水壓系統以水作為工作介質,與礦物油相比,水具有粘度低、腐蝕性強、可壓縮性小、熱膨脹系數小、比熱容及導熱系數大等特性,而水的較低的粘度、較高的腐蝕性是制約水用Y型過濾器發展的兩大瓶頸。
1、水用Y型過濾器密封技術
水用Y型過濾器的閥體與閥蓋之間存在縫隙,水壓系統的泄漏主要是縫隙泄漏。以同心環形縫隙因壓力差產生的泄漏量為例,其泄漏量計算式為:
其中:Q為泄漏量/(m3·S-1);ɡ為縫隙量/m;d為孔直徑/m;△P為縫隙兩端壓力差/Pa;為縫隙長/m;μ為動力黏度/(Pa·S)。
式中,QCC1/L,QCC。因水的黏度僅為礦物油的1/120~1/30,顯然,在壓差相同,縫隙結構尺寸也相同的條件下,水壓傳動的泄漏量則為液壓傳動泄漏量的30~120倍,系統的效率極大地降低。作為水壓傳動系統,減少泄漏量的辦法之一就是盡可能控制縫隙量,為此要求即提高配合面的尺寸精度,減小配合間隙,當然還要保證配合件的相對運動需要。然而,配合間隙的減小,水中污染物會因此堵塞縫隙,致使運動件動作失靈,甚至卡死,導致系統故障。實踐證明,流體傳動系統故障80%左右源于工作介質污染。由此可見,開發適應水用Y型過濾器尤為重要。
2、水用Y型過濾器抗腐蝕技術
水具有腐蝕性,特別是海水具有極強的化學及電化學腐蝕能力,會引起腐蝕疲勞、應力腐蝕開裂、材料轉移、塑性老化等問題,使材料強度下降,零件表面質量破壞,同時也會影響到零件的尺寸穩定性,使元件使用壽命下降。
水壓傳動的研究熱點之一,即在水中加入何種添加劑能解決水的腐蝕性,增強其自潤滑性。有些液壓設備如水壓機、礦山機械、液壓支架等以水基液壓油為工作介質。水基液壓油的主要成分是水,加入某些防銹、潤滑等添加劑,價格便宜,耐火、抗燃,但潤滑性差、腐蝕性強、適用溫度范圍較小。國外20世紀70年代初隨能源危機開發的高水基液(HWBF)已演變到第三代。這種高水基液實際上是一種微型乳化液,是在95%水相中均勻散布著水溶性抗磨添加劑的膠狀懸浮液。但這種高水基液卻無法解決環保問題。
目前水用Y型過濾器的抗腐設計主要從材料的選擇入手。如不銹鋼、陶瓷、碳纖維增強塑料(CFRP)、合金等抗腐蝕能力強的材料已成為制造水用Y型過濾器的主要材料。水系統中Y型過濾器的研制與開發,其殼體、濾芯的材料選擇也是關鍵。
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