CN106311472B - 一种dep道路烟尘净化器 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种DEP道路烟尘净化器，它包括外壳及安装于外壳内的平行电极组，在外壳上的进风口和出风口上均制有导风装置；所述平行电极组包括多个相互平行的介电电泳电极，所述介电电泳电极包括金属型材，金属型材的横截面为带有凸起的形状，凸起构成所述介电电泳电极的棱线。本发明DEP道路烟尘净化器结构设计科学合理，具有结构简单、制作安装容易、技术先进、除尘效果好、效率高等特点，是一种具有较高创新性的DEP道路烟尘净化器，极具实用价值和市场推广价值；采用平行电极组，可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，可以在较大尺度范围形成介电电泳效应。

Description

一种DEP道路烟尘净化器

技术领域

本发明属于空气过滤技术领域，特别涉及一种DEP道路烟尘净化器。

背景技术

扩散在空气中的尘粒易受到气流、气候条件、道路车流状况等因素的影响，据研究发现，机动车发动机燃料燃烧及路面的扬尘是造成城区PM10污染的主要因素。在城区PM10中有34％～40％由于机动车燃烧所贡献。30％～50％是由路面扬尘所贡献。近年来，由于城市机动车辆迅速增加，交通运输带来的尾气污染和扬尘污染也日趋严重。尤其是一些大城市，交通运输带来的污染已成为大气污染的主要原因。据调查，北京市三环路以内在非采暖期，汽车带来的污染物占大气污染物的一半以上。因此，对汽车尾气和车流扬尘带来的污染进行长久的治理已经刻不容缓。

气体常用的除尘方法一般有：机械式除尘、湿式除尘、过滤式除尘、静电除尘。其中机械式除尘有重力除尘法、惯性力除尘法和离心力除尘法。下面介绍基本的除尘方法原理和设备。

重力除尘法：利用粉尘与气体的密度不同，依靠粉尘自身的重力从气流中自然沉降下来，达到分离或捕集含尘气流中粒子的目的。常用设备为水平气流沉降室。

惯性力除尘法：利用粉尘与气体在运动中的惯性不同，使粉尘从气流中分离出来。在惯性除尘方法中，除利用了粒子在运动中惯性较大外，还利用了粒子的重力和离心力。按惯性除尘器的结构形式分类，主要有反转式惯性除尘器和碰撞式惯性除尘器。

离心力除尘法：利用含尘气流的流动速度，使气流在除尘装置内沿某一定方向做连续的旋转运动，粒子在随气流的旋转中获得离心力，导致粒子从气流中分离出来。常用设备有旋风式除尘器和旋流式除尘器。

湿式除尘法：湿式除尘也称洗涤除尘，是用液体洗涤含尘气体，利用形成的液膜、液滴或气泡捕获气体中的尘粒，尘粒随液体排出，气体得到净化。按除尘机制不同，有喷雾式洗涤除尘器、旋风式洗涤除尘器、贮水式冲击水浴除尘器、塔板式鼓泡洗涤除尘器、填料式洗涤除尘器、文丘里洗涤除尘器、机械动力洗涤除尘器。

过滤除尘法：含尘气体通过多孔滤料，尘粒被截留下来，气体得到净化。按滤尘方式有内部过滤和外部过滤之分。外部过滤广泛采用的是袋式除尘器，内部过滤为颗粒层除尘器。

静电除尘法：目前指的是静电除尘，是利用高压直流电场产生使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用向极板运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。工业上广泛应用的是管式电除尘器和板式电除尘器。静电除尘法与介电电泳技术不同的是：

(1)介电电泳操纵的是中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在粉尘颗粒上产生定向移动。

(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。

(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。

(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。

中国专利：一种介电电泳电极结构(申请号：201410407467.8，申请日：2014.08.19)公开了一种具有交叉结构的电极，由权力要求1和说明书第[0005]段的“所述第一导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极”可知，该电极在应用中，通入的是直流电源(只有直流电源才分正负极)。虽然申请人在说明书第[0006]段中阐述该电极结构能够产生不均匀电场，但从原理上来看这个不均匀电场是不能持续存在的。

当介质中的电极通入直流电后，因不能抵消的带电粒子由于前面所述的电泳效应，汇聚在极性相反的电极表面，产生类似于静电屏蔽的效果，外电场强度被削减为0。这样就达不到在电极中间产生不均匀电场的作用，因此上述设置达不到发明目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于介电电泳技术，结构稳定、制作容易、可用于道路除尘、除尘效果较好的DEP道路烟尘净化器。

一种DEP道路烟尘净化器，其特征在于：它包括外壳及安装于外壳内的平行电极组，在外壳上的进风口和出风口上均制有导风装置；所述平行电极组包括多个相互平行的介电电泳电极，所述介电电泳电极之间的中心距或间距均匀分布；所述介电电泳电极为金属型材，所述金属型材的横截面为带有凸起的形状，所述凸起构成所述介电电泳电极的棱线；相邻行和/或相邻列的介电电泳电极的棱线相对设置，且棱线相对的两个介电电泳电极分别连接交流电源的一个输出端与另一个输出端；所述介电电泳电极垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。

所述导风装置为百叶窗式导风叶片。

所述外壳为矩形，所述进风口设置在所述外壳的正面，所述出风口设置在所述外壳的反面。

所述介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，上一行的电极与下一行的介电电泳电极的棱线相对。

以第n行～第n+3行的介电电泳电极为一个单元循环，第n行的介电电泳电极间隔排列且独角向上，第n+1行的介电电泳电极位置对应于第n行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下，第n+2行的电极位置对应于第n+1行的介电电泳电极且独角向上，第n+3行的介电电泳电极位置对应于第n+2行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下；同在第n行的介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，同在第n+1行的介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

当所述介电电泳的横截面为四边形或四角星形时，同一行内相邻介电电泳电极的棱线相对，同一列内相邻介电电泳电极的棱线相对。

第n行的第奇数个介电电泳电极和第n+1行的第偶数个介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，第n行的第偶数个介电电泳电极和第n+1行的第奇数个介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

所述介电电泳电极垂直于所述外壳内的气流方向，或与气流方向有夹角。

所述介电电泳电极的外表面设置绝缘涂层。

所述交流电源的一个输出端与另一个输出端之间的相位相差180°。

本发明的优点和有益效果为：

1.本发明的DEP道路烟尘净化器，当汽车驶过时，由于车体带动空气流动，使得含尘空气经过净化器的平行电极组产生的非均匀电场后，气流中的灰尘颗粒受到电场的作用产生极化，被捕集在平行电极组周围，随之在重力作用下沉降，使得含汽车尾气和扬尘的空气得到净化；利用介电电泳效应进行道路除尘，技术先进，除尘效果好。

2.本发明的DEP道路烟尘净化器，采用矩形壳体，易于安装，且在其外壳正反两面制有百叶窗式导风叶片，有利于增加透过空气流量，增强除尘效果。

3.本发明DEP道路烟尘净化器，采用平行电极组，可将不同组的电极分别连接在交流电源的两端，可以在较大尺度范围形成介电电泳效应，对于处于或经过其电场覆盖空间范围的流体，选择性的对其中含有的中性颗粒进行分离或富集。相对于传统介电电泳在芯片微纳米级别尺度的应用，本发明采用的电极丝直径在毫米级别尺度，长度在米级别尺度，将电极对阵列后，可以覆盖立方米级别尺度甚至更大的体积。

4.本发明DEP道路烟尘净化器结构设计科学合理，具有结构简单、制作安装容易、技术先进、除尘效果好、效率高等特点，是一种具有较高创新性的DEP道路烟尘净化器，极具实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中的平行电极组的排布示意图；

图3为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为三角形)；

图4为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为三角星形)；

图5为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为四边形)；

图6为本发明中的平行电极组的结构示意图(横截面为四角星形)；

图7为本发明中的横截面为三角形的平行电极组的平面示意图；

图8为本发明中的横截面为四边形的平行电极组的平面示意图；

图9为三角形电极接电示意图；

图10为三角星形电极接电示意图；

图11为四边形电极接电示意图；

图12为四角星形电极接电示意图；

图13为四边形电极组产生介电电泳力的分布图(系数值，瞬时)；

图14为四角星形电极组产生介电电泳力分布图(系数值，瞬时)；

图15为三角形电极组产生介电电泳力分布图(系数值，瞬时)。

1-导风叶片、2-外壳、3-电源接头、4-平行电极组、6-横截面为三角形介电电泳电极构成的平行电极组、7-横截面为三角星形介电电泳电极构成的平行电极组、8-横截面四边形介电电泳电极构成的平行电极组、9-横截面为四角星形介电电泳电极构成的平行电极组。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种DEP道路烟尘净化器，主要包括外壳2及安装于外壳2内的平行电极组4，平行电极组4由多个呈矩阵设置且相互平行的电极构成，在外壳2的进风口及出风口出均制有导风叶片1，气流自外壳2的进风口正面进入净化器内部，经过平行电极组4产生的非匀称电场除尘后，从反面的出风口排出，气流在外壳2中的方向与平行电极组4垂直或存在夹角。平行电极组4中的电极分为两组，分别通过安装在外壳2上的电源接头3与外接交流电源的两个端子连接。外壳2为与平行电极组4的形状相适应的矩形，适于稳定放置。

本发明所采用的平行电极组4，其具体结构为：

如图2所示，平行电极组4包括多行平行设置的介电电泳电极。本发明的介电电泳电极为在纵向具有一致的几何剖面的金属型材，外表面设置绝缘层，该绝缘层可为绝缘涂层或者搪瓷外壳。介电电泳电极的横截面可以为带有尖锐凸起的多边形。介电电泳电极的横截面可以为三角形、四边形、三角星形或四角星形。根据电极截面的形状不同，排布方式略有差异。介电电泳电极阵列垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角。平行电极组4可以是同一截面形状的电极，也可以不同截面形状混合排列，只要保证相邻两行和/或相邻两列的电极棱线相对即可。

当介电电泳电极的横截面为带有凸起的形状时，相邻介电电泳电极的棱线相对设置，且相邻介电电泳电极分别连接交流电源的一个端子与另一个端子；交流电源的一个端子与另一个端子之间的相位相差180°。

如图3为横截面为三角形介电电泳电极构成的平行电极组6；图4为横截面为三角星形介电电泳电极构成的平行电极组7。当介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，介电电泳电极采用同一种排布形式，即上一行的电极与下一行的电极棱线相对。如图7所示，具体为以第n行～第n+3行电极为一个单元循环，第n行的电极独角向上间隔排列，第n+1行的电极位置对应于第n行的相邻两电极之间独角向下设置，第n+2行的电极位置对应于第n+1行的电极独角向上设置，第n+3行的电极位置对应于第n+2行的相邻两电极之间独角向下设置；以上结构需保证相邻两行的电极棱线相对，从垂直电极轴线截面上看，平行电极组形成六角形阵列。如图9、图10所示，同在第n行的介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，同在第n+1行的介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

如图5为横截面四边形的介电电泳电极构成的平行电极组8；如图6为横截面为四角星形的介电电泳电极构成的平行电极组9。如图8所示，当所述介电电泳电极的横截面为四边形或四角星形时，同一行内相邻电极的棱线相对，同一列内相邻电极的棱线相对。如图11、图12所示，第n行的第奇数个介电电泳电极和第n+1行的第偶数个介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，第n行的第偶数个介电电泳电极和第n+1行的第奇数个介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

介电电泳电极垂直于外壳2中气体的流动方向，或与气体的流动方向有锐角夹角。平行电极组可以是同一截面形状的电极，也可以不同截面形状混合排列，只要保证相邻两行或相邻两列的电极棱线相对即可。

本发明所采用的平行电极组的工作原理为：

如图9、图10、图11、图12所示，将阵列中的所有电极分为两组，同组内的电极连接交流电源的同一端子，两组电极之间的交流电相位相差180°，图中黑色和白色电极象征着需要连接在交流电源不同端子上的电极。如图13，图14，图15所示，当接通交流电源时，电极相对的棱线之间形成不均匀电场，介电电泳电极阵列中沿电极的长度方向产生条形体介电电泳力空间分布形式。当气体或流体经过交流电场覆盖空间时，其中的颗粒物受到介电电泳力的作用向电场强度大的方向移动，当介电电泳力大于斯托克斯力时(颗粒物在低速流体中主要受力为粘滞阻力)，颗粒得以捕获在电极形成的电场空间内。且当颗粒浓度足够大时，电极周围的颗粒由于碰撞以及“链”效应凝聚成较大颗粒并沉降下来。这样就可以分离出气体或流体中的颗粒，并将它们收集起来。

本发明DEP道路烟尘净化器的一个实施例为：

将本发明DEP道路烟尘净化器设置于马路中间(或两侧)隔离带，当汽车沿公路行驶时，由于车体带动空气流动，形成车流风。位于马路中间(或两侧)隔离带的DEP道路烟尘净化器，利用车流风的作用，使得含尘空气多次经由导风叶片，穿过平行电极组。平行电极组由DEP电源施加高频交流电，产生不均匀电场，经由其中的灰尘被电场极化，受介电电泳力而被平行电极组捕获，使得含汽车尾气和扬尘的空气得到净化，从而达到公路附近降尘的目的。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种DEP道路烟尘净化器，其特征在于：它包括外壳及安装于外壳内的平行电极组，在外壳上的进风口和出风口上均制有导风装置；所述平行电极组包括多个相互平行的介电电泳电极，所述介电电泳电极之间的中心距或间距均匀分布；所述介电电泳电极为金属型材，所述金属型材的横截面为带有凸起的形状，所述凸起构成所述介电电泳电极的棱线；相邻行和/或相邻列的介电电泳电极的棱线相对设置，且棱线相对的两个介电电泳电极分别连接交流电源的一个输出端与另一个输出端；所述介电电泳电极垂直于气流方向，或与气流方向有锐角夹角；

所述介电电泳电极的横截面为三角形或三角星形时，上一行的电极与下一行的介电电泳电极的棱线相对；

以第n行～第n+3行的介电电泳电极为一个单元循环，第n行的介电电泳电极间隔排列且独角向上，第n+1行的介电电泳电极位置对应于第n行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下，第n+2行的电极位置对应于第n+1行的介电电泳电极且独角向上，第n+3行的介电电泳电极位置对应于第n+2行的相邻两介电电泳电极之间且独角向下；同在第n行的介电电泳电极连在交流电源的一个端子上，同在第n+1行的介电电泳电极连在交流电源的另一个端子上。

2.根据权利要求1所述的DEP道路烟尘净化器，其特征在于：所述导风装置为百叶窗式导风叶片。

3.根据权利要求1或2所述的DEP道路烟尘净化器，其特征在于：所述外壳为矩形，所述进风口设置在所述外壳的正面，所述出风口设置在所述外壳的反面。

4.根据权利要求1、2之一所述的DEP道路烟尘净化器，其特征在于：所述介电电泳电极垂直于所述外壳内的气流方向，或与气流方向有锐角。

5.根据权利要求1、2之一所述的DEP道路烟尘净化器，其特征在于：所述介电电泳电极的外表面设置绝缘涂层。

6.根据权利要求1、2之一所述的DEP道路烟尘净化器，其特征在于：所述交流电源的一个输出端与另一个输出端之间的相位相差180°。