CN205599337U - 具有搅动部件的气体除尘装置和除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有搅动部件的气体除尘装置、除尘系统，除尘装置包括具有进气口和出气口的外壳、设置在所述外壳内壁上的电极、设置在所述外壳内的若干吸尘介质和搅动部件，其中，所述吸尘介质中包括介质单元，所述介质单元的外表面为介质材料；所述搅动部件在所述外壳内部运动拨动所述吸尘介质，使吸尘介质之间、吸尘介质与电极阵列之间相互碰撞、摩擦形成静电场，气体通过所述静电场时在静电吸附作用和吸尘介质的物理过滤作用下实现对气体中颗粒物的有效过滤。本实用新型的除尘装置能够对通过电场的气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤。

Description

具有搅动部件的气体除尘装置和除尘系统

技术领域

本实用新型涉及空气净化领域，具体地，涉及一种应用摩擦电场的除尘装置和除尘系统。

背景技术

目前，在各种工业过程产生大量粉尘物质，如在工厂车间、燃烧废气等；在生活中，大量的尾气、矿物石油燃烧等排放导致的雾霾等。这些颗粒物悬浮在空气中，对人类的健康、生活和生产造成了严重的影响。

目前，工业除尘方法主要有静电除尘、颗粒床过滤除尘、虑袋除尘等。但是各种除尘方法都有一系列的问题，如静电除尘会带来臭氧、氮化物的二次污染；滤袋除尘产生高的阻力等等。如何获得一种高效率、低成本、阻力小、无二次污染的空气除尘系统，已成为目前迫切的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有搅动部件的气体除尘装置，应用摩擦电场能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤，解决空气中颗粒物的吸收和过滤的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种具有搅动部件的气体除尘装置，包括：具有进气口和出气口的外壳、设置在所述外壳内壁上的电极、设置在所述外壳内的吸尘介质和搅动部件，其中，

所述吸尘介质中包括若干介质单元，所述介质单元的外表面为介质材料；

所述搅动部件在所述外壳内部运动拨动所述吸尘介质，使吸尘介质之间、吸尘介质与电极之间相互碰撞、摩擦形成静电场，气体通过所述静电场时被净化。

优选的，所述搅动部件为至少一个旋转臂，所述旋转臂固定设置在转轴上，所述转轴设置在所述外壳内。

优选的，多个所述旋转臂在垂直转轴的平面上的投影互相不重叠。

优选的，所述多个所述旋转臂在垂直转轴的平面上的投影呈中心对称分布。

优选的，所述旋转臂为针状、条状或柱状结构。

优选的，所述搅动部件为一个或多个能够在外壳内部任意运动的搅拌棒；

或者，所述搅动部件为平板结构的搅拌片，所述搅拌片可以在所述外壳内部上下或者左右移动。

优选的，在所述搅动部件的运动过程中，所述吸尘介质填充高度使所述搅动部件始终掩埋在所述吸尘介质中。

优选的，所述搅动部件的表面材料为绝缘材料；

和/或，所述搅动部件的表面材料为柔性材料。

优选的，所述吸尘介质中还包括若干导电单元，所述导电单元的外表面为导电材料。

优选的，所述导电单元与所述介质单元的数量比例范围为0：1—1：1。

优选的，所述介质单元和/或导电单元为空心或者实心的球形、椭球形或者多面体，粒径范围为0.5mm—10mm。

优选的，所述介质单元表面的材料为绝缘体。

优选的，所述介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。

优选的，所述外壳上内壁上设置的电极包括多个互相绝缘的电极单元。

优选的，所述电极单元为长条形、方形、圆形、三角形和/或多边形的片状电极。

优选的，多个所述电极单元形成电极阵列，相邻电极单元之间的间距为0.1mm-1cm。

优选的，所述进气口始终掩埋在吸尘介质中。

优选的，在所述进气口和出气口处设置金属网，金属网孔的尺寸小于所述吸尘介质的尺寸。

优选的，所述出气口和进气口为上下设置。

优选的，在所述进气口处设置风扇。

优选的，所述外壳采用绝缘材料。

优选的，所述电极、介质单元和/或导电单元的表面分布有纳米、微米或次微米量级的微结构，所述微结构选自纳米线，纳米管，纳米颗粒，纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构。

相应的，本实用新型还提供一种气体除尘系统，包括多个上述任一项所述的除尘装置，所述气体依次通过多个所述除尘装置，或者，所述气体分为多个支路同时通过多个所述除尘装置。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的具有搅动部件的气体除尘装置采用搅动部件拨动吸尘介质的方式使吸尘介质中介质单元与电极互相碰撞，通过摩擦产生高压静电,在静电吸附作用和吸尘介质的物理过滤作用(如惯性、碰撞、拦截、重力沉降等机理)下实现对气体中颗粒物的有效过滤。能够对通过电场的气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤。将多个除尘装置进行串并联，可以形成除尘系统，提高除尘效率。可以用于工业粉尘气固分离装置及其系统，可以单独使用，也可以与其他除尘器串联使用，实现工业过程粉尘的达标排放。也可以用于空气净化，减轻雾霾对人体的危害。

本实用新型提供的除尘装置外壳不需要转动，只有内部的搅动部件需要运动，可以为转动的旋转臂或者搅动片，具有结构简单、易于控制、采用的材料无污染廉价易得、成本低、适用范围广等特点。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的具有搅动部件的气体除尘装置的纵截面的结构示意图；

图2为本实用新型的具有搅动部件的气体除尘装置的俯视的结构示意图；

图3为具有搅动部件的气体除尘装置连接风扇和马达的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指示图中的方向；“内”指朝向相应结构内部，“外”指朝向相应结构外部。

图1为本实用新型提供的具有搅动部件的气体除尘装置的纵截面的结构示意图，图2为俯视的结构示意图，包括具有进气口1和出气口2的外壳3、设置在外壳3内的吸尘介质9，吸尘介质中包括若干个介质单元，在外壳3的内壁上设置有电极4，还包括可以在外壳3内部运动的搅动部件，搅动部件在外壳3内部运动拨动吸尘介质9，使吸尘介质之间、吸尘介质与电极阵列之间相互碰撞、摩擦形成静电场，气体通过所述静电场时被净化。

吸尘介质可以仅包括若干介质单元，也可以既包括若干介质单元也包括若干导电单元，介质单元与导电单元的数量比例可以为1：0—1：1之间。

搅动部件的形状可以为针状、条状、柱状等结构，搅动部件可以为一种旋转臂8，通过设置的转轴7实现在外壳3内的旋转，也可以通过其他方式实现旋转。旋转臂8的个数可以为多个，如图1中所示，转轴7为竖直转轴，多个旋转臂8分布在转轴的不同高度位置。为了使旋转臂8对吸尘介质的搅动更高效和均匀，多个旋转臂8在垂直转轴的平面上的投影互相不重叠，优选为呈中心对称分布。

搅动部件除了可以为图1中的围绕转轴旋转的至少一个旋转臂的结构外，在本实用新型的其他实施例中，也可以为其他结构的部件，只要能够搅动外壳3内部的吸尘介质的结构设计均可以使用，例如可以为一个或多个能够在外壳3内部任意运动的搅拌棒等结构，或者可以为平板结构的搅拌片，可以在外壳3内部上下或者左右移动，对吸尘介质进行搅拌。

搅动部件的表面材料可以为任意具有一定强度材料，优选为绝缘材料，例如可以为尼龙、聚四氟乙烯、亚克力、工程塑料等材料。搅动部件的材料可以选择硬质材料，如金属铝合金或不锈钢等；也可以选择柔性材料。搅动部件旋转搅动吸尘单元的过程中，会产生噪音，为了降低噪音，搅动部件的表面材料可以为柔性材料，如塑料等。

吸尘介质中既包括介质单元又包括导电单元可以使介质单元与电极之间的正、负电场分布更加均匀，提高过滤效率。介质单元的外表面为介质材料；导电单元的外表面为导电材料。

在其他实施例中，吸尘介质中还可以加入其他颗粒物或填充物。介质单元之间互相碰撞，或者介质单元与导电单元、电极互相碰撞，在表面形成电荷。

介质单元的表面与电极4(或导电单元)接触产生表面电荷，因此，只需要满足介质单元的表面材料与电极4(或导电单元)的材料具有不同电负性的条件即可。介质单元表面的材料可以为绝缘体，介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。高电负性的材料可以为高分子(聚合物)如PTFE、PVDF等，低电负性的材料如石英、玻璃、硅酸盐材料等。

常用的导电材料均可以用于制作电极，优选采用金属或者合金材料，包括铝、铜、金和银中的一者或者多者的任意比例合金。

在外壳3的内壁上可以设置多个片状电极单元作为电极4，多个电极单元之间互相绝缘，可以分散设置在外壳3的内壁上，如图1至图3中所示。电极单元可以为长条形、方形、圆形、三角形和/或多边形等片状电极。多个电极单元可以形成电极阵列，相邻电极单元之间的间距可以为0.1mm-1cm，可以在装置中形成较为均匀和稳定的电场。

以介质单元表面的材料具有高电负性为例，说明本实用新型的除尘装置的工作原理。

图1的除尘装置中，外壳3为圆筒形，在外壳内设置竖直的转轴7，多个旋转臂8固定设置在转轴上形成搅动部件，外壳3的内壁上帖附多个导电的片状电极单元，吸尘介质9在外壳中的填充高度使所有的旋转臂8被吸尘介质9掩埋。在外力的作用下，转轴7带动旋转臂8旋转时，旋转臂8的转动将搅动吸尘介质9，引起外壳3内的介质单元与导电单元、电极单元之间相互碰撞、摩擦，使介质单元表面产生大量的负电荷，导电单元与电极单元上留下大量正电荷。因此，在介质单元和电极之间、介质单元与导电单元之间形成很高的电场。

气体中的粉尘颗粒在形成过程中通常带有一定的电荷，因而总的颗粒都表现出一定的带电性。当这些带电颗粒随着其他从进气口1进入除尘装置的外壳3以后，由于在介质单元和电极4之间、介质单元与导电单元之间形成很高的电场，因此，在电场作用下，气体中带正电颗粒将被外壳3内壁上的电极4和导电单元吸附；带负电的颗粒被介质单元吸附。经过净化的气体从出气口2流出除尘装置。

另外，当含粉尘或颗粒物的气流通过器件时，还存在物理吸附过程，气体中的粉尘颗粒与介质单元、导电单元相互碰撞、散射，形成物理吸附。物理吸附机理包括惯性碰撞、拦截、布朗扩散、重力沉降等。

因此，带有粉尘的气体通过除尘装置时，可以通过静电吸附和物理吸附过程被除尘装置净化。

在图1所示的除尘装置中，在搅动部件的运动过程中，优选吸尘介质填充高度始终高于搅动部件，使搅动部件始终掩埋在吸尘介质9中。

进气口1和出气口2在除尘装置中的位置除了图1中的上下分布外，也可以为左右分布，或者在装置的同一侧也可以，优选进气口3始终掩埋在吸尘介质9中，使气体必须通过外壳中的吸尘介质后才能从出气口2流出，气体中的灰尘可以被吸尘介质表面吸附。

可以在进气口1和出气口2处设置金属网，将吸尘介质限定在外壳内部，防止吸尘介质被气体带出外壳，金属网孔的尺寸小于外壳内吸尘介质的尺寸，并能够承载一定重量。参见图1中，上下设置的出气口和进气口处设置下金属网5和上金属网6。

可以在在除尘装置Ⅱ的进气口外设置风扇Ⅰ，如图3所示，可以增加气体流速，提高除尘装置的净化速度。

对于设置转轴的除尘装置，可以在除尘装置的转轴顶端，通过齿轮或皮带Ⅳ与外壳外侧一电机Ⅲ(马达)相连。当电机Ⅲ(马达)转动时，电机通过中心转轴带动旋转臂，使其拨动填充度绝缘颗粒之间和金属电极阵列之间相互摩擦，碰撞，产生空间电场。当底部风扇转动时，雾霾或灰尘气体在风扇带动下，通过摩擦电过滤系统的前金属网格后，再穿过绝缘颗粒间的空隙，最后气体通过上滤网排出。因为介质球的空隙中因摩擦电产生高压电场，因而能够对雾霾气体或灰尘气体中的颗粒物有效过滤和吸附，实现气体的净化。

外壳3不需要转动，因此，外壳3的结构不限于上述的圆筒状结构，也可以为其他任意的壳状结构。外壳3的内壁材料不做特别的限定，只要有足够的强度即可，优选为绝缘体材料，如聚四氟、尼龙、陶瓷等，可以使帖附在其上的电极单元之间互相绝缘。

介质单元和导电单元的形状可以为球形、椭球形或者多面体，可以为空心或者实心颗粒。介质单元(或导电单元)可以整体为均一材料，也可以为表面层包覆内核的核壳结构，例如为绝缘材料的表面层包覆陶瓷材料内核的核壳结构球作为介质单元。

介质单元和导电单元的粒径范围为0.5mm—10mm。介质单元和导电单元的直径可以一致也可以不一致，可以由不同直径相互混合。导电单元与介质单元的数量比例可以在0：1—1：1之间。

本实用新型的除尘装置中不限定介质单元9表面和电极4必须是硬质材料，也可以选择柔性材料，材料的硬度并不影响二者之间的接触摩擦效果。

电极4、吸尘介质的表面可以进行纳米图形化处理，来增加表面积，从而提高除尘装置的物理吸附和静电吸附的效率。可以在电极、介质单元和/或导电单元的表面分布有纳米、微米或次微米量级的微结构，所述微结构选自纳米线，纳米管，纳米颗粒，纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状等结构。

相应的，本实用新型还提供一种气体除尘系统，可以包括多个上述的除尘装置，将多个除尘装置串联或者并联，气体依次通过多个所述除尘装置(多个除尘装置串联)，或者，所述气体分为多个支路同时通过多个所述除尘装置(多个除尘装置并联)。

本实用新型提供的除尘装置能够对气体中的微米、次微米、纳米等级别的颗粒物进行高效、快速过滤。可以用于工业粉尘气固分离装置及其系统，可以单独使用，也可以与其他除尘器串联使用，实现工业过程粉尘的达标排放。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。例如，各部件的形状、材质和尺寸的变化。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (23)

1.一种具有搅动部件的气体除尘装置，其特征在于，包括：具有进气口和出气口的外壳、设置在所述外壳内壁上的电极、设置在所述外壳内的吸尘介质和搅动部件，其中，

所述吸尘介质中包括若干介质单元，所述介质单元的外表面为介质材料；

所述搅动部件在所述外壳内部运动拨动所述吸尘介质，使吸尘介质之间、吸尘介质与电极之间相互碰撞、摩擦形成静电场，气体通过所述静电场时被净化。

2.根据权利要求1所述的除尘装置，其特征在于，所述搅动部件为至少一个旋转臂，所述旋转臂固定设置在转轴上，所述转轴设置在所述外壳内。

3.根据权利要求2所述的除尘装置，其特征在于，多个所述旋转臂在垂直转轴的平面上的投影互相不重叠。

4.根据权利要求3所述的除尘装置，其特征在于，所述多个所述旋转臂在垂直转轴的平面上的投影呈中心对称分布。

5.根据权利要求2-4任一项中所述的除尘装置，其特征在于，所述旋转臂为针状、条状或柱状结构。

6.根据权利要求1所述的除尘装置，其特征在于，所述搅动部件为一个或多个能够在外壳内部任意运动的搅拌棒；

或者，所述搅动部件为平板结构的搅拌片，所述搅拌片可以在所述外壳内部上下或者左右移动。

7.根据权利要求1-4和6任一项中所述的除尘装置，其特征在于，在所述搅动部件的运动过程中，所述吸尘介质填充高度使所述搅动部件始终掩埋在所述吸尘介质中。

8.根据权利要求1-4和6任一项中所述的除尘装置，其特征在于，所述搅动部件的表面材料为绝缘材料；

和/或，所述搅动部件的表面材料为柔性材料。

9.根据权利要求1-4和6任一项中所述的除尘装置，其特征在于，所述吸尘介质中还包括若干导电单元，所述导电单元的外表面为导电材料。

10.根据权利要求9所述的除尘装置，其特征在于，所述导电单元与所述介质单元的数量比例范围为0：1—1：1。

11.根据权利要求10所述的除尘装置，其特征在于，所述介质单元和/或导电单元为空心或者实心的球形、椭球形或者多面体，粒径范围为0.5mm—10mm。

12.根据权利要求9所述的除尘装置，其特征在于，所述介质单元表面的材料为绝缘体。

13.根据权利要求12所述的除尘装置，其特征在于，所述介质单元表面材料的电负性高于电极材料的电负性或者低于电极材料的电负性。

14.根据权利要求1-4和6中任一项所述的除尘装置，其特征在于，所述外壳上内壁上设置的电极包括多个互相绝缘的电极单元。

15.根据权利要求14所述的除尘装置，其特征在于，所述电极单元为长条形、方形、圆形、三角形和/或多边形的片状电极。

16.根据权利要求14所述的除尘装置，其特征在于，多个所述电极单元形成电极阵列，相邻电极单元之间的间距为0.1mm-1cm。

17.根据权利要求1-4和6任一项中所述的除尘装置，其特征在于，所述进气口始终掩埋在吸尘介质中。

18.根据权利要求17所述的除尘装置，其特征在于，在所述进气口和出气口处设置金属网，金属网孔的尺寸小于所述吸尘介质的尺寸。

19.根据权利要求17所述的除尘装置，其特征在于，所述出气口和进气口为上下设置。

20.根据权利要求1-4和6任一项中所述的除尘装置，其特征在于，在所述进气口处设置风扇。

21.根据权利要求1-4和6中任一项所述的除尘装置，其特征在于，所述外壳采用绝缘材料。

22.根据权利要求9所述的除尘装置，其特征在于，所述电极、介质单元和/或导电单元的表面分布有纳米、微米或次微米量级的微结构，所述微结构选自纳米线，纳米管，纳米颗粒，纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构。

23.一种气体除尘系统，其特征在于，包括多个权利要求1-21中任一项所述的除尘装置，所述气体依次通过多个所述除尘装置，或者，所述气体分为多个支路同时通过多个所述除尘装置。