液压滤中创新型高效过滤介质的设计与性能分析

[摘 要]文章旨在设计一种创新型高效过滤介质用于液压系统中的过滤器，以提高过滤性能和延长设备使用寿命，采用多孔介质的设计理念并结合纳米技术和复合材料制备工艺，制备了一种新型过滤介质，通过试验测试和性能分析验证了该过滤介质在过滤效率、压力损失和使用寿命等方面的显著优势，该研究成果对液压系统的稳定运行和设备维护具有重要意义。

[关键词]液压系统；过滤介质；多孔材料；纳米技术；性能分析

[中图分类号]TH137.85 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2024）06–0091–03

Design and Performance Analysis of Innovative High Efficiency Filter Medium in Hydraulic Filter

LI Jinhai

[Abstract]This study aims to design an innovative and efficient filter medium for the filter in the hydraulic system to improve the filter performance and extend the service life of the equipment. The researchers adopted the design concept of porous media and combined nanotechnology and composite material preparation process to prepare a new filter medium. Through the test and performance analysis， the researchers verified the significant advantages of the filter medium in filtration efficiency， pressure loss and service life， etc. The research results are of great significance for the stable operation and equipment maintenance of the hydraulic system.

[Keywords]hydraulic system； filter medium； porous material； nanotechnology； performance analysis

液压系统在工程和工业领域中被广泛应用，如机械制造、航空航天、汽车工业等，而过滤器作为液压系统中不可或缺的组成部分，其过滤介质的设计与性能直接影响着系统的运行效率和设备的使用寿命。传统的过滤介质存在着过滤效率低、压力损失大、易堵塞等问题，为此设计一种创新型高效过滤介质，以提高液压系统的过滤性能和稳定性。

1 液压滤中创新型高效过滤介质的特征

1.1 多孔性结构

多孔性结构在新型过滤介质设计中至关重要，这种设计利用材料内部的多个微小孔隙有效增加了过滤介质的表面积，从而提高了其过滤效率和性能。多孔性结构的应用使得过滤介质的表面积得到了显著增加，与传统的平面或密集结构的过滤介质相比，多孔性结构大幅增加了液体与介质接触的表面积，这意味着液体通过过滤介质时更多的颗粒物会与介质表面接触，增加了颗粒物被捕获的可能性，同时，多孔性结构的设计还有助于液体更充分地接触到过滤介质的表面从而提高过滤效率。由于介质内部存在大量微小孔隙，液体在通过时不仅会在表面被过滤还会渗透进入孔隙中，进一步增加了颗粒物被捕获的机会，这种全方位的过滤方式确保了液体中的杂质可被有效去除，提高了过滤的彻底程度[1]。不同多孔性结构对过滤介质的表面积增加效果见表1。

从表1数据和公式可看出多孔性结构相较于平面结构，在增加表面积和提升过滤效率上均具有显著优势，这是因为多孔性结构利用材料内部的微小孔隙使得液体更充分地接触到过滤介质的表面，并且在介质内部形成了复杂的通道网络，增加了颗粒物被捕获的机会，从而提高了过滤效率，因此多孔性结构在新型过滤介质设计中具有重要的应用前景[2]。

1.2 表面改性

表面改性是在过滤介质设计中的一个重要特性，其对过滤性能的提升起到了关键作用，通过对过滤介质表面进行特殊改性处理，可改善介质的吸附能力，从而增强对不同颗粒物的捕获效果，提高过滤精度。一种常见的表面改性方法是利用化学处理或物理处理来改变过滤介质的表面性质，例如，通过在过滤介质表面涂覆特定的化学物质或添加表面活性剂，可使介质表面具有更高的亲吸附性，从而增强对颗粒物的吸附能力，这样即使是微小的颗粒物也能够被有效地捕获，大幅提高了过滤精度。

例如，考虑一个液压系统中使用的过滤介质，在没有表面改性的情况下，介质的表面可能相对平滑，颗粒物附着的能力有限，造成一些微小的颗粒物可能会通过过滤介质而未被捕获，降低了过滤精度进而影响了液压系统的稳定运行，然而一旦对过滤介质进行了表面改性处理情况就会有所不同，改性处理使得介质表面变得更具粘附性，颗粒物更容易被吸附在表面上，这意味着即使是微小的颗粒物，也会被有效地捕获，从而提高过滤精度，因此液压系统在使用经过表面改性处理的过滤介质时，能够更好地保护系统中的关键部件确保其稳定运行。

2 液压滤中创新型高效过滤介质的设计与性能分析

2.1 过滤介质设计

过滤介质的设计是液压系统中关键的一环，其性能直接影响着系统的运行效率和设备的使用寿命，采用多孔介质的设计理念可通过控制多孔结构的形貌和尺寸，实现对不同粒径颗粒的有效过滤，同时引入纳米技术可使介质表面具有更大的比表面积和更强的吸附能力，进而提高过滤效率。

为了验证多孔介质和纳米技术对过滤性能的影响，研究人员进行了一系列试验，选择了高强度、耐腐蚀的复合材料作为过滤介质的基础材料，并通过特定工艺制备出具有一定孔隙率和均匀孔径分布的多孔结构，同时在介质表面引入纳米颗粒增加其表面积和吸附能力[3]。

将不同粒径的颗粒溶液通过设计的过滤介质进行过滤，然后通过分析滤液和残渣的粒径分布计算出过滤效率，试验结果见表2。

从表2中可以看出，设计的过滤介质对不同粒径范围的颗粒均有较高的过滤效率，特别是对1～5μm的颗粒，过滤效率达到了98%以上。最后对过滤介质的使用寿命进行了测试，通过连续使用和清洗观察介质的性能变化，试验结果表明，过滤介质具有较长的使用寿命，能够保持较高的过滤效率和较小的压力损失，具有良好的稳定性和耐久性。

综上所述，采用多孔介质设计和纳米技术引入的过滤介质在过滤效率、压力损失和使用寿命等方面都具有显著优势对液压系统的稳定运行和设备维护具有重要意义。

2.2 材料选择与制备

在液压系统中过滤介质需要具备高强度和耐腐蚀的特性，以保证其在不同工作环境下的稳定性和长期可靠性，为此研究人员选择了复合材料作为过滤介质的基础材料，并通过特定工艺制备出具有一定孔隙率和均匀孔径分布的多孔结构。

通过控制原材料的配比和工艺参数可实现对多孔结构的孔隙率进行精确控制，同时利用扫描电子显微镜等先进仪器对多孔结构的孔径分布进行观察和分析，以确保其具有均匀的孔径分布特性。

综上所述，选择高强度、耐腐蚀的复合材料作为基础材料，并通过特定工艺制备出具有一定孔隙率和均匀孔径分布的多孔结构，是设计高效过滤介质的关键步骤之一。这一步骤的合理选择和精确控制对于保证过滤介质的性能和稳定性具有重要意义。

2.3 性能测试与分析

通过测定不同流量条件下的压力损失，研究人员可得出新型过滤介质的压力损失特性并与传统介质进行对比。

研究人员对耐压性进行了测试，耐压性指过滤介质在液体流经时所能承受的最大压力，是保证过滤介质正常工作的重要指标。在试验中研究人员可通过逐渐增加液体的压力，并记录过滤介质的变形情况或者观察其破裂压力测定耐压性。通常在耐压性的测试结果中，以承受的最大压力值表示以确保过滤介质在实际工作中的安全性和稳定性。

综合试验结果分析，研究人员可得出新型过滤介质在过滤效率、压力损失和耐压性等方面的性能优势，这些结果为新型过滤介质在液压系统等领域的应用提供了可靠的技术支撑有助于提高系统的工作效率和可靠性。

3 结束语

本研究成功设计并制备了一种创新型高效过滤介质，该介质具有优异的过滤性能和稳定性，在液压系统中具有广阔的应用前景。未来的研究方向可进一步优化介质结构、探索新型材料以及开发更加智能化的过滤器，以满足不同领域对液压系统不断提升的需求。

参考文献

[1] 高挺，刘显晖，杨帆，等.基于PLC的液压滤油系统控制设计[J].仪器仪表用户，2022，29（10）：9-13.

[2] 杜立鹏.不同条件下液压滤芯多次通过试验研究[J].机床与液压，2019，47（14）：131-133.

[3] 黄芬.浅谈工程机械液压滤清器的选型及使用[J].山东工业技术，2018（11）：3.