一種自清潔式空氣濾清器設(shè)計(jì)研究

白濤 牛一群 馮建儒

摘 要：礦用汽車的運(yùn)行條件是各種車輛中最為惡劣的。路面條件差，礦用汽車運(yùn)行環(huán)境中含有大量粉塵。自清潔式空氣濾清器作為礦用汽車的關(guān)鍵零部件，不僅可以有效的過(guò)濾空氣中的粉塵，同時(shí)通過(guò)自清潔效果可以有效的可以對(duì)空氣濾清器濾芯重復(fù)利用，大大減少礦用車輛的維護(hù)時(shí)間與成本，提高礦用車輛工作效率。

關(guān)鍵詞：空氣濾清器 礦用汽車 自清潔式

Abstract：The operation condition of mining truck is the worst among all kinds of vehicles. The road condition is poor， and there is a lot of dust in the operating environment of mining truck. As a key component of mining truck， self-cleaning air filter can not only effectively filter the dust in the air， but also effectively reuse the air filter element through self-cleaning effect， greatly reduce the maintenance time and cost of mining vehicles and improve the working efficiency of mining vehicles.

Key words：air filter， mining truck， self-cleaning

1 引言

礦用汽車的運(yùn)行條件是各種車輛中最為惡劣的。路面條件差，當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)，輪胎及發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇會(huì)卷起大量的灰塵，所以礦用汽車運(yùn)行的環(huán)境中含有大量塵土[1]。礦用汽車工作環(huán)境如圖1所示。

礦用汽車的運(yùn)行條件是各種車輛中最為惡劣的。路面條件差，礦用汽車運(yùn)行環(huán)境中含有大量粉塵。如表1所示，礦用汽車運(yùn)行道路含塵量最高可達(dá)5.0g/m3，粉塵的含量直接決定了空氣濾清器的使用壽命，因此，礦用空氣濾清器的使用壽命明顯低于乘用車。目前我國(guó)乘用車平均半年換一次濾芯，而礦山機(jī)械濾芯平均半個(gè)月就要換一個(gè)濾芯。的更換會(huì)造成濾紙資源的大量浪費(fèi)及環(huán)境污染，同時(shí)更換濾芯也會(huì)造成礦用工程車輛頻繁維護(hù)，造成礦用車輛資源時(shí)間的浪費(fèi)。自吹式空氣濾清器產(chǎn)品的研發(fā)可以對(duì)空氣濾清器濾芯重復(fù)利用，大大減少礦用車輛的維護(hù)時(shí)間與成本，提高礦用車輛工作效率。

2 空氣濾清器

空氣濾清器作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件，其作用主要是為防止沙塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、活塞和活塞環(huán)磨損，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃料完全燃燒，確保發(fā)動(dòng)機(jī)功率高效，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，減少對(duì)環(huán)境污染。

空氣濾清器主要分為干式（紙質(zhì)）和濕式（油浴式）兩大類，礦用汽車主要采用干式空氣濾清器。干式空氣濾清器一般是由經(jīng)過(guò)樹脂處理的微孔濾紙制成的密集屏幕對(duì)空氣中的雜質(zhì)進(jìn)行篩查，通過(guò)阻流、碰撞和布朗運(yùn)動(dòng)等原理過(guò)濾灰塵。同時(shí)，空氣濾清器還可以裝配安全濾芯和各種形式的粗濾器，如帽式粗濾器、旋風(fēng)葉片、旋流管和導(dǎo)槽類型粗過(guò)濾器組合，從而實(shí)現(xiàn)更高的儲(chǔ)灰量，延長(zhǎng)空氣濾清器的保養(yǎng)周期。傳統(tǒng)的礦用汽車空氣濾清器主要存在以下問(wèn)題：

（1）礦用汽車空氣濾清器工作環(huán)境灰塵濃度大，細(xì)粉塵多，從而影響空氣濾清器的使用壽命;

（2）礦用汽車空氣濾清器需要經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)（每周甚至每天），從而影響礦用汽車的有效工作時(shí)間;

（3）礦用汽車空氣濾清器維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜，需要專用工具和人員進(jìn)行清掃，清掃人員有患?jí)m肺病的職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于以上原因，本文針對(duì)自清潔式空氣濾清器進(jìn)行研究，以盡可能地提高礦用汽車空氣濾清器的使用壽命，從而提高礦用車輛的工作效率。

3 主要參數(shù)

礦用汽車空氣濾清器的主要性能指標(biāo)包括：原始進(jìn)氣阻力、原始濾清效率、粗濾效率、總成實(shí)驗(yàn)室壽命[2]。

1）原始進(jìn)氣阻力：在額定空氣流量下，新的空氣濾清器的進(jìn)氣阻力。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣阻力越大，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失越大。因此，空氣濾清器的進(jìn)氣阻力超過(guò)其要求的值時(shí)，空氣濾清器就需要保養(yǎng)和清潔了。

2）原始濾清器效率：空氣濾清器濾除特定灰塵的能力。礦用汽車的工作環(huán)境中含有大量粉塵，這就要求礦用汽車空氣濾清器具有高效的過(guò)濾效率，一般情況下標(biāo)準(zhǔn)要求過(guò)濾效率要達(dá)到98.5%。

3）粗濾效率：粗濾器分離出特定實(shí)驗(yàn)灰塵的能力。粗濾器作為空氣濾清器的關(guān)鍵零部件，可以在粉塵進(jìn)入濾芯前過(guò)濾大部分的粉塵，防止大量灰塵進(jìn)入濾芯，從而提高空氣濾清器的使用壽命。

4）總成實(shí)驗(yàn)室壽命：在額定空氣體積流量下，向空氣濾清器以一定加灰濃度加入實(shí)驗(yàn)灰塵，當(dāng)總成達(dá)到試驗(yàn)終止條件時(shí)需要的時(shí)間。總成實(shí)驗(yàn)室壽命時(shí)間越長(zhǎng)，空氣濾清器的使用壽命越長(zhǎng)。

4 系統(tǒng)組成

礦用汽車自清潔式空氣濾清器主要由殼體、主濾芯、安全濾芯、氣包、氣體通道、電磁脈沖閥、閥門、泄壓閥、進(jìn)氣孔、出氣孔、排塵閥。礦用汽車自清潔式空氣濾清器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

礦用汽車自清潔式空氣濾清器采用帶有安全濾芯的單級(jí)總成，濾紙一般采用納米纖維濾紙。礦用汽車自清潔式空氣濾清器結(jié)構(gòu)緊湊，集成氣包4、電磁脈沖閥6和閥門7為一體，利用車輛上儲(chǔ)氣罐的壓縮氣源，通過(guò)閥門7向氣包4內(nèi)注入壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)氣體通道5進(jìn)入主濾芯2與安全濾芯3之間的區(qū)域，沿箭頭所指方向?qū)⒊练e在主濾芯2中積累的灰塵反吹出去，從而達(dá)到空氣濾清器自清潔的目的，進(jìn)而提高礦用汽車空氣濾清器的使用壽命。礦用汽車自清潔式空氣濾清器實(shí)物圖如圖3所示。

5 試驗(yàn)對(duì)比

為驗(yàn)證礦用汽車自清潔式空氣濾清器的有效性，我們與新疆某生產(chǎn)車隊(duì)進(jìn)行合作，該車隊(duì)擁有礦用車輛五十余臺(tái)，主要從事礦山作業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)輸，長(zhǎng)期處于高粉塵的惡劣環(huán)境中。

我們針對(duì)礦用車輛的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，礦用車輛的空氣濾清器額定流量一般在1600～2000m3/h，我們?cè)诒ＷC空氣濾清器進(jìn)氣量及過(guò)濾效率滿足要求的前提下，增加了反吹系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)保養(yǎng)方便。

通過(guò)一段時(shí)間的跟蹤調(diào)查，我們比對(duì)了安裝自清潔式空氣濾清器的車輛與傳統(tǒng)空氣濾清器的車輛，安裝自清潔式空氣濾清器的車輛空氣濾清器的更換周期有效提高，傳統(tǒng)礦用空氣濾清器一般跟換周期為2周到一個(gè)月，自清潔式空氣濾清器更換周期一般在3個(gè)月以上。同時(shí)，自清潔式空氣濾清器可以有效減少礦車停機(jī)時(shí)間和維護(hù)保養(yǎng)工時(shí)費(fèi)、降低柴油消耗、保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，自清潔空氣濾清器，每年保養(yǎng)4次，對(duì)比可以節(jié)約近1萬(wàn)元，節(jié)約一輛專用空濾清掃車，消除兩位專職空濾清掃人員有塵肺病的職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)礦用汽車工作面條件差、粉塵大，空氣濾清器使用壽命短的缺陷，設(shè)計(jì)研發(fā)礦用汽車自清潔式空氣濾清器。該自吹式空氣濾清器產(chǎn)品的研發(fā)可以對(duì)空氣濾清器濾芯重復(fù)利用，有效減少礦用車輛的維護(hù)時(shí)間與成本，提高礦用車輛工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李繼紅. 多塵環(huán)境使用的空氣濾清器的研發(fā)[J]. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2011，38（4）.

[2]JB/T 9755.1-2011，內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器第1部分：干式空氣濾清器總成技術(shù)條件[S].