Воздушный фильтр циклонного типа для авто

(ГБО) Установка фильтра циклонного типа LPGTECH

Немного предисловия
Для не людей не знакомых с гбо 4го поколения.
В системе гбо имеется 2 фильтра на пути от балона с газом до камер сгорания в двигателе.
Фильтр грубой очистки установлен непосредственно в редукторе ( рекомендуемо заменять каждые 40 т. км ) и фильтр тонкой очистки, который установлен в разрыве шланга идущего от газового редуктора до форсунок ( рекомендуемо заменять каждые 10 т.км ).
На моей машине были заменены форсунки с редуктором что-то около 5 тыс. км назад. Т.к. сам занимаюсь тонкой настройкой гбо своей машины, оборудование было отстроено идеально. По личным ощущениям тяга была 1 в 1 что на газе что на бензе и не побоюсь этого на газу в некотором смысле легче раскручивался двигатель ( скорей всего виной старый бензо-фильтр ). Расход менее чем на 10% больше бензинового, одним словом сказка…
При очередном осмотре уровней жидкостей подключился к мозгу гбо и увидел то что топливные карты газа и бензина уже не совпадают идеально. По полученным данным на газу машина получала слегка обедненную смесь. Путем анализа и исключения пришел к выводу что всему виной дешевые фильтры тонкой очистки.
Этот фильтр мне меняли при установке нового редуктора с форсукнками, т.е. на нем я проехал чуток меньше 5 тыс. км. За этот пробег составляющий половину от рекомендуемого для замены этого фильтра, фильтр начал душить форсы. Стоимость подобных фильтров обычно копеечная 35-50 грн (

Разница относительно обычно — очевидна)

Фильтр можно сказать обслуживаемый — меняется фильтрующий элементи чистится отстойник.
Из преимуществ относительно обычных (дешевых):
— Большая эффективность фильтрующего элемента ;
— Меньшее сопротивление при прохождении газа через фильтр ;
— Отстойник для масляных отложений вместе с твердыми частицами ;
— Больший срок рекомендуемого пробега для замены ( 15 т.км ) ;
Из недостатков :
— Заметно большая цена относительно обычных (от) 350 грн против (от) 35 грн, что правда в дальнейшем меняется только фильтрующий элемент ценник которого (от) 120 грн ;
— Категорично-вертикальная инсталяция. В виду наличия отстойника и циклонной системы циркуляции паровой фазы, сильные наклоны будут нарушать эффективность работы системы.

Работа по замене заняла 10-15 минут времени. Дольше продумывал, чем делал) Основная беда — это фиксация в вертикальной плоскости этого боченка.

В старом фильтре при вскрытии как и ожидалось, не нашел ничего криминального, кроме разве что — слегка замасленного фильтрующего элемента.
Т.е. чего то мега страшного в заправляемом мной газе — не было, просто не судьба была такому фильтру отработать у такого привередливового водителя

10 тыс.км.
После замены, как и ожидалось машина сразу оценила новый фильтр. По ощущениям сопоставимо с улучшением динамики после замены воздушного фильтра, не так явно но всё же)
Через пару сотен думаю глянуть на топливные карты, по идее должны нормализоватся и вернутся к идеалу, до которого я их отстроитл.

Благодарю за внимание. Надеюсь запись будет кому-то полезна.

Источник

Про мультициклоны и сухие фильтры.

Эволюция воздушных фильтров: тканевые, проволочные, с маслом и водой

Двигатель внутреннего сгорания любит чистоту и точность. И важным фактором обеспечения высокого ресурса и стабильности работы является чистый воздух для приготовления горючей смеси. Исторически первой машиной с фильтрующим элементом перед карбюратором считается Packard Twin Six 1915 года, но не спешите отдавать ему все лавры. История вопроса куда интереснее.

Пыль крайне нежелательный элемент для мотора. Попадание даже небольшого ее количества приводит к ускоренному износу цилиндро-поршневой группы, клапанов, загрязнению карбюратора и быстрому старению масла. В общем, пыль нужно исключить, и создатели даже первых моторов прекрасно это понимали. Но почему до 1915 года не создавали машин с серийными фильтрами?

Собственно, история фильтра как отдельного элемента действительно начинается с 1915 года, когда он появился как обязательная деталь на передовом Packard Twin Six. Этот люксовый автомобиль с мотором V12 был оснащен передовой системой питания — карбюратором с падающим потоком и жиклерами и системой батарейного зажигания. Собственно, именно новый карбюратор и послужил причиной, по которой машине потребовался воздушный фильтр. На более ранних автомобилях воздушный фильтр был вовсе не обязательной частью конструкции.

Packard Twin Six с двигателем V12 образца 1915 года из-за сложной системы впуска стал первым автомобилем, получившим воздушный фильтр как обязательное оборудование

При умеренном загрязнении воздуха неплохим фильтром выступал сам карбюратор. Тогда в моде были конструкции, крайне далекие от того, что мы видели на «Жигулях» и «Волгах». Очень распространенный и удачный карбюратор F.W. Lanchester с фитильным испарением обладал функцией фильтрации воздуха: пыль задерживалась в смоченных бензином фитилях и попадала в топливный бак, откуда регулярно вымывалась в процессе технического обслуживания. Схоже устроенные конструкции с поверхностным и фитильным испарением также обладали способностями к фильтрации воздуха, которых хватало для двигателей тех времен.

И только с появлением карбюраторов с поплавковой камерой постоянного или переменного сечения диффузора потребовалось применить отдельный воздушный фильтр, чтобы предотвратить загрязнение жиклеров смесительной системы. И даже в этом случае карбюратор зачастую очищал воздух. Тяжелые фракции связывались с топливом и на конструкциях с восходящим потоком удерживались от попадания во впускной трубопровод, а потом стекали в воздушный фильтр или задерживались в масляных отложениях — моторы без сальников клапанов и с маслонаполненными фильтрами имели «мокрый» от масла впуск.

При необходимости работы преимущественно в условиях высокого загрязнения, например в двигателях танков или тракторов, применяли опционные воздушные фильтры. Так, тракторы компании Caterpillar с 1910 года при необходимости могли оснащаться фильтром на заводе. Разнообразие конструкций начала века достаточно велико, но можно выделить несколько основных типов. Во-первых, фильтрация через ткань, проволоку или бечевку с масляной пропиткой. Как видите, предки современных «нулевиков» имеют солидный возраст. Сменные бумажные фильтры «мокрого» и «сухого» типа тоже появились очень давно. Фильтрация воздуха между стальными пластинами и сеткой, смоченными маслом, метод более грубый, но для больших моторов при слабом загрязнении воздуха достаточно действенный. И наконец, инерционная фильтрация в «сухом» и «мокром» вариантах, с водой и маслом.

Большинство конструкций имели в своем составе сразу несколько технологий, так, инерционная фильтрация центробежного типа сочеталась с фильтрацией сменным бумажным элементом, смоченным в масле, как на уже упомянутом Packard. В 1922 году на машинах Rickenbacker впервые применили «сухой» воздушный фильтр с одноразовой бумажной вставкой. Впрочем, одноразовость была довольно условная: каждые 500 миль фильтр рекомендовалось чистить, а ресурс до замены составлял около трех тысяч миль.

Не удивляйтесь, что одноразовые фильтры применяли на таких дорогих машинах. Более дешевые, например Ford Model T, который выпускался до 1927 года, фильтров не имели вообще — они даже не были предусмотрены конструкцией. И только на Ford Model A в качестве опции стали предлагать «сухой» сменный фильтр Air-Maze для карбюратора Zenith. Однако большая часть машин до конца 30-х этой детали конструкции так и не получила. А вот в послевоенные годы доступ к технологиям фильтрации стал массовым и большинство машин в США получили сменные бумажные фильтры в качестве штатного оборудования.

Для грузовой техники в условиях преобладающих грунтовых дорог и при недостаточно развитой инфраструктуре обслуживания популярностью пользовались фильтры инерционного типа, не требующие частой смены специальных фильтрующих элементов. Подобные конструкции получили широкое распространение и в Европе, с ее малыми тиражами техники, умеренным климатом и хорошими дорогами. Для работы большинства подобных конструкций требовались лишь масло, вода или другая жидкость. Иногда второй ступенью фильтрации выступал моющийся фильтр на основе тканевого или бумажного элемента.

Для тракторов и военной техники применялись те же технологии, но в заметно усиленном виде. Так, обычные центробежные фильтры заменялись на более компактные и производительные типа «мультициклон», представляющие собой батарею фильтрующих инерционных фильтров малого размера, а тканевые фильтрационные материалы заменялись на короба с металлической проволокой в масле, которые были намного долговечнее и при большом расходе масла обеспечивали не худшее качество.

Вот как описывается конструкция фильтра типа «мультициклон» на танке Т-44А в книге М. Коломийца «Наследники „тридцатьчетверки“»: «Воздухоочиститель состоял из корпуса с приваренным к нему бункером, кассеты с проволочной набивкой (так называемой «канителью»), лючка для высыпания пыли из бункера и прижимных пластин, крепящих кассету».

Такая конструкция требовала очистки кассеты каждые 10–12 часов работы двигателя. Для столь тяжелых условий эксплуатации на дизельном моторе — результат вполне приемлемый. На грузовых автомобилях, предназначенных для движения по асфальтовым и усовершенствованным покрытиям, интервалы обслуживания составляли 15–30 часов, а в привычных большинству из вас единицах измерения — от 500 до 1000 километров.

Постепенно конструктив фильтра пришел к виду, вполне привычному для тех, кто застал автопром 70-х годов. В цилиндрический корпус воздух поступает через щели или патрубок на внешней части, внутри поток разворачивается на 180 градусов над зеркалом масляной емкости и проходит через короб с металлической проволокой или синтетическим шнуром, который пропитан маслом, масло за счет капиллярного эффекта поднимается снизу фильтра.

Потоки воздуха организованы так, что воздух закручивается вокруг центральной оси цилиндра, а забор осуществляется в центре. Такая схема срабатывает как еще одна ступень фильтрации, на этот раз инерционно-центробежная. Эффективность достаточно высокая, особенно на тяжелых и плотных частицах. Обслуживание несложное: промыть бензином в тазике, залить пол-литра масла и снова ездить. Повторять каждые 300–500 моточасов, а при движении по грунтовым дорогам — в два-три раза чаще. Например, для ГАЗ-21 интервал обслуживания составлял 3000 километров, где-то раз в 100 часов. Для машин 60–70-х годов — вполне приемлемые сроки технического обслуживания.

Вытеснение масляно-инерционных фильтров сменными бумажными элементами произошло в первую очередь на легковых автомобилях, производимых в США. Такие преимущества бумажных фильтров, как отсутствие обслуживания в процессе работы, независимость качества фильтрации от положения относительно горизонта, простота замены и малая стоимость изготовления, подкрепляемые малым сопротивлением потоку, позволили сделать так, что мощные моторы оказались востребованы. А единственный недостаток заключался в необходимости регулярной замены фильтров.

В Европе, где уровень жизни был ниже, а торговые сети не столь хороши, масляная фильтрация продержалась дольше. А в СССР, который старался делать машины, способные ездить веками при наличии рядом небольшой мастерской и с постоянным дефицитом какой-нибудь мелочи, от инерционной фильтрации стали отказываться только после демонстрации успешного массового использования сменных элементов на «Жигулях».

Впрочем, инерционная фильтрация сдаваться не собирается. Мультициклоны и просто лабиринтные фильтры применяют не только на тяжелой технике, но и в обычных легковушках. Присмотритесь к конструкции корпуса воздушного фильтра на вашей машине — вполне возможно, что вы обнаружите и элементы инерционной фильтрации воздуха, что позволяет увеличить ресурс сменного бумажного элемента.

как обычно, мое авторство, для журнала Движок

Источник

Воздушный фильтр циклонного типа для авто

Donaldson | Предварительные фильтры циклоны Donaldson. Технические характеристики и каталог фильтров циклонов

Предварительные фильтры циклоны Donaldson. Технические характеристики и каталог фильтров циклонов

В лаборатории Donaldson были проведены тесты эффективности различных систем предварительных фильтров циклонов, давшие следующие результаты:

Как показывает экспертиза промышленной безопасности, фильтр циклон способен повысить срок службы основного фильтра в 2-6 раз! Таким образом, фильтр циклон является не только очень эффективным средством для повышения качества очистки воздуха, но и дает возможность значительной экономии за счет продления срока эксплуатации основного воздушного фильтра.

В навесном исполнении выпускаются фильтры циклоны серий PVH, PLH, PBH, Strataclone и TopSpinтм. Преимуществами фильтров циклонов навесного исполнения является возможность применения на любых моделях спецтехники и коммерческого транспорта, возможность установки фильтра циклона на технику в процессе её эксплуатации.

Самые простые фильтры циклоны серии PVH предназначены для установки на грузовых А/м. Они могут быть смонтированы вертикально, или горизонтально и имеют степень очистки до 75%.

Гораздо более продвинутой и современной разработкой Donaldson являются предварительные фильтры циклоны Strataclone, предназначенные в основном для коммерческого транспорта и обеспечивающие степень очистки до 80%. Работа таких фильтров циклонов основана на технологии активных циклонных элементов, эффективность которых не зависит от пространственного положения. При этом сами элементы могут собираться в пакеты любого размера, конфигурации и пропускной способности.

Циклонный элемент Strataclone

Предварительные фильтры циклоны серии PLH, предназначенные для спецтехники, имеют более высокую степень очистки – до 90%. Их отличительной особенностью является возможность работы системы удаления пыли, использующей энергию выхлопных газов двигателя.

Специально для облегчения визуального контроля предварительного фильтра циклона для легкой и средней спецтехники Donaldson была создана серия фильтров циклонов PBH. Основной особенностью этой эконом-серии является прозрачная колба, которая позволяет визуально контролировать степень загрязнения и вовремя удалять накопившуюся пыль. Степень очисоки воздуха в этих фильтрах циклонах колеблется в пределах 80-85%.

TopSpinтм является самым современным семейством навесных предварительных фильтров циклонов Donaldson. Корпус фильтра циклона TopSpinтм выполнен из ударопрочного прозрачного пластика. Воздух поступает в фильтр снизу через наклонные щелевые отверстия, благодаря чему возникает эффект циклона. При этом частицы пыли прижимаются к внешним стенкам корпуса. Эффективность работы фильтра циклона значительно повышает встроенная турбина, наружные лопатки которой, вращаясь с высокой скоростью, придают оттесненным к внешним стенкам корпуса частицам загрязнений дополнительный импульс (турбина вращается быстрее частиц в потоке), что приводит к еще большему их разгону и удалению через вертикальную щель в верхней части корпуса.

В результате удается добиться рекордной для предварительных фильтров циклонов степени очистки – из воздуха удаляется свыше 99% тяжелой пыли (размером 20 мкм и более) и 85% всей остальной пыли.

Комбинированные фильтры циклоны выполняются в одном корпусе с основными воздушными фильтрами и устанавливаются на технику, как правило на конвейере в процессе производства.Они отличаются высокой надежностью и степенью очистки.

Комбинированные фильтры циклоны STG Donaclone™ являются одними из самых распространенных в мире фильтров циклонов для тяжелой спецтехники. Они способны удалять до 95% загрязнений воздуха до его попадания на основной воздушный фильтр. К тому же отсутствие двигающихся деталей и применение в конструкции стали делают этот фильтр циклон настолько надежным и долговечным, что он не требует замены в течение всего срока эксплуатации оснащенной им техники.

В системе STB Strata™ предварительный фильтр циклон смонтирован не снизу, а сверху основного и используются циклонные элементы активного типа, не зависящие от угла наклона фильтра. Кроме того, в данной линейке фильтров циклонов реализована автоматическая очистка (т.е. не требуется вручную удалять накопившуюся пыль из пылесборника фильтра-циклона.

Встроенные фильтры серий Vacuator™ и Alexin™ совмещают в одном корпусе предварительную циклонную очистку с эффективностью до 85% и основной фильтр. Основным преимуществом этих моделей является их компактность, позволяющая оснащать такими фильтрами самые разные модели спецтехники и коммерческого транспорта.

Концептуальный фильтр серии PSD, использующий технологию PowerCore™ в основном и защитном фильтроэлементах, имеет встроенный предварительный фильтр циклон Strataclone, эффективность которого может варьироваться в пределах 80-94% в зависимости от наличия системы автоматического удаления пыли. При этом предварительный фильтр циклон выполнен в виде крышки корпуса основного фильтра, в которой смонтирован блок циклонных элементов Strataclone.

Источник

Современные фильтры для тяжелой техники (Часть 2)
Воздухоочистители

Фильтрующие материалы

В настоящее время для изготовления фильтрующих материалов для автотракторных фильтров в основном используют волокна из целлюлозы (бумага), стекловолокна, синтетики или их комбинации (см. таблицу).

Чем тоньше волокна, используемые при изготовлении фильтрующих материалов, тем больше их поверхность в единице объема, что в свою очередь повышает грязеемкость фильтра. Из всех перечисленных материалов регенерации (восстановлению) после предельного загрязнения могут подвергаться только фильтры из сетчатого материала, однако они могут применяться только для фильтрации жидких сред и задерживают частицы размером более 25 мкм.

Наиболее эффективная форма укладки материала в штору при изготовлении фильтрующих элементов для очистки различных веществ серповидная. Шевронная форма – средняя по эффективности, а звездообразная – наименее эффективная. Притом чем реже гофры, тем меньше площадь фильтрующего материала, а следовательно, грязеемкость фильтра. На гофрах делают вмятины, препятствующие их слипанию под напором потока воздуха. Для упрочнения снаружи гофрированная фильтрующая штора защищена металлической или полимерной сеткой, а внутри установлена перфорированная трубка.

Наиболее перспективным фильтрующим материалом является 100-процентная синтетика. Однако в данное время стоимость этого материала выше, чем бумаги из целлюлозы, что ограничивает его применение.

Одна из пионерных разработок компании Cummins Filtration – синтетический материал из полимерного волокна StrataPore. В отличие от целлюлозы и микростекловолокна StrataPore имеет многослойную структуру, причем число слоев выбирают в зависимости от потребной эффективности фильтрации. Благодаря более равномерному размеру пор у StrataPore снижено сопротивление потоку на 50% по сравнению с традиционными фильтрующими материалами. У обычного фильтровального материала может быть либо высокая тонкость отсева, либо большая грязеемкость. StrataPore благодаря своей структуре имеет и высокую тонкость отсева, и большую грязеемкость.

В перспективе внедрение наноматериалов, имеющих волокна толщиной около 0,2 мкм, позволит значительно повысить ресурс фильтров, так как площадь фильтрующей поверхности из наноматериала во много раз превышает площадь поверхности из целлюлозы и микростекловолокна. Например, материал NANOWEB ® – это созданная из нановолокон микропористая структура. Из этого материала можно изготавливать фильтры большой площади и очень малой массы. Материал является отличным тепло- и шумоизолятором. Технология NANOWEB ® позволяет изменять диаметр волокон, размер пор и толщину фильтрующего слоя в зависимости от назначения фильтра. Фильтры из NANOWEB ® прекрасно работают в системах кондиционирования кабин (в том числе для фильтрации пыльцы, вызывающей аллергию) и очистки поступающего в двигатель воздуха. Благодаря химической стойкости они отлично работают в топливных и масляных фильтрах, надежно задерживая воду. Благодаря высокой однородности структуры фильтрующего материала качество и стабильность фильтрации значительно повышаются.

Эффективность предварительного фильтра циклона в %	срок службы основного воздушного фильтра в %

Фильтрующие материалы для различных рабочих веществ мобильных машин

Фильтрующий материал	Применение	Принцип фильтрации	Номинальная тонкость отсева, мкм	Условная удельная грязеемкость, г/м 2
Сетка из металла или неорганического материала	Гидравлическая жидкость, грубая очистка топлива, отделение воды	Поверхностная фильтрация	10. 250	500. 600
Фильтровальная бумага из целлюлозы	Воздух, моторное масло, топливо	Глубинная фильтрация	10. 25	180. 250
Мелкопористое гомогенное полотно из стекловолокна со специальной пропиткой	Гидрожидкости	Глубинная фильтрация	5. 20	100. 200
Синтетика (100%) в виде плоского листа	Воздух, топливо	Глубинная фильтрация	5. 15	150. 200
Объемные нетканые волокнистые материалы из синтетики	Отделение воды от топлива и гидрожидкостей	Глубинная фильтрация	3. 25	900. 1000
Комбинированный ламинированный (многослойный) материал	Воздух, масло, топливо	Глубинная фильтрация	7. 30	250. 300

Производители фильтрующих материалов

В настоящее время в мире главными производителями фильтрующих материалов являются крупные корпорации Ahlstrom и Hollingworth & Vose, производящие их на мировой рынок, в том числе для России. Однако наиболее крупные мировые фирмы-производители фильтров, такие как Donaldson и Pall, самостоятельно работают над созданием новых фильтрующих материалов.

Производителем фильтровальной бумаги для фильтров отечественного производства является Цюрупинский бумажный комбинат (Херсонская обл., Украина). В период распада СССР он прекратил свою деятельность, но в настоящее время с помощью австрийского инвестора опять начал производство. В России уже несколько лет действует собственный производитель фильтровальных материалов для автотракторных фильтров ЗАО «Фильтровальные материалы» (Санкт-Петербург). Предприятие полностью обеспечивает фильтровальной бумагой ОАО «Невский фильтр» и другие компании, изготавливающие фильтры.

В настоящее время для производства только фильтров для мобильной техники в мире используется более 250 тыс. т фильтровальных материалов, из них объем производства однослойной целлюлозы (бумаги) составляет 80%, многослойных комбинированных материалов 12%, а синтетических – 8%. При этом потребности США и Канады составляют около 100 тыс. т (43%), ЕС – 75 тыс. т (30%), Японии и стран Юго-Восточной Азии – 52,5 тыс. т (21%) в год. Россия вместе со странами СНГ потребляет фильтровальных материалов порядка 25 тыс. т (8%). Из них только около 3,5 тыс. т выпускают собственные производители, остальное количество приобретается по импорту, но есть вероятность, что постепенно производство данного материала будет переходить к отечественным компаниям.

Очистка воздуха

Абразивные частицы, попадающие в современный двигатель, вызывают не только повышенный износ деталей, но и отказы вспомогательных устройств, например датчиков, находящихся на впуске воздуха в двигатель, электронного оборудования и др.

Технические требования к воздушным фильтрам отечественной автотракторной техники регламентированы ОСТ 37.001.622–2007, а методы их испытаний – ГОСТ 8002. В зарубежной практике показатели фильтров являются предметом согласования между изготовителем фильтра и потребителем для каждой конкретной модели машины.

Воздухоочистители мобильных машин, используемые для разных уровней запыленности воздуха, имеют различное устройство, например, одноступенчатые – для городских условий работы легковых автомобилей и многоступенчатые – для сельскохозяйственных, землеройных, дорожных машин, работающих в условиях повышенной запыленности.

Срок службы воздушного фильтра зависит от характера и объема загрязнений, поступающих с воздухом. Так, если в воздухе содержится много сажи, она засорит фильтрующий элемент гораздо быстрее, чем песчаная пыль. А большой процент влаги, мелкие капли воды в воздухе вызывают набухание фильтровальной бумаги, что увеличивает ее сопротивление потоку воздуха.

Насколько засорен воздушный фильтр, сложно определить на глаз. Поэтому современные воздушные фильтры часто снабжают указателями засоренности, которые указывают, когда сопротивление на входе в фильтр достигает примерно 635 мм. вод. ст. (напомним, что у нового воздушного фильтра сопротивление на входе обычно составляет примерно 200 мм. вод. ст.). Указатели бывают механическими и электрическими.

Эффективность воздухоочистителей повышают, применяя специальные фильтровальные материалы, а также повышая пылеемкость единицы объема воздухоочистителя и применяя предочистители. При этом решаются две задачи – продляют срок службы и межсервисный период работы фильтра, а также уменьшают его габариты*. Последнее необходимо потому, что постоянное повышение мощности двигателей приводит к увеличению объема воздухоочистителя, который все труднее разместить на машине.

Способствует увеличению срока службы фильтра и установка фильтров-предочистителей циклонного типа, особенно актуальная в тяжелых условиях эксплуатации. Так, в лаборатории концерна Donaldson проведены тесты эффективности различных систем предварительных фильтров циклонов, давшие следующие результаты:

Эффективность предварительного фильтра циклона, %	Cрок службы основного воздушного фильтра, %
0	100
70	200
85	300
94	400
96	600

Понимая это, многие производители уделяют большое внимание фильтрам-циклонам.

Например, компания Cummins Filtration разработала неподвижную пластмассовую крыльчатку, которая может находиться снаружи или внутри корпуса воздушного фильтра, закручивает поступающий в фильтр воздух, из которого под действием центробежных сил выпадают крупные частицы пыли. Также Cummins Filtration разработала фильтрующий элемент OptiAir с увеличенной грязеемкостью.

Известна простая, но довольно эффективная конструкция «эжектор пыли», представляющая собой насадку на входе в воздухозаборник, состоящую из ряда трубок, внутри которых установлены спиральные пластинки. Воздух закручивается внутри трубок, центробежные силы отбрасывают крупные частицы пыли на стенки трубок, затем пыль высыпается из эжектора а в воздуховод поступает частично очищенный от пыли воздух. Однако эжектор быстро засоряется, и в этом его главный недостаток.

Компания Sy-Klone International разработала ряд одно-, двух- и трехступенчатых предочистителей. Предочистители аналогичной конструкции по лицензии выпускают компании Caterpillar (CAT Turbine PreCleaner) и John Deere (Rotary Ejector). Конструкция представляет собой неподвижную крыльчатку, закручивающую поступающий воздух, из которого под действием центробежной силы выпадает крупная пыль. Затем воздух поступает на подвижную крыльчатку, раскручивает ее до высоких оборотов, и под действием центробежной силы частицы пыли выбрасываются через вертикальную щель в корпусе фильтра.

Компания Champion Laboratories Inc. выпускает различные фильтры под брендом Luber-finer. Для очистки воздуха она разработала инновационную технологию и волоконный материал MicroGold Fiber Technology, который, по утверждению фирмы, имеет грязеемкость на 50% выше, чем фильтры из обычных материалов, а коэффициент очистки β = 99,97%. Фильтрующие элементы Luber-finer имеют увеличенное число гофр, в конструкцию входят специальные укрепляющие гофры детали и приклеенные снаружи ленты.

Разработки компании Donaldson

Являясь самым крупным в мире инвестором в НИР по фильтрации газов и жидких сред, Donaldson за свою историю разработал большое количество революционных систем и материалов.

На рис. 1 представлена инновационная разработка фирмы Donaldson – новая серия воздухоочистителей Power Core для двигателей. PowerCore™ является революционной технологией, совершенно не похожей на традиционные фильтры. В ее основе лежит структура фильтроэлемента воздушного фильтра (см. рисунок), состоящая из параллельных продольных каналов, разделенных мембраной из фильтроматериала и закрытых полиуретановыми пробками с разных сторон. Таким образом, воздух, подающийся с открытой стороны входного канала, упирается в пробку в его конце и проходит через мембрану в параллельные выходные каналы, закрытые пробкой со стороны входа. При этом материал в отличие от стандартной мембраны располагается многослойно (рулоном).

В результате воздушный фильтр обладает в несколько раз большей поверхностью фильтрации при том же входном сечении. Это кардинально увеличивает пропускную способность и грязеемкость воздушного фильтра, значительно снижает сопротивление воздушного потока или позволяет выполнить фильтр более компактным при тех же характеристиках, так как отсутствуют большие объемы снаружи и внутри фильтроэлемента, необходимые для работы традиционного воздушного фильтра. Дополнительной полезной особенностью нового материала является возможность создавать воздушные фильтры любой формы (не только круглые), что дает конструкторам спецтехники больше возможностей для улучшения эргономики.

Дополнительные преимущества воздушным фильтрам Donaldson приносит применение разработанных концерном синтетических фильтровальных наноматериалов, созданных по технологии Ultra-Web™, разработанной и запатентованной Donaldson в 1995 г. Эти материалы исправляют основной недостаток целлюлозы, относительно крупные и неравномерно распределенные волокна которой диаметром 10. 50 мкм плохо задерживают частицы загрязнений меньше 10 мкм. В то же время разработанный Donaldson материал имеет размер волокон от 1 до 5 мкм и в 2. 5 раз большую частоту на 1 cм 2 при высокой равномерности распределения. На рис. 2 приведено изображение материалов из целлюлозы (слева) и синтетических микроволокон (справа) в масштабе к частицам 2 и 5 мкм.

В воздушных фильтрах слои синтетического микроволокна используются в комбинации с целлюлозой или другими более толстыми синтетическими волокнами, что увеличивает общую прочность фильтроматериала, а также его грязеемкость за счет эшелонированной работы слоев (крупные частицы задерживаются на одном уровне, мелкие – на другом).

По сравнению с фильтровальной бумагой новый материал с диаметром волокна менее 10 мкм, разработанный Donaldson, имеет пылеемкость выше приблизительно в 2,4 раза, габариты меньше, а эффективность очистки у него 99,99% против 99,85% у обычного фильтра. Воздухоочистители серии Power Core изготавливают полностью из пластмассы.

Cерьезной инновационной разработкой Donaldson является фильтр предварительной очистки – моноциклон мод. TOP-SPIN. По данным фирмы, циклон имеет следующие характеристики: эффективность улавливания пыли по SAE ACCТD в зависимости от расхода воздуха колеблется вблизи 85% всей пыли и свыше 99% тяжелой пыли размером 20 мкм и более при оптимальном сопротивлении для таких типов очистителей порядка 200…250 мм. вод. ст.

Другая современная разработка Donaldson – предварительные фильтры-циклоны Strataclone, предназначенные в основном для коммерческого транспорта и обеспечивающие степень очистки до 80%. Работа таких фильтров-циклонов основана на технологии активных циклонных элементов, эффективность которых не зависит от пространственного положения. При этом сами элементы могут собираться в пакеты любого размера, конфигурации и пропускной способности.

Концерн Donaldson проводил с 1993-го по 1999 г. эксплуатационные исследования различных машин с воздухоочистителями из разных фильтрующих материалов: фильтровальной бумаги, целлюлозы, пропитанной специальными смолами, и синтетики. В испытаниях участвовали автомобили разных типов – легковые, а также легкие и среднетоннажные грузовики. Испытания проводили в разных условиях (город, шоссейные дороги, внедорожные трассы, разные погодные условия). Испытания показали, что во всех рассмотренных условиях эксплуатации воздухоочистители с фильтроэлементами из синтетических материалов служат дольше. В нормальных условиях эксплуатации воздухоочиститель может поглощать от 2 до 4 г пыли на 100 км, а при высокой запыленности – в 3. 5 раз больше. Условия эксплуатации и даже состав пыли в США отличаются от российских, поэтому результаты испытаний можно рассматривать лишь в общем виде, без конкретных цифр. К сожалению, такие широкомасштабные и длительные испытания воздухоочистителей в России не проводились.

Салонные фильтры

Салонный фильтр имеет в машине особое назначение, он защищает человека от вредных для здоровья включений, находящихся в воздухе. Во время работы машины в салоне или кабине могут присутствовать следующие загрязнения, отрицательно влияющие на здоровье людей:

Некоторые из указанных загрязнений в воздухе помимо влияния на здоровье человека также создают неприятные запахи.

При работе разных мобильных машин состав и концентрация указанных включений в воздухе салона или кабины могут быть совершенно различными. Если в автобусе, работающем в городе с высокой плотностью движения, в воздухе салона содержится больше газов, то в сельском местности или на стройплощадке основным загрязнителем воздуха в кабине является пыль.

Технические требования к показателям работы салонных фильтров автомобилей, как правило, согласовываются между изготовителями фильтров и потребителями – автопроизводителями.

Содержание кристаллического SiO2 в пыли, %	Средняя концентрация пыли, мг/м 3
До 2	10
Свыше 2 до 10	4
Свыше 10 до 70	2
Свыше 70	1

В России технические требования к рабочему месту оператора трактора регламентируются ГОСТ 12.2.120–88 «Кабины и рабочие места операторов тракторов, самоходных строительно-дорожных машин… и самоходных сельскохозяйственных машин». В нем нормируется только два параметра воздуха: концентрация окиси углерода в кабине при работающем двигателе – не выше 20 мг/м 3 и концентрация пыли в кабине машины в зависимости от содержания SiO2, которая не должна быть больше указанной в таблице.

У нас в стране отсутствуют стандарт и соответствующее оборудование для испытаний салонных фильтров на фильтрацию всех указанных выше загрязнителей воздуха. Оценку салонных фильтров проводят только по улавливанию частиц минеральной пыли, используя ГОСТ 8002 на испытания воздухоочистителей двигателей. За рубежом для этих целей действует два международных стандарта: ISO 11155-1 – оценка салонных фильтров на улавливание твердых частиц и ISО 11155-2 – оценка салонных фильтров на улавливание газов. Для таких испытаний используется комплекс специального испытательного оборудования.

Типичная конструкция осовремененных салонных фильтров включает в себя каркас, на котором закреплен двухслойный нетканый материал, не содержащий пропиточных фенолформальдегидных смол и других токсичных компонентов. Один слой менее плотный, второй – из более тонких синтетических волокон, улавливающих частицы размером более 0,5 мкм. Фильтр имеет низкое начальное сопротивление (не более 200 МПа). Существуют также модели салонных фильтров из такого же двухслойного нетканого материала со слоем, насыщенным активированным углем, с помощью которого улавливаются газы и устраняются неприятные запахи.

Указанные фильтры производят практически все зарубежные фирмы, выпускающие автотракторные фильтры (FRAM, Mann+Hummel и др.). В России салонные фильтры для тяжелой автотракторой техники выпускают ОАО «Салют-фильтр», ЗАО «Невский фильтр», ОАО «Цитрон».

Источник