雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器納污容量試驗(yàn)新方法及應(yīng)用

吳強(qiáng)，李超

(1.航空工業(yè)(新鄉(xiāng))計(jì)測(cè)科技有限公司，河南新鄉(xiāng) 453019;2.陸裝駐洛陽地區(qū)航空軍事代表室，河南洛陽 471000)

0 引言

納污容量是過濾器的一項(xiàng)重要過濾性能指標(biāo)，其大小決定著過濾器的使用壽命和更換頻率，進(jìn)而影響到用戶的運(yùn)行維護(hù)成本，因此，無論是制造商還是用戶都對(duì)該項(xiàng)性能的優(yōu)劣非常重視。雙聯(lián)燃油濾清器就是為了提高納污容量而設(shè)計(jì)開發(fā)的一類過濾器，如圖1所示，它由一個(gè)粗濾器(以下簡(jiǎn)稱粗濾)和一個(gè)精濾器(以下簡(jiǎn)稱精濾)兩個(gè)濾筒組成，工作時(shí)，油液經(jīng)過粗濾過濾后進(jìn)入精濾過濾，粗濾分擔(dān)了精濾的納污負(fù)擔(dān)，進(jìn)而比一般的單筒過濾器納污容量大、壽命長(zhǎng)。雙聯(lián)燃油濾清器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于粗濾和精濾在過濾性能參數(shù)的合理匹配，其中任何一個(gè)濾芯納污容量過小都會(huì)形成“短板效應(yīng)”，降低總成的納污容量，只有使兩個(gè)濾芯的納污能力都得到充分發(fā)揮，才能最大限度地提升產(chǎn)品總成的納污容量。結(jié)合該類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，文中作者提出了一種針對(duì)雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器納污容量試驗(yàn)的新方法。

圖1 某型雙聯(lián)燃油濾清器

1 傳統(tǒng)納污容量試驗(yàn)方法在雙聯(lián)濾清器試驗(yàn)中的局限性

目前燃油濾清器納污容量的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO 4020：2001、ISO/TS 13353：2002、ISO 19438：2003等，這些方法都是通過油液循環(huán)系統(tǒng)將污染物隨油液持續(xù)注入濾清器中，直至達(dá)到規(guī)定的燃油濾清器的極限壓差后停止試驗(yàn)，然后根據(jù)污染物的注入量和系統(tǒng)殘余量計(jì)算出濾清器的納污容量。由于這些方法都是只進(jìn)行單個(gè)濾清器的壓差監(jiān)測(cè)，在進(jìn)行雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器試驗(yàn)時(shí)就會(huì)暴露其局限性，即不能分別掌握粗濾和精濾的壓差變化情況，而這些試驗(yàn)信息對(duì)于雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)是至關(guān)重要的，尤其是在產(chǎn)品性能達(dá)不到技術(shù)要求時(shí)，不能幫助設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確定位產(chǎn)品缺陷，這樣一來勢(shì)必造成改進(jìn)的盲目性，使新產(chǎn)品的試驗(yàn)次數(shù)和研發(fā)成本增加，研發(fā)周期延長(zhǎng),甚至失去搶占市場(chǎng)的先機(jī)。針對(duì)該類產(chǎn)品的試驗(yàn)方法必須在傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，彌補(bǔ)上述不足，才能體現(xiàn)試驗(yàn)室納污容量試驗(yàn)的作用和價(jià)值，作為設(shè)計(jì)工作的技術(shù)支撐和改進(jìn)依據(jù)。

2 新的納污容量試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)工裝

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)納污容量試驗(yàn)方法的不足，文中提出了一種針對(duì)雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器的納污容量試驗(yàn)新方法，并設(shè)計(jì)了雙聯(lián)旋裝式濾清器通用試驗(yàn)工裝以增強(qiáng)該方法的可操作性，同時(shí)便于推廣應(yīng)用。其試驗(yàn)系統(tǒng)原理如圖2所示，試驗(yàn)時(shí)被試產(chǎn)品接入試驗(yàn)系統(tǒng)B，以額定流量作為試驗(yàn)流量使油液通過泵源的輸送持續(xù)流過被試產(chǎn)品，然后返回油箱8，如此持續(xù)循環(huán)，試驗(yàn)開始后，通過污染物注入系統(tǒng)A將污染物配制的具有一定污染物質(zhì)量濃度的污染液持續(xù)注入試驗(yàn)油箱8中，污染物進(jìn)入到試驗(yàn)系統(tǒng)B后將持續(xù)的被被試產(chǎn)品過濾，直至被試產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的極限壓差時(shí)終止試驗(yàn)。該試驗(yàn)方法與傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的不同之處在于，通過設(shè)計(jì)和運(yùn)用試驗(yàn)工裝(圖3)，把粗濾和精濾分別通過加工好的雙向外螺紋連接接頭連接于試驗(yàn)工裝，然后分別增加了粗濾和精濾的壓差監(jiān)測(cè)，其他試驗(yàn)操作和步驟與采用的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一致。該試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于，通過在試驗(yàn)過程中可實(shí)時(shí)記錄粗濾、精濾及總成兩端的壓差變化，相比傳統(tǒng)方法能夠額外掌握粗濾和精濾的壓差變化趨勢(shì);通過分別繪制粗濾、精濾及總成3條壓差-時(shí)間關(guān)系曲線，可以直觀地判斷產(chǎn)品納污容量存在的問題，得出引起雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器總成納污容量下降的主因是粗濾還是精濾，或者兩者性能都不理想。從而有利于設(shè)計(jì)人員明確產(chǎn)品缺陷及改進(jìn)方向，采取針對(duì)性措施，減少試驗(yàn)次數(shù)，降低研發(fā)成本。

圖2 試驗(yàn)系統(tǒng)原理

圖3 試驗(yàn)工裝使用示意

3 典型應(yīng)用實(shí)例分析

根據(jù)ISO 19438中規(guī)定的凈壓差的5%、10%、15%、20%、40%、80%、100%時(shí)間點(diǎn)繪制壓差-時(shí)間關(guān)系曲線，并對(duì)其進(jìn)行分析，每個(gè)實(shí)例代表一種產(chǎn)品納污容量性能狀態(tài)，可為設(shè)計(jì)者分析不同的試驗(yàn)結(jié)果提供參考。

3.1 實(shí)例1分析

試驗(yàn)實(shí)例1的壓差-時(shí)間曲線如圖4所示，在整個(gè)試驗(yàn)過程中，隨著污染物的持續(xù)注入，粗濾壓差上升緩慢，精濾壓差在40 min后急劇上升，為總成壓差上升做了主要貢獻(xiàn)，在總成達(dá)到極限壓差時(shí)，粗濾壓差上升不到10 kPa，其納污能力并沒有充分發(fā)揮。如果此時(shí)總成的納污量沒有滿足預(yù)期要求，就要針對(duì)精濾濾芯進(jìn)行改進(jìn)，提高精濾納污能力，比如增加濾芯波紋數(shù)量或更換納污容量更大的濾材等;如果此時(shí)總成的納污容量已經(jīng)滿足預(yù)期指標(biāo)，那就可以采取適當(dāng)?shù)慕当敬胧?，比如減少粗濾波紋數(shù)量或更換濾材等，以降低粗濾納污能力，在保證產(chǎn)品性能的同時(shí)兼顧效益提升。

圖4 試驗(yàn)實(shí)例1的壓差-時(shí)間曲線

3.2 實(shí)例2分析

試驗(yàn)實(shí)例2的壓差-時(shí)間曲線如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)實(shí)例2的壓差-時(shí)間曲線

隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，粗濾壓差上升迅速，而精濾在總成達(dá)到極限壓差時(shí)僅有小幅度上升，粗濾在總成壓差上升中做了主要貢獻(xiàn)，精濾的納污能力僅僅發(fā)揮了一小部分，產(chǎn)生類似試驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)品應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品總成納污容量實(shí)施改進(jìn)。如果此時(shí)總成的納污量沒有滿足預(yù)期要求，就要針對(duì)粗濾濾芯進(jìn)行改進(jìn)，提高粗濾納污能力，比如增加粗濾濾芯波紋數(shù)量或更換過濾精度較低的濾材等，通過提高粗濾的納污容量將能進(jìn)一步發(fā)揮精濾潛力，從而提高總成納污容量;如果此時(shí)總成的納污容量已經(jīng)滿足預(yù)期指標(biāo)，那同樣可以采取適當(dāng)?shù)慕当敬胧?，比如適當(dāng)減少精濾濾芯波紋數(shù)量或更換過濾精度相當(dāng)?shù){污容量稍小的濾材等，適當(dāng)降低精濾納污能力，在保證產(chǎn)品性能的同時(shí)兼顧效益提升。

3.3 實(shí)例3分析

試驗(yàn)實(shí)例3的壓差-時(shí)間曲線如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)實(shí)例3的壓差-時(shí)間曲線

整個(gè)試驗(yàn)過程粗濾壓差和精濾壓差近似同步且平穩(wěn)上升，該結(jié)果現(xiàn)象表明粗濾和精濾的納污能力都得到了充分發(fā)揮，如果過濾效率也達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)，就證明該產(chǎn)品的粗濾和精濾達(dá)到了合理匹配，是比較理想的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)語

該納污容量試驗(yàn)方法通過設(shè)計(jì)通用性強(qiáng)的試驗(yàn)工裝，并增加了雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器納污容量試驗(yàn)過程中粗濾和精濾的壓差監(jiān)控，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在進(jìn)行該類產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)的不足，能夠幫助設(shè)計(jì)者獲取更多的試驗(yàn)信息，進(jìn)而準(zhǔn)確定位產(chǎn)品缺陷，為采取針對(duì)性改進(jìn)措施提供依據(jù)。采用該試驗(yàn)方法服務(wù)于雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器的研發(fā)，可有效減少試驗(yàn)次數(shù)，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，該納污容量試驗(yàn)方法可為相關(guān)研發(fā)設(shè)計(jì)人員提供參考。