Saspiesta gaisa filtri


Pašlaik, saspiesta gaisa tīrīšanai pievērš vairāk uzmanības, arī kvalitātes prasības kļuva stingrākas. Šīs fakts ir saistīts ar plašu pneimatisku sistēmu ieviešanu tirgū, pielietotu birstošu kravu transportēšanai, kā arī ar nepieciešamību nodrošināt dažādu ražošanas procesu kārtību, kuros tiek pielietots saspiests gaiss. Ļoti liela nozīme ir ekoloģiskas apkārtējas vides pastiprinātai kontrolei: atgrieztam apkārtējā vidē gaisam vajag būt maksimāli tīram ar minimālu piesārņotības vielu daudzumu, kuri ienes kompresors un patērēšanas sistēma.

Šādi, mūsdienās uzstādīti saspiesta gaisa kontūrā filtri tiek pielietoti: Risināmo problēmu daudzveidība padara sarežģītākas gaisa filtru konstrukcijas un paplašināja nomenklatūras izklāstu. Rezultātā, efektīvākas saspiesta gaisa attīrīšanas sistēmas izvēles process kļuva par ļoti sarežģītu problēmu. Zemāk mēs izskatīsim svarīgākus jautājumus, kuri var rasties filtrēšanas sistēmas uzstādīšanas laikā, kā arī būs dotas praktiskas rekomendācijas kā pareizi izvēlēties atbilstošu gaisa filtru.

1. Piesārņotības vielas un to uzturēšanas normas

Piesārņotības vielas dalās trīs grupās, tas ir cietas, šķidras un gāzveidīgas vielas. Pie cietām piesārņotības komponentiem attiecas smiltis, putekļi, metāla gabaliņi, rūsa, ogles, gumijas u.t.t.. Par šādu daļiņu rašanas avotu saspiesta gaisa kontūrā var kļūt: Šķidra piesārņojuma pamatveidi ir ūdens un eļļa. Dabiskā mitruma dēļ gaisa sastāvā atrodas noteikts mitruma daudzums gan tvaikveidīgā, gan suspendētā stāvokļos. Ieeļļošanas eļļas, pielietotas kompresoros, arī nonāk gaisa kontūrā. Ieeļļošanas eļļa var atrasties sekojošos stāvokļos: Neieskaitot to, eļļa un ūdens var atrasties gaisā emulsijas formā. Kopējais paņemta gaisa piesārņojums noved pie gaisa kontūrā dažādas gāzes veidu izveidošanas. ISO normas 8573-1:1991 noteic sekojošas saspiesta gaisa tīrības klases (tabulas 1,2,3).

Tab. 1. ISO 8573-1:1991. Gaisa tīrības klases atkarībā no maksimāla daļiņu izmēra un no cietu piesārņošanas daļiņu koncentrācijas


Tab. 2. ISO 8573-1:1991. Gaisa tīrības klases atkarībā no maksimāla daļiņu un koncentrācijas rases punkta


Tab. 3. ISO 8573-1:1991. Gaisa tīrības klases atkarībā no maksimāla eļļas satura


Visu veida piesārņotāju saturs atmosfēras gaisā, kurš nonāk saspiesta gaisa kontūrā, ir stipri atkarīgs no uzņēmuma izvietojuma rajona. Viduvēji ir reģistrēti sekojoši atmosfēras piesārņojumu līmeņi: Maksimālais peldošo daļiņu izmērs, vairākos gadījumos nepārsniedz 25-35 mkm. Piesārņojuma tikšana pneimatiskā sistēmā stipri palielina nolietojumu, noved pie dzenošo kompresora detaļu mehāniskā bojājuma, kā arī neved pie gaisa vadu abrazīviem bojājumiem. Kaut arī nedrīkst aizmirst par iespējamu pieplūšanas gaisa koroziju, kuru izraisa ķīmiskie elementi, kuri atrodas iesūkšanas gaisā. Kaut gan izmaksas par sabojāto detaļu un nolietoto gaisa kontūra detaļu nomaiņu būs krietni lielākas nekā izmaksas par filtra uzstādīšanu.

2. Gaisa tīrīšanas metodes un modernu filtru uzbūvējums

Tabulā 4 ir noradīti saspiesta gaisa attīrīšanas metodes. Moderni filtri spēj noturēt cietas piesārņojumu vielas, šķidru piesārņojumu vielu miglas un aerosolus.

Tab.4. Gaisa attīrīšanas metodes


Tādu filtru ražošanai tiek pielietoti visdažādi materiāli, tai skaitā arī kompozīta materiāli. Visbiežāk tiek pielietotas: Materiāla izvēle ir atkarīga no piesārņotības rakstura un no prasībām, kuras izvirza tehnoloģiskais process. Modernas membrānas, kuras pašlaik ir mūsu tirgū, ļauj izveidot filtrus, kuri spēj nodrošināt dažādus gaisa attīrīšanas līmeņus, pielietotus tādās nozarēs kā medicīnā, elektronikā, pārtikas rūpniecībā un tml. Lai likvidētu no saspiesta gaisa dūmi, miglu un aerosoli tiek pielietoti speciāla materiāla filtri. Dūmi sastāv no ļoti maziem pilieniem no 0,2 līdz 8 mkm, aerosolu daļiņu izmērs ir no 0,05 līdz 1 mkm. Ja saspiests gaiss, kuru saturā ir mikropilieni, palaist caur submekrona membrānu, radīsies koalescences efekts: mikropilieni, savā starpā kontaktējoties, apvienojas un palielinās izmēros līdz lieliem pilieniem, kurus gaisa strāva izstumj un no citas puses savāc kopā porainā membrāna. Porainas membrānas struktūra, filtrēšanas ātrums un barjeru esamība ir pamata faktori, kuri iespaido uz koalescences filtra īpašībām. Izdalīts mitrums tiek savākts filtra tvertnes dibenā, no kurienes to ir nepieciešams likvidēt ar rokām un/vai automātiskas notekas. Koalescences kasetņu efektivitāte un drošums tiek vērtēts ar destruktīvu (iznīcināšanas) izmēģinājumu palīdzību, kuru sastāvā var būt neiznīcinošie izmēģinājumi, kurus paredz dažas nacionālas normas. Ražotāji, kuri grib garantēt savas produkcijas kvalitāti, sistemātiski organizē tādus izmēģinājumus, kā arī pievieno attiecīgu dokumentāciju pie katras produkcijas partijas. Visefektīvāki koalescences filtri ļauj samazināt eļļas saturu gaisā līdz 0,01 ppm (daļiņu uz miljonu, parasti izteiktu svarā), izņemot tvaikus, kuri var būt likvidēti tikai ar adsorbenta palīdzību.

3. Efektivitātes novērtēšana un nepieciešama filtra izvēle

Filtru tehnoloģiska pamata raksturīpašība ir uztveršanas spēja. Šī spēja ir paskaidrota šādi: minimāla izmēra daļiņas var būt noturētas ar filtrācijas elementu. Atkarībā no pielietošanas nozares, uztveršanas spēja var izteikties dažādos veidos.

Nomināls filtrācijas līmenis tiek raksturots ar dažam minimāla izmēra daļiņām, sākot no kurām filtrācijas membrāna droši aiztur piesārņošanas komponentus (vadošu ražotāju filtri noķer līdz 98% piesārņotājiem, kuru izmēri pārsniedz nominālu filtrācijas līmeni).

Filtrācijas līmenis parāda, kāds vislielāks daļiņu izmērs var iziet caur filtrācijas membrānu. B – korelācija parāda attiecību starp noteicoša izmēra daļiņām, kuras atrodas gaisā pirms filtrācijas, pret tāda paša daļiņu daudzuma gaisā, kurš izgāja caur filtrācijas membrānu. Daļiņu izmērs mikrometros, noradīts kā B-attiecību indekss. Tā piemērām, (B)5 = 50 nozīmē, ka daļiņu skaits ar diametru 5 mkm pēc filtrācijas kļuva 50 reizēs mazāks, nekā pirms filtrācijas. Vel viena ļoti nozīmīga filtra īpašība ir spiediena krišana. Jebkāds traucēklis, kuru pārvarē saspiests gaiss, patērē enerģijas daļu, kuru uzglabā plūsma. Filtrs izsauc sākuma spiediena krišanu (^р, kad filtrs ir vēl tīrs), kurš pakāpeniski palielinās dēļ tā, ka filtrā jau nokrita cietas daļiņas. Lai filtrācijas elements strādātu ar nepieciešamo efektivitāti, nepieciešams sekot tam, lai piesārņotā filtra spiediena krišana nepārsniegtu ar ražotājiem norādīto vērtību. Filtrācijas līmenis, B-korelācija un spiediena krišana – tas ir universālas kategorijas pēc kurām ir vērts izvēlēties to vai citu filtru. Pie kā vēl ir nepieciešams ievērot papildus prasības, kuras ir uzstādītas filtrēšanas elementiem dažādos attīrīšanas etapos.

Izskatīsim gaisa filtrācijas iespējas, to kustības laikā pneimatiskā kontūrā. Pirmām kārtām ir nepieciešams pievērst uzmanību pie pareiza pietekas gaisa izvietojuma. Gaisa ņemšanas procesam ir jānotiek šādi: Gaiss, kuru iesūknē kompresors satur piesārņotības vielas, tipiskas dotai apkārtējai videi. Lai izvairītos no pārmērīgas dzenošu detaļu nolietošanas, ieejā ir nepieciešams uzstādīt filtru, kurš aiztur piesārņojumus no apkārtējas vides. Filtra izvēle ir atkarīga no kompresoru tipa un no piesārņotības tipa apkārtējā vidē. Filtrācijas līmenim un uzstādītai filtrēšanas virsmai ir jāgarantē zemu spiediena krišanas līmeni (dažu milibaru kārtībā) ka arī funkcionēšanas autonomiju, atbilstoši patērētāja prasībām. Saspiešanas laikā gaiss stipri uzsildās, dēļ ka tajā pastiprinās mitruma noturēšanas spēja. Ja kompresors ir eļļas tipa iekārta, gaiss arī būs piesārņots ar miglu nu eļļas tvaikiem. Skrūvju kompresora speciāls filtrs, kuru nosaukums ir „separators”, izpilda nopietnu funkciju, likvidē eļļas miglu, kad temperatūra ir 70-90°С (šādas temperatūras gadījumā ūdens ir tvaika formā, tas nozīmē, ka ūdens nepiesārņo eļļas miglu).

Pēc kompresijas gaiss ar siltummaiņas starpniecību gaiss/gaiss vai gaiss/ūdens atdzesē aptuveni līdz temperatūrai 35°С un tiecas uz resiveri. Izejā no dzesētāja saspiestā gaisā notiek tvaiku kondensācija. Tas ir saistīts, pirmkārt, ar gaisa dzesēšanu izplešanas laikā, un otrkārt, ar gaisa mitruma kritumu diennakts temperatūras nestabilitātes dēļ. Gaisa pielietošana ar paaugstinātu ūdens tvaiku saturu ražošanas procesā nav pieļaujama, tāpēc gaisam ir jābūt nosusinātām līdz gala pielietošanai. Gaisa pielietošanas nozare noteic, kādu žāvēšanas veidu ir nepieciešams pielietot. Filtra izvēle, savā kārtā, ir atkarīga no žāvēšanas iekārtu tipa. Tajā pašā laikā ir nepieciešams pievērst uzmanību iesūkšanas gaisa tipam, kompresoru tipam, gaisa temperatūrai resivera izejā, cauruļvadu ceļiem, cauruļvadu tehniskām stāvoklim, pa kurām notiek gaisa kustība u.tml. Kā ir redzams, noteikumu ir daudz, kuru svarīgums ir atkarīgs no konkrēta ražošanas procesa rakstura, tāpēc arī sastādīt kādu universālu „recepti” kā pareizi izvēlēties nepieciešamo filtru, pārsvarā nav reāli, bet var sniegt dažas lietderīgas rekomendācijas.

Priekš beigu filtru atdzesēšanas tipa žāvēšanas vajag piemeklēt daļiņu filtru ieejā, jo cieta veida netīrumi var piesārņot siltummaiņas ierīci un samazināt siltummaiņas koeficientu. Koalescences filtra uzstādīšana žāvētāja izejā paaugstinās gaisa tīrības līmeni, samazinot aerosolu un miglu daudzumu. Gaisa tīrībai priekš adsorbcijas žāvēšanas filtriem ir vissvarīgākā nozīme, tāpēc iekārtas ir nepieciešams apgādāt ar: Koalescences filtram ir jāaizsargā gaisa spilvenu no adsorbcijas materiāla (alumīnija oksīds, selikāta gēls, molekulāri ekrāni). Aerosolu un eļļas miglas atlikumu likvidācija novērš ūdens atgrūšanas plēves un adsorbcijas materiālu radīšanu. Uzstādīts cietu daļiņu filtrs izejā ar izmēru ne mazāku kā 1 mkm ir domāts putekļu likvidācijai, ko izmet adsorbcijas materiāls paaugstinot ar to pneimatiskā materiāla nolietojumu. Īpašu izmanību ir jāpievērš filtru izvēlei, ar kuriem būs aprīkoti žāvēšanas iekārtas ar karstu reducēšanu. Ja filtrs caurlaida miglas un aerosolu eļļas, tie savācas uz žāvēšanas kolonnām un var uzliesmot. Tāpēc žāvēšanas iekārtas ieejā ir nepieciešams uzstādīt koalescences filtru, kurš aizsargās to no eļļas draudiem.

Lai pagarinātu koalescences filtru kalpošanas ilgumu, ir nepieciešams uzstādīt priekš koalescnces filtram piekštīrīšanas daļiņu filtru, kurš aizturēs lielus eļļas aerosolu pilienus, kuri krietni pārsniedz koalescences filtra nolietojumu. Filtrācijas līdzeklim ir jābūt izgatavotam no uguns izturīga materiāla, lai izturētu iespējamu neilgu karsta gaisa plūsmu, saistītu ar žāvēšanas iekārtas anomālu darbību. Gaiss, filtra izejā, kurš ir uzstādīts aiz žāvētāja, ir gatavs pielietošanai: kaut ļoti reti starp saspiesta gaisa apstrādes vietai un pielietošanas vietai eksistē piesārņotības avots (piemērām, notiek cietu daļiņu atslāņojums no gaisa plūsmas). Lai izvairītos no šādām situācijām ir nepieciešams uzstādīt gala iekārtu aizsardzības filtru. Efektīvās saspiesta gaisa attīrīšanas sistēmas izveidošana ir ļoti sarežģīts uzdevums, un to risināšanai ir vērts uzticēties speciālistam.

Pašam lietotājam ir jāpievērš uzmanību: Nekādā gadījumā nedrīkst aizmirst par pareizu gaisa attīrīšanas sistēmas apkalpošanu. Ir nepieciešams regulāri organizēt tehnisko apkalpošanu sekojošām detaļām: Filtrēšanas elementu stāvokli ir jāpārbauda minimāli vienu reizi sešos mēnešos, bet to kalpošanas termiņš nedrīkst pārsniegt vienu gadu (izņemot atjaunošanas filtrus, kurus ir jādemontē un jāizmazgā ar tādu pašu periodiskumu).

Pie gaisa attīrīšanas īpašas kategorijas attiecas sterila gaisa tīrīšana. Tā var būt pieprasīta medicīnas, pārtikas, kosmetoloģijas rūpniecībā. Baktēriju, sūnu un sēnīšu klātbūtne gaisā var vispār novēst pie pilna tehnoloģiskā procesa traucējuma vai novest pie produkta glabāšanas termiņa samazināšanas. Pamata nozares, kur tiek pielietota sterila gaisa filtrācija ir aeroba fermentācijas procesi, pārtikas šķidrumu pneimatiskā kustība, antiseptisks iepakojums. Sterilas gaisa tīrīšanas problēma ir ļoti nopietna, tāpēc ir nepieciešams izmantot produkciju, kuru ražotāji tieši specializējas nepieciešamajā nozarē. Sterila gaisa sasniegšanai tiek pielietotas sarežģītas filtru kombinācijas. Pie kā visi šie filtri dalās uz sausiem un mitriem filtriem.

4. Filtru klasifikācija

Vai vispār var izdalīt divas pamat filtru kategorijas, kuras pielieto saspiesta gaisa tīrīšanai: Sausie filtri ir izgatavoti no šādiem materiāliem: Ar mērķi samazināt spiediena zaudējumus un palielināt nesasaisti papīru un filcu filtrus izgatavo pēc izliektas formas, lai saņemtu lielāku filtrācijas laukumu nelielā platībā. Parasti šie filtrēšanas elementi tiek kalibrēti tā, lai spiediena kritums nepārsniegtu 500 Pa (vai 50 mm ūdens staba). Mitrie filtri sastāv no metāliskiem kūļiem vai no polimēra šķiedrām piesātinātām ar eļļu. Piesārņotības daļiņas pielīp pie apvelkošo šķiedras eļļas plēves, kas krietni palielina gaisa tīrīšanas kvalitāti.

Šāda filtru tipam ir nepieciešama rūpīga un periodiska tehniskā apkalpošana – notīrīšana un mitrināšana ar eļļu. Tie rekomendēti tikai priekš tīra iesūknēšanas gaisa, kā arī ļoti maziem kompresoriem, kurus izmanto nepastāvīgi. Daļēji, mitrs filtra atrada sev pielietošanu kā virzuļu kompresora ieejas filtrs. Darbības laikā tajā nonāk gaiss no kompresora kartera, kurš satur eļļas tvaikus.

Dažos gadījumos šķiedru mitrināšana notiek ar gaisa nopūšanu caur eļļas vannu. Pie tā šķiedras paliek mitras no eļļas, kura pastāvīgi pienāk no iesūkšanas gaisa. Tādam filtram nav nepieciešama pārāk rūpīga apkalpošana.

Atkarībā no uztverto daļiņu izmēra, filtri tiek dalīti: Lai sasniegtu labāku saspiesta gaisa kvalitāti, kā arī pagarināt filtrēšanas elementa kalpošanas termiņu, ir nepieciešams pielietot trīs filtru kombināciju, uzstādot tos pakāpeniski: vispirms priekštīrīšanas filtru, pēc tam smalkas tīrīšanas filtru, mikrofilru, un beidzot, filtru uz aktīvās ogles pamata. Priekštīrīšanas filtrs tiek pielietots rupjai saspiesta gaisa attīrīšanai, ka ieejas elements smalkākas filtrācijas robežās; to parasti uzstāda žāvētāju, vākuma sūkņu un pneimatiku piedziņu ieejā. Smalkas filtrācijas filtrs tiek pielietots lai aizsargātu cauruļvadus gaisa sagatavošanas sistēmās, virsmu apstrādes iekārtās, vākuma sūkņos, pneimatiskos dzinējos. To uzstāda pirms refrižeratora tipa žāvētāja un adsorbcijas žāvētāju izejā, tiek pielietots arī kā pirmstīrīšanas filtrs mikrofiltram. Mikrofiltru pielieto kontroles sistēmai aizsardzībai pneimatiskā transportā, krāsošanas sistēmās, kā arī to pielieto kā adsorbcijas žāvētāju ieejas filtrs. Filtrs uz aktīvās ogles pamata tiek pielietots medicīnas rūpniecībā, stomatoloģijā, foto laboratorijās iepakošanas līnijās un galvaniskās iekārtās.

Parasti, priekštīrīšanas (maģistrāles) filtrs, sastāv no mitruma atdalītāja un filtra kombinācijas. Mitruma atdalītājs strādā pēc šādas shēmas. Gaiss ar speciālu lāpstiņu (deflektora) palīdzību savīt rezervuāra iekšā un zem centrbēdzes spēku iedarbības šķīduma pilieni, ka arī dažas cietas piesārņošanas daļiņas, nosēžas uz sienām. Šādā veidā iepriekš attīrīts gaiss nonāk caur poraina materiāla filtrēšanas elementu. Kondensāts un cietas daļiņas nosēžas glāzes dibenā. Poga kalpo lai periodiski varētu sakrāto kondensātu izliet (nepieciešamības gadījumā izmanto kondensāta saliešanas automātiskās iekārtas). Filtrs nodrošina daļiņu likvidāciju līdz 5 mkm. Šādi filtri ir līdzīgi tropiskiem cikloniem, tāpēc tos arī sauc par ciklona filtriem.

Ciklona filtru darbības princips


  1. - gaisa ieeja;
  2. - gaisa izeja;
  3. - blīvēšanas gredzens;
  4. - konteiners (glāze);
  5. - virzošās lāpstiņas;
  6. - separators;
  7. - montāžas skrūve;
  8. - filtrēšanas elements;
  9. - poga, manuālai kondesāta novadīšanai;
  10. - kondensāts.


Rupjas tīrīšanas filtri sastāv no metāliskiem un plastikāta diegiem, kuri savā starpā izveido poras ar izmēru 5 vai 40 mkm, atkarībā no izvēlētas kasetnes. Atkarībā no ciklona filtriem, rupjas tīrīšanas filtrā nav deflektora. Smalkas tīrīšanas filtri ir ar smalkas tīrīšanas filtroelementiem (1 mkm), kuri ir izgatavoti no ļoti smalkšūnu neauduma materiāla. Ar tādu materiālu var būt savītas kopā borosilikāta šķiedras. Daļiņu likvidācija notiek ar absorbciju, sijāšanu, difūziju, aizturēšanu ar elektrostatisko lādiņu palīdzību un saņemšanu Van der Valsa spēkiem.

Filtri uz aktīvās ogles pamata aptur daļiņas ar izmēru, kurš ir lielāks par 0,003 mkm, tādu daļiņu piemērs ir smaržas nesējs. Aktivētām oglēm ir neparasti liels iekšējas virsmas platums (no 500 līdz 1500 kv. m/g), kā arī tiem ir ārkārtīgi augsta spēja adsorbēt pat vismazākas daļiņas. Adsorbcijas procesa norise notiek virsmas visaktīvākās vietās, tādās kā sasaistīšana, stūri, apmale, krustošana. Aktīvas ogles filtra kalpošanas termiņu vienmēr pagarina ar priekštīrīšanas un mikrofitru palīdzību. Parasti ogles filtra filtrēšanas elementu nomaina pēc 100 darba stundām, vai kad būs jūtama eļļas smaka. Atlikuma eļļas tvaiku saturs pēc ogles filtra (ar priekštīrīšanas filtrāciju) sastāda tikai 0,003 ppm, vai ar citiem apzīmējumiem 0,003 mg/m3. Tādus superīgus mikrofiltrus tiek rekomendēts izmantot pārtikas, medicīnas rūpniecībā. Bieži vien ir nepieciešams likvidēt no gaisa smaržu. Aktīvās ogles pielietošana ka adsorbcijas materiālu smaržas likvidācijai no gaisa ir visizplātītākais šādas procedūras veikšanas veids. Kaut, ja saspiests gaiss satur gāzveidīgu piesārņošanas gaļiņu pēdas, tādas kā oglekļa oksīds, slāpeklis, metāns, amonjaks, sērsa savienojums un tml., tādu gaisu ir nepieciešams notīrīt ar ķīmisko katalīzes adsorbentu.

Rezultāta tīrīšanas sistēmas izvēle var būt iespējama tikai pēc tām, kad būs ievērotas visas konkrēta rūpniecības procesa īpašības, kad būs pabeigta iepazīšanas ar firmas-ražotāja dokumentāciju, pēc sistēmas tehniskās analīzes pabeigšanas, pēc apkalpošanas un izlietošanas materiālu apgādes problēmu risināšanas.