一种用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，处理时，液压油依次通过第一回油管、起电装置、分离装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、U型管、过滤箱、消泡板、永久磁铁、隔板以及吸油管进行处理，从而使回油中游离的气泡消融或析出，微米级颗粒吸附或消融。本发明将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析出或消融，其处理成本低，处理效果好，油液净化能力强，且不易造成二次污染。
【专利说明】一种用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液压油的处理方法，具体涉及一种用起电、分离、吸附和旋转磁场 处理液压油的方法，属于液压油箱技术领域。 【【背景技术】】
[0002] 国内外的资料统计说明，液压系统的故障大约有70%~85%是由于油液污染引起 的。因此液压系统污染控制已成为国内外液压行业和各工业部门普遍关注的问题。而固体 污染、气体污染是液压污染的两种主要方式。
[0003] 在大气压力和室温条件下油液中含有9%左右体积的空气，一部分空气溶入油液 中，这种溶解状态的空气对液压系统的机械性能、油液的体积弹性系数和黏度也不会产生 明显影响，一般可忽略不计；另一部分以0.05mm~0.5mm直径的气泡形式游离在油液中，形 成空穴现象，是噪声、机体腐蚀和容积效率降低的主要原因。气泡被急剧压缩时产生热量会 导致油温升高，加速油液氧化和密封件老化，使油液润滑性能下降。油液中掺杂气泡还会降 低油液的刚度，导致自动控制失灵、工作机构间歇运动、定位不准确或定位漂移等不良后 果。
[0004] 固体颗粒是液压系统中最普遍、危害作用最大的污染物。据资料统计，由于固体颗 粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的70%。在液压系统油液中的颗粒污染物中， 金属磨肩占有一定的比率，根据不同的情况，一般在20%~70%之间，这部分金属磨肩主要 来自于元件的磨损。因此，采取有效措施去除油液中的固体颗粒污染物，是液压系统污染控 制的另一个重要方面。
[0005] 工厂的生产设备、施工机械中使用的液压装置由液压回路和油箱构成。油箱储存 向液压回路提供的液压油以及从液压回路回流的回油。流入油箱的液压系统回油中包含了 各种金属和胶质颗粒污染物，同时还包括以气泡形态存在的空气，这些污染物的存在会导 致液压系统性能下降甚至发生故障。
[0006] 为解决上述颗粒消除问题，中国发明专利(授权公告号CN203816790 U)公开了一 种离心式净油机，其包括设备油箱及设备油箱引出的净化前油管，该净化前油管依次连接 辅助油箱、自吸栗、离心转筒，该离心转筒连接净化后油管接于设备油箱，还包括真空栗与 辅助油箱连接;其中在所述辅助油箱内设有强磁磁铁。因此，当在油液进入离心桶之前将油 液中的金属杂质吸附，减少金属颗粒对设备的磨损，有效提高了设备的使用寿命。
[0007] 然后，上述净油机存在以下几方面问题：
[0008] 1.需加设整套分离装置，设备复杂，成本高，同时会给油液带来二次污染。
[0009] 2.油箱体积较大，且油液的导磁性差，强磁磁铁对油液中微米级颗粒的作用力较 小，造成吸附时间长，吸附效果差等问题。
[0010] 3.部分磁化微粒进入液压回路，吸附在液压元件上造成元件故障且难以清洗去 除。
[0011]而为解决上述气泡消除问题，常规的做法是在油箱中设置纵向隔板，延长油液在 油箱中的停留时间，进、出油口应尽量设置得远些，并增大油箱的容积。但是，由于混到回油 的气泡很小且油的粘度相对较高，因此存在以下问题：气泡上升至油面且散到空气中需要 较长时间，在此期间液压装置无法进行工作。
[0012] 中国实用发明专利申请（申请公布号CN 102762874 A)公开了一种油箱，该油箱通 过设置于油箱内的收纳部和整流翼来延长回油油液在液面的停留时间，达到消除气泡和避 免吸油口吸入气泡的目的。然后，上述油箱的消泡机理是自然消泡，依旧存在消泡时间长， 效率低等问题，特别是对于流量变化剧烈的工况效果不佳。
[0013] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种用起电、分离、吸附和旋转磁场处 理液压油的方法，以克服现有技术中的所述缺陷。 【
【发明内容】
】
[0014] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用起电、分离、吸附和旋转磁场 处理液压油的方法，其将机械、电、磁等技术相结合，使固体颗粒聚集到管壁吸附，使空气析 出或消融，其结构简单，成本低，且油液净化能力强。
[0015] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种用起电、分离、吸附和旋转磁场 处理液压油的方法，其利用一种油箱进行处理，该油箱包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第 二回油管、U型管、分离装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、永久磁铁、隔板、 吸油管以及ECU;其中，所述油箱体外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述过滤 箱、永久磁铁和隔板;所述第一回油管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有起电装置； 所述第二回油管一端连接至第一回油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回 油管的连接处设有一溢流阀；所述U型管位于过滤箱内，其上依次安装有所述分离装置、第 一吸附装置、旋转磁场装置和第吸附装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装有向下 倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面铺设有一层磁性金属网;所述吸油管插入油箱体，其上 设有滤油器、消磁器和剩磁传感器;所述ECU分别电性连接起电装置、分离装置、第一吸附装 置、旋转磁场装置、第二吸附装置、消磁器和剩磁传感器；；其包括如下工艺步骤：
[0016] 1)，回流液压油通过第一回油管送至起电装置，通过电极控制器向电极施加电压， 使油液中的颗粒物质带电，之后送至分离装置；
[0017] 2)，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送 至第一吸附装置；
[0018] 3)，通过第一吸附装置吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装置；
[0019] 4)，旋转磁场装置利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附 装置；
[0020] 5)，第二吸附装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型管通过其出口将回油排入过滤箱；
[0022] 7)，过滤箱满溢的回油沿着消泡板的表面发生扩散，并与油箱体中的油液进行混 合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上的磁性金属网吸附油液中残存的颗粒物 体；
[0023] 8)，利用油箱体中的隔板和永久磁铁去除进油时的空气和颗粒；
[0024] 9)，通过吸油管将油箱体的油液吸出，并利用吸油管上的消磁器消除磁性微粒磁 性。
[0025] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述起电装 造包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分别连接至电 极控制器;所述电极控制器电性连接至E⑶，并由E⑶控制。
[0026] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述分离装 置采用均匀磁场分离装置、旋转磁场分离装置或螺旋管道磁场分离装置。
[0027]本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述均匀磁 场分离装置包括铝质管道、两个磁极以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别设置在铝质 管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至磁极控制器 上;所述磁极控制器电性连接至E⑶，并由E⑶控制。
[0028]本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述旋转磁 场分离装置包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组、法兰以及三相对称电流模块;所述三 相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述法兰焊接在铝质管道 的两端;所述三相对称电流模块连接所述三相对称绕组，并由ECU控制；所述旋转磁场分离 装置和旋转磁场装置的结构相同。
[0029] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述螺旋管 道磁场分离装置包括铝质螺旋管道、螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝质螺旋管道 设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控制电路电性连接;所述螺线管控制电路电性连接 至E⑶，并由E⑶控制。
[0030] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述第一吸 附装置采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击锤的同极相邻型吸附环;所述第 二吸附装置和所述第一吸附装置结构相同。
[0031] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述同极相 邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述正向螺线管 和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的电流，使得正 向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环形管道的内壁 上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管轴线的中间点。
[0032] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法进一步为:所述带电击 锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁帽、隔板、电 击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方 向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置 于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反 向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电击锤和电磁 铁位于隔板之间;所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管道内壁;所述 ECU电性连接并控制正向螺线管、反向螺线管和电磁铁。
[0033] 本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法还设置为:所述吸油管 的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍，离油箱体的箱壁 距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油箱体的箱壁;所述 隔板上下留空，上部留空在最高油面位置以上;所述油箱体采用立方体结构，其底部设有放 油装置。
[0034] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0035] 1.通过向电极施加电压使油液中的颗粒物质带电聚合;通过分离装置使质量较大 的带电颗粒聚集在管壁附近;通过U形吸附装置的磁力、重力、离心力形成高效吸附;利用旋 转磁场将油液中的微小颗粒"分离"并聚集到管壁附近，用吸附装置捕获微小颗粒;利用消 泡板上的磁性金属网吸附尚未吸附的小颗粒，最后在吸油管内对残余颗粒消磁避免危害液 压元件的整体颗粒吸附。
[0036] 2.利用均匀磁场分离使油液中带电微粒聚合并分离到管壁;或利用旋转磁场将油 液中的微粒排成针状做螺旋外扩运动，从而达到刺破气泡消除气泡的目的；同时利用油液 携带气泡向上的运动速度和接近液面的U形管出油口使得气泡移动到液面的距离缩短，速 度加快，从而提高气泡的自然上升散发效果，最后利用消泡板散发残余气泡;或通过螺旋管 道设计和外加磁场的洛仑磁力作用使质量较大的颗粒带电聚合并在离心力作用下甩向腔 壁，而油液中的气泡则在离心力作用下移向管道的中心轴线处。
[0037] 3、处理成本低，具有颗粒吸附和消泡功能，且不会产生二次污染。 【【附图说明】】
[0038] 图1是本发明的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的油箱的结构示意图。
[0039] 图2是图1中的起电装置的结构示意图。
[0040] 图3是图1中的分离装置为均匀磁场分离装置的结构示意图。
[0041] 图4是图1中的分离装置为旋转磁场分离装置的结构示意图。
[0042] 图5是图1中的分离装置为螺旋管道磁场分离装置的结构示意图。
[0043] 图6是图1中的吸附装置为同极相邻型吸附环的结构示意图。
[0044] 图7是图1中的吸附装置为带电击锤的同极相邻型吸附环的结构示意图。
[0045] 图8是图1中的旋转磁场装置的结构示意图。
[0046] 图9是图1中用于均匀磁场分离装置的E⑶的连接示意图。
[0047] 图10是图1中用于旋转磁场分离装置的E⑶的连接示意图。
[0048] 图11是图1中用于螺旋管道磁场分离装置的E⑶的连接示意图。 【【具体实施方式】】
[0049] 请参阅说明书附图1至附图11所示，本发明为一种用起电、分离、吸附和旋转磁场 处理液压油的油箱，其由油箱体1、过滤箱17、第一回油管12、第二回油管14、U型管20、分离 装置26、第一吸附装置21、旋转磁场装置27、第二吸附装置28、永久磁铁9、隔板8、吸油管2以 及E⑶3等几部分组成。
[0050] 其中，所述油箱体1采用立方体结构，使相同的容量下得到较大的散热面积。所述 油箱体1外的顶部设有空气滤清器10,油箱体1内依次设有所述过滤箱17、永久磁铁9和隔板 8。所述油箱体1的底部设有放油装置11，换油时将其打开放走油污。所述隔板用于将吸、回 油隔开，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀，其上下留空，上部留空在最高油面位置以上， 用以空气流通和控制走线；而下部留空用以吸油，减少空气和颗粒的吸入。所述永久磁铁9 用于吸附金属颗粒。所述空气滤清器10使油箱体1与大气相通，其能滤除空气中的灰尘杂 物，有时兼作加油口，其具体可选用规格为EF4-50EF型空气过滤器，其空气过滤精度为 0.105mm2，加油流量和空气流量分别为32L/min和265L/min。
[00511所述第一回油管12插入油箱体1内，并和U型管20连接，其上起电装置25。所述起电 装置25如说明书附图2所示，其由若干电极251以及一电极控制器252组成。所述若干电极 251安装于第一回油管12上，其分别连接至电极控制器252。所述电极控制器252电性连接至 E⑶3,并由E⑶3控制。E⑶3通过电极控制器252向电极251施加电压，使油液中的颗粒物质带 电。
[0052]所述第二回油管14一端连接至第一回油管12,另一端延伸入过滤箱17。所述第一 回油管12和第二回油管14的连接处设有一溢流阀13。所述溢流阀13在第一回油管12淤积堵 塞时打开，使液压系统回油从第二回油管14流回过滤箱17,其可选择YUKEN日本油研型号为 EBG-03-C-T-50的EBG型电一液比例溢流阀。该比例溢流阀的最高使用工作压力为25MPa，最 大流量为l〇〇L/rain，最小流量为3L/rain，压力调节范围为0.4~16MPa，额定电流为770mA， 线圈电阻为10欧姆。
[0053]所述U型管20位于过滤箱17内，其上依次安装有所述分离装置26、第一吸附装置 21、旋转磁场装置27和第二吸附装置28。所述U型管20的出口位于靠近液面处的下方，目的 是缩短气泡上浮距离，加快油液内气泡的自然散发速度。
[0054]所述过滤箱17底部设有隔磁支脚18,顶部安装有向下倾斜设置的消泡板23。所述 消泡板23表面铺设有一层磁性金属网24。为了避免过滤箱17液面低于回油出口而造成飞溅 起泡，在过滤箱17靠近液面处设有止回阀30,该阀的位置位于最低液面以下，保证了过滤箱 17内油液的高度不低于外部油箱。U型管20出口的油液从过滤箱17溢流，并沿着消泡板23的 表面发生扩散并与油箱体1中的油液进行混合，消泡板23的最低端要在最低液位以下，以防 止飞溅起泡。所述磁性金属网24用于吸附油液中残存的颗粒物体，使得回油携带的气泡只 在过滤箱17的液面聚集，气泡自然散发的距离短，速度快;经消泡板23和油箱内的液压油也 是在液面混合，避免了油箱底部的吸油口吸入这些气泡。
[0055] 所述吸油管2插入油箱体1，其上设有滤油器6、消磁器5和剩磁传感器4,其与第一 回油管12、第二回油管14之间的距离尽可能远。该吸油管2的底部管口插于最低液面以下， 其离油箱体1的底部要大于其管径的2-3倍，以免吸空和飞溅起泡;离油箱体1的箱壁距离为 管径的3倍，以便四面进油。进一步的，所述吸油管2的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着 油箱体1的箱壁，以增大油口通流面积，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。所述滤油 器6用来保护与油箱连接的齿轮栗，使其不致吸入较大的固体杂质，其具体采用过滤精度为 180um、压力损失彡O.OIMPa、流量为250L/min、通径为50mm、采用法兰联接的型号为WU-250xlS0F的网式过滤器。所述消磁器5能防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件 造成损伤;且ECU3根据剩磁传感器4的检测值控制消磁器5的消磁强度。所述消磁器5的消磁 方法为电磁退磁，方法是通过加一适当的反向磁场，使得材料中的磁感应强度重新回到零 点，且磁场强度或电流必须按顺序反转和逐步降低，避免由于磁滞现象的存在，当铁磁材料 磁化到饱和状态后，即使撤消外加磁场，材料中的磁感应强度仍回不到零点的问题产生。
[0056] 所述分离装置26使质量较大的颗粒带电聚合并在离心力作用下甩向腔壁，而油液 中的气泡则在离心力作用下移向管道的中心轴线处，其可采用均匀磁场分离装置、旋转磁 场分离装置或螺旋管道磁场分离装置。
[0057]请参阅说明书附图3所示，所述分离装置26采用均匀磁场分离装置时，其由铝质管 道261、两个磁极262以及磁极控制器263组成。其中，所述两个磁极262分别设置在铝质管道 261上，该两个磁极262的极性相反，并呈相对设置。所述两个磁极262分别电性连接至磁极 控制器263上。所述磁极控制器263电性连接至E⑶3,并由E⑶3控制。
[0058]所述均匀磁场分离装置26的设计原理如下：带电颗粒以速度V流入均匀磁场分离 装置26,均匀磁场分离装置26的两个磁极262受ECU3控制产生和速度V方向垂直的均匀磁 场，根据左手定则，则带电颗粒在均匀磁场分离装置26中受到垂直于速度方向和磁场方向 的洛仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带电颗 粒在该力的作用下向铝质管道261的管壁运动，从而使油液中的颗粒从油液中"分离"出来， 向管壁聚集，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘性，颗粒向管壁运动过程中还受到 粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要调节磁场强度B使距离管壁最远处的颗粒能在分 离装置的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：
[0059] 假定微粒质量为m，速度为v，磁场强度为B，带电量为q，分离装置的直径为D，长度 为L，则：
[0060] 作用在带电颗粒上的洛仑磁力为
[0061] Fi = qvB
[0062] 带电颗粒受到的粘性阻力为
[0063] Fd = 6JT · η · r · v
[0064] η 液压油的粘度r 带电颗粒的半径v 带电颗粒运动速度
[0065]不是一般性，假定油液中的颗粒进入分离装置时已达到稳态，则带电颗粒通过分 离装置的时间可近似用下式表示 L
[0066]:谷=一 .V
[0067]距离管壁最远处的带电颗粒运动到管壁处的时间t2可由下式求解
[0068]
[0069] 调节B，使得tOts，即可达到分离效果。
[0070] 请参阅说明书附图4所示，所述分离装置26采用旋转磁场分离装置时，其由铝质管 道261、铁质外壳264、三相对称绕组265以及三相对称电流模块266等部件组成。所述三相对 称绕组265绕在铝质管道261外。所述铁质外壳264包覆于铝质管道265上。所述三相对称电 流模块266连接所述三相对称绕组265，并由E⑶3控制。
[0071 ]所述旋转磁场分离装置26的设计原理如下：带电颗粒以速度V流入旋转磁场分离 装置26, ECU3控制三相对称电流模块266,使三相对称绕组265中流过三相对称电流，该电流 在铝质管道261内产生旋转磁场，带电颗粒在旋转磁场作用下受到垂直于速度方向和磁场 方向的洛仑磁力的作用，该力不改变带电颗粒的速率，它只改变带电颗粒的运动方向，使带 电颗粒在该力的作用下以螺旋状前进，并向管壁运动。合理调节磁场强度即可使油液中的 颗粒从油液中"分离"出来，聚集在管壁附近，便于后续吸附捕获。由于油液具有一定的粘 性，颗粒向管壁运动过程中还受到粘性阻力的作用。为了确保分离效果，需要使铝质管道 261轴线上的微粒能在分离装置的作用时间内运动到管壁处，定量分析如下：
[0072]假定微粒质量为m，速度为v，磁场强度为B，带电量为q，分离装置的直径为D，长度 为L，则：
[0073]作用在带电颗粒上的洛仑磁力为
[0074] Fi = qvB
[0075] 带电颗粒受到的粘性阻力为
[0076] Fd = 6JT · η · r · v
[0077] η 液压油的粘度r 带电颗粒的半径v 带电颗粒运动速度
[0078] 假定油液中的颗粒进入分离装置时已达到稳态，则带电颗粒通过分离装置的时间 可近似用下式表示 L
[0079] tj = ~ v
[0080] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间丨2可由下式求解
[0081]
[0082]调节B，使得tOts，即可达到分离效果。
[0083]请参阅说明书附图5所示，所述分离装置26采用螺旋管道磁场分离装置时，其由铝 质螺旋管道268、螺线管269以及螺线管控制电路266组成。其中，所述铝质螺旋管道268设置 在螺线管269内。所述螺线管269和螺线管控制电路266电性连接。所述螺线管控制电路266 电性连接至E⑶3，并由E⑶3控制。
[0084]所述螺旋管道磁场分离装置26的设计原理如下:携带带电颗粒的油液沿铝质螺旋 管道268前进，从而在管道出口处产生具有一定自旋方向的旋流，质量较重的带电颗粒随着 油液旋转，在离心力的作用下产生向管壁的径向运动；同时，由于铝质螺旋管道268的入口 方向和通电螺线管269的轴向磁场方向垂直，以速度v进入铝质螺旋管道268的带电颗粒受 到洛仑磁力的作用，方向垂直于磁场方向和铝质螺旋管道268的入口方向。洛仑磁力使带电 颗粒在管道内做螺旋前进运动，由于错质螺旋管道268的入口方向和磁场方向接近垂直，带 电颗粒主要作周向旋转运动，而油液则不受影响，从而实现颗粒从油液中的"分离"，以便实 现对颗粒的吸附。为保证"分离"效果，需要使铝质管道轴线上的微粒能在分离装置的作用 时间内运动到管壁处，定量分析如下：
[0085]假定微粒质量为m，速度为v，带电量为q，铝质螺旋管道的直径为D，铝质螺旋管道 的匝数为n，铝质螺旋管道的入口方向和通电螺线管的轴向磁场方向的夹角为Θ，螺线管匝 数为N，电流为I，磁场强度为B，真空磁导率为μ〇，则：
[0086]作用在带电颗粒上的洛仑磁力为
[0087] Fi = qvB
[0088] 带电颗粒受到的粘性阻力为
[0089] Fd = 6JT · η · r · v
[0090] η--液压油的粘度r--带电颗粒的半径v--带电颗粒运动速度
[0091 ]带电颗粒通过分离装置的时间可近似用下式表示
[0092]
[0093] 管道轴线上的带电颗粒运动到管壁处的时间〖2可由下式求解
[0094]
[0095] 螺线管内部的磁场强度可近似为恒值
[0096]
[0097]调节I，使得tOts，即可达到分离效果。
[0098]请参阅说明书附图6至附图7所示，所述第一吸附装置21用于吸附经分离装置26后 的磁性聚合大微粒，其可以采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击锤的同极相 邻型吸附环。
[0099]进一步的，所述第一吸附装置21采用同极相邻型吸附环时，该同极相邻型吸附环 由铝质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213以及铁质导磁帽214等部件组成。其 中，所述正向螺线管212和反向螺线管213分别布置于铝质环形管道211内并由ECU3控制，两 者通有方向相反的电流，使得正向螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述 铁质导磁帽214布置于铝质环形管道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213 相邻处、以及正向螺线管212和反向螺线管213轴线的中间点。
[0100]所述同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺线管213,相 邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管212、反向螺线 管213相邻处产生同性磁极;同时，铝质环形管道211能够改善磁路，加大管道内壁处的磁场 强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺线管213电流 由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附性能。
[0101] 进一步的，所述第一吸附装置21也可采用带电击锤的同极相邻型吸附环时，该带 电击锤的同极相邻型吸附环由铝质环形管道211、正向螺线管212、反向螺线管213、铁质导 磁帽214、隔板215、电击锤216以及电磁铁217等部件组成。其中，所述正向螺线管212和反向 螺线管213分别布置于铝质环形管道211内并由ECU3控制，两者通有方向相反的电流，使得 正向螺线管212和反向螺线管213相邻处产生同性磁极。所述铁质导磁帽214布置于铝质环 形管道211的内壁上，其位于正向螺线管212和反向螺线管213相邻处、以及正向螺线管212 和反向螺线管213轴线的中间点。所述电击锤216和电磁铁217位于隔板215之间。所述电磁 铁217连接并能推动电击锤216,使电击锤216敲击铝质环形管道212内壁。所述ECU3电性连 接并控制正向螺线管212、反向螺线管213和电磁铁217。
[0102] 所述带电击锤的同极相邻型吸附环的设计原理如下:通电正向螺线管212、反向螺 线管213,相邻的正向螺线管212、反向螺线管213通有方向相反的电流，使得正向螺线管 212、反向螺线管213相邻处产生同性磁极;同时，铝质环形管道211能够改善磁路，加大管道 内壁处的磁场强度，增强铁质导磁帽214对颗粒的捕获吸附能力。各正向螺线管212、反向螺 线管213电流由ECU3直接控制，可根据颗粒的粒径大小和浓度不同而变化，以获得最佳吸附 性能。而通过电击锤216的设置，防止颗粒在铁质导磁帽214处大量堆积，影响吸附效果。此 时，通过电磁铁217控制电击锤216敲击管道211的内壁，使得被吸附的颗粒向两侧分散开。 同时，在清洗管道211时，电击锤216的敲击还可以提高清洗效果。
[0103] 请参阅说明书附图8所示，所述旋转磁场装置27利用旋转磁场离心未被第一吸附 装置21吸附的微小磁化颗粒，其由铝质管道271、铁质外壳272、三相对称绕组273、法兰274 以及三相对称电流模块275组成。所述三相对称绕组273绕在铝质管道271外。所述铁质外壳 272包覆于铝质管道271上。所述法兰274焊接在铝质管道271的两端。所述三相对称电流模 块275连接所述三相对称绕组273，并由E⑶3控制。
[0104] 所述旋转磁场装置27的工作原理如下:未被吸附的微小磁化颗粒进入旋转磁场装 置27，ECU3控制三相对称电流模块275,使三相对称绕组273中流过三相对称电流，该电流在 铝质管道271内产生旋转磁场，磁化颗粒在旋转磁场作用下受到磁场力的作用，并在该力的 作用下以螺旋状前进，同时向管壁运动。因此，调节磁场强度即可使油液中的颗粒从油液中 "分离"出来，聚集在铝质管道271管壁附近，便于后续吸附捕获。
[0105] 进一步的，所述第二吸附装置28和所述第一吸附装置21结构相同，功能和作用机 理亦相同，其能进一步吸附未被旋转磁场装置27吸附的颗粒。
[0106] 请参阅说明书附图9至11所示，所述ECU3可选择Microchip公司的PIC16F877,其分 别电性连接起电装置25、分离装置26、第一吸附装置21、旋转磁场装置27、第二吸附装置28、 消磁器5和剩磁传感器4等部件。所述ECU3可根据不同类型的分离装置26而进行替换。
[0107] 采用上述油箱对回流液压油处理的工艺步骤如下：
[0108] 1)，回流液压油通过第一回油管12送至起电装置25,通过电极控制器252向电极 251施加电压，使油液中的颗粒物质带电，之后送至分离装置26;
[0109] 2)，通过分离装置26使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油 送至第一吸附装置21;
[0110] 3)，通过第一吸附装置21吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装 置27;
[0111] 4)，旋转磁场装置27利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸 附装置28;
[0112] 5)，第二吸附装置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;
[0113] 6)，U型管20通过其出口将回油排入过滤箱17;
[0114] 7)，过滤箱17满溢的回油沿着消泡板23的表面发生扩散，并与油箱体1中的油液进 行混合，使油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板23上的磁性金属网24吸附油液中残存 的颗粒物体；
[0115] 8)，利用油箱体1中的隔板8和永久磁铁9去除进油时的空气和颗粒；
[0116] 9)，通过吸油管2将油箱体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，防止残余磁性微粒进入液压回路，对敏感液压元件造成损伤。
[0117] 以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于：利用一种油箱 进行处理，该油箱包括油箱体、过滤箱、第一回油管、第二回油管、U型管、分离装置、第一吸 附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、永久磁铁、隔板、吸油管以及ECU;其中，所述油箱体 外的顶部设有空气滤清器，油箱体内依次设有所述过滤箱、永久磁铁和隔板;所述第一回油 管插入油箱体内，并和U型管连接，其上设有起电装置;所述第二回油管一端连接至第一回 油管，另一端延伸入过滤箱;所述第一回油管和第二回油管的连接处设有一溢流阀；所述U 型管位于过滤箱内，其上依次安装有所述分离装置、第一吸附装置、旋转磁场装置和第吸附 装置;所述过滤箱底部设有隔磁支脚，顶部安装有向下倾斜设置的消泡板;所述消泡板表面 铺设有一层磁性金属网；所述吸油管插入油箱体，其上设有滤油器、消磁器和剩磁传感器； 所述ECU分别电性连接起电装置、分离装置、第一吸附装置、旋转磁场装置、第二吸附装置、 消磁器和剩磁传感器；；其包括如下工艺步骤： 1) ，回流液压油通过第一回油管送至起电装置，通过电极控制器向电极施加电压，使油 液中的颗粒物质带电，之后送至分离装置； 2) ，通过分离装置使油液中的带电微粒在外力的作用下向管壁聚合，之后回油送至第 一吸附装置； 3) ，通过第一吸附装置吸附回油中的磁性聚合微粒，之后回油送至旋转磁场装置； 4) ，旋转磁场装置利用旋转磁场分离未吸附的磁化微粒，之后回油送至第二吸附装置； 5) ，第二吸附装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型管通过其出口将回油排入过滤箱； 7) ，过滤箱满溢的回油沿着消泡板的表面发生扩散，并与油箱体中的油液进行混合，使 油液的气泡自然散发到空气中；且消泡板上的磁性金属网吸附油液中残存的颗粒物体； 8) ，利用油箱体中的隔板和永久磁铁去除进油时的空气和颗粒； 9) ，通过吸油管将油箱体的油液吸出，并利用吸油管上的消磁器消除磁性微粒磁性。2. 如权利要求1所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述起电装造包括若干电极以及一电极控制器;所述若干电极安装于第一回油管上，其分 别连接至电极控制器;所述电极控制器电性连接至ECU，并由ECU控制。3. 如权利要求1所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述分离装置采用均匀磁场分离装置、旋转磁场分离装置或螺旋管道磁场分离装置。4. 如权利要求3所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述均匀磁场分离装置包括铝质管道、两个磁极以及磁极控制器;其中，所述两个磁极分别 设置在铝质管道上，该两个磁极的极性相反，并呈相对设置;所述两个磁极分别电性连接至 磁极控制器上;所述磁极控制器电性连接至E⑶，并由E⑶控制。5. 如权利要求3所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述旋转磁场分离装置包括铝质管道、铁质外壳、三相对称绕组以及三相对称电流模块;所 述三相对称绕组绕在铝质管道外;所述铁质外壳包覆于铝质管道上;所述三相对称电流模 块连接所述三相对称绕组，并由ECU控制;所述旋转磁场分离装置和旋转磁场装置的结构相 同。6. 如权利要求3所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述螺旋管道磁场分离装置包括铝质螺旋管道、螺线管以及螺线管控制电路;其中，所述铝 质螺旋管道设置在螺线管内；所述螺线管和螺线管控制电路电性连接;所述螺线管控制电 路电性连接至E⑶，并由E⑶控制。7. 如权利要求1所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述第一吸附装置采用环形永久磁铁，或同极相邻型吸附环，或带电击锤的同极相邻型吸 附环;所述第二吸附装置和所述第一吸附装置结构相同。8. 如权利要求1所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽;所述 正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内并由ECU控制，两者通有方向相反的 电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质导磁帽布置于铝质环 形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向螺线管和反向螺线管 轴线的中间点。9. 如权利要求1所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在于： 所述带电击锤的同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管、铁质导磁 帽、隔板、电击锤以及电磁铁;所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内， 两者通有方向相反的电流，使得正向螺线管和反向螺线管相邻处产生同性磁极;所述铁质 导磁帽布置于铝质环形管道的内壁上，其位于正向螺线管和反向螺线管相邻处、以及正向 螺线管和反向螺线管轴线的中间点；所述隔板位于正向螺线管和反向螺线管之间；所述电 击锤和电磁铁位于隔板之间；所述电磁铁连接并能推动电击锤，使电击锤敲击铝质环形管 道内壁;所述ECU电性连接并控制正向螺线管、反向螺线管和电磁铁。10. 如权利要求1所述的用起电、分离、吸附和旋转磁场处理液压油的方法，其特征在 于:所述吸油管的底部管口插于最低液面以下，其离油箱体的底部要大于其管径的2-3倍， 离油箱体的箱壁距离为管径的3倍;所述吸油管的底部管口截成45°斜角，并使斜角对着油 箱体的箱壁;所述隔板上下留空，上部留空在最高油面位置以上;所述油箱体采用立方体结 构，其底部设有放油装置。
【文档编号】F15B1/26GK105889221SQ201610313115
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】张华芳
【申请人】张华芳