液压油扩散器

技术领域

本申请大体上涉及液压系统，诸如在作业机械上使用的液压系统，所述作业机械包括卡车或其他重型建筑设备、农具和适于执行作业的其他机械。更具体地，本申请涉及一种用于液压系统中的液压油箱的扩散器。再具体地，本申请涉及一种用于液压箱的轴向或其他定向流扩散器。

背景技术

液压系统通常包括容纳箱，用于从箱接收相对低压的流体并将高压流体输送到液压系统以执行作业的泵。系统还可以包括用于基于输送的高压流体进行关节运动的一个或多个液压缸，以及用于控制高压流体向缸的输送并且因此控制缸的操作的阀。液压系统还可以包括流体输送管线，其为液压流体提供流动进出液压系统的若干部件的路径。例如，流体管线可以从泵延伸到控制阀并且从控制阀延伸到缸。附加管线可以从缸流回到控制阀并且从控制阀流回到箱。

当流体从液压系统流回到箱时，流体可以以相对高的速率接近箱。在一些情况下，可以提供扩散器以使流体减慢。流体可以在箱中具有停留时间，所述停留时间允许流体中的空气通过上升到箱流体的表面而逸出。。在一些情况下，箱内的流体流可能提供不足的停留时间，或者由于其他原因，流体可能被泵捕获并在空气有机会从流体逸出之前重新引入液压系统中。在这些情况下，在泵或系统的其他部件内可能发生气蚀，这会损坏液压系统的部件和/或导致部件过早或过度磨损。

美国专利8,991,422涉及一种用于液压箱的回流扩散器。扩散器组件包括用于连接到储存器的入口的入口管。中间管的中间部分连接到多个扩散器。扩散器相对于入口管的轴线和储存器的入口的轴线成一定角度设置，使得流入储存器中的流体必须改变进入和离开扩散器的流动方向。

发明内容

在一个或多个实施例中，一种用于液压箱上的返回管线的扩散器可以包括构造成用于与所述液压箱的返回端口流体连通地联接的联接部分。所述联接部分还可以构造成用于沿着进入纵向方向接收返回流体。所述扩散器还可以包括分散部分，所述分散部分与所述联接部分流体连通并且构造成用于径向地分散所述返回流体。所述扩散器还可以包括歧管，所述歧管布置在所述分散部分周围并且构造成周向地和轴向地引导所述返回流体。

在一个或多个实施例中，一种用于液压系统的液压箱可以包括形成用于容纳流体的容器的壳体和所述壳体上的返回端口。所述返回端口可以构造成用于联接液压返回管线。所述液压箱还可以包括布置在所述壳体内的扩散器。所述扩散器可以包括联接部分，所述联接部分构造成用于与所述液压箱的返回端口流体连通地联接并且用于沿着进入纵向方向接收返回流体。所述扩散器还可以包括与所述联接部分流体连通的分散部分。所述分散部分可以构造成用于径向地分散所述返回流体。所述扩散器还可以包括歧管，所述歧管布置在所述分散部分周围并且构造成周向地和轴向地引导所述返回流体。

在一个或多个实施例中，一种安装扩散器的方法可以包括将扩散器固定成与返回端口直接或间接流体连通并且固定在液压箱内。所述扩散器可以包括联接部分、分散部分和歧管。所述歧管构造成相对于所述扩散器的纵向轴线轴向地引导进入流体。

附图说明

图1是根据一个或多个实施例的具有用于升高和降低货斗或卡车货箱的液压系统的作业机械的透视图。

图2是根据一个或多个实施例的具有箱的图1的作业机械的液压系统的液压示意图。

图3是根据一个或多个实施例的图2的箱的单独横截面视图，示出了箱内的扩散器的侧视图。

图4A是根据一个或多个实施例的图3的扩散器的连接端视图。

图4B是根据一个或多个实施例的图3的扩散器的部分断开侧视图。

图4C是根据一个或多个实施例的图3的扩散器的自由端视图。

图5A是根据一个或多个实施例的图3的扩散器的纵向横截面视图，并且描绘了流动方向。

图5B是根据一个或多个实施例的图3的扩散器的横向横截面视图，并且描绘了流动方向。

图6是描绘根据一个或多个实施例的扩散器的操作方法的图。

图7是描绘根据一个或多个实施例的图3的扩散器的安装方法的图。

具体实施方式

图1是作业机械100的透视图。如图所示，例如，作业机械100可以是在露天采矿操作中使用的采矿或拖运卡车，用于拖运开采的材料。拖运卡车可以包括货箱或货斗102，其适于接收开采的材料或其他材料，在从一个位置运输到另一个位置期间固定或储存材料，并且用于倾倒材料。为了倾倒材料的目的，货箱或货斗102可以在一端和相对的自由端处具有与作业机械100的框架的铰接连接。货箱或货斗102可以使用诸如由液压系统106驱动的液压升降机的升降机来操作。作业机械可以包括用于使作业机械相对于支撑表面平移的多个地面支撑牵引元件104(例如，轮、履带、滑脚等)。牵引元件104可以通过悬挂系统联接到作业机械100的框架。作业机械100可以包括发动机或马达以产生动力并驱动牵引系统104、升降机和其他机载设备或系统。

现在参考图2，示意性地示出了作业机械的液压系统106。液压系统106可以构造成用于在底部位置与完全倾斜位置之间的整个倾斜或枢转运动范围内可控地枢转作业机械100的货箱或货斗102，在所述底部位置货箱或货斗102可以抵靠在作业机械框架104上的一个或多个止动件上，在所述完全倾斜位置液压系统的液压缸108可以处于其最完全可用延伸。如图所示，液压系统106可以包括箱或储存器110、泵112、一系列液压管线114、一个或多个缸108和主阀116。

液压储存器110可以构造成用于保持供系统使用的液压流体的供应，并且关于图3更详细地讨论。液压泵112可以布置成与液压储存器110流体连通，并且可以操作以在吸入侧产生低于箱压力的压力并且在输出侧产生更高的压力。因此，泵可以从液压储存器110抽吸流体并将其输送到系统的操作侧。例如，当阀116相应地操作时，泵112可以输送流体以延伸一个或多个液压缸108。泵可以设计成输送适用于所提供的特定系统的选定范围的流体流。在一个或多个实施例中，泵112可以包括负载感测可变排量泵。

可变排量负载感测泵112或其他泵可以由信号电路控制。当主阀112打开以向负载或此系统中的缸108提供流时，可以向信号电路供应由正在进行的作业产生的压力。泵112可以为泵排出流提供足够的流以维持超过负载感测压力的裕度，除非泵达到最大排量而没有实现此裕度压力。例如，裕度可以提供稍微大于负载感测信号的系统压力。在一个或多个实施例中，最大升高压力可以由压力释放分支(未示出)限制。因此，压力释放分支可以限制负载感测回路中的压力。在一个或多个实施例中，泵112还可以设计成将最大泵排放压力限制为低于压力释放分支的压力设置的压力。尽管已描述了可变排量负载感测泵，但是还可以提供其他泵。

液压管线114可以从泵延伸到主阀并且从主阀延伸到液压缸、返回到箱和/或系统的其他方面。液压管线114可以包括挠性或刚性耐压管线，其能够将液压流体保持在由回路产生的压力下并输送液压流体。

液压缸108可以构造成用于通过延伸和/或缩回来执行作业。液压缸108可以包括具有帽端118和杆端120的壳体。缸108可以包括活塞122，所述活塞布置在壳体内并且构造成在壳体内通过冲程长度关节运动。缸108可以包括杆124，所述杆联接到活塞122并且延伸出壳体的杆端120。壳体可以包括一个或多个端口，用于接收和/或排出液压流体以在活塞的一侧或多侧上填充流体或从壳体移除流体，从而使活塞在壳体内来回关节运动以使活塞杆延伸或缩回。例如，液压缸108可以包括在壳体的帽端上的端口和在壳体的杆端上的端口。

继续参考图2，主阀116可以设置成用于控制液压流体进出液压缸108的流动。通常，主阀108可以与泵112和液压缸108流体连通。特别地，主阀116可以布置在泵112与液压缸108之间(例如，流体地布置在所述泵与所述液压缸之间，使得流体流通过阀以到达缸)。呈帽端管线114A和杆端管线114B形式的一对液压管线114设置在主阀116与液压缸108之间，其中帽端管线114A从阀116延伸并通向液压缸108的帽端118，并且杆端管线114B从液压缸108的杆端120返回到阀116。尽管被描述为“通向”和“返回”，但是帽端管线114A和杆端管线114B中的每一个可以是双向管线，这取决于主阀的位置和所产生的流体流动方向。尽管没有详细示出，但是阀可以包括弹簧定心的阀芯，或者可以提供另一种类型的定心机构。阀芯可以包括一个或多个阀位置，并且一个或多个阀位置之间的移动可以控制通过液压系统的流体流动。

应当领会，液压系统106可以用于操作除液压缸108之外的附加或替代装置。例如，可以提供液压马达、散热器、蓄能器和/或其他液压驱动装置作为液压系统的一部分。在这些系统中，液压流体可以被从箱抽吸并用泵泵送到系统中，并且可以返回到箱，类似于关于液压缸描述的使用。因此，可以结合这些类型的系统和/或这些系统的组合来提供下面更详细描述的箱，特别是扩散器。

现在转到图3，示出了箱110的横截面侧视图。如图所示，箱110可以包括具有底部和多个侧壁的壳体，形成用于容纳液体的容器126。容器126可以基本上对大气压开放，同时对污染物关闭，并且因此可以具有开放端口，所述开放端口具有空气过滤器，用于允许箱与周围环境交换空气。容器还可以包括用于与液压系统流体地相互作用的一个或多个端口。例如，返回端口可以设置在箱的侧壁上，并且液压管线114可以在返回端口处流体地联接到箱。箱110还可以包括向内延伸的输送导管128，其从箱外侧上的返回端口延伸到箱110内的流体输送位置130。输送导管128可以将返回的液压流体从箱110的壁运送到输送位置130。如图所示，扩散器132可以布置在输送导管128的端部上。还如图所示，可以取决于液压系统的需要提供多个返回端口和输送导管。此外，输送导管128可以构造成将返回流体输送到箱内的位置，所述位置避开箱内的其他内部设备并且有助于增加流体的停留时间。作为箱上的端口的另一示例，供应端口可以设置在箱的侧壁上，并且液压管线114或泵可以在供应端口处联接到箱110。泵112可以通过在供应端口处或附近产生低于大气压的压力来从箱抽吸流体，使得箱流体通过较高的大气压被迫使通过供应端口，并且泵然后可以将流体输送到液压系统。

现在转到图4A-4C，示出了扩散器132的详细视图。扩散器132可以构造成减慢返回的液压流体的速度，并且以增加流体在箱110内的停留时间的方式引导流体。增加的停留时间可以允许流体内的空气在流体重新进入液压系统之前逸出。在一个或多个实施例中，扩散器132可以包括联接部分134、分散部分136和歧管部分138。

如图4A中所示，联接部分134可以构造成将扩散器132联接到输送导管128并从输送导管128接收流体。如图所示，联接部分134可以呈凸缘状联接板的形式，其适于接合输送导管128的凸缘以形成密封。联接板可以包括用于邻接输送导管128的凸缘或用于邻接其间的垫圈的配合表面140，以及用于容纳液压流体的相对内表面142(参见图4C)。联接板可以包括环形部分144和耳部分146。联接板的环形部分144可以包括圆形内边缘148，所述圆形内边缘限定可以与输送导管128的内径相同或相似的孔直径。环形部分144可以包括圆形外边缘150，所述圆形外边缘限定可以与输送导管128上的凸缘的外径相同或相似的凸缘直径。环形部分144可以包括螺纹螺柱152或其他紧固件，其从配合表面140基本上正交地延伸并且间隔开以与输送导管128的凸缘中的孔对准。因此，扩散器132的安装可以包括例如将螺柱152与输送导管128的凸缘中的孔对准，将螺柱152通过孔插入，以及用螺母和垫圈固定螺柱152。耳部分146可以在从环形部分144的外径延伸的切线处从环形部分144延伸。如图4C中所示，远离环形部分144延伸的切线的交点可以限定范围从大约90度到大约130度或大约102度到大约122度的夹角154，或者可以提供大约112度的夹角。例如，耳部分146可以远离环形部分144延伸以形成用于将扩散器132固定到箱壁的附接突片。

分散部分136可以构造成用于在流体进入扩散器132并减慢时分散流体。例如，结合歧管138上的端板156，分散部分136可以相对于进入的流动流和/或扩散器132的纵向轴线158径向向外和/或向上引导流体。如图所示，部分地在图4B和4C中而且在图5A和5B中，分散部分132可以包括沿着扩散器132的纵向轴线158并远离联接部分134的内表面142延伸的基本上管状部分。在一个或多个实施例中，管状部分可以是圆柱形部分，其内径与输送导管128的内径和/或联接板的环形部分144的内边缘148的直径基本上相同。圆柱形部分可以包括圆柱形壁，所述圆柱形壁具有允许流体流动通过圆柱形壁的分散穿孔、孔口或孔160。为了方向控制的目的，孔可以布置在圆柱形壁的特定部分上。如图所示，孔可以布置在圆柱形壁的上侧上，并且可以大致沿着圆柱形部分的整个长度并围绕圆柱形壁的表面通过选定夹角延伸。如图5B中所示，选定夹角162可以在大约60度至大约225度、大约90度至大约200度、大约150度至大约180度或大约160度至大约170度的范围内。孔160可以包括正方形、三角形、圆形或其他开口形状，并且可以以在开口区域中提供大约50％敞开和50％闭合表面的图案布置，而圆柱形壁的其余部分可以基本上100％闭合。圆柱形部分可以固定到联接部分134或联接板的内表面，并且可以与其环形部分的内边缘148对准。圆柱形部分可以焊接或以其他方式固定到联接部分或板134的内表面142。

歧管138可以构造成将径向分散的流体周向地围绕圆柱形部分并且轴向地沿着圆柱形部分引导。在一个或多个实施例中，轴向引导的流体可以在与由输送导管128限定的进入流动方向相反的方向上被引导。如图所示，歧管138可以包括环绕盖164和分流器部分166。环绕盖164可以适于围绕圆柱形部分引导流体。如图所示，当在如图4C和5B中的横截面中观察时，环绕盖可以包括U形板。U形板的弯曲部分172可以具有曲率半径168，所述曲率半径的中心布置在圆柱形部分的纵向轴线处。半径168可以大于圆柱形壁的外表面的半径，从而限定围绕圆柱形部分的同心部分环形室170。再次当在横截面中观察时，U形板可以具有基本上直的侧壁腿174，所述侧壁腿向下延伸超过圆柱形部分的底部，从而限定圆柱形部分下方的出口通道176的侧面。U形板可以具有沿着扩散器132的纵向轴线测量的长度，所述长度与分散部分136的长度相同或相似。分流器部分166可以适于停止分散部分内的流体的纵向流动，并且在其接收离开由盖164形成的环形室的流体时轴向地引导流体。分流器部分166可以包括布置在扩散器132的端部和底部上的L形板。L形板的上腿178可以布置在分散部分136的端部上和盖164的端部上以阻止流体流出扩散器132的端部。分流器的此部分可以被认为是端板156，并且可以是扩散器132的阻止进入流体的纵向流动的部分。上腿178可以包括倒圆顶部边缘180，如图4C中所示，例如，所述倒圆顶部边缘遵循盖164的U形板的端部并与其对准。这两个元件之间的接缝可以焊接或以其他方式固定。L形板的底腿182可以是基本上矩形的，并且可以布置成在U形盖板的底端之间延伸并形成扩散器132的底部。这两个元件之间的接缝可以焊接或以其他方式固定。分流器的上腿178和底腿182可以通过弯曲跟部184过渡。跟部可以包括基本上类似于盖164的外半径的半径，并且可以用于在扩散器132的底端中提供推力曲线。此推力曲线可以在轴向流动方向上引导由分流器166从环形室170接收的流体。

在本示例中，推力曲线在扩散器132的底端中的位置可以产生轴向流动方向，所述轴向流动方向沿着扩散器132纵向延伸并且在与来自输送导管128的进入流相反的方向上延伸。然而，推力曲线可以替代地布置在前底端处，这可以产生平行于来自输送导管128的进入流体并且在与所述进入流体相同的方向上的流体流动。此外，推力曲线可以是U形盖164的底端的一部分，并且可以省略盖的相对腿的底部部分，从而允许流体流轴向地但横向于进入流动方向流动。此外，可以在沿着扩散器的中间点处设置分裂型推力曲线系统，其中设置多个相反的推力曲线以在相反方向上引导流体，并且可以在扩散器的每个端部之外设置流动通道。此外，尽管已示出单个联接部分134以从一端将流体输送到扩散器，但是可以提供多个联接部分134。例如，附加的输送导管可以将流体输送到扩散器的与所示的联接部分134相对的端部，并且可以在附加的联接部分处固定到扩散器，所述附加的联接部分可以定位成代替端板156。在此实施例中，例如，可以在沿着圆柱形部分的中间长度处设置内部挡板或其他流动停止或减慢机构。在其他实施例中，相反的进入流可以足以减慢流动并使它们通过圆柱形部分分流。

还应当领会，本申请中的术语纵向已用于描述沿着扩散器的长度延伸的流体流动、方向和轴线，而不是例如横跨扩散器或横向地延伸。因此，尽管本扩散器布置成其纵向轴线处于水平取向(例如，平行于箱的底部)，但是扩散器可以布置成其纵向轴线水平地、倾斜地、斜向地、成角度地、竖直地或以这些取向组合地布置，并且本申请中的任何内容都不应被解释为需要水平取向。

尽管已示出了呈采矿或拖运卡车形式的作业机械100，但是所有类型的作业机械可以利用具有所描述的扩散器的当前描述的液压系统。例如，轮式装载机、滑移转向机、农场设备、挖沟设备以及执行作业的其他机械可以包括如本文所述的液压系统。

工业适用性

在操作和使用中，本液压系统可以提供在流体流离开扩散器132时引导流体流以提供液压流体的更长停留时间和/或对进入的返回流体的更多方向控制，从而增加流体与夹带在其中的空气分离的能力。在一个或多个实施例中，本扩散器设计可以允许通过控制流体流动的进入方向来使用较小的液压箱。例如，由于流体的方向控制，引导流体流远离流体可以更快地被抽吸到泵中的供应端口可以允许更小的箱设计。在一个或多个实施例中，这可以允许减少液压系统中使用的油量，这可以降低与换油等相关联的维护成本。

在一个或多个实施例中，可以提供如图6中所描绘且如图5A和5B中所建模的操作方法200。所述方法可以包括用联接部分接收在进入纵向方向上流动的返回液压流体(202)。所述方法还可以包括用端板阻止流体的轴向流动(204)，并使用分散部分建立流体的径向流动(206)。在一个或多个实施例中，径向流动可以包括向上的径向流动。所述方法还可以包括使用盖建立圆柱形流动(208)并且使用分流器建立轴向流动(210)。在一个或多个实施例中，轴向流动可以在与进入纵向方向大致平行且相反的方向上。

在一个或多个实施例中，可以提供如图7中所描绘的安装方法300。所述方法可以包括接近液压箱(302)并通过松开螺栓或以其他方式移除箱内的扩散器来移除(304)。所述方法还可以包括将新扩散器固定成与液压箱上的返回端口直接或间接流体连通(306)。安装新扩散器可以包括将联接部分的螺柱与输送导管的凸缘中的孔对准(306A)。安装还可以包括将螺柱通过孔插入(306B)并在凸缘的后侧上用螺母将扩散器固定就位(306C)。在一个或多个实施例中，扩散器可以包括如上所述的联接部分、分散部分和歧管部分。因此，新扩散器可以提供建立径向流动，随后是周向流动，并且最后是进一步的轴向流动。在一个或多个实施例中，新扩散器可以在与进入纵向流动的方向相反的方向上建立轴向流动。

上面的详细描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，本公开的范围应参考所附权利要求以及这样的权利要求所赋予的等效物的完整范围来确定。