Циклон в промышленном пылесосе: сколько пыли реально доходит до фильтра

Как циклонная система промышленного пылесоса влияет на загрязнение фильтра

При выборе промышленного пылесоса обычно сравнивают мощность, разрежение, расход воздуха, объём бака и класс фильтрации. Но при работе с цементной, бетонной, порошковой и другой мелкодисперсной пылью важен ещё один вопрос:

какая часть собранной пыли вообще доходит до основного фильтра?

Чтобы оценить влияние конструкции системы пылеосаждения, мы провели сравнительные испытания нескольких вариантов пылесоса Дастпром на одной и той же сложной пылевой смеси.

Результаты показывают: последовательная циклонная сепарация позволяет заметно снизить пылевую нагрузку на фильтр и лучше сохранить расход воздуха при длительной работе.

Что должен делать циклон

Задача циклона — отделить загрязнения из воздушного потока до основного фильтра.

Для этого воздух получает организованное вращательное движение. Частицы пыли вследствие своей инерции смещаются к наружной части потока, подходят к стенкам циклона и выпадают из него.

Поэтому наличие слова «циклон» в характеристиках само по себе мало что говорит о качестве конструкции.

Важно другое:

• как воздух входит в циклон;
• какую траекторию проходит;
• с какой скоростью движется;
• где оседает отделившаяся пыль;
• может ли она повторно попасть в поток;
• сколько загрязнений в итоге достигает фильтра.

Почему в Дастпром используются последовательные циклоны

В первом циклоне загрязнённый воздух поступает тангенциально в корпус большого диаметра.

Конструкция входа снижает скорость потока и направляет его с небольшим уклоном вниз. Воздух организованно вращается вдоль корпуса без излишней турбулентности.

Здесь преимущественно отделяется более крупная и тяжёлая фракция.

Специальный элемент — так называемый «зонтик» — отделяет активную воздушную зону от уже выпавшего в бак мусора и уменьшает его повторный захват потоком. В картинке ниже схема пылеосаждения самого популярного для полировке бетонных полов пылесоса Дастпром:

После первой ступени воздух поступает через два наклонных канала во второй циклон. В каналах скорость увеличивается, а диаметр следующего циклона меньше.

Для вращательного движения действует зависимость:

a = v² / r,

где v — скорость потока, а r — радиус вращения.

Поэтому увеличение скорости при уменьшении радиуса создаёт более интенсивные условия для отделения мелких частиц.

Баки разных циклонных ступеней герметично разделены.

Так два циклона выполняют не одну и ту же функцию дважды, а последовательно работают с различными фракциями загрязнений.

Как проводились испытания

Для проверки использовалась сложная тестовая смесь, включавшая:

• перетёртый песок;
• цемент;
• порошковую краску;
• мелкие и особо мелкие фракции производственной пыли.

Пылесос работал в намеренно тяжёлом режиме: пыль подавалась в большом количестве непосредственно из подготовленной массы.

Один этап испытания составлял 500 кг смеси.

После каждых 500 кг основной фильтр снимался и взвешивался на точных весах.

Общая обработанная масса для каждой сравниваемой конструкции составила 5 000 кг тестовой пыли.

Это внутреннее сравнительное испытание производителя. Оно не является стандартизованным лабораторным определением фракционной эффективности циклона, поэтому результаты следует использовать именно для сравнения испытывавшихся конструкций между собой.

Что показали 5 тонн тестовой пыли

При одинаковой методике испытания двухциклонная система снизила прирост массы фильтра примерно на 33% относительно варианта без полноценной циклонной сепарации.

Трёхциклонная система снизила его примерно на 52%.

По сравнению с двухциклонной конструкцией дополнительная циклонная ступень уменьшила накопление пыли на фильтре ещё примерно на 29%.

То есть после обработки 5 тонн сложной тестовой смеси на фильтре трёхциклонной системы оказалось 272 г, а в варианте без полноценной предварительной циклонной сепарации — 572 г.

Разница — более чем в два раза.

Что происходило с расходом воздуха

Загрязнение фильтра интересно не само по себе. Для пользователя важно, как оно влияет на производительность пылесоса.

По результатам испытаний:

Чем меньше пыли накопилось на фильтре, тем меньше оказалось снижение расхода воздуха после большой пылевой нагрузки.

Именно это имеет практическое значение при продолжительной работе.

Покупателю важна не только производительность совершенно нового пылесоса, но и то, какой воздушный поток останется после сотен и тысяч килограммов собранной пыли.

Важное пояснение к цифрам 0,01144%, 0,00764% и 0,00544%

Эти значения не являются эффективностью циклонов.

Например, показатель 0,00544% означает только следующее:

после обработки 5 000 кг тестовой смеси прирост массы основного фильтра составил 272 г, то есть 0,00544% от массы обработанной смеси.

Из этого нельзя сделать вывод, что циклоны имеют эффективность 99,99456%.

Для такого утверждения потребовалось бы отдельно измерять всю массу, задержанную каждым циклоном, количество пыли на внутренних поверхностях, возможный вынос после фильтра и другие составляющие материального баланса.

Но для сравнения трёх конструкций, испытанных одинаковым способом, показатель нагрузки на фильтр очень информативен.

Зачем после циклонов нужен HEPA-фильтр

Циклон и HEPA-фильтр выполняют разные задачи.

Циклоны предварительно отделяют пыль.
HEPA-фильтр выполняет финишную очистку воздуха.

Чем меньше пылевая нагрузка достигает фильтра, тем медленнее может увеличиваться его сопротивление и тем реже требуется обслуживание.

Поэтому инженерная идея многоступенчатой системы достаточно проста:

не заставлять фильтр выполнять ту работу по пылеосаждению, которую можно выполнить до него.

Как проверить промышленный пылесос перед покупкой

Попросите продавца показать путь загрязнённого воздуха внутри машины и ответить на пять вопросов:

1. Куда направляется воздух сразу после входного патрубка?
2. Как создаётся вращательное движение в циклоне?
3. Где собирается отделившаяся пыль?
4. Что препятствует повторному захвату уже осевшей пыли?
5. Сколько загрязнений в реальных испытаниях достигает основного фильтра?

Последний вопрос зачастую говорит о конструкции больше, чем сама надпись «циклон».

Результат испытания в трёх цифрах

После обработки 5 000 кг сложной тестовой пыли на основном фильтре накопилось:

572 г — без полноценной циклонной сепарации;

382 г — два последовательных циклона;

272 г — три последовательных циклона.

В пересчёте на массу обработанной пыли это соответственно:

0,01144% → 0,00764% → 0,00544%.

Одновременно снижение расхода воздуха составило:

14,8% → 11,4% → 7,1%.

Это не расчётная рекламная эффективность циклона, а результаты конкретного сравнительного испытания в одинаковых условиях.

И именно поэтому при выборе промышленного пылесоса имеет смысл смотреть не только на мощность двигателя и класс фильтра, но и на то, какой путь проходит пыль до фильтра.