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壓縮空氣過濾器結構與特性技術淺析

  【壓縮機網】壓縮空氣中含有各種類型的雜質,可能有油、油霧、油泥、水、水霧、微粒塵、微生物、異味及其他雜質等,且它們的形態各異,有顆粒狀、有蒸汽狀,也有固態形。從理論上來講,一種過濾器可以實現過濾的“全覆蓋”,但從設計、應用與經濟性的角度,不可能一種過濾器就可實現過濾“全覆蓋”,為此,我們需要根據不同形態、不同類型的雜質進行分類,并根據不同的應用場景(對壓縮空氣品質需求的等級),設計不同類型的過濾器以滿足實際的需求。否則,不但無法發揮過濾器的作用,還會造成更大的損失。那么我們通常的過濾器有哪些,它們的結構與特性又是怎么樣的呢?本文對其進行簡要的分析。

  壓縮空氣中所含的雜質,可以分為四類即固體灰塵、水分、油霧和臭味,為此過濾器也可以分成四大類型,每一類型的過濾器又根據不同的過濾精度分成若干級別(如:Q、P、S、H四級),從而就形成了壓縮空氣過濾器完整的產品系列頻譜。

  一、通用過濾器

  通用過濾器適合氣動管路中作一般除塵用,適用于除去5μm以上的固體微粒,其結構如圖1所示。

  其過濾過程是,壓縮空氣進入過濾器后由彎曲的導流板引導做螺旋運行,產生的離心力將所含的大粒徑固體顆粒和液態水滴向外拋擲,撞向集水杯內壁,并在重力作用下躍落,越過擋水板落入集水杯中,擋水板將污液分離并防止喘流的空氣將污液二次帶到下游,然后壓縮空氣從外向內通過濾芯,濾除細小的固體微粒,最后清潔空氣從濾芯中心經過過濾器出口排出。

  一般用氣的普通氣缸、氣動儀表、氣動傳感器、氣動量儀和氣動軸承等適合用通用過濾器。

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  二、除灰濾水過濾器

  除灰濾水過濾器又稱“前置過濾器”,是壓縮空氣后處理系統中的前級凈化設備。過濾精度在10~3μm,過濾效率≥99%。作為前級過濾器其進氣是飽和的,環境溫度稍微有下降就會在過濾器內部出凝結水,濾芯就始終是在高濕度條件下工作,工作負荷很大。為了適應高負荷的工作特點,這類過濾器大多采用兩級過濾方式,即壓縮空氣進入過濾器后,先遭遇能產生慣性分離作用的裝置,在機械力(離心、碰撞等)作用下使空氣中較大粒徑的灰塵、水滴與空氣分離,然后流入憎水處理過的蓬松型纖維主過濾層,繼續除去空氣中剩余的較小粒徑的雜質。

  基于以上理論,有各種結構類型的除灰濾水過濾器,如圖2。

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  三、主管路過濾器

  主管路過濾器在壓縮空氣凈化中起主力凈化作用,依據設計時所用的結構、濾材及機理的不同,過濾精度在~1μm,過濾效率≥99%。如圖3。

  1、它能有效地濾除空氣中大于1μm的固體微粒子及液態水霧,并有一定的除油霧能力。經其過濾的壓縮空氣可以直接用于氣缸、換向、風動工具、測量儀表及各種機械上的氣動回路。

  2、由于進入主管路過濾器的壓縮空氣中含有大量粒徑間于0.1μm~0.5μm的微粒子,因它們的穿透率是最高的(根據當前大多數理論),為了提高其過濾效率,濾芯材料大都采用高效纖維濾紙類材質,如玻璃纖維濾紙。

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  3、它的過濾機理以慣性沖擊和攔截滯留為主,對粒徑小于0.1μm的油霧微粒擴散機理起著主要作用,但濾速不能太高。

  四、除油霧過濾器

  壓縮空氣中所含的油類雜質,除少數粒徑較大的焦油可以被主管路過濾器除外,極大多數是粒徑為0.01μm~1.0μm的氣溶膠和超細懸浮飛沫,普通形式的過濾器無法清除這類超細油霧氣溶膠。為此,這類除油霧過濾器會做成“凝聚式”結構即“凝聚式過濾器”。

  在凝聚式過濾器中,壓縮空氣必須從濾芯的內側向外側流動,濾芯材質十分緊密,使其不僅能依靠縫隙狹窄的微孔捕獲粒徑微小的顆粒,而且還能捕獲它所能接觸到的,比濾芯氣流通道實際尺寸更微小的液態和懸浮粒子。其主要過濾對象是粒徑小于0.1μm的油霧微粒,過濾機理以擴散沉降為主,設計濾速不能太高。

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  如圖4所示,其過濾過程是,壓縮空氣進入凝聚式過濾器的內部空間,由于容積突然擴大,氣流速度減慢,形成層流由內向外地流過圓筒狀濾芯過濾層。在穿過濾層的流出過程中,空氣中微粒被多種不同機理效應所捕獲,并在氣流帶領下進入泡沫塑料外復層。

  油霧微粒在通過泡沫塑料層時相互碰撞凝聚,長大成粒徑較大的液態油滴,在重力作用下沿外復泡沫塑料層沉降至過濾器底部,再由排污口排出。

  五、吸附式過濾器(又稱除臭過濾器)

  吸附式過濾器的濾芯結構與除油霧過濾器濾芯基本相同,但它是采用具有活性炭濾芯,能有效除去壓縮空氣中的臭味(粒徑為0.002~0.003μm的有機化學物質微粒)、某些細菌和極其微小的油霧微粒,使壓縮空氣凈化為能用于醫藥食品、啤酒釀造、化妝品生產和潛水、呼吸用氣等場景。其過濾芯精度達0.01~0.001μm,過濾效率達99.9999%。

  六、除菌過濾器

  壓縮空氣也被廣泛用于醫藥、食品等工業的工藝流程中,如發酵。因壓縮空氣中含有各種各樣的微生物(一般都附在灰塵上,大多在5~20μm),因有害細菌在有利的條件下,其繁殖能力是驚人的,如果不進行有效的濾除,讓其進入到這類工藝流程,將帶來不可預想到的危害。為此,除菌過濾器采用定期滅菌的介質來阻截空氣中所含的微生物,以取得無菌空氣。同時,其結構上也是有所不同的:

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  1、除菌過濾器必須通過增加濾層的厚度,來降低穿透率,但阻力會有所上升,壓損會增加,所以,濾速必須很低,一般在0.1m/s以下。

  2、除菌過濾器必須能耐接近200℃高溫蒸汽的反復滅菌,那么它的濾材必須有很高的抗濕強度和耐高溫性。

  3、因為完全無菌,那么除菌過濾器除了濾材有要求外,其他輔材如密封膠、粘結劑等,也同樣要滿足耐高溫、抗濕強度高、不易老化等要求。同時,殼體等都必須是不銹鋼的。

  注意,除菌過濾器必須是經過醫療衛生、食品藥物權威機構認證通過的,且在使用過程中嚴格執行定期消毒的規定。如圖5。

  總結,本文簡要分析了常用過濾器的結構與特性以及過濾器的過濾原理,為設計、研發與制造高品質過濾器提供了理論依據。隨著科技的發展,也許還有更有效的過濾器結構,等著我們去發現與研究。

  注:文中部分內容來源于網絡、書本等資料。

  想要系統了解壓縮空氣過濾器的專業知識,請閱讀以下系列文章:

  1)淺析壓縮空氣過濾器的過濾機理--過濾器系列1/7

  2)淺析壓縮空氣過濾器濾材選擇--過濾器系列2/7

  3)淺析評價壓縮空氣過濾器性能的四項特性--過濾器系列3/7

  4)淺析影響纖維過濾器效率的因素--過濾器系列4/7

  5)淺析壓縮空氣過濾器設計之路--過濾器系列5/7

  6)淺析常用壓縮空氣過濾器的性能與結構--過濾器系列6/7

  7)淺析壓縮空氣過濾器與普通空氣過濾器區別--過濾器系列7/7

來源:本站原創

標簽: 過濾器特性結構  

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