油圧油からの空気分離

役に立つかどうか分かりませんが、
別件で調べものをしていて、関連しそうなサイトがあったので、
いかに貼っておきます。関係なかったら、無視して下さい。

30年余り前の経験だけなので、役に立つかどうか？？です。
電気系のサーボ機構も、三菱電機と仕様打ち合わせして、オーダーでコントローラーを製作
していた時期ですから。(その頃は、専用のコントローラーもない時期でしたから)

ですが、貴殿の質問内容は、URLに記します油圧サーボ機構を採用したいと言って、仕様
打ち合わせをして、問題点を確認していく手法を取れば問題を解決すると思います。

できれば、確認事項項目を事前に提示すれば、一回での打ち合わせで、問題が解決するでしょう。
(専門家や解析専門家のやり取りの方が、解り易いですから)

具体的な内容や手法は、ノウハウなので提示はありませんが、＊＊＊システムで
エアレーションは防止している位は確認できます。

“油圧サーボ　エアレーション”で検索しますと、
http://www.showa-shell.co.jp/products/lub/product/telluss4me.pdf#search='%E6%B2%B9%E5%9C%A7%E3%82%B5%E3%83%BC%E3%83%9C+%E3%82%A8%E3%82%A2%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3'
や
http://www.shuwasystem.co.jp/products/7980html/3135.html
が検索できます。

> 油圧ポンプと油圧モータで構成された閉回路を念頭に置いています。チャージポンプ付きです。
> モータ入口圧が15MPa程度、仕事をした後の出口圧が1M程度とします。14Mも圧力が低下すると
> 油圧油に溶解していた空気が分離してくると思いますが、その量を推定するにはどうしたら
> 良いでしょうか。
完全な閉回路であれば、モータ入口圧が15MPa程度、油の弾性係数、配管形状に対しての弾性係数
とエア(空気)の量と弾性係数と15MPa－14MPa＝1MPaの条件にて求まりますが、質問内容は、完全な閉回路ではありません。

モータ入口圧が15MPa程度で、モータ出口圧が1MPa程度なら、
ベルヌーイの定理の圧力水頭＋速度水頭＋位置水頭＝コンスタント(一定)から、
圧力水頭＝速度水頭 として移項し、速度＝圧力水頭水×(速度水頭移項分)にて流速を求めるか、
トリチェリーの定理から、(圧力水頭＝位置水頭にて、位置水頭変換をして)流速を求めます。
これが、モータ部分だけ閉回路になっていない部分を、圧力⇒速度に変換し流速を求め、モータ
の仕事量を算出させることになります。

また、モータ出口圧が1MPa程度であるは、測定圧力計のタイプや測定方法にもよりますが、その部分
の静圧が1MPa程度で、動圧が<(14MPa)－(モータの仕事量＋圧力損失)>となっていると考えます。

モータ入口圧が15MPa程度は、油と油に含まれているエア(空気)が15MPa程度ということです。
そして、閉回路の配管内で、エアが増える訳でもないので、モータ出口付近で圧力が1MPaになったら、
油に含まれているエア(空気)が15MPa⇒1MPaになったので、エア(空気)の体積が膨張します。
そして、目に見えやすいじょうたいになっていると思います。

以上から、その量を推定するには、
? モータ入口圧が15MPa程度での量を測定する
? モータ出口圧が1MPa程度での量を測定する
の何れかですが、?にエア回収機構を設け測定するのが、合理的でしょう。

静圧15MPa⇒(静圧＋動圧＋配管損失)で、静圧を低下させエアを回収する機構もあるくらいです
から、完全閉回路でなければ、圧の大きな低下により発生し得る空気を積極的に外部へ排出する
こともできます。


エアを溜める機構を設け、手動で定期的に排出したり、自動で排出したりするが一般的でしょう。

甲東 さんの質問なので、もっと深い意味があるように感じます。

できれば、その内容を詳細に記載して頂ければ、小生の油圧サーボ機構を手掛けた経験が
役立つかもしれません。

それか、もう絶滅危惧種扱いになっていますが、油圧サーボ等の教本を確認してみるのも
おもしろいかもしれません。

溶存酸素をカットするには、100％窒素で置換すれば、短い間だけでも可能だし、周囲を窒素100％
雰囲気にすれば、長時間は可能です。
ですが、溶存エアのカットは、脱気しなければならないし、長期の保持は周囲を真空にする必要
があります。
圧力を低くするには、動圧要素を増やせば静圧は低下し、液体内の溶存エアは液体外に出ます。

ですから、圧力の低い方で処理するのが、一般的でしょう。

キャビテーションという言葉が妥当かの真意は判りませんが、超音波の波による液体の
振動、圧力の増減、波でもキャビテーションが発生します。

15MPa⇒1MPaの急激な変化なら、そのような現象が溶存空気と混じって発生する場合もあると、
短期的に思いますが、それが持続してエアの一部になるとは、小生も思いません。

油圧モータ≒潜水艦のスクリュー と考えれば、潜水艦のスクリューが回転して、バブルが発生
する原理と同じで、油圧モータの羽根直近では、粘性と油の慣性力、羽根の回転スピードで負圧に
なるケースがあるかもしれません。
その時に、キャビテーション的なものが、油圧モータのタイプによっては、発生するかも
しれませんね、油圧モータの羽根は潜水艦スクリューのように設計していないから。

お礼

2013/01/02 06:30

ありがとうございます。
かなり思い入れの激しい質問だったようです。一般的に新油には大気圧下で9vol.%近い空気が溶解（気泡のように目に見える状態では無い）しているそうです。この油に非常に大きな圧力変化（例えば、14M）を与えると、目に見える気泡として分離してくるのでは無いか（油圧業界ではエアレーションと言うのか）、その量を推定する方法があるだろうかという意図でした。溶解したままならば気にすることでは無いのでしょう。
また、閉回路にはチャージラインの他にフラッシングラインというのが付くのが普通だそうです。閉回路の汚染度、温度上昇を抑えるために一部の油をフィルタと熱交を通して油タンクに戻す。油タンクで気泡は油から分離する。これをチャージポンプが再生油として閉回路に供給。万一、ポンプやモータから新たな空気が漏れ込んだとしても、このフラッシングラインから気泡は徐々に抜けていく、そのためにも設けているということならば、きっと難しいであろう気泡の発生量推定など実務上は悩む必要も無いのでしょうが。

質問者

＞空気を積極的に排出するものでしょうか。

脱気トラップや脱泡トラップのような部品があります。

脱気方法は、膜透過とかいろいろありますが
ある程度油温があるなら真空トラップが簡単でしょう
キャビティ内を減圧して水蒸気や空気を脱気するだけです。

既に気泡が見えるくらい多いのでしたら
気泡を簡易フィルタや作動油をスワールさせて回収する
簡易トラップもあります。

＞私が言う閉回路で使われたことがありますでしょうか。

甲東さんの言う閉回路の定義が何なのか質問文からは不明ですが
気泡が問題となる設計ならば脱気装置を使いますし
問題とならなければ使わないんじゃないかな。

もともと溶解している空気以外にも
作動油の劣化分解とかは考えなくて良い環境ですか？
　

お礼

2013/01/02 06:35

ありがとうございます。
私が言う閉回路で使われたことがありますでしょうか。

恐らく、油圧業界でHSTと呼ばれている閉回路です。チャージポンプ、フラッシングラインも付きます。

質問者

どちらかといえば
こっちだと思う
キャビテーション
http://members.jcom.home.ne.jp/kobysh/experiment/Cooler/reduce.html

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%93%E3%83%86%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3

お礼

2012/12/31 14:29

ありがとうございます。
追伸；
少し主題から外れますが。私は、キャビと言うと、その液体の飽和蒸気圧以下になり、その液体の一部が蒸発して発生するものと思ってしまいます。油圧装置に使われる一般的な鉱油の飽和蒸気圧は絶対真空に近く、私が思うキャビになる可能性は余り無いのだろうと思っています。高圧下で溶解していた空気等の気体が、低圧下で溶出、分離するという方がどちらかというと妥当では無いかと。

質問者