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Maneras probadas y verdaderas de tratar de aire en líquido hidráulico

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Dos ingenieros de Lockheed desarrollaron un nuevo tipo de extractor del aire para superar un problema que había plagado la unidad manejo-que humedecía en los aviones F-104 por años.

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En la recogida de la información para mi serie siguiente de blogs, funcioné a través de otro artículo de ése piqued hace tiempo mi interés, y pienso que los lectores pueden aprender mucho de él. Describe cómo el aire que conseguía en el circuito hidráulico para dirigir un avión de combate F-104 causó la operación errática. Más importantemente, explica qué fue hecha para corregir el problema.

De nuevo, deomonstrates de este artículo que aunque la hidráulica ha hecho adelantos enormes en los 50 años pasados, nosotros pueden todavía aprender mucho de algunos de estos artículos clásicos de los archivos de la hidráulica y de la neumática. A propósito, también puse referencias a otros aritcles clásicos que se ocupaban de la aireación de líquidos hidráulicos en la caja relacionada del artículo después del extremo de este artículo.

El separador desairea el aceite, para la vibración excesiva en la rueda de nariz F-104

Dos ingenieros de Lockheed desarrollaron un nuevo tipo de extractor del aire para superar un problema que había desinsectado la unidad manejo-que humedecía en los aviones F-104 por años.

Por Roberto M. Livesey y marca H. Ettinger

Los síntomas típicos de un sistema hydráulico aireado plagaron los aviones F-104 durante muchos años. ¿(Para entender cuáles es la aireación flúida y cómo los líquidos se airean, vea la caja? Cómo los líquidos se airean.?) La aireación fue causada por los componentes de sistema con los compartimientos y los pasos incorporados donde el aire libre (burbujas) recogió cuando el líquido del sistema fue saturado o en descanso sin la presión que actuaba en el líquido.

F-104 de Lockheed. Chasque encendido la imagen para una visión más grande. Cortesía de la foto de la fuerza aérea de Estados Unidos.

La unidad manejo-que humedece del tren de aterrizaje de nariz en los aviones F-104 es un componente hydráulico típico. Extrae energía del líquido hidráulico por flujo de restricción entre dos compartimientos y, así, humedece la oscilación de la rueda de nariz. Si se airea el líquido, la energía extraída disminuye hasta que alcance un nivel donde está la energía que humedece debajo de la fuerza que desequilibra de la rueda, y la vibración excesiva fija adentro.

Varios tipos de dispositivos de la extracción del aire entonces disponibles fueron probados sobre un palmo de años. Desafortunadamente, no eran eficaces en el ambiente de la presión del sistema de aviones. Finalmente, los estudios básicos fueron emprendidos. Las teorías fueron exploradas, que llevaron a la construcción y a la prueba de un modelo del laboratorio de un separador del aire-aceite que paró la vibración excesiva de la rueda de proa.

instalación del separador del Aire-aceite en los aviones de Lockheed F-104. Cada uno de los dos sistemas hydráulicos del avión tiene un separador. Chasque encendido la imagen para una visión más grande.

Teoría de la operación

Este separador del aire-aceite funciona encendido el principio de bajar la presión (a un vacío deseado) en un compartimiento que contiene las pequeñas cantidades de líquido hidráulico puenteadas continuamente desde un sistema dinámico a presión. Los gases lanzaron así del líquido se recogen y se previenen de la vuelta al sistema. Los gases se almacenan para el retiro en los intervalos convenientes cuando el sistema hydráulico está en descanso.

La pantalla de acoplamiento de alambre separa burbujas

Tentativas iniciales en realmente construir el separador del aire-aceite implicado usando una pantalla de filtro (nominal) de acoplamiento de alambre de 10 micrones como barrera debido a su capacidad de resistir el paso del aire. Esta resistencia es demostrada por la prueba familiar de la burbuja usada en elementos filtrantes en donde el elemento no pasa una burbuja de aire hasta que el diferencial de presión sea por lo menos 9 pulgadas de agua. Esta premisa estaba correcta en ese aire no pasó a través de una pantalla de filtro de 10 micrones mientras el aire estuviera bajo la forma de pequeñas burbujas. Es decir el aire libre no pasó a través de la pantalla de filtro cuando el contenido del aire del líquido estaba bien sobre el punto de saturación.

El aspirador limpia el aire con la aspiradora del líquido

El líquido hidráulico de alta presión que pasa a través del separador del aire-aceite quita el aire del líquido de baja presión puenteado de la línea de vuelta. Chasque encendido la imagen para una visión más grande.

Desafortunadamente, las burbujas consiguen más pequeñas con el aumento de la presión. La presión más baja del F-104 es cerca de 30 psig. Esta presión era demasiado alta lejano porque incluso en esta presión las burbujas de aire libre serían comprimidas y conducidas a través de la pantalla de filtro. El retiro total de la burbuja no era posible. El paso lógico siguiente era introducir un aspirador, que reduciría la presión en el compartimiento así que las burbujas ampliarían y no penetrarían la pantalla de filtro.

Era en esta etapa que el esquema para utilizar una bomba de jet (aspirador) para bajar la presión en el compartimiento de separación fue intentado. Bajando la presión que actuaba en el líquido, las granes cantidades de aire disuelto y libre fueron lanzadas y la barrera de la pantalla de filtro podía separar las burbujas del líquido.

Aire reabsorbado rápidamente

Separador del aire-aceite de Lockheed. El líquido hidráulico en la alta) presión del sistema (que pasa a través del separador crea una región de baja presión en el separador. Esta presión baja permite que las burbujas de aire formen en el líquido aireado y también aspira el líquido. Las burbujas son defendidas hacia fuera por el elemento del separador (10-micron, filtro de acoplamiento de alambre), y el aire se almacena temporalmente en el compartimiento del almacenaje de aire. Este separador del aire-aceite· con un separador o el elemento filtrante se ha calificado para el F-104. Sin embargo, otras versiones del separador del aire-aceite tienen el aspirador en la parte inferior de la unidad en vez de la tapa, evitando la necesidad de un elemento filtrante. Chasque encendido la imagen para una visión más grande.

Durante el desarrollo la prueba de él fue observada que el líquido lanzado de su aire por el separador reabsorbaría rápidamente el aire cuando estaba ido en un envase expuesto. El líquido desaireado actuaba algo como una esponja. Este fenómeno era muy beneficioso probado en sistemas complejos de la sangría tales como el del F-104. Los alcances más alejados del sistema son sangrados con eficacia circulando el líquido (desaireado) tratado a través del sistema, reabsorbando los bolsillos de aire. Los escondrijos y las grietas que normalmente nunca conseguirían sangrados usando métodos convencionales de la sangría se despejan fácilmente del aire.

¿En los aviones F-104, dos separadores? ¿uno para cada sistema hydráulico? sea en funcionamiento siempre que el sistema hydráulico de los aviones se utilice, en vuelo o en la energía de tierra del banco de prueba. El aire extraído se sangra-apagado fácilmente durante el servicio en tierra con una válvula de purga botón-funcionada convenientemente localizada en cada sistema que bloquee secuencialmente flujo de la bomba de jet y abra el compartimiento del almacenaje de aire en la atmósfera.

Separador del apresto al sistema

Un separador del aire-aceite se puede diseñar para caber la mayoría de los requisitos del sistema hydráulico variando el volumen de flujo, de compartimiento de separación y de tamaño a presión del filtro, y manteniendo frecuencia.

El gráfico demuestra la gran solubilidad del aire en el líquido hidráulico MIL-H-5606. En 14.7 psia, el líquido hidráulico 5606 podía disolver el aire hasta el 11% de volumen flúido. Chasque encendido la imagen para una visión más grande.

El volumen de separar la presión del vacío del compartimiento del flujo y de separación puede ser balanceado ajustando el tamaño del restrictor de la entrada. La bomba de jet se debe clasificar según la cantidad de flujo a presión que se puede ahorrar del sistema y de la cantidad de calor que el sistema puede tolerar. (La gota de presión a través del inyector de la bomba agrega calor al líquido.)

Si un separador del aire-aceite se considera durante los primeros tiempos del diseño de sistema, el filtro de separación se puede integrar con requisitos de la filtración del sistema puesto que el separador se sitúa idealmente en un lazo de puente del sistema con relativamente tarifas del flujo bajo y la presión de vuelta del punto bajo.

Roberto Livesey es especialista mayor del diseño, división de desarrollo avanzado, y la marca Ettinger es ingeniero de diseño mayor, F-104 proyecto, Locklweed-California Co., Burbank, California. Son los inventores de este separador del aire-aceite, que fue desarrollado en 1962 para el F-104.

Lockheed-California Co., ha autorizado exclusivamente el Seaton Wilson Mfg. Co., Burbank, California, para desarrollar, para fabricar, y para vender estos separadores del aire-aceite que utilizan una bomba de jet para aspirar los gases de líquidos.

Cómo los líquidos se airean

El aire puede incorporar un sistema hydráulico en gran medida, y, según la ley de Henry, será disuelto en un líquido en proporción con la presión que actúa en el líquido. Así, las considerables cantidades de aire se pueden disolver en un sistema que tenga un depósito a presión porque los medios de presurización (aire o un gas) están en contacto directo con la superficie flúida. Las cantidades adicionales de aire se pueden introducir por el equipo de mantenimiento de los aviones, tal como bancos de prueba de tierra hidráulicos, que también utilizan depósitos aire-a presión.

Cuando el sistema está en descanso y despresurizado, el aire superior a el que pueda naturalmente ser SID solucionado en la condición cero de la presión se lanza como aire libre.

Efectos del aire

El aire en un sistema hydráulico tiene muchos efectos perjudiciales sobre componente y funcionamiento de sistema. Los síntomas más obvios de un sistema aireado son oscilación del sistema, apagón, cavitación, calor flúido creciente, retraso de la respuesta, el hacer espuma, y controles “esponjosos”. La pérdida de energía y de un sistema “suave” se puede atribuir directamente a una disminución del módulo a granel (mayor compresibilidad) del líquido debido a un contenido cada vez mayor del aire.