一種采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置的制造方法

一種采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其濾波器、U型微粒分離模塊、回油筒、外桶依次置于底板上；濾波器和U型微粒分離模塊連接；U型微粒分離模塊包括一U型管，U型管上依次安裝有溫控模塊、磁化模塊、機械離心模塊、吸附模塊以及消磁模塊；U型微粒分離模塊和回油筒的上方通過一回油筒進油管連接；內筒置于外桶內，其安裝于端蓋上；螺旋流道收容于內筒內，其和U型微粒分離模塊之間通過一內筒進油管連接；內筒進油管位于回油筒進油管內，并延伸入U型微粒分離模塊的中央；濾芯設置在內筒的內壁上。本發明具有過濾性能好，適應性和集成性高，使用壽命長等諸多優點。
【專利說明】-種采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置 【技術領域】
[0001] 本發明設及一種液壓油過濾裝置，具體設及一種采用工況自適應濾波、磁化、吸附 和離屯、的過濾裝置，屬于液壓設備技術領域。 【【背景技術】】
[0002] 國內外的資料統計表明，液壓系統的故障大約有70%~85%是由于油液污染引起 的。固體顆粒則是油液污染中最普遍、危害作用最大的污染物。由固體顆粒污染物引起的液 壓系統故障占總污染故障的70%。在液壓系統油液中的顆粒污染物中，金屬磨屑占比在 20%~70%之間。采取有效措施濾除油液中的固體顆粒污染物，是液壓系統污染控制的關 鍵，也是系統安全運行的可靠保證。
[0003] 過濾器是液壓系統濾除固體顆粒污染物的關鍵元件。液壓油中的固體顆粒污染 物，除油箱可沉淀一部分較大顆粒外，主要靠濾油裝置來濾除。尤其是高壓過濾裝置，主要 用來過濾流向控制閥和液壓缸的液壓油，W保護運類抗污染能力差的液壓元件，因此對液 壓油的清潔度要求更高。
[0004] 然而，現有的液壓系統使用的高壓過濾器存在W下不足：（1)各類液壓元件對油液 的清潔度要求各不相同，油液中的固體微粒的粒徑大小亦各不相同，為此需要在液壓系統 的不同位置安裝多個不同類型濾波器，由此帶來了成本和安裝復雜度的問題；（2)液壓系統 中的過濾器主要采用濾餅過濾方式，過濾時濾液垂直于過濾元件表面流動，被截流的固體 微粒形成濾餅并逐漸增厚，過濾速度也隨之逐漸下降直至濾液停止流出，降低了過濾元件 的使用壽命。
[0005] 因此，為解決上述技術問題，確有必要提供一種創新的采用工況自適應濾波、磁 化、吸附和離屯、的過濾裝置，W克服現有技術中的所述缺陷。 【
【發明內容】
】
[0006] 為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種過濾性能好，適應性和集成性 高，使用壽命長的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置。
[0007] 為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:一種采用工況自適應濾波、磁化、吸 附和離屯、的過濾裝置，其包括底板、濾波器、U型微粒分離模塊、回油筒、內筒、螺旋流道、濾 忍、外桶W及端蓋;其中，所述濾波器、U型微粒分離模塊、回油筒、外桶依次置于底板上;所 述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、插入式Η型濾波器W及插入式串聯Η型濾波 器;所述輸入管連接于外殼的一端，其和一液壓油進口對接;所述輸出管連接于外殼的另一 端，其和U型微粒分離模塊對接;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝于外殼內；所述輸入管、輸 出管和彈性薄壁共同形成一 C型容腔濾波器;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯共振容腔 I、串聯共振容腔IIW及并聯共振容腔;所述串聯共振容腔I和串聯共振容腔II之間通過一 彈性隔板隔開;所述彈性薄壁的軸向上均勻開有若干錐形阻尼孔;所述彈性隔板的軸向上 均勻開有若干錐形插入管，所述錐形插入管連通串聯共振容腔I和串聯共振容腔II;所述插 入式Η型濾波器位于并聯共振容腔內，其和錐形阻尼孔相連通;所述插入式串聯Η型濾波器 位于串聯共振容腔I和串聯共振容腔II內，其亦和錐形阻尼孔相連通;所述插入式Η型濾波 器和插入式串聯Η型濾波器軸向呈對稱設置，并組成插入式串并聯Η型濾波器;所述U型微粒 分離模塊包括一 U型管，U型管上依次安裝有溫控模塊、磁化模塊、機械離屯、模塊、吸附模塊 W及消磁模塊;所述U型微粒分離模塊和回油筒的上方通過一回油筒進油管連接;所述內筒 置于外桶內，其通過一頂板W及若干螺栓安裝于端蓋上;所述螺旋流道收容于內筒內，其和 U型微粒分離模塊之間通過一內筒進油管連接;所述內筒進油管位于回油筒進油管內，并延 伸入U型微粒分離模塊的中央，其直徑小于回油筒進油管直徑，且和回油筒進油管同軸設 置;所述濾忍設置在內筒的內壁上，其精度為1-5微米;所述外桶的底部設有一液壓油出油 Ρ。
[0008] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 輸入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形阻尼孔開口較寬處位于串聯共振容腔I 和并聯共振容腔內，其錐度角為10%所述錐形插入管開口較寬處位于串聯共振容腔II內， 其錐度角為10%所述錐形插入管和錐形阻尼孔的位置相互錯開;所述彈性薄壁的內側設有 一膠體阻尼層;所述膠體阻尼層的內層和外層分別為外層彈性薄壁和內層彈性薄壁，外層 彈性薄壁和內層彈性薄壁之間由若干支柱固定連接;所述外層彈性薄壁和內層彈性薄壁之 間的夾層內填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內懸浮有多孔硅膠;所述膠體阻尼層靠近輸 出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端設有一活塞。
[0009] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 溫控模塊包括加熱器、冷卻器和溫度傳感器;所述加熱器采用帶溫度檢測的重慶金鴻的潤 滑油加熱器;所述冷卻器選用表面蒸發式空冷器，冷卻器的翅片管選KLM型翅片管;溫度傳 感器采用銷電阻溫度傳感器。
[0010] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 磁化模塊包括侶質管道、若干繞組、鐵質外殼、法蘭W及若干磁化電流輸出模塊;其中，所述 若干繞組分別繞在侶質管道外，各繞組由正繞組和逆繞組組成;所述鐵質外殼包覆于侶質 管道上;所述法蘭焊接在侶質管道的兩端;每一磁化電流輸出模塊連接至一繞組。
[0011] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 機械離屯、模塊采用旋流離屯、模塊;所述旋流離屯、模塊包括旋流管壁、第一導流片、第二導流 片、步進電機W及流量傳感器;其中，所述第一導流片設有3片，該3片第一導流片沿管壁內 圓周隔120°均勻分布，其安放角設為18%所述第二導流片和第一導流片結構相同，其設置 在第一導流片后，并和第一導流片錯開60°連接在管壁內，其安放角設為36Γ;所述第一導 流片的長邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸；其前緣挫成純形，后緣加工成翼形，其高 度為管壁直徑的0.4倍，長度為管壁直徑的1.8倍;所述步進電機連接并驅動第一導流片和 第二導流片，W調節安放角;所述流量傳感器設置在管壁內的中央。
[0012] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 吸附模塊具體采用同極相鄰型吸附環，該同極相鄰型吸附環包括侶質環形管道、正向螺線 管、反向螺線管W及鐵質導磁帽；所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于侶質環形管道 內，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生同性磁極;所述 鐵質導磁帽布置于侶質環形管道的內壁上，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。
[0013] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 吸附模塊具體采用帶電擊鍵的同極相鄰型吸附環，該帶電擊鍵的同極相鄰型吸附環包括侶 質環形管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質導磁帽、隔板、電擊鍵W及電磁鐵;所述正向螺 線管和反向螺線管分別布置于侶質環形管道內，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生同性磁極;所述鐵質導磁帽布置于侶質環形管道的內壁上，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；所述 隔板位于正向螺線管和反向螺線管之間；所述電擊鍵和電磁鐵位于隔板之間；所述電磁鐵 連接并能推動電擊鍵，使電擊鍵敲擊侶質環形管道內壁。
[0014] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 回油筒的底部設有一溢流閥，該溢流閥底部設有一電控調節螺絲;所述溢流閥上設有一排 油口，該排油口通過管道連接至一油箱。
[0015] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置進一步設置為:所述 內筒的底部呈倒圓臺狀，其通過一內筒排油管和回油筒連接，內筒排油管上設有一電控止 回閥。
[0016] 本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置還設置為:所述內筒 的中央豎直設有一空屯、圓柱，空屯、圓柱的上方設有壓差指示器，該壓差指示器安裝于端蓋 上;所述內筒進油管和螺旋流道相切連接。
[0017] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
[0018] 1.通過濾波器衰減液壓油的壓力/流量脈動，使濾忍在工作時不發生振動，W提高 過濾性能;液壓油在U型微粒分離模塊中實現固體微粒的分離，使油液中的固體微粒向管壁 運動，在U型微粒分離模塊出口處，富含固體微粒的管壁附近的油液通過回油筒進油管進入 回油筒后回流到油箱，而僅含微量小粒徑微粒的管道中屯、的油液則通過內筒進油管進入內 筒進行高精度過濾，提高了濾忍的使用壽命，降低了濾波成本和復雜度;進入內筒進油管的 油液W切向進流的方式流入內筒的螺旋流道，內筒壁為濾忍，則濾液在離屯、力的作用下緊 貼濾忍流動，濾液平行于濾忍的表面快速流動，過濾后的液壓油則垂直于濾忍表面方向流 出到外筒，運種十字流過濾方式對濾忍表面的微粒實施掃流作用，抑制了濾餅厚度的增加， 沉積在內筒底部的污染顆粒可定時通過電控止回閥排出到回油筒，從而提高濾忍使用壽 命。
[0019] 2.通過控制液壓油的溫度和磁場強度，使油液中的顆粒強力磁化聚集成大顆粒， 并促使膠質顆粒分解消融，通過吸附模塊形成高效吸附，通過通過消磁裝置對殘余顆粒消 磁避免危害液壓元件，從而使油液中固體微粒聚集成大顆粒運動到管壁附近。
[0020] 3.磁化需要的非均勻磁場的產生，需要多對正逆線圈對并通過不同大小的電流， 且電流數值可在線數字設定。 【【附圖說明】】
[0021] 圖1是本發明的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離屯、的過濾裝置的結構示意 圖。
[0022] 圖2是圖1中的濾波器的結構示意圖。
[0023] 圖3是圖2中沿A-A的剖面圖。
[0024] 圖4是圖3中插入式Η型濾波器示意圖。
[0025] 圖5是圖3中插入式串聯Η型濾波器示意圖。
[0026] 圖6是插入式Η型濾波器和插入式串聯Η型濾波器頻率特性組合圖。其中，實線為插 入式串聯Η型濾波器頻率特性。
[0027] 圖7是插入式串并聯Η型濾波器頻率特性圖。
[00%]圖8是C型容腔濾波器的結構示意圖。
[0029] 圖9是彈性薄壁的橫截面示意圖。
[0030] 圖10是膠體阻尼層的縱截面示意圖。
[0031 ]圖11是圖1中的U型微粒分離模塊的示意圖。
[0032] 圖12是圖11中的磁化模塊的結構示意圖。
[0033] 圖13是圖12中的繞組的結構示意圖。
[0034] 圖14是圖12中的磁化電流輸出模塊的電路圖。
[0035] 圖15是圖11的吸附模塊為同極相鄰型吸附環的結構示意圖。
[0036] 圖16是圖11中的吸附模塊為帶電擊鍵的同極相鄰型吸附環的結構示意圖。
[0037] 圖17是圖11的機械離屯、模塊的橫向示意圖。
[0038] 圖18是圖11的機械離屯、模塊的徑向示意圖。 【【具體實施方式】】
[0039] 請參閱說明書附圖1至附圖18所示，本發明為一種采用工況自適應濾波、磁化、吸 附和離屯、的過濾裝置，其由底板6、濾波器8、U型微粒分離模塊3、回油筒7、內筒15、螺旋流道 17、濾忍18、外桶19W及端蓋25等幾部分組成。其中，所述濾波器8、U型微粒分離模塊2、回油 筒7、外桶19依次置于底板6上。
[0040] 所述濾波器8用于將液壓油輸入，并可衰減液壓系統中的高、中、低頻段的脈動壓 力，和抑制流量波動。所述濾波器8由輸入管81、外殼89、輸出管811、彈性薄壁87、插入式Η型 濾波器812 W及插入式串聯Η型濾波器813等幾部分組成。
[0041 ]其中，所述輸入管81連接于外殼89的一端，其和一液壓油進口 1對接;所述輸出管 811連接于外殼89的另一端，其和U型微粒分離模塊3對接。所述彈性薄壁87沿外殼的徑向安 裝于外殼89內。所述輸入管81和輸出管811的軸線不在同一軸線上，運樣可W提高10% W上 的濾波效果。
[0042] 所述輸入管81、輸出管811和彈性薄壁87共同形成一 C型容腔濾波器，從而衰減液 壓系統高頻壓力脈動。按集總參數法處理后得到的濾波器透射系數為：
[0043]
[0044] a-介質中音速Lv-C型容腔長度Sv-C型容腔體積Ζ-特性阻抗
[0045] 丫一透射系數f-壓力波動頻率Si-輸入管橫截面積。
[0046] 由上式可見，不同頻率的壓力脈動波通過該濾波器時，透射系數隨頻率而不同。頻 率越高，則透射系數越小，運表明高頻的壓力脈動波在經過濾波器時衰減得越厲害，從而起 到了消除高頻壓力脈動的作用。
[0047] 所述C型容腔濾波器的設計原理如下：當管道中壓力脈動頻率較高時，波動的壓力 作用在流體上對流體產生壓縮效應。當變化的流量通過輸入管81進入C型容腔時，液流超過 平均流量，擴大的容腔可W吸收多余液流，而在低于平均流量時放出液流，從而吸收壓力脈 動能量。
[0048] 所述彈性薄壁87通過受迫機械振動來削弱液壓系統中高頻壓力脈動。按集總參數 法處理后得到的彈性薄壁固有頻率為：
[0049]
[0050] k-彈性薄壁結構系數h-彈性薄壁厚度R-彈性薄壁半徑
[0051] E-彈性薄壁的楊氏模量P-彈性薄壁的質量密度
[0052] η-彈性薄壁的載流因子μ-彈性薄壁的泊松比。
[0053] 代入實際參數，對上式進行仿真分析可W發現，彈性薄壁87的固有頻率通常比Η型 濾波器的固有頻率高，而且其衰減頻帶也比Η型濾波器寬。在相對較寬的頻帶范圍內，彈性 薄壁對壓力脈動具有良好的衰減效果。同時，本發明的濾波器結構中的彈性薄壁半徑較大 且較薄，其固有頻率更靠近中頻段，可實現對液壓系統中的中高頻壓力脈動的有效衰減。
[0054] 所述彈性薄壁87的設計原理如下:管道中產生中頻壓力脈動時，C型容腔對壓力波 動的衰減能力較弱，流入濾波器C型容腔的周期性脈動壓力持續作用在彈性薄壁87的內外 壁上，彈性薄壁87按脈動壓力的頻率做周期性振動，該受迫振動消耗了流體的壓力脈動能 量，從而實現中頻段壓力濾波。由虛功原理可知，彈性薄壁消耗流體脈動壓力能量的能力和 其受迫振動時的勢能和動能之和直接相關，為了提高中頻段濾波性能，彈性薄壁的半徑設 計為遠大于管道半徑，且薄壁的厚度較小，典型值為小于0.1mm。
[0055] 進一步的，所述彈性薄壁87和外殼89之間形成串聯共振容腔184、串聯共振容腔 II83W及并聯共振容腔85,所述容腔83、84、85橫跨整個濾波器，由此可W得到較大的共振 容腔體積，加強衰減效果。所述串聯共振容腔184和串聯共振容腔II5之間通過一彈性隔板 810隔開。所述彈性薄壁87的軸向上均勻開有若干錐形阻尼孔86,所述錐形阻尼孔86開口較 寬處位于串聯共振容腔184和并聯共振容腔85內，其錐度角為10°。所述彈性隔板810的軸向 上均勻開有若干錐形插入管82,所述錐形插入管82連通串聯共振容腔184和串聯共振容腔 1183。所述錐形插入管82開口較寬處位于串聯共振容腔1183內，其錐度角為10°，所述錐形 插入管82和錐形阻尼孔86的位置相互錯開。
[0056] 所述插入式Η型濾波器812位于并聯共振容腔85內，其和錐形阻尼孔86相連通。按 集總參數法處理后得到的濾波器固有角頻率為：
[0化7]
[005引 a-介質中音速L一阻尼孔長S-阻尼孔橫截面積V-并聯共振容腔體積。
[0059] 所述插入式串聯Η型濾波器813位于串聯共振容腔184和串聯共振容腔1183內，其 亦和錐形阻尼孔86相連通。按集總參數法處理后，濾波器的兩個固有角頻率為：
[00化]a-介質中音速h-阻尼孔長di-阻尼孔直徑l3-插入管長
[0066] d3-插入管直徑V2-串聯共振容腔1體積V4-串聯共振容腔2體積。
[0067] 所述插入式Η型濾波器812和插入式串聯Η型濾波器813軸向呈對稱設置，并組成插 入式串并聯Η型濾波器，用于展寬濾波頻率范圍并使整體結構更緊湊。本發明沿圓周界面分 布了多個插入式串并聯Η型濾波器(圖中只畫出了 2個），彼此之間用隔板820隔開。
[0068] 由圖6插入式Η型濾波器和插入式串聯Η型濾波器頻率特性及公式（1)(2)(3)均可 發現，插入式串聯Η型濾波器有2個固有角頻率，在波峰處濾波效果較好，而在波谷處則基本 沒有濾波效果;插入式Η型濾波器有1個固有角頻率，同樣在波峰處濾波效果較好，而在波谷 處則基本沒有濾波效果;選擇合適的濾波器參數，使插入式Η型濾波器的固有角頻率剛好落 在插入式串聯Η型濾波器的2個固有角頻率之間，如圖7所示，既在一定的頻率范圍內形成了 3個緊鄰的固有共振頻率峰值，在該頻率范圍內，無論壓力脈動頻率處于波峰處還是波谷處 均能保證較好的濾波效果。多個插入式串并聯Η型濾波器構成的濾波器組既可覆蓋整個中 低頻段，實現中低頻段的全頻譜濾波。
[0069] 進一步的，所述彈性薄壁87的內側設有一膠體阻尼層88。所述膠體阻尼層88的內 層和外層分別為外層彈性薄壁871和內層彈性薄壁872,外層彈性薄壁871和內層彈性薄壁 872之間由若干支柱814固定連接。外層彈性薄壁871和內層彈性薄壁872之間的夾層內填充 有加防凍劑的純凈水816,純凈水816內懸浮有多孔硅膠815。所述膠體阻尼層88靠近輸出管 811的一端和外殼89相連;所述膠體阻尼層88靠近輸出管811的一端還設有一活塞817。
[0070] 由于外層彈性薄壁871和內層彈性薄壁872間距很小且由支柱814固定連接，在壓 力脈動垂直作用于薄壁時，內外壁產生近乎一致的形變，膠體阻尼層厚度幾乎保持不變，對 壓力脈動沒有阻尼作用;膠體阻尼層88的活塞817只感應水平方向的流量脈動，流量脈動增 強時，活塞817受壓使膠體阻尼層收縮，擠壓作用使得膠體阻尼層88中的水由納米級輸送通 道進入微米級中央空隙;流量脈動減弱時，活塞817受反壓，此時膠體阻尼層膨脹，膠體阻尼 層中的水從中央空隙經通道排出。在此過程中，由于硅膠815微通道吸附的力學效應、通道 表面分子尺度的粗糖效應及化學非均質效應，活塞跟隨膠體阻尼層收縮和膨脹過程中做 "氣-液-固"邊界的界面功，從而對流量脈動實現衰減，其實質上是一個并行R型濾波器。該 濾波器相對于一般的液體阻尼器的優勢在于:它通過"氣-液-固"邊界的界面功的方式衰減 流量脈動，可W在不產生熱量的情況下吸收大量機械能，且能量消耗不依賴于活塞速度，衰 減效率有了顯著提高。
[0071 ]所述濾波器還能實線工況自適應壓力脈動衰減。當液壓系統工況變化時，既執行 元件突然停止或運行，W及閥的開口變化時，會導致管路系統的特性阻抗發生突變，從而使 原管道壓力隨時間和位置變化的曲線也隨之改變，則壓力峰值的位置亦發生變化。由于本 發明的濾波器的軸向長度設計為大于系統主要壓力脈動波長，且濾波器的插入式串并聯Η 型濾波器組的容腔長度、C型容腔濾波器的長度和彈性薄壁87的長度和濾波器軸線長度相 等，保證了壓力峰值位置一直處于濾波器的有效作用范圍內；而錐形阻尼孔86開在彈性薄 壁87上，沿軸線方向均勻分布，在彈性隔板810的軸向上均勻開有多個相同參數的錐形插入 管82,錐形阻尼孔86和錐形插入管82位置相互錯開，使得壓力峰值位置變化對濾波器的性 能幾乎沒有影響，從而實現了工況自適應濾波功能。考慮到Ξ種濾波結構軸向尺寸和濾波 器相當，運一較大的尺寸也保證了液壓濾波器具備較強的壓力脈動衰減能力。
[0072] 上述濾波器進行液壓脈動濾波的方法如下：
[0073] 1)，液壓流體通過輸入管進入C型容腔濾波器，擴大的容腔吸收多余液流，完成高 頻壓力脈動的濾波；
[0074] 2)，通過彈性薄壁87受迫振動，消耗流體的壓力脈動能量，完成中頻壓力脈動的濾 波；
[0075] 3 )，通過插入式串并聯Η型濾波器組，通過錐形阻尼孔、錐形插入管和流體產生共 振，消耗脈動能量，完成低頻壓力脈動的濾波；
[0076] 4)，將濾波器的軸向長度設計為大于液壓系統主要壓力脈動波長，且插入式串并 聯Η型濾波器長度、C型容腔濾波器長度和彈性薄壁87長度同濾波器長度相等，使壓力峰值 位置一直處于濾波器的有效作用范圍，實現系統工況改變時壓力脈動的濾波。
[0077] 所述U型微粒分離模塊3包括一 U型管31，U型管31上依次安裝有溫控模塊32、磁化 模塊33、吸附模塊34、機械離屯、模塊36 W及消磁模塊35。
[0078] 所述溫控模塊32主要目的是為磁化模塊33提供最佳的磁化溫度40-5(TC，同時還 兼具油液降粘的作用，其包括加熱器、冷卻器和溫度傳感器。所述加熱器采用帶溫度檢測的 重慶金鴻的潤滑油加熱器。所述冷卻器可選用表面蒸發式空冷器，兼有水冷和空冷的優點， 散熱效果好，采用光管，流體阻力小;冷卻器翅片類型為高翅，翅片管選KLM型翅片管，傳熱 性能好，接觸熱阻小，翅片與管子接觸面積大，貼合緊密，牢固，承受冷熱急變能力佳，翅片 根部抗大氣腐蝕性能高；空冷器的管排數最優為8。所述溫度傳感器采用銷電阻溫度傳感 器。
[0079] 所述磁化模塊33實現金屬顆粒的強力磁化，并使微米級的金屬顆粒聚合成大顆 粒，便于后續吸附分離。同時磁化模塊32還需要提供非均勻磁場，對液壓油中的膠質顆粒進 行磁化分解，使膠質微粒分解為更小粒徑尺寸的微粒，減輕污染。
[0080] 所述磁化模塊33由侶質管道331、若干繞組332、鐵質外殼333、法蘭334W及若干磁 化電流輸出模塊335組成。其中，所述侶質管道331使油液從其中流過而受到磁化處理，且侶 的磁導率很低，可W使管道331中獲得較高的磁場強度。
[0081] 所述若干繞組332分別繞在侶質管道331外，由直徑為1.0mm左右的銅絲涂覆絕緣 漆制成。各繞組332都是相互獨立設置的，分別由相應的磁化電流輸出模塊335控制，其中電 流根據系統需要各不相同。由于每圈繞組332相互獨立，其引出端會造成該線圈組成的電流 環不是真正的"圓"，而是有個缺口，運會造成侶質管道331內磁場的徑向分布不均勻，從而 影響磁化效果。為解決此問題，本創作的每圈繞組332都由正繞組336和逆繞組337組成，目 的是為了產生同極性方向的磁場并同時彌補缺口造成的磁場不均衡。正繞組和逆繞組內的 電流大小相等。在侶質管道331軸線方向上排列有多對正逆繞組，通過不同的電流，用W形 成前述要求的非均勻磁場。
[0082] 所述鐵質外殼333包覆于侶質管道331上，鐵質的材料會屏蔽掉大部分的磁通。所 述法蘭334焊接在侶質管道331的兩端，并通過法蘭法蘭334在U型管20中。
[0083] 每一磁化電流輸出模塊335連接至一繞組332,其利用數字電位計實時修改阻值的 特點，實現非均勻磁場的實時控制。所述磁化電流輸出模塊335的電路原理圖可參見附圖5， 其使用的數字電位計為AD5206,具有6通道的輸。運放AD8601和M0S管2N7002通過負反饋實 現了高精度的電壓跟隨輸出。恒定大電流輸出采用了德州儀器(TI)的高電壓、大電流的運 放0PA 549。
[0084] 所述機械離屯、模塊36使油液中的磁化聚合顆粒在離屯、作用下被甩向管壁。所述機 械離屯、模塊36選用旋流離屯、模塊36,該旋流離屯、模塊36采用沿程起旋的方式，其設計原理 如下:在管道中設置一定高度和長度的扭曲的導流片，并使葉面切線與軸線成一定角度，因 管流邊界發生改變可使流體產生圓管螺旋流，該螺旋流可分解為繞管軸的周向流動和軸向 平直流動，流體中攜帶的顆粒物產生偏軸線向屯、螺旋運動。該旋流離屯、裝置36由旋流管壁 361、第一導流片362、第二導流片363、步進電機364W及流量傳感器365等幾部分組成。
[0085] 其中，所述第一導流片362設有3片，該3片第一導流片362沿管壁361內圓周隔120° 均勻分布，其安放角(第一導流片362和旋流管壁361之間的夾角)設為18% W保證最佳切向 流動。所述第二導流片363和第一導流片362結構相同，其設置在第一導流片362后，并和第 一導流片362錯開60°連接在管壁361內，其安放角設為36°C，用于減少阻力并加大周向流動 的強度。另外，可根據實際分離效果同樣再設置第Ξ或更多的導流片，安放角逐次增加。所 述步進電機364連接并驅動第一導流片362和第二導流片363, W調節安放角，從而可獲得更 好的離屯、效果，獲知使導流片362、363適應不同的工況。所述流量傳感器365設置在管壁361 內的中央，通過讀取流量傳感器365的數值分析旋流分離效果，并據此控制步進電機364，步 進電機364調節各導流片362、363的安放角，W獲得更加分離效果。
[0086] 進一步的，所述第一導流片362的長邊與管壁361相連，短邊363沿管壁361的軸線 延伸;為減小阻力，其前緣挫成純形;為避免繞流，后緣加工成翼形;其高度為管壁361直徑 的0.4倍，使形成的螺旋流具有較大的強度;長度為管壁361直徑的1.8倍，W保證較大的對 油液的作用范圍。
[0087] 所述吸附模塊34用于吸附經機械離屯、模塊36離屯、后的磁性聚合大微粒，其可采用 同極相鄰型吸附環，該同極相鄰型吸附環由侶質環形管道341、正向螺線管342、反向螺線管 343W及鐵質導磁帽344等部件組成。其中，所述正向螺線管342和反向螺線管343分別布置 于侶質環形管道341，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管342和反向螺線管343相鄰 處產生同性磁極。所述鐵質導磁帽344布置于侶質環形管道341的內壁上，其位于正向螺線 管342和反向螺線管343相鄰處、W及正向螺線管342和反向螺線管343軸線的中間點。
[0088] 所述同極相鄰型吸附環的設計原理如下:通電正向螺線管342、反向螺線管343,相 鄰的正向螺線管342、反向螺線管343通有方向相反的電流，使得正向螺線管342、反向螺線 管343相鄰處產生同性磁極；同時，侶質環形管道341能夠改善磁路，加大管道內壁處的磁場 強度，增強鐵質導磁帽344對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管342、反向螺線管343電流 可根據顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，W獲得最佳吸附性能。
[0089] 進一步的，所述吸附模塊34也可采用帶電擊鍵的同極相鄰型吸附環，該帶電擊鍵 的同極相鄰型吸附環由侶質環形管道％1、正向螺線管％2、反向螺線管％3、鐵質導磁帽 344、隔板345、電擊鍵346W及電磁鐵347等部件組成。其中，所述正向螺線管342和反向螺線 管343分別布置于侶質環形管道341，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管342和反向 螺線管343相鄰處產生同性磁極。所述鐵質導磁帽344布置于侶質環形管道341的內壁上，其 位于正向螺線管342和反向螺線管343相鄰處、W及正向螺線管342和反向螺線管343軸線的 中間點。所述電擊鍵346和電磁鐵347位于隔板345之間。所述電磁鐵347連接并能推動電擊 鍵346,使電擊鍵346敲擊侶質環形管道342內壁。
[0090] 所述帶電擊鍵的同極相鄰型吸附環的設計原理如下:通電正向螺線管342、反向螺 線管％3,相鄰的正向螺線管％2、反向螺線管％3通有方向相反的電流，使得正向螺線管 342、反向螺線管343相鄰處產生同性磁極；同時，侶質環形管道341能夠改善磁路，加大管道 內壁處的磁場強度，增強鐵質導磁帽344對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管342、反向 螺線管343電流可根據顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，W獲得最佳吸附性能。而通過電 擊鍵346的設置，防止顆粒在鐵質導磁帽344處大量堆積，影響吸附效果。此時，通過電磁鐵 347控制電擊鍵346敲擊管道341的內壁，使得被吸附的顆粒向兩側分散開。同時，在清洗管 道341時，電擊鍵346的敲擊還可W提高清洗效果。
[0091] 所述消磁模塊35給磁化顆粒消磁，防止殘余磁性微粒通過回油筒進油管進入液壓 回路，對污染敏感液壓元件造成損傷。
[0092] 所述U型微粒分離模塊3和回油筒7的上方通過一回油筒進油管22連接;通過U型微 粒分離模塊3處理后，U型管31管壁附近的油液富含聚合顆粒，通過回油筒進油管22進入回 油筒7后回流到油箱。
[0093] 所述回油筒7的底部設有一溢流閥8,該溢流閥8底部設有一電控調節螺絲9;所述 溢流閥8上設有一排油口 10，該排油口 10通過管道20連接至一油箱11。
[0094] 所述內筒15置于外桶19內，其通過一頂板13W及若干螺栓21安裝于端蓋25上。所 述螺旋流道17收容于內筒15內，其和U型微粒分離模塊3之間通過一內筒進油管12連接，具 體的說，所述內筒進油管12和螺旋流道17相切連接。U型管31管道中屯、的油液僅含微量小粒 徑微粒，通過內筒進油管12進入內筒15實現高精度過濾，從而實現固體微粒分離。進一步 的，所述內筒進油管12位于回油筒進油管22內，并延伸入U型微粒分離模塊3的中央，其直徑 小于回油筒進油管22直徑，且和回油筒進油管22同軸設置。
[00M]進一步的，所述內筒15的底部呈倒圓臺狀，其通過一內筒排油管23和回油筒7連 接，內筒排油管23上設有一電控止回閥24。所述內筒15的中央豎直設有一空屯、圓柱16,空屯、 圓柱16的上方設有壓差指示器14,該壓差指示器14安裝于端蓋25上。
[0096] 所述濾忍18設置在內筒15的內壁上，其精度為1-5微米。
[0097] 所述外桶19的底部設有一液壓油出油口 5，通過液壓油出油口引尋過濾好的液壓油 排出。
[0098] 在本發明中，由于U型微粒分離模塊3對油液內固體微粒分離聚合作用，在U型微粒 分離模塊3出口處的油液中，中屯、的油液僅含微量小粒徑微粒，該部分油液從內筒進油管12 流入到內筒15進行高精度過濾;而管壁附近的油液富含聚合顆粒，該部分油液通過回油筒 進油管22進入回油筒7,再經溢流閥8的排油口 10流回油箱11，從而實現固體微粒按顆粒粒 徑分流濾波。此處，回油筒7和溢流閥8起到了前述的粗濾作用，從而節省了過濾器個數，降 低了系統成本和復雜度。溢流閥8的電控調節螺絲9用于調節溢流壓力，將其壓力調整到略 低于過濾出口處壓力，W保證內筒15過濾流量。
[0099] 另外，傳統的過濾器主要采用濾餅過濾方式，過濾時濾液垂直于過濾元件表面流 動，被截流的固體微粒形成濾餅并逐漸增厚，過濾速度也隨之逐漸下降，直至濾液停止流 出，降低了過濾元件的使用壽命。在本本發明中，來自內筒進油管12攜帶小粒徑微粒的濾液 W切向進流的方式流入內筒15的螺旋流道17，螺旋通道17側面的內筒15壁為高精度濾忍 18,濾液在離屯、力的作用下緊貼濾忍18表面，濾液平行于濾忍18的表面快速流動，過濾后的 液壓油則垂直于濾忍18表面方向流出到外筒19,運兩個流動的方向互相垂直交錯，故稱其 為十字流過濾。濾液的快速流動對聚集在濾忍18表面的微粒施加了剪切掃流作用，從而抑 制了濾餅厚度的增加，使得過濾速度近乎恒定，過濾壓力也不會隨時間的流逝而升高，濾忍 的使用壽命因而大幅度提高。隨著過濾時間的累積，沉積在內筒15倒圓臺底部的污染顆粒 逐步增加，過濾速度緩慢下降，內筒15內未過濾的濾液沿中屯、的空屯、圓筒16上升，此時，壓 差指示器14起作用，監控其壓力變化，亦即內筒15底部濾忍18的堵塞情況，若超過闊值，貝U 調節電控調節螺絲9降低溢流壓力，并同時打開止回閥24,使內筒15底部含較多污染顆粒的 濾液在壓差作用下通過內筒排油管23排出到回油筒7,避免了底部濾忍18堵塞狀況惡化，從 而延長了濾忍18使用壽命。
[0100] 采用上述濾油裝置對回流液壓有處理的工藝步驟如下：
[0101] 1)，液壓管路中的油液通過濾波器8,濾波器8衰減液壓系統中的高、中、低頻段的 脈動壓力，W及抑制流量波動；
[0102] 2)，回流液壓油進入U型微粒分離模塊3的溫控模塊32,通過溫控模塊32調節油溫 到最佳的磁化溫度40-50°C，之后進入磁化模塊33;
[0103] 3)，通過磁化模塊33使油液中的金屬顆粒在磁場中被磁化，并使微米級的金屬顆 粒聚合成大顆粒;之后進入機械離屯、模塊36;
[0104] 4)，磁化聚合顆粒在機械離屯、模塊36中離屯、；
[0105] 5)，通過吸附模塊34吸附經機械離屯、模塊36離屯、后聚集在管壁附近的磁化聚合大 微粒;之后進入消磁模塊35;
[0106] 6 )，通過消磁模塊35消除磁性微粒磁性；
[0107] 7)，U型微粒分離模塊3管壁附近的油液通過回油筒進油管22進入回油筒7后回流 到油箱，而含微量小粒徑微粒的管道中屯、的油液則通過內筒進油管12進入內筒15進行高精 度過濾；
[0108] 8)，攜帶小粒徑微粒的油液w切向進流的方式流入內筒15的螺旋流道17，油液在 離屯、力的作用下緊貼濾忍流動，并進行高精度過濾；
[0109] 9)，高精度過濾后的油液排入外筒19,并通過外筒19底部的液壓油出油口 5排出。
[0110] W上的【具體實施方式】僅為本創作的較佳實施例，并不用W限制本創作，凡在本創 作的精神及原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本創作的保護范圍之 內。
【主權項】
1. 一種采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在于:包括底板、濾 波器、U型微粒分離模塊、回油筒、內筒、螺旋流道、濾芯、外桶以及端蓋;其中，所述濾波器、U 型微粒分離模塊、回油筒、外桶依次置于底板上;所述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈 性薄壁、插入式Η型濾波器以及插入式串聯Η型濾波器;所述輸入管連接于外殼的一端，其和 一液壓油進口對接;所述輸出管連接于外殼的另一端，其和U型微粒分離模塊對接;所述彈 性薄壁沿外殼的徑向安裝于外殼內；所述輸入管、輸出管和彈性薄壁共同形成一 C型容腔濾 波器;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯共振容腔I、串聯共振容腔II以及并聯共振容腔； 所述串聯共振容腔I和串聯共振容腔II之間通過一彈性隔板隔開;所述彈性薄壁的軸向上 均勻開有若干錐形阻尼孔;所述彈性隔板的軸向上均勻開有若干錐形插入管，所述錐形插 入管連通串聯共振容腔I和串聯共振容腔II;所述插入式Η型濾波器位于并聯共振容腔內， 其和錐形阻尼孔相連通;所述插入式串聯Η型濾波器位于串聯共振容腔I和串聯共振容腔II 內，其亦和錐形阻尼孔相連通;所述插入式Η型濾波器和插入式串聯Η型濾波器軸向呈對稱 設置，并組成插入式串并聯Η型濾波器;所述U型微粒分離模塊包括一 U型管，U型管上依次安 裝有溫控模塊、磁化模塊、機械離心模塊、吸附模塊以及消磁模塊;所述U型微粒分離模塊和 回油筒的上方通過一回油筒進油管連接;所述內筒置于外桶內，其通過一頂板以及若干螺 栓安裝于端蓋上;所述螺旋流道收容于內筒內，其和U型微粒分離模塊之間通過一內筒進油 管連接;所述內筒進油管位于回油筒進油管內，并延伸入U型微粒分離模塊的中央，其直徑 小于回油筒進油管直徑，且和回油筒進油管同軸設置;所述濾芯設置在內筒的內壁上，其精 度為1-5微米;所述外桶的底部設有一液壓油出油口。2. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述輸入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形阻尼孔開口較寬處位于串聯共 振容腔I和并聯共振容腔內，其錐度角為10° ;所述錐形插入管開口較寬處位于串聯共振容 腔II內，其錐度角為10°;所述錐形插入管和錐形阻尼孔的位置相互錯開;所述彈性薄壁的 內側設有一膠體阻尼層;所述膠體阻尼層的內層和外層分別為外層彈性薄壁和內層彈性薄 壁，外層彈性薄壁和內層彈性薄壁之間由若干支柱固定連接;所述外層彈性薄壁和內層彈 性薄壁之間的夾層內填充有加防凍劑的純凈水，純凈水內懸浮有多孔硅膠;所述膠體阻尼 層靠近輸出管的一端和外殼相連;所述膠體阻尼層靠近輸出管的一端設有一活塞。3. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述溫控模塊包括加熱器、冷卻器和溫度傳感器;所述加熱器采用帶溫度檢測的重慶金 鴻的潤滑油加熱器;所述冷卻器選用表面蒸發式空冷器，冷卻器的翅片管選KLM型翅片管； 溫度傳感器采用鉑電阻溫度傳感器。4. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述磁化模塊包括鋁質管道、若干繞組、鐵質外殼、法蘭以及若干磁化電流輸出模塊;其 中，所述若干繞組分別繞在鋁質管道外，各繞組由正繞組和逆繞組組成;所述鐵質外殼包覆 于鋁質管道上;所述法蘭焊接在鋁質管道的兩端;每一磁化電流輸出模塊連接至一繞組。5. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述機械離心模塊采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導流片、 第二導流片、步進電機以及流量傳感器;其中，所述第一導流片設有3片，該3片第一導流片 沿管壁內圓周隔120°均勻分布，其安放角設為18°;所述第二導流片和第一導流片結構相 同，其設置在第一導流片后，并和第一導流片錯開60°連接在管壁內，其安放角設為36°C ;所 述第一導流片的長邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸;其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼 形，其高度為管壁直徑的0.4倍，長度為管壁直徑的1.8倍;所述步進電機連接并驅動第一導 流片和第二導流片，以調節安放角;所述流量傳感器設置在管壁內的中央。6. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述吸附模塊具體采用同極相鄰型吸附環，該同極相鄰型吸附環包括鋁質環形管道、正 向螺線管、反向螺線管以及鐵質導磁帽；所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質環 形管道內，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生同性磁極； 所述鐵質導磁帽布置于鋁質環形管道的內壁上，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。7. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述吸附模塊具體采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環，該帶電擊錘的同極相鄰型吸附 環包括鋁質環形管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質導磁帽、隔板、電擊錘以及電磁鐵;所 述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質環形管道內，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生同性磁極;所述鐵質導磁帽布置于鋁質環形管道的內 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;所述隔板位于正向螺線管和反向螺線管之間；所述電擊錘和電磁鐵位于隔板之間；所述 電磁鐵連接并能推動電擊錘，使電擊錘敲擊鋁質環形管道內壁。8. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述回油筒的底部設有一溢流閥，該溢流閥底部設有一電控調節螺絲;所述溢流閥上設 有一排油口，該排油口通過管道連接至一油箱。9. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述內筒的底部呈倒圓臺狀，其通過一內筒排油管和回油筒連接，內筒排油管上設有一 電控止回閥。10. 如權利要求1所述的采用工況自適應濾波、磁化、吸附和離心的過濾裝置，其特征在 于:所述內筒的中央豎直設有一空心圓柱，空心圓柱的上方設有壓差指示器，該壓差指示器 安裝于端蓋上;所述內筒進油管和螺旋流道相切連接。
【文檔編號】F15B21/04GK105971989SQ201610311150
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】李偉波
【申請人】紹興文理學院