Druhy a aplikace filtrů AUTOMOBILOVÉ FILTRY (automotive filters) II. díl Druhy a aplikace filtrů Autor: Jakub Hrůza

1. Typy automobilových filtrů podle tvaru:

1.1 Ploché filtry – flat filters: Nejjednodušší varianta (pouze filtrační rouno umístěné do nosného rámu. Mohou být opatřeny zpevňující mřížkou. Podle technologie a typu filtrace se dělí na: Tenké určené pro povrchovou filtraci. Technologie výroby: tkaniny, pleteniny, spunbond, spunbond-meltblown (SM). Objemné určené pro hloubkovou filtraci. Technologie výroby: Termicky nebo chemicky pojené objemné netkané textilie, vpichované textilie, objemný meltblown … Použití: Levné filtry pro jednoduché aplikace. V automobilech jde o levnější varianty kabinového filtru, nebo předfiltr pro kabinový filtr, případně vzduchový filtr v motoru. a) bulk filter b) thin filter Polluted air Clean air Filter Supporting grid

Příklady plochých filtrů:

1.2 Skládané filtry – pleated filters: Vhodné pro vysoce účinné filtry, kdy filtrační materiál má vysokou účinnost, ale i vysoký tlakový spád. Proces skládání vede k výraznému zmenšení tlakového spádu a mírnému zvýšení efektivity filtrace. Je možné skládat pouze materiály tuhostí podobné papíru – nevýhoda. Jedná se o lisované netkané textilie, nebo naplavované vrstvy ze syntetických vláken, případně skleněných mikrovláken. Je nutné umístit filtrační materiál do neprodyšného rámu s tloušťkou 1 – 4 cm – vyšší cena, vyšší nároky na prostor pro filtr. Použití: Kabinové filtry, vzduchové filtry motoru. Polluted air Clean air Rigid frame Filter Air flow direction Filter thickness

Příklady skládaných filtrů, Examples of pleated filters:

1.3 Kapsové filtry -pocket filters: Princip i výhody podobné jako u skládaných filtrů, tloušťka filtru je ale srovnatelná s ostatními rozměry. Výhodou je možnost zpracovat jakýkoliv textilní materiál (nemusí být tuhý) Nevýhodou jsou rozměry a cena – z filtračního materiálu se nejprve šijí kapsy, které jsou následně ručně vkládány do rámů. Lze kombinovat kapsové a skládané filtry – maximalizace filtrační plochy. Použití: kabinové filtry. Polluted air Clean air Filter

Kombinace kapsového a skládaného filtru: Maximální filtrační plocha při přiměřených rozměrech. Využití: kabinové filtry Polluted air Filter Clean air

Variants of cartridge filter cross-section 1.4 Patronové filtry (cartridge filters) Popis: Plochá (tenká i objemná), nebo skládaná filtrační vrstva navinutá na perforované dutince. Výhodou je velká filtrační plocha při malých rozměrech filtru a samotěsnící schopnost filtrační vrstvy. Použití: Kabinové filtry, vzduchové filtry motoru, palivové filtry, olejové filtry… Výhodné zejména pro kapalinovou filtraci. Container Variants of cartridge filter cross-section Flat (bulky) filter Pleated filter Filter Perforated tube Polluted air Clean air

Speciální typ patronového filtru: Kónický filtr (Conical filter) Výhoda: Díky speciálnímu tvaru malý rozměr, velký povrch, menší zakřivení proudnic při průtoku. Vhodné pro rychle proudící tekutinu – palivo. Použití: Olejové a palivové filtry. Filter container Polluted air Filter Flow direction Cleaned air

Příklady patronových filtrů:

1.5 Lamelové obtékané filtry (lammellar filters) Nejde o běžné filtry, filtrovaná látka neprochází skrz filtr, ale obtéká jej, tedy proudí podél jeho povrchu. Efektivita filtrace není velká, zato tlakový spád dosahuje minimálních hodnot, což je hlavní výhoda. Příklady a použití: Filtry spalin Corrugated paper

2. Typy filtrů podle jejich použití: Vzduchové filtry (air filters): Kabinový filtr Vzduchový filtr v motoru (plus odstranění kapalin) Spalinové filtry Kapalinové filtry (liquid filters): Olejový filtr Palivový filtr Ostatní filtry (hydraulika, brzdové kapaliny, speciální filtry pro hybridní motory…)

Příklad využití filtrů v automobilu: Vzduchový filtr v motoru Kabinový filtr

2.1 Kabinové filtry (cabin filters) Použití: Záchyt pylů, prachu, aerosolů, kouřových částic (včetně cigaretového kouře), částečně bakterií, pachů a plynů ze vzduchu pro ochranu vzduchu v kabině. Důležité pro zamezení zdravotních problémů lidí s alergiemi. Obvykle filtry s vysokou účinností. Způsoby filtrace: Částicové filtry, obvykle HEPA filtr skládaný, nebo patronový skládaný Kombinace částicového filtru s aktivním uhlím pro záchyt pachů a plynů. 1. Částicový filtr 1. Částicový filtr s aktivním uhlím

Typické filtrační materiály: papír, naplavované textilie ze syntetických vláken, nebo skleněných mikrovláken, meltblown obvykle elektrostaticky nabíjený. Příklad filtrů firmy Mann-Hummel:

Ukázka umístění kabinového filtru v automobilu.

Různé tvary kabinových filtrů

2.2 Vzduchové filtry v motoru Použití: Při spalování je palivo smíšeno se vzduchem, ten je třeba vyčistit od částic, které by mohly poškodit motor. Jedná se především o částice prachu. Účinnost není tak velká, jako u kabinového filtru, důraz je kladen na životnost a odolnost vůči protržení (kombinace působení částic a vody). Způsoby filtrace: Pro osobní automobily částicová filtrace pomocí skládaných, nebo patronových skládaných filtrů. Pro nákladní a jiná užitková vozidla je před částicový filtr umístěn odstředivý odlučovač prachu (nebo jiný předfiltr) a je řešen záchyt malých kapek vody a jejich odvod. Pro ten účel je kontejner na filtr větší a opatřený ventilem odvádějícím zachycenou vodu.

Konstrukce filtru: Obvykle patronový skládaný, nebo kapsový skládaný Filtrační materiály: Papír s příměsí syntetických vláken, naplavovaná syntetická vlákna. Důležitá je hydrofobnost materiálu.

Odstředivý odlučovač prachu jako předfiltr Vzduchový filtr s odlučovačem vodník kapek

2.3 Spalinové filtry (exhaust filters) Princip a použití: Mohou doplňovat funkci katalyzátoru, případně jej nahradit – platí především pro stavební a jiné těžké stroje. Obvykle je nutné dodržovat minimální tlakový spád, jinak dochází ke snižování účinnosti funkce motoru. Konstrukce: Lamelové obtékané filtry, odstředivé usazování částic…

2.4 Olejové filtry (oil filters, lube oil filters) Princip: Olejový filtr se používá pro odstranění nečistot z motorového, nebo hydraulického oleje. V případě motorového oleje se jedná o malé částečky kovu, sazí a nespálených zbytků. Velikost filtrovaných částic je řádově v mikrometrech.

Způsoby záchytu částic: Mechanická filtrace skrz porézní média (pro běžné typy osobních automobilů). Filtrace probíhá obvykle systémem by-pass, kdy část filtrovaného oleje prochází filtrem a část jej obtéká. To je možné realizovat z důvodu cirkulace oleje v systému. Výhodou je menší namáhání filtru a vyloučení možnosti, že při jeho zanesení dojde k zastavení cirkulace oleje v motoru a tím k jeho poškození. Další možnosti určené především pro naftové motory větších vozidel: Magnetická filtrace Sedimentace (gravitační usazení částic) Odstředivá filtrace (využití jiné setrvačnosti částic, než oleje).

Oil flow through the filter Konstrukce olejového filtru: Obvykle patronový filtr s možností obtékání filtračního materiálu by-pass systémem. Bypass valve Oil flow through the filter

2.5 Palivové filtry (fuel filters) Princip a použití: Palivový filtr odstraňuje částice z paliva, které by mohly při spalování poškodit píst motoru. Tento filtr musí být schopen zachytávat i submikronové částice při různých režimech rychlosti toku paliva (volnoběh motoru i naplno sešlápnutý pedál plynu). Je nutné kontrolovat míru jeho zanesení částicemi, neboť při nárůstu tlakového spádu nad určitou mez dochází k snížení průtoku paliva a tím i k špatnému chodu motoru. Konstrukce: Obvykle se jedná o patronový filtr, který může být doplněn hrubým předfiltrem umístěným v palivové nádrži. Některé filtry určené zejména pro naftová paliva jsou schopny zachytávat též vodu obsaženou v palivu. Filtrační materiál je v tom případě hydrofobní a filtrační nádoba obsahuje též kontejner s odpouštěcím ventilem na záchyt a odvod vody. Materiály: naplavovaná syntetická vlákna, meltblown kombinovaný s dalšími materiály

Příklad palivového systému vozu Jaguar XJS

Příklady palivových filtrů:

Speciální filtry pro hybridní motory

To je konec povídání o filtraci v autech