用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，油箱體外的頂部設(shè)有空氣濾清器，油箱體內(nèi)依次設(shè)有過濾箱、永久磁鐵和隔板；第一回油管插入油箱體內(nèi)，并和U型管連接，其上設(shè)有起電裝置；第二回油管一端連接至第一回油管，另一端延伸入過濾箱；U型管上安裝有分離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁場裝置和第二吸附裝置；過濾箱頂部安裝有向下傾斜的消泡板；消泡板表面鋪有一層磁性金屬網(wǎng)；吸油管插入油箱體，其上設(shè)有濾油器、消磁器和剩磁傳感器；第一吸附裝置和第二吸附裝置均采用同極相鄰型吸附環(huán)。本發(fā)明將機械、電、磁等技術(shù)相結(jié)合，使固體顆粒聚集到管壁吸附，使空氣析出或消融，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，且油液凈化能力強。
【專利說明】用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液壓系統(tǒng)中的油箱，具體設(shè)及一種用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋 轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，屬于液壓油箱技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 國內(nèi)外的資料統(tǒng)計說明，液壓系統(tǒng)的故障大約有70%~85%是由于油液污染引起 的。因此液壓系統(tǒng)污染控制已成為國內(nèi)外液壓行業(yè)和各工業(yè)部口普遍關(guān)注的問題。而固體 污染、氣體污染是液壓污染的兩種主要方式。
[0003] 在大氣壓力和室溫條件下油液中含有9%左右體積的空氣，一部分空氣溶入油液 中，運種溶解狀態(tài)的空氣對液壓系統(tǒng)的機械性能、油液的體積彈性系數(shù)和黏度也不會產(chǎn)生 明顯影響，一般可忽略不計；另一部分Wo. 05mm~0.5mm直徑的氣泡形式游離在油液中，形 成空穴現(xiàn)象，是噪聲、機體腐蝕和容積效率降低的主要原因。氣泡被急劇壓縮時產(chǎn)生熱量會 導(dǎo)致油溫升高，加速油液氧化和密封件老化，使油液潤滑性能下降。油液中滲雜氣泡還會降 低油液的剛度，導(dǎo)致自動控制失靈、工作機構(gòu)間歇運動、定位不準(zhǔn)確或定位漂移等不良后 果。
[0004] 固體顆粒是液壓系統(tǒng)中最普遍、危害作用最大的污染物。據(jù)資料統(tǒng)計，由于固體顆 粒污染物引起的液壓系統(tǒng)故障占總污染故障的70%。在液壓系統(tǒng)油液中的顆粒污染物中， 金屬磨屑占有一定的比率，根據(jù)不同的情況，一般在20%~70%之間，運部分金屬磨屑主要 來自于元件的磨損。因此，采取有效措施去除油液中的固體顆粒污染物，是液壓系統(tǒng)污染控 制的另一個重要方面。
[0005] 工廠的生產(chǎn)設(shè)備、施工機械中使用的液壓裝置由液壓回路和油箱構(gòu)成。油箱儲存 向液壓回路提供的液壓油W及從液壓回路回流的回油。流入油箱的液壓系統(tǒng)回油中包含了 各種金屬和膠質(zhì)顆粒污染物，同時還包括W氣泡形態(tài)存在的空氣，運些污染物的存在會導(dǎo) 致液壓系統(tǒng)性能下降甚至發(fā)生故障。
[0006] 為解決上述顆粒消除問題，中國發(fā)明專利(授權(quán)公告號CN 203816790 U)公開了一 種離屯、式凈油機，其包括設(shè)備油箱及設(shè)備油箱引出的凈化前油管，該凈化前油管依次連接 輔助油箱、自吸累、離屯、轉(zhuǎn)筒，該離屯、轉(zhuǎn)筒連接凈化后油管接于設(shè)備油箱，還包括真空累與 輔助油箱連接;其中在所述輔助油箱內(nèi)設(shè)有強磁磁鐵。因此，當(dāng)在油液進入離屯、桶之前將油 液中的金屬雜質(zhì)吸附，減少金屬顆粒對設(shè)備的磨損，有效提高了設(shè)備的使用壽命。
[0007] 然后，上述凈油機存在W下幾方面問題：
[000引1.需加設(shè)整套分離裝置，設(shè)備復(fù)雜，成本高，同時會給油液帶來二次污染。
[0009] 2.油箱體積較大，且油液的導(dǎo)磁性差，強磁磁鐵對油液中微米級顆粒的作用力較 小，造成吸附時間長，吸附效果差等問題。
[0010] 3.部分磁化微粒進入液壓回路，吸附在液壓元件上造成元件故障且難W清洗去 除。
[0011] 而為解決上述氣泡消除問題，常規(guī)的做法是在油箱中設(shè)置縱向隔板，延長油液在 油箱中的停留時間，進、出油口應(yīng)盡量設(shè)置得遠些，并增大油箱的容積。但是，由于混到回油 的氣泡很小且油的粘度相對較高，因此存在W下問題：氣泡上升至油面且散到空氣中需要 較長時間，在此期間液壓裝置無法進行工作。
[0012] 中國實用發(fā)明專利申請（申請公布號CN 102762874 A)公開了一種油箱，該油箱通 過設(shè)置于油箱內(nèi)的收納部和整流翼來延長回油油液在液面的停留時間，達到消除氣泡和避 免吸油口吸入氣泡的目的。然后，上述油箱的消泡機理是自然消泡，依舊存在消泡時間長， 效率低等問題，特別是對于流量變化劇烈的工況效果不佳。
[0013] 因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn) 磁場處理液壓油的油箱，W克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0014] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋 轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，將機械、電、磁等技術(shù)相結(jié)合，使固體顆粒聚集到管壁吸附，使空 氣析出或消融，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，且油液凈化能力強。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁 場處理液壓油的油箱，其特征在于:包括油箱體、過濾箱、第一回油管、第二回油管、U型管、 分離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁場裝置、第二吸附裝置、永久磁鐵、隔板、吸油管W及ECU; 其中，所述油箱體外的頂部設(shè)有空氣濾清器，油箱體內(nèi)依次設(shè)有所述濾箱、永久磁鐵和隔 板;所述第一回油管插入油箱體內(nèi)，并和U型管連接，其上設(shè)有起電裝置;所述第二回油管一 端連接至第一回油管，另一端延伸入過濾箱;所述第一回油管和第二回油管的連接處設(shè)有 一溢流閥;所述U型管位于過濾箱內(nèi)，其上依次安裝有所述分離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁 場裝置和第吸附裝置;所述過濾箱底部設(shè)有隔磁支腳，頂部安裝有向下傾斜設(shè)置的消泡板； 所述消泡板表面鋪設(shè)有一層磁性金屬網(wǎng);所述吸油管插入油箱體，其上設(shè)有濾油器、消磁器 和剩磁傳感器;所述ECU分別電性連接起電裝置、分離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁場裝置、 第二吸附裝置、消磁器和剩磁傳感器；；所述第一吸附裝置和第二吸附裝置均采用同極相鄰 型吸附環(huán);所述同極相鄰型吸附環(huán)包括侶質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向螺線管W及鐵質(zhì)導(dǎo) 磁帽;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于侶質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)并由ECU控制，兩者通有方 向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置 于侶質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、W及正向螺線管和反 向螺線管軸線的中間點。
[0016] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱進一步設(shè)置為： 所述起電裝造包括若干電極W及一電極控制器;所述若干電極安裝于第一回油管上，其分 別連接至電極控制器;所述電極控制器電性連接至ECU,并由ECU控制。
[0017] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱進一步設(shè)置為： 所述分離裝置采用均勻磁場分離裝置、旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置或螺旋管道磁場分離裝置。
[0018] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱進一步設(shè)置為： 所述均勻磁場分離裝置包括侶質(zhì)管道、兩個磁極W及磁極控制器;其中，所述兩個磁極分別 設(shè)置在侶質(zhì)管道上，該兩個磁極的極性相反，并呈相對設(shè)置;所述兩個磁極分別電性連接至 磁極控制器上;所述磁極控制器電性連接至ECU，并由ECU控制。
[0019] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱進一步設(shè)置為： 所述旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置包括侶質(zhì)管道、鐵質(zhì)外殼、=相對稱繞組、法蘭W及=相對稱電流模 塊;所述=相對稱繞組繞在侶質(zhì)管道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于侶質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在 侶質(zhì)管道的兩端;所述S相對稱電流模塊連接所述S相對稱繞組，并由ECU控制;所述旋轉(zhuǎn) 磁場分離裝置和旋轉(zhuǎn)磁場裝置的結(jié)構(gòu)相同。
[0020] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱進一步設(shè)置為： 所述螺旋管道磁場分離裝置包括侶質(zhì)螺旋管道、螺線管W及螺線管控制電路;其中，所述侶 質(zhì)螺旋管道設(shè)置在螺線管內(nèi)；所述螺線管和螺線管控制電路電性連接;所述螺線管控制電 路電性連接至ECU，并由ECU控制。
[0021] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱進一步設(shè)置為： 所述吸油管的底部管口插于最低液面W下，其離油箱體的底部要大于其管徑的2-3倍，離油 箱體的箱壁距離為管徑的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角對著油箱體 的箱壁。
[0022] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱還設(shè)置為:所述 隔板上下留空，上部留空在最高油面位置W上;所述油箱體采用立方體結(jié)構(gòu)，其底部設(shè)有放 油裝置。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] 1.通過向電極施加電壓使油液中的顆粒物質(zhì)帶電聚合;通過分離裝置使質(zhì)量較大 的帶電顆粒聚集在管壁附近;通過U形吸附裝置的磁力、重力、離屯、力形成高效吸附;利用旋 轉(zhuǎn)磁場將油液中的微小顆粒"分離"并聚集到管壁附近，用吸附裝置捕獲微小顆粒;利用消 泡板上的磁性金屬網(wǎng)吸附尚未吸附的小顆粒，最后在吸油管內(nèi)對殘余顆粒消磁避免危害液 壓元件的整體顆粒吸附。
[0025] 2.利用均勻磁場分離使油液中帶電微粒聚合并分離到管壁;或利用旋轉(zhuǎn)磁場將油 液中的微粒排成針狀做螺旋外擴運動，從而達到刺破氣泡消除氣泡的目的；同時利用油液 攜帶氣泡向上的運動速度和接近液面的U形管出油口使得氣泡移動到液面的距離縮短，速 度加快，從而提高氣泡的自然上升散發(fā)效果，最后利用消泡板散發(fā)殘余氣泡;或通過螺旋管 道設(shè)計和外加磁場的洛侖磁力作用使質(zhì)量較大的顆粒帶電聚合并在離屯、力作用下甩向腔 壁，而油液中的氣泡則在離屯、力作用下移向管道的中屯、軸線處。
[00%] 3、結(jié)構(gòu)簡單，體積小，處理成本低，具有顆粒吸附和消泡功能，且不會產(chǎn)生二次污 染。 【【附圖說明】】
[0027] 圖1是本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0028] 圖2是圖1中的起電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3是圖1中的分離裝置為均勻磁場分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖4是圖1中的分離裝置為旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖5是圖1中的分離裝置為螺旋管道磁場分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖6是圖1中的吸附裝置為同極相鄰型吸附環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖7是圖I中的旋轉(zhuǎn)磁場裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖8是圖1中用于均勻磁場分離裝置的ECU的連接示意圖。
[0035] 圖9是圖1中用于旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置的ECU的連接示意圖。
[0036] 圖10是圖1中用于螺旋管道磁場分離裝置的ECU的連接示意圖。 【【具體實施方式】】
[0037] 請參閱說明書附圖1至附圖10所示，本發(fā)明為一種用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋 轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其由油箱體1、過濾箱17、第一回油管12、第二回油管14、U型管 20、 分離裝置26、第一吸附裝置21、旋轉(zhuǎn)磁場裝置27、第二吸附裝置28、永久磁鐵9、隔板8、吸 油管2W及ECU3等幾部分組成。
[0038] 其中，所述油箱體1采用立方體結(jié)構(gòu)，使相同的容量下得到較大的散熱面積。所述 油箱體1外的頂部設(shè)有空氣濾清器10,油箱體1內(nèi)依次設(shè)有所述過濾箱17、永久磁鐵9和隔板 8。所述油箱體1的底部設(shè)有放油裝置11，換油時將其打開放走油污。所述隔板用于將吸、回 油隔開，迫使油液循環(huán)流動，利于散熱和沉淀，其上下留空，上部留空在最高油面位置W上， 用W空氣流通和控制走線；而下部留空用W吸油，減少空氣和顆粒的吸入。所述永久磁鐵9 用于吸附金屬顆粒。所述空氣濾清器10使油箱體1與大氣相通，其能濾除空氣中的灰塵雜 物，有時兼作加油口，其具體可選用規(guī)格為EF4-50EF型空氣過濾器，其空氣過濾精度為 0.105mm2，加油流量和空氣流量分別為32L/min和26化/min。
[0039] 所述第一回油管12插入油箱體1內(nèi)，并和U型管20連接，其上起電裝置25。所述起電 裝置25如說明書附圖2所示，其由若干電極251W及一電極控制器252組成。所述若干電極 251安裝于第一回油管12上，其分別連接至電極控制器252。所述電極控制器252電性連接至 ECU3,并由ECU3控制。ECU3通過電極控制器252向電極251施加電壓，使油液中的顆粒物質(zhì)帶 電。
[0040] 所述第二回油管14一端連接至第一回油管12,另一端延伸入過濾箱17。所述第一 回油管12和第二回油管14的連接處設(shè)有一溢流閥13。所述溢流閥13在第一回油管12渺積堵 塞時打開，使液壓系統(tǒng)回油從第二回油管14流回過濾箱17,其可選擇YUKEN日本油研型號為 EBG-03-C-T-50的EBG型電一液比例溢流閥。該比例溢流閥的最高使用工作壓力為25MPa，最 大流量為l(K)L/rain，最小流量為化/rain,壓力調(diào)節(jié)范圍為0.4~16MPa，額定電流為770mA， 線圈電阻為10歐姆。
[0041] 所述U型管20位于過濾箱17內(nèi)，其上依次安裝有所述分離裝置26、第一吸附裝置 21、 旋轉(zhuǎn)磁場裝置27和第二吸附裝置28。所述U型管20的出口位于靠近液面處的下方，目的 是縮短氣泡上浮距離，加快油液內(nèi)氣泡的自然散發(fā)速度。
[0042] 所述過濾箱17底部設(shè)有隔磁支腳18,頂部安裝有向下傾斜設(shè)置的消泡板23。所述 消泡板23表面鋪設(shè)有一層磁性金屬網(wǎng)24。為了避免過濾箱17液面低于回油出口而造成飛瓣 起泡，在過濾箱17靠近液面處設(shè)有止回閥30,該閥的位置位于最低液面W下，保證了過濾箱 17內(nèi)油液的高度不低于外部油箱。U型管20出口的油液從過濾箱17溢流，并沿著消泡板23的 表面發(fā)生擴散并與油箱體1中的油液進行混合，消泡板23的最低端要在最低液位W下，W防 止飛瓣起泡。所述磁性金屬網(wǎng)24用于吸附油液中殘存的顆粒物體，使得回油攜帶的氣泡只 在過濾箱17的液面聚集，氣泡自然散發(fā)的距離短，速度快;經(jīng)消泡板23和油箱內(nèi)的液壓油也 是在液面混合，避免了油箱底部的吸油口吸入運些氣泡。
[0043] 所述吸油管2插入油箱體1，其上設(shè)有濾油器6、消磁器5和剩磁傳感器4,其與第一 回油管12、第二回油管14之間的距離盡可能遠。該吸油管2的底部管口插于最低液面W下， 其離油箱體1的底部要大于其管徑的2-3倍，W免吸空和飛瓣起泡;離油箱體1的箱壁距離為 管徑的3倍，W便四面進油。進一步的，所述吸油管2的底部管口截成45°斜角，并使斜角對著 油箱體1的箱壁，W增大油口通流面積，并使斜面對著箱壁，W利散熱和沉淀雜質(zhì)。所述濾油 器6用來保護與油箱連接的齒輪累，使其不致吸入較大的固體雜質(zhì)，其具體采用過濾精度為 180um、壓力損失《O.OlMPa、流量為250L/min、通徑為50mm、采用法蘭聯(lián)接的型號為WU- 250X1S0F的網(wǎng)式過濾器。所述消磁器5能防止殘余磁性微粒進入液壓回路，對敏感液壓元件 造成損傷;且ECU3根據(jù)剩磁傳感器4的檢測值控制消磁器5的消磁強度。所述消磁器5的消磁 方法為電磁退磁，方法是通過加一適當(dāng)?shù)姆聪虼艌?，使得材料中的磁感?yīng)強度重新回到零 點，且磁場強度或電流必須按順序反轉(zhuǎn)和逐步降低，避免由于磁滯現(xiàn)象的存在，當(dāng)鐵磁材料 磁化到飽和狀態(tài)后，即使撤消外加磁場，材料中的磁感應(yīng)強度仍回不到零點的問題產(chǎn)生。
[0044] 所述分離裝置26使質(zhì)量較大的顆粒帶電聚合并在離屯、力作用下甩向腔壁，而油液 中的氣泡則在離屯、力作用下移向管道的中屯、軸線處，其可采用均勻磁場分離裝置、旋轉(zhuǎn)磁 場分離裝置或螺旋管道磁場分離裝置。
[0045] 請參閱說明書附圖3所示，所述分離裝置26采用均勻磁場分離裝置時，其由侶質(zhì)管 道261、兩個磁極262W及磁極控制器263組成。其中，所述兩個磁極262分別設(shè)置在侶質(zhì)管道 261上，該兩個磁極262的極性相反，并呈相對設(shè)置。所述兩個磁極262分別電性連接至磁極 控制器263上。所述磁極控制器263電性連接至ECU3,并由ECU3控制。
[0046] 所述均勻磁場分離裝置26的設(shè)計原理如下：帶電顆粒W速度V流入均勻磁場分離 裝置26,均勻磁場分離裝置26的兩個磁極262受ECU3控制產(chǎn)生和速度V方向垂直的均勻磁 場，根據(jù)左手定則，則帶電顆粒在均勻磁場分離裝置26中受到垂直于速度方向和磁場方向 的洛侖磁力的作用，該力不改變帶電顆粒的速率，它只改變帶電顆粒的運動方向，使帶電顆 粒在該力的作用下向侶質(zhì)管道261的管壁運動，從而使油液中的顆粒從油液中"分離"出來， 向管壁聚集，便于后續(xù)吸附捕獲。由于油液具有一定的粘性，顆粒向管壁運動過程中還受到 粘性阻力的作用。為了確保分離效果，需要調(diào)節(jié)磁場強度B使距離管壁最遠處的顆粒能在分 離裝置的作用時間內(nèi)運動到管壁處，定量分析如下：
[0047] 假定微粒質(zhì)量為m，速度為V，磁場強度為B，帶電量為q，分離裝置的直徑為D，長度 為L，則：
[0048] 作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0049] Fi = qvB
[0050] 帶電顆粒受到的粘性阻力為 [0051 ] Fd = 63T ? q ? r ? V
[0052] n一一液壓油的粘度r一一帶電顆粒的半徑V-一帶電顆粒運動速度
[0053] 不是一般性，假定油液中的顆粒進入分離裝置時已達到穩(wěn)態(tài)，則帶電顆粒通過分 離裝置的時間可近似用下式表示
[0化4]
[0055]距離管壁最遠處的帶電顆粒運動到管壁處的時間t2可由下式求解
[0化6]
[0057]調(diào)節(jié)B，使得ti〉t2,即可達到分離效果。
[005引請參閱說明書附圖4所示，所述分離裝置26采用旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置時，其由侶質(zhì)管 道261、鐵質(zhì)外殼264、=相對稱繞組265W及=相對稱電流模塊266等部件組成。所述=相對 稱繞組265繞在侶質(zhì)管道261外。所述鐵質(zhì)外殼264包覆于侶質(zhì)管道265上。所述S相對稱電 流模塊266連接所述S相對稱繞組265，并由ECU3控制。
[0059] 所述旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置26的設(shè)計原理如下：帶電顆粒W速度V流入旋轉(zhuǎn)磁場分離 裝置26, ECU3控制S相對稱電流模塊266,使S相對稱繞組265中流過S相對稱電流，該電流 在侶質(zhì)管道261內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶電顆粒在旋轉(zhuǎn)磁場作用下受到垂直于速度方向和磁場 方向的洛侖磁力的作用，該力不改變帶電顆粒的速率，它只改變帶電顆粒的運動方向，使帶 電顆粒在該力的作用下W螺旋狀前進，并向管壁運動。合理調(diào)節(jié)磁場強度即可使油液中的 顆粒從油液中"分離"出來，聚集在管壁附近，便于后續(xù)吸附捕獲。由于油液具有一定的粘 性，顆粒向管壁運動過程中還受到粘性阻力的作用。為了確保分離效果，需要使侶質(zhì)管道 261軸線上的微粒能在分離裝置的作用時間內(nèi)運動到管壁處，定量分析如下：
[0060] 假定微粒質(zhì)量為m，速度為V，磁場強度為B，帶電量為q，分離裝置的直徑為D，長度 為U則：
[0061] 作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0062] Fi = QvB
[0063] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0064] Fd = 63T ? q ? r ? V
[0065] n一一液壓油的粘度r一一帶電顆粒的半徑V-一帶電顆粒運動速度
[0066] 假定油液中的顆粒進入分離裝置時已達到穩(wěn)態(tài)，則帶電顆粒通過分離裝置的時間 可近似用下式表示
[0067]
[0068] 管道軸線上的帶電顆粒運動到管壁處的時間t2可由下式求解
[0069]
[0070] 調(diào)節(jié)B，使得ti〉t2,即可達到分離效果。
[0071] 請參閱說明書附圖5所示，所述分離裝置26采用螺旋管道磁場分離裝置時，其由侶 質(zhì)螺旋管道268、螺線管269W及螺線管控制電路266組成。其中，所述侶質(zhì)螺旋管道268設(shè)置 在螺線管269內(nèi)。所述螺線管269和螺線管控制電路266電性連接。所述螺線管控制電路266 電性連接至ECU3，并由ECU3控制。
[0072] 所述螺旋管道磁場分離裝置26的設(shè)計原理如下:攜帶帶電顆粒的油液沿侶質(zhì)螺旋 管道268前進，從而在管道出口處產(chǎn)生具有一定自旋方向的旋流，質(zhì)量較重的帶電顆粒隨著 油液旋轉(zhuǎn)，在離屯、力的作用下產(chǎn)生向管壁的徑向運動；同時，由于侶質(zhì)螺旋管道268的入口 方向和通電螺線管269的軸向磁場方向垂直，W速度V進入侶質(zhì)螺旋管道268的帶電顆粒受 到洛侖磁力的作用，方向垂直于磁場方向和侶質(zhì)螺旋管道268的入口方向。洛侖磁力使帶電 顆粒在管道內(nèi)做螺旋前進運動，由于侶質(zhì)螺旋管道268的入口方向和磁場方向接近垂直，帶 電顆粒主要作周向旋轉(zhuǎn)運動，而油液則不受影響，從而實現(xiàn)顆粒從油液中的"分離"，W便實 現(xiàn)對顆粒的吸附。為保證"分離"效果，需要使侶質(zhì)管道軸線上的微粒能在分離裝置的作用 時間內(nèi)運動到管壁處，定量分析如下：
[0073] 假定微粒質(zhì)量為m，速度為V，帶電量為q，侶質(zhì)螺旋管道的直徑為D，侶質(zhì)螺旋管道 的應(yīng)數(shù)為n，侶質(zhì)螺旋管道的入口方向和通電螺線管的軸向磁場方向的夾角為0，螺線管應(yīng) 數(shù)為N，電流為I，磁場強度為B，真空磁導(dǎo)率為iio,則：
[0074] 作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0075] Fi = qvB
[0076] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0077] Fd = 63T . n . r ? V
[0078] n一一液壓油的粘度r一一帶電顆粒的半徑V-一帶電顆粒運動速度
[0079] 帶電顆粒通過分離裝置的時間可近似用下式表示
[0080]
[0081] 管道軸線上的帶電顆粒運動到管壁處的時間t2可由下式求解
[0082]
[0083] 螺線管內(nèi)部的磁場強度可近似為恒值
[0084]
[0085] 調(diào)節(jié)I，使得ti〉t2,即可達到分離效果。
[0086] 請參閱說明書附圖6所示，所述第一吸附裝置21用于吸附經(jīng)分離裝置26后的磁性 聚合大微粒，其采用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)由侶質(zhì)環(huán)形管道211、正向螺 線管212、反向螺線管213W及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽214等部件組成。其中，所述正向螺線管212和反向 螺線管213分別布置于侶質(zhì)環(huán)形管道211內(nèi)并由ECU3控制，兩者通有方向相反的電流，使得 正向螺線管212和反向螺線管213相鄰處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽214布置于侶質(zhì)環(huán) 形管道211的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管212和反向螺線管213相鄰處、W及正向螺線管212 和反向螺線管213軸線的中間點。
[0087] 所述同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計原理如下:通電正向螺線管212、反向螺線管213,相 鄰的正向螺線管212、反向螺線管213通有方向相反的電流，使得正向螺線管212、反向螺線 管213相鄰處產(chǎn)生同性磁極;同時，侶質(zhì)環(huán)形管道211能夠改善磁路，加大管道內(nèi)壁處的磁場 強度，增強鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽214對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管212、反向螺線管213電流 由ECU3直接控制，可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，W獲得最佳吸附性能。
[0088] 請參閱說明書附圖7所示，所述旋轉(zhuǎn)磁場裝置27利用旋轉(zhuǎn)磁場離屯、未被第一吸附 裝置21吸附的微小磁化顆粒，其由侶質(zhì)管道271、鐵質(zhì)外殼272、=相對稱繞組273、法蘭274 W及S相對稱電流模塊275組成。所述S相對稱繞組273繞在侶質(zhì)管道271外。所述鐵質(zhì)外殼 272包覆于侶質(zhì)管道271上。所述法蘭274焊接在侶質(zhì)管道271的兩端。所述=相對稱電流模 塊275連接所述S相對稱繞組273，并由ECU3控制。
[0089] 所述旋轉(zhuǎn)磁場裝置27的工作原理如下:未被吸附的微小磁化顆粒進入旋轉(zhuǎn)磁場裝 置27，ECU3控制S相對稱電流模塊275，使S相對稱繞組273中流過S相對稱電流，該電流在 侶質(zhì)管道271內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁化顆粒在旋轉(zhuǎn)磁場作用下受到磁場力的作用，并在該力的 作用下W螺旋狀前進，同時向管壁運動。因此，調(diào)節(jié)磁場強度即可使油液中的顆粒從油液中 "分離"出來，聚集在侶質(zhì)管道271管壁附近，便于后續(xù)吸附捕獲。
[0090] 進一步的，所述第二吸附裝置28和所述第一吸附裝置21結(jié)構(gòu)相同，功能和作用機 理亦相同，其能進一步吸附未被旋轉(zhuǎn)磁場裝置27吸附的顆粒。
[0091] 請參閱說明書附圖8至10所示，所述ECU3可選擇Microchip公司的PIC16F877,其分 別電性連接起電裝置25、分離裝置26、第一吸附裝置21、旋轉(zhuǎn)磁場裝置27、第二吸附裝置28、 消磁器5和剩磁傳感器4等部件。所述ECU3可根據(jù)不同類型的分離裝置26而進行替換。
[0092] 采用上述油箱對回流液壓油處理的工藝步驟如下：
[0093] 1)，回流液壓油通過第一回油管12送至起電裝置25,通過電極控制器252向電極 251施加電壓，使油液中的顆粒物質(zhì)帶電，之后送至分離裝置26;
[0094] 2)，通過分離裝置26使油液中的帶電微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附裝置21;
[00M] 3)，通過第一吸附裝置21吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋轉(zhuǎn)磁場裝 置27;
[0096] 4)，旋轉(zhuǎn)磁場裝置27利用旋轉(zhuǎn)磁場分離未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸 附裝置28;
[0097] 5)，第二吸附裝置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;
[0098] 6)，U型管20通過其出口將回油排入過濾箱17;
[0099] 7)，過濾箱17滿溢的回油沿著消泡板23的表面發(fā)生擴散，并與油箱體1中的油液進 行混合，使油液的氣泡自然散發(fā)到空氣中；且消泡板23上的磁性金屬網(wǎng)24吸附油液中殘存 的顆粒物體；
[0100] 8)，利用油箱體1中的隔板8和永久磁鐵9去除進油時的空氣和顆粒；
[0101] 9)，通過吸油管2將油箱體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，防止殘余磁性微粒進入液壓回路，對敏感液壓元件造成損傷。
[0102] W上的【具體實施方式】僅為本創(chuàng)作的較佳實施例，并不用W限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng) 作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特征在于:包括油箱體、 過濾箱、第一回油管、第二回油管、U型管、分離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁場裝置、第二吸 附裝置、永久磁鐵、隔板、吸油管以及ECU;其中，所述油箱體外的頂部設(shè)有空氣濾清器，油箱 體內(nèi)依次設(shè)有所述濾箱、永久磁鐵和隔板;所述第一回油管插入油箱體內(nèi)，并和U型管連接， 其上設(shè)有起電裝置;所述第二回油管一端連接至第一回油管，另一端延伸入過濾箱;所述第 一回油管和第二回油管的連接處設(shè)有一溢流閥;所述U型管位于過濾箱內(nèi)，其上依次安裝有 所述分離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁場裝置和第吸附裝置;所述過濾箱底部設(shè)有隔磁支 腳，頂部安裝有向下傾斜設(shè)置的消泡板;所述消泡板表面鋪設(shè)有一層磁性金屬網(wǎng);所述吸油 管插入油箱體，其上設(shè)有濾油器、消磁器和剩磁傳感器;所述ECU分別電性連接起電裝置、分 離裝置、第一吸附裝置、旋轉(zhuǎn)磁場裝置、第二吸附裝置、消磁器和剩磁傳感器；；所述第一吸 附裝置和第二吸附裝置均采用同極相鄰型吸附環(huán);所述同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管 道、正向螺線管、反向螺線管以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁 質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)并由ECU控制，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰 處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反 向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點。2. 如權(quán)利要求1所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特 征在于:所述起電裝造包括若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于第一回油管 上，其分別連接至電極控制器;所述電極控制器電性連接至ECU，并由ECU控制。3. 如權(quán)利要求1所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特 征在于:所述分離裝置采用均勻磁場分離裝置、旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置或螺旋管道磁場分離裝 置。4. 如權(quán)利要求1所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特 征在于:所述均勻磁場分離裝置包括鋁質(zhì)管道、兩個磁極以及磁極控制器;其中，所述兩個 磁極分別設(shè)置在鋁質(zhì)管道上，該兩個磁極的極性相反，并呈相對設(shè)置;所述兩個磁極分別電 性連接至磁極控制器上;所述磁極控制器電性連接至E⑶，并由E⑶控制。5. 如權(quán)利要求1所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特 征在于:所述旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置包括鋁質(zhì)管道、鐵質(zhì)外殼、三相對稱繞組以及三相對稱電流 模塊;所述三相對稱繞組繞在鋁質(zhì)管道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述三相對稱 電流模塊連接所述三相對稱繞組，并由ECU控制;所述旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置和旋轉(zhuǎn)磁場裝置的 結(jié)構(gòu)相同。6. 如權(quán)利要求3所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特 征在于:所述螺旋管道磁場分離裝置包括鋁質(zhì)螺旋管道、螺線管以及螺線管控制電路；其 中，所述鋁質(zhì)螺旋管道設(shè)置在螺線管內(nèi)；所述螺線管和螺線管控制電路電性連接;所述螺線 管控制電路電性連接至E⑶，并由E⑶控制。7. 如權(quán)利要求1所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，其特 征在于:所述吸油管的底部管口插于最低液面以下，其離油箱體的底部要大于其管徑的2-3 倍，離油箱體的箱壁距離為管徑的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角對著 油箱體的箱壁。8. 如權(quán)利要求1所述的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的油箱，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;所述油箱體采用立方體結(jié)構(gòu)， 其底部設(shè)有放油裝置。
【文檔編號】F15B21/04GK105909569SQ201610311367
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李偉波
【申請人】紹興文理學(xué)院