过滤器

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过滤器(filter),是用于清除液体或气体中固体杂质的装置。过滤器通常由壳体、滤芯以及其他配件组成。 过滤器是用于清除液体或气体中的固体杂质的装置。从广义上来说,过滤可被定义为利用外力驱动悬浮流体通过某种可渗透性介质,该介质能够截留悬浮物质而允许流体通过,从而实现两相分离的过程。 在制冷装置中,过滤器被用于制冷剂循环系统、润滑油系统和空调器中。在制冷剂循环系统中使用的过滤器有不同类型的滤芯,包括...

过滤器(filter),是用于清除液体气体中固体杂质的装置。过滤器通常由壳体、滤芯以及其他配件组成。

概念简述

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过滤器是用于清除液体或气体中的固体杂质的装置。从广义上来说,过滤可被定义为利用外力驱动悬浮流体通过某种可渗透性介质,该介质能够截留悬浮物质而允许流体通过,从而实现两相分离的过程。

在制冷装置中,过滤器被用于制冷剂循环系统、润滑油系统和空调器中。在制冷剂循环系统中使用的过滤器有不同类型的滤芯,包括金属丝网或添加了过滤填料。当这些过滤器安装在压缩机的回气管上时,它们可以防止污物进入压缩机气缸。此外,在电磁阀和热力膨胀阀之前也安装了过滤器,以防止自控阀件堵塞,从而保持系统正常运转。这些过滤器可以清除制冷系统中混入制冷剂的金属屑、氧化皮、尘埃和其他杂质,防止系统管路堵塞,并减少压缩机和阀件的磨损,防止气密性受损。独立过滤器通常由壳体和滤网组成。氨过滤器采用网孔为0.4mm的两层或三层钢丝网,而氟利昂过滤器则使用网孔为0.2mm(用于过滤气体)或0.1mm(用于过滤液体)的丝网。

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发展历史

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早期历史

过滤作为固-液分离的传统方法,历史悠久。公元前200年,中国古代已在使用植物纤维制作纸张的过程中应用过滤技术。公元105年蔡伦改进了造纸法。他在造纸过程中将植物纤维纸浆荡于致密的细竹帘上。水经竹帘缝隙滤过,一薄层湿纸浆留于竹帘面上,干后即成纸张。早在公元3世纪,就有记录描述了一种陶制染缸,其底部钻孔,草席和石灰被用作介质,黏土则作为助滤剂,用于染料过滤器。

大约在公元700年,玛雅城市蒂卡尔的最大水库中发现了一种火山矿物,能够捕获微生物和重金属。这种矿物在附近环境中并不常见,暗示着玛雅人可能有意对水进行过滤。研究人员对水库底部的沉积物进行了详细调查,发现了四层厚度为几厘米的石英晶体过滤层,呈褐色。这些晶体沙粒大小,能够用来过滤水,尽管不能捕捉所有有害微生物。

不断发展

17世纪开始,过滤器的发明开始获得专利。民间使用棉纱等织物作为滤布,通过重力过滤方法一直延续。然而,作为工业上实施的机械分离方法,过滤在19世纪开始逐渐发展。随着各种性能过滤机械的相继发明,过滤操作的范围扩大了。过滤机械的发展和更新使得过滤操作可以在广泛的温度范围内进行,并且能够实现大规模连续化生产。它们能够过滤至微米级的颗粒粒度,甚至可以按相对分子质量的大小进行物质分离。因此,过滤操作不再局限于从液体中过滤悬浮的固体颗粒,还被广泛用于从气体中滤除悬浮的灰沙、烟尘、酸雾和湿气等。现今,气体过滤和液体过滤已成为过滤领域的两大分支。

1942年,美国试制了折叠形滤纸高效过滤器,并于1954年投放市场。1956年,日本从美国进口了高效过滤器,并在1958年开始研发本国产品,1965年投放市场。在60年代初期,中国也开始了高效过滤器的研制工作,1965年通过了鉴定,并开始批量生产。

2017年,印尼科字院的研究人员发明了一种沸石过滤器,这一发明获得了印尼科字院2016年的发明家奖。研究人员对印尼境内的天然沸石进行了改良和激活,以提高其净化能力。他们发明的沸石过滤器能够提高甲烷含量,使其增加5%至20%,从而提升沼气转换为电能的效率。此外,这种过滤器还有助于减少潜在的腐蚀问题,并消除沼气中难闻的气味。

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工作原理

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要过滤的流体只有在某种驱动力的作用下才能通过过滤介质。这种力可能是由重力、离心力、对过滤器上方流体的压力或过滤器下方的真空或这些力的组合造成的。在大型砂床过滤器和简单的实验室过滤中,可单独使用重力。装有多孔过滤介质碗的离心机可视为过滤器,其中的重力被比重力大许多倍的离心力所取代。如果实验室过滤困难,通常会在过滤介质下面的容器中抽取部分真空,以提高过滤速度。大多数工业过滤过程都要使用压力或真空,这取决于所使用的过滤器类型,以提高过滤速度,同时减小所需设备的体积。

过滤器的使用有助于减少与其连接的设备的磨损,并提高其运行可靠性。在特定过滤精度以上,过滤器几乎完全降低了待过滤物质流中的固体物质吸附浓度。然而,在过滤精度以下,净化效果会下降。经过过滤的物质流中可能存在超过过滤精度的粒子,这些小粒子可能会在出口端结合并稳定,但在受力作用下,例如在轴承的油楔中,它们容易分解成原来的小粒子,对损坏过程几乎没有影响。

过滤器可以设置在主回路或旁路中。主回路中的过滤器旨在保护连接设备。在循环系统中,过滤器也常被设置在旁路中。这些过滤器能降低旁路中的固体物质吸附浓度,从而降低循环流的平均固体物质吸附浓度。而主回路过滤器则对供给连接设备所需的全部物质流进行过滤。

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结构形式

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过滤器通常由壳体、滤芯以及其他配件组成。在液压管路中使用的过滤器将滤芯安装在壳体内进行过滤操作。然而,装在油箱内的过滤器则没有壳体,仅依靠滤芯进行过滤。

滤芯

滤芯由实现过滤作用的过滤介质(也称滤材)和保护滤芯的支承层构成,通常呈现圆筒形状。油液流经滤芯时,是从外部向内部穿过滤芯进行流动。滤芯作为过滤器的关键组成部分,其过滤性能主要取决于结构参数和滤材特性。

壳体及内装阀件

过滤器的壳体由滤头和装有滤芯的滤杯组成。在使用过程中,随着滤芯逐渐被污染物堵塞,滤芯前后的压差逐渐增大。为了保护滤芯不被压溃或破裂,在壳体内通常设置了一个安全阀(也称为旁通阀)。当滤芯前后的压差达到一定值时,安全阀会打开,使油液绕过滤芯直接通向出口。然而,在正常情况下,旁通阀是不允许泄漏的。

压差指示器

压差指示器和安全阀都是过滤器的安全保护装置。当滤芯前后的压差接近滤芯允许的极限值时,但尚未达到安全阀开启的设定值时,压差指示器会发出信号,提示维修人员需要立即更换滤芯或进行清洗。若在信号发出后未采取维护措施,压差继续增大到安全阀设定值时,安全阀会开启,以防止滤芯破裂。

压差指示器有几种形式,包括机械式、磁铁式和电信号式。在正常情况下,磁铁和活塞在弹簧的作用下位于上部位置;当滤芯前后的压差增加时,活塞上的力会克服上下磁铁之间的吸力和弹簧的弹力,使红色指示帽在弹管的作用下向上跳出,显示红色信号。在正常情况下,磁铁和活塞在弹簧的作用下处于左边位置;当滤芯前后的压差增加到一定值时,推动活塞和磁铁向右移动,磁铁移动到干簧管中部时,使干簧管内部的两片软磁合金材料接点磁化而闭合,接通电源,发出报警信号。这个信号可以是灯光或声音,也可以通过控制装置使系统停止工作。

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主要分类

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根据过滤驱动力性质分类

过滤器根据过滤驱动力的性质可分为重力过滤器、压力过滤器和真空过滤器。

重力过滤器

重力过滤器是最古老、最简单的一种过滤器。安装在城市水厂中的重力砂床过滤器是最常见的过滤器之一。这种过滤器使用的水箱通常由混凝土制成。水箱底部是格栅或假底,上面是粗砾石或大小均匀的碎石,最上面是大小均匀的石英砂层。在工业过滤中,分级的碎焦炭被用于衬铅的箱子中过滤硫酸,分级的碎石灰石被用于碱性液体,木炭床被用于通过过滤和吸附净化有机液体。

过滤器

重力过滤器

压力过滤器

最常见的带滤布的压力过滤器被称为压滤机。这是一种批量操作的过滤器,用于过滤能力不足以投资更昂贵的连续式压力或真空过滤器的情况。板框压滤机单位过滤面积所需的占地面积最小,单位面积的资本成本通常也最低。但是,由于它是分批操作的,必须人工装卸,因此人工成本较高,尤其是大型压滤机。压滤机有许多不同的类型。在一种设计中,厚度约为1英寸(2.5厘米)的凹板装配在支撑框架上,框架之间有滤布。框架末端的螺旋压紧装置可使装配紧密。浆液在压力作用下通过通常位于滤板四角的端口输送到每块滤布和支撑板上。清液则通过凹槽和滤板上的其他端口排出。滤布上沉积滤饼后,可通过过滤器泵水清洗。然后将滤板分开,人工清除滤饼。

过滤器

压力过滤器

真空过滤器

大多数实验室过滤和大多数工业连续过滤都采用真空操作。实验室的橡胶软管连接和玻璃设备在部分真空下使用比在压力下使用更方便、更安全。最常见的标准实验室过滤器包括:内衬折叠滤纸或凹槽滤纸的标准锥形玻璃漏斗、底部穿孔以支撑滤纸的陶瓷布氏漏斗,以及底部穿孔并覆盖一层薄石棉纤维以提供过滤介质的古氏坩埚。

过滤器
真空过滤器

根据机械特性分类

根据机械特性对过滤器进行分类,可分为板框式过滤器、叶片式过滤器、旋转滚筒式过滤器、顶进式过滤器、盘式过滤器、砂床式过滤器和预涂层过滤器。

叶片过滤器

叶片过滤器也可用于批量压力过滤。叶片过滤器由一个中间部分的粗金属网组成,用于支撑过滤介质并允许滤液流出。中间部分的两侧覆盖着过滤介质,过滤介质通常是网孔大小合适的编织金属丝网。滤叶可以是圆形或矩形的,安装在一个框架上,框架上有滤液排出口。该组件通常封闭在一个压力容器中,该容器中还装有泥浆。在叶片上沉积了足够的滤饼后,卸下压力,打开容器,取出带有滤饼的叶片组件。滤饼可通过喷水或向滤液管路施加气压来去除。与压滤机相比,叶滤机的运行成本更低,因为它具有无需移除叶片即可高效清洗和排出滤饼的优势。

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叶片过滤器

转鼓式真空过滤器

转鼓式真空过滤器广泛用于工业领域,可连续过滤大量含有大量悬浮固体的浆料。这种过滤器由一个圆柱形转鼓组成,转鼓内部有分隔、端口和阀门,用于抽真空和去除滤液。转鼓上覆盖着过滤介质,通常是编织金属丝网或布,部分浸没在浆料槽中。转鼓内的部分真空使滤液流入转鼓并从端口流出,在转鼓表面沉积滤饼。当转鼓旋转时,滤饼可能会被喷上清洗水,然后被刮刀刮走。在连续式真空过滤器的另一种设计中,使用了与间歇式叶片压力过滤器类似的叶片组件来代替转鼓。叶片提供了更大的过滤面积,但过滤处理能力较低。在转鼓真空过滤器的另一种设计中,转鼓周围有一个提供热空气的罩子,用于干燥滤饼。在这种设计中,浆料通常被送入转鼓顶部,然后从底部刮入一个料斗。

根据过滤方式分类

按照过滤方式和滤芯材质不同,常用过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性式五种。

网式过滤器

这种过滤器由上盖、网、骨架和下盖构成,其过滤精度通常在0.08至0.18毫米之间。结构简单,通流能力强,压力损失较小(约为0.01至0.025兆帕),但过滤效果较差,主要用于吸油路的粗过滤。同时,还有一种精度较高的网式过滤器,它使用2至3层较细的金属网制成,通常安装在调速阀前进行过滤。

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网式过滤器

线隙式过滤器

这种过滤器由端盖、壳体和具有孔洞的筒形芯架构成。线缝式过滤器利用金属丝之间的间隙,阻拦颗粒较大的杂质以实现过滤,其过滤精度约为0.03至0.08毫米,而压力损失在0.02至0.06兆帕之间。其特点在于结构简单,通流能力强,过滤精度高。然而,滤芯材料强度较低,难以清洗,通常适用于低压管道。

纸芯式过滤器

纸芯式过滤器和线缝式过滤器在结构上非常相似,但其滤芯为纸芯。纸芯式过滤器采用三层纸芯以提升滤芯强度,有些滤芯还设有中间的弹簧支撑。通常有0.01毫米和0.02毫米两种过滤精度类型,可承受高达38兆帕的工作压力,而压力损失在0.05至0.12兆帕之间。其特点在于过滤精度高、通流能力强,但容易堵塞且无法清洗,需要频繁更换纸芯,因此适合用于精细过滤。

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纸芯式过滤器

烧结式过滤器

烧结式过滤器的滤芯是由金属烧结而成,利用金属颗粒之间的间隙进行过滤。滤芯可采用不同的金属粉末制成,通常的过滤精度介于0.01至0.1毫米之间。这种过滤器的优势在于结构简单、强度高、耐腐蚀,具备高过滤精度,能够承受热应力和抗冲击。然而,其缺点包括易堵塞、难以清洗以及较大的压力损失(通常在0.03至0.2兆帕之间)。

磁性过滤器

磁性过滤器的滤芯是由永久磁铁制成的,能够吸附油液中的铁屑、铁粉等具有铁磁性的杂质。利用磁化原理,该过滤器将这类杂质与油液有效分离。通常与其他滤芯组合形成复合滤芯使用,特别适用于加工钢铁件的机床液压系统。

根据滤芯材料过滤机制分类

滤芯是过滤器的关键部分,过滤器的性能主要取决于滤芯的结构参数和过滤材料的特性。按照滤芯材料的过滤机制来分,有表面型过滤器、深度型过滤器和吸附型过滤器3种。

表面型过滤器

整个过滤作用是通过一个几何表面来实现的。污染杂质被截留在滤芯元件靠油液上游的一侧。滤芯材料具有均匀标定的小孔,能够滤除比这些小孔尺寸大的杂质。由于污染杂质会积聚在滤芯表面,因此它很容易被阻塞。编网式滤芯和线缝式滤芯属于这种类型。

深度型过滤器

这种滤芯材料采用多孔可透性材料,内部具有弯曲回转的通道结构。较大于表面孔径的杂质会直接被滞留在外表面,而较小的污染杂质则进入滤材内部,在通道壁上碰撞,并通过滤芯材料的吸附作用被滤除。此类型的过滤器使用纸芯、毛毡、烧结金属、陶瓷以及各种纤维制品等作为滤芯材料。

吸附型过滤器

这种过滤器的滤芯材料能把油液中的有关杂质吸附在其表面上。

按照性能分类

手动过滤器

单节过滤器直接安装在流体流中。清洁过滤器时,必须中断流体流或者将其绕过过滤器。在船舶运行中,这种过滤器主要用于通和空调设备以及润滑油系统中的指示过滤器。双联或多联过滤器是两个或多个过滤器并联配置的形式,但始终有一个过滤器作为备用。

过滤器

手动交互双联过滤器

自动过滤器

自动过滤器是多联过滤器,在达到一定压力差时会自动清洗过滤器表面。该自动清洗过程完全由自动程控执行。电气控制用于清洗过程与过滤器分开安装在一个转换开关盒中,压差控制器带有电气触点,起到控制和监控过滤器功能的作用。当固体物质截留在过滤器表面形成压力降,随着污染物积聚增加,压力降也随之增加。当压力降达到设定值时,自动清洗功能启动。此清洗过程由电控完成。通过电动机、液压马达或气动缸操作开关装置,将存储腔转换为待清洗的腔。存储腔的排空导致压力差降低。自动清洗过滤器转换过程时,串联装置可能出现压力冲击。为避免这种冲击,过滤器壳体设计成具备蓄能器作用或者在管路系统中增加蓄能器。

过滤器
具有并联滤芯的自动过滤器

根据作用分类

吸油过滤器

吸油过滤器的主要任务是保护液压泵免受大颗粒的损坏,通常采用不带壳体的网式粗滤器。为避免液压泵气蚀,吸油过滤器的压降需限制在严格范围内,因此需要选择较大的过滤面积。当液压系统面临严重污染,可能导致泵受损的风险特别高时,必须使用吸油过滤器。例如,与齿轮传动系统共用油箱的液压系统,或者使用较大尺寸或复杂形状的焊接油箱或成形油箱的设备。对于淹没在油箱液面以下难以监测和检修的网式吸油过滤器,可选择带壳体的吸油管路外部配置的过滤器。有时,会选择25m的绝对过滤精度的精密过滤器,其作用不仅限于防止大颗粒引起的失效,还可防止泵因磨损等因素而发生退化失效。在这种情况下,特别需要注意监测和维持泵进口的真空度。

高压过滤器

这种过滤器安装在压力管路中,主要功能是保护液压系统中的关键元件,因此需要尽可能靠近受保护的元件位置。特别是当元件对污染物特别敏感(如服阀、比例阀、调速阀)且对系统功能至关重要,或者元件非常昂贵(如大型液缸、电液服阀、低速大扭矩液压马达)或对设备的安全至关重要(如液压转向、传动系统和制动系统),或者污染可能导致昂贵的停机维修(如发电设备、轧钢机等)时,考虑采用高压过滤器进行保护。高压过滤器必须能够承受系统的最高压力,并具有足够的疲劳强度,以应对系统工作中的压力变化和压力峰值。对于特别敏感的元件上游,应只使用不带旁通阀的高压过滤器,其滤芯本身必须能够承受很大的压差而不受损。

回油过滤器

回油过滤器清除系统内外的污染物,位于低压回油侧,对系统的所有油液进行过滤。需要特别关注回油流量可能大于输出流量的情况,以确定回油过滤器的容量。油箱顶部的回油过滤器通常体积大部分位于油箱内,出油管插入油箱液面以下,确保油液出口始终低于液面,同时避免搅动沉淀物。最大背压是旁通阀开启的压力。这种背压对其他元件和整个系统都有影响,如冷却器最好放在回油过滤器的下游。此外,过大背压可能影响单杆液压缸的运动。

离线过滤器

离线过滤回路由独立的泵和过滤器组成,虽然不直接保护系统元件,但若流量足够大(比系统流的20%要高),且具备适当的过滤精度,仍能有效控制系统油液的总污染度。可在需要保护的元件处添加安全过滤器。这种离线过滤器可以是固定设备,也可组成便携式过滤机以应对临时需求。固定的离线过滤回路可独立运行,应对系统流量变动、泵截流、溢流阀卸载、系统停机等情况,甚至在系统不停机的情况下更换滤芯。便携式过滤机可同时处理多个系统的净化任务,并用于系统注油过滤和循环冲洗。

泄油过滤器

泄油过滤器位于泵或马达的壳体泄油管上,用于清除工作中产生的磨损屑等污染物,并防止其进入油箱。与回油过滤器相似,结构为低压的精密过滤器。由于泵或马达驱动轴的密封圈承受能力有限,泄油过滤器的开启压力需保持较低。

安全过滤器

这种过滤器是系统主过滤器的补充,专门用于捕捉能导致严重故障的较大颗粒。也称为“最后机会”过滤器,可以是简单的滤网片,也可以是带旁通阀和差压指示器的大面积元件。它们可持续使用至系统大修期再清理或更换,因为只捕捉大颗粒而不会因细小颗粒堵塞。用于关键元件前后、已知污染源后,或者影响安全的关键元件、死端管路、稀少使用的元件、有节流孔的元件处,可采用此过滤器来保护。

通气过滤器

通气过滤器中没有油液直接通过,而是设在油箱的通气孔处,防止外界的尘埃随空气进入油箱。

注油过滤器

新油即便含有较多污染颗粒,超过高性能液压系统允许的10倍。给系统注油前需要过滤,可通过回油过滤器、离线过滤器或便携式装置进行。油箱注油口通常与通气口相连,应配备大型网式滤器以防溢出,并确保其结构牢固,避免意外损坏。

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主要功能

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油体过滤器的作用是清除油液中的固体污染物。据了解,液压系统中约有80%的故障源于油液污染。保持油液清洁对于确保液压系统的可靠运行至关重要,而过滤器则是维持油液清洁的主要方式。

气体过滤器利用微型网孔结构阻挡气体中的固体或液体杂质,保证经过过滤后的气体符合使用设备的要求。通常,气体过滤器根据不同分类方法可呈现多种形式,但一般只具备单一的过滤气体功能。

应用领域

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不同类型的过滤器应用于不同领域,比如化学过滤器通常用于净化空气中的气体污染物,例如异味、腐蚀性或有毒气体。它们有效地改善室内空气质量,保护人们健康,提升产品质量。广泛地运用于多种中央通风系统,并常见于家用空气净化器中,使用化学过滤元件。

过滤器

化学过滤器

活性炭移动床过滤器主要应用于以下领域:城市垃圾焚烧烟气处理、工业废弃物焚烧烟气处理、火电厂烟气处理、钢铁炉烟气处理,以及其他细小颗粒污染物的烟气处理。

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活性炭移动床过滤器

RFF纤维过滤器应用广泛,包括冷却水循环过滤、钢铁厂的各种过滤工段、养鱼场的藻类去除、工业废水固体颗粒的去除、玻璃磨削工艺中的除尘、饮用水中悬浮颗粒的去除、防渗膜和离子交换剂的预过滤、印刷电路板(PCB)生产中废水的过滤、洗车线用水的再循环过滤、染色厂废水回收,以及垃圾填埋区渗透污水的过滤。

过滤器

纤维球过滤器

性能及检测

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过滤器需要通过九种试验项目来评估其性能,包括速芯结构完整性、滤芯强度、压降、旁通阀动作等。其中,结构完整性与强度、过滤精度、通流能力和纳垢容量是重要指标。过滤精度是指截留污染物的能力,其表现包括名义过滤精度、效率、平均和绝对过滤精度以及过滤比。β比则是最科学、真实地表达过滤器清除污染物能力的指标。在试验中,向系统中注入受控污染物,并通过油样分析评估过滤器的分离效能。试验过程中注入的试验粉末克数可代表过滤器的纳垢容量,直到达到规定的最终压降。

过滤器

性能指标

过滤精度

过滤精度表征过滤器对污染颗粒的过滤能力,可用绝对过滤精度、过滤比和过滤效率进行评估。绝对过滤精度表示过滤器通过的最大颗粒尺寸,用于衡量过滤材料的最大通孔尺寸(以μm表示),可通过试验测定。过滤比(β)是上下游油液中大于某一尺寸颗粒浓度的比值,βx越大,过滤精度越高,且达到75时可视为绝对过滤精度。过滤效率(E)可通过过滤比(βx)直接计算,E=(Nu-Nd)/Nu=1-(1/βx)。

不同液压元件对过滤精度要求不同,常见要求如下:齿轮泵及马达为30-50μm,叶片泵及马达为20-30μm,柱塞泵及马达为15-25μm,高压液压阀为10-15μm,高速阀和伺服阀为5-15μm,精密服阀为3-5μm。

过滤器不能完全过滤污染颗粒,但可以通过多次循环过滤提高效率。金属网式过滤器通常作为粗过滤器,其过滤精度用目数表示,即每平方英寸面积上的小孔数量。不同国家的标准和目数与绝对过滤精度的换算关系存在差异,包括美国、英国和日本标准的不同。

过滤网目数与等效体积颗粒的计算直径对照表

序号网眼尺寸μm标准目数目/英寸²目/cm²
1600304.65
2500355.43
3425406.2
4355456.98
5300507.75
6250609.3
72127010.85
81808012.4
915010015.5
107520031
114532550.4

以上信息来源:

压降特性

液压回路中的过滤器给油液流动带来一定阻力,导致油液通过滤芯时产生压力降。通常情况下,过滤精度越高,压降越大;有效过滤面积越大,压降越小;油液黏度越大,经滤芯的压降也越大。滤芯所能承受的最大压降应该不至于损坏滤芯结构。在高压系统中,滤芯在稳定状态下只承受自身的压降,这解释了为何纸质滤芯可用于高压系统。通常,滤芯的压降大部分通过试验或经验公式确定。为防止滤芯损坏,油路系统需设置过滤器堵塞压差显示和压差报警装置,并可能需要设置旁路阀。

纳垢容量

过滤器的纳垢容量指它在规定压降前可过滤并容纳的污染物数量。这个性能指标通过多次通过性试验来确定。纳垢容量越大,使用寿命越长,因此是评估过滤器寿命的重要标准。一般来说,过滤面积越大,纳垢容量也越大。过滤器的过滤面积A的计算公式为A=qμ/aΔp,其中q为过滤器额定流量,μ为油液黏度,Δp为压降,a为过滤器单位面积通过能力。在20℃时,不同滤芯的单位面积通过能力为特种滤网约为0.003~0.006,纸质滤芯约为0.035,线隙式滤芯约为10,一般网式滤芯a=2。

产品选用

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通常情况下,对过滤器有以下基本要求:(1)满足液压系统对过滤精度的要求。(2)滤芯应有足够的强度,不会因压力而损坏。(3)通流能力大,压力损失小。(4)易于清洗或更换滤芯。

过滤器的过滤精度指的是滤芯能够滤过的最小杂质颗粒的大小。根据杂质颗粒的公称直径d(过滤精度),大致可分为四种:粗过滤器(d≥100µm)、普通过滤器(d=10100µm)、精过滤器(d=510µm)和特精过滤器(d=1~5µm)。

液压系统所需的过滤精度必须确保油液中所含杂质颗粒的尺寸小于有相对运动的液压元件之间的配合间隙的一半或油膜厚度。系统工作压力越高,液压元件之间的配合间隙就越小,所需的过滤精度就越高。因此,液压系统的过滤精度主要由系统的工作压力决定。

产品安装

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过滤器在液压系统中的安装位置主要有以下几个方面:

  1. 安装在泵的吸油口处(如图a所示)。泵的吸油口通常安装有粗过滤器或普通过滤器,以过滤大颗粒杂物,以保护液压泵。过滤器的通流能力应为液压泵流量的2倍以上,压力损失小于0.02MPa,以防止过滤器阻碍液压泵的吸油性能。
  2. 安装在液压泵的出口管路处(如图b所示)。液压泵的出口管路通常安装精过滤器,以过滤杂物,保护一些阀类元件。为防止堵塞,需要安装安全阀。
  3. 安装在回油管路处(如图c所示)。虽然过滤器可以不承受高压,但可以起到间接过滤的作用,不过会产生一定的背压。
  4. 安装在支油管路处(如图d所示)。
  5. 单独过滤系统(如图e所示)。大型液压系统可以设置液压泵和滤油器组成的独立过滤回路,以确保系统的过滤效果。

过滤器
过滤器安装位置

维护保养

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保养

油压冲洗的过滤器

在压力差预设后,需要清洗的过滤器区域或滤板与液流分离。出口依然与清洗物出口相连,原入口侧则连接到低背压的出口。一旦出口开启,清洗程序开始。通过高压差推动的油以相反方向经过过滤,将表面附着的杂质沿着出口方向分离。这个过程对所有并联的过滤元件都会重复。清洗过程中,在清洗油的出口会产生压力下降。系统设计时需要考虑这个压力下降。自动清洗完成后,无需对各过滤器区域排气。

Moatti自动过滤器

自动过滤器采用坚固的圆片状过滤元件。这些元件组成两个滤腔:一个完全通流的腔(底部)和一个污泥分离腔(顶部)。每个滤腔内的圆片被肋片分成12段,形成独立的滤层。中央设有液压马达驱动的分配器,由过滤后的油压驱动。该马达使分配器旋转,将未过滤的油输送至完全通流的腔内至少10个滤层中,并在此期间启动一个滤层进行反向冲洗。随着分配器每周旋转一次,每个滤层都会进行一次反向冲洗。这种方法能够连续地冲洗每层滤层,避免了压力的大幅波动。反向冲洗的油到达污泥腔,在那里净化后重新回到润滑油储槽中。开启泄放旋塞可将污泥排出。在船舶操作中常用作润滑油过滤器。

空气反冲式自动过滤器

这种过滤器的核心结构包括过滤腔、中央空气室和底部的过滤器接头。一个旋转圆盘滑阀封闭各过滤腔,并包含污泥泄放阀、冲洗阀和补给管。待过滤液体进入中央连接壳体分配到一个处于贮存状态的过滤腔,经过过滤后流回连接壳体并排出。达到压差时,换向器件切换到下一个待清洗的腔,释放贮存腔的压力。换向器件使清洗开始:先卸压再打开污泥泄放阀和冲洗阀。压缩空气在空气室中形成冲击波,倒转过滤方向,强力冲洗过滤液体,去除固体颗粒。随后自动关闭气阀和泄放阀,并释放控制排气管道。清洗并排气后,过滤腔再次充满待过滤液体,形成新的贮存腔。

运行监控

运行监控利用压差实现。手动过滤器压差增加需手动清洗,自动过滤器预调压差自动清洗。清洗间隔由污染指示器或持续污染增加显示,缩短清洗间隔需手动清洗。滤芯通流缺陷可导致清洗间隔变化。表面过滤器可轻油和机械净化清洗,固体沉淀可用超声波浴清除。超声波振动使污垢破裂,液体冲洗。

维修

过滤器要定期清除污垢、沉淀物和处理通流缺陷。污垢导致入口和出口压差升高,减少供给设备的油流,可能导致设备故障。沉淀物附着在滤芯上,增加过滤精度和压差,通常不能通过反向冲洗清除。通流缺陷导致介质流体未被净化地穿过过滤器。

参考资料

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展开[1]方赵嵩编. 《21世纪高等教育建筑环境与能源应用工程系列教材 制冷技术》. 2022: 第204页.

[2]filtration.britannica. [2023-11-23].

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[7]丁启圣. 《新型实用过滤技术 第4版》. 2017: 第607页.

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词条目录
  1. 概念简述
  2. 发展历史
  3. 早期历史
  4. 不断发展
  5. 工作原理
  6. 结构形式
  7. 滤芯
  8. 壳体及内装阀件
  9. 压差指示器
  10. 主要分类
  11. 根据过滤驱动力性质分类
  12. 重力过滤器
  13. 压力过滤器
  14. 真空过滤器
  15. 根据机械特性分类
  16. 叶片过滤器
  17. 转鼓式真空过滤器
  18. 根据过滤方式分类
  19. 网式过滤器
  20. 线隙式过滤器
  21. 纸芯式过滤器
  22. 烧结式过滤器
  23. 磁性过滤器
  24. 根据滤芯材料过滤机制分类
  25. 表面型过滤器
  26. 深度型过滤器
  27. 吸附型过滤器
  28. 按照性能分类
  29. 手动过滤器
  30. 自动过滤器
  31. 根据作用分类
  32. 吸油过滤器
  33. 高压过滤器
  34. 回油过滤器
  35. 离线过滤器
  36. 泄油过滤器
  37. 安全过滤器
  38. 通气过滤器
  39. 注油过滤器
  40. 主要功能
  41. 应用领域
  42. 性能及检测
  43. 性能指标
  44. 过滤精度
  45. 压降特性
  46. 纳垢容量
  47. 产品选用
  48. 产品安装
  49. 维护保养
  50. 保养
  51. 油压冲洗的过滤器
  52. Moatti自动过滤器
  53. 空气反冲式自动过滤器
  54. 运行监控
  55. 维修
  56. 参考资料

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