水力空調濾筒清洗機的研制

宋興旺 裴勇 吉彬

摘要：中央空調箱內普遍采用濾筒式自動清灰高效過濾器,安裝在新、回風混合段與表冷段之間。空調運行過程中，新風和回風把混有粉塵（煙塵）的空氣帶進空調箱，粉塵（煙塵）就會被滯留在濾筒里，過濾后的清潔空氣進入空調器下一流程。傳統的濾筒清洗方法，是使用水槍人工清洗，不但花費時間長，勞動強度大，而且濾筒是否沖洗干凈的判斷標準模糊，只能根據目測，清洗效果不能得到保證，清洗后的濾筒初始壓差在0.4KPa左右。為提高中央空調濾筒的清洗效果，減少人力資源的浪費，本實用新型目的在于提供一種操作維護方便、清洗效果佳、效率高，安全性好的水力空調濾筒清洗機。

關鍵詞：濾筒；壓差；噴孔

一、背景及意義：

在2009年的全國煙草工作會上，國家煙草專賣局提出要全面加強基礎管理和基層建設，積極開展優秀卷煙工廠創建活動。同時，2009年也是河南中煙工業有限責任公司“實現新跨越”的第一年和許昌卷煙廠實現“一流目標”的起步之年。

許昌卷煙廠動力車間作為動力保障部門，負責為全廠生產生活提供穩定的動力輸出以及環境控制。隨著煙草工藝技術的不斷提高，對生產現場溫濕度考核更加嚴格，這對動力車間對生產環境的保障提出了新的挑戰。許昌卷煙廠動力車間共有組合式中央空調十七臺，采用濾筒式自動清灰高效過濾器,安裝在新、回風混合段與表冷段之間。

空調運行過程中，新風和回風把混有粉塵（煙塵）的空氣帶進空調箱，粉塵（煙塵）就會被滯留在濾筒里，過濾后的清潔空氣進入空調器下一流程。當濾筒的前后壓差達到0.68KPa時，證明濾筒上滯留粉塵（煙塵）過多，過濾效果下降，并且已經影響空調機組的正常送風量，此時將對濾筒進行更換、清洗。傳統的濾筒清洗方法，是使用水槍人工清洗，不但花費時間長，勞動強度大，而且濾筒是否沖洗干凈的判斷標準模糊，只能根據目測，清洗效果不能得到保證，清洗后的濾筒初始壓差在0.4KPa左右。

為持續提高動力車間的生產組織能力、工藝保障能力、成本控制能力，減少人力資源的浪費，提高勞動效率，降低勞動強度，本項目應運而生。

二、選定方案：

本項目研究從安全性、清洗速度、清洗效果、設計復雜性、使用方便性、工人勞動強度等方面綜合考慮，在設計之初，我們制定了5項基本目標：

1、安全性:由于本項目是清洗設備，在設計過程中我們要盡量避免機器用電驅動，防止水、電接觸發生安全事故，為操作人員提供安全、可靠的工作環境。

2、設計復雜性：盡量減少機械聯動裝置，降低設備結構復雜性，避免因構件過多對設備維護保養造成不必要的負擔和費用。

3、清洗效果：能徹底清除濾筒表面和皺褶內的灰塵，清洗后濾筒壓差明顯低于傳統方法清洗后的0.4KPa，并且在清洗過程中運轉平穩，對濾筒無損傷。

4、清洗效率：傳統清洗方式相比，清洗效率要明顯提高，并且能夠明顯降低工人的勞動強度。

5、操作性：操作簡便。開啟和停機過程簡單，易掌握。對操作人員無特別技術要求。

在清洗濾筒的過程中，如果能使其旋轉，則能夠較大幅度的提高清洗效率和清洗效果。我們構想出使用清洗介質自推和電機驅動兩種旋轉方式；根據現有的資源,我們選擇水、壓縮空氣、毛刷作為待選清洗介質。

方案論證

我們根據方案的自身優缺點入手，分別從壓力、摩擦力、環境、設計難度等因素對6種方案進行一一論證，得到兩種比較可行的方案，即：1#方案和4#方案。隨即又對這兩種方案進行進一步優選，并從七個方面進行深入調查、分析，對比1#方案和4#方案，并最終確定1#方案（用水的推力做動力，用水做清洗介質）為最優方案：

三、具體方案內容：

在充分考慮以上幾條基本目標的基礎上，組織相關技術人員進行設計開發。該水力空調濾筒清洗機由底座、管道、噴管、濾筒支架及加壓泵組成，底座上鋪設主管道，主管道連接各支路，支路連接至少兩個并列的清洗單元，每一清洗單元由如下部分組成：在底座中心分別并列設置一個柱形過濾筒支架和一個錐形過濾筒支架，支架底部分別與管道支路相連，管道支路與穿過旋轉底座上軸承內徑垂直噴管一端相連；與每個濾筒支架位置相對應，在底座外切面隔有一定間距沿主管道方向引出四根豎直并列噴管，作為正洗噴管；并且在主管道及噴管進出水處分別安裝閥門，以便于使用時調節水壓及維修。

柱形過濾筒支架或錐形過濾筒支架由旋轉底座、軸承、支架和噴管組成，旋轉底座采用大盤和小盤相扣，軸承位于兩小盤之間，固定于大盤中間，大盤扣于小盤上，噴管從軸承內徑穿出，作為反洗噴管；為了便于固定濾筒，防止其在旋轉過程中發生傾斜、偏心，在大盤上固定有錐形或圓柱形支撐架；錐形或圓柱形支撐架由三個支撐桿和一個環形圈組成，支撐桿與環形圈以焊接方式連接；大盤上留有排水孔；噴管頂部加裝可拆卸的堵頭，以便于清洗噴管，噴管管體上分布有噴水孔；噴管長度等于或長于過濾筒。

為了保證清洗效果，要求噴孔要有合適的出水壓力。我們選擇自來水作為清洗機的水源，在使用中發現水壓偏低，濾筒吸水后，負荷加大，濾筒在清洗過程中易出現停機情況。于是，我們將加壓泵與主管道入水管相連，以保障清洗壓力和旋轉推力。

清洗機在使用過程中，為提高效率，方便操作，減少操作人員工作量，技術人員又在主管道上加裝電動閥、控制按鈕及定時器。

噴管是清洗機上重要的組件，它是依靠管道加壓泵提供的壓力，從正洗噴管、反洗噴管的若干噴孔上，分別從濾筒內部和外側噴水，對濾筒進行清洗，清洗過程中產生的推力，使濾筒自動旋轉，達到完全清洗的目的。我們對噴管的數量、位置及噴孔的排列方式、數量和孔徑大小進行了實驗：

結果如下;

為了保證清洗效果及減少對濾筒的阻力，設計了三種外噴孔的排列方式：A、直線式 b、分散式c、對稱式，最終，為了保證外噴孔出水對濾筒的推力，防止力量分散，將外噴孔的排列方式設計為直線式。

為了使噴孔壓力滿足要求，保證清洗效果，噴孔總的出水面積不能大于噴管的截面積。即：噴孔數量×噴孔截面積≤噴管截面積。濾筒高度為66CM，為了保證濾筒各個部分徹底清洗，在長度為66CM的噴管上均勻加工出合適數量的噴孔，進行實驗。

當噴孔直徑為1.5時，最多可以打噴孔177個

當噴孔直徑為2.0時，最多可以打噴孔100個

當噴孔直徑為2.5時，最多可以打噴孔64 個

考慮到噴孔數量×噴孔截面積≤噴管截面積；根據經驗和加工難度，決定選擇最大噴孔數的60%、75%、90%進行計算，根據不同的孔徑選擇相應的噴孔數量，分組進行試驗。

根據上表確定的九種方案，在時間、供水壓力一定的情況下進行試驗，5#和6#方案最好，考慮到6#方案耗水量較大，決定選用5#方案，即：噴孔直徑為2MM，噴孔數量為75個。

本項目所制作成型的清洗機，修理工獨具匠心的模仿水車的原理，利用水的推力作為動力，實現濾筒邊旋轉邊清洗，整個清洗過程簡單、高效、安全、方便。

同時，本項目還進行了一系列改進和創新，使之無論在技術架構、系統結構、使用性能上都達到了國內先進水平，并具有一些特色鮮明的優勢。

四、清洗效果檢驗

1、使用水力清洗機清洗后的濾筒初始壓差為0.22KPa，遠低于傳統方法清洗后的0.4Kpa。

2、對水力清洗機的效率檢查

采用水力清洗機清洗，需要一個人操作機器，兩個人裝卸濾筒。三個人每次可以清洗兩套錐形和柱形濾筒，用時4分鐘。4分鐘×24套=96分鐘。

本實用新型安全、易操作，使用后可大大改變使用噴槍清洗的傳統清洗方式，清洗后壓差在0.22KPa左右，勞動強度和清洗時間大大降低，提高了清洗濾筒效率，達到了較好的清洗效果，為中央空調器輸送介質的清潔度、舒適度打下了堅實的基礎。

五、技術創新型、先進性和成熟程度

本項目所制作成型的清洗機，修理工獨具匠心的模仿水車的原理，利用水的推力作為動力，實現濾筒邊旋轉邊清洗，整個清洗過程簡單、高效、安全、方便。同時，本項目還進行了一系列改進和創新，使之無論在技術架構、系統結構、使用性能上都達到了國內先進水平，并具有一些特色鮮明的優勢：

1．整個清洗過程是采用水的推力為動力，用水作為清洗介質，實現濾筒邊旋轉邊清洗。能夠較大幅度的提高清洗效率和清洗效果。

2．整個機器結構簡單，沒有機械傳動裝置，使用過程中基本是免維護的。

3．操作簡便，易學易用，對操作人員沒有額外的使用要求。

4．由于是用水作為動力驅動，整個清洗過程安全可靠、實用，避免了由于電力驅動而造成的不安全因素。

參考文獻

[1] 陶竹君《水力學與應用》 中國建筑工業出版社2005-5-1