詳述：工程機械液壓油過濾技術原理及應用

一、前言

液壓油做為工程機械液壓系統工作的能量傳遞介質，在液壓系統中起著能量傳遞、系統潤滑、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的工作性能、液壓元件壽命等，因此在工程機械液壓系統中過濾技術的應用較為廣泛。液壓油的過濾是一項很關鍵的技術，一旦液壓油清潔度出現問題必然會影響到工程機械設備的正常運行。

液壓油過濾器

二、液壓油過濾技術簡介

液壓油過濾技術其內利用親油疏水技術和“氣穴”原理，油液在真空分離器中的接觸面積擴大為原來的數百倍，而“氣穴”系統又使油蒸發表面積不斷增大，且蒸發界面不斷更新，最大限度地增加了油在真空系統中的行程和靜態水分揮發面積，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并由真空系統排出。由真空分離器上部排出的水、氣體，經冷卻系統逐級降溫除濕后，最后由真空泵排向空中。真空分離器中經真空汽化脫水后的干燥油液，經輸油泵由負壓升為正壓，經過精濾后，凈油從出油口排出，完成整個凈油過程。液壓油過濾技術是工程機械中進行系統防護的一項重要技術由于液壓油在系統中是表示傳遞壓力、保持潤滑、能夠進行冷卻密封的作用如果選擇不恰當的話則會導致系統出現故障和污染現象因此在選擇液壓油中應該按照相應的規則和正確的操作程序進行不同材質的液壓油不能混合使用否則會產生巨大的污染在使用時還應按照規則進行定期的維護長期監測才能發揮出設備的最大利用率。

三、過濾脫水原理

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

圖1所示為油、水和固體三相達到平衡時，在三相的交界處，會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所決定。具體說是由作用在三相點上各類界面表面張力系數σ水固、σ油固、σ油水之間的平衡狀態決定的。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以蓋住固體表面(因為固體表面本身無法收縮，故力圖吸附液體來降低表面張力)，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。當體系達到平衡時，水滴與固體表面形成一定大小的接觸角。Θ越小，潤濕性能越好。

根據接觸角的大小，固體物質分為兩類，一類固體是水對其潤濕性能良好，而油對其潤濕性能不好，這類固體稱為親水性固體或憎油性固體(θ<90°)，如玻璃、石英、各類無機鹽和金屬氧化物等;另一類固體是油對其潤濕性能良好，而水對其潤濕性能不好，稱為親油性固體或憎水性固體(θ>90°)，如固態烴，大烴基弱極性有機固體，無機鹽的金屬硫化物等。液體物質大體也分為兩類，一類為非極性液體(如烴類液體)，幾乎能良好潤濕絕大多數固體;另一類為極性液體(如水)，則只能良好潤濕少數固體(如玻璃、石英、無機鹽等)。可以認為，液體與固體的極性越接近，潤濕性能越好。

油水分散體系屬于熱力學不穩定體系，可以通過某些工藝措施來破壞維持這種分散體系穩定存在的條件，從而使油中的微小水粒子聚成較大的水滴，再通過沉降實現油水分離。過濾脫水利用纖維介質對油和水的不同親和作用，順序通過兩種過濾層：凝聚層和斥水層，實現對乳化水的過濾分離。

水滴同聚結纖維層的相互作用主要有三種情況：截獲(運動的微小水滴直接同纖維接觸)、布朗擴散和慣性碰撞。重力、靜電電荷和范德華力均會對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，它們之間滯留有油膜。但聚結纖維層是親水物質，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。

根據自由表面能減小的原則，水滴在潤濕纖維以后會以兩種方式凝聚：

(1)水滴在潤濕纖維表面凝聚。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°內同時進行。頭一種情況占主要地位。當水滴達到一定的粒度時，在油液流動力和水滴本身的重力作用下，水滴會從纖維表面脫附或沿著纖維流動，并形成向下面纖維聯結的水道，在穿過多孔層以后，在同纖維的粘附力、油液的流體動力和重力的作用下，水滴會從纖維表面脫附。

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，在其毛細管內產生水阻效應，油液可順利地通過斥水層，而水珠則被阻礙。從而實現了油與水的分離。

水阻效應，又稱賈敏效應：如果液體中存在著比毛細管內徑大的不溶性液滴，而液滴對毛細管的潤濕不好，則毛細管會對其產生阻力作用。產生水阻效應的原因可應用表面能加以解釋。球形水滴要通過毛細管，就必須改變形狀，從球形變為非球形，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的力。

四、結束語

綜上所述，在工程機械設備使用的過程中我們要對液壓油進行及時的過濾和維護，保證機械設備的正常運行。不斷采用新的技術和新的工藝來提升液壓油的純凈度，減少機械故障。