液壓油的3種常用替代品


液壓油的3種常用替代品的圖1
液壓油的主要成分是對石化產品進行合成加工后獲得的基礎油,由于其具有可燃性、有毒不環保等特性,在部分環境中不能使用,具有一定的局限性,因此需要其他壓力介質來代替。
經過長期的發展和經驗總結,常用的液壓油替代品主要有三種,我們今天詳細展開說說。

1

難燃液


在上世紀五十年代英國煤礦曾因為使用的礦物基液壓油引發火災,傷亡慘重,遂立法在礦井中禁止使用礦物油作為液壓油。
在本世紀,國內也曾發生過投產才幾個月的軋鋼流水線由于泄漏的礦物基液壓油燃燒而被完全損毀的事件。
液壓油的3種常用替代品的圖2
這是因為礦物油在自身溫度超過 150°~180°C(術語稱閃點)后會產生大量 有害 健康的 油霧 。如果遇到明火,還會燃燒。
因此,在可能接觸熾熱金屬或明火的場合,例如,壓鑄機械、熱鍛壓機械等,液壓系統都應采用難燃液。
難燃液被分為以下幾類。
 1)HFA——一種以水為主的乳化液 
HFA可燃成份最多為 20%,實際一般在 1%~5%,也被稱為高水基液。 有點類似牛奶。
通常,水包油,看似均勻的液體,但如用離心機一甩,就會分離出奶油來。
液壓油的3種常用替代品的圖3

 2)HFC——水乙二醇液 
HFC含水量為 35%~55%,可達到與礦物油相近黏度,工作溫度在 -20~60°C  之間。
液壓油的3種常用替代品的圖4

 3)HFD——無水合成液。
例如磷酸酯、氯化烴,或兩者的混合物。
液壓油的3種常用替代品的圖5
難燃液和礦物油在某些方面的性質差別很大,這常意味著:
  • 密封圈材料必須改變;

  • 系統的工作參數(轉速、壓力等)必須降低;

  • 液壓元件的使用壽命也會降低。


2

環保液


由于礦物油等很難 被微生物分解,甚至含有有毒物質,因此,對環境生態有危害。
例如,一塊土壤中一旦滲有礦物油,至少 3 年寸草不生。 這點特別給移動液壓設備的密封性帶來嚴酷的挑戰。
1)植物油 
在上世紀七十年代石油危機時,芬蘭等國就開始研究在液壓系統中使用植物油代替礦物油。
植物油雖然環保,泄漏到地上或水里,會被微生物分解(術語稱:可生物快速降解),但也容易被氧化水解。
后來找到了一些無毒的添加劑,可以一定程度地減緩植物油被氧化水解的速度,但又不影響其被微生物分解。
然而,兩棵樹上的蘋果都可能口味不同,不同植物中提取出來的油,特性也常有差別,這 利于 工業液壓系統的 穩定 性。
 2)合成酯 
合成酯的化學結構與植物油相近,同樣可生物快速降解,但抗氧化性能強得多。而且因為是人工合成的,容易做到高純度一致性。
這 2 種環保液體在 農業機械 森林機械 中已越來越多地被應用。
但目前價格還較貴,約為礦物基液壓油的兩倍。研發探索還在進行中。 

3

清水


這里的清水,指的是作為壓力介質 含有增加 度材料的水,包括自來水、 河水、海水。
清水,說起來有一系列優點:
液壓油的3種常用替代品的圖6
當然也有好多缺點,可見并 是一種 的壓力介質。
上世紀九十年代,由于發明了恰當的陶瓷加工工藝,制造出來的陶瓷零件對潤滑要求較低。因此,清水液壓又重獲青睞。
但至今,清水液壓工作壓力只能在 16MPa 以下,而且 需要加入防腐防銹劑、對過濾、水質監測等的維護要求很高 ,因此,只是被用于一些有特殊要求的行業和場所,如食品、飲料、化妝品、糧食加工、 制藥、醫療、造紙、文化娛樂、體育、辦公室、家用機器人等, 與礦物油并不形成競爭局面

液壓油的3種常用替代品的圖7

水壓驅動直角頭

目前常說的“水液壓”包括了高水基液體,即含有增加黏度的材料。雖然與清水液壓有些共同處,但也有很多不同處:易得性、衛生性、可應用場合、對液壓元件的要求等等。
所以,不應混淆兩個概念。
用水的液壓 ≠ 水液壓
粘度 = 1
高水基液體
黏度 < 5
此外,海水淡化、從油頁巖中獲取石油、水切割、內高壓成型、汽車用薄板的清潔去皮等等,都必須使用高壓水,且用量很大。雖然這些應用已不屬于液壓傳動,但從液壓傳動發展出來的技術與這些應用,也正相輔相成,互相推動。


編輯 | 陳小花
來源 | 張海平《白話液壓》
聲明 | 本文由液壓說整理發布,轉載請注明


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