一種新型濾材組合試驗方法及驗證

高宏偉

航空工業(yè)(新鄉(xiāng))計測科技有限公司，河南新鄉(xiāng) 453019

0 引言

雙聯(lián)式燃油濾清器在汽車行業(yè)中應用廣泛。從大量的雙聯(lián)式燃油濾清器多次通過試驗結(jié)果表明，雙聯(lián)式燃油濾清器過濾性能的優(yōu)劣關(guān)鍵在于其所選擇的濾材組合是不是最佳的匹配方案。為雙聯(lián)式燃油濾清器選擇最優(yōu)匹配方案的濾材組合不僅能實現(xiàn)其可靠的過濾能力，還能起到降低研發(fā)成本的作用。因此，測試濾材組合在整體使用中各自的過濾性能是否都發(fā)揮到最優(yōu)具有特別重要的意義。

1 濾材組合常用的試驗方法

目前，國內(nèi)的雙聯(lián)式燃油濾清器在設計選材階段常用的試驗方法是將濾材疊加復合在一起進行多次通過試驗，這種試驗方法只能測試濾材組合整體的過濾比和納污容量，不能監(jiān)測濾材組合在整體使用中各自的過濾比和壓差變化情況。當濾材組合的過濾性能無法滿足技術(shù)要求時，再加上設計人員不了解濾材組合在整體使用中各自的真實過濾性能發(fā)揮情況，就會出現(xiàn)濾材匹配的盲目性，導致雙聯(lián)式燃油濾清器的研發(fā)周期延長,研發(fā)成本增加。

2 新型濾材組合試驗工裝及其方法介紹

2.1 試驗工裝介紹

新型濾材組合的多次通過試驗工裝如圖1所示。

圖1 新型濾材組合試驗工裝

該工裝具有如下特點：

(1)上殼體1與下殼體11用螺栓連接，內(nèi)部形成空腔,空腔內(nèi)通過套筒6安裝有串聯(lián)的兩個過濾組件；

(2)過濾組件包括：支撐孔板(5、9)、密封墊(2、4、8、10)、濾材放置位(3、7)；

(3)套筒6上下端面上開設有密封槽,密封槽內(nèi)的密封圈將套筒與過濾組件密封;

(4)套筒6壁上開設有沿周向的長孔，下殼體11上開設有與長孔相通的螺紋孔，螺紋孔用于取樣和測壓；

(5)套筒6外壁在長孔的上下位置開設有環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)的密封圈用于套筒與下殼體11密封，防止油液從套筒6與下殼體11的縫隙流出；

(6)出油端口設置有一個測壓點；進油端口設置有兩個測壓點。

在試驗工裝上設置的4個測壓點相當于兩個壓差傳感器，可實時監(jiān)測試驗過程中濾材組合各自的壓差變化情況；設置的一個取樣接頭可測試出濾材組合間油液中的顆粒尺寸及分布。此外借助多次通過試驗臺的上、下游顆粒傳感器分別檢測濾材組合試驗工裝的進、出口油液中的顆粒尺寸及分布。通過試驗結(jié)果可掌握濾材組合在整體使用中各自的真實過濾性能發(fā)揮情況，當所選擇的濾材組合的過濾能力滿足實際使用要求時，有利于設計人員了解濾材組合是不是最佳的匹配方案；當所選擇的濾材組合的過濾能力無法滿足實際使用要求時，有利于設計人員根據(jù)試驗結(jié)果分析出哪一個濾材制約著濾材組合的過濾能力，進一步明確濾材組合的改進方向，從而制定最優(yōu)的濾材組合匹配方案。此外，這種試驗方法還可按需更換和任意匹配濾材組合，不受加工工藝限制。

2.2 過濾比測試

濾材組合中粗效和高效濾材的過濾比測試場景如圖2所示。

圖2 濾材組合過濾比測試場景

在加污試驗中，其操作流程如下：

(1)使用多次通過試驗臺的上、下游顆粒傳感器測試濾材組合上、下游油液中不同粒徑尺寸的顆粒數(shù)量濃度；

(2)使用S40便攜式液體顆粒計數(shù)器測試粗效和高效濾材間油液中不同粒徑尺寸的顆粒數(shù)量濃度；

(3)根據(jù)公式(1)分別計算出粗效濾材的過濾效率、高效濾材的過濾效率以及濾材組合的過濾效率。其中，粗效濾材測試粒徑的上游顆粒數(shù)為多次通過試驗臺上游顆粒傳感器對應粒徑尺寸的顆粒統(tǒng)計數(shù)值，測試粒徑的下游顆粒數(shù)為S40便攜式液體顆粒計數(shù)器對應粒徑尺寸的顆粒統(tǒng)計數(shù)值；高效濾材測試粒徑的上游顆粒數(shù)為S40便攜式液體顆粒計數(shù)器對應粒徑尺寸的顆粒統(tǒng)計數(shù)值，測試粒徑的下游顆粒數(shù)為多次通過試驗臺下游顆粒傳感器對應粒徑尺寸的顆粒統(tǒng)計數(shù)值；濾材組合測試粒徑的上、下游顆粒數(shù)為多次通過試驗臺上、下游顆粒傳感器對應粒徑尺寸的顆粒統(tǒng)計數(shù)值。

(1)

式中：為被試濾材組合測試粒徑的過濾比；為被試濾材組合測試粒徑的上游顆粒數(shù)；為被試濾材組合測試粒徑的下游顆粒數(shù)。

2.3 壓差測試

濾材組合中粗效和高效濾材的壓差測試場景如圖3所示。

圖3 濾材組合壓差測試場景

在加污試驗中，其操作流程如下：

(1)使用多次通過試驗臺的總成測壓點測出濾材組合試驗工裝的空殼壓降；

(2)使用多次通過試驗臺的總成測壓點測出濾材組合的清潔總成壓差，濾材組合的清潔總成壓降與濾材組合試驗工裝空殼壓降的差值即為濾材組合的清潔濾材壓降；

(3)使用多次通過試驗臺的濾芯測壓點測出濾材組合中粗效濾材的壓降，濾材組合的清潔濾材壓降與粗效濾材壓降的差值即為濾材組合中高效濾材的壓降。

3 應用實踐

根據(jù)試驗標準，應用新方法對A+B型濾材組合進行多次通過試驗，試驗參數(shù)見表1。

表1 試驗參數(shù)

濾材組合的過濾效率結(jié)果見表2，壓差-時間曲線如圖4所示。

表2 濾材組合的過濾效率結(jié)果 單位:%

圖4 濾材組合的壓差-時間曲線

由表2可知，A+B型濾材組合的過濾效率不滿足合格指標要求，B型濾材制約著A+B型濾材組合的過濾效率;由圖4可以看出，在整個試驗過程中，B型濾材壓差上升緩慢，A+B型濾材組合的壓差主要是由A型濾材建立起來的，B型濾材試驗前后的壓差變化不大。基于以上的分析，A+B型濾材組合不是最佳的匹配方案，該濾材組合需更換B型濾材。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種新型濾材組合的試驗方法，并結(jié)合某型濾材組合的多次通過試驗結(jié)果，客觀地驗證了該試驗方法在輔助雙聯(lián)式燃油濾清器設計人員制定最優(yōu)的濾材匹配方案，減少濾材組合選擇上的盲目性，縮短研發(fā)周期等方面的實用性。