曼•胡默尔紧凑型空滤深层过滤技术介绍

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2019-05-02   环球过滤分离技术网   guolvfenlitech3

每当人们试图解释车用滤清器过滤尘埃颗粒的机理时，都倾向于把它看成是一种滤网过滤。其实这种类比是不正确的。  

那什么是滤网过滤呢？滤网的过滤形式与我们生活中使用的茶筛类似，能阻挡较大的颗粒，却把一些小颗粒放过去了。而事实上，汽车滤清器的深层过滤并不是像人们所想当然理解的那样，它不是一种滤网过滤，因为深层过滤的机制与滤网完全不一样。      在汽车零配件领域拥有 60 年历史的曼·胡默尔公司向来十分关心车用机油滤清器、空气滤清器、燃油滤清器等滤清器的深层过滤环节。来自该公司滤芯开发部的负责人 Michael Durst博士为我们进一步解释道：通常情况下，机油滤清器、空气滤清器、燃油滤清器的深入过滤的分离机制与滤网过滤无关。在深层过滤环节中，由于受表面力（范德华力）的影响，杂质颗粒遇到纤维时，就会吸附并堆积在上面。由于过滤介质很厚密，杂质颗粒被滞留的机率被提高了14到24倍。换言之，过滤分离的效果取决于纤维直径的大小。  

这也正是尚好的滤清器之所以选用相对较为粗糙的纤维作材料的理由这也正是上好的滤清器之所以选用相对较为粗糙的纤维作材料的理由。以烟灰为例，它的颗粒直径在30 and 100 nm之间，对这样的颗粒而言，10 µm左右的毛孔看上去就像一扇仓库大门。因此，他们是被比其厚10至100倍的纤维吸附，而不是被滤网过滤掉。      从某个角度看，过滤效率的高低是衡量一个滤清器好坏的主要标准。首先要实现在有限的空间内提供更多的纤维。这就意味着纤维要在不改变渗透性的同时变得更细小。细小纤维的过滤效果较好，因为它能增加与尘埃颗粒接触的可能性，并通过前面提到的范德华力在颗粒通过过滤介质时吸附之。但我们也不能一味地追求纤维变得细小，因为纤维的直径不能随意缩小，若他们变得太密集，压强的损失就会增大。渗透性下降的话就会导致自由流动受影响。也就是说，介质一旦变得密集就会影响渗透性。除非空气、机油、柴油通过介质的速度加快，否则无法让同样流量的空气、机油、柴油流量在相同的时间通过较小的通道。但通过速度加快后，过滤的效果就会变差。 若既要满足渗透性要求，又要满足细小性要求，就需要用到合成纤维，如稠化N（Multigrade N） 或 微化N（Micrograde N）。无论从过滤优良性、灰尘吸附力，还是使用寿命而言，这类合成纤维都是十分经济实用的。     

纤维的直径大小并不是决定滤芯整体性能的决定性因素。除纤维的直径以外，滤清器介质的结构也起着举足轻重的作用。滤清器不仅要分离灰尘颗粒，还要把它们保留在过滤介质的结构中。为了区分不同体积的颗粒，曼·胡默尔开发了多层次过滤介质，这比通用的单一介质的产品要高效得多。  

由于纤维直径、渗透性、分离效果和压强下降之间的关系相当复杂，因此曼·胡默尔过滤介质开发时，先在计算机上对这些因素进行模拟，然后再进入实验室，从而在提高专业效果的同时，提升研发速度和降低开发成本。  

除了过滤介质（纤维）以外，褶皱也是决定滤清器性能优劣的重要因素。而褶皱中的压纹一环，对过滤介质的过滤效果好坏而言是关键因素之一。      众所周知，折叠成星状的滤芯需要压纹，这个环节与褶皱本身同等重要。如果没有压纹，褶皱会在高压差时发生黏粘，以至于压强下降的现象会更突显，褶皱之间黏粘加剧。这会造成恶性循环。市场上的一些廉价滤清器还存在另一个问题——因含劣质树脂而使褶皱变硬。这样的滤清器在高压差时极不稳定。以空气滤清器为例，其介质会因此而受潮、报废。雨雪天气时，空气中的水分子含量上升，受潮现象将变得更加明显。从褶皱的严重扭曲（行话称，滤纸的S型扭曲）中可见一斑。压强下降的明显增加，使得发动机要有更大的动力，这就要消耗更多的燃料。      

曼·胡默尔新推的紧凑型空气滤清器与传统的褶皱滤清器相比具有明显优势。曼牌涡轮/紧凑型空气滤清器采用了缠绕技术，为滤清器构造了一个多层通道结构。由于星型褶皱略去了中心管，这样的滤清器将过滤表面积最大化。小巧且可选的封闭型通道保证了最佳流量，这样的结构能承受较高的机械负载。另外，适用于紧凑型滤清器的免压纹的波型褶皱也因旋转技术的发展而即将面市。据预计，此种设计在不久的将来会在发动机进气过滤中得到广泛的应用。  

最后，回到本文之初提到的滤网过滤问题。在汽车市场上，到底有没有类似于滤网的应用？回答是肯定的，这样的运用体现在滤清器的表层过滤中。例如，在高端市场上，高性能商用汽车采用的紧凑型空气滤清器中运用了纳米纤维。此类纳米纤维的直径在100 nm 和 700 nm之间，其性能优于塑料纤维和玻璃纤维。肉眼无法看到的微薄层中有无数纤维固定在承载纸上。正因为有了这样的纳米纤维，经过表层滤清器过滤后，颗粒被留在纳米纤维上，不再能深入渗透到过滤介质中。而这样的过滤过程非常类似于滤网过滤。

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