Из чего сделан циклонический фильтр

Циклон — воздухоочиститель, используемый в промышленности, а также в некоторых моделях пылесосов для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки — инерционный (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Циклонные пылеуловители составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры и применяются во всех отраслях промышленности.

Собранная пыль может быть в дальнейшем переработана (см. рекуперация (обработка сырья)).

Воздухоочистители циклонного типа также применяются на транспорте, например, на грузовых автомобилях МАЗ, КАМАЗ предварительная очистка воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания происходит в «циклоне», затем полная очистка производится в инерционно-масляном или сухом воздушном фильтре.

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Принцип действия простейшего противоточного циклона (см. схему) таков: поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.

Конструкция [ править | править код ]

Существует огромное разнообразие типов циклонов. Кроме описанного выше противоточного циклона существуют и менее распространённые прямоточные. Противоточные циклоны различаются размерами, соотношением цилиндрической и конической частей, а также относительной высотой (то есть отношением высоты к диаметру) цилиндрической части. Чем больше относительная высота, тем меньше коэффициент гидравлического сопротивления и разрежение в бункере (меньше вероятность подсоса пыли в аппарат), но меньше степень очистки. Оптимальной является относительная высота 1,6 что соответствует принципу «золотое сечение».

Эффективность [ править | править код ]

Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка). Для распространённых циклонов типа ЦН степень очистки может достигать:

для частиц с условным диаметром 20 микрон	99,5 %
для частиц с условным диаметром 10 микрон	95 %
для частиц с условным диаметром 5 микрон	83 %

C уменьшением диаметра циклона степень очистки возрастает, но увеличивается металлоёмкость и затраты на очистку. При больших объёмах газа и высоких требованиях к очистке газовый поток пропускают параллельно через несколько циклонов малого диаметра (100—300 мм.). Такую конструкцию называют мультициклоном или батарейным циклоном. Возможно также применить электростатический фильтр, который, напротив, эффективен именно для малых частиц.

Достоинства и недостатки [ править | править код ]

Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей. Недостатками являются высокое гидравлическое сопротивление, невозможность улавливания пыли с малым размером частиц и небольшая долговечность (особенно при очистке газов от пыли с высокими абразивными свойствами).

Крупный мусор в мастерской всегда можно смести и вывезти на свалку в мешках. Но что делать с пылью, металлической или древесной стружкой, а также многочисленными другими микроскопическими отходами производства? Покупка строительного пылесоса может хорошенько ударить по кошельку. А обычный пылесос не справится с такой работой. Но если сделать своими руками циклон для пылесоса или даже собственный строительный пылесос, можно избавить себя от ряда проблем!

Зачем нужен циклонный фильтр?

Строительная, металлическая или древесная пыль на вид совершенно безобидны. Но это только на первый взгляд. Работа в помещении где скопилось много пыли, может навредить органам дыхания и вызвать серьезные заболевания. Да и инструменты будут портиться от бесконечного потока мусора. Причин может быть несколько:

• Пыль попадает в инструмент и на смазку внутри него. В результате он перегревается и выходит из строя.
• Если в устройстве есть движущиеся части, то пыль вполне может затруднить их работу, и также привести к поломке в дальнейшем.
• Пыль может забить специальные вентиляционные отверстия, которые призваны охлаждать инструмент. Как результат – снова перегрев и поломка.

Циклонный фильтр обеспечит сбор любого мусора на производстве без вреда для пылесоса.

Принцип работы

Используя аэродинамический поток воздуха, фильтр свяжет пылинки между собой. В свою очередь начинает действовать центробежная сила, прижимающая их к стенкам емкости. А затем сила тяжести заставляет мусор оседать на дно.

Существует много схем, показывающих работу циклонных фильтров. Одну из них, можно посмотреть на ниже.

Устройство циклонного фильтра

Сделать такой, или подобный фильтр можно собственноручно. Существует огромное множество вариантов исполнения, но объединяет их одно – принцип работы. Любая конструкция будет состоять из:

• Обычного пылесоса (желательно мощного);
• Циклонного фильтра;
• Емкости, собирающей мусор.

Мощность пылесоса – важный пункт во всей конструкции. В нормальном состоянии он рассчитан на уборку дома, всасывание небольшого мусора и пыли. В данном же случае, появляется циклонный фильтр, значит длина воздуховода будет увеличена почти в три раза, соответственно и нагрузка на устройство будет больше. Конструкция получается довольно массивная в отличие от обычного пылесоса, поэтому такой трюк, необходим для того, чтобы длины шланга хватало для комфортной уборки.

Строительный пылесос своими руками: что нужно

Как было сказано выше, можно использовать обычный бытовой пылесос. Но многих мастеров такой вариант не привлекает, поэтому лучшим решением становится самодельный агрегат.

Для того чтобы сделать такое устройство, понадобится старый бытовой пылесос, даже если он сохранился еще со временем далекого советского прошлого. В этом и преимущество, что самодельные пылесосы, можно изготовить из ненужных старых агрегатов.

Итак, из пылесоса извлекаем такие элементы как:

• Мотор;
• Шнур подключающий устройство к сети;
• Устройство регулировки мощности;
• Всасывающая гофра.

Для корпуса подготовьте:

• Трубу из пластика диаметром 5 см;
• Емкость с крышкой;
• Лист фанеры толщиной около 0,5 см;
• По 14 гаек и болтов М6;
• Полосу жести оцинкованной;
• Автомобильный фильтр (с микроавтобуса);
• Выключатель – 220 В;
• Герметик;
• Наждачку;
• Стержни для клеевого пистолета;
• Шланг-гофру (можно от стир. машины);
• Резьбовую шпильку с гайками и шайбами;
• Электромонтажную гофру ПНД32.

Стоит сразу подготовить инструменты:

• Дрель;
• Пистолет для клея;
• Пистолет для герметика;
• Ключи слесарные;
• Отвертки;
• Нож;
• Электролобзик;
• Кусачки.

Изготовление

Примерно на расстоянии 10 сантиметров от верха емкости проделываем отверстие, в которое подсоединим патрубок. Отверстие должно быть овальной ровной формы. Патрубок размещается в ней слегка под углом по направлению вниз, плотно прилегая к стенке. Клеевым пистолетом необходимо закрепить полученный результат, как на изображении 2.

Труба, вставленная в заранее проделанное отверстие в бочке

Изнутри крепим переходник, для подключения всасывающего шланга.

Вырезаем два круга по размеру примерно в половину меньше чем крышка, просверливаем отверстия под болты. Детали крепятся с двух сторон. После просверливаются другие круги, а наждачкой, их поверхность зачищается от заусенец. Покрываем герметиком изделия по периметру, после этого, они устанавливаются и окончательно крепятся. Отверстие под шпильку делается в центре. Немного левей будет размещаться отверстие побольше для забора воздуха.

Расположение шпильки и отверстия для отвода воздуха

Воздушный фильтр нам понадобится без сетки (она будет забиваться мусором, что крайне невыгодно), в которую он помещен. Ее нужно удалить кусачками. Одна сторона цилиндра должна закрыться заглушкой из фанеры. Фильтр крепится на шпильке гайкой.

К слову, фильтр поможет не просто избавиться от пыли, но и предотвратить вдыхание опасных мелких частиц, таких как к примеру тонер. Если пользоваться обычным пылесосом в данном случае, мешки легко забиваются тонерной пылью. В данном случае, все частицы будут оседать в емкости для сбора.

Двигатель пылесоса, для того чтобы его было удобней крепить, можно вырезать вместе с пластиковыми частями. Чтобы закрепить его на крышке, понадобится хомут, который можно изготовить из полоски жести.

Выключатель и регулятор размещаются рядом. После этого подключаются все части между собой проводами, и подсоединяется провод с вилкой.

Убедитесь, что все подключено правильно и нет оголенных проводов, и только после этого проверяйте работоспособность устройства.

Расположение двигателя, выключателя и регулятора мощности

Длины всасывающего шланга обычно не хватает, поэтому его наращивают с помощью гофрированной трубы.

Стандартные насадки от пылесоса помогут навести порядок в любой мастерской. Также их можно использовать для подключения к оборудованию, для прямого сбора мусора, при помощи нехитроумных переходников.

Итак, самодельный строительный пылесос циклонного типа готов!

Что делать, если нет возможности сделать пылесос своими руками?

Конечно не каждый захочет заниматься изготовлением пылесоса с нуля, да и необходимых деталей может не быть. В таком случае, прекрасно подойдет обычный бытовой пылесос, лучше с большой мощностью. Далее нужно будет просто изготовить для него циклонный фильтр, который не потребует больших затрат. Чаще всего его делают из дорожного конуса или ведра. Рассмотрим оба варианта.

Чертеж самодельного циклона можно посмотреть ниже.

Циклон из дорожного конуса

Простым и быстрым способом соорудить циклон на пылесос непосредственно своими руками – это сделать его из дорожного конуса.

Что необходимо для работы?

Раз изготовление циклона будет проводиться собственными руками, нужно подготовить необходимые инструменты и расходные материалы. А значит готовим:

• Дорожный конус;
• Трубы пластиковые (примерно 40 мм)
• Угол на 45 градусов;
• Фанера;
• Кусочки ЛДСП;
• Клеевой пистолет и стержни;
• Емкость с крышкой, можно из-под краски.

Приступим к изготовлению

Для начала берем фанеру, чтобы из нее сделать крышку закрывающую конус. Выпиливаем круг нужного диаметра, и в нем вырезаем два отверстия. Одно будет по середине, второе параллельно у края, как на рисунке 6.

Круг из фанеры с отверстиями для входа и выхода воздуха

Далее необходимо вставить трубку расширением вверх в центр круга как показано на рисунке 7. Стык между изделием и трубкой, проклеиваем.

Труба вставленная в одно из отверстий

Во второе отверстие также необходимо вставить трубу, но на нее сверху надевается угол 45 градусов. Именно продвигаясь по нему воздух будет закручиваться в вихрь. Угол располагается внутри конуса.

Расположение угла для правильной циркуляции воздуха в циклоне

После труба проклеивается как и в случае с первой. Крышка готова. Далее она вклеивается в конус.

Кончик конуса необходимо отрезать. После, он вставляется в крышку ведра по центру в заранее подготовленное отверстие. Место крепления проклеивается. С внутренней стороны крышку необходимо усилить кусочками ЛДСП. После они между собой стягиваются саморезами.

В итоге получается изделие как на рисунке 9.

Циклонный фильтр из ведра

Еще одним простым материалом для изготовления циклонного фильтра станет обычное ведро, можно даже из под краски. Объем необходимо рассчитывать исходя из мощности пылесоса – это примерно 1 литр емкости на каждые 80-100Вт.

На ведре должна быть герметично прилегающая крышка, а сама форма емкости обязательно круглая!

Для изготовления понадобится:

• Ведро с крышкой (можно из под строительных смесей);
• Циркуль;
• По 2 колена 90 и 45 градусов;
• Пластиковая труба;
• Силикон;
• Резина или уплотнительные кольца;
• Канцелярский нож;
• Клеевой пистолет.

Изготовление

Делаем отверстия в крышке. Можно воспользоваться заводским циркулем, а можно самодельным. Вкрутите в рейку из дерева два самореза на расстоянии друг от друга ровно 2,7 сантиметра.

Центр каждого отверстия намечается в 4 см от края. Далее вырезаются окружности под трубы на отмеченных местах.

Далее займемся канализационными коленями.

Вставляем плотно колено в раструб, предварительно нанеся на его бортик силикон. С внутренней стороны изделия, на раструб натягивается уплотнитель. При необходимости обожмите хомутом. Получится как на рисунке 10.

Вставляем трубы в крышку ведра, правильно поворачивая угол

С внешней стороны входной патрубок находится почти вровень с крышкой. С обратной же стороны, колено направляется поворотной частью в центр ведра. Но для нужного эффекта оно снабжается поворотом под 45 градусов, который направлен наискось вниз как на рисунке 11.

Вид с обратной стороны

Второй патрубок, который будет вытягивать воздух, располагается в обратном направлении. В него вставляется колено так, чтобы забирался воздух от стенки ведра. Необходимо в каждом случае использовать уплотнительные кольца, они позволят надежно закрепить трубы, и не дадут им поворачиваться.

Вот и все. Далее останется только накрыть ведро крышкой и подключить пылесос к самодельному циклону, который прекрасно подойдет для уборки большого количества мусора.

Делаем вывод, что сделать циклон для пылесоса своими руками можно быстро и просто, с использованием подручных средств. На выходе, должно получиться примерно такое устройство как на рисунке ниже.

Циклонный фильтр подключенный к бытовому пылесосу

Сложности, с которыми можно столкнуться во время работы

Создать собственноручно циклонный фильтр, или даже самодельный пылесос, как мы убедились не сложно, при наличии необходимых материалов.

В некоторых случаях, рекомендуется брать металлические емкости для сбора мусора, так как они считаются более крепкими. При наличии пылесоса с огромной мощностью, пластиковое ведро может так сказать «схлопнуться». Оно втягивается во внутрь из-за сильного потока всасываемого воздуха. Это случается крайне редко, но лучше сразу предусмотреть такой вариант. Его можно выровнять, но повреждения на изделии будут на лицо. Так что всегда нужно учитывать качество пластика и мощность устройства. В случае с дорожным конусом, такой проблемы не возникает.

Владельцам небольших мастерских и просто домашним мастерам часто приходится сталкиваться с проблемой очистки воздуха после интенсивных работ по обработке древесины, шлифовке металлических поверхностей и т.д. Обычная вентиляция помещения тут не поможет, потребуется смонтировать специализированное оборудование. При известных навыках его можно сделать и своими руками.

Назначение и характеристики циклонов

Циклон представляет собой специализированную воздухоочистительную установку (хотя подобные агрегаты применяются также в качестве стружкоотсосов, опилок и иных средств для удаления отходов).

В качестве воздухоочистителей промышленные конструкции циклонов должны обеспечивать отсос и пылеудаление с эффективностью не ниже 85…90%, при пылеудалении фрагментов с размерами не менее 10…12 мкм. Они оснащаются различной конструкции фильтрами. Наиболее эффективны электрофильтры, благодаря которым одновременно производится снятие зарядов статического электричества с частиц пыли.

Принцип действия циклона заключается в следующем. В улиткообразное входное пространство циклона с большой скоростью (до 20 м/с) поступает воздух, для чего обычно используются вентиляторы. Воздух, содержащий частички пыли, закручивается, после чего поступает в коническую полость аппарата. Особенности геометрического строения циклона обуславливают постепенное увеличение скорости воздушного потока, содержащего пыль и иные отходы. В процессе этого происходит самоотделение более тяжёлых частиц пыли от более лёгких. Первые оседают на дно, а вторые, перемещаясь в конусообразном пространстве, попадают в пылесборник, откуда их уже легко удалить с помощью ведра или герметичного контейнера. Очищенный воздух через трубу удаляется в атмосферу.

Количество циклонов, в зависимости от требований к качеству пылеудаления, можно сделать разным: встречаются группы из трёх, четырёх и даже восьми одиночных циклонов.

Эксплуатационные требования к циклонам включают в себя следующие параметры:

1. допустимую дисперсность частиц, которые поступают в циклон, мкм.
2. эффективность процесса, которая выражается в предельной весовой концентрации частиц после пылеудаления, в г/мм 3 ;
3. производительность циклона, в м 3 /ч;
4. граничная температура воздуха или газа, поступающего в раструб циклона (более характерно для систем газоочистки, чем пылеудаления) – обычно до 400…600 °C;
5. внутренний диаметр циклона, мм.

Кроме чисто конструктивных требований, предъявляются ещё и условия качественной установки воздухоочистных аппаратов. Например, при превышении зазоров в соединениях воздуховодов часто происходит подсос воздуха, при котором производительность отделения пыли от воздуха резко снижается. Допустимая величина подсоса не должна быть более 6…8%.

Циклоны выполняют не только удаление пыли из окружающего воздуха, но могут также обеспечивать подачу чистого воздуха в помещение.

Конструкция бытового циклона

Универсальных циклонов для выполнения различных очистных операций нет. Например, стружкоотсос должен иметь повышенную прочность стенок трубы, что предотвратит преждевременный износ. Относительно циклона, предназначенного для сбора и удаления опилок, важно предусматривать минимальные потери во всасывающих воздуховодах. Предусматривая циклон для целей очистки воздуха от цементной пыли, возникающей в строительных работах, особое внимание уделяют конструкции фильтров.

Принцип работы циклонного пылеуловителя

В бытовых условиях наиболее универсальными считаются циклоны, очищающие воздух от крупнодисперсной пыли. Изменяя конструкцию фильтров, такие аппараты можно сделать для целей пылеудаления, в качестве стружкоотсоса, для очистки воздуха от опилок в деревообрабатывающей мастерской (например, у действующей пилорамы).

Составными частями такого агрегата являются:

• корпус – включает в себя коническую и цилиндрическую части, причём преимущественное влияние на качество процесса оказывает форма именно конической части;
• патрубок – один или несколько, куда поступает исходный загрязнённый воздух;
• выхлопная труба, предназначенная для отвода очищенного от пыли воздуха;
• входной фильтр (или их система) в качестве стружкоотсоса;
• приёмное ведро;
• приводной электродвигатель;
• вентилятор.

Устройство циклонного пылеуловителя

Все перечисленные детали/узлы можно приобрести, либо сделать своими руками.

Результат работы циклона

Выбор электродвигателя

Поскольку самодельный циклон устанавливается в мастерской, то главным параметром двигателя является его мощность и количество оборотов ротора. При наличии вентилятора мощность двигателя особого значения не имеет, поскольку частицы пыли всё равно в работающий станок, пилораму и т.п. попадать не будут. Тем не менее, мощность и диаметр улитки циклона должны быть взаимоувязаны между собой. При диаметре колеса улитки до 300…350 мм вполне подойдёт высокооборотистый (обязательно!) двигатель до 1,5 кВт. При меньших диаметрах мощность может быть ниже, однако снизится и производительность очистки. Поэтому при наличии в мастерской металлообрабатывающего станка принимают двигатель от 1 кВт.

Мощность электродвигателя существенно увеличивается, если планируется обустроить своими руками самодельное устройство за пределами помещения. Свободного места прибавится, но эффективность очистки снизится, в основном, из-за потерь в воздуховодах. Также стоит отметить, что в холодную пору года такой самодельный циклон будет эффективно «вытягивать» тепло из мастерской.

Удачным вариантом следует признать покупку электродвигателя в комплекте с приёмной улиткой, номер которой определяет потребительские возможности самодельной системы очистки воздуха. Наиболее распространённые для бытового применения параметры улиток и рекомендуемых к ним электродвигателей приведены в таблице:

Выбор электродвигателей для циклонов

№ улитки	Диаметр входного раструба (соответствует диаметру крыльчатки), мм	Производительность по воздуху, м 3 /ч	Рекомендуемая мощность электродвигателя, Вт	Число оборотов вала, мин -1
2.5	80…150	До 1700	500	3000
3.15	250…300	До 5100	2200	2800
4	500…630	До 8400	5500	1430

Системы поставляются с резиновыми виброизоляторами. Они способны создавать рабочее давление от 0,8 кПа и выше.

Выбирая (либо изготавливая своими руками) улитку, предпочтение необходимо отдать радиальной схеме воздухозабора, чем тангенциальной.

В последнем случае для самодельной улитки возрастают непроизводительные потери, а инерционность способа отбора частиц для варианта со стружкоотсосом окажется весьма низкой.

Выбирая двигатель, необходимо учитывать, что скорость движения воздуха в устройстве не может быть меньше 2,5…3 м/с. При неудовлетворительной очистке элементы самодельного циклона как стружкоотсоса (фильтр, ведро) быстро забиваются стружкой, опилками и другими мелкими отходами.

Изготовление элементов циклона

На специализированных форумах сети Интернет можно найти чертежи всех составляющих агрегата, которые доступны для того, чтобы сделать их своими руками. Из подручных средств часто производится переделка бытового (а лучше – промышленного) пылесоса. Дополнительно необходимы:

• комплект шлангов из полупрозрачного гофрированного материала (это облегчит визуальный контроль за осевшими внутри частицами пыли). Для стружкоотсоса практичнее резиновые шланги;
• звукоизолирующая коробка, которая будет выполнять две функции – обеспечит снижение уровня шума в мастерской, и дополнительную защиту всех находящихся там станков и электроинструментов от периодически накапливаемого пылью статического электричества. С этой целью коробку можно сделать своими руками из фанеры, а изнутри отделать любого типа звукоизолятором;
• воздуховоды для очищенного воздуха: собираются своими руками из тонкого алюминиевого листа, и соединяются между собой фальцами;
• ёмкость для сбора отходов – можно изготовить из обычного строительного ведра вместимостью от 20 л, которое при помощи гофрорукава герметизируется с корпусом самодельного циклона;
• фильтр (можно использовать фильтр от грузовых автомобилей), который устанавливается на выходном патрубке.

Переделанный своими руками для нужд пылеудаления пылесос проверяют: сначала на холостом ходу, прогоняя через систему обычный воздух, а потом уже с подключением пылесоса к работающему станку.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.