一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯的制作方法

[0001]
本发明涉及风力发电机组的机油过滤技术，具体涉及一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯。


背景技术：

[0002]
风力发电，起源于欧美发达国家，我国自九十年代中期引进风力发电，经过消化、仿造，目前对风力发电机组已能自行生产制造(即国产化)，但对其润滑系统中的润滑油和滤芯是唯一没有国产化的环节，即润滑油全部采用进口，并且齿轮箱润滑系统的滤芯也大都使用德国贺德克(hydac)产品或是以贺德克为标准的产品。现有的风电滤芯对润滑油只进行单一的过滤作用，而且使用寿命短，如果超期使用会加速风电机械损坏，故现有的风电滤芯更换频繁，使用成本高。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是通过滤芯解决我国风力发电机组中润滑油在使用过程中如何提高功效和延长使用时间的技术问题。即通过一种新的过滤模式和工作机理的滤芯，把对机油的过滤和修复还原有机的结合在一起，不仅提高了滤芯的过滤细度、过滤效率，增大了滤芯的容污量，同时还能增强机油的使用功效，延长了机油的使用寿命，减少了废污油的排放，有巨大的社会效益和经济效益。
[0004]
本发明的技术方案为：一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯，包括：
[0005]
外芯体组件和内芯体组件，外芯体组件包括体积式过滤的生物质滤芯，内芯体组件包括无纺布折叠的表面积式过滤的滤芯，所述内芯体组件嵌套在外芯体组件内，形成串联过滤式滤芯；
[0006]
所述外芯体组件内侧中央设置有第一中心管，外侧设置有外金属网；所述内芯体组件安装于第一中心管内，所述内芯体组件内侧中央部设置有第二中心管；且内芯体组件的上端部固定连接有内芯体组件上盖板；外芯体组件的上端部固定连接有上盖板，上盖板设有压力开启装置；外芯体组件和内芯体组件的下端，同时固定连接到下盖板，下盖板开设有出油口；
[0007]
所述外芯体组件的生物质滤芯中的滤料中添加有化学物质，所述化学物质为蓖麻颗粒及碱剂，所述碱剂为有机碱和无机碱两者的组合。
[0008]
进一步的，所述内芯体组件的第二中心管外侧装有折叠滤布层，所述折叠滤布层的内、外侧均贴合有折叠的金属支架网，与折叠滤布层紧密贴合，折叠滤布层及金属支架网的上端均与内芯体组件上盖板连接固定，内芯体组件下端通过第二中心管与下盖板连接固定。
[0009]
进一步的，所述内芯体组件所用的折叠滤布层，是pet无纺布滤材，重量为140～180g/
㎡
，透气率≥2300l/
㎡
·
s，过滤细度≥40μm。
[0010]
进一步的，所述外芯体组件的第一中心管的外侧套装有带尼龙网格的pet滤布，
pet滤布的外侧设有体积式过滤的生物质滤芯，生物质滤芯的外侧套装有外金属网，且第一中心管外侧带有尼龙网格的pet滤布、生物质滤芯及外金属网的上端均与外芯体组件上盖板连接固定，外芯体组件的下端与下盖板连接固定。
[0011]
进一步的，所述带尼龙网格的pet滤布是由尼龙网格和pet复合材料制成，其中尼龙网重量100～120g/
㎡
，pet重量120～160g/
㎡
，厚度1.5mm，透气率≥2000l/
㎡
·
s，平均孔径为110
±
10μm。
[0012]
进一步的，所述外芯体组件上盖板上开有旁通口，所述旁通口处装有压力开启阀；当在压力大于4bar的情况下，压力开启阀开启，机油直接通过压力开启阀，流过旁通口，进入内芯体组件，经过内芯体组件粗过滤后通过下盖板出口流出。
[0013]
进一步的，所述下盖板上设置有两圈环形凹槽，所述外金属网安装在外圈的环形凹槽中，所述第一中心管、第二中心管安装在内侧环形凹槽中，分别与内侧环形凹槽外、内沿接触。
[0014]
进一步的，所述的外芯体组件中的生物质滤芯的滤料中按照如下重量份配比添加化学物质：生物质滤芯的滤料100份，蓖麻颗粒10份，碱剂3-5份，所述生物质滤芯在滤料内加入的化学物质，在滤芯过滤杂质的同时，还具有“修复”风电机油的功能作用。
[0015]
进一步的，所述的有机碱为：有机物胺类物质，包括醇胺或多烯多胺类；所述无机碱为无机物的碱类物质，包括经过350℃以上改性后的naoh饱和溶液。
[0016]
根据本发明的另一方面，还提出一种制造多功能长效滤芯中生物质滤芯的方法，包括如下步骤：
[0017]
步骤1、将100份重量的生物质滤料分成两部分，其中第一部分为90份，第二部分为10份；
[0018]
步骤2、将所述第一部分的90份滤料加入10份的蓖麻颗粒，所述蓖麻颗粒已切碎，颗粒大小在3-6毫米之间，混合搅拌均匀；
[0019]
步骤3、将所述第二部分的10份滤料与3-5份的碱剂均匀混合并充分搅拌，使得滤料吸收所述碱剂液体，直至被滤料充分吸收；所述碱剂为有机碱和无机碱两者的组合，其重量比为3:2；所述的有机碱为醇胺、或多烯多胺类。所述无机碱液为经过350℃以上改性后的naoh饱和溶液；
[0020]
步骤4、将所述步骤2混合有蓖麻颗粒的滤料和步骤3中的吸收了碱液的滤料进行混合搅拌均匀，得到添加有化学物质的滤料；
[0021]
步骤5、将所述步骤4得到的添加有化学物质的混合滤料填装入外芯体组件的生物质滤芯中，作为体积式滤芯。
[0022]
本发明的一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0023]
1、本发明的多功能长效滤芯通过将体积式过滤的生物质滤芯组件与表面积式过滤的滤芯组件串联连接、固定在一起，
①
解决了现有滤芯过滤细度、过滤效率和使用寿命的技术瓶颈问题；
②
由于在滤芯中添加了化学物质对风电机油具有修复的功能，打破了现行风电滤芯对机油只进行单一的过滤作用的缺点，把机油的过滤与修复有机的结合在一起；
③
优化了现行风电滤芯的过滤模式。同时极大地延长了机油的使用寿命，减少废污油的排放，具有显著的社会效益和经济效益。
[0024]
2、本发明中，内滤芯体组件和外滤芯体组件进行串联，进行过滤，与现有滤芯相比，不仅过滤效率高、过滤细度好、容污量大、使用时间长，而且能“在线修复”机油，延长机油的使用寿命。
[0025]
3、本发明的外芯体组件，过滤细度好、效率高，其中对5μm的颗粒物，过滤效率≥30％以上，对10μm的颗粒物，过滤效率80％左右，而现行滤芯产品对10μm的颗粒物过滤效率40％左右。
[0026]
4、现行风电滤使用每6个月更换一次，机油每3～4年更换一次(理论机油更换时间为5年)，而使用本发明的长效风电滤芯只需每18～24个月更换一次滤芯，而不更换机油。排除外部进水机油乳化的因素，甚至可以做到机油20年不更换。
附图说明
[0027]
图1是本发明的一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯结构示意图。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0029]
本发明提出一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯，包括：
[0030]
外芯体组件1和内芯体组件2，外芯体组件1包括生物质体积式过滤的生物质滤芯，内芯体组件2包括无纺布折叠的表面积式过滤的滤芯，所述内芯体组件2嵌套在外芯体组件1内，形成串联过滤式滤芯；
[0031]
所述外芯体组件1内侧中央设置有第一中心管1-2，外侧设置有外金属网1-1。所述内芯体组件2安装于第一中心管1-2内，所述内芯体组件2内侧中央部设置有第二中心管2-2；且内芯体组件2的上端部固定连接有内芯体组件上盖板6，外芯体组件1的上端部固定连接有外芯体组件上盖板4，外芯体组件上盖板4设有压力开启装置4-1；外芯体组件1和内芯体组件2的下端，同时固定连接到下盖板5，下盖板5开设有出油口5-1。
[0032]
进一步的，所述内芯体组件2的第二中心管2-2的外侧装有折叠滤布层，所述折叠滤布层的内、外侧均贴合有折叠的金属支架网2-3，与折叠滤布层紧密贴合，折叠滤布层及金属支架网的上端均与内芯体组件上盖板6连接固定，内芯体组件2下端通过第二中心管2-2与下盖板5连接固定。
[0033]
进一步的，所述内芯体组件2所用的折叠滤布层，是pet无纺布滤材，重量为140～180g/
㎡
，透气率≥2300l/
㎡
·
s，过滤细度≥40μm；
[0034]
进一步的，所述外芯体组件1包括第一中心管1-2，第一中心管1-2的外侧套装有带尼龙网格的pet滤布，pet滤布的外侧设有体积式过滤的生物质滤芯，生物质滤芯的外侧套装有外金属网，且第一中心管1-2外侧带尼龙网格的pet滤布、生物质滤芯及芯体外金属网1-1的上端均与上外芯体组件上盖板4连接固定，外芯体组件1的下端与下盖板5连接固定。
[0035]
进一步的，所述带尼龙网格的pet滤布是由尼龙网格和pet复合材料制成，其中尼龙网重量100～120g/
㎡
，pet重量120～160g/
㎡
，厚度1.5mm，透气率≥2000l/
㎡
·
s，平均孔
径为110
±
10μm。
[0036]
进一步的，所述外芯体组件上盖板4上开有旁通口4-1，所述旁通口4-1处装有压力开启阀；当在压力大于4bar或者异常情况下，压力开启阀开启，机油直接通过压力开启阀，流过旁通口4-1，从第一中心管进入内芯体组件2，经过内芯体粗过滤后通过下盖板5-1出口流出。
[0037]
进一步的，所述下盖板5-1上设置有两圈环形凹槽(2-4)，所述外金属网安装在外圈的环形凹槽中，所述第一中心管、第二中心管安装在内侧环形凹槽中。
[0038]
进一步的，所述的下盖板的底面还包括一圆形凹槽，内壁嵌有一个环形橡胶圈5-2，用于与外部管道连接时起密封作用。
[0039]
本发明的长效机油滤芯过滤机理是：体积式过滤+表面积过滤，其中体积式过滤特点为梯次吸附、深度过滤，其原始过滤的细度在4～5um；所述过滤的过程为：待过滤的润滑油先经过外芯体组件的体积式滤芯过滤，进入第一中心管，然后经过内芯体组件进行表面积过滤。本发明的串联过滤的另一个优点在于，当在压力大于4bar的情况下，压力开启阀开启，机油直接通过压力开启阀，流过旁通口，流入第一中心管，此时，由于本发明设置的第一中心管内设置有内芯体组件，因此，机油可以经过内芯体组件过滤，经过内芯体组件粗过滤后通过下盖板5-1出口流出。可见，采用了串联过滤，在第一级体积式过滤不发挥作用时，依然有第二级过滤作为保障，能够防止在压力异常情况下的整体过滤失效。
[0040]
进一步的，所述滤芯在外芯体组件的内部(即体积式过滤芯体内部)加入了化学物质(或称为化学添加剂)，在滤芯过滤杂质的同时，还具有“修复”风电机油的功能作用。所述化学物质“贮存”于滤料中，当机油经过滤芯时产生挤压，化学物质在“挤压”作用下逐步释放，参与反应，起到了缓释的作用。
[0041]
根据本发明的一个实施例，所述的外芯体组件的体积式过滤芯体，滤料可以是锯末或秸秆粉末等；所述加入的化学物质(化学添加)剂包括：蓖麻颗粒与碱剂。所述的蓖麻颗粒是指蓖麻籽被切割或粉碎成小颗粒，直径3-6mm，所述碱剂是有机碱和无机碱的组合物。
[0042]
根据本发明的实施例，在滤料中加入蓖麻颗粒，是基于如下考虑：
[0043]
首先，蓖麻颗粒中包含蓖麻油，蓖麻油是很好的机械润滑油，不挥发、粘度高、耐高温、不易氧化、不易凝固。即使在500-600度的高温下蓖麻油也不会变质，零下18度的低温也不会凝固，它不仅不易燃烧，而且还具有抗静电的效果。蓖麻油主要成分是脂肪酸的甘油三酸酯，其中的蓖麻酸80～88％，油酸3～9％，亚油酸2～3.5％，硬脂酸和二羟硬脂酸1.1～5％，在空气中几乎不氧化酸败，稳定，长期保存不变质。相对密度和乙酰值大于一般的油脂，分子量为930，蓖麻油是唯一一种以含羟基酸为主的油脂，具有高羟基值和高酰值的特点。
[0044]
其次，蓖麻油酸(化学名为12-羟基-9-十八烯酸)，其分子链上含有的双键、羟基、酯基，可以发生
①
水解、
②
加成、
③
酯交换、
④
酯化
⑤
环氧化
⑥
酰化诸多化学反应。
[0045]
再次，对于硝酸纤维素、乙基纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚酰胺具有良好的相溶性，对聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯、乙烯醇的共聚物也有良好的相溶性。且易溶解于乙醇，与醇类反应在酸性条件下生成醇酯，
[0046]
如：蓖麻油中癸二酸+正丁醇癸二酸二丁酯(简称dbs)
[0047]
与其它醇反应可生成葵二酸二乙酯、二壬酯、二辛脂、甘油酯等。
[0048]
综上，由于相溶性和其多种化学特性，本发明通过在生物质滤芯滤料中添加蓖麻颗粒，利用蓖麻颗粒中的蓖麻油等多种成分，可有效改变或消除齿轮油在工作中产生的多种不利成份，增强齿轮油的极压抗磨性和抗氧性，提高润滑油的使用功效，延长使用寿命。
[0049]
本发明在滤料中加入的碱剂为有机碱和无机碱的组合物，它对风电机油在长期使用过程中氧化产生的酸性物质不仅有中和作用，同时还能形成一些酯类物质和酰胺类物质，有助于增强和提高机油的使用功效。清除机油中的酸性物质和吸附色素，有一定的脱色作用。
[0050]
本发明还提出一种用于风力发电机组的多功能长效滤芯中生物质滤芯的制造方法，其中，在下面的实施例，对在生物质滤芯滤料中添加上述化学物质(化学添加剂)的添加方法进行详细说明。所述化学物质包括蓖麻颗粒与碱剂；所述碱剂为有机碱与无机碱的组合；所述的有机碱为：醇胺、或多烯多胺类等；所述无机碱为经过350℃以上改性后的naoh饱和溶液；可选的，所述的外芯体组件中的滤料、蓖麻颗粒、碱剂的重量份配比为：滤料100份，蓖麻10份，碱剂3-5份；
[0051]
所述碱剂为有机碱与无机碱的组合，具体的，所述的组合重量份比例可以为：有机碱：无机碱为：1：1，或者是3：2；所述的组合比例优选的是有机碱：无机碱为3：2；
[0052]
实施例1
[0053]
根据本发明的实施例1，具体添加所述化学物质时，包括如下步骤：
[0054]
步骤1、将100份重量的外芯体组件的生物质滤芯的滤料分成两部分，其中第一部分为90份，第二部分为10份；
[0055]
步骤2、将所述第一部分的90份滤料加入10份的蓖麻颗粒，所述蓖麻颗粒已切碎，颗粒大小在3-6毫米之间，混合搅拌均匀；
[0056]
步骤3、将所述第二部分的10份滤料与3-5份的碱剂均匀混合并充分搅拌，使得滤料吸收所述碱剂液体，直至被滤料充分吸收；所述碱剂为有机碱和无机碱两者的组合，其重量比为3:2；所述的有机碱为醇胺，所述无机碱液为经过350℃以上改性后的naoh饱和溶液；
[0057]
步骤4、将所述步骤2混合有蓖麻颗粒的滤料和步骤3中的吸收了碱液的滤料进行混合搅拌均匀，得到添加有化学物质的滤料；
[0058]
步骤5、将所述步骤4得到的添加有化学添加剂的混合滤料填装入外芯体组件的生物质滤芯中，作为体积式滤芯。
[0059]
实施例2
[0060]
在本实施例中，添加成分同实施例1，不同之处在于，不对滤料分为两部分，而是直接将100份滤料、3-5份的碱剂混合并搅拌，滤料充分吸收碱剂后，与10份蓖麻颗粒混合搅拌均匀，混合后的滤料填装入外芯体组件的生物质滤芯中，作为体积式滤芯。
[0061]
实施例3
[0062]
根据本发明的实施例3，所述化学添加剂包括蓖麻颗粒，还包括有机碱、以及无机碱，其中，将无机碱与有机碱分别添加到两部分滤料中；
[0063]
所述的有机碱为醇胺、多烯多胺类等，所述无机碱为经过350℃以上改性后的naoh饱和溶液；优选的，配比为：所述外芯体组件的滤料100份，蓖麻10-15份，有机碱3份，无机碱2份；具体添加时，包括如下步骤：
[0064]
步骤1、将100份重量的外芯体组件的滤料分成两部分，其中第一部分为50份，第二部分也为50份；
[0065]
步骤2、将所述第一部分的50份滤料与3份醇胺有机碱液体混合；充分搅拌，使得滤料吸收所述有机碱液体，直至被滤料充分吸收；
[0066]
步骤3、制备2份naoh饱和溶液，加热到350℃改性，然后静置恢复到室温，然后倒入所述第二部分的50份滤料中，充分搅拌，使得滤料吸收所述无机碱溶液，直至被滤料充分吸收；
[0067]
步骤4、将步骤2中吸收有机碱液的第一部分滤料和步骤3中的吸收了无机碱液的第二部分滤料混合，并添加10份蓖麻颗粒，混合搅拌，再次混合均匀，得到添加有化学物质的滤料，填装入外芯体组件滤芯中，作为体积式滤芯。
[0068]
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。