CN204523239U - 免拉弧静电式离子箱 - Google Patents
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Abstract
免拉弧静电式离子箱,箱体(2)上有进气口和出气口，在箱体(2)内部沿进气口到出气口方向依次安装包含电晕丝(5)的电离段和包含阴极集尘金属板(4)以及阳极集尘金属板(6)的集尘段，电离段和集尘段之间前后分离并有间隙，阴极集尘金属板(4)外有覆膜(7)，覆膜(7)为耐高压耐高温的电子膜；邻阴极集尘金属板(4)或阳极集尘金属板(6)之间间距大于15mm，便于用户清洗。集尘段金属板上覆上一层耐高压耐高温的电子膜后，极板间基本不发生电压击穿的现象，也不会出现打火和拉弧，同时减少臭氧产生,总耗电量比较小。允许操作温度高至250℃，甚至达到350-400℃或者更高的，处理气体范围量大。
Description
技术领域
本实用新型涉及利用电离技术排除灰尘杂质微粒的空气净化装置，尤其是免拉弧静电式离子箱。
背景技术
现有技术中常用的静电除尘是利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积，在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。当然近年来通过技术创新，也有采用负极板集尘的方式。以往常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘。冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物，现在也有可以用于家居的除尘灭菌产品。
静电除尘空气净化器利用高压直流电场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和细菌使其荷电，荷电颗粒在电场力作用下与气流分向相反的极板做运动，在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电压愈高、电场强度愈高，离子的运动速度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。开始时，空气中的自由离子少，电流较少。电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离。空气电离后，由于连锁反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流，或称电晕电流急剧增加，空气成了导体，高强电压捕获附带细菌颗粒，瞬间导电击穿由蛋白质组成的细胞壁，达到杀灭细菌吸附除尘。
高压静电除尘工作原理：利用高压直流不均匀电场使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，含尘气体通过电离区时空气中的粉尘颗粒荷电，荷电粉尘在电场力作用下与气流分离向极性相反的极板或极线运动，荷电粉尘到达极板或极线时由静电力吸附在极板或极线上。
静电除尘器的工作过程一般分为两部分：即电离段和集尘段，现有技术中电离段和集尘段是融合一起的。由于辐射摩擦等原因，空气中含有少量的自由离子，单靠这些自由离子是不可能使含尘空气中的尘粒充分荷电的。因此需要借助外力即所谓的电离段，电离段一般是由一根根极细的金属线，一般为钨丝和金属板，如铝板组成。在高压电源作用下金属线，又称电晕极或阳极线上接入高压电，一般为正高压，金属板或阴极板上接入地或者与金属线上极性相反的高压电，金属丝和金属板电压极性必需相反。通上高压电源后金属丝和金属板之间所形成不均匀电场，金属线在尖端放电作用下，周围发生电晕放电现象，电离场中的空气被电离。在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电压愈高、电场强度愈高，离子的运动速度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。开始时，空气中的自由离子少，电流较少。电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离。空气电离后，由于联锁反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流----电晕电流急剧增加，空气成了导体。放电极周围的空气全部电离后，在放电极周围可以看见一圈淡蓝色的光环，这个光环称为电晕。因此，这个放电的导线被称为电晕极。在离电晕极较远的地方，电场强度小，离子的运动速度也较小，那里的空气还没有被电离。如果进一步提高电压，空气电离形成电晕的范围逐渐扩大，最后极间空气全部电离，这种现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工作。为了保证电除尘器的正常运动，电晕的范围不宜过大，一般应局限于电晕极附近。且电晕线越细，起晕电压越低。由于负离子的运动速度要比正离子大，在同样的电压下，负电晕能产生较高的电晕电流，而且它的击穿电压也高得多。因此，在工业气体净化用的电除尘器中，通常采用稳定性强、可以得到较高操作电压和电流的负电晕极。用于通风空调进气净化的电除尘器，一般采用正电晕极。其优点是，产生的臭氧和氮氧化物量较少。
电除尘器的电晕范围，即电晕区通常局限于电晕线周围几毫米处，电晕区以外的空间称之为电晕外区。以正高压电源为例，电晕区内的空气电离后，负离子很快向正极，即电晕极移动，只有正离子才会进入电晕外区，向负极，即金属板极移动。含尘空气通过电除尘设备时，由于电晕区的范围很小，只有少量的尘粒在电晕区通过，获得正电荷，沉积在电晕极上。大多数尘粒在电晕外区通过，获得负电荷，最后沉积在阳极板上，这就是阳极板称为集尘极的原因。
集尘段是由一片一片等间距的金属板组成，在实际应用中会在金属片上同上高压电源，且相邻金属板上通入极性相反的高压电，因此会在两极板间形成高强度的匀强电场。当带有荷电尘埃粒子的空气在气流作用下进入集尘区后，荷电颗粒在电场力作用下与气流分向相反的极板做运动，在极板间带电颗粒在洛伦兹力的作用下向着极性相反的金属板做抛物线运动，最终尘粒则沉积于金属板上，而得到净化的气体排出集尘器外。在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电压愈高、电场强度愈高，离子的运动速度愈快。带电离子的运动，极板间形成了电流，在均匀电场内，只要某一点的空气被电离，极间空气便会全部电离，电除尘器发生击穿。电除尘器达到火花击穿的电压称为击穿电压。击穿电压除与放电极的形式有关外，还取决于正、负电极间的距离和放电极的极性。
家用静电式空气净化器虽然能够铺捕集0.01微米以上的细粒粉尘，但缺点较多。在除尘器工作时，金属丝上和其下方的金属电极板带的是相反极性的电压，因此会让金属丝和电极板间形成一个不均匀的电场，从而增加空气的电离程度，而新型除尘器取消电离段金属丝下的金属极板后无法形成不均匀的电场因此金属丝附近的空气电离程度会减小从而影响脏空气的程度从而影响净化效率。由于集尘段是由一片片正负相间的金属铝极板组成，金属板之间形成高雅压的匀强电场，在极板之间离子的运动形成了电流，且在均匀电场内，只要某一点的空气被电离，极间空气便会全部电离，电除尘器发生击穿。电除尘器达到火花击穿的电压称为击穿电压。这种电压火花击穿现象也称为拉弧现象，在拉弧现象发生时会伴有电火花和“啪”“啪”“啪”的声响，非常大也非常刺耳，高压击穿的电火花温度非常高因此有引起燃烧的隐患；由于除尘器不管是电离段还是集尘段均加的是高压，因此通电过程中金属丝和金属极片不停地像向空气放电，所以除尘器暴露在空气中是容易是使空气中的氧气转化为臭氧。低浓度的臭氧可以杀菌，但浓度高时会对人体有危害。现在主流的家用静电式除尘器，其电离段和集尘段是连在一起的，且集尘极板之间的空隙在6mm一以下，因此在清洗除尘箱时非常不易，在清洗过程中易于损坏钨丝，而如果改变金属极板间间距，从而则会影响净化效果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种免拉弧静电式离子箱，解决以上技术问题，避免发生电场击穿以及激发臭氧，克服不易清洗和工作噪声等缺陷。
本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括箱体、接线引脚、阴极集尘金属板、电晕丝、阳极集尘金属板和覆膜；箱上有进气口和出气口，在箱体内部沿进气口到出气口方向依次安装包含电晕丝的电离段和包含阴极集尘金属板以及阳极集尘金属板的集尘段，电离段和集尘段之间前后分离并有间隙，其中至少二根电晕丝相互平行而且端部通过接线引脚安装在箱体上，同时，电晕丝的中线与阴极集尘金属板以及阳极集尘金属板各自所在平面相互平行且垂直于至少一段从进气口到出气口的内腔中线，阴极集尘金属板外有覆膜，覆膜为耐高压耐高温的电子膜；同一组阴极集尘金属板和阳极集尘金属板间隔排列，在阴极集尘金属板和阳极集尘金属板上通高压电源，且相邻的阴极集尘金属板和阳极集尘金属板上分别通入极性相反的高压电，相邻阴极集尘金属板或阳极集尘金属板之间间距大于15mm。
尤其是，箱体呈长方体箱型，从进气口到出气口的内腔中线为直线，进气口和出气口分别位于箱体的相对的两个端面上。
尤其是，在进气口到出气口的方向上，电离区至少有一个，即至少安装一根电晕丝。
尤其是，构成一组的至少二根电晕丝相互平行地垂直固定在箱体内进气口一侧，构成一组的至少二对阴极集尘金属板和阳极集尘金属板相互平行地安装在箱体内。
尤其是，在从进气口到出气口的方向上，电离段安装至少二组电晕丝，每组相互平行的电晕丝所在平面垂直于从进气口到出气口的内腔中线。尤其是相邻的二组电晕丝或阴极集尘金属板和阳极集尘金属板错开排列。
尤其是，在进气口和出气口上分别安装进气滤网和出气罩。
尤其是，箱体呈圆筒型，出气口位于其一端，另一端封闭，进气口均匀分布位于圆筒外壁环周，在箱体内同心安装至少一个圆筒形的电离筒，该电离筒周缘平行于箱体中轴均匀连接电晕丝，在该电离筒内侧同心安装一圈阴极集尘金属板和阳极集尘金属板，该圈间隔安装的阴极集尘金属板和阳极集尘金属板长度方向的中线均与箱体中轴平行且等距。
尤其是，箱体呈圆筒型，进气口位于其一端，另一端封闭，出气口开于箱体圆筒外壁局部，在出气口内侧的箱体内部安装阴极集尘金属板和阳极集尘金属板，在箱体内其余部位通过接线引脚安装电晕丝，接线引脚安装在箱体内侧端面上，电晕丝和阴极集尘金属板以及阳极集尘金属板的中线平行于圆筒型的箱体中轴，风机安装在进气口上。
本实用新型的优点和效果：电离段与集尘段分离，集尘段内金属板间距增加，便于用户清洗。集尘段金属板上覆上一层耐高压耐高温的电子膜后，由于两个极板间绝缘的电子膜的阻碍，因此极板间基本不发生电压击穿的现象，也不会出现打火和拉弧，同时减少臭氧产生。阻力损失一般在20毫米水柱以下，和旋风除尘器比较，即使考虑供电机组和振打机构耗电，其总耗电量仍比较小。允许操作温度高至250℃，甚至达到350-400℃或者更高的，处理气体范围量大，可以完全实现操作自动控制，除尘滤网清洗后可反复使用；结构简单、操作方便，能够有效的提高空气过滤工作效率，吸附机板清洁方便，易于反复使用。
附图说明
图1为本实用新型实施例1结构示意图。
图2为本实用新型实施例2结构示意图。
图3为本实用新型实施例3结构示意图。
附图标记包括：进气滤网1、箱体2、接线引脚3、阴极集尘金属板4、电晕丝5、阳极集尘金属板6、覆膜7、出气罩8。
具体实施方式
本实用新型原理在于，将电离段和集尘段分开成两部分，并且取消电离段金属丝下的金属极板，而且集尘段金属板上覆上一层耐高压耐高温的电子膜；另一方面，根据物理常识可知，当集成尘段极板上覆有塑料薄膜后，其极板间的介电常数会改变，因此，极板间的匀强电场强度也会改变，从而以会影响净化效率，所以，新型除尘器结构更改后，在其净化效率不变的前提下，需增大接入除尘器的高压电源的输出电压，当输出电压达到一个合适值后，既保证了新型除尘箱的净化效率，又解决了现有技术的缺陷。
本实用新型包括：箱体2、接线引脚3、阴极集尘金属板4、电晕丝5、阳极集尘金属板6和覆膜7。
箱体2上有进气口和出气口，在箱体2内部沿进气口到出气口方向依次安装包含电晕丝5的电离段和包含阴极集尘金属板4以及阳极集尘金属板6的集尘段，电离段和集尘段之间前后分离并有间隙，其中至少二根电晕丝5相互平行而且端部通过接线引脚3安装在箱体2上，同时，电晕丝5的中线与阴极集尘金属板4以及阳极集尘金属板6各自所在平面相互平行且垂直于至少一段从进气口到出气口的内腔中线，阴极集尘金属板4外有覆膜7，覆膜7为耐高压耐高温的电子膜；同一组阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6间隔排列，在阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6上通高压电源，且相邻的阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6上分别通入极性相反的高压电，相邻阴极集尘金属板4或阳极集尘金属板6之间间距大于15mm。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如附图1所示，箱体2呈长方体箱型，从进气口到出气口的内腔中线为直线，进气口和出气口分别位于箱体2的相对的两个端面上。
前述中，在进气口到出气口的方向上，电离区至少有一个，即至少安装一根电晕丝5。
前述中，构成一组的至少二根电晕丝5相互平行地垂直固定在箱体2内进气口一侧，构成一组的至少二对阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6相互平行地安装在箱体2内。
前述中，在从进气口到出气口的方向上，电离段安装至少二组电晕丝5，每组相互平行的电晕丝5所在平面垂直于从进气口到出气口的内腔中线。尤其是相邻的二组电晕丝5或阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6错开排列。
前述中，在进气口和出气口上分别安装进气滤网1和出气罩8。同时，在进气滤网1或出气罩8上安装风机。
前述中，电晕丝5为钨丝。电晕丝5又称电晕极接入正高压电。
本实施例中，箱体2可水平安装在工作环境的边缘，以便将处理后的净化气流输入另一侧洁净环境。
实施例2：如附图2所示，箱体2呈圆筒型，出气口位于其一端，另一端封闭，进气口均匀分布位于圆筒外壁环周，在箱体2内同心安装至少一个圆筒形的电离筒，该电离筒周缘平行于箱体2中轴均匀连接电晕丝5，在该电离筒内侧同心安装一圈阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6，该圈间隔安装的阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6长度方向的中线均与箱体2中轴平行且等距。
本实施例中，箱体2垂直安装在工作环境的中央区域，可以便捷而均衡的吸入周围的含尘气流，向心的先后经过电离和集尘后由出气口的出气罩8经风机快速引出。
实施例3：为实施例2的一种衍生结构，如附图3所示，箱体2呈圆筒型，进气口位于其一端，另一端封闭，出气口开于箱体2圆筒外壁局部，在出气口内侧的箱体2内部安装阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6，在箱体2内其余部位通过接线引脚3安装电晕丝5，接线引脚3安装在箱体2内侧端面上，电晕丝5和阴极集尘金属板4以及阳极集尘金属板6的中线平行于圆筒型的箱体2中轴，风机安装在进气口上。
本实施例中，箱体2可以安装在洁净空气环境的吊顶边缘，外界含尘气体经过风机由进气口引入，进入箱体2后先经过电离段，然后汇集增压经过阴极集尘金属板4和阳极集尘金属板6由出气口排出。
本实用新型中，电晕丝5和阴极集尘金属板4以及阳极集尘金属板6能够捕集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率。取消电离段金属板，消除形成电场的条件，从而解决了电离段拉弧的问题，集尘段阴极集尘金属板4上覆上一层耐高压耐高温的电子膜后，两个极板间绝缘的电子膜的阻碍，因此即便极板间发生电压击穿的现象，也不会出现打火和拉弧的现象，同时减少臭氧产生。
本实用新型中，尘粒荷电是电除尘过程的第一步。在电除器内存在两种不同的荷电机理。一种是离子在静电力作用下做定向运动，与尘粒碰撞，使其荷电，称为电场荷电。另一种是离子的扩散现象导致尘粒荷电，称为扩散荷电。对dc>0.5μm的尘粒，以电场荷电为主；对dc<0.2μm的尘粒，则以扩散荷电为主；dc介于0.2～0.5μ的尘粒则两者兼而有之。在工业电除尘器中，通常以电场荷电为主。在电场荷电时，通过离子与尘粒的碰撞使其荷电，随尘粒上电荷的增加，在尘粒周围形成一个与外加电场相反的电场，其场强越来越强，最后导致离子无法到达尘粒表面。此时，尘粒上的电荷已达到饱和。影响除尘器尘粒荷电的主要因素是尘粒直径dc、相对介电数εp和电晕强度即电离丝上电压。
本实用新型工作时，由于在整个静电除尘过程中主要的灰尘尘埃都集中在集尘器的金属极板上，因此在清洗时只需要将集尘段取出清洗。由于为保证净化效率增大了输入除尘器的电压，因此极板间的间距也增加更便于清洗。取消金属线下面的金属极板后，为保证空气电离程度我们会增加输入高压的电压值，在结构上取消了形成电场的条件，因此不会出现拉弧现象。从而解决了电离段拉弧的问题，同时减少臭氧产生。
Claims (9)
1.免拉弧静电式离子箱,包括箱体(2)、接线引脚(3)、阴极集尘金属板(4)、电晕丝(5)、阳极集尘金属板(6)和覆膜(7)，其特征在于，箱体(2)上有进气口和出气口，在箱体(2)内部沿进气口到出气口方向依次安装包含电晕丝(5)的电离段和包含阴极集尘金属板(4)以及阳极集尘金属板(6)的集尘段，电离段和集尘段之间前后分离并有间隙，其中至少二根电晕丝(5)相互平行而且端部通过接线引脚(3)安装在箱体(2)上，同时，电晕丝(5)的中线与阴极集尘金属板(4)以及阳极集尘金属板(6)各自所在平面相互平行且垂直于至少一段从进气口到出气口的内腔中线，阴极集尘金属板(4)外有覆膜(7)，覆膜(7)为耐高压耐高温的电子膜；同一组阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)间隔排列，在阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)通高压电源，且相邻的阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)上分别通入极性相反的高压电，相邻阴极集尘金属板(4)或阳极集尘金属板(6)之间间距大于15mm。
2.如权利要求1所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，塑料箱体(2)呈长方体箱型，从进气口到出气口的内腔中线为直线，进气口和出气口分别位于箱体(2)的相对的两个端面上。
3.如权利要求2所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，在进气口到出气口的方向上，电离区至少有一个，即至少安装一根电晕丝(5)。
4.如权利要求2所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，构成一组的至少二根电晕丝(5)相互平行地垂直固定在箱体(2)内进气口一侧，构成一组的至少二对阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)相互平行地安装在箱体(2)内。
5.如权利要求2所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，在从进气口到出气口的方向上，电离段安装至少二组电晕丝(5)，每组相互平行的电晕丝(5)所在平面垂直于从进气口到出气口的内腔中线。
6.如权利要求5所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，相邻的二组电晕丝(5)或阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)错开排列。
7.如权利要求1所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，箱体(2)呈圆筒型，出气口位于其一端，另一端封闭，进气口均匀分布位于圆筒外壁环周，在箱体(2)内同心安装至少一个圆筒形的电离筒，该电离筒周缘平行于箱体(2)中轴均匀连接电晕丝(5)，在该电离筒内侧同心安装一圈阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)，该圈间隔安装的阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)长度方向的中线均与箱体(2)中轴平行且等距。
8.如权利要求1所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，箱体(2)呈圆筒型，进气口位于其一端，另一端封闭，出气口开于箱体(2)圆筒外壁局部，在出气口内侧的箱体(2)内部安装阴极集尘金属板(4)和阳极集尘金属板(6)，在箱体(2)内其余部位通过接线引脚(3)安装电晕丝(5)，接线引脚(3)安装在箱体(2)内侧端面上，电晕丝(5)和阴极集尘金属板(4)以及阳极集尘金属板(6)的中线平行于圆筒型的箱体(2)中轴，风机安装在进气口上。
9.如权利要求1、2、7或8所述的免拉弧静电式离子箱，其特征在于，在进气口和出气口上分别安装进气滤网(1)和出气罩(8)。
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