CN111111906A - 一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，包括下层滤框、上层滤框、安装于下层滤框上部的金属网和放置在滤框内壁和外壁之间固定槽中的永磁铁；所述下层滤框在内壁和外壁之间具有永磁铁固定槽，永磁铁耦接至永磁铁固定槽，金属网在下滤框的上部磁耦合至永磁铁的一个表面，上层滤框其内壁与外壁之间设有永磁铁固定槽，对应于下层滤框上的永磁铁固定槽，上下层滤框通过铰链连接。本发明公开的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，可以安装在需要除尘区域的排气口中，利用被永磁铁磁化的金属网，能够捕捉环境中的颗粒物特别是含铁颗粒物，达到净化空气的目的。

Description

一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置

技术领域

本发明涉及空气集尘的技术领域，具体而言，涉及一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置。

背景技术

钢铁厂、金属加工车间、地铁等场所会产生大量含铁细颗粒物，如在地铁环境中，含铁细颗粒物约占20%到70%。富含重金属的细颗粒物，不仅污染环境，且有害人体健康。目前通常使用集尘除尘装置，如：静电除尘器、布袋除尘器、空气净化器或供暖通风空调中加入集尘系统等减少和控制颗粒物的排放，由于高额运行费用和低去除效率，这些方法都有各自的不足。且因此类含铁颗粒物多为不规则形状，在集尘过程中可能会对布袋纤维造成损伤，减少其效能以及寿命，增加运营成本。

特别地，在地铁隧道中，轨道上部设有与外部空气连接的排气口排细尘。然而列车在经过与外界相连的排气管下方时，列车前端会形成正压，微尘会沿着排气道上升，但由于列车驶过后在列车后方会形成负压，沿着排气道上升的微细粉尘会下降流回到地铁隧道，无法有效排出。

对此，虽然有人提出了利用挡板或无纺布等防止微细粉尘逆流的方案，但由于此现象频繁发生，更换无纺布的周期较短，因此很难维持管理。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置。

本发明采用如下技术方案：

一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，包括下层滤框、上层滤框和永磁铁，所述下层滤框的内壁与外壁之间设有下层永磁铁固定槽，所述上层滤框的内壁与外壁之间设有上层永磁铁固定槽，所述下层永磁铁固定槽放置有永磁铁，金属网置于下层滤框的上部，与永磁铁表面相接触。

所述上层滤框和下层滤框之间通过铰链连接，所述上层滤框设置的上层永磁铁固定槽与下层滤框设置的下层永磁铁固定槽的位置相匹配相互对应，两者闭合时永磁铁刚好插入上层永磁铁固定槽中。

所述下层滤框和上层滤框由非磁性材料制成，所述非磁性材料为PVC或亚克力。

所述永磁铁的磁化强度为1500至3500Gauss，所述金属网的平均网眼尺寸为100μm至4mm。

所述金属网由铁磁材料制成，所述铁磁材料为铁、镍、钴、锰或上述材料制成的合金。

有益效果在于：

1.本发明装置结构简单，制造成本低，通过集尘装置内的永磁铁对金属网进行磁化形成高梯度的磁场，实现对空气中含铁颗粒物的收集，除尘效果好，收集率高。

2.本发明装置的清洁和维护方便，通过铰链使上层滤框和下层滤框相连，易于拆装，当有部件损坏时可及时更换，且装置闭合后在固定永磁铁和金属网的同时，有效避免了永磁铁与外界环境的接触，因而清洁时只需对金属网上的颗粒物进行清理，减少了人力劳动。

附图说明

图1为本发明提供的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置打开上层滤框的示意图；

图2为本发明提供的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置闭合后的示意图；

图3为本发明提供的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置下层结构的示意图；

图4为本发明提供的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置的图1 的分解示意图；

图5为本发明实施例中实验组和对照组集尘效率随永磁铁磁体强度变化的趋势图；

图6为本发明实施例中实验组和对照组集尘效率随金属网平均为网眼尺寸变化的趋势图。

图中：10、下层滤框；11、下层永磁铁固体槽；20、永磁铁；30、金属网；40、上层滤框；41、上层永磁铁固体槽。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

实施例：参见图1-4。

本发明的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，包括下层滤框10、上层滤框40和永磁铁20，所述下层滤框10的内壁与外壁之间设有下层永磁铁固定槽11，所述上层滤框40的内壁与外壁之间设有上层永磁铁固定槽41，所述下层永磁铁固定槽11放置有永磁铁20，金属网30置于下层滤框10的上部，与永磁铁20表面相接触；永磁铁20通过磁化金属网30，在构成金属网30的每个网格周围形成磁场，使含铁颗粒物可以更有效地被磁化后的金属网30收集。

所述上层滤框40和下层滤框10之间通过铰链连接，所述上层滤框40设置的上层永磁铁固定槽41与下层滤框10设置的下层永磁铁固定槽11的位置相匹配相互对应，两者闭合时永磁铁20刚好插入上层永磁铁固定槽41中；可以有效防止永磁铁20间的相互干扰，此外，本发明装置的上层滤框40和下层滤框10之间通过铰链进行连接，在清洁或当上层滤框40和下层滤框10损坏时可以非常方便的进行拆装和更换。

所述下层滤框10和上层滤框40由非磁性材料制成，所述非磁性材料为PVC或亚克力；根据实际应用环境的不同，永磁铁20的磁化强度和金属网的网眼尺寸可进行适应性调节；而永磁铁20的磁化强度与永磁铁20的尺寸成正比，因此考虑到本集尘装置的实际使用时需要的尺寸大小，本发明装置所用永磁铁20的磁化强度为1500至3500 Gauss；另一方面，当金属网30的平均网眼尺寸小于100μm时，在清洁操作的过程中将难以去除附着在金属网30上的含铁颗粒物，当金属网30的平均网眼尺寸大于4mm时将无法有效对含铁颗粒物进行拦截，收集效率大大降低，因此本发明装置所选用的金属网30平均网眼尺寸为100μm至4mm。

所述金属网30由铁磁材料制成，所述铁磁材料为铁、镍、钴、锰或上述材料制成的合金，针对本发明装置的实际使用环境，可选择不同材质的金属网30进行安装使用。

所述集尘装置包括永磁铁20和与之耦合并被磁化以形成高梯度磁场的金属网30，通过粘合和解吸轻松收集空气中的含铁颗粒物，即利用被磁化后具有高梯度磁场的金属网30使空气中的含铁颗粒物吸附到金属网30上，除尘完毕后，将上述金属网30拆下，拆除后的金属网30因与永磁铁20分离而失去磁性，可以通过吹扫或冲洗的方式轻松去除金属网30上的含铁颗粒。

下面结合附图5-6对本发明装置的集尘效果作进一步的说明：

1.实验组磁性集尘装置的制备：

1）用亚克力材料制备内壁尺寸为14.5 cm×14.5 cm×0.75 cm和外壁尺寸为16 cm×16 cm×0.75 cm的下层滤框10，按上述下层滤框10相同的尺寸标准制备上层滤框40，使之与下层滤框10相互对应。下层滤框10与上层滤框40的一侧端部通过铰链连接进行开合，两个框架相互接触，在内壁和凹槽之间形成用以固定永磁铁20和金属网30的凹槽；将按照永磁铁20固定槽尺寸标准制造的磁体强度为3,000高斯的永磁铁20，安装在上、下层滤框的凹槽中。随后，将具有100 μm平均网眼尺寸的铁网（15.5 cm×15.5 cm）放置在下层滤框10上，将永磁铁的一个表面磁耦合至金属网30，关闭上层滤框40，固定金属网30，完成本实施例中一个实验用磁性集尘装置的制造；

2）按1）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用磁体强度为2500高斯的永磁铁20；

3）按1）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用磁体强度为2050高斯的永磁铁20；

4）按1）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用磁体强度为1650高斯的永磁铁20；

5）按1）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为1mm的金属网30；

6）按2）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为1mm的金属网30；

7）按3）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为1mm的金属网30；

8）按4）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为1mm的金属网30；

9）按1）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为4mm的金属网30；

10）按2）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为4mm的金属网30；

11）按3）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为4mm的金属网30；

12）按4）中相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为4mm的金属网30；

2. 对照组磁性集尘装置的制备：

1）用亚克力材料制备内壁尺寸为14.5 cm×14.5 cm×0.75 cm和外壁尺寸为16 cm×16 cm×0.75 cm的下层滤框10，按上述下层滤框10相同的尺寸标准制备上层滤框40，使之与下层滤框10相互对应。下层滤框10与上层滤框40的一侧端部通过铰链连接进行开合，两个框架相互接触，在内壁和凹槽之间形成用以固定永磁铁20和金属网30的凹槽；不放入永磁铁20，仅将具有100 μm平均网眼尺寸的铁网（15.5 cm×15.5 cm）放置在下层滤框10上，关闭上层滤框40，固定金属网30，完成本实施例中一个对照用磁性集尘装置的制造；

2）按上述相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为1mm的金属网30；

3）按上述相同的制造方式制作一个磁性集尘装置，但改为使用平均网眼尺寸为4mm的金属网30；

3.将上述制作完成的磁性集尘装置按以下方法进行处理：

将上述磁性集尘装置分别放入含有约8.86%铁成分平均粒径在10μm的细粉尘环境中，以1.5m/s的空气流速循环1小时来测量实施组1至9中所述的磁性集尘装置对含铁颗粒的捕获效率，其结果在图5和图6中示出。

参照图5中集尘装置对含铁颗粒物捕获效率的趋势可以看出，对于粒径为10 μm的细粉尘（PM10），在金属网30的平均网眼尺寸均为100μm的实验组1至4的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随永磁铁20磁体强度的增大而增大；在金属网30的平均网眼尺寸均为1 mm的实验组5至8的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随永磁铁20磁体强度的增大而增大；在金属网30的平均网眼尺寸均为4 mm的实验组9至12的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随永磁铁20磁体强度的增大而增大。

由此可见，装置所用永磁铁20强度的越大，本发明装置的集尘效率越高，考虑到永磁铁20的磁体强度与永磁铁20的大小成正比，本发明装置所选用永磁铁20的磁体强度范围在1500至3500 Gauss。

参照图6中集尘装置对含铁颗粒物捕获效率的趋势可以看出，对于粒径为10μm的细粉尘（PM10），在永磁铁20磁体强度均为1650 Gauss的实验组4、8、12的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随金属网30平均网眼尺寸的减少而增大；在永磁铁20磁体强度均为2050Gauss的实验组3、7、11的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随金属网30平均网眼尺寸的减少而增大；在永磁铁20磁体强度均为2500 Gauss的实验组2、6、10的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随金属网30平均网眼尺寸的减少而增大；在永磁铁20磁体强度均为3000Gauss的实验组1、5、9的磁性集尘装置中，装置的捕获效率随金属网30平均网眼尺寸的减少而增大。

由此可见，装置所用金属网30平均网眼尺寸越小，本发明装置的集尘效率越高，考虑到当金属网30的平均网眼尺寸小于100μm时，在清洁操作的过程中将难以去除附着在金属网30上的含铁颗粒物，当金属网30的平均网眼尺寸大于4mm时将无法有效对含铁颗粒物进行捕获，收集效率大大降低，因此本发明装置所选用的金属网30平均网眼尺寸为100μm至4mm。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，包括下层滤框（10）、上层滤框（40）和永磁铁（20），所述下层滤框（10）的内壁与外壁之间设有下层永磁铁固定槽（11），所述上层滤框（40）的内壁与外壁之间设有上层永磁铁固定槽（41），所述下层永磁铁固定槽（11）放置有永磁铁（20），金属网（30）置于下层滤框（10）的上部，与永磁铁（20）表面相接触。

2.根据权利要求1所述的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，其特征在于：所述上层滤框（40）和下层滤框（10）之间通过铰链连接，所述上层滤框（40）设置的上层永磁铁固定槽（41）与下层滤框（10）设置的下层永磁铁固定槽（11）的位置相匹配相互对应，两者闭合时永磁铁（20）刚好插入上层永磁铁固定槽（41）中。

3.根据权利要求1所述的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，其特征在于：所述下层滤框（10）和上层滤框（40）由非磁性材料制成，所述非磁性材料为PVC或亚克力。

4.根据权利要求1所述的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，其特征在于：所述永磁铁（20）的磁化强度为1500至3500Gauss，所述金属网（30）的平均网眼尺寸为100μm至4mm。

5.根据权利要求1所述的一种收集含铁颗粒物的磁性集尘装置，其特征在于：所述金属网由铁磁材料制成，所述铁磁材料为铁、镍、钴、锰或上述材料制成的合金。

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