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安全濾芯及試驗(yàn)方法的試驗(yàn)研究

文檔作者：耿鑫寧洪巖霍玉榮文檔來(lái)源：河北億利橡塑集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月08日
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耿鑫寧洪巖霍玉榮：安全濾芯及試驗(yàn)方法的試驗(yàn)研究43
安全濾芯及試驗(yàn)方法的試驗(yàn)研究
Test Study For Safety Fiher El咖ent and Test Method
耿鑫寧洪巖霍玉榮
(河北億利橡塑集團(tuán)有限公司)
[摘要]本文對(duì)《sAE J726 2002》《Iso 501l：2000》關(guān)于安全濾芯的基本概念、試驗(yàn)程序
做了介紹；對(duì)試驗(yàn)操作方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)操作方法可行性進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)；提出了《安
全濾芯絕對(duì)稱量法》的概念，擴(kuò)展了安全濾芯的應(yīng)用目的和使用功能；通過(guò)試驗(yàn)，得出了無(wú)紡
布和紙質(zhì)濾材安全濾芯的阻力、儲(chǔ)灰能力、濾清效率等性能參數(shù)的規(guī)律；論述了紙質(zhì)安全濾芯實(shí)
際應(yīng)用的問(wèn)題。
[關(guān)鍵詞]安全濾芯無(wú)紡布紙質(zhì)安全濾芯二級(jí)濾芯堵塞試驗(yàn)絕對(duì)稱量法
1 安全濾芯的概念
空氣濾清器的安全濾芯位于主濾芯下游，目的
不在于提高濾清效率，主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提供一種保護(hù)
性措施。
第一，在汽車保養(yǎng)時(shí)刻，拆下空氣濾清器主濾
芯，不至于使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口，直接暴露于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)
環(huán)境中，避免贓物污染增壓器進(jìn)氣口；第二，當(dāng)主
濾芯漏裝，或者當(dāng)主濾芯發(fā)生破損，過(guò)濾失效的情
況下，安全濾芯在短期內(nèi)，還可以有一定的過(guò)濾能
力，儲(chǔ)存少量灰塵雜質(zhì)；并不要求儲(chǔ)存能力有多高，
安全濾芯應(yīng)該迅速堵塞，通過(guò)警報(bào)器，提醒駕駛?cè)?
員，空氣濾清器發(fā)生故障，需要停車檢修保養(yǎng)。
安全濾芯只用于干式空氣濾清器，可以選裝，
也可以不裝；基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的概念，裝與不裝安全
濾芯的空氣濾清器總成，只是總成阻力有所增加；
原始效率，儲(chǔ)灰量，全壽命濾清效率，不會(huì)有什么
改進(jìn)；提高空氣濾清器的總效率，不是安全濾芯的
目的。
濾清器行業(yè)，很多情況下把安全濾芯稱為二級(jí)
濾芯，不太貼切，使人很容易理解為是繼主濾芯過(guò)
濾之后，接續(xù)下來(lái)的第二次過(guò)濾；《安全濾芯》比
較名符其實(shí)。
2 安全濾芯的性能要求
2．1 安全濾芯的阻力
安全濾芯裝在主濾芯的內(nèi)部，受結(jié)構(gòu)制約，它
的過(guò)濾面積很小，安全濾芯的孔隙度須大于主濾芯
才是可行的，絕大多數(shù)安全濾芯用無(wú)紡布制造。近
來(lái)，部分重卡也有采用紙質(zhì)的。
3．5
3
礎(chǔ)2．5
姜2
器1．5
制l
0．5
O
+主濾芯+紙質(zhì)安全
芯阻力”a +主濾芯+無(wú)紡布安
全芯kP8
“紙質(zhì)安全濾芯
kPa
aUU 1UUU laUU ZOuU ZaLJu
空氣流量mⅦ
圖l YL55A空濾器裝紙質(zhì)和無(wú)紡布安全濾芯流量阻力曲線
圖l表示一套典型的空氣濾清器，單獨(dú)主濾
芯，安裝無(wú)紡布安全濾芯，紙質(zhì)安全濾芯，流量阻
力曲線。曲線趨勢(shì)表明，空濾器僅裝主濾芯阻力最
低，增加無(wú)紡布和紙質(zhì)安全濾芯，空濾器總成阻力
明顯增加。安全濾芯在主濾芯的下游，形成空濾器
出口的咽喉，有無(wú)安全濾芯，用什么材料，對(duì)空濾
器總成阻力的影響，起決定性的作用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
上，應(yīng)控制空濾器總成增加安全濾芯以后，額定流
量下阻力增值不應(yīng)超過(guò)0．5kPa。
2．2安全濾芯的儲(chǔ)灰能力
主濾芯一旦失效，短期之內(nèi)，安全濾芯阻力應(yīng)
迅速提高，甚至堵塞，空濾報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信
號(hào)。因此，安全濾芯的儲(chǔ)灰量不是越高越好；是不
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
內(nèi)燃機(jī)與配件2014年第12期
是對(duì)安全濾芯儲(chǔ)灰量一點(diǎn)要求也沒有，應(yīng)恰到好
處，但是不應(yīng)按照主濾芯的概念追求安全濾芯的儲(chǔ)
灰量。盡快發(fā)出報(bào)警信號(hào)才是安全濾芯的目的。
空濾器多次維護(hù)保養(yǎng)，甚至達(dá)5～6次之多，
只拆主濾芯，安全濾芯不容許動(dòng)，安全濾芯的壽命
是模糊的，主要取決于主濾芯效率的高低，其次取
決于安全濾芯自身的條件。實(shí)際上，從報(bào)警靈敏性
來(lái)講，安全濾芯儲(chǔ)灰能力，不希望太高；從延長(zhǎng)發(fā)
動(dòng)機(jī)壽命來(lái)考慮，安全濾芯有一定的儲(chǔ)灰能力是必
要的。這種自相矛盾的要求，為制定安全濾芯儲(chǔ)灰
量的限值產(chǎn)生一定困惑。
表1引用40A型空濾器，葉片環(huán)作為粗濾器，
用空濾濾紙和無(wú)紡布制成同一尺寸安全濾芯，額定
流量1080m3／h，扣除粗濾器的儲(chǔ)灰量，兩種安全
濾芯實(shí)際儲(chǔ)灰量見表1?！禝sO 50ll：2000》規(guī)定
的終了阻力為10 kPa，《sAE J726 2002》的終了阻
力6．0 kPa，同一種材料，按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，儲(chǔ)灰
量較高；按同一標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)紡布高于濾紙的儲(chǔ)灰量，
因?yàn)闊o(wú)紡布為深度過(guò)濾，濾紙為表面過(guò)濾。
圖2表示40A型空濾器包括葉片環(huán)粗濾器排
灰量在內(nèi)的總儲(chǔ)灰量曲線，參照《IsO 50ll：
2000》的規(guī)定方法進(jìn)行，乍一看，安全濾芯的容
塵量似乎挺高，這里面包含了葉片環(huán)分離的灰塵
量，單獨(dú)討論安全濾芯的容灰量，還是應(yīng)該扣除粗
濾器的儲(chǔ)灰量。
表1 40A型空濾器安全濾芯儲(chǔ)灰量
單位：g
SAE J726 2002 IS0 5叭l：2000
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)
終了阻力6．0 kPa 終了阻力10．O kPa
紙質(zhì)安全濾芯93 180
無(wú)紡布安全濾芯125 268
2．3安全濾芯的效率
按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的觀點(diǎn)，空濾器總效率是由主濾芯
保證的，主濾芯的濾清過(guò)程是精濾，總效率，取決
于主濾芯，與安全濾芯無(wú)關(guān)，不能試圖用安全濾芯
進(jìn)一步提高空濾器的總效率；試驗(yàn)時(shí)，拆掉主濾芯
的濾紙，只剩下帶骨架的虛空主濾芯，使安全濾芯
直接暴露在高濃度的含塵氣流中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試
驗(yàn)終止條件為10 kPa，是為了縮短試驗(yàn)周期采取的
強(qiáng)化性的考核辦法，比實(shí)際嚴(yán)酷得多，測(cè)得的安全
濾芯效率并不反映真實(shí)工作情況；上述標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的
濾清效率值，是一個(gè)模糊概念，無(wú)從比較，更無(wú)法
規(guī)定合理的限值；如何在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定并評(píng)價(jià)安全
濾芯效率，目前，還拿不出一個(gè)推薦值，有待通過(guò)
試驗(yàn)加以探索。
備廠
，
／
—∥∥ r
0 200 400 600 800 lOOO
安全濾芯加灰量g
+紙質(zhì)安全濾芯阻力
kP8 +無(wú)紡布安全濾芯阻力
kPa
圖2 40A型空濾器．兩種安全濾芯帶葉片環(huán)的總儲(chǔ)灰■
3安全濾芯的試驗(yàn)方法
關(guān)于安全濾芯，我國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅僅一提而
過(guò)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)濾清器行業(yè)，卡車空氣濾清器多數(shù)
裝有安全濾芯。對(duì)安全濾芯的試驗(yàn)評(píng)價(jià)比較生疏，
一些圖紙文件，很少提及安全濾芯技術(shù)要求，表明
對(duì)安全濾芯的工作做得不多，對(duì)安全濾芯的實(shí)質(zhì)認(rèn)
知不深。
現(xiàn)把《sAE J726 2002》，《Iso 5011 2000》，關(guān)
于安全濾芯內(nèi)容，摘錄下來(lái)，歸納在表2內(nèi)，對(duì)其
中操作困難，難以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，做了評(píng)論。
表2 《sAE J726 2002》及《IsO 5011：2000》
關(guān)于安全濾芯的內(nèi)容簡(jiǎn)介及評(píng)論
標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)SAE J726 2002 IS0 50ll 2000
安全濾芯別名二級(jí)濾芯※ 二級(jí)濾芯
重型載貨汽車、建筑機(jī)
重型載貨汽車、工程機(jī)械、拖
適用范圍械、拖拉機(jī)、工業(yè)干式
拉機(jī)、工業(yè)干式空濾器；
空濾器：
主濾芯失效、漏裝、裝
當(dāng)主濾芯發(fā)生泄漏時(shí)，它很快
配不當(dāng)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，不
安全濾芯目的堵塞；該過(guò)程中，只有少量灰
是為了改善濾清效率和
塵通過(guò)。
儲(chǔ)灰能力；
①參見多級(jí)試驗(yàn)裝置，
包括預(yù)濾器和二級(jí)濾
芯的完整空濾器，拆
除主濾芯過(guò)濾介質(zhì)保
留端蓋和護(hù)網(wǎng)，形成
一個(gè)只有骨架的虛空
原有的外殼，保留二級(jí)濾芯；
具體試驗(yàn)方式包括一個(gè)只有骨架而無(wú)濾材的
的主濾芯。
虛空的主濾芯和葉片環(huán)。
②參見單級(jí)空濾裝置，
專門設(shè)計(jì)制造一個(gè)與
二級(jí)濾芯匹配的罩
殼，濾芯放在試驗(yàn)罩
殼里面。
單級(jí)用Is0 12103一A2 無(wú)預(yù)濾器用IsO 12103一A2
細(xì)粒細(xì)粒
灰塵牌號(hào)
多級(jí)用Is0 12103一A4 帶預(yù)濾器用Is0 12103一A4
粗粒粗粒
加灰濃度單級(jí)0．19／m3 一律0．19／m3
多級(jí)l g／m3
安裝二級(jí)濾芯及不裝二
二級(jí)濾芯的阻力無(wú)規(guī)定
級(jí)濾芯總成的阻力差值；
①多級(jí)，絕對(duì)濾清器法，
二級(jí)濾芯的效率精度0．0lg
試驗(yàn)方法②單級(jí)，二級(jí)濾芯稱量
絕對(duì)濾清器法
法，精度o．19
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
O
蠱lR盟F擻
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
耿鑫寧洪巖霍玉榮：安全濾芯及試驗(yàn)方法的試驗(yàn)研究45
標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)SAE J726 2002 IS0 50ll：2000
二級(jí)濾芯的效率
壓力降6kPa或規(guī)定值壓力降10kPa或規(guī)定值
和壽命終止條件
二級(jí)濾芯效率和屬于全壽命效率概念， 屬于全壽命效率概念．無(wú)原始
壽命含義無(wú)原始效率效率
效率試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，加大流量，
使外殼阻力達(dá)到12．5 kPa。二
級(jí)濾芯不能破壞；
增加了二級(jí)濾芯堵塞試驗(yàn)；用
增加了單級(jí)，二級(jí)濾芯一個(gè)二級(jí)濾芯保持不換．而用
特殊要求
(安全濾芯)試驗(yàn)法； 一個(gè)或多個(gè)主濾芯持續(xù)進(jìn)行接
力式壽命試驗(yàn)，期間，二級(jí)濾
芯不能堵塞；
這和空濾器總成多次保養(yǎng)主濾
芯，二級(jí)濾芯不動(dòng)的情況相當(dāng)。
①試驗(yàn)方法雖然操作可
行；但是這種只有骨①具有葉片環(huán)總成，加灰濃度
架的虛空的主濾芯結(jié)0．1∥m3，會(huì)使試驗(yàn)時(shí)間拖得
構(gòu)，代替實(shí)際主濾芯過(guò)長(zhǎng)；建議根據(jù)具體情況，
的試驗(yàn)方法．使二次可以在O．19／m3一1．0 g／m’
濾芯承受的壓力差加范圍內(nèi)自由選取。
大，改變了二次濾芯②只有骨架的虛空的主濾芯結(jié)
工作條件，測(cè)定出來(lái)構(gòu)方法，同樣存在左欄內(nèi)的
的全壽命效率和儲(chǔ)灰問(wèn)題；
量．并不完全反映二③壓力降lOkPa，太高，實(shí)際
級(jí)濾芯的真實(shí)性能。不會(huì)有這種情況；更不必增
②參見單級(jí)空濾裝置， 加到12．5 kPa；
專門設(shè)計(jì)制造一個(gè)與④二級(jí)濾芯堵塞試驗(yàn)，使用中
筆者評(píng)論二級(jí)濾芯匹配的罩主濾芯幾次反復(fù)保養(yǎng)．二級(jí)
殼。濾芯放在試驗(yàn)罩濾芯不動(dòng)，無(wú)論如何．總會(huì)
殼里面。為試驗(yàn)安全有少量灰塵積聚在二級(jí)濾芯
濾芯．特意設(shè)計(jì)制造上，考慮二級(jí)濾芯的堵塞問(wèn)
一個(gè)罩殼，還莫不如題是應(yīng)該的；但該試驗(yàn)很難
用安全濾芯的原配外操作．真要是做起來(lái)，要花
殼．簡(jiǎn)單實(shí)用，操作費(fèi)很長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)間；如果主濾
方便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映芯效率都很高，二級(jí)濾芯永
的是真實(shí)情況。遠(yuǎn)不會(huì)堵塞，這樣方法，對(duì)
③單級(jí)，二級(jí)濾芯稱量于研究二級(jí)濾芯的理論，制
法，精度0．19，偏低； 訂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是可行的，制造
一般，安全濾芯總質(zhì)廠用于二級(jí)濾芯進(jìn)行產(chǎn)品檢
量都不高，達(dá)到驗(yàn)，難以操作。
0．019沒有問(wèn)題。
4 安全濾芯的作用及過(guò)濾機(jī)理的
分析
4．1 《安全濾芯絕對(duì)稱量法》
4．1．1 《安全濾芯絕對(duì)稱量法》的思路
處于主濾芯下游的安全濾芯，到底能不能對(duì)透
過(guò)主濾芯的灰塵顆粒，具有再次攔截?fù)浍@粒子的能
力，需要對(duì)安全濾芯進(jìn)行深入的研究；
《安全濾芯絕對(duì)稱量法》提供了測(cè)試研究安全
濾芯的一種可能性。其實(shí)質(zhì)就是把安全濾芯作為空
濾器試驗(yàn)臺(tái)《絕對(duì)濾清器》向上游的延伸，安全
濾芯變成了第一級(jí)絕對(duì)濾清器，其質(zhì)量增量，正是
透過(guò)主濾芯的灰塵，被安全濾芯所捕獲的部分，也
稱安全濾芯的儲(chǔ)灰量，如果說(shuō)，安全濾芯起不到過(guò)
濾灰塵作用，安全濾芯的增量應(yīng)該為零，試驗(yàn)證
明，事實(shí)并非如此。當(dāng)然，透過(guò)主濾芯的粒子不可
能全部被安全濾芯攔截捕獲，而透過(guò)安全濾芯的灰
塵，繼續(xù)被空濾器試驗(yàn)臺(tái)《絕對(duì)濾清器》所捕獲，
《絕對(duì)濾清器》的增量，恰是全套空氣濾清器總成
的透灰量。所謂《絕對(duì)稱量法》系借用空氣濾清
器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語(yǔ)。稱量安全濾芯的精度，要求
0．019，特別大型安全濾芯，0．19的精度也足夠。
4．1．2濾清效率的幾種概念及計(jì)算
令空氣濾清器總加灰量為m，試驗(yàn)臺(tái)《絕對(duì)
濾清器》的質(zhì)量增量為m1，安全濾芯的質(zhì)量增量
為IIl2，各分系統(tǒng)灰塵質(zhì)量應(yīng)符合下面規(guī)定：
空氣濾清器總成，總儲(chǔ)灰量為(m—m。)g；
主濾芯包括預(yù)濾器的儲(chǔ)灰量為(m—m。一
m2)g；
安全濾芯的儲(chǔ)灰量為m：g；
將裝有安全濾芯的空氣濾清器總成，做全壽命
濾清效率試驗(yàn)，試驗(yàn)加灰前后，分別稱量安全濾芯
和絕對(duì)濾清器的質(zhì)量增量；
如果考慮預(yù)濾器，主濾芯和安全濾芯在內(nèi)，對(duì)
全套空濾器總成的全壽命濾清效率，按下面公式計(jì)
算，和傳統(tǒng)試驗(yàn)方法相同：
叼l=(m—m：)／m (1)
式中，q。一空氣濾清器總成，考慮主濾芯和
安全濾芯等因素，空濾器總成的總
效率；
m一總加灰量，g；
m。一絕對(duì)濾清器質(zhì)量增量，g；
如果只考慮主濾芯起作用，應(yīng)從總成過(guò)濾出來(lái)
的灰塵總量，剔除安全濾芯的增量，空濾器總成的
濾清效率按下面公式計(jì)算，
田2=(m—ml—m2)／m (2)
式中，11：一空氣濾清器總成，如果不包括安
全濾芯，僅考慮主濾芯起作用，總
效率，％；
m一總加灰量，g；
m。一絕對(duì)濾清器質(zhì)量增量，g；
m：一安全濾芯質(zhì)量增量，g；
試驗(yàn)顯示，再好的主濾芯，總有極少量粒子透
過(guò)，如果安全濾芯對(duì)粒子能夠過(guò)濾的話，被安全濾
芯過(guò)濾出來(lái)的灰塵粒子，就等于安全濾芯的質(zhì)量增
量。由此引入安全濾芯濾清效率這一新概念，用下
面公式計(jì)算，
q3=m2／(m2+m1) (3)
式中，11，一安全濾芯的濾清效率，％；
M，一絕對(duì)濾清器質(zhì)量增量，g；
M：一安全濾芯質(zhì)量增量，g；
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
內(nèi)燃機(jī)與配件2014年第12期
4．1．3 《安全濾芯絕對(duì)稱量法》試驗(yàn)實(shí)例
引用D480E型空氣濾清器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，裝有
無(wú)紡布安全濾芯，用《安全濾芯絕對(duì)稱量法》試
驗(yàn)，數(shù)據(jù)列于表3，涉及的幾種濾清效率計(jì)算結(jié)果
列于表4：
表3
cI(奧斯龍同Dl(奧斯龍非
主濾芯材料代號(hào)Al(國(guó)威固化)
化) 固化)
m總加灰量g 1708 3136 2814
M2絕對(duì)濾增量g(總
0．47 0．5l 6 63
透灰量)
M3安全濾：芒：增量g l 53 3 41 21．06
絕對(duì)濾和安全濾芯總
增量(?l+“2)g
2 0 3 92 27．69
表4
Cl(奧斯龍固D1(奧斯龍非
主濾芯材料代號(hào)Al(國(guó)威同化)
化) 固化)
全壽命濾清效率％ 99．97 99．98 99．76
主濾芯全壽命效率％ 99．9i 99．89 99 0l
安全濾芯的濾清效
76．50 86．98 76．05
率％
表4和圖3，將安全濾芯和主濾芯作為整體結(jié)
構(gòu)考慮，3個(gè)試件總效率很接近；這組數(shù)據(jù)不能判
斷安全濾芯在總效率中起多大作用；如果從總儲(chǔ)灰
量中剔除安全濾芯的儲(chǔ)灰量，剩下的只有預(yù)濾器加
主濾芯的儲(chǔ)灰量，計(jì)算總效率，見圖4。這組數(shù)
據(jù)，已經(jīng)不再包括安全濾芯的作用因素，可以認(rèn)
為，這只是主濾芯全壽命濾清效率；兩組數(shù)據(jù)柱形
圖，很容易判斷哪種試件主濾芯較差，是安全濾芯
起了補(bǔ)償作用。
表4中，q，安全濾芯濾清效率最低值只有
76．05％，為什么如此低。試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)灰塵，包
括粗細(xì)不同粒徑，每種粒度占有一定的百分?jǐn)?shù)，
10斗m～30斗m的粒子占據(jù)絕大多數(shù)，全壽命試驗(yàn)過(guò)
程，99％以上的灰塵被主濾芯濾出，其余不到1％
的細(xì)小顆粒進(jìn)入安全濾芯，安全濾芯過(guò)濾出來(lái)的粒
子，系透過(guò)主濾芯的，粒度極小的粒子；不難理解
安全濾芯的效率為啥低，兩種效率沒有可比性。通
過(guò)大量試驗(yàn)，多積累數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以得出
安全濾芯濾清效率的合理值。
圖3 lH80F空濾器3種濾材全壽命濾清效率
圖4 D480E空濾器3種濾材主濾芯全壽命濾淆效翠
4．1．4葉片環(huán)對(duì)安全濾芯的作用
帶有安全濾芯的空濾器，上游往往布置粗濾
器，最多的是葉片環(huán)，上下游零件相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)成
整體，為了探索葉片環(huán)與安全濾芯效率的關(guān)系，專
門做了帶與不帶葉片環(huán)的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5和
圖6；表明葉片環(huán)，安全濾芯都不是孤立的，同樣
的安全濾芯，加上葉片環(huán)，效率從60．0％提高到
91．9％，說(shuō)明葉片環(huán)合理地組織氣流流向，減少氣
體的渦流損失，對(duì)改善安全濾芯效率起到積極
作用。
紙質(zhì)安全濾芯無(wú)紡布安全濾芯
圖5 不安裝葉片環(huán)。兩種安全濾芯的原始效率
圖6安裝葉片環(huán)．兩種安全簿芯的原始效軍
4．2 重新審視安全濾芯的作用
4．2．1 空濾器的總效率，取決于主濾芯和安
全濾芯兩個(gè)因素。需要分開測(cè)定各自的儲(chǔ)灰量，不
僅定性的判定安全濾芯濾除灰塵現(xiàn)象，還應(yīng)定量地
確定安全濾芯的儲(chǔ)灰量。以便準(zhǔn)確檢測(cè)評(píng)價(jià)主濾芯
和安全濾芯濾料的性能，不能使兩者混為一體，界
限不清。
4．2．2進(jìn)人安全濾芯的灰塵，是透過(guò)主濾芯
的灰塵顆粒；如果沒有安全濾芯，這部分灰塵將被
吸入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)；要求長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)卡車，增
加安全濾芯是必要的。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
耿鑫寧洪巖霍玉榮：安全濾芯及試驗(yàn)方法的試驗(yàn)研究47
4．3安全濾芯過(guò)濾機(jī)理
那么，處于主濾芯下游的無(wú)紡布安全濾芯，其
孔隙度明顯大于主濾芯，為啥還能過(guò)濾更細(xì)的粒子
呢?濾材孑L隙度是決定濾清效率的重要因素，但不
是唯一因素。從過(guò)濾機(jī)理來(lái)講，紙質(zhì)主濾芯，以表
面過(guò)濾為主，以深度過(guò)濾為輔；無(wú)紡布有一定厚
度，其斷面的纖維結(jié)構(gòu)如圖7所示，纖維層形成的
孔隙流線彎曲不規(guī)則，孑L隙大小與纖維材料直徑有
關(guān)，屬于深度過(guò)濾；深度過(guò)濾撲捉粒子的機(jī)理歸納
起來(lái)大體有三個(gè)解釋：第一布朗運(yùn)動(dòng)；第二攔截；
第三靜電吸引；以布朗運(yùn)動(dòng)和攔截為主，粒子通過(guò)
纖維形成的彎曲孔隙，發(fā)生撞擊，由于撞擊速度不
同，或者粘結(jié)于纖維上，或者彈回失去部分動(dòng)能，
還有機(jī)會(huì)被撲捉。深度過(guò)濾，能濾除比自身孔徑小
得多的微粒子。
圖7 無(wú)紡布濾材的纖維結(jié)構(gòu)
4．4 無(wú)紡布濾材油濕處理的研究
?！蚊跻啤?，蘆?！巍?
圖8安全濾芯涂油及不涂油濾滑效翠
無(wú)紡布材料密度低，孑L隙度高，過(guò)濾效率低于
微孔濾紙。如果將無(wú)紡布進(jìn)行油濕處理，使無(wú)紡布
具備濕式濾材的性能，可以改善無(wú)紡布的濾清效
率。試驗(yàn)采用K12845基礎(chǔ)空濾器，用沈陽(yáng)無(wú)紡布
廠，廣州三立無(wú)紡布有限公司的材料制成試驗(yàn)件，
按一定比例的機(jī)油和燃油配制成混合液，少許涂抹
在安全濾芯表面上，使其均勻擴(kuò)散，按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的
規(guī)定，分別測(cè)定每個(gè)試件的濾清效率和儲(chǔ)灰量，涂
油及不涂油濾清效率試驗(yàn)結(jié)果見圖8，涂油處理明
顯提高了安全濾芯的效率。
5紙質(zhì)安全濾芯的應(yīng)用
5．1 紙質(zhì)安全濾芯的問(wèn)世
我國(guó)大部分地域空氣灰塵濃度過(guò)高?？ㄜ嚳諝?
濾清器，出現(xiàn)了用濾紙代替無(wú)紡布，作為紙質(zhì)安全
濾芯(紙質(zhì)二級(jí)濾芯)。紙質(zhì)安全濾紙過(guò)濾效率高
于無(wú)紡布，可以起到雙保險(xiǎn)的作用。
5．2紙質(zhì)安全濾芯存在的問(wèn)題
為了討論方便，引用本文開頭提到的YL55A
空濾器的數(shù)據(jù)，見表5。
表5 YL55A空濾器裝紙質(zhì)和無(wú)紡布安全濾芯阻力值
只有主濾芯尢壢_儷女全濾一出紙質(zhì)安全濾芯
項(xiàng)11
kPa 硬主濾芯kPa 及主濾芯kPa
額定流量1920 m3／h 1．19 l 80 2 30
最大流量2300 m3／h 1．65 2 44 3 17
從表5看出，額定空氣流量下，無(wú)紡布安全濾
芯阻力增加0．6l kPa，而紙質(zhì)安全濾芯阻力增加
1．1l kPa；空氣流量再增加，兩者阻力相差更懸
殊；由此看出，紙質(zhì)安全濾芯在效率方面起雙保
險(xiǎn)，這是以增加進(jìn)氣阻力，做代價(jià)的。
并非所有空濾器都可以用紙質(zhì)安全濾芯，一般
來(lái)說(shuō)大功率柴油機(jī)，空濾容量大，因?yàn)闉V紙折寬的
限值，主濾芯內(nèi)徑較大，有放置安全濾芯的空間，
可以采用紙質(zhì)安全濾芯，但是要注意，安全濾：吝的
內(nèi)徑與空氣濾清器殼體出氣口直徑應(yīng)該相應(yīng)，安全
濾芯出氣口內(nèi)徑過(guò)小是不可取的，小排量，小功率
發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣濾清器，不宜布置安全濾芯。
6 結(jié)論
6．1 《安全濾芯絕對(duì)稱量法》，測(cè)定安全濾
芯的效率，儲(chǔ)灰量，分析對(duì)空濾器總效率的實(shí)際影
響，是可行的；
6．2試驗(yàn)結(jié)果顯示，安全濾芯兼有攔截捕獲
透過(guò)主濾芯粒子的作用，擴(kuò)大了安全濾芯的應(yīng)用目
的范圍，為全面合理評(píng)價(jià)安全濾j卷提供了依據(jù)；
6．3 《ISO 5011：2000》有關(guān)安全濾芯的部
分內(nèi)容，值得商榷，應(yīng)進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)，做必要的
修改。
6．4無(wú)紡布和空濾濾紙，用于安全濾芯都是
可行的；無(wú)紡布最好做油濕處理，紙質(zhì)安全濾芯的
阻力高一些，適合于較高空氣流量的卡車進(jìn)氣系
統(tǒng)，小容量空濾器并不適用。
參考文獻(xiàn)
[1]IS0 50ll：2000內(nèi)燃機(jī)和空壓機(jī)進(jìn)氣空氣濾清器一性
能試驗(yàn)
[2]SAE J726—2002空氣濾清器試驗(yàn)規(guī)范
作者簡(jiǎn)介：
耿鑫，(1982一)男，T程師，主要從事汽車、內(nèi)燃
機(jī)及工程機(jī)械用空氣濾清器的研發(fā)和試驗(yàn)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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