卡車空氣過濾器的開發(fā)與設(shè)計

李傳波 劉燕

摘 要：卡車自動充氣系統(tǒng)是采用壓縮的氣體作為氣源，脈沖空氣過濾器能完成氣體的過濾，提高氣體的質(zhì)量，通過對過濾器的組織結(jié)構(gòu)與工作原理分析，得出該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：卡車;過濾器;設(shè)計

一、技術(shù)背景

卡車自動充氣系統(tǒng)是采用卡車剎車儲氣筒中多余的壓縮氣體，所以氣體質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于壓縮氣體中含有水、油和細小顆粒灰塵等雜質(zhì)，如果不經(jīng)過過濾直接進入充氣系統(tǒng)，會腐蝕系統(tǒng)管道內(nèi)壁及控制部件的芯體，堵塞氣體通道等，影響充氣系統(tǒng)的使用壽命。所以壓縮空氣的過濾裝置設(shè)計是否合理顯得尤為重要。

二、當(dāng)前市場上過濾器種類的分析

當(dāng)前市場上空氣過濾器依據(jù)工作原理大致可以分為三種：

（一）手動空氣過濾器，這種過濾器是最早出現(xiàn)的過濾器，把過濾后的氣體液化后存在設(shè)定的容器內(nèi)，等容器內(nèi)水集滿，手動打開放水的閥門，把液體放掉。

（二）浮球方式空氣過濾器，這種過濾器比手動方式先進，液化后的氣體隨著水量的增加，浮球慢慢升高，等寄存的水量達到設(shè)定值，閥門自動打開把水排掉。

這兩種方式的空氣過濾器結(jié)構(gòu)簡單，價格低，在市場上有一定的銷量，但是在結(jié)構(gòu)上存在共同的缺陷，就是戶外在嚴(yán)寒天氣里，集水杯里的水會出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象，水不能順利排出，從而影響這個系統(tǒng)的正常使用。

（三）脈沖式自動空氣過濾器是利用氣體的壓差形成的脈沖完成自動排水方式，過濾后的氣體會通過排氣孔及時排出，積水杯內(nèi)不會出現(xiàn)積水現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡單，方便使用，解決了壓縮氣體在過濾時出現(xiàn)的種種問題。

三、脈沖式空氣過濾器的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

該過濾器主要適用于卡車自動充氣系統(tǒng)空氣的過濾，脈沖式空氣過濾器系統(tǒng)是由進氣裝置、隔離裝置和排放裝置三部分組成，現(xiàn)將各部分的組成結(jié)構(gòu)簡述如下：

進氣裝置包括進氣座，進氣座連接罩體，罩體結(jié)構(gòu)成錐形，其內(nèi)徑尺寸自上至下逐漸減小。進氣座的側(cè)面關(guān)于中心軸對稱設(shè)置有相互隔離的進氣口和出氣口，進氣口與罩體連通，出氣口連通有與其垂直的通氣孔，通氣孔與套筒連通，共同組成氣體完整的通道。

隔離裝置包括套裝在罩體內(nèi)的隔離筒，隔離筒的外表面設(shè)置多個導(dǎo)流葉片，隔離筒內(nèi)部套裝有套筒，套筒側(cè)面設(shè)置有多個濾孔，套筒的其中一端與進氣座連接，套筒的另一端連接有端蓋;

排放裝置包括與罩體內(nèi)壁配合的彈性隔離板，其下部為針狀體，為了加強氣體的密封性，配備O型密封圈，并且密封座設(shè)置排水通道，針狀體在密封座內(nèi)上下自動滑動實現(xiàn)排水通道的通斷，排水通道凸出于罩體下端。

（二）工作原理：

如圖：壓縮空氣從進氣口進入罩體，沿導(dǎo)流葉片切線方向高速旋轉(zhuǎn)，混雜在空氣中的水汽、油滴及其他雜質(zhì)在離心力作用下分離出來，甩到罩體的內(nèi)壁，沿罩體內(nèi)壁向下流動。除去雜質(zhì)后的清潔氣體通過套筒的進一步過濾，清除微小顆粒雜質(zhì)，從出氣口排出清潔的壓縮空氣，進入充氣系統(tǒng)通道。彈性隔離板將罩體內(nèi)腔分隔成上下兩部分，壓縮空氣從出氣口排出時罩體內(nèi)腔彈性隔離板上部氣壓小于彈性隔離板下部氣壓，彈性隔離板在壓差作用下向上運行，由于罩體的上部內(nèi)徑大于下部內(nèi)徑，在彈性隔離板上移過程中與罩體內(nèi)壁產(chǎn)生間隙，水滴、油滴、灰塵從間隙流入彈性隔離板下部空間，此時針狀體從排水通道脫出，排水通道處于開放狀態(tài)。當(dāng)壓縮空氣從進氣口進入時，罩體內(nèi)腔彈性隔離板上部氣壓大于彈性隔離板下部氣壓，彈性隔離板在壓差作用下向下運行，形成脈沖的運動方式，彈性隔離板與罩體間隙逐漸減小，將罩體內(nèi)壁的水、油、灰塵等液體帶入彈性隔離板下部空腔，同時在彈性隔離板向下運行過程中罩體內(nèi)的氣壓高于外界大氣壓，故存儲在彈性隔離板下部的罩體空腔內(nèi)的水、油等液體雜質(zhì)從排水通道排入大氣，針狀體逐漸復(fù)位，與排水通道配合，排水通道逐漸關(guān)閉。整個運動過程是脈沖方式運行，且全部自動完成，所以稱為脈沖式自動空氣過濾器。

需要注意的是該裝置中彈性隔離板與罩體所謂的間隙不是傳統(tǒng)意義上的間隙，間隙距離僅允許罩體內(nèi)腔中彈性隔離板上部的水和油在壓力作用下進入彈性隔離板下部，但彈性隔離板下部空間的水和油不會反沖進入上部空間。

四、脈沖式空氣過濾器使用效果

當(dāng)前卡車自動充氣系統(tǒng)已經(jīng)與國內(nèi)多家大型物流中心聯(lián)合推廣使用，客戶反饋系統(tǒng)性能良好，系統(tǒng)中脈沖式空氣過濾器性能穩(wěn)定，過濾效果明顯，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其有益效果如下：

（一）該系統(tǒng)通過設(shè)置導(dǎo)流葉片、帶有過濾孔的套筒、彈性隔離板及滑動配合的針狀體和排水通道實現(xiàn)對壓縮空氣的自動清潔功能，濾孔可對空氣中的顆粒性雜質(zhì)進行隔離，確保空氣清潔度。該套筒除了對空氣具有過濾的作用還具有內(nèi)部聲音的消音作用。

（二）密封圈的設(shè)置增加裝置密封性，防止漏氣。

（三）螺母連接密封座和罩體，方便拆卸，模塊化程度高。

（四）輪胎充氣系統(tǒng)的氣體清潔裝置，該裝置可以排除空氣中的水、油和細小顆粒，，提高空氣過濾水平對氣體進行清潔。

脈沖式自動空氣過濾器徹底解決了嚴(yán)寒天氣中過濾空氣積水結(jié)冰的問題，特別適合北方的卡車在戶外長期運行過程。卡車自動充氣系統(tǒng)當(dāng)前在我國還處于推廣階段，隨著卡車智能化的發(fā)展，必然有廣闊的市場。

參考文獻

[1] 劉國東.空氣過濾器動力學(xué)性能研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2018.