SE460985B - Saett att reducera tryckfall vid fluidpassage samt reservoar till hydraulsystem foer cirkulation av en fluid - Google Patents

Description

460 985 Redovisade resultat till med sådana nät företagna försök har givit vid handen att gas- eller luftavskiljnings- förmågan är kopplad till, förutom genomströmningshastig- heten, hydraulvätskans viskositet, nätets lutning samt nätets finmaskighet.

Eftersom oljan i ett slutet system kommer att passera nätet flera gånger kommer luftavskiljninçen att asympto- tiskt närma sig ett slutvärde. Slutvärdet blir högre ju finmaskigare nät som användes, eftersom luftbubblorna fördelas efter storleken.

Detta innebär att för en effektiv luftavskiljning måste ett nät med hög finmaskighet väljas. Emellertid kommer därvid tryckfallet över nätet att öka, särskilt vid kall- start av mobilhydraulik, när det av flera skäl är önsk- värt med en liten reservoar. Det höga tryckfallet vid passage av en högviskös fluid genom ett finmaskigt nät - dvs. en vid kallstart av mobilhydraulik helt normal situa- tion - leder i praktiken till så stora problem att andra lösningar måste sökas.

Hittills föreslagna metoder har emellertid varit dyrbara och komplicerade och icke tagit tillvara det faktum att ett finmaskigt nät utgör ett effektivt organ för gas- avskiljning i ett hyéraulsystem i kontinuerlig drift, dvs. efter det att problemet i samband med en kallstart undanröjts.

Hittills föreliggande lösningsförslag som bygger på an- É vändning av olika typer av tryckbegränsare med rörliga mekaniska komponenter kan medföra kavitationsproblem och resulterar i en otillfredsställande gasavskiljning.

Uppfinningens ändamål Föreliggande uppfinning som har till ändamål att undanröja ovannämnda problem bygger på insikten att eftersom fluiden 460 985 cirkulerar i systemet erfordras icke en 100 procentig gas- avskiljning med en gång utan denna kan ske successivt allteftersom systemet lämnar de särskilda onormala för- hållanden som råder vid kallstart.

Ett ändamål med uppfinningen är i enlighet härmed att åstad- komma ett sätt av ovan angivet slag vilket medger utnyttjande av ett finmaskigt nät i en reservoar av liten volym samtidigt som de särskilda problem som uppkommer vid kallstart av ett sådant system undanröjes.

Ett annat ändamål är att åstadkomma ett sätt av angivet slag vid vilket utnyttjande av rörliga delar och/eller komplicerade konstruktionselement i största möjliga ut- sträckning undvikes.

Kort redogörelse för uppfinningen Sättet enligt uppfinningen som eliminerar ovannämnda och andra problem kännetecknas i sin vidaste aspekt väsentligen av att en del av fluiden ledes via en strypflänsförsedd passage i eller i anslutning till nätet, så att en viskosi- tetsberoende shuntning av fluiden åstadkommas.

Uppfinningen möjliggör en shuntning utan rörliga delar genom att man utnyttjar skillnaden i karakteristik hos densitetsberoende strypning resp. viskös strypning och åstadkommer en parallellkoppling av dessa.

En teoretisk förklaring till uppfinningens fördelar er- bjudes med utnyttjande av följande matematiska samband, Tryckfallet över ett nät har viskös karakteristik och kan uppskattas med följande ekvation: AP=1<-Q'f/ (1) 'E n 0' 3 (2): 460 985 4 där AP = tryckfall K = en konstant som beror av nätets area och geometri ' Q = flödet genom nätet v /1 = dynamisk viskositet g = densitet É u = kinematisk viskositet.

Densitär strypning kan åstadkommas med ett skarpkantat hål, antingen i själva nätet eller i anslutning till detta, t.ex. i nätets kantområde.

Tryckfallet över en strypfläns i form av ett skarpkantat hål kan uppskattas med följande ekvationer: AP = Qí-l-fï- (a) A - l! ' 2 q = f(Re) (4) , där AP = tryckfall Q = flöde genom strypflänsen A = strypflänsens area O! = genomströmningstal Re = Reynolds tal f = densitet.

Härav följer att vid densitetsberoende strypning är O” 2 - AP (s) under det att för viskös strypning gäller .ä Q~P (6).

Då nät och strypfläns enligt uppfinningen är parallellkopp- lade kommer tryckfallet över nät resp. strypfläns att bli 460 985 lika. Detta medför att flödet genom nätet resp. strypflänsen kommer att variera i beroende av den kinematiska viskosi- teten. Vid kallstart utomhus - då oljan har hög kinematisk viskositet - kommer huvuddelen av flödet att passera genom strypflänsen för att successivt, då oljans kinematiska viskositet sjunker vid uppvärmning, styras över till att passera genom nätet. ' Tryckfallet vid start kommer följaktligen att reduceras då huvuddelen av flödet passerar genom strypflänsen i förhållande till att hela flödet skulle passera genom nätet. Vid drift då fluiden är varm kommer huvuddelen av denna att passera genom nätet. Eftersom fluiden passerar reservoaren flera gånger kommer luftavskiljningens asympto- tiska slutvärde att bli ungefär lika med det värde man får då all fluid passerar genom nätet utan shuntning.

Det ovan angivna visar att aktuell del av fluiden kan ledas via ett skarpkantat hål i nätet som därvid bildar den strypflänsförsedda passagen i detta eller också kan fluiden ledas exempelvis via en i ett kantområde till nätet utbildad strypfläns.

Vid enligt uppfinningen eftersträvade små reservoarer med häremot svarande stora genomströmningsmängder resp. höga strömningshastigheter är det som regel nödvändigt att dessutom i strömningsvägen införa en diffusor i form av en perforerad platta som bibringar fluiden laminär ström- ning före nätpassagen.

Den i systemet utnyttjade strypflänsen bör därvid ha väsentligt större area än diffusorns perforeringar och för att tillförsäkra största effektivitet i strömnings- förloppet bör därvid strypflänsen placeras så att kortast möjliga strömningsväg uppkommer mellan diffusorn och strypflänsen. 460 985 Inom ramen för uppfinningen ligger därvid även att anordna strypflänsen i eller i anslutning till diffusorn, vilket i så fall uppfyller ovan angivna krav att strypflänsen skall befinna sig "i anslutning till nätet".

Inom ramen för uppfinningen är det därvid möjligt att § anordna strypflänsen i ett kantområde till diffusorn I och/eller dessutom en strypfläns i nätet eller i ett kantområde till denna.

Eventuellt kan diffusor och nät befinna sig omedelbart intill varandra, så att ett gemensamt kantområde till de båda komponenterna bildar den enligt uppfinningen erfordrade strypflänsen.

Väsentligt i detta samband är sålunda att den del av fluiden som vid kallstart skall passera strypflänsen ledes i riktning mot denna och att diffusorn utnyttjas i detta syfte. Det faktum att just på detta ställe turbulent strömning kan uppkomma har ingen inverkan på den efter- strävade luftavskiljningen som ändå uppnås under det fortsatta förloppet.

Uppfinningen avser även en med luftavskiljare försedd reservoar till hydraulsystem för cirkulation av en fluid, vilken reservoars väsentliga kännetecken är angivna i bifogade patentkrav.

Några utföringsformer av uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningsfigurer.

Kort redogörelse för ritningsfigurerna Fig. 1 är ett schema till ett mobilhydraulsystem med i detta ingående väsentliga komponenter.

Fig. 2 är en perspektivvy över en utföringsform av en reservoar till ett hydreulsystem enligt fig. 1, varvid figuren åskådliggör strömningsförloppet vid kallstart, 460 985 dvs. då fluiden är kall.

Pig. 3 är en mot fig. 2 svarande vy som åskådliggör ström- ningsförloppet vid varm fluid.

Pig. 4 är en perspektivvy av en alternativ utföringsform, vid vilken reservoaren dessutom upptar en diffusor.

Pig. 5-7 är perspektivvyer som åskådliggör olika alterna- tiva strypflänsarrangemang vid en reservoar enligt upp- finningen.

Det i fig. 1 visade hydraulschemat avsett för mobilhydraulik för utomhusanvändning där kallstartproblem kan förekomma består av en av en motor 1 driven pump 2 som avger en fluid i form av olja under tryck via en ledning 3 till ett icke närmare visat system 4.

Systemets returledning betecknas 5 och står i förbindelse med en reservoar 6 i vilken finnes ett finmaskigt nät 7 för luftavskiljning och en diffusor 8. Oljan 9 i reservoaren har en yta 9a under vilken såväl nätet 7 som diffusorn 8 är belägen.

Pig. 2 åskådliggör mer i detalj ett första diffusor saknande utförande av reservoaren 6. Mellan inloppet Sa och utloppet 10a befinner sig det finmaskiga nätet 7 för ltftavskiljning.

Vid kallstart, då oljans 9 viskositet är hög, blir tryck- fallet över nätet alltför högt, och för att undvika härmed samhörande olägenheter är ett skarpkantat hål 11 upptaget i nätet. Hålet 11 verkar som en strypfläns och åstadkommer en viskositetsberoende shuntning av fluiden. Vid start av systemet 4 strömmar huvuddelen av fluiden 9 via hålet 11, varvid tryckfallet över nätet 7 reduceras.

Fig. 3 åskådliggör förloppet efter en tids drift av syste- 460 985 met, varvid fluiden 9 uppvärmts och dess viskositet minskat.

Strömningen är därvid mera jämnt fördelad och sker såväl via hålet 11 som genom nätet 7.

Fig. 4 visar en utföringsform vid vilken en diffusor 13 är applicerad över inloppet Sa för att tillförsäkra laminär strömning i reservoaren 6.

Diffusorn 13 uppvisar ett antal perforeringar 14 och har en nedre lutande yta 13a strax över hålet 11 i nätet 7.

Vid kallstart kommer även i detta fall huvuddelen av fluiden att strömma genom hålet 11 i nätet.

För att underlätta sådan strömning kan ett motsvarande, som strypfläns tjänande hål 11 vara upptaget i diffusorn 13. De båda hålen 11 bör därvid vara så placerade att kortast möjliga strömningsväg uppkommer mellan dessa.

Fig. 5 visar en utföringsform vid vilken en strypfläns i form av ett skarpkantat hål 11' i stället är utbildad i anslutning till ett kantomrâde till nätet 7 resp. diffusorn 13. Enligt fig. 5 befinner sig de båda strypflänsarna 11 vid diffusorns 13 resp. nätets 7 nederkant och följaktligen på kort inbördes avstånd.

Vid utföringsformen enligt fig. 6 har nät och diffusor sammanfallande skarp nederkant under bildning av en utmed reservoarens bredd förlöpande strypfläns 11'.

Fig. 7 visar en utförinçsform i huvudsak svarande mot den som åskådliggöres i fig. 6 men där såväl diffusor 13 som nät 7 är försedda med inskurna partier 13b, 7b vilka tjänar samma syfte, dvs. att bilda ytterligare strypfläns- arrangemang för viskositetsberoende shuntning av fluiden vid kallstart.

Ovanstående beskrivning visar att många olika utförings- 460 985 former är möjliga inom ramen för den grundläggande upp- finningstanken sådan denna presenterats i föreliggande beskrivnings inledande del. De olika utföringsformerna kan förväntas fungera mer eller mindre effektivt men tjänar ändå angivet syfte. Även andra utföringsformer är tänkbara inom ramen för uppfinningens grundtanke. I stället för en eller ett fåtal strypflänsar i eller i anslutning till nätet kan flera sådana förekomma. Diffusorn kan därjämte bibringas annan utformning än den som visas på ritningarna.

Claims (11)

460 985 10 Patentkrav

1. Sätt att reducera tryckfall vid fluidpassage över ett finmaskigt nät för att avlägsna gas i fluiden, t.ex. vid start av mobilhydraulik, företrädesvis vid upprepad passage av fluiden genom nätet, k ä n n e t e c k n a t av att en del av fluiden ledes via en strypflänsförsedd passage i eller i anslutning till nätet, så att en visko- sitetsberoende shuntning av fluiden åstadkommas.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att sagda del av fluiden ledes via ett skarpkantat hål i nätet.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att sagda del av fluiden ledes via en i ett kantområde till nätet utbildad strypfläns.

4. Sätt enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k- n a t av att fluiden dessutom bringas att passera en diffusor i form av en perforerad platta som bibringar fluiden laminär strömning före nätpassagen.

5. Sätt enligt krav 4, varvid strypflänsen har väsent- ligt större area än perforeringarna, k ä n n e t e c k- n a t av att strypflänsen placeras så att kortast möjliga strömningsväg uppkommer mellan diffusorn och strypflänsen.

6. Med luftavskiljare försedd reservoar (6) till hydraulsystem för cirkulation av en fluid (9), vilken luftavskiljare innefattar ett i fluiden upptaget finmas- kigt nät (7) som företrädesvis lutar relativt fluidens yta, varvid reservoaren uppvisar ett inlopp (Sa) och ett utlopp (10a) för fluiden, k ä n n e t e c k n a d av en i eller i anslutning till nätet utbildad, som strypfläns tjänande passage (11, 11') för viskositetsberoende shunt- ning av fluiden (9). 460 985 11

7. Reservoar enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att passagen innefattar ett skarpkantat hål (117 11') i nätet eller i anslutning till ett kantområde till detta.

8. Reservoar enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k- n a d av en i reservoaren upptagen diffusor (13) inne- fattande en perforerad platta som bibringar fluiden laminär strömming före nätpassagen.

9. Reservoar enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den strypflänsförsedda passagen och/eller ytterli- gare en sàdan passage är anordnad i diffusorn eller i ett kantområde till denna.

10. Reservoar enligt krav 9 med en passage i eller i anslutning till diffusorn (13) och en i eller i anslutning till nätet (7), k ä n n e t e c k n a d av att passagerna (11; 11') är så belägna att kort strömningsväg, företrädes- vis kortast möjliga strömningsväg uppkommer mellan dessa.

11. Reservoar enligt något av krav 6-10, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone huvuddelen av nätet och/eller diffusorn befinner sig under fluidens yta i reservoaren.