Воздушный фильтр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС(1УБЛИН (19) (11) А1 (Я) 4 В 01 1) 39 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3824130/29-26 .(22) 13.12.84 (46) 07.09.86. Бюп. N 33 (71) Коломенский тепловозостроитель ный завод им. В.В.Куйбышева и Все- союзный научно-исследовательский институт синтетических смол (72) В.А.Миончинский, В.В.Пташинский, В.А.Беленовский, Ю.И.Юркин, В.А.Ушаков и А.И.Конанова (53) 621.928.9 (088.8) (56) Хлебников Ю.В, и др . Пассажирский тепловоз ТЭП70. M. Транспорт, 1976, с. 113-117. (54) (57) ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР, например, для системы воэдухоснабжения электрооборудования локомотива, содержащий каркас с закрепленным в нем ыльт-. рующнм элементом, выполненным иэ промасленного эластичного пористого материала, например пенополиуретана, отличающийся тем, что, с целью увеличения пыпеемкости, сро ка службы фильтра, а также снижения затрат на его обслуживание, жльт-.рующнй элемент выполнен толщиной в 14-15 раз больше среднего размера ячеек, удельным аэродинамическим сопротивлением (4-5) -10 1/м, максимальной удельной пылеемкостью 1600 :10800 г/м

12551

Изобретение относится к локомотивостроению и предназначено для систем фильтрации воздуха, охлаждающего электрические машины и оборудование тепловозов, а таКже для любых электрических установок с принудительным воздушным охлаждением.

Цель изобретения — увеличение пылеемкости и срока службы фильтра, а также снижение затрат на его обслу- 10 живание.

На фиг.1 изображен воздушный фильтр; на фиг,2 - вариант выполнения возудшного фильтра.

Воздушный фильтр состоит из кар- 15 каса 1, входных жалюзи 2, .выходного патрубка 3 и фильтрующего элемента 4, выполненного в виде однослойного промасленного эластичногЬ пористого материала толщиной в 14- 20

15 раз больше среднего размера ячеек, удельным аэродинамическим сопротив6 лением (4-5) ° 10 1/м, раскрытие пор которого осуществляется путем выжигания перегородок-мембран. 25

Устройство работае т следующим образом. .Воздух поступает через жалюзи 2 внутрь каркаса 1, проходит через фильтрующий элемент 4 и выходной 30 патрубок .3 к. вентилятору (не показан), При прохождении воздуха через фильтр в начальный период времени основная часть задержанной пыпи находится в первых слоях материала по ходу пото- 35 ка. В дальнейшем по мере насыщения в интенсивную работу вступают более глубокие слои, происходит уменьшение активной поверхности фильтра и падение эффективности, а из-за умень- 40 шения живого сечения растет аэродинамическое сопротивление. Крутизна падения эффективности и увеличение сопротивЛения зависит от толщины материала и размеров ячеек. Чем толще 45 фильтр и мельче поры, тем меньше падение эффективности и больше suaveние m, круче увеличение сопротивления и меньше значение m, где m — пылеемкость, определяемая по мини- 50 мально допустимой степени эффективности пылеулавливания; m„ пылеемкость, определяемая по максимально допустимому аэродинамическому сопротивлению. 55

Указанная зависимость толщины фильтрующего элемента от среднего размера ячеек позволяет обеспечить

72 2 равенство ш = m„= mÄ Ä,, Если равенство не выполняется, пылеемкость определяется по минимальному значению m или m„, т.е, фильтрующие свойства снижаются.

Кроме того, на m и m âëèÿåò удельное аэродинамическое сопротивление. Данная величина определяется Н 1 соотношением Н = — — — —, которое

3 йЧр N характеризует степень раскрытия пор, зависит от их размеров и параметров технологии внутренней поверхности вещества; где ьН - приращение сопро- .. тивления незапыленного материала, кгс/м (Па); 6 Ч - приращение скорости потока через фильтр, м/с, динамическая вязкость воздуха кгс ° с/м (Па с) .

Для воздушного фильтра установлены оптимальные значения этих показателей (удельное сопротивление, удельная пылеемкость, отношение толщины к среднему размеру ячеек) .

В табл. 1 пр едставлены р езультаты испытаний фильтрующих элементов.

В табл, 2 представлены параметры фильтрующих элементов с максимальной удельной пылеемкостью.

Срок службы фильтрующих элементов зависит от способа раскрытия пор.

Физико-механические параметры выщелаченного материала из-за ослабления структуры и действия остатков щелочи и кислоты снижаются в 2-3 раза быстрее, соответственно во столько же раз срок службы выщелаченного материала меньше, т.е. бесщелочное раскрытие пор позволяет повысить физико-механические показатели и срок службы материалов.

Сравнение проводилось по параметрам: 6> — прочность при растяжении (разрушающее напряжение); относительное удлинение в момент разрыва (характеризует эластичность материала); 6, — напряжение при сжатии материала на 20К (резкое увеличение 6, означает, что материал становится хрупким) .

Получение открытопористого пенополиуретана, который используют в качестве фильтров, проходит в две стадии. Первая — получение пенополиуретана на основе полиэфиров путем в спенивания. В результате получается эластичный пористый материал, 1255

Таблица1

2,16

1О

1, О 1000

0,8 1760

1,2 1700

0,8 1550

l,2 2350

1, 2 2700

2,3 4600

2,5 5800

18,8

5,05

3,61

12,5

7,58

5,05

20

l6,6

30

7,6

13,04

6,14

4,7

30 состоящий из жесткого сетчатого каркаса и натянутыми между элементами каркаса тонкими мембранами. Эти мембраны в значительной степени мешают проходу воздуха — их необходимо удалять. Устранение мембран— вторая стадия технологического процесса.

Раскрытие пор предлагаемого фильт- 10 ра осуществляется методом выжигания перегородок — мембран (метод управляемого горения). При этом методе происходит оплавление только мембран (процесс идет очень быстро) без за- 15 трагивания каркаса (каркас не успевает разогреться и оплавиться). Поэтому сохраняются активная фильтрую щая поверхность, физико-механические свойства, получается стабильное 20 аэродинамическое сопротивление. За счет большей фильтрующей поверхности при стабильном аэродинамическом ком сопротивлении и сохранении физико-механических свойств материал, обработанный тепловым способом, об ладает повышенной пылеемкостью и сроком службы по сравне нию с фильтром, обработанным щелочью 30

172 4

Согласно приведенным данным видно, что указанные свойства для выщелаченного материала падают в 2-3 раза быстрее, чем обработанного-ме- тодом выжигания перегородок, следовательно, срок службы последнего также в 2-3 раза больше. А чем вьппе срок службы и пылеемыость материала, тем меньше затраты на его обслуживание и замену.

Экспериментально установлено, если параметры фильтрующего материала выходят sa указанные пределы, то ухудшаются технико-экономические показатели фильтра . То есть, если удельное сопротивление выходит за

6 пределы значения (4-5) 10 1/м и отношение толщины материала к размерам ячеек выходит за пределы 14-15 то удельная пылеемкость не достигает максимальной. При уменьшении максимальной пылеемкости ниже 1600 г/м ухудшаются показатели фильтра — увеличиваются расходы на его обслуживание. При увеличении, максимальной пыпеемкости сверх 10800 с/м резко возрастают габариты фильтра, его .трудоемкость, мощность на привод вентилятора, расход топлива двигателя, 1255172

Продолжение табл,1

2 з 4 5

4,3

11,1

3,9

9,09

2,89

40

14,5

5,06

13,3

3, 0 5600

3,97

3,26

12,!

4,0

14,29

12,62

5,06

50 выбиралось по минимальному значению ш» или lIly в

Таблица2

Удельная пылеемСредний размер ячеек, Удельное сопротивление, 10 1/м к.ость максимальная, г/и

10 0,75

15 1,0

20 1,15

30 2,5

40 2,9

1600

4,5

13,4

2500

4,3

5,1

2800

16,7

4,7

5800

14,5

9000

3,97

50 3,5

10800

4,0

14,3

Толщина листа фильт- . рующег о элемента, мм

2,7 4750

2,75 4700

3,3 2200

2,75 8600

3,3 3700 .3,5 10800

3,9 5000

Отношение толщины к среднему размеру ячеек

1255172

Составитель Л,Юлдашева

Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова

Корректор В. Бутяга

Заказ 4741/6 Тираж 663

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное Производственно-полиграфичекое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4