用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法，處理時，液壓油依次通過第一回油管、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、U型管、過濾箱、消泡板、永久磁鐵、隔板以及吸油管進(jìn)行處理，從而使回油中游離的氣泡消融或析出，微米級顆粒吸附或消融；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(jī)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，其處理成本低，處理效果好，油液凈化能力強(qiáng)，且不易造成二次污染。
【專利說明】用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液壓油的處理方法，具體涉及一種用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋 轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法，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)部門普遍關(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，這種溶解狀態(tài)的空氣對液壓系統(tǒng)的機(jī)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；另一部分以0.05mm~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(jī)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。油液中摻雜氣泡還會降 低油液的剛度，導(dǎo)致自動控制失靈、工作機(jī)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， 金屬磨肩占有一定的比率，根據(jù)不同的情況，一般在20%~70%之間，這部分金屬磨肩主要 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(jī)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以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，同時還包括以氣泡形態(tài)存在的空氣，這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 種離心式凈油機(jī)，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、自吸栗、離心轉(zhuǎn)筒，該離心轉(zhuǎn)筒連接凈化后油管接于設(shè)備油箱，還包括真空栗與 輔助油箱連接;其中在所述輔助油箱內(nèi)設(shè)有強(qiáng)磁磁鐵。因此，當(dāng)在油液進(jìn)入離心桶之前將油 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(jī)存在以下幾方面問題：
[0008] 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(qiáng)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(jìn)入液壓回路，吸附在液壓元件上造成元件故障且難以清洗去 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(jìn)、出油口應(yīng)盡量設(shè)置得遠(yuǎn)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，因此存在以下問題：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(jìn)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(dá)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(jī)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) 磁場處理液壓油的方法，以克服現(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)磁場處理液壓油的方法，其將機(jī)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(qiáng)。
[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 場處理液壓油的方法，其利用一種油箱進(jìn)行處理，該油箱包括油箱體、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);其包括如下工藝步驟：
[0016] 1)，回流液壓油通過第一回油管送至起電裝置，通過電極控制器向電極施加電壓， 使油液中的顆粒物質(zhì)帶電，之后送至分離裝置；
[0017] 2)，通過分離裝置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；
[0018] 3)，通過第一吸附裝置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；
[0019] 4)，旋轉(zhuǎn)磁場裝置利用旋轉(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；
[0020] 5)，第二吸附裝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型管通過其出口將回油排入過濾箱；
[0022] 7)，過濾箱滿溢的回油沿著消泡板的表面發(fā)生擴(kuò)散，并與油箱體中的油液進(jìn)行混 合，使油液的氣泡自然散發(fā)到空氣中；且消泡板上的磁性金屬網(wǎng)吸附油液中殘存的顆粒物 體；
[0023] 8)，利用油箱體中的隔板和永久磁鐵去除進(jìn)油時的空氣和顆粒；
[0024] 9)，通過吸油管將油箱體的油液吸出，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)磁場處理液壓油的方法進(jìn)一步為: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E⑶，并由E⑶控制。
[0026]本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法進(jìn)一步為: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。
[0027]本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法進(jìn)一步為: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。
[0028]本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法進(jìn)一步為: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、法蘭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;所述法蘭焊接在鋁 質(zhì)管道的兩端;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。
[0029]本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法進(jìn)一步為: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。
[0030] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法進(jìn)一步為: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。
[0031] 本發(fā)明的用起電、分離、電控環(huán)吸附和旋轉(zhuǎn)磁場處理液壓油的方法還為: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;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。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0033] 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、離心力形成高效吸附;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。
[0034] 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(kuò)運動，從而達(dá)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心力作用下甩向腔 壁，而油液中的氣泡則在離心力作用下移向管道的中心軸線處。
[0035] 3、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】】
[0036] 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。
[0037] 圖2是圖1中的起電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 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。
[0039] 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。
[0040] 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。
[0041] 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。
[0042] 圖7是圖1中的旋轉(zhuǎn)磁場裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖8是圖1中用于均勻磁場分離裝置的E⑶的連接示意圖。
[0044] 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。
[0045] 圖10是圖1中用于螺旋管道磁場分離裝置的E⑶的連接示意圖。 【【具體實施方式】】
[0046] 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2以及E⑶3等幾部分組成。
[0047] 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以上， 用以空氣流通和控制走線；而下部留空用以吸油，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 0.105mm 2，加油流量和空氣流量分別為32L/min和265L/min。
[0048]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251以及一電極控制器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 E⑶3,并由E⑶3控制。E⑶3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。
[0049]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淤積堵 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〇〇L/rain，最小流量為3L/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。
[0050] 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。
[0051] 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濺 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以下，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(kuò)散并與油箱體1中的油液進(jìn)行混合，消泡板23的最低端要在最低液位以下，以防 止飛濺起泡。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這些氣泡。
[0052] 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(yuǎn)。該吸油管2的底部管口插于最低液面以下， 其離油箱體1的底部要大于其管徑的2-3倍，以免吸空和飛濺起泡;離油箱體1的箱壁距離為 管徑的3倍，以便四面進(jìn)油。進(jìn)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，以增大油口通流面積，并使斜面對著箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)。所述濾油 器6用來保護(hù)與油箱連接的齒輪栗，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.OIMPa、流量為250L/min、通徑為50mm、采用法蘭聯(lián)接的型號為WU-250xlS0F的網(wǎng)式過濾器。所述消磁器5能防止殘余磁性微粒進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度重新回到零 點，且磁場強(qiáng)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(qiáng)度仍回不到零點的問題產(chǎn)生。
[0053] 所述分離裝置26使質(zhì)量較大的顆粒帶電聚合并在離心力作用下甩向腔壁，而油液 中的氣泡則在離心力作用下移向管道的中心軸線處，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。
[0054] 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，其由鋁質(zhì)管 道261、兩個磁極262以及磁極控制器263組成。其中，所述兩個磁極262分別設(shè)置在鋁質(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E⑶3,并由E⑶3控制。
[0055] 所述均勻磁場分離裝置26的設(shè)計原理如下：帶電顆粒以速度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鋁質(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(qiáng)度B使距離管壁最遠(yuǎn)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：
[0056]假定微粒質(zhì)量為m，速度為v，磁場強(qiáng)度為B，帶電量為q，分離裝置的直徑為D，長度 為L，則：
[0057]作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0058] Fi = qvB
[0059] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0060] Fd = 6JT · η · r · v
[0061] η 液壓油的粘度r 帶電顆粒的半徑v 帶電顆粒運動速度
[0062]不是一般性，假定油液中的顆粒進(jìn)入分離裝置時已達(dá)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 L
[0063] =- v
[0064] 距離管壁最遠(yuǎn)處的帶電顆粒運動到管壁處的時間t2可由下式求解
[0065]
[0066]調(diào)節(jié)B，使得tOts，即可達(dá)到分離效果。
[0067] 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，其由鋁質(zhì)管 道261、鐵質(zhì)外殼264、三相對稱繞組265以及三相對稱電流模塊266等部件組成。所述三相對 稱繞組265繞在鋁質(zhì)管道261外。所述鐵質(zhì)外殼264包覆于鋁質(zhì)管道265上。所述三相對稱電 流模塊266連接所述三相對稱繞組265，并由E⑶3控制。
[0068] 所述旋轉(zhuǎn)磁場分離裝置26的設(shè)計原理如下：帶電顆粒以速度V流入旋轉(zhuǎn)磁場分離 裝置26, ECU3控制三相對稱電流模塊266,使三相對稱繞組265中流過三相對稱電流，該電流 在鋁質(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以螺旋狀前進(jìn)，并向管壁運動。合理調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)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，需要使鋁質(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：
[0069] 假定微粒質(zhì)量為m，速度為v，磁場強(qiáng)度為B，帶電量為q，分離裝置的直徑為D，長度 為L，則：
[0070]作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0071] Fi = qvB
[0072] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0073] Fd = 6JT · η · r · v
[0074] η 液壓油的粘度r 帶電顆粒的半徑v 帶電顆粒運動速度
[0075] 假定油液中的顆粒進(jìn)入分離裝置時已達(dá)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 L
[0076] =- V
[0077] 管道軸線上的帶電顆粒運動到管壁處的時間〖2可由下式求解
[0078]
[0079] 調(diào)節(jié)B，使得tOts，即可達(dá)到分離效果。
[0080] 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，其由鋁 質(zhì)螺旋管道268、螺線管269以及螺線管控制電路266組成。其中，所述鋁質(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E⑶3，并由E⑶3控制。
[0081] 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鋁質(zhì)螺旋 管道268前進(jìn)，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)，在離心力的作用下產(chǎn)生向管壁的徑向運動；同時，由于鋁質(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，以速度v進(jìn)入鋁質(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鋁質(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(jìn)運動，由于錯質(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"，以便實 現(xiàn)對顆粒的吸附。為保證"分離"效果，需要使鋁質(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：
[0082] 假定微粒質(zhì)量為m，速度為v，帶電量為q，鋁質(zhì)螺旋管道的直徑為D，鋁質(zhì)螺旋管道 的匝數(shù)為n，鋁質(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Θ，螺線管匝 數(shù)為N，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，真空磁導(dǎo)率為μ〇，則：
[0083]作用在帶電顆粒上的洛侖磁力為
[0084] Fi = qvB
[0085] 帶電顆粒受到的粘性阻力為
[0086] Fd = 6JT · η · r · v
[0087] η 液壓油的粘度r 帶電顆粒的半徑v 帶電顆粒運動速度
[0088] 帶電顆粒誦討分離奘罾的時間可近似用下式表示
[0089]
[0090] 管道軸線上的帶電顆粒運動到管壁處的時間〖2可由下式求解
[0091]
[0092] 螺線管內(nèi)部的磁場強(qiáng)度可近似為恒值
[0093]
[0094]調(diào)節(jié)I，使得tOts，即可達(dá)到分離效果。
[0095]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)由鋁質(zhì)環(huán)形管道211、正向螺 線管212、反向螺線管213以及鐵質(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分別布置于鋁質(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布置于鋁質(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、以及正向螺線管212 和反向螺線管213軸線的中間點。
[0096]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，鋁質(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(qiáng)度，增強(qiáng)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，以獲得最佳吸附性能。
[0097]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)磁場離心未被第一吸附 裝置21吸附的微小磁化顆粒，其由鋁質(zhì)管道271、鐵質(zhì)外殼272、三相對稱繞組273、法蘭274 以及三相對稱電流模塊275組成。所述三相對稱繞組273繞在鋁質(zhì)管道271外。所述鐵質(zhì)外殼 272包覆于鋁質(zhì)管道271上。所述法蘭274焊接在鋁質(zhì)管道271的兩端。所述三相對稱電流模 塊275連接所述三相對稱繞組273，并由E⑶3控制。
[0098]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(jìn)入旋轉(zhuǎn)磁場裝 置27，ECU3控制三相對稱電流模塊275,使三相對稱繞組273中流過三相對稱電流，該電流在 鋁質(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 作用下以螺旋狀前進(jìn)，同時向管壁運動。因此，調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度即可使油液中的顆粒從油液中 "分離"出來，聚集在鋁質(zhì)管道271管壁附近，便于后續(xù)吸附捕獲。
[0099]進(jìn)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(jī) 理亦相同，其能進(jìn)一步吸附未被旋轉(zhuǎn)磁場裝置27吸附的顆粒。
[0100] 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(jìn)行替換。
[0101 ] 采用上述油箱對回流液壓油處理的工藝步驟如下：
[0102] 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;
[0103] 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;
[0104] 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;
[0105] 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;
[0106] 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;
[0107] 6)，U型管20通過其出口將回油排入過濾箱17;
[0108] 7 )，過濾箱17滿溢的回油沿著消泡板23的表面發(fā)生擴(kuò)散，并與油箱體1中的油液進(jìn) 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；
[0109] 8)，利用油箱體1中的隔板8和永久磁鐵9去除進(jìn)油時的空氣和顆粒；
[0110] 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(jìn)入液壓回路，對敏感液壓元件造成損傷。
[0111]以上的【具體實施方式】僅為本創(chuàng)作的較佳實施例，并不用以限制本創(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(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)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)磁場處理液壓油的方法，其特征在于:利用一種油 箱進(jìn)行處理，該油箱包括油箱體、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)；其包 括如下工藝步驟： 1) ，回流液壓油通過第一回油管送至起電裝置，通過電極控制器向電極施加電壓，使油 液中的顆粒物質(zhì)帶電，之后送至分離裝置； 2) ，通過分離裝置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； 3) ，通過第一吸附裝置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； 4) ，旋轉(zhuǎn)磁場裝置利用旋轉(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； 5) ，第二吸附裝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型管通過其出口將回油排入過濾箱； 7) ，過濾箱滿溢的回油沿著消泡板的表面發(fā)生擴(kuò)散，并與油箱體中的油液進(jìn)行混合，使 油液的氣泡自然散發(fā)到空氣中；且消泡板上的磁性金屬網(wǎng)吸附油液中殘存的顆粒物體； 8) ，利用油箱體中的隔板和永久磁鐵去除進(jìn)油時的空氣和顆粒； 9) ，通過吸油管將油箱體的油液吸出，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)磁場處理液壓油的方法，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)磁場處理液壓油的方法，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)磁場處理液壓油的方法，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)磁場處理液壓油的方法，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)磁場處理液壓油的方法，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)磁場處理液壓油的方法，其特 征在于: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。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;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】F15B21/04GK105889194SQ201610311083
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】張華芳
【申請人】張華芳