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合用于水压体系的过滤器的选用



前 言
自18世纪末英国Joseph Bramah制成天下上第一台水压机起,液压手艺的成长已履历200多年;二战后,液压手艺起头普遍利用于各类民用机器;而20世纪60年月以来,跟着原子能、空间手艺、计较机手艺的迅猛成长,增进了电机液气一体化的成长历程,使液压手艺深切利用于工程机器、矿山机器、修建机器、冶金机器、锻压机器、轻工机器、农用机器、汽车产业、机器制作装备及帆海航空装备等等各个产业范畴。但20世纪70年月呈现的天下性“煤油危急”,和列国的“绿色化出产”计谋,使液压传动手艺面对严重的挑衅。追求节能、环保的任务介质来替换液压油,已经是燃眉之急。因而水压传动手艺的研讨与开辟,成为流体传动及节制手艺范畴国际学科前沿的首要研讨标的目的。
1 水压传动的关头手艺
水压传动以水作为任务介质。与矿物油比拟,水具备粘度低、侵蚀性强、可紧缩性小、热收缩系数小、比热容及导热系数大等特征,而水的较低的粘度、极强的侵蚀性是限定水压传动手艺成长的2大瓶颈。
1.1 密封手艺
水压元件的阀芯与阀体之间存在裂缝,水压传动的泄露首要是裂缝泄露。以齐心环形裂缝因压力差发生的泄露量为例,其泄露量计较式为[1]

不异的前提下,水压传动的泄露量则为液压传动泄露量的30 ~ 120倍,体系的效力极大地降落。作为水压传动体系,削减泄露量的方式之一便是尽能够或许节制裂缝量δ,为此请求即进步共同面的尺寸精度,减小共同空隙,固然还要保障共同件的相对活动须要。
但是,共同空隙的减小,水中净化物会是以梗塞裂缝,致使活动件举措失灵,乃至卡死,致使体系毛病。理论证实,流体传动体系毛病80%摆布源于任务介质净化。因而可知,开辟顺应水压传动的过滤器尤其首要。
1.2 抗侵蚀手艺
水具备侵蚀性,出格是海水具备极强的化学及电化学侵蚀才能,会引发侵蚀委靡、应力侵蚀开裂、资料转移、塑性老化等题目,使资料强度降落,整机外表品质粉碎,同时也会影响到整机的尺寸不变性,使元件利用寿命降落。
水压传动的研讨热门之一,即在水中插手何种增加剂能处置水的侵蚀性,加强其自光滑性。有些液压装备如水压机、矿山机器、液压支架等以水基液压油为任务介质。水基液压油的首要成份是水,插手某些防锈、光滑等增加剂,价钱自制,耐火、抗燃,但光滑性差、侵蚀性强、合用温度规模较小。外洋20世纪70年月初随动力危急开辟的高水基液(HWBF)已演化到第三代。这类高水基液现实上是一种微型乳化液,是在95%水相中平均漫衍着水溶性抗磨增加剂的胶状悬浮液。但这类高水基液却没法处置环保题目[3]。
今朝水压元件的抗腐设想首要从资料的挑选动手。如不锈钢、陶瓷、碳纤维加强塑料(CFRP)、合金等抗侵蚀才能强的资料已成为制作水压元件的首要资料。水压传动体系中过滤器的研制与开辟,其壳体、滤芯的资料挑选也是关头。
2 水压传动体系的过滤器
水压体系中的过滤器感化在于断根混入水中的杂质,降落水的净化度,保障体系的普通任务。
2.1 过滤器的机能请求
(1)过滤精度应知足水压体系的请求。过滤精度又称相对过滤精度,指流体经由过程过滤器时,能够或许穿过滤芯的球形净化物的最大直径d/μm(即过滤介质的最大孔口尺寸数值)。自然水中除含有大批固体杂质外,另有微生物,如海水中的藤壶、海藻、细菌、病毒及原生质等。它们有的带有坚固的外壳,形体很小且无法则,极能够或许经由过程滤芯进入体系。除体系入侵物外,还会有一些体系天生物,如元件侵蚀的剥离物、活动部件因磨擦、磨损发生的金属颗粒等。挑选过滤精度时,应斟酌以下几点:应使杂质的颗粒尺寸小于元件活动外表空隙(普通应为空隙的一半)或水膜厚度,以避免杂质颗粒使活动件卡死或使整机急剧磨损;还请求杂质颗粒尺寸小于体系中节省孔或裂缝的最小空隙,以避免形成梗塞;别的,体系压力越高,请求元件的滑动空隙越小,则过滤精度请求越高。按照水压体系的特色,普通请求d<10μm,凡是要选用紧密(5~10μm)、乃至特精(<5μm)过滤器。
(2)具备充足大的过滤才能,压力丧失小。过滤才能是指在必然压差下许可经由过程过滤器的最大流量。对过滤器过滤才能的请求,应连系过滤器在体系中的装置地位来斟酌,若是装置在吸水管路上,其过滤才能应为泵流量的2倍以上。水流经由过程过滤器时,会发生压力丧失,其巨细与水的流量、粘度和混入水中的杂质数目有关。为坚持滤芯不粉碎或体系的压力丧失不致过大,要限定过滤器的最大许可压力降。而过滤器的最大许可压力降取决于滤芯的强度。凡是请求压力降节制在0.03~0.07 MPa摆布。
过滤器的任务才能取决于滤芯的有用过滤面积、滤芯自身的机能、水的粘度、过滤器压差及水中固体颗粒的含量。过滤器收支口压差越大,阻力越小时,过滤器的过滤才能越大。水流经由过程滤芯的速率越低,外表压力越小,则过滤精度越高。过滤器的设想首要按照任务压力和过滤精度的请求挑选滤芯资料,按所请求的流量及挑选的滤芯资料来计较过滤面积。过滤器的有用过滤面积[4]

(3)应有很好的抗侵蚀性。壳体及滤芯的资料应有充足的抗侵蚀才能。壳体选用不锈钢类资料有很好防腐机能,也可选用别的的轻金属资料,同时在金属外表涂敷防腐涂层。防腐涂料中,环氧树脂涂料更易于加工成型,固化物机能优良,有杰出的物理机器机能,出格是对金属的附着才能强,耐碱性很是好,能够选用。
而用不锈钢粉末与环氧树脂涂料经由过程极化方式完成最优组合天生的粉末环氧涂料,有更好的耐磨性。滤芯可接纳青铜粉等金属粉末压抑成型,强度高,蒙受热应力和打击机能好,耐侵蚀才能强,制作简略。但易梗塞,难于洗濯。选用不锈钢纤维滤芯,耐侵蚀,过滤精度高,且轻易洗濯。还可接纳无机纤维经液态树脂浸渍处置而成的分解树脂滤芯,强度大,过滤精度高。
(4)洗濯掩护便利,滤芯改换轻易。过滤器精度越高,滤芯梗塞越快,滤芯洗濯或改换周期越短。以是布局设想合时尽能够简略、松散,充实斟酌到掩护的便利性。造价尽能够或许较低。
(5)滤芯及外壳有充足的机器强度,能蒙受高压的打击。
(6)在划定的任务温度下,能坚持机能不变,有充足的经久性。
2.2 过滤器的利用
按照体系管路的压力及流量特征,过滤器装置在差别的地位,其布局型式和滤芯选材亦差别。水压体系中过滤器首要装置在泵的吸水管路、压力管路及高压管路上。因为以上3种管路的压力与流量巨细差别,过滤器的挑选也应别离斟酌。
(1)装置在吸水管路上。为保障泵的普通任务,吸水管路有必然的真空度。请求过滤器有很强的过滤才能,并在泵流量的2倍以上;压力丧失要小,凡是不跨越0.03 MPa;装置时淹没在水箱液面之下,以避免氛围侵入体系。普通选用过滤精度稍低的外表型过滤器,接纳网式或线隙式防腐滤芯。
(2)装置在压力管路上,掩护体系元件。请求滤芯及壳体资料防腐才能强,耐高压,有充足的机器强度,过滤精度高,能够有较大的压力丧失。装置在溢流阀以后,或与宁静阀并联,但宁静阀的开启压力应略低于过滤器的最大许可压差。普通选用深度型过滤器,接纳不锈钢纤维或分解树脂滤芯,过滤精度高。
(3)装置在高压管路上,首要保障回到水箱的任务介质的洁净度。可接纳具备普经由过程滤精度的高压过滤器。
过滤器只能单向利用,不能装置在液流标的目的常常变更的管路上。若是必须在此段管路设置过滤器,应当与单向阀共同利用。
3 竣事语
因水压传动体系中任务介质的特别性子,对元件的布局及资料利用有更高的请求。作为体系中首要的帮助元件,设想、加工、装置利用过滤器时,必须斟酌资料的抗侵蚀性、机器强度、耐磨性等,并要挑选有充足过滤精度及过滤才能的滤芯。
参考文献:
[1] 左健民.液压与气压传动[M].第1版.北京:机器产业出书社,2000.
[ 2] 王新华.绿色产物设想与水压传动手艺[J].机床与液压,2004(3):29-32.
[3] 王 强.水压传动元件的成长及其利用远景[J].机床与液压,2004(10):1-3.
[4] 北京有色冶金设想研讨总院.机器设想手册:第4卷[M].化学产业出书社,1993.

宣布日期:2010-12-17   
 
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