Особенности устройства и принцип работы магистральных фильтров очистки сжатого воздуха. Классы загрязненности: ГОСТ 19433–80, ISO 8573–1

Устройство магистральных фильтров.

     Очищение сжатой газообразной среды происходит методом классической фильтрации – когда среда пропускается сквозь фильтрующий элемент, задерживающий/впитывающий частицы примесей. Иногда применяется метод гравитации – но он эффективен только для достаточно крупных частиц примесей. Поэтому может использоваться только в фильтрах грубой очистки и не подходит для фильтров тонкой и микроочистки.

Практически все магистральные фильтры состоят из одинаковых рабочих узлов:

• фильтрующий компонент – бывает разных видов (зависит от степени очистки);
• корпус;
• крышка – без нее нельзя обойтись, если фильтр предусматривает замену картриджа (фильтрующего компонента).

     Дополнительно в модификациях устанавливаются манометры, редукторы (передающие вращающий момент – используется в комбинированных фильтрах, которых применяют одновременно картридж и центробежную силу) и прочее.

Магистральный фильтр в разрезе

     Магистральные фильтры бывают одно- и многоступенчатыми. Чаще всего используют модели с тремя ступенями очистки. Принцип основан на последовательной установке картриджей от более грубой степени очистки до более тонкой. Например, 3-ступенчатый фильтр включает в себя 3 картриджа:

1. Первый картридж улавливает из газообразной среды примеси размером более 5 мкм.
2. Второй картридж рассчитан на примеси более 0,3 мкм.
3. А третий задерживает примеси размером от 0,01 мкм.

     Магистральные фильтры должны выдерживать значительное давление, поэтому их корпус часто делается из ударопрочных материалов: алюминия, стали и т. д. К тому же корпус должен эффективно противостоять коррозии, поэтому металлические компоненты магистрального фильтра дополнительно хромируют.

Сама конструкция магистрального фильтра разрабатывается так, чтобы:

• во-первых, не образовывалось турбулентности;
• во-вторых, поток равномерно распределялся внутри корпуса.

Поэтому входное отверстие часто делается конической формы.

Принцип работы магистрального фильтра.

     Суть работы магистральных фильтров заключается в прохождении потока сжатой газообразной среды сквозь фильтрующий картридж (каскад картриджей). Тут возникает сложность, поскольку поток сталкивается с препятствием в виде фильтра, то его давление падает. Соответственно растут затраты на то, чтобы потом увеличить давление до необходимых величин. Возникает дилемма: чем плотнее картридж – тем лучше он очистит поток, но при этом сильно снижает давление.

     Чтобы найти компромисс, используется принцип дифференциального давления (разность давления на входе потока и в конкретной точке фильтра). Эффективным считается фильтр, на котором дифференциальное давление постепенно возрастает от точки входа потока к точке выхода. Слишком высокое значение однозначно свидетельствует о том, что картридж максимально загрязнен и его нужно поменять.

Картридж фильтра

     Благодаря дополнительным картриджам, улавливающим самые мелкие примеси и даже запахи (молекулы газа), магистральные фильтры способны обеспечивать 100-процентное очищение сжатого воздуха.

Что такое класс загрязненности?

Действующий ГОСТ делит сжатый газ на несколько классов загрязненности:

1. По содержанию твердых частиц в кубическом метре сжатой газообразной среды (учитывается размер примесей).
2. По содержанию влаги (взвешенных капель воды) и влажности – температура точки росы под давлением.
3. По содержанию маслянистых частиц (в виде пара, аэрозоля или дикости).

В зависимости от степени очистки фильтры бывают нескольких типов:

• грубая фильтрация – используются на предварительных этапах очищения. Такие фильтры улавливают примеси, чьи размеры не меньше 10 мкм (7 класс чистоты по ISO). Их часто называют предфильтрами и устанавливают перед осушителем, чтобы исключить попадание в него крупных частиц и капелек масла;
• средняя фильтрация – применяются в качестве основного этапа очищения, задерживают примеси от 5 мкм. Они способны работать при более высоких температурах, чем предфильтры, поэтому их устанавливают после них. Соответствуют 3 классу чистоты по ISO;
• тонкая очистка – рассчитаны на отфильтровку частиц, чьи размеры начинают от 1 мкм. Могут фильтровать как твердые примеси, так и взвесь масла или любой технической жидкости, влаги. Чтобы эффективно захватывать мелкие частицы, используется принцип сталкивания: мелкие примеси специально сталкиваются друг с другом, слипаются и впоследствии задерживаются картриджем или оседают не его дно. Такие фильтры обычно устанавливают после осушителя, чтобы не допустить попадания примесей в пневмомагистраль, соответствуют 2 классу чистоты по ISO;
• микрофильтры – применяются для удаления самых мелких примесей, часто используются в сферах, где предъявляются высокие требования к чистоте сжатого воздуха. Задерживает запахи, частицы и взвеси размером от 0,01 мкм. Относится к 1 классу чистоты по ISO;
• очистка от запахов и паров (вариант микрофильтров) – имеет те же характеристики, что и микрофильтр. Наивысшая степень очищения (четвертая ступень) 1 класс по ISO.

     Магистральные фильтры разной степени чистоты устанавливаются для защиты оборудования от внутренних повреждений и получения чистого сжатого воздуха. Не всегда используются все виды магистральных фильтров. Особенно микрофильтры, поскольку их обычно устанавливают не для защиты пневмомагистрали, а для достижения определенных критериев чистоты сжатой газообразной среды. Магистральные фильтры 1 класса чистоты по ISO обычно применяются в компрессорных системах, подготавливающих воздух для фармацевтических, медицинских, химических нужд.