水力空调滤筒清洗机的研制

摘要：中央空调箱内普遍采用滤筒式自动清灰高效过滤器,安装在新、回风混合段与表冷段之间。空调运行过程中，新风和回风把混有粉尘（烟尘）的空气带进空调箱，粉尘（烟尘）就会被滞留在滤筒里，过滤后的清洁空气进入空调器下一流程。传统的滤筒清洗方法，是使用水枪人工清洗，不但花费时间长，劳动强度大，而且滤筒是否冲洗干净的判断标准模糊，只能根据目测，清洗效果不能得到保证，清洗后的滤筒初始压差在0.4KPa左右。为提高中央空调滤筒的清洗效果，减少人力资源的浪费，本实用新型目的在于提供一种操作维护方便、清洗效果佳、效率高，安全性好的水力空调滤筒清洗机。

关键词：滤筒；压差；喷孔

一、背景及意义：

在2009年的全国烟草工作会上，国家烟草专卖局提出要全面加强基础管理和基层建设，积极开展优秀卷烟工厂创建活动。同时，2009年也是河南中烟工业有限责任公司“实现新跨越”的第一年和许昌卷烟厂实现“一流目标”的起步之年。

许昌卷烟厂动力车间作为动力保障部门，负责为全厂生产生活提供稳定的动力输出以及环境控制。随着烟草工艺技术的不断提高，对生产现场温湿度考核更加严格，这对动力车间对生产环境的保障提出了新的挑战。许昌卷烟厂动力车间共有组合式中央空调十七台，采用滤筒式自动清灰高效过滤器,安装在新、回风混合段与表冷段之间。

空调运行过程中，新风和回风把混有粉尘（烟尘）的空气带进空调箱，粉尘（烟尘）就会被滞留在滤筒里，过滤后的清洁空气进入空调器下一流程。当滤筒的前后压差达到0.68KPa时，证明滤筒上滞留粉尘（烟尘）过多，过滤效果下降，并且已经影响空调机组的正常送风量，此时将对滤筒进行更换、清洗。传统的滤筒清洗方法，是使用水枪人工清洗，不但花费时间长，劳动强度大，而且滤筒是否冲洗干净的判断标准模糊，只能根据目测，清洗效果不能得到保证，清洗后的滤筒初始压差在0.4KPa左右。

为持续提高动力车间的生产组织能力、工艺保障能力、成本控制能力，减少人力资源的浪费，提高劳动效率，降低劳动强度，本项目应运而生。

二、选定方案：

本项目研究从安全性、清洗速度、清洗效果、设计复杂性、使用方便性、工人劳动强度等方面综合考虑，在设计之初，我们制定了5项基本目标：

1、安全性:由于本项目是清洗设备，在设计过程中我们要尽量避免机器用电驱动，防止水、电接触发生安全事故，为操作人员提供安全、可靠的工作环境。

2、设计复杂性：尽量减少机械联动装置，降低设备结构复杂性，避免因构件过多对设备维护保养造成不必要的负担和费用。

3、清洗效果：能彻底清除滤筒表面和皱褶内的灰尘，清洗后滤筒压差明显低于传统方法清洗后的0.4KPa，并且在清洗过程中运转平稳，对滤筒无损伤。

4、清洗效率：传统清洗方式相比，清洗效率要明显提高，并且能够明显降低工人的劳动强度。

5、操作性：操作简便。开启和停机过程简单，易掌握。对操作人员无特别技术要求。

在清洗滤筒的过程中，如果能使其旋转，则能够较大幅度的提高清洗效率和清洗效果。我们构想出使用清洗介质自推和电机驱动两种旋转方式；根据现有的资源,我们选择水、压缩空气、毛刷作为待选清洗介质。

方案论证

我们根据方案的自身优缺点入手，分别从压力、摩擦力、环境、设计难度等因素对6种方案进行一一论证，得到两种比较可行的方案，即：1#方案和4#方案。随即又对这两种方案进行进一步优选，并从七个方面进行深入调查、分析，对比1#方案和4#方案，并最终确定1#方案（用水的推力做动力，用水做清洗介质）为最优方案：

三、具体方案内容：

在充分考虑以上几条基本目标的基础上，组织相关技术人员进行设计开发。该水力空调滤筒清洗机由底座、管道、喷管、滤筒支架及加压泵组成，底座上铺设主管道，主管道连接各支路，支路连接至少两个并列的清洗单元，每一清洗单元由如下部分组成：在底座中心分别并列设置一个柱形过滤筒支架和一个锥形过滤筒支架，支架底部分别与管道支路相连，管道支路与穿过旋转底座上轴承内径垂直喷管一端相连；与每个滤筒支架位置相对应，在底座外切面隔有一定间距沿主管道方向引出四根竖直并列喷管，作为正洗喷管；并且在主管道及喷管进出水处分别安装阀门，以便于使用时调节水压及维修。

柱形过滤筒支架或锥形过滤筒支架由旋转底座、轴承、支架和喷管组成，旋转底座采用大盘和小盘相扣，轴承位于两小盘之间，固定于大盘中间，大盘扣于小盘上，喷管从轴承内径穿出，作为反洗喷管；为了便于固定滤筒，防止其在旋转过程中发生倾斜、偏心，在大盘上固定有锥形或圆柱形支撑架；锥形或圆柱形支撑架由三个支撑杆和一个环形圈组成，支撑杆与环形圈以焊接方式连接；大盘上留有排水孔；喷管顶部加装可拆卸的堵头，以便于清洗喷管，喷管管体上分布有喷水孔；喷管长度等于或长于过滤筒。

为了保证清洗效果，要求喷孔要有合适的出水压力。我们选择自来水作为清洗机的水源，在使用中发现水压偏低，滤筒吸水后，负荷加大，滤筒在清洗过程中易出现停机情况。于是，我们将加压泵与主管道入水管相连，以保障清洗压力和旋转推力。

清洗机在使用过程中，为提高效率，方便操作，减少操作人员工作量，技术人员又在主管道上加装电动阀、控制按钮及定时器。

喷管是清洗机上重要的组件，它是依靠管道加压泵提供的压力，从正洗喷管、反洗喷管的若干喷孔上，分别从滤筒内部和外侧喷水，对滤筒进行清洗，清洗过程中产生的推力，使滤筒自动旋转，达到完全清洗的目的。我们对喷管的数量、位置及喷孔的排列方式、数量和孔径大小进行了实验：

结果如下;

为了保证清洗效果及减少对滤筒的阻力，设计了三种外喷孔的排列方式：A、直线式b、分散式 c、对称式，最终，为了保证外喷孔出水对滤筒的推力，防止力量分散，将外喷孔的排列方式设计为直线式。

为了使喷孔压力满足要求，保证清洗效果，喷孔总的出水面积不能大于喷管的截面积。即：喷孔数量×喷孔截面积≤喷管截面积。滤筒高度为66CM，为了保证滤筒各个部分彻底清洗，在长度为66CM的喷管上均匀加工出合适数量的喷孔，进行实验。

当喷孔直径为1.5时，最多可以打喷孔 177 个

当喷孔直径为2.0时，最多可以打喷孔 100 个

当喷孔直径为2.5时，最多可以打喷孔 64个

考虑到喷孔数量×喷孔截面积≤喷管截面积；根据经验和加工难度，决定选择最大喷孔数的60%、75%、90%进行计算，根据不同的孔径选择相应的喷孔数量，分组进行试验。

根据上表确定的九种方案，在时间、供水压力一定的情况下进行试验，5#和6#方案最好，考虑到6#方案耗水量较大，决定选用5#方案，即：喷孔直径为2MM，喷孔数量为75个。

本项目所制作成型的清洗机，修理工独具匠心的模仿水车的原理，利用水的推力作为动力，实现滤筒边旋转边清洗，整个清洗过程简单、高效、安全、方便。

同时，本项目还进行了一系列改进和创新，使之无论在技术架构、系统结构、使用性能上都达到了国内先进水平，并具有一些特色鲜明的优势。

四、清洗效果检验

1、使用水力清洗机清洗后的滤筒初始压差为0.22KPa，远低于传统方法清洗后的0.4Kpa。

2、对水力清洗机的效率检查

采用水力清洗机清洗，需要一个人操作机器，两个人装卸滤筒。三个人每次可以清洗两套锥形和柱形滤筒，用时4分钟。4分钟×24套=96分钟。

本实用新型安全、易操作，使用后可大大改变使用喷枪清洗的传统清洗方式，清洗后压差在0.22KPa左右，劳动强度和清洗时间大大降低，提高了清洗滤筒效率，达到了较好的清洗效果，为中央空调器输送介质的清洁度、舒适度打下了坚实的基础。

五、技术创新型、先进性和成熟程度

本项目所制作成型的清洗机，修理工独具匠心的模仿水车的原理，利用水的推力作为动力，实现滤筒边旋转边清洗，整个清洗过程简单、高效、安全、方便。同时，本项目还进行了一系列改进和创新，使之无论在技术架构、系统结构、使用性能上都达到了国内先进水平，并具有一些特色鲜明的优势：

1．整个清洗过程是采用水的推力为动力，用水作为清洗介质，实现滤筒边旋转边清洗。能够较大幅度的提高清洗效率和清洗效果。

2．整个机器结构简单，没有机械传动装置，使用过程中基本是免维护的。

3．操作简便，易学易用，对操作人员没有额外的使用要求。

4．由于是用水作为动力驱动，整个清洗过程安全可靠、实用，避免了由于电力驱动而造成的不安全因素。

参考文献

[1] 陶竹君 《水力学与应用》 中国建筑工业出版社 2005-5-1