一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置及方法

本发明属于物理分离装置的，具体涉及一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置及方法。

背景技术：

1、润滑油广泛应用于汽车、工程机械、船舶制造和航空航天等领域，被誉为现代工业的“血液”，但机械设备中的润滑油在长期的使用过程中，外来摄入和摩擦磨损产生的固体颗粒容易在油液中悬浮，进而加速机械元件的疲劳和磨损。因此，对机械设备用润滑系统中的油液进行去固处理，对延长机械设备的寿命和确保设备安全运行具有重要意义。

2、目前，对油液进行去固处理的方法主要有：重力沉降法、过滤法、离心法和静电法；其中，过滤法是最常用的固液分离方法，其过滤效率主要取决于过滤装置的结构；由于油液中各固体颗粒的粒径并不相同，而现有的大多数过滤装置主要由单层或多层相同孔径的过滤网板组成，过滤适用的粒径范围较小，因此，现有的油液过滤装置不仅过滤效率较差，

3、且容易堵塞，过滤的稳定性较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置及方法，解决目前油液过滤装置过滤效率较差的技术问题，取得提高油液过滤装置的过滤效率和稳定性的效果。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，包括内有柱状腔体的壳体，壳体上开设有分别与柱状腔体两端连通的输入口和输出口；柱状腔体中沿纵向间隔设有多层过滤网板，过滤网板横向设置且尺寸与柱状腔体横截面的尺寸相匹配，过滤网板上具有若干纵向贯穿且均匀分布的滤孔，所述多层过滤网板上滤孔的孔径在由输入口到输出口的方向上逐层递减；壳体为绝缘材质，过滤网板为导电材质，过滤网板上导电连接有横向延伸至壳体外的金属片。

4、进一步地，壳体包括上壳体、下壳体和多个中间壳体，上壳体和下壳体均呈圆筒状且一端开口一端封闭，输入口居中开设于上壳体的封闭端，输出口居中开设于下壳体的封闭端，上壳体和下壳体的开口端相对；中间壳体呈圆筒状，中间壳体的数量比过滤网板的数量少一个，所有中间壳体重叠于上壳体和下壳体之间，上壳体、下壳体和所有中间壳体同轴设置并依次密封连接，上壳体、下壳体和所有中间壳体的内腔直径相同并构成所述柱状腔体；

5、下壳体和所有中间壳体的上端面上均基于内腔加工有扩孔，扩孔的直径与过滤网板的直径相匹配，扩孔的深度与过滤网板的厚度相匹配，多个扩孔与所述多层过滤网板一一对应，过滤网板位于对应的扩孔中，过滤网板的边缘夹设于对应扩孔的底面与相近的中间壳体或上壳体的下端面之间；金属片位于过滤网板上方并与过滤网板的上端面贴合以实现导电连接。

6、进一步地，上壳体、下壳体和所有中间壳体的外圆面上均沿径向凸起形成环形的连接部，壳体上周向均布有多个竖向贯穿所有连接部的连接孔，连接孔内设有螺栓，螺栓的头部与最下方的连接部抵接，螺栓的尾部延伸至最上方的连接部之上，螺栓的尾部螺纹连接有螺母，且螺母与最上方的连接部抵接；上壳体和所有中间壳体的下端面上均开设有环形的安装槽，安装槽内设有密封圈以实现密封连接。

7、进一步地，过滤网板上竖向贯穿设有矩形的安装孔，金属片与安装孔的长度方向垂直，且金属片的宽度与安装孔的长度相匹配，金属片朝内的一端向下竖直延伸形成有竖直段，竖直段位于安装孔内并与安装孔宽度方向上的任一侧抵接，竖直段的自由端横向朝外延伸形成有横向段，横向段与过滤网板的下端面贴合。

8、进一步地，金属片上具有竖向贯穿设有限位孔，限位孔与任一连接孔同轴，限位孔内设有绝缘的限位套，限位套的内径与连接孔的直径相匹配，螺栓穿过限位套。

9、本发明还包括一种基于高压电场的油液多梯度过滤方法，使用如上所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，包括如下步骤：

10、1)竖向放置所述油液多梯度过滤装置且输入口在上，将输入口与油液输入管连通，将输出口与油液输出管连通；

11、2)按自上而下的顺序，将奇数层过滤网板上的金属片与直流电源的正极相连，将偶数层过滤网板上的金属片与直流电源的负极相连；

12、3)油液输入管经输入口向柱状腔体内通入待过滤的油液，同时启动直流电源以在相邻过滤网板之间施加电场；

13、4)通过油液输出管转运或收集过滤后的油液。

14、进一步地，步骤3)中，通入待过滤的油液的流速为0.2-0.5m/s，在相邻过滤网板之间施加电场的强度为0.8-2kv/mm。

15、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

16、本发明所述基于高压电场的油液多梯度过滤装置，根据油液中固体颗粒的粒径不同，在柱状腔体中设计滤孔孔径呈梯度递减的多层过滤网板，从而形成一个适合固体颗粒逐层分离的孔隙空间，不仅可以实现高效地颗粒捕获，还可以更好地降低颗粒捕获、迁移和排油过程的阻力；另外，通过金属片还可在相邻过滤网板之间施加电场，实现梯度过滤与高压电场的耦合，由于油液中离子的优先吸附和固体颗粒表面离解基团的离解，油液的固体颗粒通常带有正电或负电，当相邻过滤网板之间存在电场时，固体颗粒在电场力的作用下向与之相反极性的电极迁移，从而实现油-固分离，即运用固体颗粒的电泳效应达到增强过滤效率的目的，有利于提高对油液中细微固体颗粒的捕获效率和改善过滤器堵塞的情况；可有效解决目前油液过滤装置过滤效率较差的问题，取得提高油液过滤装置的过滤效率和稳定性的效果。

技术特征：

1.一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，其特征在于：包括内有柱状腔体的壳体，壳体上开设有分别与柱状腔体两端连通的输入口和输出口；柱状腔体中沿纵向间隔设有多层过滤网板，过滤网板横向设置且尺寸与柱状腔体横截面的尺寸相匹配，过滤网板上具有若干纵向贯穿且均匀分布的滤孔，所述多层过滤网板上滤孔的孔径在由输入口到输出口的方向上逐层递减；壳体为绝缘材质，过滤网板为导电材质，过滤网板上导电连接有横向延伸至壳体外的金属片。

2.根据权利要求1所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，其特征在于：壳体包括上壳体、下壳体和多个中间壳体，上壳体和下壳体均呈圆筒状且一端开口一端封闭，输入口居中开设于上壳体的封闭端，输出口居中开设于下壳体的封闭端，上壳体和下壳体的开口端相对；中间壳体呈圆筒状，中间壳体的数量比过滤网板的数量少一个，所有中间壳体重叠于上壳体和下壳体之间，上壳体、下壳体和所有中间壳体同轴设置并依次密封连接，上壳体、下壳体和所有中间壳体的内腔直径相同并构成所述柱状腔体；

3.根据权利要求2所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，其特征在于：上壳体、下壳体和所有中间壳体的外圆面上均沿径向凸起形成环形的连接部，壳体上周向均布有多个竖向贯穿所有连接部的连接孔，连接孔内设有螺栓，螺栓的头部与最下方的连接部抵接，螺栓的尾部延伸至最上方的连接部之上，螺栓的尾部螺纹连接有螺母，且螺母与最上方的连接部抵接；上壳体和所有中间壳体的下端面上均开设有环形的安装槽，安装槽内设有密封圈以实现密封连接。

4.根据权利要求2所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，其特征在于：过滤网板上竖向贯穿设有矩形的安装孔，金属片与安装孔的长度方向垂直，且金属片的宽度与安装孔的长度相匹配，金属片朝内的一端向下竖直延伸形成有竖直段，竖直段位于安装孔内并与安装孔宽度方向上的任一侧抵接，竖直段的自由端横向朝外延伸形成有横向段，横向段与过滤网板的下端面贴合。

5.根据权利要求4所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，其特征在于：金属片上具有竖向贯穿设有限位孔，限位孔与任一连接孔同轴，限位孔内设有绝缘的限位套，限位套的内径与连接孔的直径相匹配，螺栓穿过限位套。

6.一种基于高压电场的油液多梯度过滤方法，其特征在于：使用如权利要求1-5中任一项所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述一种基于高压电场的油液多梯度过滤方法，其特征在于：步骤3）中，通入待过滤的油液的流速为0.2-0.5m/s，在相邻过滤网板之间施加电场的强度为0.8-2kv/mm。

技术总结
本发明公开了一种基于高压电场的油液多梯度过滤装置及方法，在柱状腔体中设计滤孔孔径呈梯度递减的多层过滤网板，形成适合固体颗粒逐层分离的孔隙空间，不仅可实现高效地颗粒捕获，还可更好地降低颗粒捕获、迁移和排油过程的阻力；另外，在相邻过滤网板之间施加电场，实现梯度过滤与高压电场的耦合，固体颗粒在电场力的作用下向与之相反极性的电极迁移，从而实现油‑固分离，即运用固体颗粒的电泳效应达到增强过滤效率的目的，有利于提高对油液中细微固体颗粒的捕获效率和改善过滤器堵塞的情况；可有效解决目前油液过滤装置过滤效率较差的问题，取得提高油液过滤装置的过滤效率和稳定性的效果。

技术研发人员：龚海峰,梁鑫鑫,彭烨,唐治知
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15