双联旋装式燃油滤清器纳污容量试验新方法及应用

吴强，李超

(1.航空工业(新乡)计测科技有限公司，河南新乡 453019;2.陆装驻洛阳地区航空军事代表室，河南洛阳 471000)

0 引言

纳污容量是过滤器的一项重要过滤性能指标，其大小决定着过滤器的使用寿命和更换频率，进而影响到用户的运行维护成本，因此，无论是制造商还是用户都对该项性能的优劣非常重视。双联燃油滤清器就是为了提高纳污容量而设计开发的一类过滤器，如图1所示，它由一个粗滤器(以下简称粗滤)和一个精滤器(以下简称精滤)两个滤筒组成，工作时，油液经过粗滤过滤后进入精滤过滤，粗滤分担了精滤的纳污负担，进而比一般的单筒过滤器纳污容量大、寿命长。双联燃油滤清器的设计关键在于粗滤和精滤在过滤性能参数的合理匹配，其中任何一个滤芯纳污容量过小都会形成“短板效应”，降低总成的纳污容量，只有使两个滤芯的纳污能力都得到充分发挥，才能最大限度地提升产品总成的纳污容量。结合该类产品的设计要领，文中作者提出了一种针对双联旋装式燃油滤清器纳污容量试验的新方法。

图1 某型双联燃油滤清器

1 传统纳污容量试验方法在双联滤清器试验中的局限性

目前燃油滤清器纳污容量的试验标准主要有ISO 4020：2001、ISO/TS 13353：2002、ISO 19438：2003等，这些方法都是通过油液循环系统将污染物随油液持续注入滤清器中，直至达到规定的燃油滤清器的极限压差后停止试验，然后根据污染物的注入量和系统残余量计算出滤清器的纳污容量。由于这些方法都是只进行单个滤清器的压差监测，在进行双联旋装式燃油滤清器试验时就会暴露其局限性，即不能分别掌握粗滤和精滤的压差变化情况，而这些试验信息对于双联旋装式燃油滤清器的设计和改进是至关重要的，尤其是在产品性能达不到技术要求时，不能帮助设计人员准确定位产品缺陷，这样一来势必造成改进的盲目性，使新产品的试验次数和研发成本增加，研发周期延长,甚至失去抢占市场的先机。针对该类产品的试验方法必须在传统试验方法的基础上加以改进，弥补上述不足，才能体现试验室纳污容量试验的作用和价值，作为设计工作的技术支撑和改进依据。

2 新的纳污容量试验方法及其试验工装

为了弥补传统纳污容量试验方法的不足，文中提出了一种针对双联旋装式燃油滤清器的纳污容量试验新方法，并设计了双联旋装式滤清器通用试验工装以增强该方法的可操作性，同时便于推广应用。其试验系统原理如图2所示，试验时被试产品接入试验系统B，以额定流量作为试验流量使油液通过泵源的输送持续流过被试产品，然后返回油箱8，如此持续循环，试验开始后，通过污染物注入系统A将污染物配制的具有一定污染物质量浓度的污染液持续注入试验油箱8中，污染物进入到试验系统B后将持续的被被试产品过滤，直至被试产品达到规定的极限压差时终止试验。该试验方法与传统试验方法的不同之处在于，通过设计和运用试验工装(图3)，把粗滤和精滤分别通过加工好的双向外螺纹连接接头连接于试验工装，然后分别增加了粗滤和精滤的压差监测，其他试验操作和步骤与采用的试验标准一致。该试验方法的优点在于，通过在试验过程中可实时记录粗滤、精滤及总成两端的压差变化，相比传统方法能够额外掌握粗滤和精滤的压差变化趋势;通过分别绘制粗滤、精滤及总成3条压差-时间关系曲线，可以直观地判断产品纳污容量存在的问题，得出引起双联旋装式燃油滤清器总成纳污容量下降的主因是粗滤还是精滤，或者两者性能都不理想。从而有利于设计人员明确产品缺陷及改进方向，采取针对性措施，减少试验次数，降低研发成本。

图2 试验系统原理

图3 试验工装使用示意

3 典型应用实例分析

根据ISO 19438中规定的净压差的5%、10%、15%、20%、40%、80%、100%时间点绘制压差-时间关系曲线，并对其进行分析，每个实例代表一种产品纳污容量性能状态，可为设计者分析不同的试验结果提供参考。

3.1 实例1分析

试验实例1的压差-时间曲线如图4所示，在整个试验过程中，随着污染物的持续注入，粗滤压差上升缓慢，精滤压差在40 min后急剧上升，为总成压差上升做了主要贡献，在总成达到极限压差时，粗滤压差上升不到10 kPa，其纳污能力并没有充分发挥。如果此时总成的纳污量没有满足预期要求，就要针对精滤滤芯进行改进，提高精滤纳污能力，比如增加滤芯波纹数量或更换纳污容量更大的滤材等;如果此时总成的纳污容量已经满足预期指标，那就可以采取适当的降本措施，比如减少粗滤波纹数量或更换滤材等，以降低粗滤纳污能力，在保证产品性能的同时兼顾效益提升。

图4 试验实例1的压差-时间曲线

3.2 实例2分析

试验实例2的压差-时间曲线如图5所示。

图5 试验实例2的压差-时间曲线

随着试验的进行，粗滤压差上升迅速，而精滤在总成达到极限压差时仅有小幅度上升，粗滤在总成压差上升中做了主要贡献，精滤的纳污能力仅仅发挥了一小部分，产生类似试验结果的产品应结合产品总成纳污容量实施改进。如果此时总成的纳污量没有满足预期要求，就要针对粗滤滤芯进行改进，提高粗滤纳污能力，比如增加粗滤滤芯波纹数量或更换过滤精度较低的滤材等，通过提高粗滤的纳污容量将能进一步发挥精滤潜力，从而提高总成纳污容量;如果此时总成的纳污容量已经满足预期指标，那同样可以采取适当的降本措施，比如适当减少精滤滤芯波纹数量或更换过滤精度相当但纳污容量稍小的滤材等，适当降低精滤纳污能力，在保证产品性能的同时兼顾效益提升。

3.3 实例3分析

试验实例3的压差-时间曲线如图6所示。

图6 试验实例3的压差-时间曲线

整个试验过程粗滤压差和精滤压差近似同步且平稳上升，该结果现象表明粗滤和精滤的纳污能力都得到了充分发挥，如果过滤效率也达到了预期指标，就证明该产品的粗滤和精滤达到了合理匹配，是比较理想的设计方案。

4 结语

该纳污容量试验方法通过设计通用性强的试验工装，并增加了双联旋装式燃油滤清器纳污容量试验过程中粗滤和精滤的压差监控，有效弥补了传统方法在进行该类产品试验时的不足，能够帮助设计者获取更多的试验信息，进而准确定位产品缺陷，为采取针对性改进措施提供依据。采用该试验方法服务于双联旋装式燃油滤清器的研发，可有效减少试验次数，降低研发成本，缩短研发周期，该纳污容量试验方法可为相关研发设计人员提供参考。