流体滤波器及其系统的制作方法

本发明涉及流体滤波技术领域，尤其涉及一种流体滤波器及其系统。

背景技术：

在当今生活生产中，各种流体管路系统使用广泛，如机械液压系统、燃油系统、冷却水系统等。

液体在管路中流动常常需要使用液压泵，由于液压泵自身的工作原理以及液体的难压缩特性，工作液体会产生高频周期性脉动。这种脉动会沿管路传播，并产生交变力使管路及它所连接的附件产生振动，强烈的振动会使管路附件以及他们的连接部分松动或破裂，导致流体管路系统故障。这种振动还可能会导致对流量脉动有较高要求的设备的零部件振动，从而直接影响设备精度。特别是随着液压技术向高速、高压和大功率方向发展，液压系统中的脉动成为妨碍液压技术进步和生命财产安全的重要因素之一。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的流体滤波器及其系统，以降低流体的脉动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供流体滤波器及其系统，以解决现有技术中存在的流体脉动较高的技术问题。

本发明提供的流体滤波器，包括滤波罐和弹性体；所述滤波罐具有罐内空间；

所述弹性体设置于所述罐内空间内；所述罐内空间达到一定压力值时，所述弹性体的体积能够被压缩；

所述滤波罐的顶部或者底部设置有进入管路和流出管路；所述进入管路和所述流出管路分别与所述罐内空间连通。

可选地，所述进入管路和/或所述流出管路与位于所述罐内空间的消音器连接；

或者，所述进入管路和/或所述流出管路与位于所述罐内空间的弯头连接。

可选地，所述消音器为微孔式消声器。

可选地，所述消音器的通道截面积不小于所述进入管路或所述流出管路的通道截面积的1.1倍。

可选地，压缩前所述弹性体的体积为所述罐内空间的容积的30％-90％；

压缩后所述弹性体的体积为所述罐内空间的容积的1％-80％；

压缩前所述弹性体的体积大于压缩后所述弹性体的体积。

可选地，所述滤波罐包括罐体和与所述罐体密封扣合的滤波盖；

所述滤波盖设置有所述进入管路和所述流出管路。

可选地，所述进入管路和所述流出管路对称设置；且所述进入管路包括依次连通第一进入子管路和第二进入子管路；所述第一进入子管路和所述第二进入子管路呈80°-100°设置；

所述进入管路和所述流出管路之间的距离不小于所述滤波盖长度的60％。

可选地，所述滤波罐的顶部或者底部设置有与所述罐内空间连通的补充气体管路；其中，所述补充气体管路与所述进入管路位于所述滤波罐的两端。

可选地，所述弹性体的材质为橡胶、塑料或者硅胶；

所述滤波罐呈圆柱形、矩形柱、球形或者不规则形状；

所述弹性体呈圆柱形、矩形柱、球形或者不规则形状；

所述弹性体为实心体或者空心体；

所述弹性体的数量为一个或者多个。

本发明提供的流体滤波系统，包括液压泵和所述的流体滤波器；所述液压泵的出液端连通所述流体滤波器的进入管路。

本发明的有益效果：

本发明提供的流体滤波器及其系统，通过设置于罐内空间的弹性体，且罐内空间达到一定压力值时弹性体的体积能够被压缩，以使罐内空间具有吸振能力，以提高罐内空间的吸振性能，也即通过弹性体的可压缩性能来吸收罐内空间的流体的振动能量；通过将进入管路和流出管路设置在滤波罐的同一端，以最大程度的确保进入管路和流出管路能与流入罐内空间的流体接触；具体如下，脉动流体通过进入管路流入罐内空间，随着罐内空间的压力升高到工作压力，罐内空间的空气和弹性体被压缩到一定空间，或者罐内空间的弹性体被压缩到一定体积，流体的脉动得到良好的释放，再经流出管路流出罐内空间，从而极大降低或者基本消除流体的脉动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的流体滤波器的第一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的流体滤波器的第二结构示意图；

图3为本发明实施例提供的流体滤波器的第三结构示意图；

图4为本发明实施例提供的流体滤波器的滤波罐的结构示意图。

图标：100-滤波罐；110-罐内空间；120-进入管路；121-第一进入子管路；122-第二进入子管路；130-流出管路；131-第一流出子管路；132-第二流出子管路；140-罐体；150-滤波盖；200-弹性体；300-消音器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参见图1-图4所示，本实施例提供了一种流体滤波器；图1-图3为本实施例提供的流体滤波器的第一结构示意图至第三结构示意图；图1和图2的罐内空间未注入流体，图3的罐内空间已注入流体并压缩罐内空间的空气和弹性体。图4为本实施例提供的滤波罐的结构示意图。

参见图1-图4所示，本实施例提供的流体滤波器，应用于流体管路，如机械液压系统、燃油系统、冷却水系统等流体管路；尤其应用于对流量脉动有较高要求的设备，如机械液压系统中超精密设备上应用的液体静压导轨和液体静压主轴。

该流体滤波器包括滤波罐100和弹性体200；滤波罐100具有罐内空间110。

弹性体200设置于罐内空间110内；罐内空间110达到一定压力值时，弹性体200的体积能够被压缩。

滤波罐100的顶部或者底部设置有进入管路120和流出管路130；进入管路120和流出管路130分别与罐内空间110连通。

本实施例中所述流体滤波器，通过设置于罐内空间110的弹性体200，且罐内空间110达到一定压力值时弹性体200的体积能够被压缩，以使罐内空间110具有吸振能力，以提高罐内空间110的吸振性能，也即通过弹性体200的可压缩性能来吸收罐内空间110的流体的振动能量；通过将进入管路120和流出管路130设置在滤波罐100的同一端，以最大程度的确保进入管路120和流出管路130能与流入罐内空间110的流体接触；具体如下，脉动流体通过进入管路120流入罐内空间110，随着罐内空间110的压力升高到工作压力，罐内空间110的空气和弹性体200被压缩到一定空间，或者罐内空间110的弹性体200被压缩到一定体积，流体的脉动得到良好的释放，再经流出管路130流出罐内空间110，从而极大降低或者基本消除流体的脉动。

现有技术中，油箱内液压油通过液压泵作用，变成高压液体在管路里流动，再通过阀体控制到相应的执行元件，然后回流到油箱；其中，阀体控制的执行元件例如油缸、冷却套、油静压主轴、油静压导轨等。因液体的难压缩性和液压泵的脉动性，当油箱内液压油通过液压泵作用变成高压液体在管路里流动时，高压液体常会产生高频周期性脉动，在液压泵与阀体之间设置流体滤波器，或者在阀体与阀体控制的执行元件之间设置流体滤波器，可以极大降低或者基本消除高压液体的脉动，从而在一定程度上提高了阀体控制的执行元件的稳定性和油静压主轴、油静压导轨等设备精度。

本实施例的可选方案中，进入管路120和/或流出管路130与位于罐内空间110的消音器300连接；也即，进入管路120与位于罐内空间110的消音器300连接，或者，流出管路130与位于罐内空间110的消音器300连接，或者，进入管路120和流出管路130分别与位于罐内空间110的消音器300连接。通过消音器300的阻尼功能，以进一步降低或者消除流体的脉动，以进一步降低流体的振动和噪声。此外，消音器300还可以将流经进入管路120的流体发散，避免高压流体对弹性体200的射流冲击，从而在一定程度上确保了高压流体不会对弹性体200造成冲击损坏。

可选地，可以用弯头代替消音器300；也就是说，进入管路120和/或流出管路130与位于罐内空间110的弯头连接。即，进入管路120与位于罐内空间110的弯头连接，或者，流出管路130与位于罐内空间110的弯头连接，或者，进入管路120和流出管路130分别与位于罐内空间110的弯头连接。通过弯头以改变流体的流向，在一定程度上降低流体的脉动，进而降低流体的振动和噪声。此外，弯头还可以避免流经进入管路120的高压流体对弹性体200的射流冲击，从而在一定程度上确保了高压流体不会对弹性体200造成冲击损坏。可选地，弯头为多孔弯头；通过多孔弯头阻尼和改变流体的流向，以增加流体路径长度，以在一定程度上降低流体的脉动，进而降低流体的振动和噪声。。

本实施例的可选方案中，消音器300为微孔式消声器。微孔式消声器例如可以为消音器300的壳体具有多个消音孔。例如消音器300的壳体的厚度为小于1mm的薄金属板，在薄金属板上钻许多微孔，这些微孔的孔径一般小于0.5mm，穿孔率在30％-90％之间，以形成高阻尼、低阻力吸振元件。

可选地，消音器300的壳体内壁固定设置有多个凸起，以进一步降低或者消除流体的脉动，以进一步降低流体的振动和噪声。

可选地，消音器300的通道截面积不小于进入管路120或流出管路130的通道截面积的1.1倍。例如，消音器300的通道截面积为进入管路120或流出管路130的通道截面积的1.1倍、1.2倍、1.25倍、1.4倍或1.5倍等。通过设置消音器300的通道截面积与进入管路120或流出管路130的通道截面积之间的比值关系，以使消音器300的消音性能最佳，以使降低流体脉动的性能较优。

本实施例的可选方案中，压缩前弹性体200的体积为罐内空间110的容积的30％-90％；例如，压缩前弹性体200的体积为罐内空间110的容积的30％、40％、55％、75％或90％等。

压缩后弹性体200的体积为罐内空间110的容积的1％-80％；例如，压缩后弹性体200的体积为罐内空间110的容积的1％、20％、30％、45％、65％或80％等。

压缩前弹性体200的体积大于压缩后弹性体200的体积。

本实施例的可选方案中，滤波罐100包括罐体140和与罐体140密封扣合的滤波盖150；通过将滤波罐100设置为罐体140和滤波盖150，以便于滤波罐100的生产加工。可选地，滤波盖150与罐体140之间通过密封圈、密封垫或者密封胶中的一种或者多种方式密封连接；进一步地，罐体140和/或滤波盖150设置有密封槽，密封圈或者密封垫的一部分设置在密封槽内。

滤波盖150设置有进入管路120和流出管路130；将进入管路120和流出管路130设置在滤波盖150上，以简化滤波罐100的加工工艺，降低滤波罐100的生产加工成本；同时还可以提高滤波盖150与罐体140的装配精度。

可选地，滤波盖150与罐体140可以通过螺纹连接，也可以通过螺钉连接、焊接、铆接、销钉连接等方式连接。

可选地，进入管路120的管口设置为标准管螺纹，以便与标准管接头连接。

可选地，流出管路130的管口设置为标准管螺纹，以便与标准管接头连接。

参见图2和图3所示，本实施例的可选方案中，进入管路120和流出管路130对称设置；以便进入管路120可以与流出管路130互换，即：使用滤波罐100时，可根据实际工作条件将进入管路120当做流出管路130使用，流出管路130当做进入管路120使用，以提高滤波罐100使用的便捷性能。

可选地，参见图4所示，进入管路120包括依次连通第一进入子管路121和第二进入子管路122；第一进入子管路121和第二进入子管路122呈80°-100°设置；相应的，流出管路130包括依次连通第一流出子管路131和第二流出子管路132；第一流出子管路131和第二流出子管路132呈80°-100°设置。通过将进入管路120、流出管路130设置成直角或者近似直角的设计，以改变流体的流向，以在一定程度上降低流体的脉动，进而降低流体的振动和噪声。

可选地，进入管路120和流出管路130之间的距离不小于滤波盖150长度的60％，以提供给脉动流体与弹性体200、封存气体比较充分的能量交换空间，以使脉动流体与封存气体和弹性体有较大的接触面积，从而在一定程度上令脉动波被弹性体和封存气体充分吸收。进入管路120和流出管路130之间的距离例如不小于滤波盖150长度的60％、75％、80％、88％或90％等等。

可选地，进入管路120和流出管路130设置在滤波罐100的底部的两侧，或者，进入管路120和流出管路130设置在滤波盖150的两侧，以使流经罐内空间110的脉动流体路径足够长，以使脉动流体与封存气体和弹性体有较大的接触面积，从而在一定程度上令脉动波被弹性体和封存气体充分吸收。

气体与弹性体具有良好的可压缩性，通过设置于罐内空间的弹性体和被流体封存的位于顶部的气体，以吸收流入罐内空间的流体的振动能量。加大弹性体及封存气体与流体的接触面积，可以提高罐内空间的吸振性能。本实施例的可选方案中，滤波罐100的顶部或者底部设置有与罐内空间110连通的补充气体管路(图中未显示)；其中，补充气体管路与进入管路120位于滤波罐100的两端。也就是说，补充气体管路位于滤波罐100的顶部时，进入管路120和流出管路130位于滤波罐100的底部；补充气体管路位于滤波罐100的底部时，进入管路120和流出管路130位于滤波罐100的顶部。通过补充气体管路，以给罐内空间110补充空气、氮气等气体；以确保在工作中的滤波罐100内，始终存在用于吸收流体脉动的气体空间，以使流体的脉动得到良好的释放。例如，在特定的工作环境中，流体溶解空气、氮气等罐内空间110的气体，令罐内空间110的气体逐渐消失，通过补充气体管路补充气体，以确保流体的上部始终存在气体，以提高流体滤波器的降低脉动性能。

可选地，补充气体管路上设置有用于控制管路通断的阀门。

本实施例的可选方案中，弹性体200的材质为橡胶、塑料或者硅胶，弹性体200还可以为其他弹性材料。可选地，弹性体200的材质为耐酸、耐碱、耐油、耐水和耐氧化等中的一种或者多种性能的材料。

可选地，弹性体200为空心的或者实心的。可选地，弹性体200为橡胶气球。

本实施例的可选方案中，滤波罐100呈圆柱形、矩形柱、球形或者不规则形状；滤波罐100还可以为其他形状。

本实施例的可选方案中，弹性体200呈圆柱形、矩形柱、球形或者不规则形状；弹性体200还可以为其他形状。

可选地，通过改变滤波罐100的壁厚，可以设计出低压、中压或者高压等一系列脉动流体滤波器。

本实施例中，脉动流体通过进入管路120流入滤波罐100的罐内空间110内，通过与进入管路120连通的消音器300发散开来，不会对弹性体200造成射流冲击，随着罐内空间110压力升高到工作压力，罐内空间110内的空气及弹性体200被压缩到一定空间，进出罐内空间110的液体达到平衡。罐内空间110内的空气及弹性体200具有很好的压缩性，流体的脉动在此得到充分的释放，流体再经与流出管路130连通的消音器300流出滤波罐100时，脉动基本已被消除或者大部分脉动基本已被消除。

本实施例所述的流体滤波器设计结构简单，可通过改变尺寸设计不同流量不同压力等一系列产品，弹性体200和空气的可压缩性非常好，通过弹性体200和空气的可压缩性来吸收流体的脉动振动的效果较好。

本实施例还提供一种流体滤波系统，包括液压泵和流体滤波器；液压泵的出液端连通流体滤波器的进入管路。该流体滤波系统通过采用流体滤波器，以极大降低或者基本消除高压流体的脉动，从而在一定程度上提高系统的稳定性和油静压主轴、油静压导轨等设备精度。

所述流体滤波系统具有所述流体滤波器的优点，所述流体滤波器的优点在此不再重复描述。

为了更加清楚地了解本实施例，以下举例说明：

超精密设备中的静压导轨和静压主轴需要高压油，液压站经液压泵加压提供液压油；基于油液的难压缩性和液压泵工作原理，液压油都会产生较大压力脉动波；而液压油的微小压力波动都会引起设备振动，影响设备精度，因此超精密设备中的静压导轨和静压主轴对经液压泵提供的液压油的压力平稳要求较高。

本实验采用某公司研制的超精密车床，其大理石床身上是两副液体静压导轨，溜板上是液体静压主轴。

经液压泵提供给液体静压导轨液压油时，液压油的工作压力为3.4mpa，采用液体压力检测专用高频压力传感器检测液压油，并在示波器显示。油液压力0-4mpa通过信号转换对应示波器0-5000豪伏显示。实验显示，未接入流体滤波器之前，压力波动在示波器里显示为400毫伏左右；在液压泵与液体静压导轨之间连接流体滤波器，压力波动在示波器里显示为10毫伏左右。试验表明流体滤波器显著降低或者基本消除提供给液体静压导轨液压油的脉动。

其中，连接流体滤波器的示波器的显示值较小，不排除干扰因素引起的杂波掩盖了测量值。干扰因素例如为：示波器仪器本身是要用电的，试验现场还有液压泵电机用电、设备系统用电；电压是有波动的，各种电器是有电磁干扰的，这些因素都会影响示波器显示值。经过试验，液压泵停止运转时，液压油完全没有压力波动，示波器显示10豪伏左右波动，而且频率非常高，可以推测该干扰因素主要是电磁干扰，实际压力波动测量值理论上应该远远小于10豪伏，甚至接近于零。

给液体静压主轴电机进行冷却的恒温液压油箱，它的液压脉动非常明显，给液体静压主轴电机冷却时会引起液体静压主轴的明显振动，在恒温液压油箱的出液端外接流体滤波器之后，液体静压主轴的基本没有振动；试验表明流体滤波器显著降低或者基本消除恒温液压油箱流出的液压油的脉动。

此外，还在燃油与冷却水系统分别进行试验，试验场景与经液压泵提供给液体静压导轨液压油的场景类似，在此不再重复；试验结果均表明流体滤波器可以显著降低或者基本消除流体的脉动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。