Фильтры

Срок службы гидромашин и гидроагрегатов может быть увеличен или понижен в зависимости от качества очистки жидкостей в несколько раз.

Все способы очистки от нерастворимых частиц делятся на две группы:

– отделение загрязнений при прокачке жидкости через пористый фильтровальный материал (фильтрация);

– очистка жидкости в силовых полях — гравитационных, центробежных, магнитных, электрических и др.

При выборе очистителя помимо размера удерживаемых частиц, прочности, пропускной способности, гидравлического сопротивления следует учесть также срок службы фильтра и удобства обслуживания. Фильтровальный материал не должен влиять на жидкость, и наоборот. В соответствии с требованиями к тонкости и особо тонкой очистки, задерживающие частицы загрязнений с условным диаметром соответственно 0,1; 0,5 и 1 мкм.

По способу задерживания частиц загрязнений фильтроэлементы делятся на поверхностные, объемные и комбинированные. Примером поверхностного фильтроэлемента (рисунок 4.3) является плетеная металлическая сетка. Частицы загрязнений, размеры которых больше отверстий сетки, при прокачке жидкости задерживаются. Сетки имеют сравнительно малое гидравлическое сопротивление, хорошо противостоят пульсациям давлений, вибрациям, перегрузкам и изменениям температур; они удобны в эксплуатации, так как не требуют замены и легко промываются.

Объемные фильтрующие элементы выполняются из проницаемого материала значительной толщины: бумаги, картона, целлюлозы, стекловолокна, войлока, замши, сукна, минеральной ваты, пористой керамики, металлокерамики и пр.

Они имеют более высокое гидравлическое сопротивление и часто не могут быть восстановлены, но обеспечивают более качественную фильтрацию и обладают большей грязеемкостью.

Рисунок 4.3 — Поверхностный фильтр:

1 — корпус; 2 — предохранительный клапан; 3 — штуцер подвода жидкости; 4 — фильтрующий элемент

В комбинированных фильтроэлементах в начале по ходу течения жидкости устанавливают объемный фильтроэлемент, обеспечивающий высокую грязеемкость, а затем поверхностный, который полностью отделяет механические примеси.

Основными характеристиками фильтров являются тонкость очистки, пропускная способность, гидравлическое сопротивление и срок службы. Пропускная способность характеризуется количеством жидкости Q, которую может пропустить фильтр с перепадом давления Δр:

, (4.4)

где k — удельная пропускная способность единицы площади фильтровального материала, (таблица 11.1);

Δр = р_вх – р_вых — перепад давления на фильтре, (приложение 14);

S_ф — площадь поверхности фильтра, через которую проходит рабочая жидкость;

μ — динамический коэффициент вязкости жидкости.

, (4.5)

где ρ — плотность жидкости.

Перепад давления на преодоление сопротивления при течении жидкости через фильтр можно определить по формуле:

, (4.6)

где ξ — коэффициент местного сопротивления, (приложение 8);

υ — скорость движения жидкости.

Тонкость очистки определяется наименьшими размерами частиц загрязнений, удерживаемых фильтроэлементами, и зависит от величины пор фильтрующего материала. Оценку тонкости очистки различных материалов определяют по коэффициенту фильтрования:

, (4.7)

где n₁, n₂ — число загрязнений данного размера в пробах нефильтрованной и профильтрованной жидкости соответственно.

В гидродинамических системах сельскохозяйственных машин широкое применение находят также центробежные фильтры (центрифуги) (рисунок 4.5). Если удельный вес частиц больше удельного веса жидкости, то под действием центробежной силы частицы движутся к периферии и осаждаются на внутренней поверхности ротора 2. Жидкость подается через полую ось 3 и форсунки 5 под действием 0,3...0,6 МПа в подвижный ротор, где она достигает скорости вращения, равной скорости ротора. При этом частицы загрязнителя отбрасываются действием центробежной силы к стенкам ротора и осаждаются на них.

Центрифуги можно разделить на фильтры с гидрореактивными и механическими приводами. Большое распространение получили центрифуги с гидрореактивным приводом ротора, развивающим частоту вращения до 600 мин^-1.

Центробежные очистители конструктивно сложнее фильтров, больше их по габаритам и массе, имеет более высокую трудоемкость при изготовлении, наконец, они требует дополнительной энергии па вращение, которая увеличивается по нерв повышения тонкости фильтрации и вязкости жидкости.

Рисунок 4.4 — Центробежный фильтр:

1 – колпак; 2 – ротор; 3 – ось; 4 – корпус; 5 – форсунка