CN1082938A - 脉冲自洁式空气过滤器 - Google Patents

Abstract

一种脉冲自洁式空气过滤器，它主要包括时序脉 冲分配控制器、脉冲阀和滤芯、当滤芯的内外压力差 大于某一设定值时，时序脉冲分配控制器自动启动， 经先导阀控制脉冲阀在极短时间内用压缩空气向滤 芯自里向外进行有时序的、脉冲式的、连续不断的反 冲洗，滤芯被冲洗干净(滤芯内外压力差恢复到某一 设定值)后冲洗过程自动停止。

Description

本发明涉及空气过滤（净化）装置，特别涉及能够在沙暴条件下长期连续工作的不用人工清洁滤芯，具有自清洁功能的脉冲自洁式空气过滤器。

在需要空气净化的场合，例如在给大中型燃汽轮机、大马力柴油机、空气压缩机和鼓风机等送风时均需要各种空气净化装置;航空发动机改作陆用后对空气净化要求更加严格，例如对AN-20发动机，当流经发动机的灰尘量达到110～120kg时，压气机磨损严重，涡轮叶片会因灰尘浇结而加厚，结果不仅使发动机效率下降18～20%，而且很容易使压气机发生喘振。该发动机进气量为20kg/s，在沙漠地区不进行空气净化是很难安全运行的，若使用普通障碍型过滤器，则每运行10～15小时就要停机清洗滤芯一次，这样不仅维护工作量大，而且运行成本将很高。目前已有的空气过滤器有离心式、油浴式、阻流式和卷吊式等，但大部分过滤器不仅存在过滤效率低、流阻损失大、维修费用高等缺陷，而且不适宜在沙暴条件下连续长期使用。美国专利US4836834和US4826512提出了两种具有清洁功能的过滤器，但它们同样不适宜在沙暴条件下使用。

本发明的目的是提供一种脉冲自洁式空气过滤器，它具有自清洁功能，能在沙暴条件下连续长期工作，它还具有过滤效率高、流阻损失小、维护费用低等优点。能广泛用于大中型燃汽轮机、大马力柴油机、空气压缩机、引（送）风机等需要空气净化的场合，特别适合于与需要长期连续运行的用风设备配套使用。

本发明的目的是这样实现的：本发明的过滤器的核心部件是“时序脉冲分配控制器”、“脉冲阀”和“滤芯”，当空气过滤器的滤芯的内外压力差大于某一设计预定值时，“时序脉冲分配控制器”即自动启动，控制“脉冲阀”在极短时间内用压缩空气向滤芯自里向外进行有序的、脉冲式的、连续不断的反冲洗，当滤芯被冲洗干净（即内外压差恢复到某一设定值）时，上述自清洁过程自行停止。由于脉冲式的反冲洗是通过文邱利管引射的，所以不仅压缩空气耗量极少，而且爆发力极强，冲洗效果好，不影响用风设备的正常运行。

以下参看附图详细描述本发明，其中

图1是时序脉冲分配控制器的电原理图，

图2A和2B是脉冲阀的结构图。

现参看图1，这是高度集成化、微型化了的“时序脉冲分配控制器”的电原理图，它能够（1）根据滤芯内外压差的大小或人工指令自动发出启动、停止强脉冲信号，（2）产生1∶1000的大占空比脉冲信号，脉冲宽度为40～100ms连续可调，脉冲周期为0.5～1s连续可调，（3）脉冲信号能自动分成有序的2～18路（还可以扩展）输出，（4）脉冲循环次数可单次/多次任选。

下面详述电路的工作原理。来自压力指示调节仪（该仪器测量滤芯内外微差压信号）的上限和下限设定值超值指示信号分别由A端和B端输入，此外压力指示调节仪上的直流电源Vcc＝12VDC被三端稳压器IC₁（W7909）稳定在9VDC，作为时序脉冲控制分配器的直流电源，C₁、C₂为滤波电容。

IC₂为双时基电路NE556，其管脚①～②及外围元件组成状态识别电路，检测来自压力指示调节仪的信号，管脚⑧～⑨及外围元件组成脉冲形成和调节电路。

IC₂的管脚①～⑥实际上是一种变形了的双稳态电路，它的工作原理是：接通电源IC₁将12VDC稳压至9VDC，发光二极管LD₁亮表示电源已接通。当压力指示调节仪指示在“下限”设定值以下时“上限”输出（A端）为零电平，IC₂管脚②为高电平VDD;同时“下限”输出（B端）为+9VDC，经二极管D₆、电容C₉向三极管T₁提供基极电流而使其饱和（电容C₈设置保证开机时使三极管T₁瞬时饱和导通），IC₂管脚④为零电平，IC₂管脚③输出低电位，IC₂管脚⑩（复位端）失电而不工作，LD₂亮表示清洁状态。当压力指示调节仪指示在“上限”和“下限”之间时，虽然“下限”输出（B端）转变为零电位，但由于“上限”输出仍为零电位，即IC₂管脚②仍为高电平，所以双稳电路仍不翻转，工作状态同前。当按动手动按钮K₃或压力指示调节仪指示到“上限”设定值以上时，IC₂管脚②为低电平，此时双稳电路翻转，③、⑩端为高电平VDD，LD₂灭，⑧～⒀组成的脉冲电路开始工作，清洗工作开始，LD₃（或LD₄～LD₂₁）闪烁;当指示器回复到“下限”设定值以下时，“下限”输出为9VDC（或让K_2-2接通，让脉冲分配器IC₄的最后一个正脉冲信号反馈过来），三极管T₁瞬时饱和，IC₂④端电平为零，双稳电路又翻转过来，③端输出为零，发光二极管LD₂亮，⑩端失电，脉冲形成电路随后停止工作，装置回复到“清洁”状态。

IC₂的管脚⑧～⒀和二极管D₄、电阻或电位器R₁₁、W₁和W₂以及电容C₃、C₄组成脉冲形成和控制电路。振荡周期T＝0.693（R₁₁+W₁+W₂）C₄，占空比调节范围为R₁₁/W₁+W₂∶R₁₁+W₁/W₂，当R₁₁＝1.2K，W₁＝2K，W₂＝1000K，C₆＝47μF时，可得到脉冲宽度为40～100ms，振荡周期为30～60s的可调脉冲输出。IC₂的⑩端为时基电路的MR₂控制端，因此其振荡电路是否工作直接受状态识别电路信号的控制。

集成电路IC₃、IC₄（CD4017B）和电容C₅-C₇、C₁₀，二极管D₄-D₅、D₇-D₂₄，电阻R₁₂～R₁₅、R₈₉组成脉冲分配电路，其工作原理是：在接通电源的瞬间，由二极管D₅、电容C₁₀、电阻R₁₂进行开机清零。这时IC₃、IC₄的Yo端为高电平，IC₃的Y₉必输出低电平，同时使IC₃的EN端亦为低电平。经三极管T₃反相后使IC₄的EN端为高电平，因此脉冲信号首先只能使IC₃进行计数分配。当经二极管D₄来的正脉冲信号使IC₃计数至Y₉时，Y₉为高电平，IC₃的EN端亦为高电平，IC₃计数自行停止，而IC₄的EN端这时转变为低电平，脉冲信号又自动进入IC₄继续计数分配。由于脉冲信号的脉冲宽度足够宽，使得IC₃的Y₉和IC₄的Y₁能由同一个脉冲触发而同时输出高电平，不会使计数分配失误。当计数到IC₄的Y₉时，IC₄内部电路置零，IC₄的Y₀输出为高电平，该电平经电容C₇、电阻R₁₅微分，产生的脉冲信号又加至IC₃的清零CR端，使IC₃也同时清零。IC₃又具备了重新计数分配的条件，这样即构成了一个Y₀～Y₁₈的脉冲输出循环。

如果开关K₃置接通位置，那么从IC₄的Y₀端输出的高电平就迫使三极管T₁瞬时饱和导通。T₁导通使IC₁组成的双稳电路立刻翻转，脉冲信号停止输出，脉冲清洗过程就自行停止。

为满足各种场合的需要，IC₃、IC₄组成的脉冲输出数可方便地改变为2～18路循环输出。方法是：若将IC₄的Y₈接IC₃的LR，则输出脉冲数为17，若IC₃的Y₁接IC₃的LR，则输出脉冲数为2……。

二极管D₇～D₂₄组成最简单的正与门电路，使分配输出脉冲信号不仅与IC₂输出的脉冲同步，而且与脉冲宽度相等。

三极管T₄～T₂₁组成脉冲放大电路，使脉冲能推动双向可控硅3CT工作。

电容C₉、电阻R₉₀的设置是保证在任何状态下都能对控制器进行“手动”操作。联动自锁开关的设置是防止电源干扰信号对双稳电路造成干扰，保证脉冲发生器按预定状态准确无误地工作。

本发明的脉冲自洁式空气过滤器是机-电一体化的装置，为此在时序脉冲分配控制器和脉冲阀之间设置一先导阀（微型电磁阀），时序脉冲分配控制器控制微型电磁阀，利用微型电磁阀作为脉冲阀的先导阀以便控制脉冲阀的脉冲周期和脉冲宽度，压缩空气经脉冲阀输送。

图2A和图2B分别表示本发明的相同原理不同结构的脉冲阀，在图2A中，1为壳体、2为压盖，3为平衡导管，4为复位膜片，5为密封垫，6为螺钉，7为小压盖，8为螺帽，9为垫圈，10为复位弹簧。由该图可见，该脉冲阀具有由复位弹簧10、平衡导管3、复位膜片4和密封垫5组成的密封组件，其工作原理如下：当先导阀失电而关闭时，脉冲阀左侧背压腔经导管3的平衡孔而与右腔体压力平衡。密封垫5靠公称通径的压差而紧贴阀座，脉冲阀不供气;当先导阀得电而导通时，因先导阀排放孔远大于平衡孔，所以脉冲阀左腔的压力小于右腔的压力，密封垫5在压差作用下而迅速右移，打开脉冲阀。当先导阀失电时脉冲阀又随之关闭。

图2B为二极脉冲放大的脉冲阀，其工作原理同上。图中1为下壳体，2为大膜片组件，3为大空芯销，4为小膜片组件，5为小空芯销，6为上盖，7为小弹簧，8、11为螺栓，9为大弹簧，10为垫圈，12为中壳体。

本发明另一个核心部件是滤芯，由于滤芯被脉冲反冲洗，为充分利用高速气流的反冲洗能量，在气流通道上不得设置任何障碍物;为装拆方便起见，最好用板式滤芯或筒形悬挂式滤芯。

Claims (4)

1、一种脉冲自洁式空气过滤器，其特征在于它主要包括时序脉冲分配控制器、脉冲阀和滤芯，当滤芯的内外压差大于某一设定值时时序脉冲分配控制器自动启动，经先导阀(微型电磁阀)控制脉冲阀用压缩空气向滤芯自里向外进行有序的、脉冲式的、连续不断的反冲洗，滤芯被冲洗干净(滤芯内外压力差恢复到某一设定值)后，冲洗过程自动停止。

2、权利要求1的过滤器，其特征在于所说时序脉冲分配控制电路包括检测来自压力指示调节仪信号的状态识别电路、双稳态电路、脉冲形成和控制电路和脉冲分配电路。

3、权利要求1的过滤器，其特征在于所说脉冲阀具有由复位弹簧10、平衡导管3、复位膜片4和密封垫5组成的密封组件。

4、权利要求1的过滤器，其特征在于所说滤芯为板式滤芯或筒形悬挂式滤芯。

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