Фильтрация
Масло проходит предфильтр и поступает в 11 из 12 колонок дисковых секций. Очищенное масло собирается в центральной камере и уходит в систему.
Разработка
Разработка
Направление работ
Подбор состава, изготовление экспериментальных образцов и последующая оценка свойств материалов в условиях, соответствующих задачам проекта.
Фильтрующие системы
Мобильный самоочищающийся фильтр
Фильтр для очистки рабочих жидкостей транспортно-технологических машин и комплексов в АПК. Основная фильтрация и регенерация секций идут одновременно, а промывочный поток очищается в тарельчатом отстойнике.
Одновременная фильтрация и регенерацияБез сменных картриджейОчистка промывочного потока
Чистота жидкости определяет ресурс техники
Абразив в масле ускоряет износ насосов, распределителей и пар трения. Обслуживание сменных фильтров требует остановки машины, в том числе в посевную и уборочную.
≈80%
отказов гидроприводов связаны с загрязнением рабочей жидкости
40–55%
отказов дизелей связаны с топливной системой
×7
ухудшение тонкости бумажного элемента при обводнении топлива 0,44%: с 5 до 35 мкм
Обзорные данные: Naked Science / ПНИПУ, 2025; Улюкина Е. А., «Улучшение эксплуатационных свойств нефтяных и смесевых моторных топлив», 2025.
Две ступени очистки в одном корпусе
Основная фильтрующая секция задерживает загрязнения. Пакет конических тарелок очищает поток после регенерации и направляет осадок в камеру сбора.
- Входной патрубок и сетчатый предфильтр
- Основная секция из дисковых колонок
- Распределитель обратной промывки
- Пакет конических тарелок
- Камера отстоя и удаления осадка
- Выходной патрубок очищенного масла
Визуализации макетного образца. Список описывает основные узлы и не заменяет обозначения на чертеже.
Рабочий цикл
Фильтрация и регенерация в одном рабочем цикле
Регенерация
Часть чистого масла противотоком через распределитель промывает двенадцатую колонку. Гидромотор поворачивает распределитель, последовательно очищая колонки по кругу.
Осаждение и сброс
Промывочное масло проходит пакет конических тарелок. Твёрдые частицы и капли воды оседают, сползают в днище и удаляются из камеры сбора осадка.
Пока одна колонка регенерируется, остальные 11 продолжают фильтрацию.
Материал
Фильтрующий материал: ПГС-полимеры
Пористость материала составляет 35–90%, тонкость фильтрации — 0,2–20 мкм, разброс размера пор — ±10%. В исследованиях ПГС-фильтр очищал жидкость на 11,2% эффективнее штатного, а для частиц до 10 мкм — до 22%. Расчётное увеличение ресурса пары поршень–цилиндр — в 1,8 раза.
Подробнее о полимерном фильтре →Расчёт и моделирование
Расчёт тарельчатого отстойника
Измените долю промывочного потока и температуру масла. Калькулятор оценит минимальный размер частиц, улавливаемых пакетом из 25 тарелок.
Режим работы отстойника
25 мкммеханические примеси
68 мкмкапли воды
Минимальный расчётный размер улавливаемых частиц. Оценка относится к тарельчатому отстойнику, а не к тонкости основного фильтрующего материала.
| Режим | Мехпримеси | Вода |
|---|---|---|
| 50 °C / сброс 20% | ≥ 25 мкм | ≥ 68 мкм |
| 20 °C / сброс 20% | ≥ 50 мкм | ≥ 148 мкм* |
| 50 °C / сброс 10% | ≥ 17–18 мкм | — |
Методика и исходные данные
Скорость осаждения по Стоксу:
w = d²(ρч − ρж)g / (18μ)
Пропускная способность пакета:
Q ≤ ηnwπ(R₂² − R₁²)
Общая подача 1 л/мин. Пакет из 25 тарелок Ø90/Ø23 мм, η = 0,5. Плотность масла 850 кг/м³, механических примесей ≈2000 кг/м³, воды 1000 кг/м³. Динамическая вязкость: 8,5 мПа·с при 50 °C и 34,8 мПа·с при 20 °C. Угол тарелок 40°.
* В исходных материалах для воды при 20 °C приведено 148 мкм. Прямой расчёт по указанным исходным данным даёт около 138 мкм. Калькулятор использует формулу и исходные данные без подгонки к табличному значению.
Равномерная раздача потока
По 4 отверстия в ряду через 90°, шаг рядов 6,2 мм, соседние ряды повёрнуты на 45°. Диаметры: ряды 1–5 — 1,8 мм; 6–10 — 2,0 мм; 11–15 — 2,4 мм; 16–20 — 2,9 мм; 21–25 — 3,5 мм.
По гидравлической модели авторов неравномерность раздачи снижена с 214% до ±30%.
Сравнение решений
Очистка без замены элементов
| Критерий | Сменный элемент | Обратная промывка | Разрабатываемый фильтр |
|---|---|---|---|
| Остановка на обслуживание | При каждой замене | Частично | Фильтрация без остановки |
| Расходные элементы | Регулярная закупка | Не требуются | Не требуются |
| Промывочный поток | Масло в отработанном элементе | 15–25% потока на повторную фильтрацию | Очистка в пакете тарелок |
| Отделение воды | Обводнение ухудшает тонкость | Ограничено | Осаждение капель в отстойнике |
| Контроль состояния | По регламенту | По таймеру | Контроль перепада давления, в разработке |
Сравнение типовых решений по материалам разработки. Возможности конкретного оборудования зависят от его конструкции и условий эксплуатации.
Эффективность и внедрение
Ожидаемая эффективность
до 95,9%
целевая эффективность автоматической регенерации
15 000 ч
целевая наработка на отказ при высокой запылённости
до 40%
ожидаемое снижение затрат на техническое обслуживание
Этапы внедрения
Макет и расчёт
Подготовлены 3D-модель и расчёт тарельчатого отстойника.
Стендовые испытания
Следующий шаг — испытания на станке на предприятии госкорпорации «Роскосмос».
Система контроля
В разработке: датчик перепада давления, контроллер, автозапуск регенерации и отображение параметров.
Опытная эксплуатация
Планируется монтаж на технику АПК и работа в течение сезона.
Тиражирование
Обучение персонала и серийное внедрение после проверки результатов.
Обсудить применение фильтра
Свяжитесь со специалистами по вопросам конструкции, испытаний и условий эксплуатации.