过滤器材料的研发达到了在体积流相同的情况下压力损耗减半的效果,因而可以在成本低廉的前提下提高液压设备的能源效率。计算机支持的流体仿真为此提供了有关过滤器折叠通道中状况的重要信息。
如果机械制造商打算将来在市场上成功运作,就必须比以前更多地注意研发新产品的能源效率。由于节约动力燃料和节约能源是相互关联的,所以这些是有效气候保护的关键因素之一,也是全球销售市场上的一个重要的竞争优势。然而提高能源效率的许多措施往往与投资相关,例如发动机的修整,制动能的回收,转换到混合驱动上或采用轻型结构方式。提供节能可能性的也还有似乎不合此用的机器组件——液压过滤器。
流通阻力比受折叠滤道长度的影响
Argo-Hytos公司在与多家研究所的合作中,寻找减少液压过滤器压力损耗的方法。通过计算表明,流通阻力比(简称流阻比)取决于相应的过滤器原材料,也取决于折叠中间空隙的结构和长度,即所谓的折叠通道,折叠通道越长,流阻比越大。压差增大的原因在于,液压液体不无法顺利通过折叠通道流动。只有支撑物保持折叠通道的开通,借助流动仿真获得对折叠通道中状况的认识,推导出在折叠的过滤材料中压力损耗的决定性影响因素,因而这些因素可以得到优化。
解决方案存在于Argo-Hytos制造过滤器材料Exapor Max 2使用的特殊网络技术中,这项技术保证折叠通道保持最佳的开放状态,折叠中的压力损耗由此而降低达50%,基础是借助计算机支持的仿真所获得的认识。在体积流量相同的情况下,过滤器中的压力损耗总计减少达40%,即在给定的压力损耗下,体积流量可以提高达65%。由此可以得出:在体积流量相同的情况下,使用较小的过滤器足够,同时节约了重量和成本。在现有的设备中,过滤器两侧的压力变小,可导致能源效率的提高。
在已经完成的应用中,压力损耗的减少平均达到20%左右。根据计算实例可以清楚地看到,由于压力损耗的减少能够节约多少能源:平均体积流量为100L/min和平均差压为1巴时,一台过滤器的整个过滤寿命期间(1000运行小时),使用者每年节省33kWh的能量。
节约效果随流量而提升
假设液压机组的泵用电动机驱动,电价为每千瓦时电能0.2欧元,则节省费用为6.67欧元,减少CO2约达19kg。乍一看来这并不算多;但要把使用中的过滤器单元总计一下,每年却可节省大约1670万kWh的电能。
假如每千瓦时按557g的二氧化碳排放作为基础来计算,这相当于每年减少大约10000t的二氧化碳排放。这也相当于5000多辆小汽车每年所“生产”的CO2—假设每公里平均排放CO2为140g,每辆汽车每年行驶13000公里(2008年的值)。
如何延长过滤器寿命
研发过滤器元素基本上有三个标准很重要:提高过滤器的精度,降低压力损耗和延长使用寿命。延长使用寿命单靠提高脏物容量还不够。在这个标准中,过滤元素的机械构造具有决定性的意义,尤其是在体积流量经常变化的用途中—因调节泵和汽缸所致。由于这个原因,为Exapor Max 2系列的过滤器元素研发了一种特殊的支撑保护结构。设计的标准是分离效率、脏物容量和流通疲劳特性。
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