隨著液壓技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓系統(tǒng)和液壓元件日益趨向高性能、高精度、高壓無管集成化，對液壓油液的污染控制提出越來越高的要求，不僅對10μm以上的固體要求嚴(yán)格控制，而且對混入液壓油液中的3μ以下的微顆粒、膠體氧化物、水份、空氣都要求嚴(yán)格控制。這樣在液壓系統(tǒng)中按裝普通過濾器已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)性能要求。最佳地把各種凈化機(jī)理組合起來，發(fā)揮各種凈化機(jī)理的特長，達(dá)到綜合高精度凈化油液的目的，是液壓系統(tǒng)油液超高精度凈化方面的一項(xiàng)新突破和新技術(shù)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)如正視圖圖（1），俯視圖圖（2）所示，凈油機(jī)凈化系統(tǒng)框圖如圖（3）所示。需要凈化的油液（稱為臟油）由抗污染定量泵吸入，在吸油口布置帶磁性的粗濾油器，作為油泵前置過濾，濾除粗顆粒，保護(hù)油泵，然后經(jīng)過自動恒溫調(diào)節(jié)器，適當(dāng)提高油的溫度，降低油液粘度，提高低溫下和高粘度油液的凈化精度。自動恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電加熱器，溫度敏感觸頭，自動控制電路及開關(guān)組成。電加熱器功率根據(jù)流量由熱平衡方程計(jì)算得到：

H＝C·ρ·Q·△T（千卡/時(shí)）……（1）

C-油的比熱，取0.5（千卡/公斤·℃）

ρ-油的密度，取900（Kg/m3）

Q-油泵流量，600升/小時(shí)

N＝H/860·η……（2）

η-熱傳遞效率，取0.8

本發(fā)明采用3（KW）螺形管電加熱器，溫度最高不超過40℃（±5%）。經(jīng)升溫后的油液在△p≤8Kg/cm2的壓力下高速從流線形噴咀噴出，根據(jù)系統(tǒng)流量及壓力可以由柏努力方程得到，本凈油機(jī)采用離心轉(zhuǎn)速5000r·p·m，流量10l/min，根據(jù)柏努力方程：

Z1+(P1)/(r)+(V12)/(2g)=Z2+(P2)/(r)+(V22)/(2g)+hω…（3）

由于Z1＝Z2，對于流線形管咀方程可寫為：

(△P)/(r)+(V12)/(2g)=(V22)/(2g)(1+ξ)……（4）

取噴咀速度系數(shù)0.98，

△p＝8Kg/cm2

r＝0.9Kg/l

V2＝4216Cm/s

n≈5000（r·p·m）

在5000轉(zhuǎn)/分的離心流場中，由于污染物質(zhì)與油液的比重差存在，使污染顆粒（水份、膠質(zhì)等）受離心力和電場力的作用，迅速徑向移動，在筒體的周壁由靜電吸附材料吸附，達(dá)到凈化的目的，假如在離心流場r＝0.2米處的污染顆粒，所受的離心力與重力相比：

(FC)/(FG)=(mrω2)/(mg)=(rω2)/(g)=5589(倍）……（5）

這里：

ω-轉(zhuǎn)動角速度，由n＝5000r·p·m轉(zhuǎn)換所得;

Fc·FG-分別為離心力與重力。

驗(yàn)算證明在5000r·p·m離心力流場中，油中所含污染物質(zhì)將以重力的5000多倍的作用力迅速分離。這是離心凈化高速度高精度機(jī)理所在。

由于園筒體與轉(zhuǎn)子體之間是一對高壓靜電電極，污染顆粒在離心力流場的作用的同時(shí)受電場力的作用：

F＝Fc+Fe-Fu……（6）

其中：

Fc＝mrω2

Fe＝f1+f2+f3

f1，f2，f3-分別為電場庫侖力，鏡像力和電場梯度力。

Fu＝6πμaν（斯托克斯公式）

為了定性地說明問題，先單獨(dú)考慮離心力的作用，來估算一下顆粒徑向移動速度：

假定這時(shí)已經(jīng)達(dá)到力平衡，方程（6）寫為：

Fc＝Fu

mω2r＝6πμaν

其中：

m＝ρ4/3πa3（假設(shè)顆粒是球形半徑為a）

μ＝ρ油ν（油液動力粘度）

v=mω2r6πμa=43ρπa3ω2r6πρ油va=2g·ρρ油·a2vω2·r]]>

……（7）

式（7）定性地表明污染顆粒離心分離速度取決于密度比，轉(zhuǎn)速及顆粒的徑向位置，顆粒大小及油液運(yùn)動粘度，如果預(yù)先確定凈油精度（確定最小顆粒半徑a），就可以估算分離速度，然后由油液在離心區(qū)域內(nèi)滯留時(shí)間，設(shè)計(jì)離心筒體的結(jié)構(gòu)尺寸。

由于離心分離區(qū)域內(nèi)同時(shí)又是高壓靜電場，在筒體的園周壁上安放有良好吸附能力和污垢容納能力的集塵體材料上。這樣既增加了污物的分離作用力，又提高納垢容量。

油液從噴咀噴出的液動作用力可以由歐拉公式計(jì)算：

F＝f′+f″＝(r)/(g)Q（V2-V1）+△p·s……（8）

這里：s是噴咀出口面積，可由連續(xù)方程獲得：

S=(Q)/(V2)……（9）

油液經(jīng)過高速離心分離及靜電吸附，油液精度已經(jīng)達(dá)到很高水平，能清除0.1μ以下的膠體物質(zhì)。但是由于粘性作用，在油液流動中會有極少部分污染物質(zhì)隨油液帶出來。本發(fā)明在出油口又設(shè)置了靜電壓濾區(qū)域。普通的深度形壓濾器，過濾精度取決于充填纖維的粗細(xì)，致密程度。對于3μm以下的顆粒，甚至更小的膠質(zhì)，過濾有困難。同時(shí)受其它過濾特性參數(shù)，如壓力降、通流量等的影響。為了彌補(bǔ)深度形過濾器的缺點(diǎn)，在出油口采用高壓靜電電極之間比較松散地充填化纖材料，如尼龍、玻璃纖維等。使化纖材料在強(qiáng)電場中靜電感應(yīng)。膠質(zhì)等微顆粒在電場的作用下，因摩擦碰撞、光照、沖流等而帶電或靜電感應(yīng)，這些帶電的顆粒在電場力作用下，吸附在纖維材料上，與此同時(shí)顆粒受纖維充填層的阻擋隔離作用，在這樣雙重作用下，油液中殘留的微顆粒、膠質(zhì)等得到有效清除。由于壓濾濾芯間增加了高壓靜電作用，這樣不僅使油液凈化精度大大提高，同時(shí)使過濾器壓力降降低，通流能力提高。

下面分析靜電壓濾區(qū)域的凈化機(jī)理，由于深度形壓濾凈化原理比較顯然，這里著重介紹靜電吸附機(jī)理。

根據(jù)電動力學(xué)原理，圖（1）所示的靜電壓濾區(qū)域的電位函數(shù)滿足泊松方程：

……（10）

這里：

ε1-油液的相對介電常數(shù)，

ρ-電子電荷密度，

P＝3ε3/（ε3+2），

ε3-顆粒的相對介電常數(shù)。

通過近似后，油液及集塵材料中的電場強(qiáng)度可以近似表示為：

E1=(ε2)/((ε1-ε2)d2+ε2L)……（11）

E2=(ε1)/((ε1-ε2)d2+ε2L)……（12）

由于濾材是一個(gè)松散的各向異性的纖維充填材料，因此材料的介電常數(shù)ε2是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，這時(shí)極化強(qiáng)度P與場強(qiáng)E的關(guān)系可以表示為：

Dx＝εo（εxxEx+εxyEy+εxxEz）

Dy＝εo（εyxEx+εyyEy+εyzEx）

Dz＝εo（εzxEx+εzyEy+εzzEz）

這時(shí)濾材的介電常數(shù)ε可以用張量表示：

由于εxyz在各種方向和空間各點(diǎn)是變化的，因此電場強(qiáng)度E1，E2是畸變的非均勻的，這時(shí)gradE≠0，在這種非均勻電場的作用下，帶電顆粒受下面幾種主要力的作用：

庫倉力：f1＝K112πε1α2E2

鏡像力：f2=K2(a4)/(4d2)((ε1-ε2))/((ε1+ε2))ε1E2

梯度力：f3=2πa3(ε3-1)/(ε3+2)ε1gradE2

粘滯力：f4＝6πμaν（當(dāng)Re＜0.5時(shí)）

顆粒受力運(yùn)動方程為：

m(dv)/(dt)=K112πε1E2a2+K2(a4)/(4d2)((ε1-ε2))/((ε1+ε2))ε1E2

+2πα3(ε3-1)/(ε3+2)ε1gradE2-6πμav……（14）

當(dāng)污染物質(zhì)吸附到纖維濾材上后，力平衡方程為：

f1=f1+f2+f3

=K112πε1a2E2+K2(a4(ε1-ε2))/(4d2(ε1+ε2))ε1E2

+2πa3(ε3-1)/(ε3+2)ε1gradE2……（15）

在式（14），（15）作用力的作用下，顆粒在化纖充填層間隙內(nèi)或者被阻擋隔離，或者被吸附，使油液進(jìn)一步高精度凈化。

在圖（1）、圖（2）中，

①電機(jī)-油泵;②噴咀;③離心園筒體;④轉(zhuǎn)子體;

⑤壓濾區(qū)園筒體;⑥深度型濾芯;⑦出油口;⑧轉(zhuǎn)軸;

⑨截止閥;⑩恒溫器、加熱器;(11)周向布置的集塵體;

(12)進(jìn)油管及管接頭。