空氣過濾器詳細解釋

空氣過濾器詳細解釋

中文名稱：空氣過濾器英文名稱：airfilter定義1：濾除壓氣機進口空氣中的塵粒、鹽分等雜質的設備。應用學科：電力（一級學科）；汽輪機、燃氣輪機（二級學科）定義2：能清除空氣中灰塵及雜質的器件。應用學科：機械工程（一級學科）；實驗室儀器和裝置（二級學科）；氣候環(huán)境試驗設備-氣候環(huán)境試驗設備零部件及附件（三級學科）

概述
在氣動技術中，空氣過濾器、減壓閥和油霧器稱為氣動三大件。為得到多種功能，往往將這三種氣源處理元件按順序組裝在一起，稱為氣動三聯(lián)件，用于氣源凈化過濾、減壓和提供潤滑。三大件的安裝順序按進氣方向依次為空氣過濾器、減壓閥、油霧器。三大件是多數(shù)氣動系統(tǒng)中不可缺少的氣源裝置，安裝在用氣設備近處，是壓縮空氣質量的后保證.其設計和安裝，除確保三大件自身質量外，還要考慮節(jié)省空間、操作安裝方便、可任意組合等因素。

空氣過濾器的發(fā)展
空氣過濾器的原型是人們?yōu)楸Ｗo呼吸而使用的呼吸保護器具。據(jù)記載，早在一世紀的羅馬，人們在提純水銀的時候就用粗麻制成的面具進行保護。在此之后的漫長時間里，空氣過濾器也取得了進展，但其主要是作為呼吸保護器具用于一些危險的行業(yè)，如有害化學品的生產。1827年布朗發(fā)現(xiàn)了微小粒子的運動規(guī)律，人們對空氣過濾的機理有了進一步的認識。空氣過濾器的迅速發(fā)展是與軍事工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展緊密相關的。在次世界大戰(zhàn)期間，由于各種化學毒劑的使用，以石棉纖維過濾紙作為濾煙層的軍用防毒面具應運而生。玻璃纖維過濾介質用于空氣過濾于1940年10月在美國取得專利。
50年代，美國對玻璃纖維過濾紙的生產工藝進行了深入的研究，使空氣過濾器得到了改善和發(fā)展。60年代，HEPA過濾器問世；70年代，采用微細玻璃纖維過濾紙作為過濾介質的HEPA過濾器，對013微米粒徑的粒子過濾效率高達99.9998%。八十年代以來，隨著新的測試方法的出現(xiàn)、使用評價的提高及對過濾性能要求的提高，發(fā)現(xiàn)HEPA過濾器存在著嚴重的問題，于是又產生了性能更高的ULPA過濾器。目前，各國仍在努力研究，估計不久就會出現(xiàn)更先進的空氣過濾器。過濾器本身的設計也取得了顯著進展其中重要的是分隔板的去除，即無隔板過濾器的發(fā)展。無隔板過濾器不僅消除了分隔板損壞過濾介質的危險，而且有效地增加了過濾面積，提高了過濾效率，并降低了氣流阻力，從而減少了能量消耗。此外，空氣過濾器在耐高溫、耐腐蝕以及防水、防菌等方面也取很大的進展，滿足了一些特殊的需求。

空氣過濾器的作用
從氣源出來的壓縮空氣中含有過量的水汽和油滴，同時還有固體雜質，如鐵銹、沙粒、管道密封劑等，這些會損壞活塞密封環(huán)，堵塞元器件上的小排氣孔，縮短元器件的使用壽命或使之失效.空氣過濾器的作用就是將壓縮空氣中的液態(tài)水、液態(tài)油滴分離出來，并濾去空氣中的灰塵和固體雜質，但不能除去氣態(tài)的水和油.

空氣過濾器的工作原理
空氣過濾器的結構如右圖所示從進口流入的壓縮空氣，被引進導流板

空氣過濾器原理圖
），導流板上有均勻分布的類似風扇扇葉的斜齒，迫使高速流動的壓縮空氣沿齒的切線方向產生強烈的旋轉，混雜在空氣中的液態(tài)水油和較大的雜質在強大的離心力作用下分離出來，甩到水杯（7）的內壁上，流到水杯的底部。除去液態(tài)水油和較大雜質的壓縮空氣，再通過濾芯（3）的進一步過濾，清除微小的固態(tài)顆粒，然后從出口輸出清潔的壓縮空氣。傘形擋水板（5）將水杯分隔成上下兩部分，下部保持壓力靜區(qū)，可以防止高速旋轉的氣流吸起杯底的水油。聚集在杯底的水油從排水閥（8）放掉?？諝膺^濾器必須豎直水杯向下安裝。

空氣過濾器的主要性能指標
過濾精度
指允許通過的雜質顆粒的大直徑。影響過濾精度的關鍵是濾芯，可根據(jù)后面元器件的需要選擇不同的濾芯，使其達到相應的過濾精度。
流量特性
指在一定的進口壓力下，通過過濾器的空氣流量與過濾器兩端壓力降之間的關系曲線，實際使用時，好在壓力損失小于0.03MPa的范圍內選用。在空氣過濾器中，影響流量特性的主要是本體和濾芯。
分水效率
指分離出來的水分與進氣口空氣中所含水分之比.一般要求空氣過濾器的分水效率不小于80%.影響分水效率的主要是導流板。分類空氣過濾器根據(jù)其工作原理可以分為初效過濾器，中效過濾器，高效過濾器及亞高效等型號。

初效空氣過濾器
常為人造纖維纖維濾材制成，外框是由堅固、防潮硬紙框制成。在正常的操作環(huán)境下不會變形、破裂、扭曲。此外框前后以對角線固定濾材。濾材與外框緊密的黏合外框防止氣漏產生。初效過濾器主要適用于空調與通風系統(tǒng)初級過濾、潔凈室回風過濾、局部高效過濾裝置的預過濾，主要用于過濾5μm及以上粒徑的塵埃粒子，使用計重法測試。也用于多級過濾系統(tǒng)的初級保護。過濾材料有無紡布，尼龍網(wǎng)，鋁波網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)等，無紡布濾料出風面經過光整處理，防止無紡纖維斷裂飛散造成二次污染。

中效空氣濾器
由人造纖維及鍍鋅鐵所組合而成。有各種效率可供選擇，包括40-45%，60-65%，80-85%，90-95%。法蘭由26gauge鍍鋅鐵組成。此系列產品可應用于工、商業(yè)、醫(yī)院、學校、大樓和其它各種工廠空調設備(系空調系統(tǒng)的初級過濾，以保護系統(tǒng)中下一級過濾器和系統(tǒng)本身，在對空氣凈化潔凈度要求不嚴格的場所，經中效過濾器處理后的空氣可直接送至用戶)，也可以安裝于燃氣輪機入風口設備或電腦室，以延長設備使用壽命。DC、DZ型粗中效袋式過濾器采用初、中效無紡布做濾料，冷板噴塑做框架，作為一、二級過濾，該產品具有容塵量大，阻力小及可清洗等優(yōu)點，根據(jù)使用環(huán)境和選材不同，其過濾器效率等級分為F5、F6、F7、F8。

高效空氣過濾器
適用于常溫、常濕，允許含有微量酸、堿有機溶劑的空氣過濾，該產品效率高，阻力低，容塵量大，廣泛應用于航天、航空、電子、制藥、生物工程等領域。用于濾除空壓機吸入空氣中的粉塵雜質，吸入的空氣越潔凈則油濾芯、油氣分離芯和油的使用壽命就越有保障；防止其他異物進入主機，對主機造成損傷，導致主機“抱死”甚至報廢.壽命通常為2000小時左右。高效空氣過濾器產品分類：有隔板高效過濾器，無隔板高效過濾器，V-BED高效濾網(wǎng)，耐高溫高效過濾器。無隔板高效過濾器無隔板過濾器是用熱熔膠代替有隔板過濾器的鋁箔對濾材進行分隔。由于沒有了隔板使得50mm厚的無隔板型過濾器能夠達到150mm厚的有隔板過濾器的性能。90mm厚外框的HEPA在相同過濾面積及過濾效率的情況下，風量可以達到有隔板SPAN150mm厚標準阻力型的1.3倍，SPAN150mm厚標準阻力型的兩倍。可以滿足當今空氣凈化對各種空間和重量及能源消耗的嚴苛需求。有隔板高效過濾器有隔板過濾器的濾料是利用專用自動設備打成皺褶的鋁箔分隔并折疊成型，正值對生產過程的管理及嚴格的側試保證了產品的質量。折景過濾器可將較大的灰塵累計在折景的底部，兩側則可有效過濾其它微塵。大體而言，折景越深，使用壽命越長。

V型密褶式過濾器
這類產品具有以下特點：結構堅固過濾效果穩(wěn)定，使用壽命延長堅固、有效率、且易于處理初阻力低過濾效率穩(wěn)定使用此過濾器不需要改變原來空調箱的設計，效率比傳統(tǒng)平面過濾器好，還可以延長后段高效過濾器壽命。初效過濾器產品主要包括：板式過濾器不織布濾料全金屬過濾器可洗式過濾器密褶式過濾器等V型密褶式過濾器用于一般通風系統(tǒng)，具有過濾面積大，阻力低，使用壽命長等特點。它可做為高效過濾器的預過濾器使用，從而有效延長高效過濾器的使用壽命。耐高溫高效過濾器該過濾器可以使用在250℃的高溫環(huán)境，過濾效率可達到99.99%@0.3μm.D.O.P./P.S.L.Testing95%、99.99%at0.3μmV-BED高效濾網(wǎng)V-BED型的中、高效過濾器，這款產品是專為在低阻力下達到大風量需求設計開發(fā)的。LV的高效率系列可以在250Pa初期阻力的情況下風速達到2.5m/s（即500場m)?？諝膺^濾器如何過濾空氣一般的空氣凈化設備過濾空氣大概分為一下方法和步驟。1、多重過濾網(wǎng)————防止空氣中的灰塵和病菌進入室內多重活性碳過濾網(wǎng)有效攔截灰塵病菌，進行過濾空氣，確保進入室內的空氣潔凈。2、氧化鈦殺毒————降解室內空氣中的甲醛、苯等有機毒氣的污染納米級二氧化鈦由紫外光激活，進行過濾空氣有效降解空氣中的甲醛、苯等有機毒氣的放射污染。3、負離子增氧————增加室內空氣中的氧氣至適量并保持含量穩(wěn)定負離子發(fā)生器給室內空氣增氧，確保進入家居的空氣保持足量的氧氣、充滿活力，加強過濾空氣>4、PTC陶瓷加熱————加熱室內空氣至舒適溫度PTC陶瓷加熱片對冬季進入室內的新風進行輔助預熱，適當增加室內的溫度，從而過濾空氣，讓家居溫暖舒適。5.紫外光殺菌————強效殺滅空氣中的流行性病毒細菌紫外線光源具有強效殺滅空氣中的流行性病毒細菌，使人遠離感染源，進行過濾空氣，呵護全家健康。過濾器是輸送介質管道上不可缺少的一種裝置，通常安裝在減壓閥、泄壓閥、定水位閥或其它設備的進口端，用來消除介質中的雜質，以保護閥門及設備的正常使用。當流體進入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒后，其雜質被阻擋，而清潔的濾液則由過濾器出口排出，當需要清洗時，只要將可拆卸的濾筒取出，處理后重新裝入即可，因此，使用維護極為方便。空氣過濾器的相關行業(yè)標準
GB/T13554-2008高效空氣過濾器GB/T14295-2008空氣過濾器GB/T15187-2005濕式除塵器性能測定方法GB/T17939-2008核級高效空氣過濾器GB/T6165-2008高效空氣過濾器性能試驗方法效率和阻力HG/T2061-1991橡膠機械用空氣過濾器JB/T6417-1992空調用空氣過濾器JB/T7374-1994氣動空氣過濾器技術條件JG/T22-1999一般通風用空氣過濾器性能試驗方法TB/T3135-2006機車、動車用車體空氣過濾器超期使用危害機組排氣量不足，影響生產；濾芯阻力過大，機組能量增加；機組實際壓縮比增大，主機負荷增大，壽命減短；濾芯破損導致異物進入主機，發(fā)生主機抱死甚至報廢的情況。常規(guī)技術參數(shù)材質：304、316L進出口連接方式：快裝接頭連接、法蘭連接、螺紋連接過濾精度（um)：0.2-100過濾容量（t/h)：0.2-50濾芯長度（m/m)：250-1000工作壓力（Mpa)：0.1-1.0溫度范圍（℃）：1-100濾芯材質為：聚丙烯濾芯濾芯長度：10、20、30、40濾筒芯數(shù)：1芯、3芯、5芯、7芯、9芯、11芯、13芯、15芯、21芯、32芯

空氣過濾器的設計重點
本體設計
空氣過濾器的本體是整個過濾器的基體，是主要的承載部分，它在很大程度上決定了空氣過濾器的外觀和流量特性。本體的材料一般選用壓鑄鋁合金或鋅合金，塑膠材料雖便宜但強度不高.。
特殊設計的空氣過濾器
在設計時，空氣過濾器本體外型要與減壓閥、油霧器的外型類似，要綜合考慮。外型設計很重要，它關系到是否能夠在眾多生產廠家的三聯(lián)件產品中突出自己的產品，打開銷路。筆者在設計過程中，外型設計占了約40%的工作量，這是一個難點。外型設計總的原則是：在保證內部結構的前提下，外型有特色、簡單、尺寸緊湊、易于拆裝組合和模塊化設計，尤其要考慮如何方便與其他元件連接。目前的產品中，主要有2種連接方式，一種為本體上有斜面，靠固定件上的斜面拉緊固定；另一種靠螺栓連接。前者便于拆裝維修，后者則尺寸緊湊。同時，為確保過濾器不會裝反，閥體上要有醒目的氣體流動方向標志?？諝膺^濾器本體內部的設計主要是流道的設計，因為流道是影響流量特性的主要因素之一。流道設計要注意：1)要盡量擴大進口流道的進氣面積，保證進氣流道面積為設計口徑面積的1.5～2倍；2)流道要盡量短，在滿足強度的前提下，盡量將導流板上移靠近進氣口。流道短還能縮短結構尺寸?？諝膺^濾器本體在設計壓鑄件時，要盡量減少機加工的切削余量，一般在0.5～1.5mm。過多的切削余量會增加材料成本和加工成本，還會增加不良率。這是因為壓鑄時內部難免會出現(xiàn)縮孔等不良現(xiàn)象，比較致密的金屬層厚度比較薄，過多的切削量會破壞致密層。設計時要盡量使壁厚均勻，不同壁厚處要有圓弧過渡，以減少集中應力的出現(xiàn)。

導流板設計
空氣過濾器的導流板是影響分水效率的關鍵部件。導流板的葉片在設
導流板
計時要注意4點：1)角度大小適當：角度過大，氣流氣旋不明顯，分水效果不好；角度過小，分離出來的水會往上跑，很難流到水杯底部。葉片以30°～45°比較合適。2)葉片要有足夠的強度，同時有足夠的過流面積。3)導流板安裝必須牢固可靠，因為氣流在通過導流板時對葉片有較大的反作用力，容易使導流板松動或失效。4)旋向。很多廠家都采用左旋，不過經過測試，左旋和右旋并沒有明顯區(qū)別。
傘形擋水板設計水板
傘形擋水板用來防止杯底的水被氣流回吸，設計時要注意3點：1)傘形擋水板與濾芯接觸的部分要有一定的彈力和強度，保證組裝后濾芯和傘形擋水板不會松脫。傘形擋水板的材料一般用ABS或POM，所以要充分考慮塑料在使用過程中的老化問題，防止用過一段時間后失去彈力，必要時可以加一個鎖緊螺母。2)傘形擋水板的傘形板部分要有氣壓平衡孔，直徑在1～2mm，用于平衡水杯上下2部分的氣壓。3)傘形擋水板的傘形板部分要盡量大，與水杯的間隙在1～4mm之間，要留有缺口，以利于分離出的水流到杯底。
濾芯、水杯和保護罩設計根據(jù)過濾精度的需要，可以使用不同的濾芯。濾芯有金屬網(wǎng)型、燒結型和纖維凝聚型3種。金屬網(wǎng)型過濾精度低，纖維凝聚型過濾精度高。常用的燒結型又有銅珠燒結、樹脂燒結和陶瓷燒結3類，其中銅珠燒結常見。通過選用不同的銅珠直徑，可達到不同的過濾精度。一般有5μm，20μm，50μm，100μm4種過濾精度。銅珠濾芯的優(yōu)點是可以多次清洗使用?？諝膺^濾器的水杯一般由透明的聚碳酸酯(PC)材料制作，便于觀察杯中的水位。水杯的厚度要大于3mm，壓力越大所用的厚度越厚。由于PC易碎，一般在較大規(guī)格的過濾器上使用時，要加金屬保護罩。加保護罩時，保護罩要托住水杯的底部，讓保護罩承受主要的壓力。在高壓時可以采用金屬水杯，但要有透明刻度顯示水位。

排水閥設計
空氣過濾器的排水閥種類很多，這里介紹比較常用的3種。
彈簧式自動排水器
1)簡易的手動排水閥。這種簡單，需要排水時用手打開閥，排完水后關閉閥門。常用的有旋鈕式小球閥、按鈕式頂針閥等。這類閥設計簡單，只要解決密封問題就可以了。手動閥一定要人工操作，必須定期檢查水位并及時排水。如果排水不及時，會造成二次污染，起不到濾水作用。這種閥成本低，排水迅速，不影響正常工作，但人工維護成本高。2)彈簧式自動排水器。無氣壓或極低氣壓時，彈簧頂起閥芯排水。有氣壓時，閥芯被壓緊到O型密封圈上，停止排水。這種閥排水時要求必須停氣，只能用在某些可以頻繁停氣的場所，優(yōu)點是不用人工控制，制造成本低。
常開式自動排水閥
3)自動排水器，有常開型和常閉型2種。無氣壓時，排水口處于開啟狀態(tài)，為常開型；排水口處于關閉狀態(tài)為常閉型。這2種結構可以設計成如右圖所示，當復位彈簧安裝在外側的（8）位置時，為常閉型；當復位彈簧安裝在活塞內部的（9）位置時為常開型。由于結構類似，只介紹常開型。當水杯內無氣壓時，浮子（11）靠自重落下，通過控制桿（1）用密封塞（12）將上節(jié)流口（3）關閉?；钊?）在復位彈簧（9）作用下下移，活塞桿與密封通道脫開，水油排出。當水杯內的氣壓大于低動作壓力后，活塞克服彈簧力和摩擦力上移，排水口關閉。當水杯內的水位升高到一定位置，浮子的浮力大于上節(jié)流口的密封壓力時，通過控制桿將密封塞打開，氣壓從上節(jié)流口進入活塞內部上腔，活塞下移，排水口打開排水。當水位下降后，浮子將上節(jié)流口關閉。活塞上腔氣壓通過下節(jié)流孔排出，由于下節(jié)流口比上節(jié)流口小，活塞內腔的氣體不能立即排盡，活塞上移將排水口關閉有一定的延遲，當排水口完全關閉時，杯中的水已基本排完。自動排水器的單次蓄水量比較少，排水比手動排水頻繁。常開型自動排水器在設計時首先要確定2個參數(shù)：低動作壓力和高工作壓力；而常閉型只需要確定高工作壓力。低動作壓力是指讓排水閥關閉的低壓力，一般為0.1～0.2MPa，高工作壓力一般為1.0MPa，設計時放大為1.2MPa。低動作壓力由活塞內外部的壓力差、內部的復位彈簧力和活塞密封的摩擦力來決定。為盡量減少活塞密封的摩擦力，大活塞一般用摩擦力較小的Y型密封。Y型密封的唇口應向下，確保活塞外部的氣壓可以將活塞上移，裝反則失效。

高工作壓力確定后，設計的關鍵就在于：上節(jié)流口和下節(jié)流口的直徑及浮子的浮力三者要綜合考慮。要能夠完成排水，必須要滿足以下的關系式：ρ*g*V>π*D12*P/4>π*D22*P/4式中，ρ為浮子的密度/(kg·m-3)；V是上節(jié)流口打開瞬間浮子浸入水中部分的體積/m3；D1為上節(jié)流口的直徑/m，D2為下節(jié)流口的直徑/m；P是使用時的工作壓力/MPa。上節(jié)流口的直徑太大，需要的浮子體積也必須大，這樣會增加水杯的結構尺寸；直徑太小，則在注塑時制作困難。一般情況下，上節(jié)流口的直徑為0.8～1.5mm。要讓活塞內部能積聚足夠高的壓縮空氣壓力來移動活塞，下節(jié)流口的直徑必須小于上節(jié)流口。在上節(jié)流口關閉后，活塞內的壓縮空氣不立即排出，可以使活塞不立即上升，從而將排水時間延長1.5～2.5s。要滿足上述條件，下節(jié)流口直徑應在0.5～1.0mm，由于下節(jié)流口直徑太小，制作非常困難，可以采用以下的解決辦法：下節(jié)流口直徑比上節(jié)流口直徑稍小，然后再用一根稍細的不銹鋼線通過下節(jié)流口，這樣在滿足制作工藝的同時又能大大縮小下節(jié)流口的有效通氣面積。浮子在設計時要盡量大，密度要盡量小，浮子可以用實心的發(fā)泡材料，也可以用空心的POM制作，后者一定要密封好，同時要有足夠的厚度來抵抗內外的壓力差(內部為常壓，外部為使用壓力)。為保證下部O型密封圈的密封效果，要在活塞外部加濾網(wǎng)，防止雜質污染密封面。另外，由于排水時有較大的沖擊力，為防止O型密封圈被沖脫，應選用較大的線徑和較低的壓縮量，同時加導向槽，這樣既能排水又能保護密封圈。設計后續(xù)處理在空氣過濾器的設計中，對過濾器各個部件(本體、導流板、傘形擋水板、排水裝置等)的設計都要采取細心、嚴謹?shù)膽B(tài)度。設計完成后，必須制作產品樣品，做流量特性測試和分水效率測試，詳細分析測試數(shù)據(jù)，找出不理想的地方并修改，這樣經過多次反復后，才可以得到比較優(yōu)質的產品。Oc74UK5Y3