CN101143296A - 多功能旋风式等离子空气处理机 - Google Patents
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Abstract
一种多功能旋风式等离子空气处理机，其包括具有切向进气管的圆筒形壳体和等离子发生器电源，在圆筒形壳体的中心设有出气管，在圆筒形壳体与出气管之间的环形区域中环向布置多个高压电极，高压电极通过绝缘连接件固定在圆筒形壳体上。本发明集旋风式除尘器和等离子空气处理机的功能于一体，可对空气中的粉尘、烟雾、油烟、水蒸气、恶臭和各种废气进行处理，将空气中各种粒状物(包括固态粒状物和液态粒状物)收集到集尘室内，将恶臭和各种废气转化为无毒、无味、无色的气体，从而使空气得到有效净化。本发明可普遍应用于各种需要对空气进行净化的场合，也可用于需要对空气中的粒状物进行回收的场合。
Description
所属技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种多功能旋风式等离子空气处理机。
背景技术
随着工业化进程的推进，需要对空气进行净化的需求与日俱增，并且对净化后空气的质量要求越来越高，所以有关空气净化的技术越来越受到人们的重视。
如中国专利号为90104733.3公开了一种电旋风除尘器技术，该技术将电气收尘与旋风收尘有机地结合成一体，其包括旋风筒体、进气管、排气芯管、灰斗和电极，该电极位于排气芯管和筒体之间并悬挂在旋风筒体顶部，该电极可以是由一个或者数个其两端设有芒刺的圆柱面构成，也可以是由多根电晕线或者空心钢管构成。但是，该技术只起收尘作用，而没有其它作用，应用领域受到一定限制。其次该技术中各电极与旋风筒体内侧壁之间的距离不能保证均匀一致，因为旋风筒体受制造技术所限，必定存在椭圆度，同时，旋风筒体的轴心线和环向布置的电极(或者圆筒形电极)的轴心线也不可能完全重合，环向布置的电极与旋风筒体侧壁也难以保证绝对平行，这就使得各电极与旋风筒体内壁之间的距离可能存在较大差别，所产生的电场强度也会随之出现较大差别，进而影响收尘效果。
又如中国专利号为02230143.7公开了一种管道式电子油烟净化技术，采用该技术的装置包括水平处理管道、垂直处理管道、辅助处理管道和高压脉冲发生器，在水平处理管道和垂直处理管道内分别设有水平设置的删状正极和垂直设置的删状正极，高压脉冲发生器的正极与各删状正极相接，高压脉冲发生器的负极与管道壳体相接。油烟在通过高压电场区时，发生一系列复杂的电化学反应，从而得到净化。实际上，该技术不仅可以净化油烟，也可以消除恶臭和分解各种废气。但是，该技术存在下列不足：
1.不适宜处理含粉尘量很大的气体，因为该技术中不包含收尘与排尘功能的结构。
2.在高压电场作用下，会出现高压电晕放电，随之会产生分解有机物的臭氧、高能电子、高能光子和其它高能粒子，同时还可能伴随氮氧化物的产生。其中氮氧化物和反应后剩余的臭氧可能随气流排出机外，造成新的环境污染。
3.气流通过高压电场区的速度不宜太大，换句话说对于要处理流量很大的气体就需要体积很大的设备，这就使得设备造价较高。
4.不适宜处理温度很高的气体，因为该技术中有一个电极为平板电极，而平板电极在高温时容易产生翘曲变形，使得正负电极之间各放电通道的距离不等，进而影响等离子发生器的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能旋风式等离子空气处理机，该空气处理机可对空气中的粉尘、烟雾、油烟、水蒸气、恶臭和各种废气进行处理，将空气中各种粒状物(包括固态粒状物和液态粒状物)收集到集尘室内，将恶臭和各种废气转化为无毒、无味、无色的气体，从而将空气得到有效净化。本发明可普遍应用于各种需要对空气进行净化的场合，也可用于需要对空气中的粒状物(包括固态粒状物和液态粒状物)进行回收的场合。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多功能旋风式等离子空气处理机，其包括一圆筒形壳体，所述的圆筒形壳体的上部设有切向进气管，其中心设有竖直安装的出气管，其顶部还设有顶盖，顶盖的外缘与圆筒形壳体顶部密封固定连接，顶盖的内缘与出气管的外壁密封固定连接；在圆筒形壳体与出气管之间的环形区域的中间环向布置多个高压电极，即发射极，各高压电极通过绝缘性能极佳的连接件固定在圆筒形壳体上，而圆筒形壳体作为另一个电极，即收尘极；在高压电极的下方设有集尘室；在所述圆筒形壳体的外侧设有等离子发生器电源，该电源也可以独立设置在其它位置；所述的出气管上设有空气后处理装置，该空气后处理装置可以设置在出气管的下方或下部，也可以设置在出气管的上方或上部。
所述的集尘室在其底板上或者在其侧板上设有可排出收集物的开口。
所述的空气后处理装置中设有可吸附在高压电场区未消除彻底的残余气体污染物的吸附剂和/或可加速臭氧分解的催化剂，所述的吸附剂可以是活性炭，可以是沸石，也可以是其它吸附材料。所述的催化剂是铂、钯、氧化锡、氧化钨、氧化锰、氧化铜、氧化铁、氧化铈、氧化钒及其混合物，也可以是其它催化剂。所述的吸附剂和/或催化剂装填在采用透气材料制成的两个桶状零件之间，该两个桶状零件再与出气管固定连接。所述的透气材料可以是丝网、可以是滤布、可以是无纺布、可以是PP棉、也可以是其它透气材料。
由于所述的高压电极采用绝缘性能极佳的连接件固定在圆筒形壳体上，而该连接件的尺寸可以严格控制，所以高压电极与圆筒形壳体之间的距离也就可以严格控制，而不受圆筒形壳体椭圆度的影响，这就从结构上保证了各电极放电负荷均匀，进而保证等离子发生器可以高效稳定运行。
各高压电极在其上下位置各采用一个绝缘连接件将其固定在圆筒形壳体上，为了使高压电极在温度变化较大时不会产生影响高压电极正常运行的变形，将其中的一个连接件采用主固定方式连接，而另一个连接件采用导向方式固定连接，以便于高压电极能在温度变化较大时可以在轴向自由伸缩，释放热应力。所述的主固定方式连接是指各零件连接后能够保持相对固定，无明显的相对位移；所述的导向方式连接是指各零件连接后在特定方向(在本文中指径向和周向)保持相对固定，无明显的相对位移，而在其它方向(在本文中指轴向)不保持相对固定，允许有明显的相对位移。
一方面，高压电极的固定方式采用了适当的结构，该结构在温度变化较大时，高压电极可自由伸缩，并保持直条状，不产生弯曲变形；另一方面，圆筒形壳体为轴对称结构，刚性较好，并且竖直设置，当温度变化较大时，热应力会使圆筒形壳体的直径产生变化，而不会在局部产生凹凸变形。这样，当温度变化较大时，仍然可以保证高压电极与圆筒形壳体内壁之间的距离基本不变，进而保证等离子发生器正常运行。换句话说，只要壳体和高压电极采用耐高温的导电材料(例如不锈钢、耐热钢等)制造，本发明多功能旋风式等离子空气处理机可以应用在高温场合，例如用于冲天炉的烟囱处理烟尘。
所述的高压电极可以是齿条状电极(如图7所示)，可以是栅条状电极(如图8所示)，可以是直板条状电极(如图9所示)，可以是丝状电极(如图10所示)，可以是管状电极(如图11所示)，也可以是其它形式的电极。考虑到尖端放电效应，优选齿条状或栅条状电极。齿条状电极的齿尖或者栅条状电极的芒刺尖应朝向圆筒形壳体的内侧壁。
本发明的进一步技术措施是：在环形布置的电极的内侧设置一个中筒，强制进入圆筒形壳体的空气在高压电场区回旋流动，充分利用高压电场区的等离子体(电子、正离子和中性粒子)、臭氧、高能原子、高能光子、自由基和激发态物种等活性基团的作用，提高净化效率和净化效果。
所述的高压电极设置在圆筒形壳体内侧壁和出气管外侧壁之间的环形区域的中间位置，并且高压电极与圆筒形壳体内侧壁之间的距离不得大于高压电极与出气管外侧壁之间的距离，高压电极数量一般应不少于4个，本专业技术人员知道可以设置更多的电极以加强处理效果。图12是本发明的一个实施例中关于高压电极、圆筒形壳体和出气管之间的位置关系示意图。结合图12可以对上述各零件的位置关系更清楚地进行说明：高压电极(11)正对圆筒形壳体的侧边(该侧边可以制成锯齿状或制成芒刺状)与圆筒形壳体(10)内侧壁之间的距离a，不得大于高压电极(11)正对出气管的侧边(该侧边不得制成齿状或芒刺状)与出气管(18)外壁之间的距离b。当高压电极(11)内侧设置导体材料制成的中筒(12)时，尺寸b指中筒(12)内侧壁与出气管(18)外侧壁之间的距离。一般地：应使a≤b，优选a<b；当设置中筒(12)时，应使a明显小于b，或者在中筒(12)与出气管(18)之间设置绝缘材料。
本发明的第一个可选技术措施是：在进气管内设置一根辅助管道。例如可以在该辅助管道内通入水流，则水流将沿着圆筒形壳体的内侧壁向下流动，使圆筒形壳体内侧壁表面保持一层水膜，这样，可以杜绝除尘过程中可能出现的二次扬尘问题，从而保证出气质量。也可以利用该辅助管道加入氨，改进除尘效果。
利用氨改进电除尘器性能的准确机理不十分清楚。一种可能的解释是氨与废气中残留的三氧化硫起反应生成硫酸氨和硫酸氢氨，它们起粘结剂作用，用于粘结除尘器中沉积的沉淀物。另一种可能的解释是氨造成颗粒团聚，导致更有效的颗粒收集。
本发明的第二个可选技术措施是：在所述的圆筒形壳体和等离子发生器电源之间设置绝热材料。当需要处理的空气温度很高时，该绝热材料可以避免高温对电气元件的影响，从而保证等离子发生器电源正常运行。
本发明的第三个可选技术措施是：当空气后处理装置设置在出气管的上部或上方时，可以在出气管内的下部设置辅助高压电极(辅助发射极)，该辅助高压电极通过绝缘连接件和紧固件固定在出气管的管壁上(出气管为辅助收尘极)，并在出气管的下方设置导气头。导气头的作用是将空气导向辅助高压电极(辅助发射极)与出气管内侧壁(辅助收尘极)之间的辅助高压电场区。气体在经过辅助高压电场区时，可以进一步得到净化。辅助高压电极的电源可以单独设置，也可以和本发明前面所述的高压电极同一个电源。优选辅助高压电极采用独立的电源，这样，可以根据需要采用不同的脉冲电压和/或不同的脉冲频率。
所述的辅助高压电极可以是齿条状电极，可以是栅条状电极，可以是直板条状电极，可以是丝状电极，可以是管状电极，也可以是其它形式的电极。考虑到尖端放电效应，优选齿条状或栅条状电极。齿条状电极的齿尖或者栅条状电极的芒刺尖应朝向出气管的内侧壁。
本发明的第四个可选技术措施是：所述的切向设置的进气管是一段截面形状和尺寸逐渐改变的管道，在离圆筒形壳体较远处为正方形截面，在邻近圆筒形壳体处为长方形截面(竖直边为长边，水平边为短边)。这种渐变形式的进气管有助于使气体中的颗粒物向外侧运动，即向着圆筒形壳体的内侧壁(收尘极)运动，从而提高除尘效果。
本发明的第五个可选技术措施是：所述的集尘室的上部设有可通过转动转轴进行启闭的上盖，其底部设有开启后可放出收集物的旋转底盖，或者设有密封底盖，密封底盖上设有接管，接管上设有阀门。集尘室的上端密封固定连接一锥形壳体，锥形壳体的上端与圆筒形壳体的下端密封固定连接。由于集尘室设置了上盖和底盖，这就为在线清理集尘室中的收集物提供了可能。例如：设备运行时，上盖处于开启状态，底盖或底盖下方的阀门处于关闭状态；当需要清理集尘室时，可关闭上盖，开启底盖或底盖下方的阀门，放出集尘室中的收集物；当集尘室清理完毕时，关闭底盖或底盖下方的阀门，再开启上盖。在整个清理过程中，对设备的连续正常运行没有任何影响。
本发明多功能旋风式等离子空气处理机运行时，接通等离子发生器电源，这样在高压电极和圆筒形壳体内侧壁之间的区域就形成高压电场，并产生高压电晕放电现象，将需要处理的空气从切向设置的进气管引入圆筒形壳体中，气体可以较低的速度进入，也可以较高的速度进入，气体进入圆筒形壳体后将围绕圆筒形壳体的中心回旋，边回旋边向下运动，在穿过高压电场区后再进入空气后处理装置，最后从空气处理机的顶部排出。气体中的颗粒物(包括液态和固态的颗粒物)，尤其是质量较大的颗粒物，在回旋运动时获得的离心力也较大，在离心力的作用下，将向着圆筒形壳体的内侧壁运动，当碰到内侧壁后将沿着内侧壁或者在内侧壁附近自然向下沉降，最后落入设置在高压电极下方的集尘室中。这样，空气中质量较大的颗粒物就被除去；而气体中质量较小的颗粒物，在高压电场的作用下将被荷电，这些小颗粒物在电场力和离心力的联合作用下，将向收尘极(壳体内侧壁)运动，碰到收尘极后将吸附在收尘极上，当吸附到一定厚度时，在重力作用下，将沿着内侧壁或者在内侧壁附近自然向下落入集尘室中。这样，空气中质量较小的颗粒物就被除去。气体中的气态污染物，在通过高压电场区时，在等离子体(电子、正离子和中性粒子)、臭氧、高能原子、高能光子、自由基和激发态物种等活性基团的联合作用下，发生一系列复杂的电化学反应，转化为无毒、无味、无色的气体，从而将空气得到有效净化。空气在经过高压电场区后已经得到高度净化，但是还可能存在微量残余的气态污染物、尺寸极小的颗粒、氮氧化物和臭氧，此外，固态粒状物在下掉过程中可能会产生二次扬尘，这些有害气体和二次扬尘，再经过空气后处理装置中的吸附剂和/或催化剂再次处理(吸附、催化和过滤)，使空气得到再次净化，保证出气质量。
对于设有辅助高压电极的实施例，空气在进入空气后处理装置之前，先经过辅助高压电极产生的辅助高压电场进行处理，然后再进入空气后处理装置，这样，可使空气进一步得到净化，保证出气质量。
本发明的有益效果是：集旋风除尘器、静电除尘器和等离子空气处理机于一体，结构简单紧凑，制造成本低，可对空气中的粉尘、烟雾、油烟、水蒸气、恶臭和各种废气进行处理，将空气中各种粒状物(包括固态粒状物和液态粒状物)收集到集尘室内，将恶臭和各种废气转化为无毒、无味、无色的气体，使空气得到有效净化。本发明可普遍应用于各种需要对空气进行净化的场合，也可用于需要对空气中的粒状物进行回收的场合。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为图1的B向视图。
图3为图1的A--A剖视图。
图4为图3的A向视图。
图5为图3的B--B剖视图。
图6为本发明实施例二的结构示意图。
图7为齿条状电极示意图。
图8为栅条状电极示意图。
图9为直板条状电极示意图。
图10为丝状电极示意图。
图11为管状电极示意图。
图12为高压电极、圆筒形壳体和出气管之间的位置关系示意图。
图13为本发明实施例三的结构示意图。
图14为图13的A向视图。
图15为图13的B--B剖视图。
图16为本发明实施例四的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明进行详细描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例一：结合图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例多功能旋风式等离子空气处理机，其包括一圆筒形壳体(10)，圆筒形壳体(10)的上部设有截面渐变形式的切向进气管(14)，其中间设有竖直安装的出气管(18)，其下方设有集尘室(13)，其顶部设有顶盖(16)，顶盖(16)的外缘与圆筒形壳体(10)顶部通过密封圈(17)和紧固件进行密封固定连接，顶盖(16)的内缘与出气管(18)的外侧壁采用焊接密封固定连接；在圆筒形壳体(10)与出气管(18)之间的环形区域的中间环向布置4根齿条形高压电极(11)，齿条形高压电极(11)通过电绝缘性能极佳的连接件(15)、螺栓(5)、螺母(6)、垫圈(7)、螺母(57)、垫圈(56)和螺栓(8)固定在圆筒形壳体(10)上，其上部采用主固定方式连接，其下部采用导向固定方式连接，而圆筒形壳体(10)作为另一个电极；在环形布置的齿条形高压电极(11)的内侧设置一个中筒(12)；在所述圆筒形壳体(10)的外侧壁设有等离子发生器电源(20)，在圆筒形壳体(10)和电源(20)之间设有绝热板(19)；所述的出气管(18)的下方设有空气后处理装置，该装置中设有活性炭(24)，活性炭(24)装填在采用丝网制成的两个桶状零件(25、26)之间，该两个零件(25、26)与出气管(18)的下端采用环板(9)、螺母(23)、螺栓(21)和垫圈(22)进行固定连接。
所述的集尘室(13)的上部设有带转轴(3)的上盖(2)，其底部设有可绕铰链轴(1)转动的底盖(39)和快开式锁紧机构，该锁紧机构包括转轴(27)、转臂(28)和带环的锁紧螺钉(29)，集尘室(13)壳体的上端密封固定连接(采用焊接)一锥形壳体(4)，锥形壳体(4)的上端与圆筒形壳体(10)的下端采用焊接进行密封固定连接。
所述的进气管(14)内设有一根辅助管道(31)，与辅助管道(31)连通的接管(30)设置在进气管(14)的侧壁上。
实施例二：结合图6所示，本实施例多功能旋风式等离子空气处理机，集尘室底部设置底盖(34)，底盖(34)通过密封圈(33)、螺母(36)、垫圈(35)、螺栓(37)和集尘室(13)的壳体密封固定连接，底盖(34)上设有开口(32)，开口(32)处设有接管，接管上装有阀门(38)，在圆筒形壳体(10)和等离子发生器电源(20)之间不设绝热材料，空气后处理装置(41)设在出气管的上部并采用紧固件与出气管(18)固定连接，在圆筒形壳体(10)与出气管(18)之间的环形区域的中间环向布置4根栅条状高压电极(40)。本实施例其它要求与实施例一相同。
实施例三：结合图13、图14和图15所示，本实施例是在实施例二的基础上，在出气管(18)内的中下部设置栅状辅助高压电极(44)，电极(44)的芒刺尖指向出气管(18)的内壁，电极(44)通过绝缘连接件(45)、螺栓(47)、螺母(49)、垫圈(48)、螺栓(50)、螺母(51)和垫圈(52)固定在出气管(18)的管壁上，并在出气管(18)的下方设置导气头(42)。导气头(42)与连接板(43)向内延伸的4个筋条(53)的端部通过焊接固定连接，连接板(43)再通过紧固件与出气管(18)的下端固定连接。各筋条(53)之间的区域用作气流通道。本实施例其它要求与实施例二相同。
实施例四：结合图16所示，本实施例是对实施例一的一种简化，取消实施例一中的空气后处理装置、锥形壳体和集尘室中的上盖，将圆筒形壳体(55)向下延伸，使其下部成为集尘室壳体，并将底板(54)和集尘室壳体焊接成一体，在集尘室壳体侧壁设置活动门(46)，活动门设有开启和锁紧机构，活动门(46)与集尘室壳体(55)之间设有密封垫。本实施例其它要求与实施例一相同。本实施例结构的优点是：在设备停机时，可以方便地彻底清除集尘极(圆筒形壳体内侧壁)上附着较强、难以自然下掉的收集物，适用于对出气质量要求较低的场合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的几个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种多功能旋风式等离子空气处理机，其包括具有切向进气管的圆筒形壳体和等离子发生器电源，在圆筒形壳体的中心设有出气管，在圆筒形壳体与出气管之间的环形区域中环向布置高压电极，其特征在于：所述的高压电极通过绝缘连接件固定在圆筒形壳体上。
2.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的高压电极是齿条状电极或者栅条状电极。
3.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的高压电极的下方设有集尘室，集尘室的底部或者侧壁设有可排出收集物的开口。
4.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的出气管连接有空气后处理装置。
5.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的进气管是一段截面形状和尺寸逐渐改变的管道。
6.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的进气管内设有辅助管道。
7.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的圆筒形壳体和等离子发生器电源之间设有绝热材料。
8.按照权利要求4所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的空气后处理装置中包含吸附剂或催化剂。
9.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的高压电极在其上下位置各采用一个绝缘连接件将其固定在圆筒形壳体上，其中的一个连接件采用主固定方式连接，另一个连接件采用导向方式固定连接。
10.按照权利要求1所述的多功能旋风式等离子空气处理机，其特征在于：所述的出气管内设有辅助高压电极。
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