分析高梯度磁过滤技术机理,探讨了温度对磁过滤性能的影响,在此基础上设计一种管壳式冷却高梯度磁过滤器,测试表明,将磁铁布置在冷却水中,能够充分发挥永磁铁的高磁场强度。冷却和磁过滤结合,具有很强的兼容性和互惠性。
关键词:液压系统;高梯度磁过滤;冷却
磁过滤器分为普通磁过滤器和高梯度磁过滤器。普通磁过滤器利用磁铁的磁场直接捕捉油液中的铁磁性污染颗粒。其中永磁式过滤器具有结构简单、制造方便、运行可*、运行费用低等优点,因而应用较广,其主要缺点捕捉颗粒效果差,同时磁极上吸附的颗粒很难清洗[1]。高梯度磁过滤器能有效地克服以上缺点,使磁过滤器的性能有较大的提高[2]。
1 高梯度磁过滤器的基本原理
磁场对铁磁性污染颗粒的吸引力是磁过滤器性能的决定性因素,磁场中污染颗粒的受力fm为[2]:fm=-vp·(xp-xm)·h·hradh(1)式中 vp———铁磁性颗粒的体积,m3xp———铁磁性颗粒的磁导率,h/mxm———油液的磁导率,h/mh———外磁场强度,a/mgradh———该点的外磁场强度的梯度,a/m2从式(1)中可以看出,铁磁性颗粒所受的吸引力与外磁场强度h成正比,与磁场强度的梯度gradh成正比。
普通磁过滤器是通过提高外磁场强度h来提高磁引力,从而提高过滤能力的;高梯度磁过滤器则是通过磁介质提高磁场的梯度gradh来增大吸引力以获得高效滤除污染物的效果。
在磁场中布置聚磁性多孔介质,会使磁介质附近的磁场h和磁场梯度gradh比没有磁介质时大很多,尤其是gradh与磁介质截面直径d成反比,当d很小时,gradh的值可以很高。所以基于此原理的高梯度磁过滤器也称为高效磁过滤器。
2 温度对高梯度磁过滤器磁场的影响
一般高梯度磁过滤器工作时,过滤器的磁介质和永久磁铁都和液压系统的油温相同,在不同的温度下,磁介质和永久磁铁的性能都有一定的变化,对磁过滤器的效率将有显著的影响。
2.1 温度对磁介质的影响
高梯度磁过滤器常用的磁介质是由非晶态软磁合金喷成的0.04mm厚,0.5mm宽的细长丝,一般使用fe72cr8p13co7非晶态合金,它具有磁感应饱和强度高、磁性“软”的特点。温度对所有软磁性磁介质影响总的特点是随着温度的升高,磁导率上升,温度达到居里点后迅速下降,图1a为铁氧体磁介质的磁导率和温度的关系。磁介质的饱和磁感应强度、矫顽力都随温度的升高下降[3],如图1b。
2.2 温度对永久磁铁的影响
永久磁铁的磁性能受温度、时间以及应力等因素环境的影响,其中以温度的影响最为重要。图1c给出了铁氧体永久磁铁的饱和磁感应强度mｓ和剩余磁感应强度mr随温度的变化。
从图1c可见,铁氧体的磁性能随温度的升高是明显下降的。显然,研究磁过滤器的性能必须考虑温度因素的作用。
