УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОСТИ ГИДРОСИСТЕМЫ Российский патент 1998 года по МПК B01D19/00 

Предлагаемое изобретение относится к области эксплуатации гидросистем и может быть использовано для улучшения свойств рабочей жидкости вследствие ее дегазации.

Известно устройство для дегазации жидкости гидросистемы (см. авторское свидетельство 1407502, М.кл. B 01 D 19/00, 1988), содержащее дегазационную емкость, соединенную со всасывающим каналом эжектора и через дроссель - с входом эжектора, плунжер, установленный в направляющей дегазационной емкости и соединенный с входом эжектора и его всасывающим каналом через распределитель с электромагнитным управлением, накопитель, поршень с центральным отверстием, силфон, соединенный своими торцами с поршнем и верхней стенкой накопителя, два датчика уровня, расположенных в накопителе и дегазационной емкости, воздухопускной клапан и гидробак, соединенный с выходом эжектора и сообщенный с атмосферой.

Недостатком известного устройства является возможность поступления в гидробак воздуха из атмосферы, что приводит к ухудшению некоторых свойств жидкости и в конечном итоге к сокращению срока ее службы. Кроме того, возможность создания разрежения в дегазационной емкости и регулирования его величины с помощью регулируемого дросселя ограничены некоторым максимально допустимым значением перепада давления между входом эжектора и дегазационной емкостью, при достижении которого в дросселе возникает гидродинамическая кавитация. Это приводит к неуправляемому возрастанию расхода через сопло эжектора и возникновению в эжекторе кавитации, что обуславливает срыв рабочего режима устройства и тем самым ограничение его функциональных возможностей и снижение надежности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для дегазации жидкости гидросистемы (см. авторское свидетельство 1816471, М.кл. B 01 D 19/00, 1993), содержащее дегазационную емкость, соединенную со всасывающим каналом эжектора и через дроссель - с выходом эжектора, плунжер, установленный в направляющей дегазационной емкости и соединенный с входом эжектора и его всасывающим каналом через распределитель с электромагнитным управлением, цилиндрический накопитель, соединенный своими торцами с поршнем и верхней стенкой накопителя, подпружиненный воздухопусковой клапан, встроенный в верхнюю стенку накопителя соосно толкателю поршня, устройство управления, связанное с электромагнитом распределителя, гидробак, соединенный с выходом эжектора, сапун с клапанами избыточного давления и разрежения, встроенный в верхнюю крышку гидробака, и трубопровод, соединяющий выход воздухоспускного клапана с верхней частью гидробака.

Недостатком этого устройства является ограничение диапазона возможных значений перепада давления между входом эжектора и дегазационной емкостью, в котором возможно осуществление заданного рабочего режима устройства. Дело в том, что обеспечение некоторого заданного разрежения в дегазационной емкости при требуемом расходе жидкости через эту емкость возможно лишь для ограниченного диапазона давлений на входе эжектора. Обусловлено это возникновением кавитации в регулируемом дросселе при повышении давления на его входе, а значит и на входе эжектора, до некоторой критической величины. При возникновении кавитации в регулируемом дросселе его сопротивление перестает зависеть от положения регулирующего элемента, а определяется лишь степенью развития кавитации. В результате этого неуправляемого возрастания гидравлического сопротивления дросселя происходит перераспределение расходов жидкости, подводимых с входа устройства в дегазационную емкость и сопло эжектора, в сторону возрастания последнего и, в конечном итоге, в эжекторе возникает кавитация. Все это вместе взятое обуславливает срыв рабочего режима устройства, ограничивая его функциональные возможности и снижая надежность работы.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство для дегазации жидкости гидросистемы, содержащее дегазационную емкость, соединенную с всасывающим каналом эжектора и регулируемым дросселем, снабжено пакетом дроссельных шайб, соединенным с дросселем и входом эжектора, при этом число дроссельных шайб в пакете (n_ш) определяется соотношением
,
где P_вх - абсолютное давление на входе эжектора;
P_E - абсолютное давление в дегазационной емкости;
- критическое значение относительного противодавления на отдельной дроссельной шайбе (отношение давления на его выходе P_выхш к давлению на ее входе P_вхш), обуславливающее возникновение в ней кавитации.

Снабжение устройства пакетом дроссельных шайб, установленных в гидролинии, соединяющей дегазационную емкость с входом эжектора, последовательно с регулируемым дросселем, обеспечивает ступенчатое дросселирование потока жидкости, подводимого в дегазационную емкость. Такое дросселирование снижает величину перепада давления на отдельном дроссельном элементе, а в том числе и на регулируемом дросселе, при обеспечении требуемого перепада давления между входом эжектора и дегазационной емкости. Это расширяет диапазоном давлений на входе эжектора, при котором возможно бескавитационное дросселирование жидкости, подводимой в дегазационную емкость. При этом число n_ш дроссельных шайб в пакете, удовлетворяющее соотношению:

позволяет расширить этот диапазон до конкретно требуемого значения давления P_вх на входе эжектора. Все это вместе взятое расширяет функциональные возможности устройства и повышает надежность его работы.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для дегазации жидкости гидросистемы.

Устройство содержит дегазационную емкость 1 с цилиндрическим накопителем 2, в котором установлен сильфон 3, герметично соединенный нижним торцом с поршнем 4, а верхним - с верхней стенкой накопителя 2. Отверстие 5 в поршне 4 служит для соединения дегазационной емкости 1 с внутренней полостью сильфона 3. Дегазационная емкость 1 соединена с всасывающим каналом эжектора 6 и через регулируемый дроссель 7 и пакет дроссельных шайб 8 - с входом этого эжектора. Эжектор 6 установлен на магистрали 9, по которой проходит в гидробак 10 сливной поток гидросистемы.

В нижней стенке дегазационной емкости 1 выполнена цилиндрическая направляющая 11, в которой установлен плунжер 12. Нижний торец плунжера 12 соединен через распылитель 13 со всасывающим каналом эжектора 6 и с его входом. В гидролинии, соединяющий торец плунжера 12 с всасывающим каналом эжектора 6, установлен дроссель 14. Между верхней стенкой накопителя 2 и поршнем 4, а также между плунжером 11 и поршнем 4 расположены упругие элементы в виде пружин 15 и 16. В верхнюю стенку накопителя 2 встроен подпружиненный воздухоспускной клапан 17. На верхнем торце поршня 4 закреплен толкатель 18, установленный соосно клапану 17. В верхней стенке накопителя 2 выполнен упор 19 поршня 4. Выход воздухоспускного клапана 16 соединен трубопроводом 20 с гидробаком 10. Гидробак 10 соединен с атмосферой через сапун 21 с клапаном избыточного давления.

Электромагнит распределителя 13 связан электрически с устройством 22, формирующим периодический и дискретный сигнал управления электромагнитом определенной длительности.

Устройство работает следующим образом.

Дегазационная емкость 1 с накопителем 2 предварительно полностью заполняется жидкостью. При поступлении рабочей жидкости из гидросистемы на вход эжектора 6 часть жидкости из дегазационной емкости 1 отсасывается эжектором 6 в гидробак 10. В результате падения давления в емкости 1 из жидкости, заполняющей ее, начинает выделяться воздух, который поступает через отверстие 5 во внутреннюю полость сильфона 3 и скапливается под верхней стенкой накопителя 2.

Одновременно с эжекцией из дегазационной емкости 1 начинается поступление в нее жидкости из магистрали 9 через пакет дроссельных шайб 8 и регулируемый дроссель 7. При определенном значении разрежения в емкости 1, обуславливаемым настройкой дросселя 7, наступает равновесие эжектируемого и подводимого в емкость количества жидкости, при этом ступенчатое дросселирование жидкости в пакете шайб 8 обеспечивает бескавитационное течение подводимой в емкость 1 жидкости. По мере работы внутренняя полость сильфона 3 начинает заполняться воздухом, выделившимся из жидкости. Через определенный период времени после начала работы с устройства 22 на электромагнит распределитель 13 подается сигнал управления. Это вызывает переключение распределителя 13 в положение, сообщающее нижний торец плунжера с входом эжектора 6. Под действием избыточного давления плунжер 12 перемещается вверх, преодолевая усилие пружины 16, и упирается в поршень 4, перекрывая отверстие 5. Под действием плунжера 12 поршень 4 начинает перемещаться вверх, преодолевая усилие пружины 15 и сжимая сильфон 3. В этом случае, если сильфон 3 перед сжатием полностью заполнен воздухом, то поршень 4 перемещается плунжером 12 до упора 19. При этом толкатель 18 открывает клапан 17 и происходит выпуск сжатого в сильфоне 3 воздуха в верхнюю часть гидробака 10 по трубопроводу 20.

Поступивший из сильфона 3 в гидробак 10 воздух удерживается в нем за счет клапана избыточного давления сапуна 21, создавая над жидкостью в гидробаке некоторое избыточное давление, препятствующее поступлению в гидробак 10 воздуха из атмосферы. Если же в сильфоне 3 перед его сжатием находится некоторое количество жидкости, то, вследствие увеличения из-за этого упругости внутренней полости сжимаемого сильфона 3, усилия плунжера 12 не хватает для перемещения поршня 4 до упора 19. В этом случае поршень 4 останавливается в некотором промежуточном положении и открытия клапана 17 не происходит.

В процессе сжатия и выпуска воздуха из сильфона 3 вакуумирование жидкости 1 продолжается. После прекращения подачи на электромагнит распределителя 13 сигнала управления, имеющего продолжительность, достаточную для обеспечения перемещения поршня 4, сжимающего сильфон 3 с воздухом, до упора 19, распределитель 13 переключается в первоначальное положение. Под действием пружин 15 и 16 поршень 4 и плунжер 12 возвращаются в исходное положение. При этом отверстие 5 открывается, а клапан 16, если он был открыт, закрывается. Дроссель 14 обеспечивает плавное перемещение плунжера 12, предохраняя его от удара о нижнюю стенку емкости 1. Одновременно с этим, если произошел выпуск воздуха из сильфона 3 в гидробак 10, то воздух, выделившийся в емкости 1 в период сжатия и удаления воздуха из сильфона 3, вместе с жидкостью из верхних слоев в емкости 1 поступает через отверстие 5 в сильфон 3. Процесс дегазации жидкости продолжается. Через определенный период времени с устройства 22 вновь поступает сигнал управления на электромагнит распределения 13.

Цикл удаления воздуха из сильфона повторяется. По мере поступления из сильфона 3 в гидробак 10 воздуха давление в нем возрастает. Это приводит к возрастанию давления на выходе эжектора 6 и в дегазационной емкости 1. При этом восстановление требуемого значения разрежения в дегазационной емкости 1 осуществляется регулированием количества жидкости, подводимой в дегазационную емкость 1, с помощью дросселя 7.

Использование: изобретение относится к области эксплуатации гидросистем и позволяет расширить функциональные возможности и повысить надежность. Сущность: при поступлении жидкости на вход устройства часть жидкости отсасывается из предварительно заполненной дегазационной емкости (ДЕ) 1 эжектором 6 в гидробак 10. Одновременно начинается поступление в ДЕ 1 жидкости из магистрали 9 через пакет дроссельных шайб 8 и регулируемый дроссель 7. ДЕ 1 вакуумируется, величина вакуума регулируется дросселем 7, а ступенчатое дросселирование жидкости в пакете шайб 8 обеспечивает ее бескавитационное течение при любом давлении в магистрали 9. Выделившийся в ДЕ 1 воздух скапливается в сильфоне 3, вытесняя из нее жидкость. Сильфон 3 периодически сжимается поршнем 4, если в сильфоне 3 отсутствует жидкость, поршень 4 перемещается до упора 19 и толкатель 18 открывает клапан 17, выпуская воздух в верхнюю часть гидробака 10. Поступающий из сильфона 3 в гидробак 10 воздух удерживается в нем за счет клапана избыточного давления сапуна 21, создавая над жидкостью в гидробаке 10 некоторое избыточное давление, препятствующее поступлению в гидробак 10 воздуха из атмосферы. 1 ил.

Устройство для дегазации жидкости гидросистемы, содержащее дегазационную емкость, соединенную с всасывающим каналом эжектора и регулируемым дросселем, отличающееся тем, что оно снабжено пакетом дроссельных шайб, соединенным с дросселем и входом эжектора, при этом количество шайб n_ш в пакете определяется соотношением логарифмов

где P_в х абсолютное давление на входе эжектора;
P_е абсолютное давление в дегазационной емкости;
критическое значение относительного противодавления на отдельной дроссельной шайбе, обуславливающее возникновение в ней кавитации;
P_{в ы х. ш} давление на выходе шайбы;
P_{в х. ш} давление на входе шайбы.