Чистый воздух и питьевая вода являются естественной потребностью человека, поэтому фильтрующие материалы используются повсеместно. Но область применения фильтров не ограничена воздухом и водой. Многие отрасли промышленности не обходятся без фильтрующих тканей различных видов.
Что это за «зверь»
В различных отраслях производства часто возникает необходимость в очистке. Очищать требуется жидкости, воздух, газ от попадания в них мелких частиц и осадка. Именно с этой целью выпускают различное фильтровальное полотно.
Для каждого конкретного случая необходимо подбирать ткань с учетом размера ячеек и состава волокон. Фильтрующая ткань должна отвечать следующим параметрам:
- не вступать в контакт с элементами рабочей среды;
- обеспечивать отделение загрязнений и примесей от жидкости или газа.
Способность задерживать на поверхности примеси зависит от способа плетения полотна, толщины нитей и его плотности. Высокая плотность и значительная толщина нитей в сочетании с прочным плетением обеспечат высокие фильтрующие способности материала. Все тканевые фильтры относятся к группе пористых фильтровальных материалов.
Рулонный фильтровальный материал на производстве
Производство фильтровальных материалов
Многообразие фильтрующих материалов обусловлено не только динамичным развитием текстильного производства, но и модернизацией систем для очистки окружающей среды от вредных выбросов.
Ткани для фильтров изготавливают из натуральных или синтетических волокон диаметром 10-30 микрон, скручиваемых в нити диаметром до 0,5 мм. Расстояние между нитями обычно составляет 100-200 микрон. Нити утка и основы составляют сетку, которая дополнительно может переплетаться ворсинками. Загрязненный воздух, жидкость или газ, проходя между нитями, очищается, оставляя на поверхности материала осадок. Наличие ворса улучшает фильтрующие способности ткани. Принцип работы фильтра напоминает сито — пропускает через себя очищенный воздух, жидкость, масло, задерживая на поверхности различные загрязнения.
Важно! В рабочее состояние ткань приходит после нескольких циклов загрязнения-очистки. Через некоторое время на ткани образуется остаточный пылевой слой, который образует дополнительный фильтр. В результате непрерывного процесса фильтрации этот слой вместе с сопротивляемостью ткани стабилизируется и сохраняется. При застревании пыли в порах ткани, конденсации влаги на поверхности или замасливании, сопротивляемость ткани увеличивается.
Виды материалов
Существует несколько видов фильтровальных материалов, которые различаются по происхождению волокон:
Натуральные
Хлопчатобумажные фильтры — бельтинг и фильтромиткаль. Оба материала производятся из хлопковых волокон, но различаются по плотности и способу плетения Бельтинг — более прочный материал с плотностью 900 г/м2, фильтромиткаль — менее плотный, с показателем 490 г/м2.
Серпянка — производится из хлопчатобумажных или льняных волокон. Для нее характерен большой размер ячеек и высокая пористость, внешне похожа на марлю.
Искусственные и синтетические
Полотно из полиамидной ткани — изготавливается из капроновых волокон с четкими диагональными рядами.
Полотно из полиэфирной ткани — выпускаются в различных модификациях: суровые, с начесом, термообработанные. К этой группе относится лавсановая фильтровальная ткань. Она отличается высокой прочностью, стойкостью к солнечному свету и плесневелым микроорганизмам. Еще одной разновидностью этой группы является рулонный воздушный фильтр ФилТек, созданный методом термоскрепления волокон при температуре более 100°С.
Лавсановые мешочки для отжима
Иглопробивное нетканое полотно — популярный в автомобильной отрасли вентиляционный фильтр. Сырьем для полотна служит полиэфир, который считается безопасным материалом не только для человека, но и для окружающей среды. Он не подвергается горению и не разлагается, выпускается в рулонах.
Стеклоткань — прочный и износоустойчивый материал, который также применяется в качестве изоляции. В зависимости от количества нитей, бывает простого и перевивочного плетения.
Полотно из полипропиленовой ткани — отличается высокой химической стойкостью и ударопрочностью.
Все виды ткани различаются по плотности. Минимальное значение имеет полиэфирное полотно — 300 г/м2, максимальное значение у полиэфирного сурового материала с односторонним ворсом — 970 г/м2. Новые виды плетения и современное сырье для фильтров позволяют повысить производительность приборов, снижая гидравлическое давление в системе очистки.
Читайте также: Брелок из ткани с надписями
Область применения
Область применения напрямую зависит от используемого в полотне сырья и присущих фильтру характеристик по стойкости к химическим реагентам.
Промышленное применение
В автомобильной промышленности, а также для фильтрации сточных вод широко применяются нетканые иглопробивные материалы. Они задерживают грязь и вредные вещества, препятствуя их попаданию во внешнюю среду. Обеспечивают хорошую вентиляцию салона автомобиля и охлаждающих систем.
Хлопчатобумажные ткани используются в химической промышленности и цветной металлургии для очистки растворов.
В горнодобывающей отрасли применяют полиамидные полотна для очистки железной руды от примесей.
Важно! Ткань для воздушных фильтров широко используется для очистки воздуха в вентиляционных системах приточной вентиляции и кондиционирования.
Фильтрующая ткань для вентиляции применяется в отверстиях электрошкафов и в качестве предварительного фильтра в многоступенчатой системе очистки воздуха, а также для наполнителя кассетных фильтров различных марок.
Полиэфирная фильтровальная ткань в нефтяной промышленности широко используется для вылавливания пыли в каучуковом производстве, а в химической — для очистки красящих пигментов и при изготовлении моющих средств.
Пищевая промышленность
Для пищевой промышленности идеально подойдут фильтры из натуральных материалов — бельтинг и фильтромиткаль, а также серпянка. Через них фильтруют молоко для отделения сыворотки при производстве сыров и кисломолочных продуктов. Пропускают через них сиропы различной консистенции. Натуральные волокна не должны подвергаться воздействию кислот и щелочей, температура использования не более 80 °С.
Также используется нейтральное к микроорганизмам полотно — молочный лавсан. С его помощью фильтруют сыворотку, масло и молоко.
Бытовое использование
В быту фильтры, помимо фильтров для воды, используются для кухонных вытяжек и в пылесосах.
Важно! В кухонных вытяжках для жировых фильтров используют синтепон, акрил или флизелин. Они чаще всего одноразовые. После стирки он истончается и утрачивает свои очищающие свойства.
Для пылесосов мешки из ткани чаще всего многоразовые, сшитые из полиамидных синтетических волокон, или одноразовые —из фильтровальной бумаги. Оба материала хорошо пропускают воздух, при этом задерживая пыль.
Нетканый воздушный фильтр для пылесоса и кондиционера удерживает пыльцу, аллергены, плесень.
Синтепоновый фильтр для кухонной вытяжки
Медицинские фильтры
В медицине используются матерчатые фильтры для очистки воздуха, газов, а также для изготовления респираторов и фармакологических растворов.
Плюсы и минусы
У каждой разновидности имеются свои особенности, но в целом фильтровальная ткань обладает следующими достоинствами:
- не мнется;
- имеет долгий срок службы;
- задерживает пыль, газ и прочие частицы;
- не вступают в химическую реакцию с кислотами и щелочами;
- не разлагается под воздействием вредных микроорганизмов.
К недостаткам относятся следующие свойства:
- нет универсального типа ткани, каждый вид имеет свою фильтрующую способность;
- существует температурное ограничение по использованию материала;
- натуральные материалы имеют низкую прочность.
Несмотря на указанные недостатки, выбрать подходящую ткань все-таки возможно, подобрав материал по необходимым параметрам. Это может быть необходимая степень и скорость очистки, максимальная температура использования и давление.
Эволюция воздушных фильтров: тканевые, проволочные, с маслом и водой
Двигатель внутреннего сгорания любит чистоту и точность. И важным фактором обеспечения высокого ресурса и стабильности работы является чистый воздух для приготовления горючей смеси. Исторически первой машиной с фильтрующим элементом перед карбюратором считается Packard Twin Six 1915 года, но не спешите отдавать ему все лавры. История вопроса куда интереснее.
Пыль крайне нежелательный элемент для мотора. Попадание даже небольшого ее количества приводит к ускоренному износу цилиндро-поршневой группы, клапанов, загрязнению карбюратора и быстрому старению масла. В общем, пыль нужно исключить, и создатели даже первых моторов прекрасно это понимали. Но почему до 1915 года не создавали машин с серийными фильтрами?
Читайте также: Натуральная кожа свойства ткани
Собственно, история фильтра как отдельного элемента действительно начинается с 1915 года, когда он появился как обязательная деталь на передовом Packard Twin Six. Этот люксовый автомобиль с мотором V12 был оснащен передовой системой питания — карбюратором с падающим потоком и жиклерами и системой батарейного зажигания. Собственно, именно новый карбюратор и послужил причиной, по которой машине потребовался воздушный фильтр. На более ранних автомобилях воздушный фильтр был вовсе не обязательной частью конструкции.
Packard Twin Six с двигателем V12 образца 1915 года из-за сложной системы впуска стал первым автомобилем, получившим воздушный фильтр как обязательное оборудование
При умеренном загрязнении воздуха неплохим фильтром выступал сам карбюратор. Тогда в моде были конструкции, крайне далекие от того, что мы видели на «Жигулях» и «Волгах». Очень распространенный и удачный карбюратор F.W. Lanchester с фитильным испарением обладал функцией фильтрации воздуха: пыль задерживалась в смоченных бензином фитилях и попадала в топливный бак, откуда регулярно вымывалась в процессе технического обслуживания. Схоже устроенные конструкции с поверхностным и фитильным испарением также обладали способностями к фильтрации воздуха, которых хватало для двигателей тех времен.
И только с появлением карбюраторов с поплавковой камерой постоянного или переменного сечения диффузора потребовалось применить отдельный воздушный фильтр, чтобы предотвратить загрязнение жиклеров смесительной системы. И даже в этом случае карбюратор зачастую очищал воздух. Тяжелые фракции связывались с топливом и на конструкциях с восходящим потоком удерживались от попадания во впускной трубопровод, а потом стекали в воздушный фильтр или задерживались в масляных отложениях — моторы без сальников клапанов и с маслонаполненными фильтрами имели «мокрый» от масла впуск.
При необходимости работы преимущественно в условиях высокого загрязнения, например в двигателях танков или тракторов, применяли опционные воздушные фильтры. Так, тракторы компании Caterpillar с 1910 года при необходимости могли оснащаться фильтром на заводе. Разнообразие конструкций начала века достаточно велико, но можно выделить несколько основных типов. Во-первых, фильтрация через ткань, проволоку или бечевку с масляной пропиткой. Как видите, предки современных «нулевиков» имеют солидный возраст. Сменные бумажные фильтры «мокрого» и «сухого» типа тоже появились очень давно. Фильтрация воздуха между стальными пластинами и сеткой, смоченными маслом, метод более грубый, но для больших моторов при слабом загрязнении воздуха достаточно действенный. И наконец, инерционная фильтрация в «сухом» и «мокром» вариантах, с водой и маслом.
Большинство конструкций имели в своем составе сразу несколько технологий, так, инерционная фильтрация центробежного типа сочеталась с фильтрацией сменным бумажным элементом, смоченным в масле, как на уже упомянутом Packard. В 1922 году на машинах Rickenbacker впервые применили «сухой» воздушный фильтр с одноразовой бумажной вставкой. Впрочем, одноразовость была довольно условная: каждые 500 миль фильтр рекомендовалось чистить, а ресурс до замены составлял около трех тысяч миль.
Не удивляйтесь, что одноразовые фильтры применяли на таких дорогих машинах. Более дешевые, например Ford Model T, который выпускался до 1927 года, фильтров не имели вообще — они даже не были предусмотрены конструкцией. И только на Ford Model A в качестве опции стали предлагать «сухой» сменный фильтр Air-Maze для карбюратора Zenith. Однако большая часть машин до конца 30-х этой детали конструкции так и не получила. А вот в послевоенные годы доступ к технологиям фильтрации стал массовым и большинство машин в США получили сменные бумажные фильтры в качестве штатного оборудования.
Для грузовой техники в условиях преобладающих грунтовых дорог и при недостаточно развитой инфраструктуре обслуживания популярностью пользовались фильтры инерционного типа, не требующие частой смены специальных фильтрующих элементов. Подобные конструкции получили широкое распространение и в Европе, с ее малыми тиражами техники, умеренным климатом и хорошими дорогами. Для работы большинства подобных конструкций требовались лишь масло, вода или другая жидкость. Иногда второй ступенью фильтрации выступал моющийся фильтр на основе тканевого или бумажного элемента.
Читайте также: Обработка тканей щелочным раствором
Для тракторов и военной техники применялись те же технологии, но в заметно усиленном виде. Так, обычные центробежные фильтры заменялись на более компактные и производительные типа «мультициклон», представляющие собой батарею фильтрующих инерционных фильтров малого размера, а тканевые фильтрационные материалы заменялись на короба с металлической проволокой в масле, которые были намного долговечнее и при большом расходе масла обеспечивали не худшее качество.
Вот как описывается конструкция фильтра типа «мультициклон» на танке Т-44А в книге М. Коломийца «Наследники „тридцатьчетверки“»: «Воздухоочиститель состоял из корпуса с приваренным к нему бункером, кассеты с проволочной набивкой (так называемой «канителью»), лючка для высыпания пыли из бункера и прижимных пластин, крепящих кассету».
Такая конструкция требовала очистки кассеты каждые 10–12 часов работы двигателя. Для столь тяжелых условий эксплуатации на дизельном моторе — результат вполне приемлемый. На грузовых автомобилях, предназначенных для движения по асфальтовым и усовершенствованным покрытиям, интервалы обслуживания составляли 15–30 часов, а в привычных большинству из вас единицах измерения — от 500 до 1000 километров.
Постепенно конструктив фильтра пришел к виду, вполне привычному для тех, кто застал автопром 70-х годов. В цилиндрический корпус воздух поступает через щели или патрубок на внешней части, внутри поток разворачивается на 180 градусов над зеркалом масляной емкости и проходит через короб с металлической проволокой или синтетическим шнуром, который пропитан маслом, масло за счет капиллярного эффекта поднимается снизу фильтра.
Потоки воздуха организованы так, что воздух закручивается вокруг центральной оси цилиндра, а забор осуществляется в центре. Такая схема срабатывает как еще одна ступень фильтрации, на этот раз инерционно-центробежная. Эффективность достаточно высокая, особенно на тяжелых и плотных частицах. Обслуживание несложное: промыть бензином в тазике, залить пол-литра масла и снова ездить. Повторять каждые 300–500 моточасов, а при движении по грунтовым дорогам — в два-три раза чаще. Например, для ГАЗ-21 интервал обслуживания составлял 3000 километров, где-то раз в 100 часов. Для машин 60–70-х годов — вполне приемлемые сроки технического обслуживания.
Вытеснение масляно-инерционных фильтров сменными бумажными элементами произошло в первую очередь на легковых автомобилях, производимых в США. Такие преимущества бумажных фильтров, как отсутствие обслуживания в процессе работы, независимость качества фильтрации от положения относительно горизонта, простота замены и малая стоимость изготовления, подкрепляемые малым сопротивлением потоку, позволили сделать так, что мощные моторы оказались востребованы. А единственный недостаток заключался в необходимости регулярной замены фильтров.
Сетчатый воздушный фильтр
В Европе, где уровень жизни был ниже, а торговые сети не столь хороши, масляная фильтрация продержалась дольше. А в СССР, который старался делать машины, способные ездить веками при наличии рядом небольшой мастерской и с постоянным дефицитом какой-нибудь мелочи, от инерционной фильтрации стали отказываться только после демонстрации успешного массового использования сменных элементов на «Жигулях».
Впрочем, инерционная фильтрация сдаваться не собирается. Мультициклоны и просто лабиринтные фильтры применяют не только на тяжелой технике, но и в обычных легковушках. Присмотритесь к конструкции корпуса воздушного фильтра на вашей машине — вполне возможно, что вы обнаружите и элементы инерционной фильтрации воздуха, что позволяет увеличить ресурс сменного бумажного элемента.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом