构的液压滤波装置的结构示意图。

　　[0019]图視图I中沿A-A的剖面图。

　　[0020]图3是图2中H型滤波器示意图。

　　[0021 ]图4是图2中串联H型滤波器示意图。

　　[0022] 图5是H型滤波器和串联H型滤波器频率特性组合图。其中，实线为串联H型滤波器 频率特性。

　　[0023] 图6是串并联H型滤波器频率特性图。

　　[0024] 图7是S型容腔滤波器的结构示意图。

　　[0025] 图8是S型弹性薄壁的横截面示意图。

　　[0026] 图9是图2中锥形变结构阻尼孔的示意图。

　　[0027] 图9(a)至图9(c)是锥形变结构阻尼孔的工作状态图。 【【具体实施方式】】

　　[0028] 请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种全频段变结构的液压滤波装置， 其由输入管1、外壳8、输出管9、S型弹性薄壁7、H型滤波器12W及串联H型滤波器13等几部分 组成。

　　[0029] 其中，所述输入管1连接于外壳8的一端;所述输出管9连接于外壳8的另一端。所述 S型弹性薄壁7沿外壳的径向安装于外壳8内，其内形成膨胀腔71和收缩腔72。所述输入管1 和输出管9的轴线不在同一轴线上，运样可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0030] 所述输入管1、输出管9和S型弹性薄壁7共同形成一 S型容腔滤波器，从而衰减液压 系统高频压力賺动。按集总参数法处理后得到的滤波器透射系数为：

　　[0031]

　　[0032] a-介质中音速L 一收缩腔长度D-膨胀腔直径Z-特性阻抗

　　[0033] 丫一透射系数f-压力波动频率di-输入管直径d-收缩腔直径

　　[0034] ki-膨胀腔系数k2-收缩腔系数

　　[0035] 由上式可见，S型容腔滤波器和电路中的电容作用类似。不同频率的压力脉动波通 过该滤波器时，透射系数随频率而不同。频率越高，则透射系数越小，运表明高频的压力脉 动波在经过滤波器时衰减得越厉害，从而起到了消除高频压力脉动的作用。同时，本发明的 S型容腔结构中，膨胀腔和收缩腔之间过渡平滑，有助于降低腔体直径突变带来的系统压力 损失。滤波器的输入管和输出管不在同一轴线上，可W提高10% W上的滤波效果。

　　[0036] 所述S型容腔滤波器的设计原理如下：当变化的流量通过输入管进入S型容腔的膨 胀腔时，液流超过平均流量，扩大的膨胀腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量时放出液 流，从而吸收压力脉动能量。多级膨胀腔和收缩腔的组合则提高了滤波器的脉动压力吸收 能力，也即滤波性能。膨胀腔和收缩腔之间采用曲面光滑过渡，则避免了由流体界面突变带 来的沿程压力损失及发热。

　　[0037] 所述S型弹性薄壁7通过受迫机械振动来削弱液压系统中高频压力脉动。按集总参 数法处理后得到的S型弹性薄壁固有频率为：

　　[00；3 引

　　[0039] k-S型弹性薄壁结构系数h-S型弹性薄壁厚度R-S型弹性薄壁半径

　　[0040] E-S型弹性薄壁的杨氏模量P-S型弹性薄壁的质量密度 [0041 ] Tl-S型弹性薄壁的载流因子y-S型弹性薄壁的泊松比。

　　[0042] 代入实际参数，对上式进行仿真分析可W发现，S型弹性薄壁7的固有频率通常比H 型滤波器的固有频率高，而且其衰减频带也比H型滤波器宽。在相对较宽的频带范围内，S型 弹性薄壁对压力脉动具有良好的衰减效果。同时，本发明的滤波器结构中的S型弹性薄壁半 径较大且较薄，其固有频率更靠近中频段，可实现对液压系统中的中高频压力脉动的有效 衰减。

　　[0043] 所述S型弹性薄壁7的设计原理如下:管道中产生中频压力脉动时，S型容腔对压力 波动的衰减能力较弱，流入滤波器S型容腔的周期性脉动压力持续作用在S型弹性薄壁7的 内外壁上，由于内外壁之间有支柱固定连接，内外弹性薄壁同时按脉动压力的频率做周期 性振动，该受迫振动消耗了流体的压力脉动能量，从而实现中频段压力滤波。由虚功原理可 知，弹性薄壁消耗流体脉动压力能量的能力和其受迫振动时的势能和动能之和直接相关， 为了提高中频段滤波性能，弹性薄壁的半径设计为远大于管道半径，且薄壁的厚度较小，典 型值为小于0.1mm。

　　[0044] 进一步的，所述S型弹性薄壁7和外壳8之间形成串联共振容腔I4W及并联共振容 腔5。所述串联共振容腔14的外侧设一串联共振容腔113,所述串联共振容腔14和串联共振 容腔II3之间通过一锥形插入管2连通，所述锥形插入管2开口较宽处位于串联共振容腔II3 内，其锥度角为10°。所述S型弹性薄壁7的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔6。

　　[0045] 所述H型滤波器12位于并联共振容腔5内，其和锥形变结构阻尼孔6相连通。所述锥 形变结构阻尼孔6开口较宽处位于串联共振容腔14和并联共振容腔5内，其锥度角为10°。按 集总参数法处理后得到的滤波器固有角频率为：

　　[0046]

　　{rad Is)

　　[0047] a--介质中音速^ 一一阻尼孔长化一一阻尼孔直径 [004引L2-一并联共振容腔高度化一一并联共振容腔直径。

　　[0049] 所述串联H型滤波器13位于串联共振容腔14和串联共振容腔II3内，其亦和锥形变 结构阻尼孔4相连通。按集总参数法处理后，串联H型滤波器13的两个固有角频率为：

　　[0。如1

　　[or

　　[0052] a-介质中音速h-阻尼孔长di-阻尼孔直径l3-共振管长

　　[0053] Cb-共振管直径b-串联共振容腔1高度Cb-串联共振容腔1直径

　　[0054] 14 一串联共振容腔2高度Ck-串联共振容腔2直径。

　　[0化5] 所述H型滤波器12和串联H型滤波器13轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器， 用于展宽滤波频率范围并使整体结构更紧凑。本发明沿圆周界面分布了多个串并联H型滤 波器（图中只画出了2个），彼此之间用隔板20隔开，运多个滤波器的共振频带各不相同，组 合在一起后可全面覆盖整个中低频滤波频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0056] 由图5 H型滤波器和串联H型滤波器频率特性及公式均可发现，串联H型滤波器有2 个固有角频率，在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;H型滤波器有1个 固有角频率，同样在波峰处滤波效果较好，而在波谷处则基本没有滤波效果;选择合适的滤 波器参数，使H型滤波器的固有角频率刚好落在串联H型滤波器的2个固有角频率之间，如图 6所示，既在一定的频率范围内形成了3个紧邻的固有共振频率峰值，在该频率范围内，无论 压力脉动频率处于波峰处还是波谷处均能保证较好的滤波效果。多个串并联H型滤波器构 成的滤波器组既可覆盖整个中低频段，实现中低频段的全频谱滤波。

　　[0057] 进一步的，所述锥形变结构阻尼孔6由锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15组成，锥形较 窄端开口于弹性薄壁7。其中锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量比弹性薄壁7的杨氏模量要 大，能随流体压力变化拉伸或压缩;缝孔15的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管16的杨氏模量 要大，能随流体压力开启或关闭。故当压力脉动频率落在高频段时，C型容腔滤波器结构起 滤波作用，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(a)状态;而当脉动频率落在中频段时， 滤波器结构变为C型容腔滤波器结构和弹性薄壁7滤波结构共同起作用，锥形弹性阻尼孔管 16和缝孔15都处于图9(a)状态；当脉动频率落在某些特定的低频频率时，滤波器结构变为 插入式串并联H型滤波器、C型容腔滤波器结构和弹性薄壁滤波结构共同起作用，锥形弹性 阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(b)状态，由于插入式串并联H型滤波器的固有频率被设计 为和运些特定低频脉动频率一致，对基频能量大的系统可起到较好的滤波效果；当脉动频 率落在某些特定频率W外的低频段时，锥形弹性阻尼孔管16和缝孔15都处于图9(c)状态。 运样的变结构滤波器设计既保证了液压系统的全频段全工况滤波，又降低了正常工况下滤 波器的压力损失，保证了系统的液压刚度。

　　[005引本发明还能实线工况自适应压力脉动衰减。当液压系统工况变化时，既执行元件 突然停止或运行，W及阀的开口变化时，会导致管路系统的特性阻抗发生突变，从而使原管 道压力随时间和位置变化的曲线也随之改变，则压力峰值的位置亦发生变化。由于本发明 的滤波器的轴向长度设计为大于系统主要压力脉动波长，且滤波器的串并联H型滤波器组 的容腔长度、S型容腔的类n型抗性滤波器的长度和弹性薄壁的长度和滤波器轴线长度相 等，保证了压力峰值位置一直处于滤波器的有效作用范围内；而串并联H型滤波器的锥形变 结构阻尼孔开在弹性薄壁上，沿轴线方向均匀分布，使得压力峰值位置变化对滤波器的性 能几乎没有影响，从而实现了工况自适应滤波功能。考虑到=种滤波结构轴向尺寸和滤波 器相当，运一较大的尺寸也保证了液压滤波器具备较强的压力脉动衰减能力。

　　[0059] 采用本发明的液压滤波器进行液压脉动滤波的方法如下：

　　[0060] 1)，液压流体通过输入管进入S型容腔滤波器，扩大的容腔吸收多余液流，完成高 频压力脉动的滤波；

　　[0061] 2)，通过S型弹性薄壁7受迫振动，消耗流体的压力脉动能量，完成中频压力脉动的 滤波；

　　[0062] 3)，通过串并联H型滤波器组，W及锥形变结构阻尼孔、锥形插入管和流体产生共 振，消耗脉动能量，完成低频压力脉动的滤波；

　　[0063] 4)，将滤波器的轴向长度设计为大于液压系统主要压力脉动波长，且串并联H型滤 波器长度、S型容腔滤波器长度和S型弹性薄壁7长度同滤波器长度相等，使压力峰值位置一 直处于滤波器的有效作用范围，实现系统工况改变时压力脉动的滤波；

　　[0064] 5)，通过锥形变结构阻尼孔的锥形弹性阻尼孔管的伸缩和缝孔的开关，完成压力 脉动自适应滤波。

　　[0065] W上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用W限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。

　　【主权项】

　　1. 一种全频段变结构的液压滤波装置，其特征在于:包括输入管、外壳、输出管、S型弹 性薄壁、H型滤波器以及串联H型滤波器;其中，所述输入管连接于外壳的一端;所述输出管 连接于外壳的另一端;所述S型弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内，其内形成膨胀腔和收 缩腔;所述输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一 S型容腔滤波器;所述S型弹性薄壁的 轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔;所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝 孔组成;所述S型弹性薄壁和外壳之间形成串联共振容腔I以及并联共振容腔;所述串联共 振容腔I的外侧设一串联共振容腔II，所述串联共振容腔I和串联共振容腔II之间通过一锥 形插入管连通;所述H型滤波器位于并联共振容腔内，其和锥形变结构阻尼孔相连通;所述 串联H型滤波器位于串联共振容腔I和串联共振容腔II内，其亦和锥形变结构阻尼孔相连 通;所述H型滤波器和串联H型滤波器轴向呈对称设置，并组成串并联H型滤波器。2. 如权利要求1所述的全频段变结构的液压滤波装置，其特征在于:所述输入管和输出 管的轴线不在同一轴线上。3. 如权利要求1所述的全频段变结构的液压滤波装置，其特征在于:所述锥形变结构阻 尼孔开口较宽处位于串联共振容腔I和并联共振容腔内，其锥度角为10° ;所述锥形变结构 阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸 或压缩;缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭。4. 如权利要求1所述的全频段变结构的液压滤波装置，其特征在于:所述锥形插入管开 口较宽处位于串联共振容腔Π 内，其锥度角为10°。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909620SQ201610312846

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年5月12日

　　【发明人】顾巍

　　【申请人】绍兴文理学院

　　一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器的制造方法

　　【专利摘要】本发明公开了一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，包括第一壳体、第二壳体、滤芯和监测器，所述的第一壳体的头端设置有进油口，末端开设有第一滤芯安装槽，所述的第二壳体的头端设置有出油口，末端开设有第二滤芯安装槽，第一滤芯安装槽与第二滤芯安装槽合并形成滤芯安装腔，所述的滤芯安装腔内安装滤芯，所述的第一壳体内设置有第一空腔，第二壳体内设置有第二空腔，所述的第一空腔与第二空腔分别通过第一管路、第二管路与外界连通，所述的监测器两端均通过连接管分别与第一管路、第二管路密封连接。本发明结构合理，第一壳体与第二壳体安装拆卸简单，方便更换滤芯，监测器可实时监测滤芯两侧的压差，避免高压差对滤芯的结构产生破坏。

　　【专利说明】

　　一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及液压油过滤器的技术领域，特别涉及一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器。

　　【【背景技术】】

　　[0002]液压系统中油液介质起到能量传递、润滑相互运动元件、运动部件之间的密封及热传导的作用，但是油液介质中常常混杂有污染物，包括固体颗粒、水、空气等，对液压系统的零部件产生腐蚀磨损、磨粒磨损和气蚀磨损，尤其是以磨粒磨损的危害程度最大，大大减短了液压系统的使用寿命，而针对油液中的固体颗粒污染物的有效去除手段就是过滤。

　　[0003]液压过滤器是液压系统中用以控制油液污染度的重要元件，是保证系统净化、提高系统工作的可靠性、延长设备使用寿命的关键组成部分。它的作用是滤除油液中的固体颗粒污染物，使油液的污染度控制在关键液压元件能够耐受的限度以内，以保证液压系统的工作可靠性和延长元件的使用寿命。当液压系统在低温启动或滤芯被污染物完全堵塞，以及流量发生冲击时，在滤芯的两端将产生很大的压差，将会对滤芯的结构产生破坏。

　　[0004]为了方便在使用的过程中及时了解液压过滤器滤芯的状态，方便更换滤芯，提高液压系统中油液污染度的控制性能，有必要提出一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器。

　　【

　　【发明内容】

　　】

　　[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其旨在解决现有技术中液压油过滤器长时间使用后易出现滤芯受损而不能及时更换的技术问题。

　　[0006]为实现上述目的，本发明提出了一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，包括第一壳体、第二壳体、滤芯和监测器，所述的第一壳体的头端设置有进油口，末端开设有第一滤芯安装槽，所述的第二壳体的头端设置有出油口，末端开设有第二滤芯安装槽，所述的第一壳体的末端与第二壳体的末端通过法兰螺栓固定连接，并且第一滤芯安装槽与第二滤芯安装槽合并形成滤芯安装腔，所述的滤芯安装腔内安装滤芯，所述的第一壳体内设置有第一空腔，第二壳体内设置有第二空腔，所述的第一空腔与第二空腔分别通过第一管路、第二管路与外界连通，所述的监测器两端均通过连接管分别与第一管路、第二管路密封连接。

　　[0007]作为优选，所述的第一壳体与滤芯的连接面上嵌装有密封组件和O型密封圈，所述的第二壳体与滤芯的连接面上同样嵌装有有密封组件和O型密封圈。

　　[0008]作为优选，所述的O型密封圈的直径小于密封组件的直径，所述的密封组件由2?4个V型密封圈组合而成，所述的V型密封圈的开口均朝向滤芯的中心线。

　　[0009]作为优选，所述的监测器与控制处理器连接，所述的控制处理器还与报警装置电连接，所述的监测器用于实时检测滤芯两侧的压差并发送数据。

　　[0010]作为优选，所述的第一壳体的头端还设置有缓冲段，所述的缓冲段为扩口结构，小端口与进油口连通，大端口与第一空腔连通。[0011 ]作为优选，所述的第一空腔为球型结构，所述的进油口的直径小于第一空腔的直径。

　　[0012]作为优选，所述的滤芯的中间为圆形过滤面，所述的圆形过滤面的两侧分别与第一壳体的出油端口及第二壳体的进油端口连通。

　　[0013]作为优选，所述的第一壳体及第二壳体的头端分别设置有第一法兰盘和第二法兰盘，所述的第一法兰盘和第二法兰盘分别通过法兰螺栓与液压系统的进油管路连接。

　　[0014]本发明的有益效果:与现有技术相比，本发明提供的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，结构合理，第一壳体与第二壳体可拆卸，方便更换滤芯，监测器能实时检测滤芯的使用状态，并将检测的数据传送至控制处理器，当滤芯被污染物堵塞，流量发生冲击时，在滤芯的两端将产生很大的压差，控制处理器控制报警装置进行报警，提醒工作人员及时更换滤芯，避免滤芯的结构产生破坏，且滤芯清洗后还能再次使用，具有节能意义，能有效控制油液的污染度，提高液压系统的使用寿命。

　　[0015]本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

　　【【附图说明】】

　　[0016]图1是本发明实施例一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器的结构示意图；

　　[0017]图2是本发明实施例的密封组件的结构示意图。

　　[0018]图中:1-第一壳体、10-第一空腔、11-进油口、12-第一滤芯安装槽、13-第一管路、14-第一法兰盘、15-缓冲段、2-第二壳体、20-第二空腔、21-出油口、22-第二滤芯安装槽、23-第二管路、24-第二法兰盘、3-滤芯、30-圆形过滤面、31-防尘密封圈、4-监测器、41-连接管、5-控制处理器、6-报警装置、7-法兰螺栓、8-密封组件、80-V型密封圈、9-0型密封圈。

　　【【具体实施方式】】

　　[0019]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

　　[0020]参阅图1和图2，本发明实施例提供一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，包括第一壳体1、第二壳体2、滤芯3和监测器4，所述的第一壳体I的头端设置有进油口 11，末端开设有第一滤芯安装槽12，所述的第二壳体2的头端设置有出油口 21，末端开设有第二滤芯安装槽22，所述的第一壳体I的末端与第二壳体2的末端通过法兰螺栓7固定连接，并且第一滤芯安装槽12与第二滤芯安装槽22合并形成滤芯安装腔，所述的滤芯安装腔内安装滤芯3，所述的第一壳体I内设置有第一空腔10，第二壳体2内设置有第二空腔20，所述的第一空腔10与第二空腔20分别通过第一管路13、第二管路23与外界连通，所述的监测器4两端均通过连接管41分别与第一管路13、第二管路23密封连接。

　　[0021]其中，所述的第一壳体I与滤芯3的连接面上嵌装有密封组件8和O型密封圈9，所述的第二壳体2与滤芯3的连接面上同样嵌装有有密封组件8和O型密封圈9。

　　[0022]进一步地，所述的O型密封圈9的直径小于密封组件8的直径，所述的密封组件8由2?4个V型密封圈80组合而成，所述的V型密封圈80的开口均朝向滤芯3的中心线，采用3个V型密封圈80组合而成的密封组件8与O型密封圈9配合使用，提高密封性能，防止油液流出，且V型密封圈80的开口均朝向滤芯3的中心线，还具有耐高压的性能。

　　[0023]在本发明实施例中，第一壳体I与第二壳体2的连接处设置有防尘密封圈31，防止外界的粉尘进入内腔污染油液，降低油品。

　　[0024]进一步地，所述的监测器4与控制处理器5连接，所述的控制处理器5还与报警装置6电连接，所述的监测器4用于实时检测滤芯3两侧的压差并发送数据。

　　[0025]在本发明实施例中，监测器4实时检测滤芯3两侧的压力值，并将检测的信号传送给控制处理器5，控制处理器5根据检测的压差与目标压差进行对比，当实际压差超过目标压差时，控制处理器5控制报警装置6进行报警，方便及时更换滤芯3，提高液压油过滤器的过滤性能。

　　[0026]进一步地，所述的第一壳体I的头端还设置有缓冲段15，所述的缓冲段15为扩口结构，小端口与进油口 11连通，大端口与第一空腔10连通，所述的第一空腔10为球型结构，所述的进油口 11的直径小于第一空腔10的直径。

　　[0027]在本发明实施例中，采用扩口结构的缓冲段15及球型结构的第一空腔10，使油液到达滤芯3之前有一个缓冲的过程，防止高压油液冲击滤芯3表面，而造成滤芯3损坏，提高滤芯3的使用寿命。

　　[0028]进一步地，所述的滤芯3的中间为圆形过滤面30，所述的圆形过滤面30的两侧分别与第一壳体I的出油端口及第二壳体2的进油端口连通。使液压系统中的油液经过滤芯3的过滤作用，提高油液的质量，从而提高液压系统的使用寿命。

　　[0029]更进一步地，所述的第一壳体I及第二壳体2的头端分别设置有第一法兰盘14和第二法兰盘24，所述的第一法兰盘14和第二法兰盘24分别通过法兰螺栓7与液压系统的进油管路连接。

　　[0030]本发明工作过程:

　　[0031]本发明一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器在工作过程中，第一法兰盘14和第二法兰盘24分别通过法兰螺栓7与液压系统的进油管路连接，使油液经过液压油过滤器再进入液压系统中，油液从进油口 11流入，经过缓冲段15及第一空腔10的缓冲后，流至滤芯3，通过滤芯3的过滤作用后，经过第二空腔20并从出油口 21流出，监测器4实时检测滤芯3两侧的压力值，并将检测的信号传送给控制处理器5，控制处理器5根据检测的压差与目标压差进行对比，当实际压差超过目标压差时，控制处理器5控制报警装置6进行报警，提醒工作人员及时更换滤芯3，更换滤芯3时只需将第一壳体I末端与第二壳体2末端连接的法兰螺栓7取下，更换新的滤芯3后，再将法兰螺栓7连接第一壳体I与第二壳体2即可，更换方便，能有效控制油液的污染度。

　　[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，包括第一壳体(I)、第二壳体(2)、滤芯(3)和监测器(4)，其特征在于:所述的第一壳体(I)的头端设置有进油口(11)，末端开设有第一滤芯安装槽(12)，所述的第二壳体(2)的头端设置有出油口(21)，末端开设有第二滤芯安装槽(22)，所述的第一壳体(I)的末端与第二壳体(2)的末端通过法兰螺栓(7)固定连接，并且第一滤芯安装槽(12)与第二滤芯安装槽(22)合并形成滤芯安装腔，所述的滤芯安装腔内安装滤芯(3)，所述的第一壳体(I)内设置有第一空腔(10)，第二壳体(2)内设置有第二空腔(20)，所述的第一空腔(10)与第二空腔(20)分别通过第一管路(13)、第二管路(23)与外界连通，所述的监测器(4)两端均通过连接管(41)分别与第一管路(13)、第二管路(23)密封连接。2.如权利要求1所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的第一壳体(I)与滤芯(3)的连接面上嵌装有密封组件(8)和O型密封圈(9)，所述的第二壳体(2)与滤芯(3)的连接面上同样嵌装有有密封组件(8)和O型密封圈(9)。3.如权利要求2所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的O型密封圈(9)的直径小于密封组件(8)的直径，所述的密封组件(8)由2?4个V型密封圈(80)组合而成，所述的V型密封圈(80)的开口均朝向滤芯(3)的中心线。4.如权利要求1所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的监测器(4)与控制处理器(5)连接，所述的控制处理器(5)还与报警装置(6)电连接，所述的监测器(4)用于实时检测滤芯(3)两侧的压差并发送数据。5.如权利要求1所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的第一壳体(I)的头端还设置有缓冲段(15)，所述的缓冲段(15)为扩口结构，小端口与进油口(11)连通，大端口与第一空腔(10)连通。6.如权利要求5所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的第一空腔(10)为球型结构，所述的进油口(11)的直径小于第一空腔(10)的直径。7.如权利要求1所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的滤芯(3)的中间为圆形过滤面(30)，所述的圆形过滤面(30)的两侧分别与第一壳体(I)的出油端口及第二壳体(2)的进油端口连通。8.如权利要求1所述的一种可视方便更换滤芯的液压油过滤器，其特征在于:所述的第一壳体(I)及第二壳体(2)的头端分别设置有第一法兰盘(14)和第二法兰盘(24)，所述的第一法兰盘(14)和第二法兰盘(24)分别通过法兰螺栓(7)与液压系统的进油管路连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909621SQ201610481328

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月23日

　　【发明人】沈燕

　　【申请人】嘉兴三乐实业有限公司

　　带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统的制作方法

　　【专利摘要】本发明涉及的一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，它包括油路循环串联的设备发热源、散热器以及储液箱，所述散热器的一侧设置有散热风机，散热器两端的油路上并联设置有球型泄压阀。本发明具有可靠度高，不易损坏，保证系统稳定运行的优点。

　　【专利说明】

　　带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统。

　　【背景技术】

　　[0002]众所周知，液压系统油温最佳温度是在35?55摄氏度之间，一旦温度升高超过60摄氏度，液压系统的系统将大幅度下降，及其设备故障不断出现，造成设备的稳定性严重下降，无法保证机器设备正常运行。尤其在盛夏季节，油温过高，甚至会造成机器设备常常处于停机状态。

　　[0003]因此液压换热系统的稳定性直接影响到机器设备的工作状态，传统的液压换热系统中液体压力过大时，直接导致换热器内压力过大对散热器造成损坏。一般的散热器是在散热器的集液槽都有一个固定比例的容量，流体通过散热器散热通道内部有一定大的阻力。它的储液量较小，没有缓冲，在遇到温差大、低温环境、流量不平衡、有一定粘度的液体、有冲击力的流体情况下，散热器散热通道内部的压力也随之增大，特别在有冲击力和粘度比较大流体的情况下，由于流体在通道内部的阻力，使流体不能迅速通过散热器通道内部，使之压力增大，超过散热器的最高运行压力，散热器很容易损坏、报废。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可靠度高，不易损坏，保证系统稳定运行的带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统。

　　[0005]本发明的目的是这样实现的:

　　一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，它包括油路循环串联的设备发热源、散热器以及储液箱，所述散热器的一侧设置有散热风机，散热器两端的油路上并联设置有球型泄压阀，所述球型泄压阀包括壳体，所述壳体内设置有倒置的T型结构的空腔，该空腔包括横向布置的流体通道以及竖向布置的调节通道，所述调节通道内从上至下依次设置有防尘盖、密封滑块、弹簧、球体支撑块以及球体，有一根调节丝杆从上向下穿过防尘盖并连接至密封滑块的顶部，调节丝杆与防尘盖螺纹连接，防尘盖上方的调节丝杆上还旋置有锁紧螺母，所述密封滑块的外边缘与调节通道的内壁相贴合，所述弹簧的上下两端分别连接密封滑块的底部以及球体支撑块的顶部，所述球体固定安装于球体支撑块的下部，所述球体的下半段纵向截面与流体通道的截面吻合，自然状态下球体紧贴流体通道的底部，流体不能从流体通道内进行横向通过。

　　[0006]所述流体通道的左右两端设置有连接螺纹。

　　[0007]防尘盖与调节通道的顶部开口处螺纹连接。

　　[0008]在密封滑块的外边缘与调节通道的内壁之间设置有密封圈。

　　[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:

　　本发明具有可靠度高，不易损坏，保证系统稳定运行的优点。

　　【附图说明】

　　[0010]图1为本发明的结构示意图。

　　[0011 ]图2为球型泄压阀的内部结构示意图。

　　[0012]图3为球型泄压阀的外形结构示意图。

　　[0013]图4为实施例1的示意图。

　　[0014]图5为实施例2的示意图。

　　[0015]其中:

　　设备发热源I 储液箱2 散热器5

　　球型泄压阀8、壳体801、流体通道802、调节通道803、防尘盖804、密封滑块805、弹簧806、球体支撑块807、球体808、调节丝杆809、密封圈8010、锁紧螺母8011散热风机9。

　　【具体实施方式】

　　[0016]参见图1?图5，本发明涉及的一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，它包括油路循环串联的设备发热源1、散热器5以及储液箱2，所述散热器5的一侧设置有散热风机9。散热器5两端的油路上并联设置有球型泄压阀8，油路上或者储液箱2上设置温度传感器。

　　[0017]所述球型泄压阀8包括壳体801，所述壳体I内设置有倒置的T型结构的空腔，该空腔包括横向布置的流体通道802以及竖向布置的调节通道803，所述流体通道802的左右两端设置有连接螺纹，所述调节通道803内从上至下依次设置有防尘盖804、密封滑块805、弹簧806、球体支撑块807以及球体808，其中防尘盖804与调节通道803的顶部开口处螺纹连接，有一根调节丝杆809从上向下穿过防尘盖804并连接至密封滑块805的顶部，调节丝杆809与防尘盖804螺纹连接，防尘盖804上方的调节丝杆809上还旋置有锁紧螺母8011，所述密封滑块805的外边缘与调节通道803的内壁相贴合，在密封滑块805的外边缘与调节通道803的内壁之间设置有密封圈8010，所述弹簧806的上下两端分别连接密封滑块805的底部以及球体支撑块807的顶部，所述球体808固定安装于球体支撑块807的下部，所述球体808的下半段纵向截面与流体通道802的截面吻合，自然状态下，由于弹簧806的弹力，使得球体808紧贴流体通道802的底部时，流体不能从流体通道802内进行横向通过。

　　[0018]—种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统的工作方法:

　　首先根据流体的设定压力对调节丝杆进行调节，从而来对弹簧的弹性势能进行调节，最终控制流体在流体通道内的泄压值；

　　当液压主路通畅时，球型泄压阀的左右两端的压力相等，球体处于低位，球体不动作；实施例1、当液体从左向右流动且液压主路不通畅时，球型泄压阀的左端压力大于右端压力，由于球体左侧的流体通道内的压力大于球体右侧的流体通道内的压力，流体推动球体向上移动，球体底部形成供流体运动的空间，流体在流体通道内从左向右运动，从而达到泄压的目的，直至球体左侧和右侧的压力相等，球体归置原位，液压主路回归通畅。

　　[0019]实施例2、当液体从左向右流动且液压主路不通畅时，球型泄压阀的右端压力大于左端压力，由于球体右侧的流体通道内的压力大于球体左侧的流体通道内的压力，流体推动球体向上移动，球体底部形成供流体运动的空间，流体在流体通道内从右向左运动，从而达到泄压的目的，直至球体左侧和右侧的压力相等，球体归置原位，液压主路回归通畅。

　　【主权项】

　　1.一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，其特征在于它包括油路循环串联的设备发热源、散热器以及储液箱，所述散热器的一侧设置有散热风机，散热器两端的油路上并联设置有球型泄压阀，所述球型泄压阀包括壳体(801)，所述壳体(I)内设置有倒置的T型结构的空腔，该空腔包括横向布置的流体通道(802)以及竖向布置的调节通道(803)，所述调节通道(803)内从上至下依次设置有防尘盖(804)、密封滑块(805)、弹簧(806)、球体支撑块(807)以及球体(808)，有一根调节丝杆(809)从上向下穿过防尘盖(804)并连接至密封滑块(805)的顶部，调节丝杆(809)与防尘盖(804)螺纹连接，防尘盖(804)上方的调节丝杆(809)上还旋置有锁紧螺母(8011)，所述密封滑块(805)的外边缘与调节通道(803)的内壁相贴合，所述弹簧(806)的上下两端分别连接密封滑块(805)的底部以及球体支撑块(807)的顶部，所述球体(808)固定安装于球体支撑块(807)的下部，所述球体(808)的下半段纵向截面与流体通道(802)的截面吻合，自然状态下球体(808)紧贴流体通道(802)的底部，流体不能从流体通道(802 )内进行横向通过。2.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，其特征在于所述流体通道(802)的左右两端设置有连接螺纹。3.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，其特征在于防尘盖(804)与调节通道(803)的顶部开口处螺纹连接。4.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的液压换热系统，其特征在于在密封滑块(805)的外边缘与调节通道(803)的内壁之间设置有密封圈(8010)。

　　【文档编号】F15B13/02GK105909622SQ201610498096

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月30日

　　【发明人】黄晓军

　　【申请人】江苏金荣森制冷科技有限公司

　　带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置的制造方法

　　【专利摘要】本发明涉及的一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，它包括油路循环串联的设备发热源、散热器、管式加热器以及储液箱，所述散热器的一侧设置有散热风机，散热器两端的油路上并联设置有球型泄压阀。本发明具有可靠度高，不易损坏，保证系统稳定运行的优点。

　　【专利说明】

　　带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置

　　技术领域

　　[0001 ]本发明涉及一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置。

　　【背景技术】

　　[0002]众所周知，液压系统油温最佳温度是在35?55摄氏度之间，一旦温度升高超过60摄氏度，液压系统的系统将大幅度下降，及其设备故障不断出现，造成设备的稳定性严重下降，无法保证机器设备正常运行。尤其在盛夏季节，油温过高，甚至会造成机器设备常常处于停机状态。

　　[0003]因此液压换热装置的稳定性直接影响到机器设备的工作状态，传统的液压换热装置中液体压力过大时，直接导致换热器内压力过大对散热器造成损坏。一般的散热器是在散热器的集液槽都有一个固定比例的容量，流体通过散热器散热通道内部有一定大的阻力。它的储液量较小，没有缓冲，在遇到温差大、低温环境、流量不平衡、有一定粘度的液体、有冲击力的流体情况下，散热器散热通道内部的压力也随之增大，特别在有冲击力和粘度比较大流体的情况下，由于流体在通道内部的阻力，使流体不能迅速通过散热器通道内部，使之压力增大，超过散热器的最高运行压力，散热器很容易损坏、报废。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可靠度高，不易损坏，保证系统稳定运行的带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置。

　　[0005]本发明的目的是这样实现的:

　　一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，它包括油路循环串联的设备发热源、散热器、管式加热器以及储液箱，所述散热器的一侧设置有散热风机，所述管式加热器包括管式加热器筒体，管式加热器筒体上设置有上下布置的第一液体口以及第二液体口，电加热管的主体位于管式加热器筒体内部中心，所述管式加热器筒体内位于电加热管外侧的区域设置有从第一液体口至第二液体口的液体流道，所述散热器的一侧设置有散热风机，散热器两端的油路上并联设置有球型泄压阀，所述球型泄压阀包括壳体，所述壳体内设置有倒置的T型结构的空腔，该空腔包括横向布置的流体通道以及竖向布置的调节通道，所述调节通道内从上至下依次设置有防尘盖、密封滑块、弹簧、球体支撑块以及球体，有一根调节丝杆从上向下穿过防尘盖并连接至密封滑块的顶部，调节丝杆与防尘盖螺纹连接，防尘盖上方的调节丝杆上还旋置有锁紧螺母，所述密封滑块的外边缘与调节通道的内壁相贴合，所述弹簧的上下两端分别连接密封滑块的底部以及球体支撑块的顶部，所述球体固定安装于球体支撑块的下部，所述球体的下半段纵向截面与流体通道的截面吻合，自然状态下球体紧贴流体通道的底部，流体不能从流体通道内进行横向通过。

　　[0006]所述散热器为防冲击蓄能散热器，所述散热器包括散热器本体以及蓄能管，所述散热器本体包括左右竖向布置的第一集液槽和第二集液槽，第一集液槽和第二集液槽之间连接有横向布置的多根分流液槽，所述蓄能管为底部开口其余部分封闭的管式结构，蓄能管的底部开口与第一集液槽和第二集液槽连通。

　　[0007]所述流体通道的左右两端设置有连接螺纹。

　　[0008]防尘盖与调节通道的顶部开口处螺纹连接。

　　[0009]在密封滑块的外边缘与调节通道的内壁之间设置有密封圈。

　　[0010]一、蓄能管内置时:

　　当防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽和第二集液槽的顶部时，将蓄能管安装于第一集液槽和第二集液槽的内部；

　　当防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽和第二集液槽的侧面时，将蓄能管安装于第一集液槽和第二集液槽的内部，如果蓄能管的高度高于进液口和出液口的高度，则无需做其他处理，如果蓄能管的高度低于进液口和出液口的高度，则在蓄能管的顶部加装分流挡板，分流挡板将进液口和出液口与其对应高度位置的分流液槽隔开；

　　二、蓄能管外置时:

　　蓄能管的底部开口与第一集液槽和第二集液槽的底部一侧的连接口螺纹连接，所述蓄能管的顶部与第一集液槽和第二集液槽的顶部一侧的安装边采用螺栓固定连接。

　　[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:

　　本发明具有可靠度高，不易损坏，保证系统稳定运行的优点。

　　【附图说明】

　　[0012]图1为本发明的结构示意图。

　　[0013]图2为球型泄压阀的内部结构示意图。

　　[0014]图3为球型泄压阀的外形结构示意图。

　　[0015]图4为实施例1的示意图。

　　[0016]图5为实施例2的示意图。

　　[0017]图6为管式加热器的结构示意图。

　　[0018]图7为图6的爆炸图。

　　[0019]图8为液体流道选用螺旋式液体分流片的管式加热器剖视图。

　　[0020]图9为液体流道选用螺旋式液体分流片的管式加热器的液体流向图。

　　[0021]图10为液体流道选用平行液体分流片的管式加热器剖视图。

　　[0022]图11为液体流道选用平行液体分流片的管式加热器的液体流向图。

　　[0023]图12为散热器的实施例A的正视图。

　　[0024]图13为散热器的实施例A的侧视图。

　　[0025]图14为图13的爆炸图。

　　[0026]图15为散热器的实施例A的立体半剖图。

　　[0027]图16为散热器的实施例A的第一集液槽内部示意图。

　　[0028]图17为散热器的实施例B的正视图。

　　[0029]图18为散热器的实施例B的侧视图。

　　[0030]图19为图18的爆炸图。

　　[0031 ]图20为散热器的实施例B的立体半剖图。

　　[0032]图21为散热器的实施例B的第一集液槽内部示意图。

　　[0033]图22为散热器的实施例C的正视图。

　　[0034]图23为散热器的实施例C的侧视图。

　　[0035]图24为图23的爆炸图。

　　[0036]图25为散热器的实施例C的立体半剖图。

　　[0037]图26为散热器的实施例C的第一集液槽内部示意图。

　　[0038]图27为散热器的实施例D的正视图。

　　[0039]图28为散热器的实施例D的侧视图。

　　[0040]图29为图28的爆炸图。

　　[0041 ]图30为散热器的实施例D的立体半剖图。

　　[0042]图31为散热器的实施例D的第一集液槽内部示意图。

　　[0043]其中:

　　设备发热源I 储液箱2

　　管式加热器4、管式加热器筒体401、第一液体口 402、第二液体口 403、下法兰404、上法兰405、电加热管406、电源保护盒407、安装螺口 408、防震垫固定圈409、管式加热器筒体固定螺丝410、防震垫411、螺旋式液体分流片412、平行液体分流片413

　　散热器5、蓄能管500、第一集液槽501、第二集液槽502、分流液槽503、排污口 504、排污口螺栓505、排污口密封垫506、分流挡板507

　　球型泄压阀8、壳体801、流体通道802、调节通道803、防尘盖804、密封滑块805、弹簧806、球体支撑块807、球体808、调节丝杆809、密封圈8010、锁紧螺母8011散热风机9。

　　【具体实施方式】

　　[0044]参见图1?图31，本发明涉及的一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，它包括油路循环串联的设备发热源1、散热器5、管式加热器4以及储液箱2，所述散热器5的一侧设置有散热风机9。散热器5两端的油路上并联设置有球型泄压阀8，油路上或者储液箱2上设置温度传感器。

　　[0045]所述球型泄压阀8包括壳体801，所述壳体I内设置有倒置的T型结构的空腔，该空腔包括横向布置的流体通道802以及竖向布置的调节通道803，所述流体通道802的左右两端设置有连接螺纹，所述调节通道803内从上至下依次设置有防尘盖804、密封滑块805、弹簧806、球体支撑块807以及球体808，其中防尘盖804与调节通道803的顶部开口处螺纹连接，有一根调节丝杆809从上向下穿过防尘盖804并连接至密封滑块805的顶部，调节丝杆809与防尘盖804螺纹连接，防尘盖804上方的调节丝杆809上还旋置有锁紧螺母8011，所述密封滑块805的外边缘与调节通道803的内壁相贴合，在密封滑块805的外边缘与调节通道803的内壁之间设置有密封圈8010，所述弹簧806的上下两端分别连接密封滑块805的底部以及球体支撑块807的顶部，所述球体808固定安装于球体支撑块807的下部，所述球体808的下半段纵向截面与流体通道802的截面吻合，自然状态下，由于弹簧806的弹力，使得球体808紧贴流体通道802的底部时，流体不能从流体通道802内进行横向通过。

　　[0046]所述管式加热器4包括管式加热器筒体401，管式加热器筒体401上设置有上下布置的第一液体口 402以及第二液体口 403，所述第一液体口 402和第二液体口 403在管式加热器筒体401上对角布置，所述第一液体口 402和第二液体口 403其中一个为进液口一个为出液口，并且可以自由选择。管式加热器筒体401的顶部设置有下法兰404，所述下法兰404上方设置有上法兰405，下法兰404和上法兰405通过螺丝固定连接，上法兰405上固定安装有多根电加热管406，电加热管406的主体穿过下法兰404位于管式加热器筒体401内部中心，所述上法兰405上方罩设有电源保护盒407，电加热管406的电源接口位于上法兰405上方的电源保护盒407内。所述管式加热器筒体401的侧壁上设置有安装螺口 408，安装螺口 408用于安装加热保护装置、加热控制装置、安全压力保护装置等附件。所述管式加热器筒体401底部向下设置有管式加热器筒体固定螺丝410，管式加热器筒体固定螺丝410旋置有上下布置的防震垫固定圈409以及防震垫411。防震垫固定圈409紧贴管式加热器筒体401的底部，防震垫411嵌置于防震垫固定圈409内。所述管式加热器筒体401内位于电加热管406外侧的区域设置有从第一液体口 402至第二液体口 403的液体流道，液体流道可以选用螺旋式液体分流片412或者选用平行液体分流片413。其中螺旋式液体分流片412为螺旋片结构，平行液体分流片413为错位布置的多个水平片结构。

　　[0047]—种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置的工作方法:

　　设备发热源运行初期，液体温度低于35摄氏度，散热风机不启动，管式加热器启动，将油温升温至35?55摄氏度之间，然后管式加热器关闭，当设备发热源运行一段时间后，温度传感器检测到温度高于60摄氏度则启动散热风机。

　　[0048]首先根据流体的设定压力对调节丝杆进行调节，从而来对弹簧的弹性势能进行调节，最终控制流体在流体通道内的泄压值；

　　当液压主路通畅时，球型泄压阀的左右两端的压力相等，球体处于低位，球体不动作；实施例1、当液体从左向右流动且液压主路不通畅时，球型泄压阀的左端压力大于右端压力，由于球体左侧的流体通道内的压力大于球体右侧的流体通道内的压力，流体推动球体向上移动，球体底部形成供流体运动的空间，流体在流体通道内从左向右运动，从而达到泄压的目的，直至球体左侧和右侧的压力相等，球体归置原位，液压主路回归通畅。

　　[0049]实施例2、当液体从左向右流动且液压主路不通畅时，球型泄压阀的右端压力大于左端压力，由于球体右侧的流体通道内的压力大于球体左侧的流体通道内的压力，流体推动球体向上移动，球体底部形成供流体运动的空间，流体在流体通道内从右向左运动，从而达到泄压的目的，直至球体左侧和右侧的压力相等，球体归置原位，液压主路回归通畅。

　　[0050]所述散热器5为防冲击蓄能散热器，所述散热器5包括散热器本体以及蓄能管500，所述散热器本体包括左右竖向布置的第一集液槽501和第二集液槽502，第一集液槽501和第二集液槽502之间连接有横向布置的多根分流液槽503，所述蓄能管500为底部开口其余部分封闭的管式结构，蓄能管500的底部开口与第一集液槽501和第二集液槽502连通，所述第一集液槽501和第二集液槽502的底部一侧设置有排污口 504，排污口 504不使用时采用排污口螺栓505和排污口密封垫506进行堵塞。

　　[0051 ] 实施例A、

　　蓄能管内置，当防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽501和第二集液槽502的顶部时，蓄能管500安装于第一集液槽501和第二集液槽502的内部即可。

　　[0052] 实施例B、 蓄能管内置，当防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽501和第二集液槽502的侧面时，将蓄能管500安装于第一集液槽501和第二集液槽502的内部，如果蓄能管500的高度高于进液口和出液口的高度，则无需做其他处理，如果蓄能管500的高度低于进液口和出液口的高度，则需要在蓄能管500的顶部加装分流挡板507，分流挡板507将进液口和出液口与其对应高度位置的分流液槽503隔开，避免液体的直接冲击进入分流液槽503。

　　[0053]实施例C、

　　蓄能管外置，防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽501和第二集液槽502的顶部。所述蓄能管500的底部开口与第一集液槽501和第二集液槽502的底部一侧的连接口螺纹连接，所述蓄能管500的顶部与第一集液槽501和第二集液槽502的顶部一侧的安装边采用螺栓固定连接，便于拆装。由于防冲击蓄能散热器的蓄能管500设置于第一集液槽501和第二集液槽502的外部，使得可以按液体流量和冲击力的不同，选择不同容量、各种不同的蓄能管。

　　[0054]实施例D、

　　蓄能管外置，防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽501和第二集液槽502的侧面。

　　[0055]所述散热器的工作方法:

　　设备发热源运行初期，液体温度较低，散热风机不启动，液体由进液口进入防冲击蓄能散热器的第一集液槽内，正常情况下防冲击蓄能散热器的分流液槽内阻力较小或者无阻力，则液体先进入第一集液槽内，然后在经过分流液槽的过程中进行散热，再进入第二集液槽，最后从出液口离开防冲击蓄能散热器;在防冲击蓄能散热器的分流液槽内阻力较大时，由于此时蓄能管内的压力较小，就有一部分液体进入蓄能管内，随着液体在蓄能管内液位的升高，压缩蓄能管内的空气，使得蓄能管内的压力也升高，最终蓄能管内的压力达到与进液口处的压力相等，此时进液口处的液体速度放缓，进液口处的压力也随之减小，随着进液口处的压力减小，进入蓄能管内的液体由于压力高于进液口处，就会返回至第一集液槽内，然后在经过分流液槽的过程中进行散热，再进入第二集液槽，最后从出液口离开防冲击蓄能散热器。

　　[0056]因为空气的运动性好，基本没有滞后性，在防冲击蓄能散热器内空气遇到有冲击力的瞬间，就立即压缩和动作，这个动作在瞬间完成，不会像机械缓冲一样有滞后性和使用疲劳。

　　【主权项】

　　1.一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，其特征在于它包括油路循环串联的设备发热源、散热器、管式加热器以及储液箱，所述散热器的一侧设置有散热风机，所述管式加热器包括管式加热器筒体(401)，管式加热器筒体(401)上设置有上下布置的第一液体口(402)以及第二液体口(403)，电加热管(406)的主体位于管式加热器筒体(401)内部中心，所述管式加热器筒体(401)内位于电加热管(40 6 )外侧的区域设置有从第一液体口(402)至第二液体口(403)的液体流道，散热器两端的油路上并联设置有球型泄压阀，所述球型泄压阀包括壳体(801)，所述壳体(I)内设置有倒置的T型结构的空腔，该空腔包括横向布置的流体通道(802)以及竖向布置的调节通道(803)，所述调节通道(803)内从上至下依次设置有防尘盖(804)、密封滑块(805)、弹簧(806)、球体支撑块(807)以及球体(808)，有一根调节丝杆(809)从上向下穿过防尘盖(804)并连接至密封滑块(805)的顶部，调节丝杆(809)与防尘盖(804)螺纹连接，防尘盖(804)上方的调节丝杆(809)上还旋置有锁紧螺母(8011)，所述密封滑块(805)的外边缘与调节通道(803)的内壁相贴合，所述弹簧(806)的上下两端分别连接密封滑块(805)的底部以及球体支撑块(807)的顶部，所述球体(808)固定安装于球体支撑块(807)的下部，所述球体(808)的下半段纵向截面与流体通道(802)的截面吻合，自然状态下球体(808)紧贴流体通道(802)的底部，流体不能从流体通道(802)内进行横向通过； 所述散热器为防冲击蓄能散热器，所述散热器包括散热器本体以及蓄能管，所述散热器本体包括左右竖向布置的第一集液槽和第二集液槽，第一集液槽和第二集液槽之间连接有横向布置的多根分流液槽，所述蓄能管为底部开口其余部分封闭的管式结构，蓄能管的底部开口与第一集液槽和第二集液槽连通。2.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，其特征在于所述流体通道(802)的左右两端设置有连接螺纹。3.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，其特征在于防尘盖(804)与调节通道(803)的顶部开口处螺纹连接。4.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，其特征在于在密封滑块(805)的外边缘与调节通道(803)的内壁之间设置有密封圈(8010)。5.根据权利要求1所述的一种带球型泄压阀的液压旁路的控温液压换热装置，其特征在于: 一、蓄能管内置时: 当防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽和第二集液槽的顶部时，将蓄能管安装于第一集液槽和第二集液槽的内部； 当防冲击蓄能散热器的进液口和出液口位于第一集液槽和第二集液槽的侧面时，将蓄能管安装于第一集液槽和第二集液槽的内部，如果蓄能管的高度高于进液口和出液口的高度，则无需做其他处理，如果蓄能管的高度低于进液口和出液口的高度，则在蓄能管的顶部加装分流挡板，分流挡板将进液口和出液口与其对应高度位置的分流液槽隔开； 二、蓄能管外置时: 蓄能管的底部开口与第一集液槽和第二集液槽的底部一侧的连接口螺纹连接，所述蓄能管的顶部与第一集液槽和第二集液槽的顶部一侧的安装边采用螺栓固定连接。

　　【文档编号】F15B21/04GK105909623SQ201610507450

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月30日

　　【发明人】黄晓军

　　【申请人】江苏金荣森制冷科技有限公司

　　一种电液混合伺服系统的制作方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种电液混合伺服系统，包括：执行指定动作的推杆油缸单元；对所述的推杆油缸单元的动作和扭矩实时检测的电控单元；对所述的推杆油缸单元的油压及油路进行控制的液控单元；还包括获取电控单元的检测信息并根据预设程序对液控单元发送控制指令的控制器。本发明的电液混合伺服系统结合了伺服电机的精度优点和液压系统的高负载驱动能力的优点；与传统的电动伺服推杆相比具有更大的驱动能力，与液压伺服系统相比具有较低的成本和较低的维护成本。

　　【专利说明】

　　一种电液混合伺服系统

　　技术领域

　　[0001]本发明涉及电液伺服系统领域，尤其涉及一种电动方式和液压方式共同控制的伺服系统。

　　[0002]

　　【背景技术】

　　[0003]目前，在液压设备中，液压缸的使用最为常见，液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。使用过程中，如果能实时准确控制活塞的行程位置，将对液压缸的使用功能产生一定的扩展作用。

　　[0004]所以，有必要提供一种液压缸，能实时准确控制活塞的行程位置，扩展压缸的功能作用，以克服上述的技术缺陷。

　　[0005]中国专利公开号:202985213U，公开了一种油缸速进给丝杠，以解决现有技术中丝杠重复动作后定位不准的问题;本方案中的油缸速进给丝杠，包括与油缸连接的丝杠，丝杠上设有分别与丝杠给进限位、油压速退限位对应的丝杠给进限位行程开关、油压速退限位行程开关，油压速送限位、丝杠后退限位分别对应设有油压速送限位行程开关、丝杠后退限位行程开关。

　　[0006]上述技术方案中，通过对丝杠以及油缸的行程、位置进行检测，来解决丝杠重复定位不准的问题，仍然是通过检测油路上的元件的机械参数信息实现对整个液路的反馈，该种检测方式精度较差;并未对电控方式与液控方式的混合控制进行改进，控制精度仅靠检测的准确程度来保证。

　　[0007]鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

　　[0008]

　　【发明内容】

　　[0009]本发明的目的在于提供一种电液混合伺服系统，用以克服上述技术缺陷。

　　[0010]为实现上述目的，本发明提供一种电液混合伺服系统，包括:

　　执行指定动作的推杆油缸单元；

　　对所述的推杆油缸单元的动作和扭矩实时检测的电控单元；

　　对所述的推杆油缸单元的油压及油路进行控制的液控单元；

　　还包括获取电控单元的检测信息并根据预设程序对液控单元发送控制指令的控制器。

　　[0011]进一步地，所述的推杆油缸单元包括丝杠、设置在丝杠上的丝杠螺母，与丝杠连接的中空推杆；

　　还包括与丝杠螺母连接的活塞；

　　所述的丝杠穿过丝杠螺母和活塞，带动丝杠螺母和活塞一起运动。

　　[0012]进一步地，所述的推杆油缸单元还包括缸体，所述的活塞、中空推杆和丝杠设置在缸体内； 在所述的缸体的上下端分别设置第一油口和第二油口，两个油口都能够实现进油和出油。

　　[0013]进一步地，所述的液控单元包括提供液压油的油箱、油栗以及相连接的油路；

　　还包括对油路油压进行调节的压力调节阀和改变油路内液压油流向的换向阀。

　　[0014]进一步地，所述的电控单元包括实时获取伺服电机的扭矩并控制伺服电机速度和位移的伺服电机驱动器，所述的伺服电机驱动器将获取的扭矩信息传输至控制器中，所述的控制器将速度、位移信息回传至伺服电机驱动器中。

　　[0015]进一步地，所述的电控单元还包括设置在中空推杆上并对其运动状态进行检测的传感器。

　　[0016]进一步地，所述的推杆油缸单元还包括壳体，在所述的壳体内设置有与丝杠连接并驱动丝杠转动的传动机构；

　　所述的壳体的上端面与缸体的密封端连接。

　　[0017]进一步地，在所述的第二油口处设置丝杠的第二密封组件，所述的第二密封组件下端与壳体接触；

　　所述的丝杠在该端依次穿过从动带轮、丝杠支撑座和第二密封组件。

　　[0018]进一步地，所述的传动机构与驱动机构连接，所述的驱动机构包括伺服电机，所述的伺服电机的输出端与减速机连接。

　　[0019]与现有技术相比本发明的有益效果为:电控部分作为信息采集的部分，由于对伺服电机的检测精度较高，相较于检测液路中的元件，检测精度及控制精度高；同时，液控单元作为反应端，根据电控部分检测的信息及控制器的预设参量对油路进行控制，进而，控制丝杠以及中空推杆的动作。实现精准电控与高负载液压的混合控制，负载大，控制精度高。

　　[0020]本发明的电液混合伺服系统通过伺服电机控制中空推杆的位置精度，通过油压系统提供主要输出力。该种系统结合了伺服电机的精度优点和液压系统的高负载驱动能力的优点。与传统的电动伺服推杆相比具有更大的驱动能力，与液压伺服系统相比具有较低的成本和较低的维护成本。

　　[0021]由于电液混合伺服系统的精度主要由伺服电机控制，因此对压力调节阀的精度要求不高，可以用传统的手动压力调节阀进行改造即可达到使用要求。

　　[0022]

　　【附图说明】

　　[0023]图1为本发明实施例的电液混合伺服推杆控制系统的功能框图；

　　图2为本发明实施例的电液混合伺服推杆控制系统的整体结构示意图；

　　图3为本发明实施例的电液混合伺服推杆控制系统的剖视结构示意图；

　　图4为本发明实施例的电液混合伺服推杆控制系统的功能框图。

　　[0024]

　　【具体实施方式】

　　[0025]以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

　　[0026]请参阅图1所示，其为本发明实施例的电液混合伺服推杆控制系统的功能框图，执行指定动作的推杆油缸单元;对所述的推杆油缸单元的动作和扭矩实时检测的电控单元；对所述的推杆油缸单元的油压及油路进行控制的液控单元;还包括获取电控单元的检测信息并根据预设程序对液控单元发送控制指令的控制器。

　　[0027]请结合图2、3所示，在本发明实施例中，电控单元控制驱动机构I，传动机构2对推杆油缸单元3施加转矩。所述的驱动机构I包括伺服电机11和减速机12，所述的伺服电机11的输出端与减速机12连接。所述的传动机构2包括与减速机12的输出轴连接的主动带轮13和从动带轮15，所述的主动带轮13通过皮带11与从动带轮15连接。

　　[0028]所述的推杆油缸单元3包括与传动机构2连接的丝杠31，在本实施例中，丝杠31的一端与从动带轮15连接，所述的丝杠31在从动带轮15的带动下，按照预设的转速动作。

　　[0029]所述的传动机构2设置在壳体14内，对其进行保护，防止灰尘污染带来转动误差。在壳体14内的丝杠端设置有丝杠支撑座16，丝杠支撑座16上设置有轴承。设置壳体14，既保护传动机构的正常运行，还能够对丝杠起到支撑和定位的作用。

　　[0030]在本发明实施例中，驱动机构I与推杆油缸单元3设置在壳体14的同一侧面，结构紧凑，节约空间。

　　[0031]所述的推杆油缸单元3还包括设置在丝杠31上的丝杠螺母32，所述的丝杠31穿过丝杠螺母32，且在远离驱动机构的一端与中空推杆35连接;所述的丝杠螺母32的上方连接有活塞33。丝杠螺母32与活塞33固定连接，在丝杠31转动时，由于丝杠螺母32不能旋转，丝杠31与丝杠螺母32之间发生相对转动，丝杠螺母32推动中空推杆35伸出。

　　[0032]本实施例中，丝杠螺母32与活塞33整体相当于活塞，在丝杠31转动时，推动活塞移动；中空推杆的伸出端连接负载，完成对负载的动作。

　　[0033]在所述的活塞33与丝杠螺母32的连接处设置有第一密封组件34。

　　[0034]在本实施例中，活塞33、中空推杆35和丝杠31设置在缸体37内，在缸体37的上下端分别设置第一油口 36和第二油口 18，两个油口都能够实现进油和出油。

　　[0035]所述的缸体37的密封端与壳体14接触，壳体14起到密封的作用；在第二油口18处设置对丝杠31进行密封的第二密封组件17，所述的第二密封组件17下端与壳体14接触。丝杠31在缸体37的密封端依次穿过从动带轮15、丝杠支撑座16和第二密封组件17。

　　[0036]在所述的第一油口36的上端，油缸内侧的中空推杆35的外侧设置第三密封组件38 ο

　　[0037]在伺服电机的驱动下，丝杠31推动中空推杆35移动，并通过第一、第二油口的进油与出油，实现油缸及油路系统的预设油压。

　　[0038]所述的液控单元包括提供液压油的油箱、油栗以及相连接的油路，还包括对油路油压进行调节的压力调节阀和改变油路内液压油流向的换向阀。

　　[0039]所述的油栗、压力调节阀和换向阀与控制器电连接，受控制器控制，按照控制器的指令动作。

　　[0040]所述的电控单元包括实时获取伺服电机11的扭矩并控制伺服电机速度和位移的伺服电机驱动器，所述的伺服电机驱动器将获取的扭矩信息传输至控制器中，所述的控制器将速度、位移信息回传至伺服电机驱动器中。在所述的伺服电机11上还连接有编码器，对电机进行控制。

　　[0041]所述的电控单元还包括设置在中空推杆35上并对其运动状态进行检测的传感器，在本实施例中为光栅尺或线性传感器，检测中空推杆的运动信息，并传输至控制器中，由控制器进行判定。

　　[0042]在本发明中，控制器为上位机，其同时获取中空推杆35的运动信息、以及伺服电机的扭矩信息，并控制压力调节阀和换向阀根据伺服电机的扭矩信息调整油路的压力和流向。

　　[0043]在本发明中，电控部分作为信息采集的部分，由于对伺服电机的检测精度较高，相较于检测液路中的元件，检测精度及控制精度高；同时，液控单元作为反应端，根据电控部分检测的信息及控制器的预设参量对油路进行控制，进而，控制丝杠以及中空推杆的动作。实现精准电控与高负载液压的混合控制，负载大，控制精度高。

　　[0044]本发明实施例的具体工作过程如下；

　　控制器接收到伸出中空推杆的信号时，启动液压站，电动调压阀将油路中的压力调节到初始值(初始值较小，一般为零)，之后控制器向换向阀发出命令，换向阀得到命令后动作，使第二油口出油，第一油口进油，之后控制伺服电机旋转，伺服电机通过同步带系统带动丝杠旋转，由于丝杠螺母不能旋转，丝杠与丝杠螺母之间发生相对转动，丝杠螺母推动中空推杆伸出。

　　[0045]与此同时伺服控制器实时监测伺服电机的所输出的扭矩，当伺服电机的输出扭矩超过其额定输出扭矩时，电动调压阀增大油路系统中的油压，直到伺服电机的输出扭矩低于伺服电机的额定扭矩(此时油路系统中的油压为P1)。

　　[0046]当中空推杆到达指定位置时伺服电机停止转动，伺服电机抱闸抱住电机轴。此时当控制器接到缩回推杆的命令时，控制器控制伺服电机反向转动，同时检测伺服电机的输出扭矩，当电机的输出扭矩大于额定负载时，电动调压阀调节油路中的油压直到伺服电机的输出扭矩到达额定值以下。

　　[0047]当中空推杆缩回到指定位置时伺服电机停止转动。当推杆缩回时换向阀未发生动作，此时的第二油口进油，第一油口流出的油通过溢流阀进入油箱。

　　[0048]上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

　　【主权项】

　　1.一种电液混合伺服系统，其特征在于，包括: 执行指定动作的推杆油缸单元； 对所述的推杆油缸单元的动作和扭矩实时检测的电控单元； 对所述的推杆油缸单元的油压及油路进行控制的液控单元； 还包括获取电控单元的检测信息并根据预设程序对液控单元发送控制指令的控制器； 所述的推杆油缸单元包括丝杠、设置在丝杠上的丝杠螺母，与丝杠连接的中空推杆； 还包括与丝杠螺母连接的活塞； 所述的丝杠穿过丝杠螺母和活塞，带动丝杠螺母和活塞一起运动。2.根据权利要求1所述的电液混合伺服系统，其特征在于，所述的推杆油缸单元还包括缸体，所述的活塞、中空推杆和丝杠设置在缸体内； 在所述的缸体的上下端分别设置第一油口和第二油口，两个油口都能够实现进油和出油。3.根据权利要求1所述的电液混合伺服系统，其特征在于，所述的液控单元包括提供液压油的油箱、油栗以及相连接的油路； 还包括对油路油压进行调节的压力调节阀和改变油路内液压油流向的换向阀。4.根据权利要求1所述的电液混合伺服系统，其特征在于，所述的电控单元包括实时获取伺服电机的扭矩并控制伺服电机速度和位移的伺服电机驱动器，所述的伺服电机驱动器将获取的扭矩信息传输至控制器中，所述的控制器将速度、位移信息回传至伺服电机驱动器中。5.根据权利要求4所述的电液混合伺服系统，其特征在于，所述的电控单元还包括设置在中空推杆上并对其运动状态进行检测的传感器。6.根据权利要求1所述的电液混合伺服系统，其特征在于，所述的推杆油缸单元还包括壳体，在所述的壳体内设置有与丝杠连接并驱动丝杠转动的传动机构； 所述的壳体的上端面与缸体的密封端连接。7.根据权利要求2所述的电液混合伺服系统，其特征在于，在所述的第二油口处设置丝杠的第二密封组件，所述的第二密封组件下端与壳体接触； 所述的丝杠在该端依次穿过从动带轮、丝杠支撑座和第二密封组件。8.根据权利要求6所述的电液混合伺服系统，其特征在于，所述的传动机构与驱动机构连接，所述的驱动机构包括伺服电机，所述的伺服电机的输出端与减速机连接。

　　【文档编号】F15B21/08GK105909624SQ201610482982

　　【公开日】2016年8月31日

　　【申请日】2016年6月28日

　　【发明人】李铁军, 田飞, 杨冬, 赵义鹏, 李继强

　　【申请人】河北工业大学