一种靶向过滤装置的制作方法

1.本实用新型属于油质清洁技术领域，具体涉及一种靶向过滤装置。


背景技术：

2.润滑油系统需要保持清洁的油质，机器运行时必然发生各种复杂的磨损和冲击，金属磨粒脱落并逐持续增加，这种金属颗粒物是非常有害的物质，油系统中会存在大量的金属颗粒物，这些颗粒物的粒径非常的细小，100毫升油液中会有超过上百万的微米级的金属颗粒物，会造成转动部件的过快磨损，同时金属颗粒会造成润滑油加速氧化，最终导致润滑油过早的失效并报废。
3.传统的过滤装置绝大对数采用纤维材质和金属龙骨组合加工成的滤芯，这种滤芯的特点是采用孔径阻拦式的过滤原理，这种过滤方式在高粘度和高流速的系统中应用效果不好。这种滤芯的缺点是使用过一段时间后必须废弃，造成危废物的产生。这种滤芯没有能力实现润滑油系统的高精度过滤，无法实现油液的清洁度提升，这必然造成运转机械的故障率增加，也会造成油液的加快老化报废。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种靶向过滤装置，利用钕铁硼永磁材料制造成基本单元，基本单元封装在套管内，磁场不同，形状不同，通过多种配置和组合形式形成滤网的基本结构,能够过滤润滑油，也可以过滤其他流体系统，过滤效率高，捕获率高，可反复使用，单元体可以再次充磁后继续使用，没有抛弃物造成的污染和危害。
5.本实用新型采用以下技术方案：
6.一种靶向过滤装置，包括筒体，筒体的表面设置有粗滤网，筒体的下端设置有出口管座；筒体内部竖直设置有多根磁棒单元，磁棒单元贯穿卡盘设置在筒体内，每根磁棒单元控制的流场范围为0～30mm，筒体的总通流面积大于3～4倍的油泵出口管道通流面积。
7.具体的，卡盘包括2～5个，每个卡盘上间隔设置有若干用于安装磁棒单元的第一孔，第一孔周围布置有若干第二孔，卡盘的中心设置有用于安装连接杆的通孔，通过连接杆将卡盘紧固连接，沿卡盘的外延间隔设置有多个安装导孔。
8.进一步的，第二孔的直径为1.5～2.5mm。
9.进一步的，第二孔布置在磁棒单元外立面10～15mm范围内。
10.进一步的，第二孔的总面积大于油泵出口管道截面积的3～6倍。
11.具体的，磁棒单元包括套管，套管为矩形结构，内部设置有若干块磁铁，每块磁铁间隔反向布置。
12.进一步的，磁铁和套管的装配间隙为0～0.8mm，套管与卡盘之间为间隙配合。
13.进一步的，磁棒单元的表面积总和大于等于0.15m2，套管的表面磁场强度大于4000高斯。
14.具体的，粗滤网的滤网直径为1.3～4mm。
15.具体的，筒体的上端和下端分别设置有第一盖板和第二盖板，第一盖板和第二盖板与筒体之间通过安装杆紧固连接。
16.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
17.一种靶向过滤装置，通过上下卡盘和外筒形成一个可拆解的组合式结构，可以方便拆卸清理磁棒单元，磁棒单元可以单根拔出进行清理，保证清理的质量，同时可以根据油系统不同的污染程度进行磁棒组的重新组合。滤筒表面设置粗滤可以隔离油液中一些纤维物和较大的金属颗粒物，避免较大的金属颗粒物在油液高流速条件下逃离。
18.进一步的，卡盘上设置通流孔和导流槽，控制油液的流动区间和流量，避免流程节流现象，满足油液的流量通道，并通过设置通流孔的位置和直径来实现控制油流的路径，并且实现设计的保证流量。在低温运期间，油液的粘稠度很高，需要设置足够的通流孔来保证足够的通流能力，保护齿轮箱在任何油温条件运行时均不出现系统缺油润滑。
19.进一步的，根据磁棒表面磁场的有效吸附能力和控制范围，制定出布置第二孔的范围，这个范围的最边沿应有1000高斯以上的磁场强度，这样能防止油液中的金属颗粒物脱落和逃离。在确定了这个磁场控制范围后，根据系统流量设计以及预设滤芯通流面积大于管道设计流量的 3
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6倍的条件来布置足够的第二孔数量和面积，即折算成孔径。
20.进一步的，第二孔布置在磁棒单元外立面10～15mm内，充分利用磁棒单元的磁场强度，在近距离内磁场强度更高，对金属颗粒物的吸附更有效，第二孔布置在磁棒单元一定的距离内，能起到导引流向的作用，所有的油液都经过磁棒单元10～15mm以内流经，能提高吸附金属颗粒物的有效性，金属颗粒物不容易发生逃离。
21.进一步的，第二孔的总面积大于油泵出口管道截面的3～6倍是基于流量设计的需要，滤芯设计和实际工况会有一定的纳污量，随着纳污量的增加，由内及外第二孔会发生一定程度的堵塞，那么滤芯整体的通流能力随之会降低。同时，齿轮油的粘度随温度变化明显，在系统启动初期油液的粘度很高，流动性差，设计较大的通流截面积。
22.进一步的，矩形套管是可以紧密的抱裹矩形的磁块，矩形磁块的设计是为了获得最大的外表面，同时磁场分布没有干涉，在一定的安装空间内可以获得最大的磁场强度和最大的外表面积。每块磁铁反向布置的目的是避免相邻的磁棒之间出现同极相斥的作用，相邻的两个磁棒布置成磁极高低错位的形式，避免发生磁棒组之间的排斥区，排斥区会造成金属颗粒物无法有效吸附的风险。
23.进一步的，磁铁和套管装配间隙越小越好，磁场的衰减越小。设计将装配间隙控制在0
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0.8mm之间，避免因为间隙过大造成磁场损耗形成浪费。
24.进一步的，磁铁和套管表面磁场强度越高吸附效果越好，捕获金属颗粒物的效率越高，金属颗粒物吸附在套管外表面不会逃离。滤芯的有效性和时效性是重要的参数指标，磁场强度是非常关键的性能参数。
25.进一步的，滤网负责阻拦大颗粒物，根据对油液颗粒物的粒度分析，绝大多数颗粒物均为微米级的细小颗粒物。但是设备突发故障时也有可能会产生较大粒径的金属颗粒物，因此设置滤网1.3～4mm的孔径可以预防大颗粒物金属滤芯内部造成对已吸附的颗粒物的冲击导致逃离。滤网孔径不能设计过细，更细小的孔径会造成油液通流不畅，尤其是低温运行时更容易形成节流。
26.进一步的，盖板可以封闭滤筒体形成一个封闭的流程空间，固定中间卡盘和固定拉杆都需要上下盖板作为结构体，第一盖板和第二盖板可以方便的拆解，便于清理磁棒组，同时第一盖板和第二盖板可以有足够的强度来形成主结构的一部分。
27.综上所述，本实用新型具有明显的使用效果和很强的应用适应性，能实现靶向过滤的目的，不会因为滤材的选型造成对油液的危害。
28.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
29.图1为本实用新型整体结构示意图；
30.图2为本实用新型外层筒体结构示意图；
31.图3为本实用新型滤芯结构示意图；
32.图4为本实用新型卡盘示意图；
33.图5为本实用新型磁棒单元示意图，其中，(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为侧视图。
34.其中：1.第一盖板；2.粗滤网；3.第二盖板；4.磁棒单元；5.第一卡盘；6.连接杆；7.螺帽；8.安装杆；10.筒体；12.吊环；13.出口管座；14.第二卡盘；15.第三卡盘；16.第一孔；17. 第二孔；18.通孔；19.安装导孔；20.套管。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形
式。
39.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
40.在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
41.本实用新型提供了一种靶向过滤装置，用于各种高粘度润滑油系统的油质清洁度过滤，实现靶向过滤，能够高效滤除润滑油中的特定物质，且能够在不同环境温度、油品粘度、油液流速的条件下进行工作，能够超长时间使用，间隔时间进行清洗，可以反复使用，是一种高效的捕获油液中金属颗粒物的装置。这种装置设计成组合式，可以进行拆解，可以适应不同的系统配置条件，同时设计成组合式，也可以方便的实现清洗，组合式还有便于定制设计的优点，实现装置间的互换使用或者是更新。
42.请参阅图1、图2和图3，本实用新型一种靶向过滤装置，包括第一盖板1、粗滤网2、第二盖板3、磁棒单元4、卡盘和筒体10，筒体10的上端设置有第一盖板1，下端设置有第二盖板3，筒体10的表面设置有粗滤网2，筒体10的内部从上至下依次间隔设置有多个卡盘，卡盘至少包括2个，磁棒单元4包括多个，分别贯穿卡盘间隔设置在筒体10内，每根磁棒单元 4控制的流场范围为0～30mm，过滤装置采用网眼龙骨结构的筒体10并外敷粗滤网2的形式，筒体10的总通流面积大于3～4倍的管道通流面积，粗滤网2为不锈钢滤网，滤网直径为 1.3～4mm。
43.请参阅图2，筒体10的上下两端通过安装杆8分别连接第一盖板1和第二盖板3，安装杆8的两端通过螺帽7紧固连接；第一盖板1上设置有吊环12，用于拆卸滤芯时手持或者是连接工具使用，第二盖板3下端设置有出口管座13，出口管座13与第二盖板3焊接连接。
44.请参阅图4，卡盘的作用是固定磁棒单元4，确定磁棒单元4间距；卡盘上间隔设置有第一孔16，磁棒单元4贯穿第一孔16设置，第一孔16的尺寸根据油液流量和流经的设计参数定义，第一孔16周围的卡盘上布置有若干第二孔17，第二孔17的直径为1.5～2.5mm，第二孔 17作为油液的流经通道，通过调整距离控制油液的流量和流向，第二孔17的总面积大于管道截面积的3～6倍；第二孔17的布置集中在磁棒单元4外立面10～15mm内，这部分第二孔17 的总同流面积占到总通流孔面积的65％以上；卡盘的中心设置有通孔18，通孔18用于安装连接杆6，沿卡盘的周向设置有多个安装导孔19，用于安装安装杆8。
45.请参阅图3，卡盘设置2～5层，当卡盘设置三层时，卡盘从上至下依次包括第二卡盘14，第一卡盘5和第三卡盘15，第二卡盘14、第一卡盘5和第三卡盘15上沿周向间隔设置有第一孔16，第一孔16为长方形结构，用于固定磁棒单元4，第二卡盘14、第一卡盘5和第三卡盘 15上布置若干第二孔17形成润滑油通道，通过调整第二孔17的数量来控制流量和流场分布；第二卡盘14，第一卡盘5和第三卡盘15的中心设置有通孔18，通孔18用于安装连接杆6。
46.请参阅图5，磁棒单元4采用矩形磁材，最大正反面充磁，在有限的滤芯结构尺寸的
条件下获得最大的充磁面积和磁场密度；采用矩形结构的套管20，充磁面成为磁棒的外立面，获得最大的有效吸附的表面积，增加了滤芯的整体能力和吸附量。单只套管20中装入若干块磁铁组成磁棒单元4，每块磁铁的长度进行过定制切割，若干块磁铁充满整根套管20。每块磁铁之间进行磁场调整，间隔反向布置；磁铁的表面磁场强度为4000～4500高斯；磁铁和套管20 的装配间隙为0～0.8mm，套管20与第二卡盘14、第一卡盘5和第三卡盘15之间设置有1mm 的间隙作为导流槽，有效增加通流面积。
47.磁棒单元4的表面积总和大于等于0.15平方米，套管20的表面磁场强度大于4000高斯。这样设计的目的是获得更大的吸附面积和吸附强度，能增加吸纳量，并且防止金属颗粒物脱落逃离，吸附的稳定性高。
48.例如放置8块磁铁，有4块磁铁的n级朝向a面，另四块磁铁的n级朝向b面，交错配置。这样做的目的是建立每一根磁棒之间的作用关系，避免在形成整组磁棒构成的磁场环境中产生相斥区域，造成金属颗粒物不能有效捕获。
49.粗滤网2的网眼直径为1.3～4mm，作用是对来油进行粗过滤，防止过大的颗粒物直接进入滤网组，避免造成意外逃离进入。这种外护网可以拆卸进行重新调整网眼，冬季可以采用网眼较大的规格，老旧风机也可以采用网眼较大的规格。
50.磁棒单元4和卡盘之间采用固定式插拔式连接，不采用任何螺钉或者可拆卸的零件进行固定，防止零件脱落造成危害。
51.磁棒单元4采用钕铁硼磁材，压制成设计的单元体规格，选择适当的充磁面，这些单元体的规格和磁场强度是根据滤芯的设计确定。设计指标通常具备最高的磁场强度，采用n52磁材制作成型单元体。不同润滑系统的流量不同，从升/分钟
‑
数百上千升每分钟不同，各种不同的系统需要配置的磁性过滤器的设计是不同的，但基本的单元都可以定义为有一些具备最强的磁场强度的单元体经过套管的封装和不同形式的组合最终制造出来的过滤滤芯或者是过滤装置。
52.齿轮油润滑系统的特点是油液的粘度变化很大，油泵频繁额启停，系统存在阶段性的油流冲击。冬季低温启动时，油液的粘度超过3000mm2/秒，这种情况下油液的流动性非常差，磁性滤芯的设计需要考虑不同粘度油液的通过性和延程压损，保证润滑系统的流量充足并满足润滑条件。润滑系统夏季运行时，油温的高温峰值会达到80℃甚至更高，设计的磁性材料应该满足长期80℃的许用条件。高湿环境条件会造成磁性体磁场强度衰减，所以套管必须实现封闭，避免油液和磁性体直接接触。
53.润滑油中的金属颗粒物的粒径大小不一，少数直径超过数mm，绝大多数都是粒径非常微小的金属颗粒物，这些颗粒物的自重很轻，随油液流动速度很快，这样的金属颗粒物的捕获难度是最大的。滤芯设计能力首先要解决捕获微小颗粒物的功能，利用磁性原理捕获这样的微小粒径必须有专门的通道设计，使得油液必须经过磁场最强的区域有规则流动，油液流经磁性滤材的套管周围10
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20mm范围内捕获效率最高，随着距离变化，越远距离捕获量最低。细小的金属颗粒物自身磁性较弱，提高捕获率应该使用磁场强度尽可能强的磁材，套管封装必须控制公差，这样才能获得更好的性能特征。
54.通常润滑油系统配置的纤维质表面式滤芯无法有效的滤除金属颗粒物，原因是纤维质滤芯的滤材精度是名义细度，远远达不到工程细度。这种滤芯的生产是按照一定的容重的滤棉布置到一定的面积内，理想认为这些滤棉纤维是均匀分布的。实际上这些滤棉是
随机分布的，在油液高速流经这些滤棉组成的滤网层时，多数的金属颗粒物还是随着油液穿透了滤棉层重新进入到循环系统中参与润滑。纤维质滤棉制造的滤芯还有滤除油液中有效添加剂的副作用，油液中某些添加剂，如硅基的抗泡剂以分子团形式存在在油液中，流经滤棉的时候，这些分子团会吸附在滤棉纤维上，造成添加剂的异常流失。
55.通过对双馈风力发电机齿轮箱油样检验，油液颗粒的指标严重超标，评级为nas12级 。依据gb/t 33540.3
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2017标准，风电齿轮箱润滑油清洁度指标应该为nas8级。
56.通过纤维质滤材分解图可以看到滤棉层很薄，纳污量很有限，不能有效滤除细小的金属颗粒物。如果为了增强过滤效率，必然需要大幅加厚滤棉层，这又势必造成通过性变差，滤芯节流明显，不能保证油液通过流量。因此，传统滤棉纤维式的滤芯改进空间很小，必须寻找新的办法来解决滤除油液中金属颗粒物。
57.本实用新型的原理是利用润滑油中全部的磨粒均具有磁性这一特点开发的。利用强磁提材料封装制成单只的滤棒，滤棒进行组合和配置组合成一组，通过卡盘等附件进行固定，卡盘的定位孔设计确定磁棒单元的位置和间距。不同的磁场和间距是单独设计的，目的是优化有效的吸附面积和磁强强度的匹配关系，必须兼顾油液的通过性和纳污量、清理周期、颗粒物逃逸率等等特性，实现整个滤芯的功能匹配和工艺匹配。
58.润滑油从外层滤网水平方向进入滤网内部，油液会在流速的油流扰动的条件下进入到磁棒组中间，在整个滤网罐中，油流会相对降速，这更有利于吸附油液中的铁磁性颗粒物。磁棒的间距是专门设计的，每根磁棒都有磁性控制区域，流场的循环作用下油液会流经这些区域，同时卡盘的排油孔的设计必然将油液导向距离磁棒较近的周边，这样条件下油液中的铁磁性物质更容易被吸附，强磁场对于颗粒物的吸附效应会充分发挥。
59.卡盘上设置的第二孔17用于兼顾流量通过性和吸附需求，第二孔17主要作用是油液通过，没有过滤或者定位的功能。第二孔17根据不同种类的油质和不同型号的齿轮箱油系统进行专门的设计。第二孔17和导流槽的总的通过面积一般会大于管道截面积的6倍以上，这样整个滤芯组即便在吸附了大量的颗粒物的情况下也不会有任何阻碍流量的情况，这个优势是其他过滤方式无法实现的。
60.滤芯的组合形式和构成是多样的，但每一种都能吸附大量的金属颗粒物，能够有效的分离和捕获油液中的各种粒径的金属颗粒物。
61.磁性靶向过滤滤芯和过滤装置的组装和匹配的多种组合形式的，其中磁材单元体、套管、卡盘、连接件这些最基本的构成是一样的，经过不断的定制设计和组合后可以适应不同的系统配置和安装条件。
62.综上所述，本实用新型一种靶向过滤装置，有效滤除油液中的金属颗粒物，同时不滤除油液中例如硅、磷等其他的有用添加剂。这种过滤装置的滤除效果非常确定，利用磁场的原理吸附过滤油液中的金属颗粒物，可以通过定期的清理将金属颗粒物取出，实现油液的清洁度指标提升，对设备的安全高效运行有切实的作用。过滤装置是组合式的，不断的间隔清理可以继续使用，设计寿命超过30年。在磁场衰减后可以再次充磁继续复用，这种使用条件避免了传统纤维质滤芯的即用即抛的模式，极大的减少了对耗材的依赖和对环境的污染。
63.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实
用新型权利要求书的保护范围之内。