CN101912711B - 风能除尘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气除尘设备，尤其是涉及一种使用自然风力、绿色无污染的立式套筒式结构的空气除尘器。本发明产品由除尘、动力两大模块组成，包括套筒底座、套筒、离心螺旋片、芯、变速支架、风罩底座、滚柱、变速齿轮、风罩扇叶、风罩顶板、中心轴、风罩转轮、滚珠轴承、抽气扇、滤尘海绵、滤尘网、芯底座17个零件，克服目前公知除尘器的缺陷，扬优避劣，推陈出新，力求在减轻单位体积、提高可靠性的同时，最大限度地降低除尘器的生产成本和运行成本，形成一种以自然风力为动力、无需额外动力的空气除尘装置，具有结构简单、成本低廉、运行可靠、维修便捷等特点，可广泛应用于生活、生产、办公、商业、娱乐、防沙等行业，适合于家庭、工厂、机关、商店、酒楼、绿化等场合的使用，具有广阔的市场应用前景和较高的经济实用价值。

Description

风能除尘器

技术领域

本发明涉及一种空气除尘设备，尤其是涉及一种使用自然风力、绿色无污染的立式套筒式结构的空气除尘器。

背景技术

除尘器，是一种用来清除气流中灰尘的装置，可以将气流中的尘埃砂土成分剥离，还空气以纯净、清新的面目。

对空气吸送式机械而言，含尘气流经过风机会影响风机寿命；又如锅炉燃烧不良时会冒黑烟，排烟中含有大量飞灰，严重污染大气；因此，除了要从源头抓起、改进燃烧外，还要采用各种除尘器，以净化使用的空气流。

目前公知的除尘器，常用的有沉降式、水膜式、旋风式、过滤式和静电式，这些除尘器无论是可采用立式结构还是采用卧式结构、悬空式结构，均需耗费大量的电能或水能，占用地块大，运行成本高，且存在着结构复杂、维修困难、机件更换繁琐等缺陷，影响到除尘器的应用范围和经济效果。

发明目的

本发明的目的，在于设计出一种比目前公知除尘器成本更为低廉、结构更简单、运行更可靠、维护更为便捷、且无需使用电源的除尘装置，赋予除尘器以更大的应用范围和更宽广的使用空间。

发明内容

本发明在综合目前公知除尘器的基础上，克服现有除尘器的缺陷，扬优避劣，推陈出新，力求在减轻单位体积、提高可靠性的同时，最大限度地降低除尘器的生产成本和运行成本，设计出一种以自然风力为动力、无需使用电能或水能、且结构尽可能简单、成本尽可能低廉、运行尽可能可靠、维修尽可能便捷的空气除尘装置。

本发明所依据的有离心力原理、筛网原理、流体动力原理等，这些原理主要特征是：

1，离心原理──当一个质点沿曲线运动或作圆周运动时，由于惯性的原因，该质点会作离开曲率中心的运动（如在弯曲公路高速行驶的汽车会向路的外侧边缘滑动），该运动的方向是曲率半径的切向。

2，筛网原理──当混杂在空气中的物体随着气流流向一定孔径的网状器具时，小于孔径的物体会随着气流穿透出网状物，大于孔径的物体则留在网状物内部。

3，流体动力原理──当流体流向物体时，如物体受到的作用力大于物体静止的惯力，物体被推动；如物体受到的作用力小于物体静止的惯力，物体保持静止；物体被推动运动状态变化的快慢（加速度的大小），跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

4，齿轮传动原理──利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动；齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动；齿轮传动具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点，齿轮传动的转速比与齿轮之间的直径比（或周长比）成反比，即：主动轮直径越大、从动轮直径越小，则从动轮的转速越快；反之，主动轮直径越小、从动轮直径越大，则从动轮的转速越慢。

5，负压效应──负压，是指某一区域或局部的大气压力低于现存的大气压力（取作参考零点）。当某一区域出现大气负压时，周围较高气压的空气即流向该区域，对该区域予以补充。

根据上述原理，本发明所采用的技术方案是：

⑴ 设计一种风能除尘装置，由除尘、动力两个模块组成；所述的除尘模块，采用复壁式筒状结构，集除尘、滤尘、纳尘功能于一体，作为装置的主体；所述的动力模块，采用自然风力为动力，作为支持装置运行的能量来源。

⑵ 使用多个能够正面兜截或斜面兜截气流的风能扇叶，组成能够在任意方向利用自然风力的全角度风罩，为装置的运行提供动力，使整个产品绿色化，无需其他动力即可运行。

⑶ 在风罩内部设置变速花键，结合变速齿轮、中心轴等零部件，形成动力变速组件，以在从动轮中心轴上获得比主动轮风罩转轮大20倍以上的转速，使安装在中心轴上的抽气扇生成强劲抽拔气流。

⑷ 将除尘器主体设计为圆筒体，并将进风管道设计为螺旋向下形态，以此使进入装置的空气形成绕心旋转气流；通过旋转运动，使气流中较有重量的砂尘产生离心现象，附在进风管道外侧运行，与清净空气分离。

⑸ 将除尘器圆筒体设计为双层套筒结构，内层筒壁与外层筒壁之间形成复壁空间，以容纳从气流中分离出来的砂尘；同时，在内层筒壁上，沿进风管道定距方式设置多个纳尘口，以随时收纳从旋转气流中分离出来的砂尘。

⑹ 将除尘器出气管道设计为筒状，垂直置于除尘器圆筒的中心，并使出气管道的底端略低于螺旋管道的出口端，以此实现两个功能：一，保持从螺旋管道出来的气流的自由旋转下落趋势，使处于旋转气流外围的剩余砂尘继续离心附壁坠落；二，使处于旋转气流内侧的清净空气急速转弯，上扬进入出气管道，甩脱气流中砂尘的夹缠。

⑺ 在出气管道中设置高密度的滤尘网和滤尘海绵，彻底拦截气流中剩余的飞灰。

与目前公知的除尘设备相比，本发明所形成的除尘器，可以取得下列有益效果：

1，体积精悍──本发明产品的主体仅由一个圆筒体和一个球状体组成，体积精悍，集除尘、滤尘、纳尘功能于一体，适应多种场合的使用。

2，无需额外动力──本发明产品的运行动力由自身装置吸取自然风力提供，无需电能、水能、燃料能等外部动力，运行成本低廉。

3，工作可靠──本发明产品使用多种方式，对空气中的砂尘进行多级过滤，几乎不受人工干预因素和电力因素的影响，工作稳定可靠，除尘效率高。

4，适应性强──本发明形成产品不但适应于家庭、办公室、会议厅等日常生活工作场所，而且适应于餐厅、舞厅、酒店、夜总会等饮食、娱乐场所，可适应于一切含有风尘飞沙厂矿企业的使用。

5，应用范围广──本发明单机产品除了可用作空气除尘使用之外，也可用于工作、办公场所的换气使用；多个单机产品进行大规模阵列，更可成为治理沙尘暴的利器，适应防沙抗风、野外应急的需要。

另外，本发明产品还有使用简单、工作环境安静，工作效率高等特点，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会价值。

下面，结合一实施例及附图，对本发明作进一步说明。

附图说明

图1，是本发明一实施例的结构组织图。

图2，是本发明一实施例产品的全剖示意图。

图3，是本发明一实施例产品的除尘部件局部剖示图。

图4，是本发明一实施例产品蓄尘部件立体图。

图5，是本发明一实施例产品的滤尘部件零件示意图。

图6，是本发明一实施例产品的动力模块零件示意图。

图7，是本发明一实施例产品风罩转轮立体半剖图。

图8，是本发明一实施例产品装配成型后的外观立体图。

具体实施方式

本发明作为一项产品技术方案，通过特定模块的组合，可得到具体实施；本发明产品结构组织如图1所示。

图1中，本发明所述的风能除尘器，由除尘、动力二个模块组成；在不同的模块中，又包含着不同的部件，其中：

◆ 除尘模块──包含除尘、蓄尘、滤尘三个部件。

◆ 动力模块──包含风罩、抽气二个部件。

产品的每个部件，均包含着若干种零件或组件；某些关键零件，又包含若干个关键的组成部分，其中：

◇ 除尘部件──包含着套筒和离心螺旋片两个零件；其中的套筒零件，又包含着进风口、外层筒壁、内层筒壁和纳尘口四个组成部分。

◇ 蓄尘部件──仅由底座套筒一个零件组成，该零件包含着底座本体、内螺纹、外花纹、凹弧底四个组成部分。

◇ 滤尘部件──包含着芯、芯底座、滤尘网、滤尘海绵四个零件。

◇ 风罩部件──包含着风罩顶板、风罩扇叶、风罩转轮、风罩底座、滚柱五个零件；其中的风罩转轮，包含着转轮本体、变速花键、倒锥面、转轮外壁四个组成部分。

◇ 抽气部件──包含着一个变速组件和一个抽气扇零件；其中的变速组件，包含着变速齿轮、中心轴、变速支架和滚珠轴承四个零件。

实施例各个零件之间的配合关系如图2所示。

图2中，风能除尘器由套筒底座（1）、套筒（2）、离心螺旋片（3）、芯（4）、变速支架（5）、风罩底座（6）、滚柱（7）、变速齿轮（8）、风罩扇叶（9）、风罩顶板（10）、中心轴（11）、风罩转轮（12）、滚珠轴承（13）、抽气扇（14）、滤尘海绵（15）、滤尘网（16）、芯底座（17）这17个零件组成；其中：套筒（2）、离心螺旋片（3）两个零件相互配合，构成除尘部件；芯（4）、滤尘海绵（15）、滤尘网（16）、芯底座（17）四个零件相互配合，构成滤尘部件；变速支架（5）、风罩底座（6）、滚柱（7）、风罩扇叶（9）、风罩顶板（10）五个零件相互配合，构成风罩部件；变速齿轮（8）、中心轴（11）、滚珠轴承（13）、抽气扇（14）、变速支架（5）五个零件相互配合，构成抽气部件。

在实施例中，除尘部件采用复壁式筒状结构，集除尘、滤尘、纳尘功能于一体，是装置的主体，它的具体结构如图3所示。

在图3中，套筒（2）包含进风口（20）、外层筒壁（18）、内层筒壁（19）、纳尘口（21）、外螺纹（22）五个结构组成部分，其中，进风口（20）、内层筒壁（19）这二个部分与离心螺旋片（3）零件、芯（4）零件配合，形成一条自上而下的螺旋进风管道；纳尘口（21）沿进风管道定距排列，用于收纳气流中的砂尘；外层筒壁（18）与内层筒壁（19）之间形成复壁空间，用于容纳从纳尘口（21）越壁而进的砂尘，并用于阻止已在复壁空间屯积的砂尘重新返回进风管道。

在发明实施例中，容纳、屯积砂尘的除了外层筒壁（18）与内层筒壁（19）之间所形成的复壁空间外，还有置于套筒零件下端的蓄尘部件。该部件具体结构如图4所示。

图4中，蓄尘部件由一个套筒底座（1）组成，该零件包含底座本体（23）、内螺纹（24）、凹弧底（25）、外花纹（26）四个结构组成部分；其中，内螺纹（24）用于与套筒零件（2）的外螺纹（22）配合连接，外花纹（26）用于减轻底座本体（23）的重量，并用于增大用户旋握套筒底座的摩擦力；凹弧底（25）用于贮蓄从内外层筒壁落下的砂尘，同时与套筒（2）的复壁空间相配合，共同组成蓄纳风沙尘粒的物理空间。

在本发明实施例中，实现空气除尘功能的物体除了除尘部件之外，还有滤尘部件；该部件包含芯（4）、芯底座（17）、滤尘网（16）、滤尘海绵（15）四个零件，外观如图5所示。

图5中，芯（4）为双头开放式圆筒体，顶端外沿翻边，底端设置外螺纹，用于与芯底座（17）配合连接，紧扣内纳的滤尘网（16）；滤尘网（16）外观为封顶圆筒状，外围直径为芯（4）内壁直径的2/3至4/5，高度为芯（4）高度的1/2至4/5，表面网孔规格根据滤尘需要而定，一般在180目至260目之间；滤尘海绵（15）用于截留空气中的细小飞灰，其形状为圆柱状，高度为滤尘网（16）高度的1/2至1/10，直径略大于滤尘网（16）内壁直径，以过盈配合方式置于置于滤尘网（16）的顶端。

在实施过程中，芯（4）本身就是一条抽气管道，与风能部件配合，可以对除尘器内部空气进行空气抽拔，造成除尘器内部空间的空气负压，使外部空气因为这个负压而涌进除尘器中来，并通过进风管道而形成螺旋回转的气流。

承担抽拔除尘器内部空气任务的是抽气部件，而抽气部件的运行，则由风罩部件提供动力，两者配合构成了本发明产品的动力模块。

实施例中，动力模块采用自然风力为动力，是支持装置运行的能量来源，其零件构成如图6所示。

在图6中，动力模块由变速支架（5）、风罩底座（6）、滚柱（7）、变速齿轮（8）、风罩扇叶（9）、风罩顶板（10）、中心轴（11）、风罩转轮（12）、滚珠轴承（13）、抽气扇（14）这十个零件组成，其中，风罩底座（6）、滚柱（7）、风罩扇叶（9）、风罩顶板（10）、风罩转轮（12）这五个零件相互配合，构成风罩部件；变速支架（5）、变速齿轮（8）、中心轴（11）、滚珠轴承（13）、抽气扇（14）五个零件相互配合，构成抽气部件。

在风罩部件中，风罩转轮（12）、风罩底座（6）和滚柱（7）这三个零件互相配合，形成滚柱轴承，使风罩转轮的摩擦力，降低到最低限度。

在抽气部件中，变速支架（5）、变速齿轮（8）、中心轴（11）、滚珠轴承（13）这四个零件构成变速组件，其中的变速齿轮（8）、中心轴（11）两个零件，与风罩部件中风罩转轮（12）配合，可形成能量传递机构，转速传递比为1/6/24，即：风罩转轮（12）每旋转1周，变速齿轮（8）即旋转6周，中心轴（11）随之旋转24周。

抽气扇（14）直接从芯（4）内部中抽拔空气的零件，工作效率和其与芯（4）的配合程度密切相关，在本发明实施例中，抽气扇（14）的最大外围直径与芯（4）的内壁直径相适配，两者配合间隙距离为芯内壁直径的3/100～5/100。

在动力模块中，风罩转轮（12）起着承上启下的关键作用，它一方面与风罩扇叶（9）相连接，随着风罩扇叶（9）的转动而旋转；另一方面又与变速齿轮（8）配合，向中心轴（11）传递着速度与力，它的作用在在动力模块中不可或缺，它的具体结构如图7所示。

图7中，风罩转轮（12）包含着转轮本体（27）、变速花键（28）、倒锥面（29）、转轮外壁（30）四个结构组成成分，其中，变速花键（28）用于传递动力与变换转速，倒锥面（29）用于组成滚柱轴承，转轮外壁用于连接风罩扇叶（9）。

将除尘模块、动力模块的所有零件按照一定的方位关系进行组合拼装，可形成完整的实施例产品。实施例产品外观如图8所示。

图8中，除尘模块与动力模块之间的方位关系为上下方位关系；外观为圆筒状的除尘模块是产品的主体，置于产品的下方；外观为扁球状的动力模块置于除尘模块的上方，为整个产品的运行提供动力，使产品实现除尘、滤尘、纯净空气的功能：当自然风力吹动风罩扇叶旋转时，风罩扇叶通过风罩转轮、变速齿轮、中心轴等部件改变旋转的速度，驱动抽气扇片以24倍转速旋转，以此对装置内部空气进行抽拔；当装置内部空气被抽拔形成负压时，即通过进风管道向外部吸纳空气；被吸纳的外部空气沿进风管道螺旋而下，在装置内部形成一条旋转空气流，质量较重的砂尘发生离心现象而在气流外侧运行，质量较轻的空气则留在气流中心；当气流中砂尘经过内层筒壁纳尘口时，由于惯性作用而通过纳尘口进入筒壁后面的复壁空间，与清净空气分离，实现装置第一道空气除尘功能；当气流沿着进风管道来到套筒底部时，气流中心清净空气被吸入芯零件内部，气流外侧砂尘依据惯性继续附壁旋转而下，滑落到套筒底座凹弧底上，进一步与清净空气脱离，形成装置第二道空气除尘功能；当气流向上贯穿芯零件、从芯零件上端出来时，气流中尚存浮尘已被芯零件内部所置的滤尘网、滤尘海绵拦截，出来的空气已是纯净无尘，形成装置第三道空气除尘功能，从而实现产品的除尘、滤尘、纳尘的全过程运行机制。

本发明在实施过程中，可根据实际情况灵活设计模块的具体形状和规格，并通过各种不同规格模块的有机组合，形成多种实施方案，从而开拓出千姿百态的产品，造就广阔市场空间。

Claims (5)

1.一种风能排尘装置，由除尘、动力两个模块组成，其特征是：

⑴ 所述的除尘模块，采用复壁式筒状结构，集除尘、滤尘、纳尘功能于一体，是装置的主体；所述的动力模块，采用自然风力为动力，是支持装置运行的能量来源；

⑵ 所述的除尘模块，包括除尘、蓄尘、滤尘三个部件；其中的除尘部件，由套筒、离心螺旋片二个零件组成；其中的蓄尘部件，仅由一个底座零件组成；其中的滤尘部件，由芯、芯底座、滤尘网、滤尘海绵四个零件组成；

⑶ 所述除尘模块除尘部件中的套筒零件，包括进风口、套筒外壁、套筒内壁、纳尘口四个组成部分；套筒外壁与套筒内壁之间形成复壁空间，是容纳风沙尘粒的所在；设置于套筒内壁中的纳尘口，是收纳风沙浮尘进入复壁空间的入口；

⑷ 所述除尘模块蓄尘部件中的底座零件，包括底座本体、内螺纹、外花纹和凹弧底四个结构部分；其中的凹弧底结构部分，与套筒零件的复壁空间，共同形成蓄纳风沙尘粒的物理空间；

⑸ 所述的动力模块，包括风罩、抽气二个部件；其中的风罩部件，由风罩顶板、风罩扇叶、风罩转轮、风罩底座、滚柱五个零件组成；其中的抽气部件，由一个变速组件和一个抽气扇片零件组成；

⑹ 所述动力模块的风罩扇叶，利用自然风力产生旋转，通过风罩转轮、变速齿轮、中心轴零部件改变旋转速度，驱动抽气扇片以24倍的转速进行旋转，以此对装置内部空气进行抽拔；当装置内部空气被抽拔形成负压时，即通过进风管道向外部吸纳空气；被吸纳的外部空气沿进风管道螺旋而下，在装置内部形成一条旋转空气流，质量较重的砂尘发生离心现象而在气流外侧运行，质量较轻的空气则留在气流中心；当气流中砂尘经过内层筒壁纳尘口时，由于惯性作用而通过纳尘口进入筒壁后面的复壁空间，与清净空气分离，实现装置第一道空气除尘功能；当气流沿着进风管道来到套筒底部时，气流中心清净空气被吸入芯零件内部，气流外侧砂尘依据惯性继续附壁旋转而下，滑落到套筒底座凹弧底上，进一步与清净空气脱离，形成装置第二道空气除尘功能；当气流向上贯穿芯零件、从芯零件上端出来时，气流中尚存浮尘已被芯零件内部所置的滤尘网、滤尘海绵拦截，出来的空气已是纯净无尘，形成装置第三道空气除尘功能，从而实现产品的除尘、滤尘、纳尘的全过程运行机制。

2.根据权利要求1所述的风能排尘装置，其特征是：所述除尘模块滤尘部件中的滤尘海绵零件，为圆柱体结构，直径与滤尘网适配，高度为滤尘网高度的1/2至1/10。

3.根据权利要求1所述的风能排尘装置，其特征是：所述动力模块风罩部件中的风罩转轮、风罩底座和滚柱三个零件，三者互相配合，可形成滚柱轴承。

4.根据权利要求1所述的风能排尘装置，其特征是：所述动力模块抽气部件中的变速组件，包括变速齿轮、中心轴、变速支架、滚珠轴承四个零件，其中的变速齿轮、中心轴两个零件，与风罩部件中风罩转轮零件配合，可形成能量传递机构，转速传递比为1/6/24，即：风罩转轮每旋转1周，变速齿轮即旋转6周，中心轴随之旋转24周。

5.根据权利要求1所述的风能排尘装置，其特征是：所述动力模块抽气部件变速组件中的中心轴，通过滚珠轴承贯通嵌套于变速支架之中，联接抽风扇片，形成空气抽拔机构；所述变速组件中的抽气扇片，最大外围直径与除尘模块芯零件的内壁直径相适配，两者配合间隙距离为芯内壁直径的3/100～5/100。

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