Filtr Powietrza: Budowa i Zasada Działania

Szczegóły: Opublikowano: 12. December 2025

Filtrowanie powietrza w aseptycznych obszarach procesowych ma kluczowe znaczenie dla utrzymania czystości środowiska produkcyjnego.

Testowanie Filtrów HEPA i Integralność Instalacji

Producenci wysokowydajnych filtrów cząstek stałych (HEPA) do pomieszczeń czystych i kontrolowanych środowisk testują swoje produkty pod kątem wydajności usuwania cząstek. Testowanie zdyspergowanych cząstek stałych (DOP), znane również jako testowanie integralności filtra lub testowanie szczelności, jest jedną z najczęściej cytowanych metod według standardów branżowych.

Ważne jest, aby przed testowaniem ustalić prawidłowy przepływ powietrza przez filtry, a także instalacji. Testowanie należy wykonać niezwłocznie, aby zweryfikować integralność filtra, a także instalacji. Norma ISO 14644-3 sugeruje, że zmiana stężenia testowego aerozolu w czasie nie powinna przekraczać ± 15%. Jeśli celem testu jest pakiet filtrów w pomieszczeniach czystych (cleanroom), aerozole wprowadza się tuż za centralą wentylacyjną (AHU).

Przeprowadzanie Testu Szczelności Filtra

Aby przeprowadzić dokładny test szczelności filtra, należy upewnić się, że stężenie aerozolu jest równomierne na całej górnej powierzchni badanego filtra (-ów); nazywa się to jednolitością przestrzenną. Ważne jest, aby prędkości i w stosownych przypadkach, jednolitość tych parametrów mieściły się w określonych granicach. Najlepiej rozpocząć skanowanie w obszarze uszczelki, a nie od powierzchni filtra, tak aby jakikolwiek problem z przenikaniem badanych cząstek z obszaru uszczelki na powierzchnię filtra nie powodował fałszywych odczytów przecieków w medium.

Przed rozpoczęciem skanowania filtra należy ustawić stężenie cząstek aerozolu testowego przed filtrem. Norma ISO 14644-3 sugeruje, że w metodzie badania fotometrii należy stosować stężenie w zakresie 10 μg / l i 100 μg / l. Niższe stężenia niż 20 μg / l zmniejszają czułość, a stężenia powyżej 80 μg / l powodują zanieczyszczenie filtra.

Przeczytaj także: Sędziszów Filtr Powietrza do Astry H - Testy i Opinie

Całą powierzchnię każdego filtra należy zeskanować pod kątem wycieków, stosując lekko zachodzące suwy sondy i przesuwając sondę z prędkością nie przekraczającą maksymalnej obliczonej prędkości skanowania. Jeśli zostanie wykryty wyciek, konieczne będzie wielokrotne przeskanowanie powierzchni, aby określić dokładną pozycję. Usunięcie sondy i użycie samej rurki pomaga dokładnie określić miejsce wycieku.

Rodzaje Aerozoli Używanych do Testowania

Istnieją trzy rodzaje aerozoli, które można wykorzystać do testowania instalacji filtrów w pomieszczeniu czystym. Pierwsze dwa są utworzone z płynów typu olejowego. Polistyrenowe kulki lateksowe (PSL) są najczęściej stosowane w zastosowaniach mikroelektronicznych, a polialfaolefina (PAO) w naukach przyrodniczych.

Zazwyczaj filtry HEPA mają przestrzeń między filtrem a obudową, dzięki czemu uszczelka znajduje się z tyłu. Cząstki z wycieku uszczelki rozproszą się i wypełnią przestrzeń między filtrem a obudową. W przypadku przecieku przez uszczelki cząsteczki mogą się wydostać się na powierzchnię filtra, a wycieki mogą być błędnie odczytywane jako znajdujące się na powierzchni filtra. Cząstki te mogą być wciągane do przestrzeni między filtrem a ramą lub przelewać się na powierzchnię filtra, dlatego trudno jest zdecydować, czy występuje wyciek, a jeśli istnieje, czy wyciek pochodzi z obudowy, uszczelki lub mediów filtra. Ten problem można zminimalizować za pomocą ściany zapobiegającej porywaniu. Ściana jest dociskana do sufitu i sprawdzana jest szczelność ściany filtra.

Ostatnie słowo mądrości: jeśli zostanie wykryty wyciek w filtrze HEPA, najlepszym sposobem na jego usunięcie jest wykonanie zalecanej procedury wypełniania.

Filtracja Sprężonego Powietrza

Sprężone powietrze jest szeroko stosowane w przemyśle przede wszystkim jako nośnik energii. Ponieważ do produkcji sprężonego powietrza powietrze pobierane jest z otoczenia, zawiera ono zanieczyszczenia, takie jak kurz, pył, drobinki oleju i wilgoć, które mogą powodować szkody w urządzeniach i systemach pneumatycznych (siłownikach pneumatycznych, układach optycznych, itp.). Wysoka jakość sprężonego powietrza jest więc kluczowym czynnikiem wpływającym na wydajność, niezawodność i długotrwałe funkcjonowanie urządzeń pneumatycznych - praktycznie każda instalacja sprężonego powietrza wyposażona jest w system filtrów: wstępnych, dokładnych, ultradokładych.

Przeczytaj także: Jak wymienić filtr w Vespa LX 50?

Zanieczyszczenia w powietrzu atmosferycznym są głównym wrogiem systemów dystrybucji sprężonego powietrza i powodują zużycie i korozję wszystkich komponentów. Norma ISO 8573-1 określa klasy jakości dla różnych zastosowań, które są reprezentowane przez trzy cyfry. Na przykład dla powietrza w warsztacie norma określa jakość 4-4-5. Producenci filtrów wskazują normy, zgodnie z którymi testowane są filtry. Norma ISO 12500 definiuje uniwersalne metody testowania dla producentów filtrów sprężonego powietrza.

Rodzaje Filtrów do Sprężonego Powietrza

Istnieją różne rodzaje filtrów do sprężonego powietrza, w tym:

Filtry wstępne
Filtry dokładne
Filtry koalescencyjne
Filtry absolutne

Filtry Wstępne

Filtry wstępne są pierwszym etapem uzdatniania sprężonego powietrza, mającym na celu usunięcie większych cząstek zanieczyszczeń, takich jak kurz, pyły, oleje, rdza i inne. Ich głównym zadaniem jest ochrona późniejszych etapów filtracji i urządzeń pneumatycznych przed zanieczyszczeniami, które mogą wpłynąć na ich wydajność i żywotność.

Budowa:

Obudowa: zwykle wykonana z aluminium lub stali nierdzewnej, odporna na korozję i działanie wysokich ciśnień.
Element filtracyjny: wykonany z materiałów o dużej przepustowości, takich jak włókna szklane, celuloza, poliester lub włókna metalowe.

Skuteczność filtrów wstępnych: Skuteczność filtrów wstępnych zależy od wielkości cząstek zanieczyszczeń oraz konstrukcji i materiałów użytych w elemencie filtracyjnym. Filtry wstępne mają zwykle zdolność do usuwania cząstek o średnicy od 1 do40 mikrometrów, choć niektóre modele mogą być skuteczne w usuwaniu cząstek o średnicy nawet do 0,1 mikrometra. Istotnym parametrem charakteryzującym skuteczność filtrów wstępnych jest współczynnik retencji, określający procent cząstek, które są zatrzymywane przez filtr. W przypadku filtrów wstępnych, istotnym aspektem jest również utrzymanie niskiej straty ciśnienia w całym systemie. Strata ciśnienia w filtrze wstępnym może wynosić od 0,1 do 0,5 bara, w zależności od konstrukcji i zastosowanych materiałów.

Przeczytaj także: Oczyszczacz Duux: konserwacja filtra

Parametry techniczne:

Zakres przepustowości: określa maksymalny przepływ powietrza przez filtr, zwykle wyrażony w m³/min lub m³/h.
Maksymalne ciśnienie robocze: określa maksymalne ciśnienie, przy którym filtr może bezpiecznie pracować.
Temperatura robocza: określa zakres temperatur, w których filtr może prawidłowo funkcjonować.
Współczynnik retencji: określa zdolność filtra do zatrzymywania cząstek o określonym rozmiarze.

Konserwacja filtrów wstępnych polega głównie na regularnym czyszczeniu i wymianie elementów filtracyjnych oraz opróżnianiu zaworu spustowego. Filtry wstępne różnią się między sobą pod względem konstrukcji, materiałów i parametrów roboczych. Ceny filtrów wstępnych na rynku polskim zależą od producenta, modelu, parametrów roboczych oraz materiałów użytych w konstrukcji.

Filtry Dokładne

Filtry dokładne mają na celu uzyskanie wysokiej jakości powietrza poprzez usunięcie drobnych cząstek zanieczyszczeń o średnicy nawet do 0,01 mikrometra. Filtry dokładne składają się z obudowy, elementów filtracyjnych oraz zaworu spustowego. Elementy filtracyjne zwykle wykonane są z włókien szklanych, poliestru, polipropylenu lub innych materiałów o wysokim współczynniku retencji.

Skuteczność filtrów dokładnych: Skuteczność filtrów dokładnych zależy od materiałów użytych do produkcji elementów filtracyjnych oraz wielkości porów.

Wybór filtrów dokładnych: Przy wyborze filtrów dokładnych należy uwzględnić takie czynniki jak wymagany poziom czystości powietrza, przepustowość, ciśnienie robocze oraz temperaturę pracy. Na rynku polskim dostępne są różne typy i modele filtrów dokładnych. Ceny filtrów dokładnych na rynku polskim są zróżnicowane w zależności od producenta, modelu, parametrów technicznych oraz wielkości filtra.

Przykładowe ceny filtrów dokładnych:

Filtry o niskiej skuteczności (1 mikrometr): od 500 do 1500 zł.
Filtry o średniej skuteczności (0,1 mikrometra): od 1000 do 2500 zł
Filtry o wysokiej skuteczności (0,01 mikrometra): od 2000 do 5000 zł.

Warto jednak pamiętać, że ceny filtrów dokładnych mogą się różnić w zależności od źródła zakupu, promocji czy ofert specjalnych.

Filtry Koalescencyjne

Filtry koalescencyjne są stosowane głównie w celu usuwania aerozoli oleju oraz wody ze sprężonego powietrza.

Budowa filtrów koalescencyjnych: Filtry koalescencyjne składają się z kilku warstw o różnych strukturach i materiałach. Najczęściej spotykaną konstrukcją jest zastosowanie filtru z wewnętrznego włókna szklanego lub syntetycznego, które zatrzymuje drobne cząsteczki oleju i wody. Następnie, na zewnątrz umieszcza się materiał o dużej porowatości, który pozwala na skondensowanie aerozoli na powierzchni i ich łączenie w większe krople.

Parametry techniczne:

Zakres ciśnienia roboczego: zwykle od 1 do 16 barów.
Zakres temperatury roboczej: zazwyczaj od 1 do 65 stopni Celsjusza.
Efektywność filtracji: może sięgać nawet 99,999% dla cząsteczek większych niż 0,01 mikrometra.

Skuteczność filtrów koalescencyjnych zależy od wielu czynników, takich jak rozmiar i konstrukcja filtra, prędkość przepływu powietrza, ciśnienie robocze oraz właściwości zanieczyszczeń. Na rynku polskim dostępnych jest wiele modeli filtrów koalescencyjnych, różniących się konstrukcją, wielkością oraz zakresem zastosowań.

Filtry Absolutne

Filtry absolutne do sprężonego powietrza mają na celu usunięcie z powietrza wszelkich zanieczyszczeń na poziomie 0,01 mikrometra lub mniejszych, w tym cząstek stałych, ciekłych i mikroorganizmów. Budowa filtrów absolutnych opiera się na zastosowaniu membran filtracyjnych o mikroskopijnych porach, które są w stanie zatrzymać zanieczyszczenia na poziomie submikronowym.

Separator Cyklonowy

Separator cyklonowy do sprężonego powietrza ma spełniać w instalacji dwa zadania. Pierwsze to usunięcie z instalacji wykroplonego kondensatu, który płynie w rurociągu. Cyklonowy separator służy do usuwania stałych cząstek (pyłu, wiórów, kurzu) ze strumienia powietrza lub gazu. Działa na zasadzie siły odśrodkowej - zanieczyszczone powietrze wpływa do komory cyklonu, gdzie zostaje wprawione w ruch wirowy. W wyniku tego ruchu cięższe cząstki przemieszczają się w stronę ścian separatora, gdzie tracą prędkość i opadają do dolnego zbiornika, natomiast oczyszczone powietrze wypływa górną częścią urządzenia.

W zależności od zastosowania dostępne są różne konstrukcje cyklonów, m.in. z przepływem odwrotnym, bicylindryczne czy osiowe. W układach pracujących pod zmiennym obciążeniem szczególnie docenia się stabilizację przepływu, jaką potrafi wprowadzić separator cyklonowy do sprężonego powietrza, zwłaszcza gdy instalacja wymaga precyzyjnego utrzymania parametrów. Dzięki temu łatwiej utrzymać równowagę między zmiennym obciążeniem a stabilnością. W takich konfiguracjach często stosuje się także klasyczny separator cyklonowy, który pozwala uporządkować pracę kolejnych elementów systemu.

Jak Działa Separator Cyklonowy?

Kształt i geometria stożka - stożek dolny, wysokość stożka wewnętrznego („vortex breaker”) wpływają na zdolność separacji małych cząstek. Materiał wykonania - dla wiórów metalicznych i ostrych cząstek warto używać tworzywa odpornego na ścieranie, np.

Aby dobrać odpowiedni separator, sprawdź klasę czystości powietrza, której potrzebujesz - norma ISO 8573‑1 jest pomocna, definiuje bowiem poziomy cząstek, wilgoci i oleju. Zwróć też uwagę na spadek ciśnienia - im lepszy separator i większa powierzchnia filtracyjna, tym mniej oporu. Separator musi być dobrany do przepływu gazów przez sprężarkę, inaczej będzie ograniczał wydajność.

Dodatkowe Aspekty Filtracji

Dokonaj wymiany filtra co roku lub gdy ciśnienie osiągnie 350 mbar. Dla kategorii A, co pół roku. Przy wyborze filtra zwróć uwagę na rodzaj wskaźnika sygnalizującego konieczność wymiany wkładu. Ten wskaźnik wskazuje moment, gdy wkład staje się zbyt zatkany.

Główne Aspekty Wyboru Korpusu Filtra

Maksymalne parametry pracy: ciśnienie i temperatura.
Wymagania dotyczące przepustowości: różne wersje filtrów są przeznaczone dla różnych poziomów przepływu.
Materiał konstrukcyjny filtra, biorąc pod uwagę warunki pracy: Stal węglowa jest odpowiednia dla aplikacji wymagających minimalnej konserwacji.

Filtry specjalistyczne wyróżniają się od konwencjonalnych dodatkowym przyłączem do monitorowania ciśnienia oraz możliwością odprowadzenia z górnej lub dolnej strony za pomocą gwintu. Są one niezastąpione w specyficznych warunkach, takich jak przemysł spożywczy, chemiczny, farmaceutyczny, browarnictwo, biotechnologia czy szpitale. Są odporne na temperatury do 150 °C, a część z nich można sterylizować. Stalowe filtry sterylne przechodzą specjalny test DOP, który polega na sprawdzeniu szczelności przy użyciu aerozolu olejowego. Test gwarantuje, że filtr nie posiada żadnych przecieków. Spełniają one też normy amerykańskiej FDA w zakresie kontaktu z żywnością zgodnie z CFR art.

Sygnalizacja Zapchania Wkładu Filtra

W każdym układzie sprężonego powietrza należy walczyć ze spadkiem ciśnienia - spowodowanym przez każdą złączkę, osuszacz, ale także przez filtr. Zatkany filtr naturalnie obniży ciśnienie bardziej niż czysty, dlatego tak ważne jest monitorowanie wkładów filtracyjnych pod kątem zatkania i ich regularna wymiana.

Kolor wkładu filtra pozwala stwierdzić, czy jest on zatkany: zielony kolor wskazuje, że wkład jest czysty, kolor czerwony ostrzega, że wkład filtra jest zatkany. Stan wkładu filtra można poznać po różnicy między ciśnieniem wlotowym i wylotowym w filtrze, tj. ile strat ciśnienia powoduje filtr. Czerwone i zielone pola są zaznaczone na skali manometru.

Spust Kondensatu

Aby efektywnie odprowadzać kondensat, można zastosować specjalny odpieniacz kondensatu. Ręczne urządzenie do spuszczania kondensatu obsługuje się poprzez obrotowy trzpień i można je przytwierdzić do filtra lub zbiornika ciśnieniowego. Istnieje możliwość montażu urządzenia spuszczającego kondensat na zaworze bądź filtrze, z opcją jego włączania i wyłączania.

Pływakowy mechanizm automatycznego spuszczania kondensatu działa tak, że kiedy pływak osiągnie pewną wysokość, uruchamia proces odprowadzenia. Pływakowy system odpowietrzania monitoruje poziom kondensatu za pomocą pojemnościowego czujnika poziomu. Kiedy sensor zasygnalizuje nadmierny poziom kondensatu, aktywuje się zawór autonomiczny, który umożliwia jego odprowadzenie.

Filtry w Lokomotywach EU06 i EU07

Instalacja pneumatyczna zastosowana w lokomotywach serii EU06 i EU07 składa się z układu zasilania sprężonym powietrzem, układu pneumatycznego rozrządu, układu pneumatycznego hamulca oraz układu pneumatycznego urządzeń pomocniczych.

Układ zasilania sprężonym powietrzem

W skład układu zasilania sprężonym powietrzem wchodzą agregaty sprężarkowe - 2 sprężarki główne pracujące równolegle oraz zespół zbiorników głównych, które magazynują nabite przez sprężarki powietrze. Filtrowanie powietrza odbywa się poprzez filtr powietrza, a następnie przechodzi przez rozpylacz alkoholu w celu nasycenia parami alkoholu, który wtrąca wodę. Rozpylacz alkoholu napełnia się alkoholem tylko w sezonie zimowym.

W pierwszym stopniu powietrze zostaje zassane przez zawory ssące do cylindra I stopnia sprężania, gdzie zostaje sprężone do wartości 3 barów. W wyniku sprężania powietrze zostaje nagrzane w wyniku czego przechodzi przez chłodnicę międzystopniową, która odpowiednio je schładza. Następnie wstępnie sprężone i schłodzone powietrze przechodzi przez odpylacz po czym dostaje się do cylindra drugiego stopnia sprężania, w którym następuje jego sprężenie do wartości 8 barów, po czym jest tłoczone przez drugą chłodnicę. Po schłodzeniu przechodzi przez zawór zwrotny oraz odoliwiacz i dostaje się do zbiorników głównych.

W elektrowozach EU06 i EU07 występują trzy szeregowo połączone zbiorniki główne o pojemności 270 l każdy, co daje łącznie 810 litrów pojemności. Zbiorniki te znajdują się pod ostoją nadwozia w przestrzeni międzywózkowej i służą do gromadzenia powietrza nabitego przez sprężarki główne.

Kontenerowa Stacja Sprężonego Powietrza

Kontenerowa stacja sprężonego powietrza to zaawansowane technologicznie rozwiązanie, które umożliwia generowanie, magazynowanie i dystrybucję sprężonego powietrza w miejscach, gdzie dostęp do stacjonarnych systemów jest ograniczony lub niemożliwy. Kontenerowa stacja sprężonego powietrza składa się z kilku kluczowych komponentów zamkniętych w specjalnie zaprojektowanym i dostosowanym kontenerze.

Sprężarki powietrza są sercem stacji, odpowiedzialne za zasysanie powietrza atmosferycznego i jego sprężanie do wysokiego ciśnienia. Proces generowania sprężonego powietrza w kontenerowej stacji sprężonego powietrza rozpoczyna się od zasysania powietrza atmosferycznego przez filtr wlotowy, który usuwa z niego większe zanieczyszczenia i cząstki stałe.

Sprężone powietrze, teraz o wysokiej temperaturze, przepływa przez system chłodzenia, gdzie jest obniżana jego temperatura, co sprawia, że staje się bardziej stabilne i bezpieczne w użyciu. Ostatecznie, czyste i suche sprężone powietrze jest magazynowane w zbiornikach, skąd może być dystrybuowane do różnych narzędzi pneumatycznych i urządzeń za pomocą systemu rurociągów.

Podsumowując, kontenerowa stacja sprężonego powietrza to kompleksowe rozwiązanie, które znajduje zastosowanie w wielu branżach dzięki swojej mobilności, wysokiej wydajności i niezawodności.

Porównanie Filtrów Koalescencyjnych
Parametr	Model 1	Model 2	Model 3
Maksymalny przepływ powietrza	[Dane]	[Dane]	[Dane]
Maksymalne ciśnienie robocze	[Dane]	[Dane]	[Dane]
Zakres temperatury roboczej	[Dane]	[Dane]	[Dane]
Efektywność filtracji	[Dane]	[Dane]	[Dane]

tags: #filtr #powietrza #dna #budowa #zasada #działania