Powietrze atmosferyczne jest naturalnie zanieczyszczone. Oprócz tlenu, powietrze zawiera również parę wodną, kurz, a także wiele innych brudnych cząstek, w zależności od otaczającego środowiska.
Gdy powietrze jest sprężane, niektóre z tych zanieczyszczeń muszą zostać odfiltrowane. Zanieczyszczone powietrze atmosferyczne może powodować uszkodzenia sprężarek i narzędzi pneumatycznych, a także jest niedopuszczalne w niektórych zastosowaniach medycznych i przemysłowych.
Źródła zanieczyszczeń sprężonego powietrza
Powietrze atmosferyczne nie jest jednak jedynym źródłem zanieczyszczeń w sprężonym powietrzu. Sprężarki powietrza mają swój udział w zanieczyszczeniu cząstkami zużywającymi się i, jeśli sprężarka jest smarowana olejem, zwęglonym smarem sprężarki.
Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego i układu sprężarek sprawia, że w sprężonym powietrzu znajduje się wiele niepożądanych cząstek. Na szczęście na ratunek przychodzi nam filtracja sprężonego powietrza.
Filtrowanie zanieczyszczeń w systemach sprężarek powietrza
Systemy sprężarek powietrza filtrują zanieczyszczenia powietrza podobnie jak nasze płuca, choć w trochę inny sposób. Co więcej, niewielkie zanieczyszczenie jest zazwyczaj nieszkodliwe. Zanieczyszczone cząstki są mierzone w mikronach. Większość testów drobnych cząstek używa 0,3 mikrona jako standardu do pomiaru filtracji cząstek ciekłych lub stałych. Jeśli filtr testowany na tej wielkości cząstek okaże się w 100% skuteczny, to można bezpiecznie stwierdzić, że może on usunąć każdą cząstkę powyżej tej wielkości.
Dopuszczalna wartość zanieczyszczeń
W wielu zastosowaniach sprężonego powietrza poziom zanieczyszczeń może być znacznie wyższy niż 0,3 mikrona. Serwisy oponiarskie, budownictwo i większość innych zastosowań mobilnych sprężarek powietrza zwykle bez problemu toleruje duże zanieczyszczenia. Operatorzy wykonujący tego typu zadania mogą sobie poradzić z bardziej podstawowym systemem filtracji, takim jak filtr wlotowy, który eliminuje zanieczyszczenia w zakresie od 30 do 40 mikronów.
Filtracja w przemysłowych sprężarkach powietrza
Przemysłowe zastosowania sprężarek powietrza są zwykle mniej tolerancyjne na zanieczyszczenia niż zastosowania mobilne, a nawet 80% z nich jest mniejszych niż 2 mikrony. Dlatego wiele przemysłowych sprężarek powietrza wymaga lepszej filtracji niż sprężarki przewoźne. W przemysłowych systemach sprężarek powietrza często stosuje się zaawansowane suche filtry cząstek stałych i koalescencyjne, które mogą oczyszczać powietrze do 0,01 mikrona.
Codzienne użycie sprężarki, a jej zanieczyszczenie
Jednak te zastosowania przemysłowe są wyjątkiem. Poza masowymi fabrykami i zakładami przemysłowymi większość ludzi korzysta z przewoźnych sprężarek powietrza, które tolerują dość dużą ilość zanieczyszczeń i nie muszą się zastanawiać nad możliwościami filtracji sprężarki.
Zanieczyszczenia w sprężonym powietrzu
Sprężone powietrze może zawierać trzy rodzaje zanieczyszczeń:
- Suche cząstki stałe
- Opary
- Aerozole
Suche cząstki stałe to dokładnie to, na co wyglądają: brud i inne drobne cząstki stałe. Opary to gazowe formy cząstek, które w niższych temperaturach kondensują się w ciecze – na przykład wodę. Tymczasem aerozole to bardzo drobne cząstki stałe, które zostają uwięzione w powietrzu lub gazie, stając się zawieszone. Unoszący się w powietrzu pył jest znanym przykładem aerozolu.
Rodzaje filtrów sprężonego powietrza
Istnieją dwa podstawowe rodzaje filtracji stosowane w systemach sprężonego powietrza:
- Filtracja suchych cząstek stałych
- Filtracja oparów i aerozoli
Filtracja powietrza suchego cząstek stałych
Wiemy już, że większość zanieczyszczeń w systemie sprężonego powietrza może być usunięta po prostu przez filtrację. Ważne jest jednak, aby w systemach sprężarek powietrza stosować właściwy rodzaj filtracji dla filtrowanych cząstek.
Jak działają suche filtry cząstek stałych?
Działanie suchych filtrów cząstek stałych opiera się na trzech zasadach, aby oddzielić zanieczyszczenia od powietrza:
- Bezpośrednie przechwytywanie
Bezpośrednie przechwytywanie wpływa na większe cząstki w strumieniu powietrza, które są dosłownie przesiane przez filtr.
- Uderzenie bezwładnościowe
Uderzenie bezwładnościowe występuje, gdy cząstka podróżująca w strumieniu powietrza nie jest w stanie pokonać męczącej drogi między włóknami filtra i nie może zmienić kierunku tak szybko jak strumień powietrza. Zanieczyszczenia zderzają się wtedy z włóknem i przyczepiają się do niego.
- Dyfuzja i ruch Browna
Dyfuzja lub ruch Browna dotyczy drobnych cząstek. Przy dyfuzji małe cząsteczki łączą się z innymi cząsteczkami gazu i wprawiane są w ruch Browna. Ponieważ cząstki te poruszają się oddzielnie od strumienia sprężonego powietrza, istnieje większe prawdopodobieństwo, że zostaną wyłapane w filtrze.
Filtrowanie powietrza poprzez dyfuzję
Wszystkie trzy z tych zasad działają razem w suchym filtrze cząstek stałych do wychwytywania i zatrzymywania zanieczyszczeń ze sprężonego powietrza.
Filtracja oparów i aerozoli
Opary i aerozole omijają suche filtry cząstek stałych i mogą wymagać własnych systemów filtracji. W takim przypadku istnieją dwa rozwiązania:
- Filtry koalescencyjne
Filtry koalescencyjne wychwytują wilgoć i olej. Sprężone powietrze wchodzi przez port wlotowy i przemieszcza się w dół do filtra, przechodząc przez media filtracyjne, zanim wyjdzie przez port wylotowy. Kropelki wilgoci i oleju łączą się podczas tego procesu, tworząc większe, które następnie skapują do znajdującego się poniżej separatora wilgoci.
- Adsorpcja
Filtry adsorpcyjne pomagają wyeliminować opary i smary, wykorzystując węgiel aktywny lub podobne substancje chemiczne do łączenia się z cząsteczkami oparów. Adsorpcja wchodzi w grę, gdy z systemu muszą być wyeliminowane również opary. Filtry adsorpcyjne są zazwyczaj używane tylko w określonych zastosowaniach przemysłowych.
