CN108854502B - 地铁列车空气净化节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地铁列车空气净化节能系统，包括车厢进气通道、净化装置和车厢尾部出气口。根据地铁列车的特殊行车环境，设置特定结构的净化节能系统，从而高效的将地铁车厢内的空气进行了净化的同时还降低了行车过程中可能出现的不安全因素，实现了地铁列车乘车舒适性的大幅度提升。

Description

地铁列车空气净化节能系统

技术领域

本发明属于空气净化和新能源领域，具体涉及一种地铁列车空气净化节能装置。

背景技术

众所周知，不管是高铁动车组列车还是地铁列车，由于其行进的过程中撞击空气从而改变了行车车辆周围空气的压力而使得靠近车厢侧部形成一层负压层，因此在行车过程中，空气会从车厢的两侧被“吸”向行进中的列车侧部，如果在行进中的车厢侧部站立有人，也会被吸向车厢侧部。在地铁列车行进过程中，由于地铁通道的封闭性，从而活塞风的存在会强化地铁列车的这种负压。

在地铁列车中，空气是非常污浊的，国外研究机构测算得到伦敦地铁的污染物浓度是地表的8倍以上，斯德哥尔摩地铁内的PM10和PM2.5分别达到每立方米470微克和260微克，而开罗地铁内悬浮物浓度更是高达每立方米938微克；而国内由于地铁内人员密度要远高于国外，因此空气质量只能是更加恶化与国外。目前的研发人员都关注于地铁站内的空气净化，但是由于旅客更长时间是待在地铁车厢内的，地铁车厢内的空气质量应该更加受到关注。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的提出一种地铁列车空气净化节能系统。

通过如下技术手段实现：

一种地铁列车空气净化节能系统，包括车厢进气通道、净化装置和车厢尾部出气口。

所述车厢进气通道设置在地铁列车车厢头部的两侧，所述车厢进气通道外部设置有开口，用于连通车厢外部与所述净化装置内部；所述净化装置数量与所述车厢进气通道数量相同并均设置在所述车厢进气通道后部的地铁列车车厢内侧壁上；所述车厢尾部出气口设置在地铁列车最后一节车厢的尾部；

所述净化装置包括净化装置外壳、风力发电装置、静电吸附部件、喷淋室、过滤层部件和辅助处理部件以及净化装置出气口。

所述净化装置外壳顺次将车厢进气通道、风力发电装置、静电吸附部件、喷淋室、过滤层部件和辅助处理部件包设于其中。

所述风力发电装置包括风电叶片轮、竖支撑架、风电叶片轮支撑轴承、主动锥齿轮、被动锥齿轮、传动轴、底支撑轴承、发电机组；所述竖支撑架竖直设置在车厢进气通道后部，在竖支撑架上垂直设置有多个风电叶片轮，所述风电叶片轮的转轴通过风电叶片轮支撑轴承与所述竖支撑架转动连接，在竖支撑架后部竖直设置有传动轴，在所述风电叶片轮的转轴的端部设置有主动锥齿轮，在所述传动轴与所述主动锥齿轮相接处设置有被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合传动，所述传动轴终端与所述发电机组的输入轴固接，所述传动轴的底端通过底支承轴承与所述净化装置外壳的底壁转动连接。

在风力发电装置后部设置有静电吸附部件，所述静电吸附部件包括静电吸附板、静电发生器、清扫部件和弹性支撑杆；所述静电吸附板竖直设置，静电吸附板的顶部和底部通过所述弹性支撑杆与净化装置外壳的内顶壁和内底壁分别固接，在净化装置外壳顶壁上部设置有静电发生器，所述静电发生器与所述静电吸附板电连接，在静电吸附板侧部设置有所述清扫部件，所述清扫部件包括伸缩杆、清扫块和清扫刷，所述伸缩杆顶端与所述净化装置外壳的内顶壁固接另一端固接有清扫块，在清扫块的侧部设置有清扫刷，所述清扫刷与所述静电吸附板接触，所述伸缩杆能够带动所述清扫块在垂直方向上伸长和缩短。

所述喷淋室包括喷淋室入气口、竖转主管、横转支管、压力供水箱、喷淋室出水口和污水处理室；所述喷淋室入气口设置在静电吸附部件后部，所述喷淋室入气口在竖直方向上从上到下设置有多个，每个喷淋室入气口均以向下弧形弯曲形式设置，在喷淋室入口后部竖直设置有竖转主管，所述竖转主管顶部和底部均分别通过转动轴承与净化装置外壳的顶壁和底壁转动连接，在竖转主管上设置并连通有多个横向的横转支管，所述横转支管的外壁为密布通孔结构设置，在竖转主管顶部与所述压力供水箱连通，所述喷淋室出水口设置在净化装置外壳的底壁上；所述污水处理室包括污水入水管、污水处理室外壳、第一过滤板、絮凝剂供应箱、絮凝剂喷嘴、第二过滤板、杂物收集箱、污水处理室出水口以及回水管。所述杂物收集箱设置在污水处理室外壳底部，并在第一过滤板和第二过滤板前端设置有能够开闭的开口，用于将第一过滤板和第二过滤板的板上物进行收集。

所述污水入水管设置在污水处理室外壳一侧顶部，并与所述喷淋室出水口连通，在污水处理室外壳内部依次设置有第一过滤板、絮凝剂供应箱和第二过滤板，所述第一过滤板和第二过滤板均倾斜设置，所述絮凝剂供应箱底端设置有絮凝剂喷嘴，在第二过滤板后部的污水处理室外壳上设置有污水处理室出水口，所述回水管一端与污水处理室出水口连通另一端与所述压力供水箱的入口连通。

在所述喷淋室后部竖直设置有过滤层部件，所述过滤层部件依次包括氧化钙过滤层和活性炭过滤层，所述氧化钙过滤层为多孔板中间夹持氧化钙颗粒，所述活性炭过滤层为多孔板中间夹持活性炭颗粒。

在所述过滤层部件后部设置有辅助处理部件，所述辅助处理部件包括加热部件和喷水部件。

在所述辅助处理部件后部的净化装置外壳的侧壁上设置有净化装置出气口。

作为优选，所述车厢进气通道从第二节地铁列车个车厢开始设置（第一节车厢不设置）。

作为优选，在每节地铁列车的车厢中均前后逆向对称设置有车厢进气通道和净化装置，当地铁列车车头变车尾时，则打开逆向的车厢进气通道和车厢尾部出气口。

作为优选，所述传动轴上部通过定支撑轴承与净化装置外壳顶壁转动连接。

作为优选，所述压力供水箱中储存的液体为稀氢氧化钙溶液（弱碱性）。

作为优选，所述加热部件包括电源和加热棒，所述加热棒竖直设置在净化装置外壳的顶壁和底壁之间，用于对经过过滤层部件之后的空气进行加热操作。

作为优选，所述喷水部件包括高压水喷嘴和纯净水供应箱，所述高压水喷嘴设置在净化装置外壳的顶壁和底壁的内侧，所述纯净水供应箱设置有回水通道，用于回收没有被空气带走的纯净水重新进行喷洒。

作为优选，所述竖支撑架设置有多个，均相互平行设置，使得所述风电叶片轮横向和纵向均排列设置有多个。

本发明的效果在于：

1，利用车厢侧部的负压原理而设置车厢进气通道（地铁活塞风强化了这种负压原理），使得车厢侧部的负压区域的负压压力大大降低，通过在车厢进气通道后部设置风力发电叶片轮，使得高速进入的气流的动能转化为叶片转动的动能，继而传递到发电机转化为电能，从而使得高速气流在经过发电叶片轮后流速迅速降低，从而在综合利用了车厢侧部负压的同时还达到了电能转化的目的，同时使得进入到车厢的气流流速降低后，经过进一步的气体净化，使得进入到地铁车厢内的气流的流速大大的降下来，不会造成车厢内乘客的不舒适。

通过设置特定结构的净化装置，通过静电吸附将速度降下来后的空气中的颗粒物实现了吸附，然后通过喷淋弱碱性的水溶液，将空气其中的氮氧化物和硫氧化物实现了吸附，并且通过设置污水处理装置，将喷淋后的液体过滤和处理之后再次利用。通过设置特定形状的喷淋室入气口，避免了水汽回流。然后通过氧化钙吸附层，不仅将喷淋之后的带有水汽的气体进行了干燥，同时还由于氧化钙吸水之后形成氢氧化钙溶液，再次的与气体充分接触，将气体中残余的硫氧化物实现了吸附。然后经过活性炭吸附层，通过活性炭颗粒，将气体中的其他有害元素进行了吸附。整个净化过程利用气流残留的动能即可实现，无需增加风机等设备进行增压，并且经过经过过程后，气流速度进一步降低，进一步的增加了车厢内乘客的气体舒适性。

2，通过设置风力发电部件，不仅仅实现了气流的流速迅速降低的目的，还实现了发电作用，这些发出的电不仅能用于净化装置中各个阀门的开闭和转管转动电机用电以及静电生成室用电等，余电还能用于地铁车厢内部供电。

通过设置转轴转动的离心喷洒方式进行气体的喷淋，使得喷出的液体不仅非常细密，而且在横向还有一定的动能，从而也扩大了喷淋液体的覆盖面，从而可以使得喷淋液体与气体更加全面的接触，从而强化了喷淋效果。

3，设置有辅助处理部件，当冬天的时候，开启加热部件和喷水部件，从而可以保证进入到地铁车厢中的气体有一定的热量，节省了车厢中暖气设备的供应，通有由于设置有喷水部件，进入到车厢中的气体不仅温度较高，还是潮湿的空气，从而避免了空调和暖气设备使得空气过于干燥而诱发疾病的问题，在车厢中实现了一定湿度的温热空气，提升了地铁乘坐舒适度。

附图说明

图1为本发明地铁列车空气净化节能系统俯视的结构示意图。

图2为图1中本发明净化装置侧视的结构示意图。

图3为图2中本发明污水处理室侧视的结构示意图。

其中：1-净化装置，10-地铁车厢，11-车厢进气通道，121-风电叶片轮，122-竖支撑架，123-主动锥齿轮，124-被动锥齿轮，125-传动轴，126-底支撑轴承，127-发电机组，128-风电叶片轮支撑轴承，131-静电吸附板，132-伸缩杆，133-清扫块，134-弹性支撑杆，135-静电发生器，136-清扫刷，141-喷淋室入气口，151-竖转主管，152-横转支管，153-压力供水箱，16-污水处理室，161-污水入水管，162-回水管，163-污水处理室出水口，164-杂物收集箱，165-第一过滤板，166-絮凝剂供应箱，167-絮凝剂喷嘴，168-第二过滤板，171-氧化钙过滤层，172-活性炭过滤层，181-加热棒，182-高压水喷嘴，183-纯净水供应箱，19-净化装置出气口，2-车厢尾部出气口。

具体实施方式

实施例1

如图1~图3所示：

一种地铁列车空气净化节能系统，包括车厢进气通道、净化装置和车厢尾部出气口。

所述车厢进气通道设置在地铁列车车厢头部的两侧，所述车厢进气通道外部设置有开口，用于连通车厢外部与所述净化装置内部；所述净化装置数量与所述车厢进气通道数量相同并均设置在所述车厢进气通道后部的地铁列车车厢内侧壁上；所述车厢尾部出气口设置在地铁列车最后一节车厢的尾部；

所述净化装置包括净化装置外壳、风力发电装置、静电吸附部件、喷淋室、过滤层部件和辅助处理部件以及净化装置出气口。

所述净化装置外壳顺次将车厢进气通道、风力发电装置、静电吸附部件、喷淋室、过滤层部件和辅助处理部件包设于其中。

所述风力发电装置包括风电叶片轮、竖支撑架、风电叶片轮支撑轴承、主动锥齿轮、被动锥齿轮、传动轴、底支撑轴承、发电机组；所述竖支撑架竖直设置在车厢进气通道后部，在每个竖支撑架上垂直设置有3个风电叶片轮（每个风电叶片轮上分布有3个风电叶片），所述风电叶片轮的转轴通过风电叶片轮支撑轴承与所述竖支撑架转动连接，在竖支撑架后部竖直设置有传动轴，在所述风电叶片轮的转轴的端部设置有主动锥齿轮，在所述传动轴与所述主动锥齿轮相接处设置有被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合传动，所述传动轴终端与所述发电机组的输入轴固接，所述传动轴的底端通过底支承轴承与所述净化装置外壳的底壁转动连接。

在风力发电装置后部设置有静电吸附部件，所述静电吸附部件包括静电吸附板、静电发生器、清扫部件和弹性支撑杆；所述静电吸附板竖直设置，静电吸附板的顶部和底部通过所述弹性支撑杆与净化装置外壳的内顶壁和内底壁分别固接，在净化装置外壳顶壁上部设置有静电发生器，所述静电发生器与所述静电吸附板电连接，在静电吸附板侧部设置有所述清扫部件，所述清扫部件包括伸缩杆、清扫块和清扫刷，所述伸缩杆顶端与所述净化装置外壳的内顶壁固接另一端固接有清扫块，在清扫块的侧部设置有清扫刷，所述清扫刷与所述静电吸附板接触，所述伸缩杆能够带动所述清扫块在垂直方向上伸长和缩短。

所述喷淋室包括喷淋室入气口、竖转主管、横转支管、压力供水箱、喷淋室出水口和污水处理室；所述喷淋室入气口设置在静电吸附部件后部，所述喷淋室入气口在竖直方向上从上到下设置有3个，每个喷淋室入气口均以向下弧形弯曲形式设置（避免喷淋水回流到静电处理区域），在喷淋室入口后部竖直设置有竖转主管，所述竖转主管顶部和底部均分别通过转动轴承与净化装置外壳的顶壁和底壁转动连接，在竖转主管上设置并连通有3排横向的横转支管（每排3个），所述横转支管的外壁为密布通孔结构设置，在竖转主管顶部与所述压力供水箱连通，所述喷淋室出水口设置在净化装置外壳的底壁上；所述污水处理室包括污水入水管、污水处理室外壳、第一过滤板、絮凝剂供应箱、絮凝剂喷嘴、第二过滤板、杂物收集箱、污水处理室出水口以及回水管。所述杂物收集箱设置在污水处理室外壳底部，并在第一过滤板和第二过滤板前端设置有能够开闭的开口，用于将第一过滤板和第二过滤板的板上物进行收集。

所述污水入水管设置在污水处理室外壳一侧顶部，并与所述喷淋室出水口连通，在污水处理室外壳内部依次设置有第一过滤板、絮凝剂供应箱和第二过滤板，所述第一过滤板和第二过滤板均倾斜设置，所述絮凝剂供应箱底端设置有絮凝剂喷嘴，在第二过滤板后部的污水处理室外壳上设置有污水处理室出水口，所述回水管一端与污水处理室出水口连通另一端与所述压力供水箱的入口连通。

在所述喷淋室后部竖直设置有过滤层部件，所述过滤层部件依次包括氧化钙过滤层和活性炭过滤层，所述氧化钙过滤层为多孔板中间夹持氧化钙颗粒，所述活性炭过滤层为多孔板中间夹持活性炭颗粒。

在所述过滤层部件后部设置有辅助处理部件，所述辅助处理部件包括加热部件和喷水部件。

在所述辅助处理部件后部的净化装置外壳的侧壁上设置有净化装置出气口。

所述车厢进气通道从第二节地铁列车个车厢开始设置（第一节车厢不设置）。

在每节地铁列车的车厢中均前后逆向对称设置有车厢进气通道和净化装置，当地铁列车车头变车尾时，则打开逆向的车厢进气通道和车厢尾部出气口。

所述传动轴上部通过定支撑轴承与净化装置外壳顶壁转动连接。

所述压力供水箱中储存的液体为稀氢氧化钙溶液（弱碱性）。

所述加热部件包括电源和加热棒，所述加热棒竖直设置在净化装置外壳的顶壁和底壁之间，用于对经过过滤层部件之后的空气进行加热操作。

所述喷水部件包括高压水喷嘴和纯净水供应箱，所述高压水喷嘴设置在净化装置外壳的顶壁和底壁的内侧，所述纯净水供应箱设置有回水通道，用于回收没有被空气带走的纯净水重新进行喷洒。

所述加热部件和所述喷水部件设置有开关，当车厢内气温低于设定阈值后，则开启加热部件和喷水部件，当车厢内湿度低于设定阈值后，则单独开启喷水部件。

所述竖支撑架设置有3个，均相互平行设置，使得所述风电叶片轮横向和纵向均排列设置有3排，共9个。

具体使用方式：

地铁列车开动后，车厢两侧的气流由于车厢外侧负压层的存在，会高速通过车厢进气通道流向系统内，这样高速的气流通过风电叶片轮，将气流的动能转化为电能，从而使得进入到系统内的气流速度大大的降了下来，既能产生电能，最为主要的是不会对地铁车厢内部的乘客由于高速气流流动而造成的不舒适感。

气流降速之后与静电吸附板接触，通过静电吸附板的吸附，将空气中的部分颗粒物进行吸附（在静电吸附板不工作的时候，例如晚上列车休整的时候，则开启伸缩杆，对静电吸附板进行除尘）。

气流经静电吸附后通过喷淋室入气口进入到喷淋室中，竖转主管带动横转支管转动，将氢氧化钙稀溶液进行喷洒，充分与气体接触并反应，从而除去空气中的氮氧化物和硫氧化物，气流经过喷淋之后继续向后流动到氧化钙过滤层，氧化钙过滤层在干燥空气的同时还能将残余的硫氧化物进一步去除，继而通过活性炭过滤层，将气体中其他有害元素去除。气流经过过滤层后，通过加热部件被加热，并且经过喷水部件的喷洒增加气体湿度（加热部件和喷水部件根据需要开启），继而通过净化装置出气口进入到地铁列车车厢中，使得在车厢中的乘客呼吸到经过净化的空气，并且由于风力发电装置的存在大大降低了气流流速（在净化处理过程中也进一步的降低了气流流速），因此车厢内的乘客并不会感到气流过速而造成的不舒适感，为了使得车厢内部气压稳定，在车厢尾部设置出气口，净化之后的气体与乘客呼吸之后的气体从车厢尾部流出车厢。

Claims (8)

1.一种地铁列车空气净化节能系统，其特征在于：包括车厢进气通道、净化装置和车厢尾部出气口；

所述车厢进气通道设置在地铁列车车厢头部的两侧，所述车厢进气通道外部设置有开口，用于连通车厢外部与所述净化装置内部；所述净化装置数量与所述车厢进气通道数量相同并均设置在所述车厢进气通道后部的地铁列车车厢内侧壁上；所述车厢尾部出气口设置在地铁列车最后一节车厢的尾部；

所述净化装置包括净化装置外壳、风力发电装置、静电吸附部件、喷淋室、过滤层部件和辅助处理部件以及净化装置出气口；

所述净化装置外壳顺次将车厢进气通道、风力发电装置、静电吸附部件、喷淋室、过滤层部件和辅助处理部件包设于其中；

所述风力发电装置包括风电叶片轮、竖支撑架、风电叶片轮支撑轴承、主动锥齿轮、被动锥齿轮、传动轴、底支撑轴承、发电机组；所述竖支撑架竖直设置在车厢进气通道后部，在竖支撑架上垂直设置有多个风电叶片轮，所述风电叶片轮的转轴通过风电叶片轮支撑轴承与所述竖支撑架转动连接，在竖支撑架后部竖直设置有传动轴，在所述风电叶片轮的转轴的端部设置有主动锥齿轮，在所述传动轴与所述主动锥齿轮相接处设置有被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合传动，所述传动轴终端与所述发电机组的输入轴固接，所述传动轴的底端通过底支承轴承与所述净化装置外壳的底壁转动连接；

在风力发电装置后部设置有静电吸附部件，所述静电吸附部件包括静电吸附板、静电发生器、清扫部件和弹性支撑杆；所述静电吸附板竖直设置，静电吸附板的顶部和底部通过所述弹性支撑杆与净化装置外壳的内顶壁和内底壁分别固接，在净化装置外壳顶壁上部设置有静电发生器，所述静电发生器与所述静电吸附板电连接，在静电吸附板侧部设置有所述清扫部件，所述清扫部件包括伸缩杆、清扫块和清扫刷，所述伸缩杆顶端与所述净化装置外壳的内顶壁固接另一端固接有清扫块，在清扫块的侧部设置有清扫刷，所述清扫刷与所述静电吸附板接触，所述伸缩杆能够带动所述清扫块在垂直方向上伸长和缩短；

所述喷淋室包括喷淋室入气口、竖转主管、横转支管、压力供水箱、喷淋室出水口和污水处理室；所述喷淋室入气口设置在静电吸附部件后部，所述喷淋室入气口在竖直方向上从上到下设置有多个，每个喷淋室入气口均以向下弧形弯曲形式设置，在喷淋室入口后部竖直设置有竖转主管，所述竖转主管顶部和底部均分别通过转动轴承与净化装置外壳的顶壁和底壁转动连接，在竖转主管上设置并连通有多个横向的横转支管，所述横转支管的外壁为密布通孔结构设置，在竖转主管顶部与所述压力供水箱连通，所述喷淋室出水口设置在净化装置外壳的底壁上；所述污水处理室包括污水入水管、污水处理室外壳、第一过滤板、絮凝剂供应箱、絮凝剂喷嘴、第二过滤板、杂物收集箱、污水处理室出水口以及回水管；所述污水入水管设置在污水处理室外壳一侧顶部，并与所述喷淋室出水口连通，在污水处理室外壳内部依次设置有第一过滤板、絮凝剂供应箱和第二过滤板，所述第一过滤板和第二过滤板均倾斜设置，所述絮凝剂供应箱底端设置有絮凝剂喷嘴，在第二过滤板后部的污水处理室外壳上设置有污水处理室出水口，所述回水管一端与污水处理室出水口连通另一端与所述压力供水箱的入口连通；所述杂物收集箱设置在污水处理室外壳底部，并在第一过滤板和第二过滤板前端设置有能够开闭的开口，用于将第一过滤板和第二过滤板的板上物进行收集；

在所述喷淋室后部竖直设置有过滤层部件，所述过滤层部件依次包括氧化钙过滤层和活性炭过滤层，所述氧化钙过滤层为多孔板中间夹持氧化钙颗粒，所述活性炭过滤层为多孔板中间夹持活性炭颗粒；

在所述过滤层部件后部设置有辅助处理部件，所述辅助处理部件包括加热部件和喷水部件；

在所述辅助处理部件后部的净化装置外壳的侧壁上设置有净化装置出气口。

2.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，所述车厢进气通道从第二节地铁列车个车厢开始设置。

3.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，在每节地铁列车的车厢中均前后逆向对称设置有车厢进气通道和净化装置，当地铁列车车头变车尾时，则打开逆向的车厢进气通道和车厢尾部出气口。

4.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，所述传动轴上部通过定支撑轴承与净化装置外壳顶壁转动连接。

5.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，所述压力供水箱中储存的液体为稀氢氧化钙溶液。

6.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，所述加热部件包括电源和加热棒，所述加热棒竖直设置在净化装置外壳的顶壁和底壁之间，用于对经过过滤层部件之后的空气进行加热操作。

7.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，所述喷水部件包括高压水喷嘴和纯净水供应箱，所述高压水喷嘴设置在净化装置外壳的顶壁和底壁的内侧，所述纯净水供应箱设置有回水通道，用于回收没有被空气带走的纯净水重新进行喷洒。

8.根据权利要求1所述的地铁列车空气净化节能系统，其特征在于，所述竖支撑架设置有多个，均相互平行设置，使得所述风电叶片轮横向和纵向均排列设置有多个。

Images