摘要：著重介紹了凝聚式過濾器的開發(fā)、設(shè)計及與空氣壓縮機廠原有產(chǎn)品在性能上是有區(qū)別的。新的凝聚式過濾器實現(xiàn)了對壓縮空氣進行切向進氣,用絲網(wǎng)除沫器和精濾芯等代替原有的陶瓷管堆積過濾和毛氈纏繞過濾法。在過濾精度,氣流均勻性阻力特性等性能上有一定優(yōu)勢,且成本低、數(shù)命長,經(jīng)濟實用。
關(guān)鍵詞：壓縮空氣;凝聚式過濾器;切向進氣;離心分離
中圖分類號：ＴＵ834.8+3 文獻標(biāo)識碼:Ａ 文章編號:1008-9233(2006)01-0046-02
1 前言
壓縮空氣作為一種動力能源廣泛應(yīng)用于石化、輕紡、生化、國防等領(lǐng)域。但是壓縮空氣中含有雜質(zhì)。這些雜質(zhì)來源于大氣層、壓縮機本身和管路系統(tǒng)。據(jù)科學(xué)統(tǒng)計,大氣中每立方米約含1.4億個微粒,且80％的微粒尺寸小于2毫米,而這樣小的微粒壓縮機的吸氣過濾是無法消除的;使用有油潤滑的壓縮機工作過程本身產(chǎn)生的廢物也污染成品氣體,根據(jù)壓縮機工作條件及型號之差異,污染物通常在5-50ｍｇ/ｍ3之間變化。目前國內(nèi)普遍采用的無油潤滑壓縮機大多數(shù)也只是半無油潤滑型的。由于在曲軸與活塞桿連接處仍采用大量的飛濺潤滑,工作部分油蒸汽仍會順著活塞桿帶入汽缸,而導(dǎo)致氣體中有微量油存在。另外,從壓縮機出來的氣體隨溫度下降會析出水分與管道中久積物會合,形成銹斑、固體微粒等雜質(zhì)。因此對壓縮空氣進行凈化處理就是非常必要的。
2 氣壓縮機原有的空氣過濾器的結(jié)構(gòu)、原理
空氣壓縮機廠以前采用的空氣過濾器ＧＹＦ-3/8、ＧＹＦ-6/8型油水分離器對空氣進行凈化處理,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,它的工作原理是:經(jīng)壓縮機及冷卻器出來的壓縮空氣從本裝置進氣管進入,經(jīng)螺旋分離后,較大微粒及液滴被拋向筒壁,經(jīng)排污閥排出,進氣行至封頭上部的錐形蓋后,經(jīng)相撞改變氣體流向,折向進入混亂堆積的陶瓷環(huán)(拉西環(huán))。氣體在陶瓷環(huán)間連續(xù)不斷的折流,使油、水繼續(xù)分離。
氣體繼續(xù)向上經(jīng)粗濾元件、精濾元件、最后經(jīng)排氣管排出。排油管的作用是把粗、精濾出來的油、水、塵埃等排出。經(jīng)本裝置處理后的空氣,含油量(5ｍｇ/ｍ3,含塵埃粒直徑(5ｕｍ,這樣的含塵指標(biāo)只能滿足一般的要求,對生化、醫(yī)藥、科研等對壓縮空氣有較高要求的行業(yè)并不能滿足。
3 凝聚式過濾器的設(shè)計
本文試圖開發(fā)設(shè)計新型的凝聚式過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。它的工作原理是:從有油潤滑的壓縮機排出的氣體經(jīng)后部冷卻器冷卻后,切向進入該裝置筒體,并在筒與內(nèi)筒體環(huán)行室內(nèi)強制形成高速旋轉(zhuǎn)氣流,懸浮于空氣中粗大粒子和粗大油、水滴經(jīng)離心分離,被拋向筒壁,在自重的作用下沿筒內(nèi)壁經(jīng)錐形蓋與筒體間的間隙下沉,并沉積于容器底部,經(jīng)自動排污閥排出。氣流旋至筒體下部與錐形蓋相遇,改變了流動方向,折流進入不銹鋼扁絲網(wǎng)。該絲網(wǎng)是一種象襪筒般的很細(xì)的扁狀不銹鋼金屬絲編織而成的網(wǎng)帶結(jié)構(gòu),網(wǎng)呈連環(huán)狀,可作氣液、氣固分離,且可攔截部分微粒。隨著這些微粒及液滴的生成長大,在光滑的絲網(wǎng)表面下沉而排出。氣體向上經(jīng)精濾芯后,繼續(xù)實現(xiàn)氣溶膠體凝聚長大和重力降落,沉積濾芯內(nèi)凹部的油水經(jīng)排油管排出。
4 凝聚式過濾器的性能分析
這種結(jié)構(gòu)的油水分離器是集離心分離、粗過濾、精過濾三個過程于一體,能有效去除壓縮空氣的塵埃、水分、油霧等雜質(zhì),其凈化氣含油量≤1ｍｇ/ｍ(,含塵粒徑≤1μｍ。能夠為ＪＢ/Ｔ5967-97“氣動元件及系統(tǒng)用空氣介質(zhì)質(zhì)量分等”中含油、塵指標(biāo)大于或等于該過濾器的性能指標(biāo)的行業(yè)提供純凈的空氣源。
這種新型的過濾器的研制淘汰了原有的老產(chǎn)品,它有以下優(yōu)點:
首先,在離心分離方法上,它改變了以前那種螺旋片焊接結(jié)構(gòu),而采用現(xiàn)在的切向進氣。避免了由于加工方法有限而產(chǎn)生的螺旋片表面凹凸不平,焊接后變形量較大,且不易加工、焊接等情況。新的結(jié)構(gòu)使加工工藝簡化,降低了成本,并且分離效果明顯提高。
其次,采用國內(nèi)較成功的絲網(wǎng)除沫器元件取代了陶瓷管堆積過濾法。短節(jié)陶瓷管雜亂無章的堆積,氣流通過時,經(jīng)多次的折流、碰撞、能夠分離出一部分油、水、灰塵,但由于高壓氣體流動,造成陶瓷管間的相互撞擊,會有破碎微粒出現(xiàn),及易二次污染空氣。而采用不銹鋼扁絲網(wǎng),就不存在污染問題,且它極易清洗,分離效果又極佳,減輕了后置精濾元件的負(fù)荷,延長了精濾芯的壽命。
第三、采用經(jīng)過鑒定的精濾芯替換了老產(chǎn)品那種原始的毛氈纏繞過濾方法。毛氈過濾隨時間的延長會被雜質(zhì)吸附飽和,極易堵塞氈孔,大大降低了過濾面積,增大壓力損失。更為嚴(yán)重的是,若不及時清除氈孔的雜質(zhì),這些雜質(zhì)通過孔后與成品氣混合,使原有的設(shè)計指標(biāo)無法實現(xiàn)。而新品所用的精密濾芯是高新技術(shù)的產(chǎn)物,它可以與西方工業(yè)發(fā)達國家的精密濾芯相比美。該濾芯的過濾機理是靠直接攔截、慣性碰撞、擴散(布朗)運動、凝聚等綜合作用。濾材采用微纖維織成的無紡布與增強濾紙等有規(guī)則的分布排列,因這種濾材表面較光滑,雜質(zhì)在其表面上結(jié)集后,極易下沉而排出器外,使成品氣的質(zhì)量得到了保證。
第四、將原有的手動排污系統(tǒng)改成具有手動、自動排污兼有的系統(tǒng)。一般情況下將手動排污閥關(guān)閉,自動排污閥工作。若自動排污閥失靈或修理可將其關(guān)閉,而采用手動排污。之所以這樣設(shè)計的理由是:目前國內(nèi)生產(chǎn)的自動排污閥雖然較多,但質(zhì)量不盡人意。國外的自動排污閥質(zhì)量雖然可靠,但其成本高,從經(jīng)濟方面考慮,未采用進口閥。所以,采用手動、自動兼有的排污系統(tǒng)既可靠又經(jīng)濟。
5 結(jié)語
綜上所述,新型的凝聚式過濾器的設(shè)計是成功的,符合過濾器的設(shè)計規(guī)范與原則。它具有過濾精度較高、準(zhǔn)確可靠、氣體流動均勻、無滯留、體積小、容塵量大、濾芯易更換、阻力小、壽命長、成本低、工作自動化程度高等諸多優(yōu)點。但隨著各行業(yè)對壓縮空氣的更高要求,精度更高的空氣過濾器的設(shè)計又會是我們面臨的新課題、新挑戰(zhàn)。
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