Transcript automobilové filtry 2hot!

AUTOMOBILOVÉ FILTRY
(automotive filters)
II. díl
Druhy a aplikace filtrů
Autor: Jakub Hrůza
1. Typy automobilových filtrů podle tvaru:
1.1 Ploché filtry – flat filters:
- Nejjednodušší varianta (pouze filtrační rouno umístěné do nosného rámu. Mohou
být opatřeny zpevňující mřížkou.
- Podle technologie a typu filtrace se dělí na:
1.Tenké určené pro povrchovou filtraci. Technologie výroby: tkaniny,
pleteniny, spunbond, spunbond-meltblown (SM).
2.Objemné určené pro hloubkovou filtraci. Technologie výroby: Termicky
nebo chemicky pojené objemné netkané textilie, vpichované textilie,
objemný meltblown …
- Použití:
Levné filtry pro jednoduché aplikace. V automobilech jde o levnější varianty
kabinového filtru, nebo předfiltr pro kabinový filtr, případně vzduchový filtr v
motoru.
Filter
Polluted
air
a) bulk filter
Supportin
g grid
Clean
air
b) thin filter
Příklady plochých filtrů:
1.2 Skládané filtry – pleated filters:
- Vhodné pro vysoce účinné filtry, kdy filtrační materiál má vysokou účinnost,
ale i vysoký tlakový spád. Proces skládání vede k výraznému zmenšení
tlakového spádu a mírnému zvýšení efektivity filtrace.
- Je možné skládat pouze materiály tuhostí podobné papíru – nevýhoda. Jedná se
o lisované netkané textilie, nebo naplavované vrstvy ze syntetických vláken,
případně skleněných mikrovláken.
- Je nutné umístit filtrační materiál do neprodyšného rámu s tloušťkou 1 – 4 cm –
vyšší cena, vyšší nároky na prostor pro filtr.
- Použití: Kabinové filtry, vzduchové filtry motoru.
Polluted
air
Rigid
frame
Filter
thickness
Clean
air
Filter
Air flow
direction
Příklady skládaných filtrů,
Examples of pleated filters:
1.3 Kapsové filtry -pocket filters:
-Princip i výhody podobné jako u skládaných filtrů, tloušťka filtru je ale
srovnatelná s ostatními rozměry.
-Výhodou je možnost zpracovat jakýkoliv textilní materiál (nemusí být tuhý)
-Nevýhodou jsou rozměry a cena – z filtračního materiálu se nejprve šijí kapsy,
které jsou následně ručně vkládány do rámů.
-Lze kombinovat kapsové a skládané filtry – maximalizace filtrační plochy.
-Použití: kabinové filtry.
Polluted air
Filter
Clean
air
Kombinace kapsového a skládaného filtru:
Polluted
air
Filter
Clean air
Maximální filtrační plocha při přiměřených rozměrech. Využití:
kabinové filtry
1.4 Patronové filtry (cartridge filters)
• Popis: Plochá (tenká i objemná), nebo skládaná filtrační vrstva
navinutá na perforované dutince.
• Výhodou je velká filtrační plocha při malých rozměrech filtru a
samotěsnící schopnost filtrační vrstvy.
• Použití: Kabinové filtry, vzduchové filtry motoru, palivové filtry,
olejové filtry… Výhodné zejména pro kapalinovou filtraci.
Clean air
Variants of cartridge
filter cross-section
Polluted air
Filter
Perforated
tube
Container
Flat (bulky)
filter
Pleated filter
Speciální typ patronového filtru: Kónický filtr (Conical filter)
• Výhoda: Díky speciálnímu tvaru malý rozměr, velký povrch, menší
zakřivení proudnic při průtoku. Vhodné pro rychle proudící tekutinu –
palivo.
• Použití: Olejové a palivové filtry.
Filter
container
Polluted
air
Filter
Flow direction
Cleaned air
Příklady patronových filtrů:
1.5 Lamelové obtékané filtry (lammellar filters)
•
•
•
Nejde o běžné filtry, filtrovaná látka neprochází skrz filtr, ale obtéká
jej, tedy proudí podél jeho povrchu.
Efektivita filtrace není velká, zato tlakový spád dosahuje minimálních
hodnot, což je hlavní výhoda.
Příklady a použití: Filtry spalin
Corrugated
paper
2. Typy filtrů podle jejich použití:
1. Vzduchové filtry (air filters):
•Kabinový filtr
•Vzduchový filtr v motoru (plus odstranění kapalin)
•Spalinové filtry
2. Kapalinové filtry (liquid filters):
•Olejový filtr
•Palivový filtr
•Ostatní filtry (hydraulika, brzdové kapaliny, speciální filtry
pro hybridní motory…)
Příklad využití filtrů v automobilu:
Vzduchový filtr v motoru
Kabinový filtr
2.1 Kabinové filtry (cabin filters)
•
•
Použití: Záchyt pylů, prachu, aerosolů, kouřových částic (včetně
cigaretového kouře), částečně bakterií, pachů a plynů ze vzduchu pro
ochranu vzduchu v kabině. Důležité pro zamezení zdravotních
problémů lidí s alergiemi. Obvykle filtry s vysokou účinností.
Způsoby filtrace:
1. Částicové filtry, obvykle HEPA filtr skládaný, nebo patronový
skládaný
2. Kombinace částicového filtru s aktivním uhlím pro záchyt pachů
a plynů.
1. Částicový filtr
1. Částicový filtr s aktivním uhlím
• Typické filtrační materiály: papír, naplavované textilie ze syntetických
vláken, nebo skleněných mikrovláken, meltblown obvykle
elektrostaticky nabíjený.
Příklad filtrů firmy Mann-Hummel:
Ukázka umístění kabinového filtru v automobilu.
Různé tvary kabinových filtrů
2.2 Vzduchové filtry v motoru
• Použití: Při spalování je palivo smíšeno se vzduchem, ten je třeba
vyčistit od částic, které by mohly poškodit motor. Jedná se především
o částice prachu. Účinnost není tak velká, jako u kabinového filtru,
důraz je kladen na životnost a odolnost vůči protržení (kombinace
působení částic a vody).
• Způsoby filtrace: Pro osobní
automobily částicová filtrace
pomocí skládaných, nebo
patronových skládaných filtrů.
Pro nákladní a jiná užitková
vozidla je před částicový filtr
umístěn odstředivý odlučovač
prachu (nebo jiný předfiltr) a je
řešen záchyt malých kapek
vody a jejich odvod. Pro ten
účel je kontejner na filtr větší a
opatřený ventilem odvádějícím
zachycenou vodu.
•
Konstrukce filtru: Obvykle patronový skládaný, nebo kapsový
skládaný
•
Filtrační materiály: Papír s příměsí syntetických vláken,
naplavovaná syntetická vlákna. Důležitá je hydrofobnost materiálu.
Odstředivý
odlučovač prachu
jako předfiltr
Vzduchový filtr s
odlučovačem
vodník kapek
2.3 Spalinové filtry
(exhaust filters)
•
Princip a použití: Mohou
doplňovat funkci katalyzátoru,
případně jej nahradit – platí
především pro stavební a jiné
těžké stroje. Obvykle je nutné
dodržovat minimální tlakový
spád, jinak dochází ke snižování
účinnosti funkce motoru.
•
Konstrukce: Lamelové obtékané
filtry, odstředivé usazování
částic…
2.4 Olejové filtry (oil filters, lube oil filters)
•
Princip: Olejový filtr se používá pro odstranění nečistot z
motorového, nebo hydraulického oleje. V případě motorového oleje
se jedná o malé částečky kovu, sazí a nespálených zbytků. Velikost
filtrovaných částic je řádově v mikrometrech.
•Způsoby záchytu částic:
1.Mechanická filtrace skrz porézní média (pro běžné typy osobních
automobilů). Filtrace probíhá obvykle systémem by-pass, kdy část
filtrovaného oleje prochází filtrem a část jej obtéká. To je možné
realizovat z důvodu cirkulace oleje v systému. Výhodou je menší
namáhání filtru a vyloučení možnosti, že při jeho zanesení dojde k
zastavení cirkulace oleje v motoru a tím k jeho poškození.
2.Další možnosti určené především pro naftové motory větších vozidel:
•Magnetická filtrace
•Sedimentace (gravitační usazení částic)
•Odstředivá filtrace (využití jiné setrvačnosti částic, než oleje).
Konstrukce olejového filtru:
Obvykle patronový filtr s možností obtékání filtračního materiálu by-pass
systémem.
Bypass
valve
Oil flow through the filter
2.5 Palivové filtry (fuel filters)
•
•
•
Princip a použití: Palivový filtr odstraňuje částice z paliva, které by
mohly při spalování poškodit píst motoru. Tento filtr musí být
schopen zachytávat i submikronové částice při různých režimech
rychlosti toku paliva (volnoběh motoru i naplno sešlápnutý pedál
plynu). Je nutné kontrolovat míru jeho zanesení částicemi, neboť
při nárůstu tlakového spádu nad určitou mez dochází k snížení
průtoku paliva a tím i k špatnému chodu motoru.
Konstrukce: Obvykle se jedná o patronový filtr, který může být
doplněn hrubým předfiltrem umístěným v palivové nádrži. Některé
filtry určené zejména pro naftová paliva jsou schopny zachytávat
též vodu obsaženou v palivu. Filtrační materiál je v tom případě
hydrofobní a filtrační nádoba obsahuje též kontejner s odpouštěcím
ventilem na záchyt a odvod vody.
Materiály: naplavovaná syntetická vlákna, meltblown
kombinovaný s dalšími materiály
Příklad palivového systému vozu Jaguar XJS
Příklady palivových filtrů:
Speciální filtry pro hybridní motory
To je konec povídání o filtraci
v autech