如今，边际收益是业界热议的话题，它在推动生产力朝着正确方向发展方面发挥着主要作用。
在粉尘较多的工作环境中，高质量空气过滤的重要性不容忽视。图片：Adobe Stock然而，许多行业——尤其是那些使用重型设备的行业——还需要更多措施来提高生产率。或许可以尝试投入更多资金，获得比边际收益更大的回报？
很少有人会把空气过滤这种不起眼的东西视为灵丹妙药，但就设备意外停机而言，它值得注意——当灰尘和污染物穿过发动机的空气滤清器时，机器性能下降可能只是停机的冰山一角。
这一点是由唐纳森公司空气产品管理总监马克·萨拉提出的，该公司自 1915 年以来一直为原始设备制造商 (OEM) 开发过滤系统。
在道路施工中，空气过滤器可以保护昂贵的设备和操作人员。图片来源：Adobe Stock唐纳森公司因其为客户问题提供工程解决方案而享誉全球——从优化发动机性能到满足严格的排放法规。
防止污染物对发动机造成损坏是该公司航空部门工作的核心。
正如萨拉所说，“涡轮风扇通常会最先被积碳堵塞，但最终污染物会进入燃烧反应本身。喷油器、活塞、缸套，它们都会被划伤和损坏。”
“到那时，压缩比和动力都会下降，机油会开始燃烧，很多地方都会出现泄漏——排放也会成为一个问题。”
根据应用场景和地点的不同，此类损坏造成的停机时间可能从不便到灾难性不等。
良好的过滤效果不仅在于避免极端情况，还在于抑制那些缓慢且不易察觉的性能下降。这两方面都高度依赖于能否可靠地确保每一升进气都通过过滤介质，而不是其他任何地方。
操作员界面存在的问题
萨拉说：“业内专业人士通常会按照维护计划对所有设备进行维护保养。”
“我们在航空部门对此进行了深入讨论，并考虑开发一款既能满足这一期望，又能在成本和可靠性方面提供附加值的产品。”
定期维护固然重要，但过早维护也会导致风险增加。每次维护都存在造成损坏的风险，尤其是在多尘的施工现场环境中。
萨拉说：“每次更换过滤器，都有可能将污染物带入系统中。过滤器使用寿命中最糟糕的两天，就是取出更换的那天和刚装上的那天，因为这两天它的过滤效率最低。”
唐纳森公司空气产品管理总监马克·萨拉萨拉明白，现场操作人员在机器出现故障时往往会自行解决问题——他们会拆下滤芯，用轮胎敲打几下，然后再装回去，只为了能继续工作。毕竟，时间就是金钱。但是，廉价滤芯加上频繁的维护保养，最终都会付出代价。
另一位拥有丰富现场经验的空气过滤专家是史蒂夫·坎贝尔，他是一位工程经理，在唐纳森公司工作已有25年。作为一名发明家，坎贝尔曾与不同国家和地区、各种应用领域的运营商合作，帮助他们解决过滤问题。
对此，他表示，他一直在“……稳步努力解决这些问题，并随着时间的推移创造更好的产品。
“我们从客户那里听到的一点是，他们不想改变自己的行为。所以，很简单，我们必须设计出符合他们期望的产品，让他们能够继续做自己喜欢做的事情。但我们也会在此基础上为他们提供附加价值——无论是通过成本、可靠性，还是通过其他方式来提升他们的工作效率。”
正如萨拉所说，“任何人都可以买到便宜的过滤器，但是过滤器使用寿命期间有多少灰尘进入下游，与过滤器的使用寿命以及发动机性能受到的影响之间存在直接关联。”
“过滤器使用次数越多，下游污染物就越多，大修间隔时间就越短。尽可能延长使用寿命是降低机器拥有成本的有效途径。”
正常情况下，这种污染物造成的损害不会导致发动机发生严重故障，但迟早至少会出现降功率的情况。
坎贝尔解释说：“总的来说，你会看到性能出现长期、渐进式的下降。你会发现压缩比略有下降，动力略有下降，这种下降会悄无声息地累积起来。这就是为什么很难真正理解好的过滤和差的过滤之间的区别；这是一项长期的投资。”
封条是关键
空气过滤的核心在于密封——它确保所有空气都能通过过滤介质，而不会发生泄漏。
唐纳森空气净化器采用 ArmorSeal™ 技术正如萨拉所说，“如果你想想今天的柴油发动机，它每消耗一升燃料，就会消耗大约 15 升空气。与一些液体燃料相比，这是一个巨大的额外体积，我们必须确保其得到保护——而且我们只有一次机会。”
“油是循环利用的，所以过滤器有很多机会将其捕获。我们面临的任务是随时捕获大量的空气，而且空气一直在流动。如果过滤器在任何时候未能做到这一点，都可能导致灾难性的故障。”
萨拉认为，空气过滤有两个关键方面：第一是过滤空气的介质本身；第二是确保空气只通过过滤介质而不进入其他任何地方所需的密封。
鉴于每次计划外的维修事件（由于空气过滤）都会对性能造成负面影响并带来污染风险，因此，分隔这些事件的密封件至关重要，并且必须能够承受现实世界中的操作。
在唐纳森公司，坎贝尔和他的团队被赋予了一项他形容为（半开玩笑地）“不可能完成的任务”：设计一种密封件，以切实延长空气过滤器的维护周期。
他说：“我们知道我们想要回归径向密封，而这种密封实际上是唐纳森公司在 1987 年发明、获得专利并推向市场的。这基本上是衡量一切的行业标准。”
“我们希望回归过滤的基本原理，这意味着提供极其坚固可靠的产品，但又不增加额外的成本。”
“当然，我们知道人们会用过滤器撞击轮胎和挡泥板——当面临停机或性能下降时，他们会不惜一切代价继续行驶，即使这会在以后造成更多更大的问题。
“马克告诉我这项工作的具体要求时，我就知道这非同小可。要研发一种既适用于大型设备又适用于小型设备的密封件，其实非常困难。这种密封件必须能够保护从价值百万美元的发动机到小型割草机的所有设备，而且无需更换。”
不可能完成的任务
坎贝尔面临的挑战始于这样一个事实：用他的话说，径向密封“基本上是一项天才之举”。
唐纳森公司的工程经理史蒂夫·坎贝尔径向密封结构简单但非常坚固耐用，也是业内迄今为止最具成本效益的解决方案之一。
萨拉对此表示赞同，他说：“我们见过糟糕的制造工艺，也见过客户滥用过滤器，但径向密封件能够非常有效地吸收这些问题。我们必须找到一种方法来保持这种能力，同时还要以有价值的方式对其进行迭代改进。”
这些是坎贝尔在开始紧张的研发过程时必须考虑的一些因素。
首先，关于材料，他说：“2013 年，我发明了一种硬软聚氨酯组合材料，当我们开始讨论新的密封件时，我决定研究一下这种材料在实际应用中的性能。
“我发现自 2013 年以来，我们已经生产了 800 万个过滤器，并且没有收到任何针对该技术的保修索赔。
“我记得我跟马克说过，这是一个多么强大的解决方案，我们立刻就知道我们可以着手做了。”
经过计算机建模、原型制作和严格测试，团队进行了大约 500 次迭代，最终确定了即将以 ArmorSeal TM 的名义推向市场的版本。
“当我们在耐久性测试中始终无法让它失效时，我们就知道我们找到了突破口，”他回忆道。“我们有一个元件积满了灰尘，需要两个人才能把它抬离地面。测试过程中，它甚至从空气净化器里飞了出来，但仍然保持密封状态。当我们把它放回去后，它仍然通过了测试。”
在建筑行业中，过滤器会受到振动、冲击、操作人员滥用和极端环境的影响，因此这种裕度非常重要。
当收益超过边际收益时
但 ArmorSeal ™不仅仅是一种新的密封几何形状，它是一项对空气过滤的各个方面都有益处的技术。
正如坎贝尔所说，“它在各个方面都表现出色，这就是为什么我们如此兴奋地看到它上市。我们看到阻力减少，粉尘容纳能力提高，而且维护便利性也得到了显著提升。”
唐纳森的 ArmorSeal 有望成为适用于各种大小机器的即插即用型过滤解决方案。图片：Adobe Stock其他优点还包括密封圈的触觉反馈。正如萨拉指出的那样，“当你找到过滤器上的密封圈时，你就能毫不犹豫地知道它是否正确安装到位，而且即使不看也能完成操作。你甚至可以单手进行维护。”
该团队对密封件设计的研究也促使唐纳森重新思考密封件与外壳的接口方式，尤其是在空气滤清器直接安装在发动机上的高振动应用中。
“这确实是一个即插即用的选择，”萨拉说，“它允许重复使用组件，并最大限度地减少客户的投资。”
这是因为 ArmorSeal 接口可以与不同的出口几何形状配对，而无需每次都重新验证密封性。
唐纳森希望，当 ArmorSeal 在 2026 年初推出时，OEM 厂商能够将其视为一种密封架构，旨在消除空气过滤中明显的薄弱环节，以便未来的创新能够集中在其他方面。
“这其实正是唐纳森公司业务的核心所在，”萨拉总结道。“没错，我们销售过滤器和空气净化器，但我认为我们为客户提供的服务正是这种定制化——一切都是为了解决问题。”
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本文由 KHL 内容工作室与唐纳森公司的专家合作撰写。
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