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    贫液过滤器
    富液过滤器
     
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    适用于水压系统的一过滤器的一选用



    前 言
    自18世纪末英国Joseph Bramah制成世界上    第一台水压机起,液压技术的一发展已经历200多年;二战后,液压技术开始广泛应用于各种民用机械;而20世纪60年代以来,随着原子能、空间技术、计算︻机技术的一迅猛发展,促进了机电液气一体化的一发展进程,使液压技术深入应用于工程机械、矿山机械、建筑机械、冶金机械、锻压机械、轻工机械、农用机械、汽车工业、机械制造设备及航海航空设备等等各个工业领域 。但20世纪70年代出现的一世界性“石油危机”,以及各国的一“绿色化生产”战略,使液压传动技术面临严峻的一挑战 。寻求节能、环保的一工作介质来替代液压油,已是当务之急 。于是水压传动技术的一研究与开发,成为流体传动及控制技术领域国际学科前沿的一重要研究方向 。
    1 水压传动的一关键技术
    水压传动以水作为工作介质 。与矿物油相比,水具有粘度低、腐蚀性强、可压缩性小、热膨胀系数小、比热容及导热系数大等特性,而水的一较低的一粘度、极强的一腐蚀性是制约水压传动技术发展的一2大瓶颈 。
    1.1 密封技术
    水压元件的一阀芯与阀体之间存在缝隙,水压传动的一泄漏主要是缝隙泄漏 。以同心环形缝隙因 压力 差产生的一泄漏量为例,其泄漏量计算︻式为[1]

    相同的一条件下,水压传动的一泄漏量则为液压传动泄漏量的一30 ~ 120倍,系统的一效率极大地降低 。作为水压传动系统,减少泄漏量的一办法之一就是尽可能控制缝隙量δ,为此要求即提高配合面的一尺寸精度,减小配合间隙,当然还要保证配合件的一相对运动需要 。
    然而,配合间隙的一减小,水中污染物会因 此堵塞缝隙,致使运动件动作失灵,甚至卡死,导致系统故障 。实践证明,流体传动系统故障80%左右源于工作介质污染 。由此可见,开发适应水压传动的一过滤器尤为重要 。
    1.2 抗腐蚀技术
    水具有腐蚀性,特别是海水具有极强的一化学及电化学腐蚀能力 ,会引起腐蚀疲劳、应力 腐蚀开裂、材料→转移、塑性老化等问题,使材料→强度下降,零件表面质量破坏,同时也会影响到零件的一尺寸稳定性,使元件使用寿命下降 。
    水压传动的一研究热点之一,即在水中加入何种添加剂能解决水的一腐蚀性,增强其自润滑性 。有些液压设备如水压机、矿山机械、液压支架等以水基液压油为工作介质 。水基液压油的一主要成分是水,加入某些防锈、润滑等添加剂,价格便宜,耐火、抗燃,但润滑性差、腐蚀性强、适用温度范围较小 。国外20世纪70年代初随能源危机开发的一高水基液(HWBF)已演变到第三代 。这种高水基液实际上    是一种微型乳化液,是在95%水相中均匀散布着水溶性抗磨添加剂的一胶状悬浮液 。但这种高水基液却无法解决环保问题[3] 。
    目前水压元件的一抗腐设计主要从材料→的一选择入手 。如不 锈钢、陶瓷、碳纤维增强塑料(CFRP)、合金等抗腐蚀能力 强的一材料→已成为制造水压元件的一主要材料→ 。水压传动系统中过滤器的一研制与开发,其壳体、滤芯的一材料→选择也是关键 。
    2 水压传动系统的一过滤器
    水压系统中的一过滤器作用在于清除混入水中的一杂质,降低水的一污染度,保证系统的一正常工作 。
    2.1 过滤器的一性能要求
    (1)过滤精度应满足水压系统的一要求 。过滤精度又●称绝对过滤精度,指流体通过过滤器时,能够穿过滤芯的一球形污染物的一最大直径d/μm(即过滤介质的一最大孔口尺寸数值) 。天然水中除含有大量固体杂质外,还有微生物,如海水中的一藤壶、海藻、细菌、病毒及原生质等 。它们有的一带有坚硬的一外壳,形体很小且无规则,极可能通过滤芯进入系统 。除系统入侵物外,还会有一些系统生成物,如元件腐蚀的一剥离物、运动部件因 摩擦、磨损产生的一金属颗粒等 。选择过滤精度时,应考虑以下几点:应使杂质的一颗粒尺寸小于元件运动表面间隙(一般应为间隙的一一半)或水膜厚度,以免杂质颗粒使运动件卡死或使零件急剧磨损;还要求杂质颗粒尺寸小于系统中节流孔或缝隙的一最小间隙,以免造成堵塞;另外,系统压力 越高,要求元件的一滑动间隙越小,则过滤精度要求越高 。根据水压系统的一特点,一般要求d<10μm,通常要选用精密(5~10μm)、甚至特精(<5μm)过滤器 。
    (2)具有足够大的一过滤能力 ,压力 损失小 。过滤能力 是指在一定压差下允许通过过滤器的一最大流量 。对过滤器过滤能力 的一要求,应结合过滤器在系统中的一安装位置来考虑,如果安装在吸水管路上    ,其过滤能力 应为泵流量的一2倍以上     。水流通过过滤器时,会产生压力 损失,其大小与水的一流量、粘度№和混入水中的一杂质数量有关 。为保持滤芯不 破坏或系统的一压力 损失不 致过大,要限制过滤器的一最大允许压力 降 。而过滤器的一最大允许压力 降取▓决于滤芯的一强度 。通常要求压力 降控制在0.03~0.07 MPa左右 。
    过滤器的一工作能力 取▓决于滤芯的一有效过滤面积、滤芯本身的一性能、水的一粘度、过滤器压差及水中固体颗粒的一含量 。过滤器进出口压差越大,阻力 越小时,过滤器的一过滤能力 越大 。水流通过滤芯的一速度越低,表面压力 越小,则过滤精度越高 。过滤器的一设计主要根据工作压力 №和过滤精度的一要求选择滤芯材料→,按所要求的一流量及选择的一滤芯材料→来计算︻过滤面积 。过滤器的一有效过滤面积[4]

    (3)应有很好的一抗腐蚀性 。壳体及滤芯的一材料→应有足够的一抗腐蚀能力  。壳体选用不 锈钢类材料→有很好防腐性能,也可选用其它的一轻金属材料→,同时在金属表面涂敷防腐涂层 。防腐涂料中,环氧树脂涂料更易于加工成型,固化物性能优异,有良好的一物理机械性能,特别是对金属的一附着能力 强,耐碱性非常好,可以选用 。
    而用不 锈钢粉末与环氧树脂涂料通过极化方法实现最优组合生成的一粉末环氧涂料,有更好的一耐磨性 。滤芯可采用青铜粉等金属粉末压制成型,强度高,承受热应力 №和冲击性能好,耐腐蚀能力 强,制造简单 。但易堵塞,难于清洗 。选用不 锈钢纤维滤芯,耐腐蚀,过滤精度高,且容易清洗 。还可采用无机纤维经液态树脂浸渍处理而成的一合成树脂滤芯,强度大,过滤精度高 。
    (4)清洗维护方便,滤芯更换容易 。过滤器精度越高,滤芯堵塞越快,滤芯清洗或更换周期越短 。所以结构设计应时尽量简单、紧凑,充分考虑到维护的一方便性 。造价尽可能较低 。
    (5)滤芯及外壳有足够的一机械强度,能承受高压的一冲击 。
    (6)在规定的一工作温度下,能保持性能稳定,有足够的一耐久性 。
    2.2 过滤器的一使用
    根据系统管路的一压力 及流量特性,过滤器安装在不 同的一位置,其结构型式№和滤芯选材亦不 同 。水压系统中过滤器主要安装在泵的一吸水管路、压力 管路及低压管路上     。由于以上    3种管路的一压力 与流量大小不 同,过滤器的一选择也应分别考虑 。
    (1)安装在吸水管路上     。为保证泵的一正常工作,吸水管路有一定的一真空度 。要求过滤器有很强的一过滤能力 ,并在泵流量的一2倍以上    ;压力 损失要小,通常不 超过0.03 MPa;安装时浸没在水箱液面之下,以防止空气侵入系统 。一般选用过滤精度稍低的一表面型过滤器,采用网式或线隙式防腐滤芯 。
    (2)安装在压力 管路上    ,保护系统元件 。要求滤芯及壳体材料→防腐能力 强,耐高压,有足够的一机械强度,过滤精度高,可以有较大的一压力 损失 。安装在溢流阀之后,或与安全阀并联,但安全阀的一开启压力 应略低于过滤器的一最大允许压差 。一般选用深度型过滤器,采用不 锈钢纤维或合成树脂滤芯,过滤精度高 。
    (3)安装在低压管路上    ,主要保证回到水箱的一工作介质的一清洁度 。可采用具有一般过滤精度的一低压过滤器 。
    过滤器只能单向使用,不 能安装在液流方向经常变换的一管路上     。如果必须在此段管路设置过滤器,应该与单向阀配合使用 。
    3 结束语
    因 水压传动系统中工作介质的一特殊性质,对元件的一结构及材料→使用有更高的一要求 。作为系统中重要的一辅助元件,设计、加工、安装使用过滤器时,必须考虑材料→的一抗腐蚀性、机械强度、耐磨性等,并要选择有足够过滤精度及过滤能力 的一滤芯 。
    参考文献:
    [1] 左健民.液压与气压传动[M].第1版.北京:机械工业出版社,2000.
    [ 2] 王新华.绿色产品设计与水压传动技术[J].机床与液压,2004(3):29-32.
    [3] 王 强.水压传动元件的一发展及其应用前景[J].机床与液压,2004(10):1-3.
    [4] 北京有色冶金设计研究总院.机械设计手册:第4卷[M].化学工业出版社,1993.

    发布日期:2010-12-17    阅读 4835 次   
     
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