CN201482303U - 大气微尘颗粒离心净化装置 - Google Patents

Abstract

一种大气微尘颗粒离心净化装置，包括导风筒和设置在其内的径向辐射式旋转滤网盘，导风筒的筒壁上开设有对应于所述旋转滤网盘位置的环形集尘槽，环形集尘槽上设置有微尘颗粒导流接口，环形集尘槽的槽口处设置有微尘颗粒筛网。所述旋转滤网盘包括外轮辋和内轮辋，外轮辋和内轮辋之间通过径向支撑筋相连，外轮辋和内轮辋之间的环形区域设置有由一根滤网丝缠绕编织而成的、沿圆周方向均匀分布的径向辐射状滤网；内轮辋的正反两面对称扣合有两个轴心压盖，轴心压盖与夹持在其中的内轮辋和滤网丝固连为一体，轴心压盖的中央设置有与电机输出轴插接配合的轴套。其结构简单、运转稳定性和平衡性好、微尘颗粒拦截效率高、使用维护方便、工作寿命长。

Description

大气微尘颗粒离心净化装置

技术领域

本实用新型涉及用于大气净化处理的设备，具体地指一种大气微尘颗粒离心净化装置。

背景技术

在治理大气环境污染的过程中，微尘颗粒漂浮物的捕捉一直是长期困扰科研人员的一大难题。大气中微尘颗粒的产生主要源于以下几种形式：一是来源于家庭厨房及餐饮酒店的烹饪油烟，这些具有高粘度的挥发性颗料对大气所造成的污染是持久的；二是来源于各种制造厂、加工厂、化工厂所排出的废气，这些废气里含有大量的微尘颗粒有害物质，未经处理就直接排放到空气中，对人体呼吸系统所造成的伤害极大；三是来源于大型商场、企业内部的新风换气系统，其工作原理是将室外的新鲜空气直接抽入室内，若室外空气中含有微尘颗粒漂浮物，则室内空气便会受到难以察觉的侵害，天长日久的慢性污染对人体健康的损害更为严重。

随着社会环保意识的日益增强，人们对自身及周边环境的要求也越来越高，大气微尘颗粒污染的防治已刻不容缓。目前，用于微尘颗粒收集处理的装置主要有静电式除尘器、布袋式除尘器、离心式除尘器等。

静电式除尘器的原理是利用高压电极之间所形成的磁场来吸附微尘颗粒。由于高压电极很容易沾满灰尘，导致电场强度降低，使其净化效率迅速下降。如要保持电场强度，则需要频繁拆开清洗，维护工作量大，保养要求高，且电极板经常更换也导致成本增大。

布袋式除尘器的工作原理是当含尘气流通过滤袋时，细小的气体分子通过粘有粉尘层的滤布空隙，而大颗粒的粉尘被阻断通过，并在重力沉降作用下掉落到灰斗中。其优点是初始除尘率较高，但当滤布表面粉尘不断加厚、阻力不断加大、空隙不断减小时，气流很难通过，粉尘层积累到一定程度，必需利用各种清灰方式清空滤袋。其运行成本较高，维护工作量大。

离心式除尘器的工作原理是通过气体的回转运动，对气体中的尘粒施加离心力，从而使尘粒从气流中分离出来，并借助重力沉降到灰斗中，干净气体则从上部出口排出。其特点是结构简单、造价和运行成本低、维护方便，其压力损失一般为500～1500Pa，适用于除去大于5μm的粉尘。但其仍存在如下缺陷：首先，离心式除尘器的气流速度、压力损失、动力消耗和除尘效率之间不容易匹配，过高的气流速度虽然可以提高除尘效率，但势必引起压力损失和动力消耗太大，导致运行费用大幅增加，因而气流速度在入口处只能限制在8～18m/s，设备正常工作时效率仅为70％左右。其次，离心式除尘器的卸灰部分必须严密无隙，稍有漏风就会导致除尘效率大幅度降低。不少用户因卸灰部分管理不善，导致除尘效率不高，排出口粉尘浓度超过国家规定的排放标准。

为了解决上述问题，近年来科研人员设计了一种烟尘离心分离装置，它主要由圆形导风筒和设置于其内的旋转滤网盘构成，该旋转滤网盘又由外轮辋、中心轴套、径向支撑筋、以及一根在外轮辋和轴套之间沿圆周方向相对转动、沿直径方向双面缠绕编织的网丝组成，其工作原理是通过网丝呈径向分布的旋转滤网盘的高速转动，使大气中的微尘颗粒被网丝碰撞、切割、拦截下来，并在离心力的作用下甩出滤网盘而收集。该烟尘离心分离装置能够使有害的微尘颗粒强行脱离，对大气的净化效果极佳。但它仍然存在如下不足之处：

其一，该滤网盘与圆形导风筒之间存在刚性的环形间隙，一方面部分微尘颗粒可以从此处穿过，另一方面部分微尘颗粒容易在此处受阻反弹、折射，造成漏网和重复拦截现象，降低了离心分离装置的拦截效率。另外，此处空气中的微尘颗粒从每个质点的轨迹看，一般是曲折错综的，不仅沿着管轴方向直线运动，还伴有横向扰动等，质点之间彼此混杂，流线杂乱无章，没有确定的规律性，呈现紊流形态。由于分子间扰动强烈，增强了热量，使流动阻力增大，能量损失增加。

其二，该滤网盘在工作时必须始终保持在600～2700r/min的高速旋转状态，而大气中的微尘颗粒很容易吸附在滤网丝上，并形成堆积效应，长此下去必然会导致滤网盘的通风面积降低、通风阻力增大、风啸声增加，进而使滤网盘的稳定性、平衡性下降，大气微尘颗粒的拦截效果变差。

其三，该滤网盘在编织成型时，网丝的缠绕折转点或固定点位于外轮辋的直径两端，即网丝仅能分隔成外轮辋直径长度的多段结构，每段网丝的长度越大，织丝所需的张力系数就越高，网丝绷断的概率也越大。并且，当滤网盘高速旋转时，每段网丝容易在风阻和微尘颗粒的撞击下产生拉伸，造成受力不均、偏心力增加，滤网盘在旋转时所需要保持的平衡被破坏，造成震动、噪声和电机负荷增大等不良现象，使用寿命降低。

其四，该滤网盘在编织成型时，每段网丝是从外轮辋的一端边缘紧贴中心轴套缠绕到外轮辋的另一端边缘的，其实际上不可能穿过外轮辋的理论圆心，只能是近似的直径状，且在网丝首尾处存在一定的交叉重叠编织现象。这样，当滤网盘高速旋转时，仍然会存在稍许偏心和不平衡现象，交叉重叠编织处也容易出现微尘颗粒堆积堵塞，导致滤网盘的风阻增大、噪声增高、拦截效率下降。

由此可见，要保持烟尘离心分离装置在长期运转状态下的稳定性、平衡性和拦截效率，并达到节能降噪的效果，其结构仍有待于进一步改进和完善。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、运转稳定性和平衡性好、微尘颗粒拦截效率高、使用维护方便、工作寿命长的大气微尘颗粒离心净化装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的大气微尘颗粒离心净化装置，包括导风筒，导风筒内设置有固定支架，固定支架上安装有电机，电机的输出轴上布置有至少一个径向辐射式旋转滤网盘，其特殊之处在于：所述导风筒的筒壁上开设有对应于所述径向辐射式旋转滤网盘位置的环形集尘槽，所述环形集尘槽上设置有微尘颗粒导流接口。

进一步地，所述环形集尘槽的槽口处设置有微尘颗粒筛网，微尘颗粒筛网的孔径大于所要处理的微尘粒径，被高速旋转的滤网盘拦截下的微尘颗粒在离心力作用下通过该筛网进入相对静流的环形集尘槽内，可避免微尘颗粒刚性反弹造成的重复拦截现象，提高净化效率。环形集尘槽内的微尘颗粒通过微尘颗粒导流接口输出，集中处理，可减少环境污染。

再进一步地，所述径向辐射式旋转滤网盘的外缘与环形集尘槽的槽口平齐或伸入环形集尘槽之内，这样可确保绝大部分微尘颗粒没有漏网。

更进一步地，所述径向辐射式旋转滤网盘包括外轮辋和内轮辋，所述外轮辋和内轮辋之间通过径向支撑筋相连，所述外轮辋和内轮辋之间的环形区域设置有由一根滤网丝缠绕而成的、沿圆周均匀分布的径向辐射状滤网，所述内轮辋的正反两面对称扣合有两个轴心压盖，所述轴心压盖与夹持在其中的内轮辋和滤网丝固连为一体，所述轴心压盖的中央设置有与电机输出轴插接配合的轴套。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

一、在所设计径向辐射式旋转滤网盘的外缘对应布置环形集尘槽，被旋转滤网盘离心甩出的微尘颗粒直接进入环形集尘槽中，既有效避免了微尘颗粒在此处的紊流现象，又有效克服了微尘颗粒在此处容易漏网和反弹的缺陷，大幅提高了离心净化装置的拦截效率。

二、将所设计径向辐射式旋转滤网盘的滤网丝分布在内外轮辋之间，比原来按直径方向分布的滤网丝的长度缩短了近三分之二，大大降低了滤网丝的张力系数，这样就可采用更加细腻的滤网丝而不会发生断裂事故。所采用的滤网丝越细，其旋转产生的风阻越小，滤网盘的平衡性越好，使用寿命越长。并且，滤网丝张力系数的降低，可使内外轮辋的设计强度相应降低，这样可减少内外轮辋的设计厚度、宽度和重量，从而大幅减轻电机的负荷，节省电机能耗。

三、所设计径向辐射式旋转滤网盘的滤网丝位置无限接近内外轮辋的半径方向，可保证滤网丝在其首尾结合部位无交叉重叠现象，从滤网盘中心点到内外轮辋边缘每一点的质量都十分均匀，其偏心力极小。这样，滤网盘在旋转时有效避免了微尘颗粒堵塞现象，可达到良好的平衡状态，从而可大幅提高滤网盘的设计转速，在转速达到6000～12000r/min时也不会产生多大的震动和噪声。同时，所设计的转速越高，滤网盘能够拦截颗粒的粒径就越小，可细化到纳米的微尘颗粒，其拦截效率也与设计转速成正比。

四、所设计径向辐射式旋转滤网盘在高速旋转时，由于固定在外轮辋和内轮辋之间的滤网丝的长度较短，其抗拉伸能力大为增强，有效避免了滤网丝的形变，从而确保了滤网丝受力均匀、旋转稳定性和平衡性好，其使用寿命可大幅延长。

附图说明

图1为一种大气微尘颗粒离心净化装置的剖视结构示意图；

图2为图1中单个径向辐射式旋转滤网盘的主视结构示意图；

图3为图2所示旋转滤网盘除掉滤网丝和轴心压盖后的骨架结构示意图；

图4为图3中的A-A剖面放大结构示意图；

图5为图3中的B-B剖面放大结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

图中所示的大气微尘颗粒离心净化装置，具有一个导风筒7，导风筒7内设置有固定支架10，固定支架10上安装有电机11，电机11的输出轴上通过锁紧风帽12固定安装有二个径向辐射式旋转滤网盘13。导风筒7的筒壁上开设有对应于径向辐射式旋转滤网盘13位置的环形集尘槽8，径向辐射式旋转滤网盘13的外缘与环形集尘槽8的槽口平齐或伸入环形集尘槽8之内，环形集尘槽8的槽口处嵌置有微尘颗粒筛网9，环形集尘槽8的下端设置有微尘颗粒导流接口14。

上述径向辐射式旋转滤网盘13的骨架由外轮辋1、内轮辋3和设置在外轮辋1和内轮辋3之间的八根径向支撑筋2构成。径向支撑筋2的横截面呈波浪形，波浪形横截面相对于外轮辋1和内轮辋3的盘平面呈倾斜布置，其倾斜角度一般为α＝20～35°，最好的倾斜角度α＝25～28°。波浪形截面的作用更接近于抽风机或排风扇的叶片，这样既可以产生一定的抽风引流效果、有效降低风阻和能耗，又可以防止微尘颗粒粘附堆积，确保滤网盘的均衡稳定。

在外轮辋1和内轮辋3之间的环形区域，是由一根滤网丝6缠绕编织而成的、沿圆周均匀分布的径向辐射状滤网。该滤网丝6优选高强度耐腐蚀合金丝，其直径越小越好，可细微到0.01～0.1mm。该滤网丝6被外轮辋1和内轮辋3的轮缘分隔成许多两端固定的径向短丝结构，相邻短丝之间的夹角一般为2～4°，最好是2°。在高速旋转状态下，这些径向短丝能高效切割、碰撞、拦截大气中的微尘颗粒，并将其离心甩出而收集。

在内轮辋3的正反两面对称扣合有两个轴心压盖4。优选的轴心压盖4由圆心半轴套孔4a、中间贴合面4b和环形夹持边4c三部分组成，两个轴心压盖4的中间贴合面4b通过激光焊接或粘接胶固连为一体，两个轴心压盖4的圆心半轴套孔4a组合成与电机输出轴插接配合的轴套5，两个轴心压盖4的环形夹持边4c与夹持在其中的内轮辋3和滤网丝6通过激光焊接或粘接胶固连为一体。这样，无须其它机械连接部件，不仅加工制造方便、可拼装成紧凑光滑的结构，而且简化了部件组成、省略了单独制造轴套5的麻烦，同时可提高滤网盘的旋转稳定性和平衡性。

在外轮辋1、内轮辋3和滤网丝6的表面上还涂覆有一层高粘度耐腐蚀粘接膜。这样，滤网丝6的折转部分与外轮辋1和内轮辋3的边缘可以牢固地粘接在一起，单根滤网丝6被分隔成小于外轮辋1半径的多段短丝结构，既保持了单根滤网丝6的连续性、便于绕织加工，又降低了各段短丝的拉伸系数，增加了各段短丝张力的均衡性和布丝的均匀性。同时，即使某段短丝意外折断，也不会影响到其他短丝的散脱，旋转滤网盘仍可维持平衡和稳定，从而延长其工作寿命。

本实用新型的工作原理是这样的：电机11带动安装在导风筒7中的径向辐射式旋转滤网盘13高速旋转，在外界负压作用下，含有微尘颗粒的大气被强制穿过滤网盘，大气中的微尘颗粒被切割、碰撞、拦截而吸附在滤网丝6上，并在离心力的作用下沿径向甩出，并通过微尘颗粒筛网9进入环形集尘槽8中，最后通过微尘颗粒导流接口14输出集中处理。大气中的有害微尘颗粒被强行脱离后，即可获得洁净的大气。径向辐射式旋转滤网盘13的转速越高，其净化效果越好，本实用新型的径向辐射式旋转滤网盘的设计转速可达6000～12000r/min。

Claims (9)

1.一种大气微尘颗粒离心净化装置，包括导风筒(7)，导风筒(7)内设置有固定支架(10)，固定支架(10)上安装有电机(11)，电机(11)的输出轴上布置有至少一个径向辐射式旋转滤网盘(13)，其特征在于：所述导风筒(7)的筒壁上开设有对应于所述径向辐射式旋转滤网盘(13)位置的环形集尘槽(8)，所述环形集尘槽(8)上设置有微尘颗粒导流接口(14)。

2.根据权利要求1所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述环形集尘槽(8)的槽口处设置有微尘颗粒筛网(9)。

3.根据权利要求1或2所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述径向辐射式旋转滤网盘(13)的外缘与环形集尘槽(8)的槽口平齐或伸入环形集尘槽(8)之内。

4.根据权利要求1或2所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述径向辐射式旋转滤网盘(13)包括外轮辋(1)和内轮辋(3)，所述外轮辋(1)和内轮辋(3)之间通过径向支撑筋(2)相连，所述外轮辋(1)和内轮辋(3)之间的环形区域设置有由一根滤网丝(6)缠绕而成的、沿圆周均匀分布的径向辐射状滤网，所述内轮辋(3)的正反两面对称扣合有两个轴心压盖(4)，所述轴心压盖(4)与夹持在其中的内轮辋(3)和滤网丝(6)固连为一体，所述轴心压盖(4)的中央设置有与电机输出轴插接配合的轴套(5)。

5.根据权利要求4所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述轴心压盖(4)由圆心半轴套孔(4a)、中间贴合面(4b)和环形夹持边(4c)三部分组成，两个轴心压盖(4)的中间贴合面(4b)通过激光焊接或粘接胶固连为一体，两个轴心压盖(4)的圆心半轴套孔(4a)组合成与电机输出轴插接配合的轴套(5)，两个轴心压盖(4)的环形夹持边(4c)与夹持在其中的内轮辋(3)和滤网丝(6)通过激光焊接或粘接胶固连为一体。

6.根据权利要求4所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述径向支撑筋(2)的横截面呈波浪形，该波浪形横截面相对于外轮辋(1)和内轮辋(3)的盘平面呈倾斜布置，其倾斜角度为20～35°。

7.根据权利要求4所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述滤网丝(6)选用高强度耐腐蚀合金丝，滤网丝(6)的直径为0.01～0.1mm。

8.根据权利要求4所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述径向相邻滤网丝(6)之间的夹角为2～4°。

9.根据权利要求4所述的大气微尘颗粒离心净化装置，其特征在于：所述外轮辋(1)和内轮辋(3)以及缠绕在其上的滤网丝(6)表面上涂覆有一层高粘度耐腐蚀粘接膜。

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