Przemysłowe Filtry Powietrza: Zasada Działania i Typy
- Szczegóły
Odpylacz przemysłowy to urządzenie, które dba o czyste i bezpieczne powietrze w halach produkcyjnych, warsztatach i zakładach przemysłowych. Jego zadaniem jest wychwytywanie pyłów, trocin i drobnych cząstek powstających podczas pracy maszyn. Odpowiedni dobór systemu do filtracji pyłów szlifierskich i polerskich nie jest jednak zadaniem łatwym. Wymaga podstawowej wiedzy na temat właściwości obrabianego materiału i zasad działania urządzeń odciągowo-filtracyjnych.
Zasada Działania Odpylacza Przemysłowego
Pierwszym etapem działania odpylacza przemysłowego jest zasysanie zanieczyszczonego powietrza. Zassane powietrze przemieszcza się instalacją do wnętrza odpylacza. W komorze filtracyjnej dochodzi do oddzielenia pyłu od powietrza. Zatrzymany pył opada do dolnej części odpylacza, gdzie jest magazynowany. Regularna kontrola filtrów i opróżnianie zbiorników są ważne dla jego skuteczności.
Zagrożenia Związane z Pyłami Przemysłowymi
Podstawową właściwością pyłów powstających w procesach szlifowania i polerowania detali są niewielkie rozmiary ziaren. Średnica większości z nich nie przekracza 1 μm, a tym samym są one niewidoczne dla ludzkiego oka. Skupiska tych cząstek tworzą frakcje unoszące się w powietrzu, które właśnie ze względu na mikroskopijną strukturę stanowią duże zagrożenie zarówno dla pracowników, jak i maszyn, urządzeń oraz całego zakładu. Regularnie wdychane sprzyjają rozwojowi chorób, a przedostając się do wnętrza maszyn, powodują zacieranie się układów mechanicznych. Ponadto ich długotrwałe odkładanie się na płaskich powierzchniach zwiększa zagrożenie wybuchem na skutek przypadkowego podpalenia zalegających frakcji.
Ryzyko zapłonu jest szczególnie wysokie w przypadku materiałów łatwopalnych i wybuchowych, jednak nawet mąka czy pył drzewny w odpowiednim stężeniu mogą się zapalić, np. pod wpływem iskrzenia mechanicznego. Dla mąki dolna granica wybuchowości wynosi 40 g/m3, a dla pyłu drzewnego - 50 g/m3. Aby skutecznie zniwelować niebezpieczeństwo, należy zadbać o odpowiednią filtrację pyłów. Pierwszym krokiem powinien być właściwy dobór systemu filtracji, uwzględniający zarówno rodzaj szlifowanego i polerowanego materiału, jak i jego stężenie oraz sposób rozchodzenia się w przestrzeni.
Proces Odpylania
Odpylanie polega na oddzielaniu pyłów od pozostałych gazów tworzących lotną mieszaninę różnych frakcji. W procesie tym można wyodrębnić cztery fazy: kształtowanie ruchu mieszaniny, łączenie ziaren w grupy (koagulacja), separację pyłu oraz ewakuację pyłu z mieszaniny. Analogicznie system do filtracji tego typu zanieczyszczeń powinien składać się z: wentylatora lub dmuchawy, które wytwarzają podciśnienie w układzie w celu zasysania zanieczyszczeń ze strefy obróbki, ramion i węży transportujących je na filtry, filtrów separujących pył i/lub zbiorników umożliwiających jego gromadzenie. Efektem procesu powinno być oczyszczenie mieszaniny z pyłów w stopniu umożliwiającym jej ponowne wprowadzenie do wnętrza zakładu, co istotnie przyczynia się do ograniczenia kosztów ogrzewania hal w porze zimowej.
Przeczytaj także: Sędziszów Filtr Powietrza do Astry H - Testy i Opinie
Skuteczność oczyszczania powietrza z pyłu determinowana jest przez szereg czynników, wśród których najistotniejsze znaczenie mają: typ zastosowanych filtrów, przepustowość systemu oraz właściwie dobrany zestaw węży i końcówek zasysających zanieczyszczone powietrze ze strefy obróbki. Dopiero uwzględnienie wszystkich tych trzech aspektów daje gwarancję, że zastosowana filtracja pozwoli na usunięcie ponad 90%, a w wielu przypadkach nawet 99% zanieczyszczeń.
Typy Filtrów Przemysłowych
Jak wskazują eksperci, dobór systemu filtracji powinien być realizowany etapami, w kolejności odwrotnej do przebiegu procesu odpylania. Oznacza to, że projektowanie odciągu należy zacząć nie od doboru mocy czy wyposażenia urządzenia, ale od podjęcia decyzji o rodzaju i liczbie zastosowanych filtrów. Ta zaś wymaga wiedzy o właściwościach filtrowanej mieszaniny, w tym przede wszystkim jej składzie, stężeniu, elektrostatyczności, wilgotności i lepkości. Dane te można znaleźć w dostarczonej przez producenta karcie charakterystyki obrabianego materiału.
- Filtry kasetowe: Do odpylania mieszanin suchych lub lepkich o niewielkim stężeniu zaleca się stosowanie filtrów kasetowych, które co prawda wymagają regularnej wymiany, ale dzięki temu mogą być stosowane do filtracji mieszanin kleistych. Kaseta filtracyjna składa się z reguły z filtra wstępnego i filtra zasadniczego HEPA.
- Filtry patronowe: W aplikacjach, gdzie generowane są większe stężenia pyłu, lepiej sprawdzą się filtry patronowe z funkcją automatycznego czyszczenia ograniczającą częstotliwość ich wymiany.
- Filtry hybrydowe: Oprócz opisanych systemów na rynku dostępne są również wersje hybrydowe składające się z filtrów kasetowych wychwytujących mniejsze drobinki zanieczyszczeń oraz worka/pojemnika na frakcje cięższe opadające pod wpływem oddziaływania grawitacyjnego lub siły odśrodkowej.
- Elektrofiltry: Ciekawym typem urządzeń filtracyjnych są także układy bazujące na zjawisku jonizacji gazu i pyłu między dwoma elektrodami. Współtworzące je elektrofiltry składają się z elektrody emisyjnej (ujemnej) i osadczej (dodatniej), które przyciągają odpowiednio jony dodatnie i ujemne.
Moc, Lokalizacja i Wyposażenie Systemu Filtracji
Odpowiedni dobór zestawu filtrów stanowi warunek wysokiej skuteczności filtracji, jednak sam w sobie jej nie gwarantuje. Aby filtry spełniały swoje zadanie, wyposażony w nie system musi cechować się odpowiednią przepustowością i generować podciśnienie umożliwiające odsysanie całości powstających zanieczyszczeń. Wartości te - definiowane jako przepływ nominalny i wyrażane w m3/h/Pa - zależą w dużej mierze od metody filtracji (filtry kasetowe/patronowe) oraz rozmiarów jednostki filtracyjnej. Co do zasady, im większy jest odciąg, tym większa będzie jego przepustowość i generowane podciśnienie.
Istotne znaczenie ma tu przede wszystkim odległość od strefy obróbczej - jak dowodzą badania, dwukrotne zwiększenie odległości powoduje, że dla uzyskania takiej samej siły zasysania należy aż czterokrotnie zwiększyć moc odciągu. Zbyt duża średnica spowoduje redukcję siły ssącej, zbyt mała może sprzyjać zapychaniu się systemu. Podobny wpływ na efektywność zasysania ma całkowita długość węża, dlatego eksperci zalecają, by była ona jak najmniejsza, a sam wąż nie wykazywał załamań utrudniających przepływ zanieczyszczeń.
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. 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. Norma ISO 8573-1 określa klasy jakości dla różnych zastosowań, które są reprezentowane przez trzy cyfry. Producenci filtrów wskazują normy, zgodnie z którymi testowane są filtry. Norma ISO 12500 definiuje uniwersalne metody testowania dla producentów filtrów sprężonego powietrza.
Przeczytaj także: Jak wymienić filtr w Vespa LX 50?
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. Wskaźnik zapchania wkładu filtra powietrza. Kolor wkładu filtra pozwala stwierdzić, czy jest on zatkany: zielony kolor wskazuje, że wkład jest czysty, kolor czerwony ostrzega, że wkład filtra jest zatkany.
Rodzaje Filtrów Sprężonego Powietrza
- Filtry wstępne: Mają na celu usunięcie większych cząstek zanieczyszczeń, takich jak kurz, pyły, oleje, rdza i inne. Filtry wstępne mają zwykle zdolność do usuwania cząstek o średnicy od 1 do 40 mikrometrów, choć niektóre modele mogą być skuteczne w usuwaniu cząstek o średnicy nawet do 0,1 mikrometra.
- Filtry dokładne: Mają na celu uzyskanie wysokiej jakości powietrza poprzez usunięcie drobnych cząstek zanieczyszczeń o średnicy nawet do 0,01 mikrometra.
- Filtry koalescencyjne: Są stosowane głównie w celu usuwania aerozoli oleju oraz wody ze sprężonego powietrza. Efektywność filtracji może sięgać nawet 99,999% dla cząsteczek większych niż 0,01 mikrometra.
- Filtry absolutne: Mają na celu usunięcie z powietrza wszelkich zanieczyszczeń na poziomie 0,01 mikrometra lub mniejszych, w tym cząstek stałych, ciekłych i mikroorganizmów.
Porównanie parametrów technicznych filtrów koalescencyjnych
| Parametr | Model 1 | Model 2 | Model 3 |
|---|---|---|---|
| Maksymalny przepływ powietrza | [Wartość] | [Wartość] | [Wartość] |
| Maksymalne ciśnienie robocze | [Wartość] | [Wartość] | [Wartość] |
| Zakres temperatury roboczej | [Wartość] | [Wartość] | [Wartość] |
| Efektywność filtracji | [Wartość] | [Wartość] | [Wartość] |
Automatyczne Filtry Samoczyszczące
Do filtracji zgrubnej (filtr wstępny) można wykorzystać automatyczny filtr samoczyszczący, który zapewnia dokładność filtracji w zakresie od 30 mikronów w górę. Przewagą filtra samoczyszczącego nad konwencjonalnymi rozwiązaniami typu filtr szczelinowy lub filtr siatkowy (posiadające wkład siatkowy) jest automatyzacja i zapewnienie ciągłości procesu. Tego typu filtr przeznaczony jest do aplikacji, gdzie wymagana jest ciągłość procesu filtracji. Automatyzacja procesu filtracji i czyszczenia eliminuje konieczność częstej obsługi manualnej, co znacząco skraca czas prowadzenia procesu i zwiększa moce przerobowe zakładu.
Zasada działania filtra automatycznego polega na uruchomieniu procedury czyszczenia sita za pomocą specjalnego skrobaka w odpowiedzi na przekroczenie zadanej różnicy ciśnień na elemencie filtracyjnym. Nagromadzone zanieczyszczenia są usuwane mechanicznie poprzez ruch skrobaka. Procedura czyszczenia sita nie przerywa procesu filtracji. Zebrane zanieczyszczenia trafiają do dolnego zaworu spustowego, który otwiera się co zaprogramowaną liczbę cykli celem zrzucenia zebranych zanieczyszczeń.
Dostępne rodzaje filtrów samoczyszczących Pro-mill
- filtr samoczyszczący elektryczny - czyszczenie automatycznie realizowane przez silnik elektryczny,
- filtr samoczyszczący pneumatyczny - czyszczenie automatycznie przy użyciu siłownika pneumatycznego,
- filtr samoczyszczący ręczny - czyszczenie manualnie za pomocą specjalnej korby, rekomendowane w mniejszych aplikacjach lub tam, gdzie nie jest wymagana pełna automatyzacja.
Filtry Kołnierzowe
Filtry kołnierzowe to specyficzny typ filtrów stosowanych w instalacjach przemysłowych, które są przyłączane do systemu rurociągów za pomocą kołnierzy. Filtry te składają się z płaskiej warstwy materiału filtracyjnego, która jest zamocowana w metalowym kołnierzu. Filtry kołnierzowe są montowane w rurach, w których przepływa gaz lub powietrze, a ich zadaniem jest zatrzymanie zanieczyszczeń, takich jak pył, kurz, pyłki, aerozole i inne cząstki stałe lub ciekłe, przy usuwaniu wody i oleju i bakterii (w przypadkyu filtrów tzw. sterylnych) z medium przepływającego przez system.
Filtry kołnierzowe działają poprzez przepływ medium przez elementy filtracyjne, które zatrzymują substancje przeznaczone do odseparowania. Wielkość cząstek, które jest w stanie zatrzymać filtr, zależy od wielkości porów w elemencie filtracyjnym oraz materiału, z jakiego jest taki element wykonany.
Przeczytaj także: Oczyszczacz Duux: konserwacja filtra
Zalety i Wady Filtrów Kołnierzowych
Filtry kołnierzowe oferują szereg zalet, w tym - przede wszystkim - zdolność do pracy przy dużych przepływach, wysoka skuteczność filtracji, łatwość instalacji i konserwacji oraz możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur i ciśnień. Wady filtrów kołnierzowych to często wymagająca narzędzi i czasochłonna wymiana elementów filtrujących, oraz potencjalne trudności związane z instalacją ze względu na konieczność zapewnienia odpowiedniego połączenia kołnierzowego przy montażu do rurociągu. Ponadto z powodu znacznych gabarytów (wysokości) niezbędne jest staranne zaplanowanie miejsca montażu na odpowiedniej wysokości względem podłoża, które umożliwi otwieranie obudowy celem wymiany wkładów.
Podsumowanie
Filtry przemysłowe powietrza gwarantują odpowiednio czyste powietrze w procesach produkcyjnych. Są stosowane dla ochrony urządzeń, ale także dla ochrony pracowników i zapewnienia komfortu w środowisku pracy. W zależności od wymagań eliminują z powietrza zanieczyszczenia pyłów, kurzu, dymów, drobnoustrojów, ale też neutarlizują zanieczyszczenia złowonne. Są to filtry najczęściej stosowane w systemach wentylacji i klimatyzacji biur, obiektów użyteczności publicznej oraz w wentylacjach i nawiewach przemysłowych.
tags: #filtr #przemysłowy #powietrza #zasada #działania #typy
