吳強，李超

(1.航空工業(yè)(新鄉(xiāng))計測科技有限公司，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重要過濾性能指標，其大小決定著過濾器的使用壽命和更換頻率，進而影響到用戶的運行維護成本，因此，無論是制造商還是用戶都對該項性能的優(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)計開發(fā)的一類過濾器，如圖1所示，它由一個粗濾器(以下簡稱粗濾)和一個精濾器(以下簡稱精濾)兩個濾筒組成，工作時，油液經(jīng)過粗濾過濾后進入精濾過濾，粗濾分擔(dān)了精濾的納污負擔(dān)，進而比一般的單筒過濾器納污容量大、壽命長。雙聯(lián)燃油濾清器的設(shè)計關(guān)鍵在于粗濾和精濾在過濾性能參數(shù)的合理匹配，其中任何一個濾芯納污容量過小都會形成“短板效應(yīng)”，降低總成的納污容量，只有使兩個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)計要領(lǐng)，文中作者提出了一種針對雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器納污容量試驗的新方法。

圖1 某型雙聯(lián)燃油濾清器

1 傳統(tǒng)納污容量試驗方法在雙聯(lián)濾清器試驗中的局限性

目前燃油濾清器納污容量的試驗標準主要有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，直至達到規(guī)定的燃油濾清器的極限壓差后停止試驗，然后根據(jù)污染物的注入量和系統(tǒng)殘余量計算出濾清器的納污容量。由于這些方法都是只進行單個濾清器的壓差監(jiān)測，在進行雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器試驗時就會暴露其局限性，即不能分別掌握粗濾和精濾的壓差變化情況，而這些試驗信息對于雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器的設(shè)計和改進是至關(guān)重要的，尤其是在產(chǎn)品性能達不到技術(shù)要求時，不能幫助設(shè)計人員準確定位產(chǎn)品缺陷，這樣一來勢必造成改進的盲目性，使新產(chǎn)品的試驗次數(shù)和研發(fā)成本增加，研發(fā)周期延長,甚至失去搶占市場的先機。針對該類產(chǎn)品的試驗方法必須在傳統(tǒng)試驗方法的基礎(chǔ)上加以改進，彌補上述不足，才能體現(xiàn)試驗室納污容量試驗的作用和價值，作為設(shè)計工作的技術(shù)支撐和改進依據(jù)。

2 新的納污容量試驗方法及其試驗工裝

為了彌補傳統(tǒng)納污容量試驗方法的不足，文中提出了一種針對雙聯(lián)旋裝式燃油濾清器的納污容量試驗新方法，并設(shè)計了雙聯(lián)旋裝式濾清器通用試驗工裝以增強該方法的可操作性，同時便于推廣應(yīng)用。其試驗系統(tǒng)原理如圖2所示，試驗時被試產(chǎn)品接入試驗系統(tǒng)B，以額定流量作為試驗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)注入試驗油箱8中，污染物進入到試驗系統(tǒng)B后將持續(xù)的被被試產(chǎn)品過濾，直至被試產(chǎn)品達到規(guī)定的極限壓差時終止試驗。該試驗方法與傳統(tǒng)試驗方法的不同之處在于，通過設(shè)計和運用試驗工裝(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工裝，然后分別增加了粗濾和精濾的壓差監(jiān)測，其他試驗操作和步驟與采用的試驗標準一致。該試驗方法的優(yōu)點在于，通過在試驗過程中可實時記錄粗濾、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;通過分別繪制粗濾、精濾及總成3條壓差-時間關(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)計人員明確產(chǎn)品缺陷及改進方向，采取針對性措施，減少試驗次數(shù)，降低研發(fā)成本。

圖2 試驗系統(tǒng)原理

圖3 試驗工裝使用示意

3 典型應(yīng)用實例分析

根據(jù)ISO 19438中規(guī)定的凈壓差的5%、10%、15%、20%、40%、80%、100%時間點繪制壓差-時間關(guān)系曲線，并對其進行分析，每個實例代表一種產(chǎn)品納污容量性能狀態(tài)，可為設(shè)計者分析不同的試驗結(jié)果提供參考。

3.1 實例1分析

試驗實例1的壓差-時間曲線如圖4所示，在整個試驗過程中，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，在總成達到極限壓差時，粗濾壓差上升不到10 kPa，其納污能力并沒有充分發(fā)揮。如果此時總成的納污量沒有滿足預(yù)期要求，就要針對精濾濾芯進行改進，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;如果此時總成的納污容量已經(jīng)滿足預(yù)期指標，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)品性能的同時兼顧效益提升。

圖4 試驗實例1的壓差-時間曲線

3.2 實例2分析

試驗實例2的壓差-時間曲線如圖5所示。

圖5 試驗實例2的壓差-時間曲線

隨著試驗的進行，粗濾壓差上升迅速，而精濾在總成達到極限壓差時僅有小幅度上升，粗濾在總成壓差上升中做了主要貢獻，精濾的納污能力僅僅發(fā)揮了一小部分，產(chǎn)生類似試驗結(jié)果的產(chǎn)品應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品總成納污容量實施改進。如果此時總成的納污量沒有滿足預(yù)期要求，就要針對粗濾濾芯進行改進，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一步發(fā)揮精濾潛力，從而提高總成納污容量;如果此時總成的納污容量已經(jīng)滿足預(yù)期指標，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)品性能的同時兼顧效益提升。

3.3 實例3分析

試驗實例3的壓差-時間曲線如圖6所示。

圖6 試驗實例3的壓差-時間曲線

整個試驗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，如果過濾效率也達到了預(yù)期指標，就證明該產(chǎn)品的粗濾和精濾達到了合理匹配，是比較理想的設(shè)計方案。

4 結(jié)語

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