液壓系統脫氣裝置製造方法
2023-04-28 03:42:16
液壓系統脫氣裝置製造方法
【專利摘要】提供了一種對液壓系統(10)中的液壓流體進行脫氣的脫氣裝置。響應於一個或多個感測參數，將所述液壓流體可控地供應至所述脫氣裝置(28)。因此，所述脫氣裝置能夠在液壓系統運行期間的策略性時刻對流體進行脫氣，以防止系統性能的降低並防止氣穴現象。
【專利說明】液壓系統脫氣裝置
[0001]本申請要求2011年5月24日提交的美國臨時申請第61/489，313號的優先權，其全文通過引用合併於此。
【技術領域】
[0002]本發明普遍涉及液壓系統，並且更具體地涉及一種用於液壓系統的脫氣(de-aeration)裝置。
【背景技術】
[0003]在液壓系統中將空氣減少到最低程度有利於維持系統的最佳性能。在標準大氣壓條件下，液壓系統中用到的典型液壓流體以容積計能夠保持12%的空氣。液壓系統中的空氣有兩種存在形式，即，作為自由空氣和作為溶解空氣。溶解空氣在全部流體容積中所佔百分比與所保持的流體壓力成正比。當液壓系統中的壓力下降(例如低於其飽和壓力)時，溶解空氣就從液壓流體釋出而成為自由空氣。自由空氣在液壓系統中會造成問題，因為自由空氣能夠由於減小了液壓系統的整體剛度(stiffness)而降低系統性能，並且能導致氣穴現象(cavitation)。
[0004]為了減少液壓流體中的自由空氣含量，可將液壓流體存留於允許自由空氣上升並逸出至大氣中的儲液池(reservoir)中。為了減少液壓流體中溶解空氣的含量，可以對系統降壓並通過手動方式讓溶解空氣逸出。可選地，液壓流體能夠通入不加壓且帶通風的儲液池中流動，此儲液池可能會設在用於航空應用的輕便型檢修車(service cart)上。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種對液壓系統中的液壓流體進行脫氣的脫氣裝置。響應於一個或多個感測參數，所述液壓流體被可控地供應至所述脫氣裝置。因此，所述脫氣裝置能夠在液壓系統運行期間的策略性時刻(strategic times)對流體進行脫氣，以防止系統性能的降低並防止氣穴現象。
[0006]具體地，提供一種液壓系統包括:高壓供應管，用於給液壓部件提供高壓液壓流體；脫氣裝置，從液壓流體中去除空氣；控制閥，用於可控地將高壓液壓流體從高壓供應管供應至所述脫氣裝置；以及控制器，用於控制所述控制閥，使得響應於一個或多個感測參數而將高壓液壓流體從所述供應管供應至所述脫氣裝置。所述感測參數可以是該液壓系統或包括該液壓系統的設備(具體可以是飛行器)的一個或多個參數。
[0007]根據本發明的另一方案，提供一種脫氣裝置，包括:噴射泵，被配置為接收待脫氣的流體(具體為液壓流體)；吸入室，與所述噴射泵流體性連通，其中流經噴射泵的流體在所述吸入室中產生相對低的壓力；回流室，用於接收流出所述噴射泵的流體，其中所述回流室接收從所述控制閥流經噴射泵的高壓流體與從吸入室吸入所述噴射泵的低壓流體的流體混合物；以及脫氣室，具有耦接至回流室的第一端和耦接至吸入室的第二端，其中所述脫氣室被配置為從所述回流室接收至少一部分的所述流體混合物，從所述流體混合物分離出空氣，並將經過脫氣的流體傳輸至吸入室。
[0008]所述噴射泵可包括噴嘴和位於所述噴嘴下遊的散流器，其中所述噴嘴產生傳輸至所述散流器的進口的高壓液流。
[0009]所述脫氣裝置可以與排放閥結合，其中所述排放閥被配置為感測脫氣室中空氣的存在並從所述脫氣裝置釋放氣體。
[0010]所述脫氣裝置可以與控制閥結合，其中所述控制閥可控地將高壓液壓流體從高壓供應管供應至脫氣裝置。
[0011 ] 所述脫氣裝置可以與用於控制所述控制閥的控制器結合，使得響應於一個或多個感測參數而將所述高壓液壓流體從供應管供應至脫氣裝置，具體地，可以是包括該裝置的液壓系統或者包括該裝置的設備(例如飛行器)的一個或多個參數。
[0012]根據本發明的另一方案，提供一種對液壓流體進行脫氣的方法，該液壓流體經一個或多個高壓供應管流至一個或多個液壓部件，所述供應管被配置為將相對高容量的液壓流體供應至所述一個或多個液壓部件，所述方法包括:將至少一部分所述高壓流體可控地從所述供應管傳輸至脫氣裝置，使得相對低容量的高壓流體被可控地供應至所述脫氣裝置；響應於一個或多個感測參數對所述脫氣裝置中的流體進行脫氣；以及從所述脫氣裝置排出已經從所述流體中脫氣出的氣體。再有，所感測的一個或多個或參數具體可以是包括該裝置的液壓系統或者包括該裝置的設備(例如飛行器)的一個或多個參數。
[0013]下面將參考附圖對本發明的前述其他特徵進行更具體的描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是示出用於包括根據本發明的示例性脫氣裝置的設備的液壓系統的示意圖；以及
[0015]圖2是示出根據本發明的示例性脫氣裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本發明的原理針對飛行器上的液壓系統而具有特定應用，並且本文將對其進行概要描述。當然應該理解，並且應該明白，本發明的原理可用於其它應用，具體包括諸如建築設備和坦克等具有液壓系統的其它載具，並且更為廣泛地用於從流體分離空氣(或其它氣體)的應用場合。除非另行說明，本文所用術語「空氣」表示意欲從諸如液壓流體等流體去除的空氣或任何其他氣體。另外，除非另有說明，術語「脫氣」及其派生詞意欲涵蓋從流體去除空氣或任何其他氣體。在本發明涉及液壓系統的優選實施例上下文中，通常將待從液壓流體去除的氣體理解為空氣。
[0017]下面具體參照附圖，從圖1開始，液壓系統10能夠用於各種類型的設備8 (例如飛行器)。所述液壓系統包括液壓流體(例如高壓液壓流體)供應部12，耦接至供應管14。在所述液壓系統的運行期間，供應管14在高壓下將液壓流體傳送至一個或多個液壓部件16，這些部件可以是飛行器中的任何液壓部件(例如翼片致動器)。當液壓流體流出液壓部件16時，流體流向回水管18，回水管18將流體輸送至儲液池20和/或傳回供應部12用於再增壓。典型地，供應部12將包括任何適用類型的泵(用於將高壓液壓流體供應至供應管或管14)以給一個或多個液壓致動器(例如活塞-氣缸部件)、液壓馬達等提供動力。在飛行器液壓系統中，以根據特定液壓系統的要求而調節的流速(flow rate)供應高達5000PSI壓力下的高壓液壓流體。
[0018]供應管14還能經由諸如電磁閥(solenoid valve)等控制閥22而將液壓流體傳輸至脫氣裝置28。當啟動控制閥時，供應管14中流動的一部分流體從供應管分流(shunt)並被傳輸至脫氣裝置28。如果(多個)液壓部件16處於使用中，則所述流體的剩餘量(流體的大部分含量)被傳輸或者能夠被傳輸至(多個)液壓部件16。因為有相對少量的流體從供應管14分流，甚至在啟動(activated)所述控制閥22時，所述液壓系統也將能夠最大程度地正常運行。當關停(de-activated)所述控制閥22時，沒有流體流向脫氣裝置，因而，供應管14中的所有液壓流體被傳輸至液壓部件16。
[0019]所述控制閥22由控制器24根據一個或多個參數(例如來自一個或多個傳感器26的一個或多個輸入)而進行控制。在飛行器中，例如，其中一個所述傳感器可以是輪子開關(wheels switch)上的重力計，表示所述飛行器待在地面上，並且另一個傳感器可以表示所述飛行器沒有處在著陸狀態。因此所述傳感器能表示所述(多個)液壓部件處在或沒有處在非關鍵使用時段(non-critical period ofuse)中，例如在滑行期間或當飛機沒有移動時，從而使得所述控制器能夠在非關鍵時段期間啟動/開啟控制閥22，或者在期待獲得所述液壓系統的最佳性能時關停/關閉控制閥22。然而應該理解，當所述飛行器在空中時、以及在著陸期間等等，當沒有液壓流體供應至液壓部件時，能夠啟動所述控制閥。而且，應該理解，針對某些應用，所述控制閥22還能夠被手動啟動。
[0020]所述控制閥22因而可控地將高壓液壓流體從所述高壓供應管14供應至被設置為對液壓流體進行脫氣的脫氣裝置28。控制閥22能夠以任何適當方式被耦接至脫氣裝置28，例如被耦接至所述脫氣裝置的埠。更具體地，該埠可被設置在脫氣裝置的主體中，而控制閥可以以插裝(cartridge)的形式被螺紋接入或者被緊固在所述主體的埠中。
[0021]經過脫氣裝置脫氣的流體從連接了回水管30的埠流出所述脫氣裝置。回水管30進而能夠被連接至儲液池32或直接接回供應部12而用於再增壓。
[0022]已經從流體脫氣的空氣和/或其它氣體經由諸如手動或自動排放閥等閥門34流出所述脫氣裝置28，流向收集裝置36 (例如回收瓶(ecology bottle))，或可選地將空氣排放至大氣中。自動排放閥可以是任何適當的排放閥，例如通過引用合併於此的美國專利申請第12/867，581號中公開的閥門。排放閥可以在啟動控制閥22時例如由控制器24來啟動，或者也可獨立於所述控制閥而啟動。
[0023]現在轉到圖2，其示出所述脫氣裝置28的更多細節。脫氣裝置可以被設置為在關閉的液壓系統中使用，例如，在將液體壓力於延長的時段內保持在大氣條件以上時。如上所示，例如，當系統壓力上升至500psig、750psig、1000psig以上或更高時,所述裝置可以受控為根據需要在預定的時間段期間運行，或者可以利用或不利用控制閥和/或控制器而持續運行。
[0024]所述脫氣裝置28包括噴射泵40，其可以是任何適當的噴射泵、注射器、噴射器、或應用縮擴式(converging-diverging)噴嘴的文丘裡(venturi)效應而將移動流體的壓能轉化成動能的其它裝置，其產生吸引和帶入吸入流體的低壓區。所述噴射泵包括進入埠42、噴嘴44和散流器(diffuser) 46。所述噴射泵40經由該埠被耦接至閥門22，例如所述閥門可以是容納於該埠內的插裝閥。所述噴嘴44與所述埠連通以從所述控制閥22接收流體。噴嘴44產生高速液流從噴嘴流出而流進散流器46的進口部48。
[0025]噴嘴44與散流器46之間的交互作用在散流器46的與吸入室50的出口端連通的進口部48中產生低壓。吸入室50中的低壓導致流體從脫氣室56的出口端被吸入所述吸入室的進口端，下文將對其進行具體討論。吸入所述吸入室50的流體將流進散流器46的進口部48而與流出噴嘴44的高速液流混合。吸入室50可以藉助於環繞散流器48並通過多個環狀分離的孔連接至散流器的環形通道而與散流器的進口部48連通，由此從吸入室吸入的流體被吸引而流經與進口部48連通的多個環狀分離的孔。
[0026]從吸入室50吸入的流體在散流器48中與來自噴嘴44的高速流體混合，並被向下遊引向散流器46的與回流室60連通的出口部58。如所示，散流器的進口部46的直徑逐漸減小到散流器的出口部58的直徑以幫助混合，並導致從所述吸入室50吸入流體。
[0027]回流室60包括進口部62、第一或主出口部(或埠)64、以及第二或回流出口部66。進口部62被連接至散流器46的出口部58以從散流器接收流體混合物。流體流進回流室的較大截面主體部68 (大部分流體從此處經由第一出口部64流出)，在所示實施例中，第一出口部64由回水管30 (圖1)連接至儲液池32 (圖1)。基於正在進行脫氣的系統，回流室60可保持恆壓狀態或可具有變壓狀態。回流室中的壓力(或者恆定或者可變)將大於吸入室50中的壓力(下文述及)。因此，因為吸入室50中的壓力將低於回流室60中的壓力，回流室中的一部分流體從回流室分流(shunt)並被吸入脫氣室56。
[0028]從回流室60分流的流體從回流室的回流出口部66 (其由通道72連接至脫氣室56的進口 70)引出。通道72包括限流器74 (例如節流孔(orifice))，其導致流體壓力下降到低於回流室60中的壓力。流體壓力的下降導致溶解空氣可以以氣泡形式從流體去除逸出而成為自由空氣。
[0029]壓力下降後的流體與自由空氣一起被傳輸至脫氣室56的進口 70而流進脫氣室的渦旋(cyclone)部80。進口 70被設置為在渦旋部80的較寬端與脫氣室的室壁相切，該渦旋部80從脫氣室的圓柱形上部向出口端部84逐漸變細。進口 70將流體和自由空氣相切地引入渦旋部80的上部區域，從而導致流體圍繞渦旋部的中軸打旋。因為進入渦旋部80的流體和空氣具有相對高的速度，並且因為渦旋部80的漏鬥形緣故，進入渦旋部80的流體和空氣將開始旋轉而在渦旋部80內形成旋渦。旋渦中的自由空氣因為其相對液體較低的質量而被促使移向旋渦的中心，而液體將抵著渦旋部80的室壁流向出口部84。在旋渦的中心中，相對速度被降低到這樣的一個點，在該點處的速度允許自由空氣遷移至脫氣室56的項部而流向耦接至排放閥34的空氣出口 82(圖1)。
[0030]排放閥34(圖1)包括傳感器或其它適當的器件(在圖2中示意性表示為83)，用於檢測脫氣室56中的自由空氣已經遷移至脫氣室上部區域的時間。響應於所檢測的自由空氣，排放閥34將開啟，使得自由空氣能夠流向收集裝置36或流到大氣中。脫氣室中的壓力通常高於大氣壓。現在位於渦旋部80出口端處的經過脫氣的流體將經由限流器86(例如節流孔)流向吸入室50。限流器86產生壓降用於使脫氣室56保持正壓。然後流體從限流器86流向吸入室50。如上所述，吸入室50中的流體隨後被吸入散流器46，經過脫氣的低壓流體在此處與來自噴嘴44的高速流體混合。
[0031]如上所示，上述系統和部件具有各種其它應用。例如，前端裝載機(front endloader)中具有能量回收單元,所述控制閥能被連接至將液壓流體供應至提升汽缸(liftcylinder)的高壓供應管，或者當回水管處在高壓時，所述閥門能被連接至提升汽缸的回水管，用於將能量供應至能量回收部件(例如蓄電池或發電機)。
[0032]雖然已針對特定的實施例或多個實施例而示出及描述本發明，但顯然其他本領域技術人員基於對本說明書和附圖的閱讀和理解將能夠想出等效變換和改型。具體地，關於由上述元件(部件、組件、裝置、組分等)執行的各種功能，除非另有說明，否則用於描述這些元件的術語(包括所提及的「器件」)旨在對應於任何執行所述元件的特定功能(即，在功能上等效)的元件，即使在結構上不等效於所公開的執行本文在本發明的示例性實施例或多個實施例中所示出的功能的結構。另外，在僅針對數個所示實施例的一個或多個而描述了本發明的特定特徵時，如可以期待於和有益於任何給定或特定的應用，這些特徵可以與其他實施例的一個或多個其他特徵相結合。
【權利要求】
1.一種液壓系統,包括: 高壓供應管，用於將高壓液壓流體供應至液壓部件； 脫氣裝置，從所述液壓流體去除空氣； 控制閥，用於可控地將一部分高壓液壓流體從所述高壓供應管供應至所述脫氣裝置；以及 控制器，用於控制所述控制閥，使得響應於一個或多個感測參數而將所述高壓液壓流體從所述供應管供應至所述脫氣裝置。
2.根據權利要求1所述的液壓系統，其中響應於表示所述液壓部件的非關鍵使用時段的一個或多個感測參數，將所述高壓液壓流體從所述供應管供應至所述脫氣裝置。
3.根據權利要求1或2所述的液壓系統，還包括至少一個傳感器，被配置為感測所述一個或多個感測參數。
4.根據權利要求1-3的任意一項所述的液壓系統，還包括排放閥，其中所述排放閥被配置為感測所述脫氣裝置中空氣的存在並從所述脫氣裝置釋放所述空氣。
5.一種脫氣裝置，包括: 噴射泵，被配置為接收待脫氣的流體； 吸入室，與所述噴射泵流體性連通，其中流經所述噴射泵的流體在所述吸入室中產生相對低的壓力； 回流室，用於接收從所述噴射泵流出的流體，其中所述回流室接收從所述控制閥流經所述噴射泵的高壓流體與從所述吸入室吸入所述噴射泵的低壓流體的流體混合物；以及 脫氣室，具有耦接至所述回流室的第一端和耦接至吸入室的第二端，其中所述脫氣室被配置為從所述回流室接收至少一部分的所述流體混合物，從所述流體混合物分離出氣體，並將經過脫氣的流體傳輸至所述吸入室。
6.根據權利要求5所述的脫氣裝置，其中所述噴射泵包括噴嘴和處於所述噴嘴下遊的散流器，其中所述噴嘴產生傳輸至所述散流器的進口的高壓液流。
7.根據權利要求6所述的脫氣裝置，其中所述散流器被配置為接收從所述吸入室吸入的低壓流體並將所述低壓流體與所述高壓液流混合成傳輸至所述回流室的所述流體混合物。
8.根據權利要求5-7的任意一項所述的脫氣裝置，其中所述回流室包括:進口，被連接至所述散流器的出口 ；以及第一出口，與用於連接至儲液池的埠相關聯。
9.根據權利要求8所述的脫氣裝置，其中所述回流室另外包括第二出口，該第二出口由通道連接至所述脫氣室的進口部。
10.根據權利要求9所述的脫氣裝置，其中所述通道包括限流器，該限流器被配置為降低從所述回流室流向所述脫氣室的流體的壓力。
11.根據權利要求5-10的任意一項所述的脫氣裝置，其中所述脫氣室包括:進口，用於接收所述流體混合物；氣體出口，用於從所述脫氣室排出所述氣體；以及流體出口，用於將所述流體傳輸至所述吸入室。
12.根據權利要求11所述的脫氣裝置，還包括限流器，被設置在所述脫氣室的所述流體出口與所述吸入室的進口之間，其中所述限流器被配置為在所述脫氣室中相對於所述吸入室而保持正壓。
13.根據權利要求5-12的任意一項所述的脫氣裝置，其中在使用時，所述脫氣室的壓力低於所述回流室中的壓力，並且其中在使用時，在所述脫氣室中接收的所述流體混合物由於所述回流室與所述脫氣室之間的壓差而被吸入所述脫氣室中。
14.根據權利要求5-13的任意一項所述的脫氣裝置，其中所述脫氣室具有渦旋部，且所述脫氣室的進口與該室的室壁相切。
15.根據權利要求14所述的脫氣裝置，其中所述脫氣室的進口被取向為以相切的方式從所述回流室引流至所述脫氣室中以在所述脫氣室內形成旋渦。
16.根據權利要求5-15的任意一項所述的脫氣裝置，與排放閥結合，所述排放閥被配置為從所述脫氣裝置釋放所述氣體。
17.根據權利要求5-16的任意一項所述的脫氣閥門，與控制閥結合，其中所述控制閥可控地將所述高壓液壓流體從高壓供應管供應至所述脫氣裝置。
18.根據權利要求17所述的結合，還包括控制器，用於控制所述控制閥，使得響應於一個或多個感測參數而將所述高壓液壓流體從所述供應管供應至所述脫氣裝置。
19.根據權利要求5-15的任意一項所述的脫氣裝置，用於根據權利要求1-4的任意一項所述的系統中。
20.一種對液壓流體進行脫氣的方法，該液壓流體經高壓供應管流至一個或多個液壓部件，所述供應管被配置為將相對高容量的液壓流體供應至所述一個或多個液壓部件，所述方法包括: 將至少一部分所述高壓流體從所述供應管可控地傳輸至脫氣裝置，使得相對低容量的高壓流體可控地供應至所述脫氣裝置； 響應於一個或多個感測參數而對所`述脫氣裝置中的流體進行脫氣；以及 從所述脫氣裝置排出已經從所述流體中脫氣出的氣體。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括: 感測表示所述一個或多個液壓部件的非關鍵使用時段的一個或多個參數；以及 響應於所述一個或多個感測參數，將所述液壓流體從所述供應管供應至所述脫氣裝置。
22.根據權利要求20或21所述的方法，還包括: 感測所述脫氣裝置中氣體的存在；以及 從所述脫氣裝置排出已經感測到的氣體。
23.根據權利要求22所述的方法，其中由排放閥執行對所述氣體的存在的感測。
24.根據權利要求20-23的任意一項所述的方法，其中由至少一個傳感器執行對所述一個或多個參數的感測。
25.根據權利要求20-24的任意一項所述的方法，其中由控制閥執行對所述液壓流體的供應。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述控制閥由控制器來控制。
【文檔編號】F15B21/04GK103620235SQ201180071141
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年9月1日 優先權日:2011年5月24日
【發明者】艾裡克·威廉·拉爾森 申請人:派克漢尼芬公司