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压缩空气过滤器结构与特性技术浅析

  【压缩机网】压缩空气中含有各种类型的杂质,可能有油、油雾、油泥、水、水雾、微粒尘、微生物、异味及其他杂质等,且它们的形态各异,有颗粒状、有蒸汽状,也有固态形。从理论上来讲,一种过滤器可以实现过滤的“全覆盖”,但从设计、应用与经济性的角度,不可能一种过滤器就可实现过滤“全覆盖”,为此,我们需要根据不同形态、不同类型的杂质进行分类,并根据不同的应用场景(对压缩空气品质需求的等级),设计不同类型的过滤器以满足实际的需求。否则,不但无法发挥过滤器的作用,还会造成更大的损失。那么我们通常的过滤器有哪些,它们的结构与特性又是怎么样的呢?本文对其进行简要的分析。

  压缩空气中所含的杂质,可以分为四类即固体灰尘、水分、油雾和臭味,为此过滤器也可以分成四大类型,每一类型的过滤器又根据不同的过滤精度分成若干级别(如:Q、P、S、H四级),从而就形成了压缩空气过滤器完整的产品系列频谱。

  一、通用过滤器

  通用过滤器适合气动管路中作一般除尘用,适用于除去5μm以上的固体微粒,其结构如图1所示。

  其过滤过程是,压缩空气进入过滤器后由弯曲的导流板引导做螺旋运行,产生的离心力将所含的大粒径固体颗粒和液态水滴向外抛掷,撞向集水杯内壁,并在重力作用下跃落,越过挡水板落入集水杯中,挡水板将污液分离并防止喘流的空气将污液二次带到下游,然后压缩空气从外向内通过滤芯,滤除细小的固体微粒,最后清洁空气从滤芯中心经过过滤器出口排出。

  一般用气的普通气缸、气动仪表、气动传感器、气动量仪和气动轴承等适合用通用过滤器。

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  二、除灰滤水过滤器

  除灰滤水过滤器又称“前置过滤器”,是压缩空气后处理系统中的前级净化设备。过滤精度在10~3μm,过滤效率≥99%。作为前级过滤器其进气是饱和的,环境温度稍微有下降就会在过滤器内部出凝结水,滤芯就始终是在高湿度条件下工作,工作负荷很大。为了适应高负荷的工作特点,这类过滤器大多采用两级过滤方式,即压缩空气进入过滤器后,先遭遇能产生惯性分离作用的装置,在机械力(离心、碰撞等)作用下使空气中较大粒径的灰尘、水滴与空气分离,然后流入憎水处理过的蓬松型纤维主过滤层,继续除去空气中剩余的较小粒径的杂质。

  基于以上理论,有各种结构类型的除灰滤水过滤器,如图2。

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  三、主管路过滤器

  主管路过滤器在压缩空气净化中起主力净化作用,依据设计时所用的结构、滤材及机理的不同,过滤精度在~1μm,过滤效率≥99%。如图3。

  1、它能有效地滤除空气中大于1μm的固体微粒子及液态水雾,并有一定的除油雾能力。经其过滤的压缩空气可以直接用于气缸、换向、风动工具、测量仪表及各种机械上的气动回路。

  2、由于进入主管路过滤器的压缩空气中含有大量粒径间于0.1μm~0.5μm的微粒子,因它们的穿透率是最高的(根据当前大多数理论),为了提高其过滤效率,滤芯材料大都采用高效纤维滤纸类材质,如玻璃纤维滤纸。

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  3、它的过滤机理以惯性冲击和拦截滞留为主,对粒径小于0.1μm的油雾微粒扩散机理起着主要作用,但滤速不能太高。

  四、除油雾过滤器

  压缩空气中所含的油类杂质,除少数粒径较大的焦油可以被主管路过滤器除外,极大多数是粒径为0.01μm~1.0μm的气溶胶和超细悬浮飞沫,普通形式的过滤器无法清除这类超细油雾气溶胶。为此,这类除油雾过滤器会做成“凝聚式”结构即“凝聚式过滤器”。

  在凝聚式过滤器中,压缩空气必须从滤芯的内侧向外侧流动,滤芯材质十分紧密,使其不仅能依靠缝隙狭窄的微孔捕获粒径微小的颗粒,而且还能捕获它所能接触到的,比滤芯气流通道实际尺寸更微小的液态和悬浮粒子。其主要过滤对象是粒径小于0.1μm的油雾微粒,过滤机理以扩散沉降为主,设计滤速不能太高。

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  如图4所示,其过滤过程是,压缩空气进入凝聚式过滤器的内部空间,由于容积突然扩大,气流速度减慢,形成层流由内向外地流过圆筒状滤芯过滤层。在穿过滤层的流出过程中,空气中微粒被多种不同机理效应所捕获,并在气流带领下进入泡沫塑料外复层。

  油雾微粒在通过泡沫塑料层时相互碰撞凝聚,长大成粒径较大的液态油滴,在重力作用下沿外复泡沫塑料层沉降至过滤器底部,再由排污口排出。

  五、吸附式过滤器(又称除臭过滤器)

  吸附式过滤器的滤芯结构与除油雾过滤器滤芯基本相同,但它是采用具有活性炭滤芯,能有效除去压缩空气中的臭味(粒径为0.002~0.003μm的有机化学物质微粒)、某些细菌和极其微小的油雾微粒,使压缩空气净化为能用于医药食品、啤酒酿造、化妆品生产和潜水、呼吸用气等场景。其过滤芯精度达0.01~0.001μm,过滤效率达99.9999%。

  六、除菌过滤器

  压缩空气也被广泛用于医药、食品等工业的工艺流程中,如发酵。因压缩空气中含有各种各样的微生物(一般都附在灰尘上,大多在5~20μm),因有害细菌在有利的条件下,其繁殖能力是惊人的,如果不进行有效的滤除,让其进入到这类工艺流程,将带来不可预想到的危害。为此,除菌过滤器采用定期灭菌的介质来阻截空气中所含的微生物,以取得无菌空气。同时,其结构上也是有所不同的:

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  1、除菌过滤器必须通过增加滤层的厚度,来降低穿透率,但阻力会有所上升,压损会增加,所以,滤速必须很低,一般在0.1m/s以下。

  2、除菌过滤器必须能耐接近200℃高温蒸汽的反复灭菌,那么它的滤材必须有很高的抗湿强度和耐高温性。

  3、因为完全无菌,那么除菌过滤器除了滤材有要求外,其他辅材如密封胶、粘结剂等,也同样要满足耐高温、抗湿强度高、不易老化等要求。同时,壳体等都必须是不锈钢的。

  注意,除菌过滤器必须是经过医疗卫生、食品药物权威机构认证通过的,且在使用过程中严格执行定期消毒的规定。如图5。

  总结,本文简要分析了常用过滤器的结构与特性以及过滤器的过滤原理,为设计、研发与制造高品质过滤器提供了理论依据。随着科技的发展,也许还有更有效的过滤器结构,等着我们去发现与研究。

  注:文中部分内容来源于网络、书本等资料。

  想要系统了解压缩空气过滤器的专业知识,请阅读以下系列文章:

  1)浅析压缩空气过滤器的过滤机理--过滤器系列1/7

  2)浅析压缩空气过滤器滤材选择--过滤器系列2/7

  3)浅析评价压缩空气过滤器性能的四项特性--过滤器系列3/7

  4)浅析影响纤维过滤器效率的因素--过滤器系列4/7

  5)浅析压缩空气过滤器设计之路--过滤器系列5/7

  6)浅析常用压缩空气过滤器的性能与结构--过滤器系列6/7

  7)浅析压缩空气过滤器与普通空气过滤器区别--过滤器系列7/7

来源:本站原创

标签: 过滤器特性结构  

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