Komora Filtra Powietrza: Budowa i Zasada Działania
- Szczegóły
Komora filtra powietrza jest kluczowym elementem w wielu systemach, od samochodów po przemysłowe instalacje pneumatyczne. Jej głównym zadaniem jest oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń, co zapewnia prawidłowe działanie urządzeń i chroni zdrowie użytkowników.
Budowa Komory Filtra Powietrza
Komora oczyszczonego powietrza ma kształt prostopadłościanu. Zamknięta jest od góry otwieranymi pokrywami służącymi do montażu i demontażu koszy z workami. W ścianie bocznej posiada otwór wylotowy oczyszczonego powietrza. Komora wyposażona jest w rurki przedmuchowe, kolektor sprężonego powietrza oraz zawory elektromagnetyczne. Wewnątrz komory zainstalowane są kosze z workami filtracyjnymi osłoniętymi od wlotu rzędem osłon.
W komorze filtracyjnej znajdują się drzwi włazowe umożliwiające montaż i demontaż koszy z workami filtracyjnymi. Zespół worków filtracyjnych z koszami umocowany jest do blach sitowych pomiędzy komorą czystego powietrza a komorą filtracyjną. Worki mocowane są do blachy sitowej na pierścienie rozprężne tzw. „snapringi” lub pierścienie stalowe. Do wnętrza worków włożone są kosze filtracyjne wyposażone w dysze Venturiego.
Układ sprężonego powietrza znajduje się nad komorą filtracyjną- obok komory czystego powietrza. Kolektor sprężonego powietrza magazynuje odwodnione i odolejone powietrze przeznaczone do regeneracji worków.
Elementy składowe filtra powietrza:
- Obudowa: Wykonana z poliuretanu, stanowi uszczelkę dla materiału filtracyjnego.
- Materiał filtracyjny: Najczęściej papier na bazie celulozy z dodatkami, nasączony żywicami.
- Plisy: Zapewniają zwiększenie powierzchni filtracyjnej bez powiększania rozmiarów filtra.
Zasada Działania Komory Filtra Powietrza
Zanieczyszczony gaz doprowadzony kanałem do filtra wpada przez otwór wlotowy do komory filtracyjnej a następnie przechodzi przez worki filtracyjne. Pył zatrzymuje się na zewnętrznej powierzchni worka tworząc tzw. „placek pyłowy”. Oczyszczone powietrze przechodzi przez dyszę Venturiego do komory oczyszczonego powietrza, skąd odprowadzane jest na zewnątrz filtra.
Przeczytaj także: Poznaj zasadę działania oczyszczalni drenażowej
Co pewien okres czasu powinna następować regeneracja worka polegająca na zrzuceniu z niego „placka pyłowego”. Zawór elektromagnetyczny sterowany z szafki sterowniczej otwiera się na bardzo krótki czas i sprężone powietrze z kolektora wpada do rurek przedmuchowych, z których poprzez otwory umieszczone nad każdym workiem dostaje się do dysz Venturiego.
Czas otwarcia zaworów elektromagnetycznych musi być tak dobrany, aby impuls sprężonego powietrza i powstała fala powietrzna spowodowały odpadnięcie „placka pyłowego” ale nie spowodowały zniszczenia małej warstewki pyłu będącej na worku tzw. W filtrze regeneracja worków odbywa się kolejno poszczególnymi rzędami bez wyłączania filtra z pracy.
W filtrach sprężonego powietrza proces oczyszczania wykorzystuje:
- Oddziaływanie sił odśrodkowych i sił powstających w wyniku zmiany kierunku przepływu.
- Osadzenie cząstek stałych i oleju na powierzchni przegrody filtracyjnej.
Rodzaje filtrów powietrza:
- Filtry pyłowe - eliminują cząstki stałe ze sprężonego powietrza.
- Filtry koalescencyjne - bardziej dokładne, wychwytują drobniejsze cząstki.
- Filtry węglowe - pochłaniają zapachy i mikrodrobiny stałe.
- Filtry sterylne - filtrują powietrze i są wykonane ze sterylnych materiałów.
Filtry powietrza w samochodach
Ważna jest świadomość, jak wiele pracy ma do wykonania filtr powietrza w przeciętnym samochodzie osobowym. Powietrze atmosferyczne jest bowiem zanieczyszczone głównie drobinami unoszącymi się z wierzchnich warstw dróg oraz pyłami przemysłowymi. Największe natężenie zapylenia utrzymuje się na wysokości ok. 0,5 m, czyli w miejscu gdzie znajdują się w samochodzie otwory do zasysania powietrza.
Zawartość pyłu w powietrzu może wynosić średnio od 0,2 do 50 mg/m3. Zależnie od warunków panujących na drodze może być ono oczywiście większe. Sprawdźmy, ile pyłu mogłoby przedostawać się do silnika, gdyby nie filtr powietrza. Jeśli przyjmiemy, że na 1 kg paliwa potrzeba 14 kg powietrza (wartość ta może się różnić w zależności od stosowanego paliwa, rodzaju wtrysku itd.), czyli 10,8 m3, a samochód rocznie przejeżdża 20 tys. km, to przy średnim zużyciu paliwa równym 8 l/100 km do jednostki napędowej może przedostać się nawet 6,2 kg pyłu przez rok!
Przeczytaj także: Fermentacja w Oczyszczalni: Zasady, Obliczenia, Wymiarowanie
Niewłaściwa filtracja prowadzi więc do przedostania się pyłu do silnika, a w rezultacie do oleju oraz zużycia np. pierścieni tłokowych, gładzi cylindrowej, łożysk turbosprężarki itd. Obecne systemy filtracji powietrza zbudowane są z przewodu rurowego z wlotem powietrza, który prowadzi do obudowy z elementem filtrującym. Za filtrem znajduje się przewód oczyszczonego powietrza wraz z przepływomierzem.
Skuteczność filtracji
Skuteczność filtra może być określana na kilka sposobów. Miarą skuteczności może być więc stopień separacji, mówiący o odsetku odseparowanych cząstek. Określa się także początkowy stopień separacji, odnoszący się do nowej warstwy filtracyjnej.
Filtry ocenia się, poddając je znormalizowanym testom, które mają określone metody pomiarowe. Na ich podstawie wyznacza się krzywą separacji lub oddzielenia. Krzywa w postaci graficznej zaczyna się na wykresie dla wielkości cząstek, które w 100 proc. przedostają się przez filtr, a kończy na wielkości cząstek, które są w pełni przez niego zatrzymywane.
Filtry dobrej jakości w samochodach osobowych są w stanie odseparować 99,8 proc. zanieczyszczeń, z kolei w autach użytkowych wartość ta sięga nawet 99,95 proc.
Materiały filtracyjne
Na materiały filtracyjne stosuje się papier, papier z włókniną lub samą włókninę wykonaną z tworzywa sztucznego (np. poliester). Czasem można spotkać włókninę nasączoną olejem, która ma dużą zdolność pochłaniania pyłów - ok. 1000 g/m3, w przypadku papieru wartość ta wynosi jedynie ok. 200 g/m3. Materiały te są scharakteryzowane poprzez grubość, przepuszczalność powietrza, grubość włókien czy odporność na przebijanie.
Przeczytaj także: Zasada Działania Komory Zbiorczej
Istotne jest także optymalne ułożenie materiału filtracyjnego w plisy, dzięki czemu zapewniona jest duża powierzchnia filtrująca. Odpowiednio ułożone plisy podpierają się wzajemnie i są odporniejsze na zlepianie.
Dla wydłużenia okresu wymiany filtra stosuje się włókninę o zróżnicowanej gęstości włókien. Gradientowa budowa filtra polega na użyciu ściślejszej włókniny po stronie oczyszczonego powietrza. Tak zróżnicowana ścisłość pozwala na stopniową i selektywną separację cząstek w głąb medium filtracyjnego. Włókna gradientowe w porównaniu ze standardowymi papierowymi odpowiednikami na bazie celulozy separują zanieczyszczenia lepiej o ok. 50 proc.
Kiedy wymieniać filtr powietrza?
Filtr powietrza wymieniany jest zazwyczaj podczas okresowego przeglądu samochodu, który w zależności od modelu odbywa się zazwyczaj po przejechaniu 15-30 tys. km. Zapełnienie filtra może jednak nastąpić wcześniej i zależy to nie tylko od warunków eksploatacji, ale także od jakości filtra.
W samochodach intensywnie eksploatowanych filtr powinno się wymieniać co ok. 20 tys. km. Jeśli przebiegi są stosunkowo niewielkie, zaleca się wymianę filtra co 2-3 lata. Po takim czasie zaczyna się on kruszyć.
Wpływ filtra na działanie silnika
Podstawowym zadaniem filtra jest oczywiście oczyszczanie powietrza niezależnie od warunków eksploatacji. Musi być on więc odporny na duże wahania temperatury, wilgoć, olej silnikowy czy wysoką pulsację powietrza.
Konstrukcja filtra jest kompromisem między zdolnością zatrzymania zanieczyszczeń a jego przepustowością. Dobry filtr powinien także redukować hałas ssania.
Podsumowanie
Komora filtra powietrza jest niezbędnym elementem w wielu systemach, zapewniając czyste powietrze i ochronę urządzeń. Regularna kontrola i wymiana filtrów są kluczowe dla utrzymania ich sprawności i efektywności.
tags: #komora #filtra #powietrza #budowa #zasada #działania
