CN103349878B - 集尘器和去除空气中的尘粒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集尘器，包括带有进气口和出气口的壳体，其中含尘粒的外界空气由进气口进入壳体，通过出气口从壳体中排出。集尘器还进一步的包含置于壳体底部的水槽和包含喷嘴和填料的湍流效应发生器。喷嘴能够从水槽中给水并喷出。喷出的水与填料相互作用产生湍流状态，使尘粒在湍流状态下从引入的空气中去除。本发明还公开了一种用于从空气中去除尘粒的方法。

Description

集尘器和去除空气中的尘粒的方法

本申请为2010年12月9日提交的申请号为201010580229.9的同名中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开内容涉及一种用于净化空气的集尘器以及用于去除空气中的尘粒的方法。

背景技术

众所周知，空气污染是一个越来越严重的问题。空气污染的一个主要来源是城市中的建筑和装修工程。由于建筑和装修工程的内在特点以及紧迫的进度安排，通常需要在短时间内在有限的空间内进行多种施工，因此建筑和装修工程的工作场所通常充满了粉尘和难闻的气味。因此，不仅现场的施工人员还有附近的居民都将暴露在这种恶劣的环境条件下，而且不得不忍受这种恶劣的环境。甚至在工程结束之后，建筑材料仍将在很长的一段时间内释放出有害气体和气味，尤其是挥发性的有机化合物(VOC)如甲醛。这些气体无法以自然的方式快速地消散掉。

例如，建筑工程产生大量的粉尘，特别是可吸入悬浮颗粒物(RSP)。可吸入悬浮颗粒物的颗粒直径通常小于5微米(μm)。这种可吸入悬浮颗粒物可被吸入到呼吸系统中，并通过碰撞、扩散或沉降停留在呼吸系统的不同部位，这可能导致各种呼吸疾病。另外，这种可吸入悬浮颗粒物由于其非常轻的质量，能够在空气中的从几到数百公里的范围内持续存在很长一段时间。

目前，在普通工业用空气净化系统中广泛应用的是滤尘网和/或集尘袋，其中，尘粒被截留在滤尘网或集尘袋上。虽然滤尘网和集尘袋提供了简单的解决方案，但是必须通过定期清洁或更换来进行维护。这种维护特别是对于有大量粉尘产生或存在的场所来说非常不方便且不经济。

另一种空气净化方法被称为湿式空气净化，其中，粉尘通过喷水去除。例如，专利文献CN2829860Y中披露了一种湿式空气净化方法和除尘装置。在这种除尘装置中，通过若干隔板形成蜿蜒的气流通道，以提高除尘效率。

发明内容

本公开内容的目的在于提供一种集尘器，以避免上述提到的在现有技术中存在的缺陷。另外，其中实例更进一步的目的在于提供价格低廉、结构简单且效率高的一种集尘器和一种去除空气中的尘埃颗粒的方法。

根据一个实施例，提供了一种集尘器，其包含：带有进气口和出气口的壳体，其中含有尘粒的外界空气通过进气口引入到壳体内，之后通过出气口从壳体中排出；置于壳体底部的水槽；以及包含喷嘴和填料的湍流效应发生器，其中喷嘴将从水槽中供给的水喷出，喷出的水与填料相作用产生湍流状态，使得空气中的尘粒在湍流状态下被去除。

根据一个实施例，集尘器在被抽入空气所形成的气压下产生人工湍流。这种尘粒去除方式具有非常高的效率，适用于建筑和装修场所或类似场所。集尘器能够有效地截留空气中的尘粒，特别是可吸入悬浮颗粒物(RSP)，进而净化被污染的空气。这种集尘器易于操作，经济实用，因为不需要费钱的滤尘网或集尘袋，并且在连续操作时仅需更换或补充水槽中的水。

在一个实施例中，湍流状态是通过所喷射的水与一种由塑料制成的填料相互作用而产生。有利地是，这种塑料填料具有螺旋的形状，优选具有不规则的螺旋形。这样能够保证水与塑料填料的充分相互作用，因此能够提高产生的湍流效果，显著地提高尘粒的去除效率。

在另一个优选的实施例中，集尘器设置成使得空气沿着垂直于湍流效应发生器的纵向的方向被吸入到湍流效应发生器中。这样可在一定程度上提高所产生的湍流状态的效果。有利的是，湍流效应发生器能够驱动被吸入的空气作旋转运动，使得湍流在旋转状态下产生。或者，湍流效应发生器本身作为一个整体也可被驱动而作旋转运动，使得湍流在旋转状态下产生。这样能够进一步地提高产生的湍流效果，从而提高尘粒的去除效率。

在一个特定的实施例中，壳体由同轴的中空内壳和中空外壳组成。在这个实施例中，进气口位于外壳的周边，而出气口由内壳的敞口端形成。当然，可以根据需要互换内、外壳的位置。

在一个实例中，内壳要短于外壳，内壳的底端通过固定于外壳内表面上的支撑板来支撑。有利的是，湍流效应发生器作为一个整体置于支撑板上的由内、外壳体所形成的空间内。这样能有利地得到一种紧凑的结构。另外，在这个实例中，湍流效应发生器能够提前进行预加工，然后放于支撑板上。因此，简化了装置的组装程序。

在另一个实施例中，在支撑板上的由内壳所围绕的区域内安装了一个额外的湍流效应发生器。因此，吸入到集尘器中的空气将通过两级湍流状态，使得尘粒能够基本上被全部去除。

可选地是，集尘器还包括臭氧发生器、活性炭过滤器和酶去异味器中的至少一种，以去除吸入空气中的一些特定的难闻气体。

在一个实例中，集尘器还包括位于喷嘴和填料之间的板，板具有倾斜的槽。

在一个实例中，湍流效应发生器通过驱动马达的作用来作旋转运动。

根据另一方面，提供了一种去除空气中的尘粒的方法，包括：将空气引入壳体；在壳体中产生湍流状态，并在该湍流状态下去除引入空气中的尘粒；以及从壳体排出经处理过的空气。

在本方法的一个实施例中，湍流状态由水和塑料填料的相互作用产生，该塑料填料尤其具有不规则的螺旋形状。

在另一个实施例中，湍流在旋转状态下产生。

本发明的其他典型的实施例和优点可以通过阅读说明书和附图来得知。

附图说明

附图提供用来便于对本公开内容的理解，其构成说明书的一部分但并不构成对本公开内容任何方面的限制。在附图中：

图1以剖面图的形式显示了集尘器；

图2以剖面图的形式显示了另一个实例的集尘器；

图3以剖面图的形式显示了另一个实例的集尘器。

具体实施方式

如图1所示，一个示例性的集尘器10包括壳体1。在一个实施例中，壳体1优选是由金属制成的圆柱体，在如图所示的实施例中，壳体1由两个中空圆柱体组成，即设置成彼此同轴的外壳2和内壳3。内壳3短于外壳2，并通过固定于外壳2的内表面上的支撑板22来支撑。支撑板22带有穿孔以利于空气从中流过。在外壳2的底部设置了内装有一定量水的水槽8。水槽8可以以一种抽屉的方式构造，以利于水的清洁和补充。另外，在外壳2的底表面设有多个脚轮4，使整个装置易于移动。例如，可以有四个脚轮4。

外壳2的上部设有进气口。在图1所示的实施例中，进气口为两个进气口5，分别位于壳体上的在直径上相对的位置处。然而，也可以设想沿外壳2的圆周方向上排列多于两个进气口5。

在集尘器10中提供了位于进气口5附近的抽风扇(图中未示出)，用于使周围的外界空气由进气口5进入到集尘器10内。流入空气进入到形成于内壳3和外壳2之间的空腔12，然后通过支撑板22而进入水槽8顶部的空隙。然后，空气再次通过支撑板22进入到由内壳3所限定的中心通道14，最后通过由内壳3的顶端开口所限定的出气口6从集尘器10中排出。空气的流动如图1中箭头所示。为了提高空气在集尘器10中的流动，在中心通道14内临近出气口6的位置安装了排气扇16。

在外壳2和内壳3之间的空腔12内设有湍流效应发生器15。湍流效应发生器15可制成中空圆柱形，其可以提前预加工好，然后容易地放入到空腔12内。特别是，湍流效应发生器15包括位于其顶部处的喷嘴18。喷嘴18通过管19与置于水槽8中的潜水泵20相连。

在操作中，潜水泵20从水槽8中吸水供应给喷嘴18，然后喷嘴18以一定的速率向下喷出水。在一个实施例中，湍流效应发生器15为双层壁圆柱体，使管19可以设置在湍流效应发生器15的两层壁之间且处于喷嘴18和水槽8之间。这样便可以得到非常紧凑的构造。

另外，湍流效应发生器15进一步包括位于支撑板22上的填料30，填料30与喷嘴18近似垂直地对齐。因此，喷嘴18喷出的水直接喷到填料30上。在一个的实例中，填料30设置成使得支撑板22上的外壳2和内壳3之间的区域完全被填料30占据。

在集尘器10运行时，水从喷嘴18中向下喷出，然后与支撑板22上的填料30相互作用。水与填料30相作用的结果是产生了湍流状态。空气流所产生气压在一定程度上也有利于湍流状态的产生。当含尘粒的外界空气进入到空腔12中之后，湍流状态使得吸入空气中的尘粒得到有效的去除。所除去的尘粒落到水槽8的水中，如图中底部所示。不含尘粒的净化空气向上流入中心通道14，然后通过出气口6从集尘器10中排出。因此，从喷嘴18喷出来的水与填料的相互作用能够有效地去除进气流中的尘粒，特别是可吸入悬浮颗粒物。

湍流状态通过从喷嘴18中喷出来的流体如水与填料30的相互作用来产生。在现有技术中已经知道了当与流体分子如水分子相作用能产生各种各样物理形态的湍流状态的材料介质。在一个实施例中，这种填料是具有不规则形状的塑料介质。例如，这种塑料介质可以是由PVC制造、元级、随机填充的介质，其具有非常高的单位体积表面积，具有高转换效率，能够允许大量微生物在表面上驻留而形成生物膜。这种生物膜随着持续的水流流过塑料介质和基质去除的过程中在表面生长。当这种填料具有不规则的螺旋形时特别有利。作为示例，这种填料可采用一种如美国专利5609344所公开的名为Fujinospirals的产品。当然，也可采用能够产生类似湍流状态的其他填料。

为得到一种理想的湍流状态，喷出的水可以为喷雾的方式，也可以为喷淋的方式，从而便于水滴或水分子能够均匀地分布，然后流过螺旋形塑料介质的表面。在一个实施例中，水以每秒钟2米的速度(2m/s)的速度从喷嘴18中喷出。

在图2所示的另外一个实施例中，湍流效应发生器15能够使抽入气体作旋转运动。为此，湍流效应发生器15进一步包括位于填料30上部的板31。该板31包括有多个互相平行的转动叶片型孔33。例如，孔33是与板的半径方向形成一定角度的细长槽，并且带有处于板平面以外的引导部。在这个例子中，空气通过板31后将被驱动做旋转运动。

可选的是，湍流效应发生器15能够被驱动而整体地作旋转运动，如图3中通常用箭头34所描述的那样。这可以通过提供一个马达35来驱动支撑板22，进而使置于支撑板22上的湍流效应反生器15作旋转运动来实现。因此，在旋转状态下产生的湍流状态能够进一步的提高粉尘的去除效果。

在集尘器10的一个实施例中，外壳2的直径为550毫米(mm)，高度为1200毫米(mm)。外界空气以每秒钟0.2立方米的(0.2m³/s)的速率被吸入到集尘器10中。水槽8的体积为25升(L)。集尘器10的功率为380瓦(W)。整个装置的质量为45千克(Kg)。试验表明，在富含尘粒的建筑场所，集尘器10连续操作一天所消耗的水是18升(L)。

在集尘器10中，不需要清洁或更换成本高的滤尘网或集尘袋。只要定期为水槽8补充水，集尘器10就能够有效且低成本地去除引入空气中的尘粒。

另外，在集尘器10中提供了内置的臭氧发生器32，其可被激活后以吸收空气中的挥发性有机化合物(VOC)和其他气体。如果需要，还可以在集尘器10中附加安装活性炭过滤器或酶去异味器，以吸收或吸附其他特定的气体。

在一个例子中，在支撑板22上的中心通道14内的区域中安装了一额外的湍流效应发生器15。如图1所示，该额外的湍流效应发生器可类似包含一个或多个、如图所示三个喷嘴，和置于支撑板22上的不规则螺旋形的塑料介质。通过这种方式，进入集尘器10的空气将流过两级湍流状态，使包含在空气中的尘粒得到更充分的去除。

应当注意的是，以上所述仅用于描述集尘器的基本概念和配置。本领域的技术人员可以对前述构造进行改进。例如：进气口和出气口的位置可以相互替换，即空气可以由内壳进入集尘器而从外壳中排出。进一步的讲，尽管前述例子中用水作为产生湍流的介质，但是也可以用其他类型的流体。因此，术语“水”应当理解为能与选定材料产生湍流的所有流体。另外，本发明中的用语“湍流”意指混乱的、不稳定的或无规则的空气流动。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本公开内容进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本公开内容涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本公开内容限于其中公开的特定例，相反，本公开内容可扩展至其他所有具有相同功能的构造、方法和应用。

Claims (13)

1.一种集尘器，包括：

带有进气口和出气口的壳体，其中含有尘粒的外界空气从所述进气口引入到所述壳体中，然后通过所述出气口从所述壳体中排出；

设置在所述壳体底部的水槽；

湍流效应发生器，其包括喷嘴和填料，其中所述喷嘴能被操作以使其将所述水槽供给的水喷出，所喷出的水与所述填料相互作用而产生湍流状态，使得尘粒在所产生的湍流状态下从引入空气中去除；

其中，所述壳体由同轴的中空的内壳和外壳组成，所述内壳短于所述外壳，所述内壳的底端由固定于所述外壳上的支撑板支撑，所述喷嘴位于所述填料的上方，所述填料位于所述内壳与外壳之间的所述支撑板上，所述进气口位于所述外壳的上部以使引入空气依次经过所述喷嘴和填料，所述出气口由所述内壳的顶端开口形成。

2.如权利要求1所述的集尘器，其特征在于，所述填料为塑料介质，所述湍流状态由水和塑料介质的相互作用产生。

3.如权利要求2所述的集尘器，其特征在于，所述塑料介质具有不规则的螺旋形。

4.如权利要求1到3中任一项所述的集尘器，其特征在于，引入的空气沿着垂直于所述湍流效应发生器的纵向的方向进入到所述湍流效应发生器中。

5.如权利要求1到3中任一项所述的集尘器，其特征在于，所述湍流效应发生器能够驱动所引入的空气作旋转运动，使得所述湍流在旋转状态下产生。

6.如权利要求1到3中任一项所述的集尘器，其特征在于，所述湍流效应发生器自身作为一个整体被驱动作旋转运动，使得所述湍流在旋转状态下产生。

7.如权利要求1到3中任一项所述的集尘器，其特征在于，所述湍流效应发生器是设置于所述支撑板上的形成于所述内壳和外壳之间的空腔内的圆柱体。

8.如权利要求7所述的集尘器，其特征在于，在所述支撑板上的由所述内壳包围的区域内设置了额外的湍流效应发生器。

9.如权利要求1到3中任一项所述的集尘器，其特征在于，所述集尘器还包括臭氧发生器、活性炭过滤器和酶去异味器中的至少一种。

10.如权利要求5所述的集尘器，其特征在于，所述集尘器还包括位于所述喷嘴和所述填料之间的板，所述板具有倾斜的槽。

11.如权利要求6所述的集尘器，其特征在于，所述湍流效应发生器通过驱动马达的作用来作旋转运动。

12.一种从空气中去除尘粒的方法，包括：

将空气引入根据权利要求1到11中任一项所述的集尘器的壳体；

在所述壳体内通过所述集尘器的湍流效应发生器促使空气产生湍流状态，并对空气进行处理，以在湍流状态下将尘粒从所引入的空气中去除；

将处理后的空气从所述壳体中排出；

其中，所述湍流状态由水与形式为塑料介质的填料的相互作用产生。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述湍流状态在旋转状态下产生。