詳述：工程機(jī)械液壓油過(guò)濾技術(shù)原理及應(yīng)用

一、前言

液壓油做為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)工作的能量傳遞介質(zhì)，在液壓系統(tǒng)中起著能量傳遞、系統(tǒng)潤(rùn)滑、防腐防銹以及冷卻等重要作用，而液壓油的清潔度又直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能、液壓元件壽命等，因此在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中過(guò)濾技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。液壓油的過(guò)濾是一項(xiàng)很關(guān)鍵的技術(shù)，一旦液壓油清潔度出現(xiàn)問(wèn)題必然會(huì)影響到工程機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

液壓油過(guò)濾器

二、液壓油過(guò)濾技術(shù)簡(jiǎn)介

液壓油過(guò)濾技術(shù)其內(nèi)利用親油疏水技術(shù)和“氣穴”原理，油液在真空分離器中的接觸面積擴(kuò)大為原來(lái)的數(shù)百倍，而“氣穴”系統(tǒng)又使油蒸發(fā)表面積不斷增大，且蒸發(fā)界面不斷更新，最大限度地增加了油在真空系統(tǒng)中的行程和靜態(tài)水分揮發(fā)面積，使油中的水分在低熱、高真空度、大表面，高抽速的條件下得到快速汽化蒸發(fā)并由真空系統(tǒng)排出。由真空分離器上部排出的水、氣體，經(jīng)冷卻系統(tǒng)逐級(jí)降溫除濕后，最后由真空泵排向空中。真空分離器中經(jīng)真空汽化脫水后的干燥油液，經(jīng)輸油泵由負(fù)壓升為正壓，經(jīng)過(guò)精濾后，凈油從出油口排出，完成整個(gè)凈油過(guò)程。液壓油過(guò)濾技術(shù)是工程機(jī)械中進(jìn)行系統(tǒng)防護(hù)的一項(xiàng)重要技術(shù)由于液壓油在系統(tǒng)中是表示傳遞壓力、保持潤(rùn)滑、能夠進(jìn)行冷卻密封的作用如果選擇不恰當(dāng)?shù)脑拕t會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障和污染現(xiàn)象因此在選擇液壓油中應(yīng)該按照相應(yīng)的規(guī)則和正確的操作程序進(jìn)行不同材質(zhì)的液壓油不能混合使用否則會(huì)產(chǎn)生巨大的污染在使用時(shí)還應(yīng)按照規(guī)則進(jìn)行定期的維護(hù)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)才能發(fā)揮出設(shè)備的最大利用率。

三、過(guò)濾脫水原理

液體在固體表面上的潤(rùn)濕現(xiàn)象可分為沾濕、浸濕和鋪展三種，鋪展是潤(rùn)濕的條件。也就是說(shuō)，如水能在固體表面上鋪展，它也一定能沾濕和浸濕固體。潤(rùn)濕性能的好壞是以接觸角(或稱(chēng)為潤(rùn)濕角)的大小來(lái)衡量的。

圖1所示為油、水和固體三相達(dá)到平衡時(shí)，在三相的交界處，會(huì)形成一定大小的接觸角θ，它是張力σ水固與σ水油之間的夾角。

接觸角示意圖

接觸角的大小，由液體和固體的性質(zhì)所決定。具體說(shuō)是由作用在三相點(diǎn)上各類(lèi)界面表面張力系數(shù)σ水固、σ油固、σ油水之間的平衡狀態(tài)決定的。Σ油水力圖使水滴的表面收縮到最小，以降低油水之間的表面能;σ油固力圖使水滴展開(kāi)以蓋住固體表面(因?yàn)楣腆w表面本身無(wú)法收縮，故力圖吸附液體來(lái)降低表面張力)，以降低油固之間的表面能。Σ水固力圖減小水固界面面積，以降低水固界面能。當(dāng)體系達(dá)到平衡時(shí)，水滴與固體表面形成一定大小的接觸角。Θ越小，潤(rùn)濕性能越好。

根據(jù)接觸角的大小，固體物質(zhì)分為兩類(lèi)，一類(lèi)固體是水對(duì)其潤(rùn)濕性能良好，而油對(duì)其潤(rùn)濕性能不好，這類(lèi)固體稱(chēng)為親水性固體或憎油性固體(θ<90°)，如玻璃、石英、各類(lèi)無(wú)機(jī)鹽和金屬氧化物等;另一類(lèi)固體是油對(duì)其潤(rùn)濕性能良好，而水對(duì)其潤(rùn)濕性能不好，稱(chēng)為親油性固體或憎水性固體(θ>90°)，如固態(tài)烴，大烴基弱極性有機(jī)固體，無(wú)機(jī)鹽的金屬硫化物等。液體物質(zhì)大體也分為兩類(lèi)，一類(lèi)為非極性液體(如烴類(lèi)液體)，幾乎能良好潤(rùn)濕絕大多數(shù)固體;另一類(lèi)為極性液體(如水)，則只能良好潤(rùn)濕少數(shù)固體(如玻璃、石英、無(wú)機(jī)鹽等)?？梢哉J(rèn)為，液體與固體的極性越接近，潤(rùn)濕性能越好。

油水分散體系屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，可以通過(guò)某些工藝措施來(lái)破壞維持這種分散體系穩(wěn)定存在的條件，從而使油中的微小水粒子聚成較大的水滴，再通過(guò)沉降實(shí)現(xiàn)油水分離。過(guò)濾脫水利用纖維介質(zhì)對(duì)油和水的不同親和作用，順序通過(guò)兩種過(guò)濾層：凝聚層和斥水層，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化水的過(guò)濾分離。

水滴同聚結(jié)纖維層的相互作用主要有三種情況：截獲(運(yùn)動(dòng)的微小水滴直接同纖維接觸)、布朗擴(kuò)散和慣性碰撞。重力、靜電電荷和范德華力均會(huì)對(duì)這三種相互作用施加影響。水滴在這些作用下與纖維接觸。

水滴同纖維接觸時(shí)，它們之間滯留有油膜。但聚結(jié)纖維層是親水物質(zhì)，水滴能從親水表面將油膜置換，所以水滴從纖維上將油膜置換并使纖維潤(rùn)濕，使水滴粘附于纖維之上。

水滴向纖維粘附的效率取決與纖維表面的性質(zhì)接觸角θ、直徑以及水滴的粒度。并且，接觸角越小，纖維的直徑越小，水滴的粒度越大，水滴就越易向纖維表面粘附。

根據(jù)自由表面能減小的原則，水滴在潤(rùn)濕纖維以后會(huì)以?xún)煞N方式凝聚：

(1)水滴在潤(rùn)濕纖維表面凝聚。水滴不斷粘附在纖維表面上，水滴與水滴相遇會(huì)互相融合，凝聚成大水滴;

(2)水滴在纖維孔隙中的凝聚。由于纖維層密度很大，纖維之間的孔隙很小，水滴與水滴也會(huì)在纖維孔隙中相遇互相融合，凝聚成大水滴。

兩種情況在接觸角0°～180°內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。頭一種情況占主要地位。當(dāng)水滴達(dá)到一定的粒度時(shí)，在油液流動(dòng)力和水滴本身的重力作用下，水滴會(huì)從纖維表面脫附或沿著纖維流動(dòng)，并形成向下面纖維聯(lián)結(jié)的水道，在穿過(guò)多孔層以后，在同纖維的粘附力、油液的流體動(dòng)力和重力的作用下，水滴會(huì)從纖維表面脫附。

兩相液體隨油流流至斥水層。斥水層是由接觸角180°的斥水材料制成的。油水在斥水層上由于分界面表面張力的作用，在其毛細(xì)管內(nèi)產(chǎn)生水阻效應(yīng)，油液可順利地通過(guò)斥水層，而水珠則被阻礙。從而實(shí)現(xiàn)了油與水的分離。

水阻效應(yīng)，又稱(chēng)賈敏效應(yīng)：如果液體中存在著比毛細(xì)管內(nèi)徑大的不溶性液滴，而液滴對(duì)毛細(xì)管的潤(rùn)濕不好，則毛細(xì)管會(huì)對(duì)其產(chǎn)生阻力作用。產(chǎn)生水阻效應(yīng)的原因可應(yīng)用表面能加以解釋。球形水滴要通過(guò)毛細(xì)管，就必須改變形狀，從球形變?yōu)榉乔蛐?，從而增大了水滴同油之間的界面面積，表面能也隨之增大。要增大表面能必須增大外加壓力做功(即表面功)，這種外加壓力即是克服賈敏效應(yīng)的力。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在工程機(jī)械設(shè)備使用的過(guò)程中我們要對(duì)液壓油進(jìn)行及時(shí)的過(guò)濾和維護(hù)，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。不斷采用新的技術(shù)和新的工藝來(lái)提升液壓油的純凈度，減少機(jī)械故障。