CN206631385U - 一种车用自调式高效扬尘处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用自调式高效扬尘处理系统，包括旋风式扬尘吸入装置、旋风式尘气分离装置、水洗装置、高效滤清装置；本实用新型基于颗粒分级过滤原理，首先由旋风式尘气分离装置预沉降大颗粒物，再由水洗装置吸收残余扬尘和可溶性有害气体，最后由多层褶皱过滤带滤去可吸入颗粒物和细颗粒物，排出洁净空气，各装置功能联系紧密，协同效果好。同时，通过气体流量传感器的输入信号自动调节电动机电压，以使扬尘吸入速度始终保持在系统的高效除尘范围内，除尘效果明显，很好地解决了机动车在行驶过程中的路面扬尘问题，一定程度上缓解了我国严重的雾霾问题，具有重要的工程实际意义。

Description

一种车用自调式高效扬尘处理系统

技术领域

本实用新型涉及车辆自动控制扬尘处理技术领域，尤其涉及的是一种车用自调式高效扬尘处理系统。

背景技术

由于我国车辆的普及速度和基础建设的完善速度不匹配，导致了道路扬尘污染问题日益加剧。根据我国相关部门公布的检测结果，过多的可吸入颗粒物沉淀会损坏肺部呼吸氧气的能力，使肺泡中巨噬细胞的吞噬功能和生存能力下降，导致肺部排除污染物的能力下降。可吸入颗粒上附着多环芳烃，由于多环芳烃具有致癌、致突变、致残作用，因此对人体健康危害极大。其中代表物苯并芘是最具有致癌性的物质，能诱发皮肤癌、肺癌和胃癌。

不断加剧的大气颗粒物污染问题引起了各国政府和学界人士的高度关注。其中最迫切需要解决的，同时也是最棘手的便是机动车扬尘治理问题。各国政府组织开展了大量的技术攻关，建构了一大批机动车扬尘分析方法和治理方案，有力地支撑和引领了大气污染治理工作。大批研究人员奋力攻关，通过对机动车尾部的流场进行动力学分析，依据两相流体动力学理论和变径脉冲气流分选技术，分析了流场内颗粒密度分布机制，并借助仿真软件，揭示了车辆行驶过程中，尾部扬尘的形成原因和流场中的运动路径。虽然理论研究方兴未艾，但这些研究成果的全社会共享和应用转化率却不是很高。从国外该领域专利申请文件中我们可以看出，车辆防尘处理系统普遍存在技术水平落后、系统结构不合理、针对性不强、处理能力不足等问题。这种乱象导致了扬尘的治理仍停留在非机械化、低效化的阶段。国内该领域更是如此。车辆扬尘处理系统与机动车主体的契合度不高，导致系统难以得到普及。由于我国幅员辽阔、地形多样，单纯的依靠环境治理来摆脱现状已显捉襟见肘。不断增加的车辆保有量，使得扬尘污染不断加剧，国民的健康也深受其害。

车辆是当今世界重要的交通工具和道路扬尘产生的最直接因素，直接对车辆加装自调式高效扬尘处理系统是一种可行且有效的方法。申请号为201420659870.5的实用新型专利一种多功能尾气扬尘处理系统，包括扬尘吸附过滤装置、尾气分化处理装置、尾气排放助力装置、风能驱动装置、风能活性炭过滤装置、风能水循环过滤装置、尾气扬尘排放装置、箱体和箱体固定连接件。该系统存在如下缺点：一是采用了风能驱动装置来产生动力使风能水循环过滤装置吸附扬尘过滤尾气，风能驱动装置通常有着复杂的结构体系，通过物理原理使风能转化为驱动能，大大增加了车辆的重量，违背了轻量化的发展趋势，并且该驱动装置的结构体系过于紧凑，要求较高的制造和安装精度，成本较高。车辆在正常行驶的过程中，速度的变化幅度大，变化频率高，该风能驱动装置在不同车速情况下的动力提供差异很大，造成了扬尘的处理能力不稳定，易受车辆行驶条件的影响。二是采用了风能水循环过滤装置，不仅除尘效率不够高，而且运用水循环过滤装置会导致需要频繁拆装车辆以更换水循环过滤装置中的液体，极大的影响了车辆使用的便利性要求，而且增加了车主的维护费用。三是采用的扬尘吸入装置的结构导致效率低下。运用CDF分析方法，对吸入装置的左、右扬尘通道进行分析，在车速较高时，因为车尾的涡流扰乱了流场，在吸气扇的转动下，左、右扬尘通道产生的负压难以将扬尘稳定吸入，并不足以为吸入的扬尘提供传动的动力。四是该系统没有采用传感器对扬尘的流场速度进行检测，导致系统盲目工作，无法满足车辆在不同行驶状况下扬尘的处理要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种车用自调式高效扬尘处理系统，以期实现对扬尘中固体大颗粒物、可吸入颗粒物和细颗粒物的有效去除。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种车用自调式高效扬尘处理系统，包括依次连接的旋风式扬尘吸入装置、旋风式尘气分离装置、水洗装置、高效滤清装置，

所述旋风式扬尘吸入装置包括第一滤网、扬尘吸入管道、气体流量传感器，所述扬尘吸入管道包括弧形入口端，所述弧形入口端位于机动车的后车轮的后上方，所述弧形入口端处设有一个弧形的第一滤网，所述气体流量传感器设置于扬尘吸入管道内壁；

所述旋风式尘气分离装置包括内筒、外筒、电动机、吸气风扇、集尘箱、旋风式除尘器、排气管，所述内筒下端与所述扬尘吸入管道上端相对接，所述内筒包括上段和下段，所述内筒下段内部设有一个呈螺旋形向上盘旋延伸的螺旋形进气通道，所述内筒上段筒壁上设有多个供大颗粒扬尘甩出的扬尘飞出口，所述电动机设置在内筒中心且位于所述螺旋形进气通道上方，所述吸气风扇安装在所述电动机的输出轴上，所述外筒设置于所述内筒上段外围，所述外筒与内筒之间形成一个环形的甩出空腔，所述旋风式除尘器设置在外筒一侧，所述旋风式除尘器底部设置有一个集尘箱，所述甩出空腔底部设置有一个落尘口，所述落尘口设于所述集尘箱上方，所述旋风式除尘器的入口端与内筒上端相连通，所述旋风式除尘器的出口端连接一个排气管，所述气体流量传感器用于检测扬尘吸入管道内的气体流量并转换为风速信号进而控制电动机的转速；

所述水洗装置包括一个水箱，所述水箱内设置有一个带孔过滤板，所述带孔过滤板上设置有多个出气口，所述排气管的下端从上向下插入所述带孔过滤板，水箱一侧连接有一个出气洗管；

所述高效滤清装置包括一个滤清筒，所述滤清筒内沿竖直方向上设有多层支撑架，所述支撑架上设有多个相邻的安装孔，每个安装孔内固定设置有褶皱过滤带，所述褶皱过滤带中部设有一个通气孔，所述多层支撑架从上到下依次错开一个锐角安装于滤清筒内壁，所述滤清筒上端设有滤清器排气口，在所述滤清器排气口内设置有第二滤网。

所述扬尘吸入管道包括两个弧形入口端，所述弧形入口端设置有多个开孔，所述两个弧形入口端分别位于机动车的两个后车轮的后上方，两个弧形入口端之间通过一个水平的连接管道相连接，所述连接管道中段设有一个竖直向上延伸的主管道，所述内筒下端与所述主管道的上端相对接。

所述扬尘飞出口的开口方向与螺旋形进气通道的延伸线的方向相一致。

所述滤清筒上端沿周向设有多个滤清器排气口。

所述多层支撑架上的褶皱过滤带的通气孔横截面由上往下依次增大。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型提供的一种车用自调式高效扬尘处理系统，基于颗粒分级过滤原理，首先由旋风式尘气分离装置预沉降大颗粒物，提高了水洗装置的水洗效率，再由水洗装置吸收可溶性有害气体，最后由多层褶皱过滤带滤去可吸入颗粒物和细颗粒物，排出洁净的空气。各装置功能联系紧密，协同效果好，除尘效果明显，降低了褶皱过滤带的更换周期。

2、本实用新型提供的气体流量传感器检测入口气体流量，ECU根据气体流量信号转换成的入口风速信号自动调节电动机电压，以使扬尘吸入速度始终保持在系统的高效除尘范围内，大大提高了除尘效率，有效减少了能源浪费。

3、本实用新型提供的旋风式尘气分离装置中，螺旋形进气通道使得吸入气流近似呈螺旋形上升运动，配合开口方向与螺旋形进气通道延伸线方向相一致的扬尘飞出口，使得大颗粒物以较小的阻力顺利通过扬尘飞出口，结合旋风式除尘器，有效去除固体大颗粒物和中等颗粒物。

4、本实用新型提供的高效滤清装置中的褶皱过滤带呈褶皱状，增大了与气流的接触面积，且其安装在从上到下依次错开一个锐角的多层支撑架上，使得当气流通过此装置时，所含PM2.5和PM10等微小悬浮颗粒被充分吸附在褶皱过滤带上，从而达到高效净化空气的目的。同时，褶皱过滤带上的通气孔横截面由上往下依次增大,减小了通气阻力，极大的提高了装置的除尘效率。

5、本实用新型结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，对装配车辆自身结构的改造程度小，与车体结构的匹配度高，装配成本低。

6、本实用新型重量轻，较好的切合了车辆轻量化的发展趋势。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图；

图2为本实用新型的扬尘吸入管道的立体结构示意图；

图3为本实用新型的内筒纵向剖视图；

图4为本实用新型的带孔过滤板俯视图；

图5为本实用新型的高效滤清装置结构示意图；

图6为本实用新型的褶皱过滤带结构示意图；

图7为本实用新型的褶皱过滤带局部视图；

图8为本实用新型的电动机电压与风速调节关系图。

图中标号：1旋风式扬尘吸入装置、101第一滤网、102扬尘吸入管道、103气体流量传感器、104连接管道、105主管道、106后车轮、107开孔、108弧形入口端、2旋风式尘气分离装置、201内筒、202外筒、203电动机、204吸气风扇、205集尘箱、206旋风式除尘器、207排气管、208扬尘飞出口、209螺旋形进气通道、210甩出空腔、211落尘口、3水洗装置、301水箱、302带孔过滤板、303出气洗管、304出气口、4高效滤清装置、401滤清筒、402支撑架、403褶皱过滤带、404滤清器排气口、405第二滤网、406安装孔、407通气孔。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图8，本实施例公开了一种车用自调式高效扬尘处理系统，包括依次连接的旋风式扬尘吸入装置1、旋风式尘气分离装置2、水洗装置3、高效滤清装置4。

旋风式扬尘吸入装置1包括第一滤网101、扬尘吸入管道102、气体流量传感器103，扬尘吸入管道102包括两个弧形入口端108、连接管道104、主管道105，弧形入口端上设置有多个开孔107，两个弧形入口端108分别位于机动车的两个后车轮106的后上方，两个弧形入口端108之间通过一个水平的连接管道104相连接，连接管道104中段设有一个竖直向上延伸的主管道105，内筒201下端与主管道105的上端相对接，弧形入口端108处设有一个弧形的第一滤网101，阻拦树叶等杂物进入系统，以免影响系统的高效运行和使用寿命。两个弧形入口端108上的开孔107直径约为1.5cm，以增大弧形入口端108的局部吸引力。

旋风式尘气分离装置2包括内筒201、外筒202、电动机203、吸气风扇204、集尘箱205、旋风式除尘器206、排气管207，内筒201下端与扬尘吸入管道102上端相对接，内筒201包括上段和下段，内筒201下段内部设有一个呈螺旋形向上盘旋延伸的螺旋形进气通道209，内筒201上段的筒壁上设有多个供大颗粒扬尘甩出的扬尘飞出口208，电动机203设置在内筒201中心且位于螺旋形进气通道209上方，吸气风扇204安装在电动机203的输出轴上，利用吸气风扇204的转动在扬尘吸入管道102中产生负压将扬尘吸入，经螺旋形进气通道209形成螺旋形气流；外筒202设置于内筒201上段外围，外筒202与内筒201之间形成一个环形的甩出空腔210，旋风式除尘器206设置在外筒202一侧，旋风式除尘器206底部设置有一个集尘箱205，甩出空腔210底部设置有一个落尘口211，落尘口211设于集尘箱205上方，将集尘箱205底板设置成可沿侧向抽动的结构形式并放入集尘袋，沿侧向抽出底板即可方便取出集尘袋并对集尘箱205进行清洗；旋风式除尘器206的入口端与内筒201上端相连通，旋风式除尘器206的出口端连接一个排气管207；气体流量传感器103用于检测扬尘吸入管道102内的气体流量进而控制电动机203的转速。

气体流量传感器103设置于扬尘吸入管道102内壁，利用气体流量传感器103检测气体流量，ECU通过气体流量信号转换成的入口风速信号自动调节电动机电压。开始时，入口风速稳定在一定值，电压也对应的稳定在某一定值，当入口风速逐渐增大并达到设定上限值时，ECU自动调小电动机203电压至所设定值以适当降低入口风速；当入口风速逐渐降低并达到设定下限值时，ECU自动调大电动机203电压至所设定值以适当提高风速。通过上述调节过程，使扬尘吸入速度始终保持在所述系统的高效除尘范围内；所述设定下限值低于上限值。

水洗装置3包括一个水箱301，水箱301中装有65％-75％的水，水箱301内设置有一个带孔过滤板302，带孔过滤板302上设置有多个出气口304，排气管207的下端从上向下插入带孔过滤板302，水箱301一侧连接有一个出气洗管303；带孔过滤板302可安装于水面以下约1cm处，出气口304设置为圆孔，使得气体得到充分洗涤；利用水洗装置3溶解扬尘中的水溶性有害物质，保证了有害酸性物质不会对后续高效滤清装置4的工作产生影响且进一步起到了净化空气的作用。

高效滤清装置4包括一个滤清筒401，滤清筒401内沿竖直方向上设有多层支撑架402，支撑架402上设有多个相邻的安装孔406，每个安装孔406内固定设置有褶皱过滤带403，褶皱过滤带403中部设有一个通气孔407；多层支撑架402从上到下依次错开一个锐角安装在滤清筒401内壁，该锐角可取为15度，多层支撑架402上的褶皱过滤带403的通气孔407横截面由上往下依次增大，有效减小了通气阻力；滤清筒401上端设有滤清器排气口404，滤清器排气口404沿周向设有多个，在滤清器排气口404内设置有第二滤网405；支撑架402可设置为由多个截面呈正六边形的单体支撑架402层层相连组成，在轴向呈等间隔分布，滤清筒401的顶板可设置为可沿侧面抽动的形式。

本实用新型一种车用自调式高效扬尘处理系统可以灵活地在车辆上布置，系统纵向后置，布置位置略高于车辆后驱动轴，系统的安装不影响车辆的安全性、操稳性和通过性。

在实际运用中，该车用自调式高效扬尘处理系统需要进行定期清洗，清洗的方式为:对于旋风式尘气分离装置2，沿侧向抽出底板取出并更换集尘袋并对集尘箱210进行清洗，除净其中残余灰尘；对于水洗装置3，将排水口打开，并将水排入集水桶中以环保的方式处理，再由注水口注入干净的水于水箱301；对于高效滤清装置4，将位于其上部的顶板抽出，利用专用清洁用具对褶皱过滤带403进行清扫。

车辆后轮区域的涡流强度很大，并产生卡门涡街，导致大量的扬尘集中在车辆的后轮区域。优选地，本实用新型旋风式扬尘吸入装置安装在车辆的后轮后上部，扬尘处理能力较好，效果十分显著。

本实施例公开的一种车用自调式高效扬尘处理系统的工作过程如下：

在车辆行驶的过程中，电动机203带动吸气风扇204转动，从而在扬尘吸入管道102中产生负压，使得外界带扬尘的气流被吸入旋风式扬尘吸入装置1，经过第一滤网101，沿着扬尘吸入管道102进入旋风式尘气分离装置2。螺旋形进气通道209使得吸入气流近似呈螺旋形上升运动，形成旋风式流场，在旋转的过程中，由于重力作用和较高的流场速度，部分粗大颗粒扬尘通过开口方向与螺旋形进气通道209的延伸线方向相一致的扬尘飞出口208以较小的阻力被顺利甩出，大颗粒扬尘一但与外筒202壁接触，便失去惯性而在垂直向下的重力作用下沿壁面下落，滑入并储存在集尘箱205,利用扬尘中颗粒物离心力的差异对扬尘中的固体大颗粒物进行一次去除，无法被甩出的高速中等颗粒扬尘随流场迅速流进旋风式除尘器206，以同样的方式滑入并储存在集尘箱205中。气流经排气管207进入水洗装置3，通过带孔过滤板302使得气体与水充分接触，除去气体中的残余扬尘和水溶性有害物质，保证了有害物质不会对后续高效滤清装置4的工作产生影响且进一步起到了净化空气的作用。经水洗后，含可吸入颗粒物和细颗粒物的气流被送入高效滤清装置4，气流自下至上，依次通过安装在从上到下依次错开一个锐角的多层支撑架402上的多层褶皱过滤带403，经过层层过滤，所含的PM2.5和PM10等微小悬浮颗粒被充分吸附在褶皱过滤带404上，最终高效净化的空气经滤清器排气口404和第二滤网405排入大气中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车用自调式高效扬尘处理系统，其特征在于：包括依次连接的旋风式扬尘吸入装置(1)、旋风式尘气分离装置(2)、水洗装置(3)、高效滤清装置(4)，

所述旋风式扬尘吸入装置(1)包括第一滤网(101)、扬尘吸入管道(102)、气体流量传感器(103)，所述扬尘吸入管道(102)包括弧形入口端(108)，所述弧形入口端(108)位于机动车的后车轮(106)的后上方，所述弧形入口端(108)处设有一个弧形的第一滤网(101)，所述气体流量传感器(103)设置于扬尘吸入管道(102)内壁；

所述旋风式尘气分离装置(2)包括内筒(201)、外筒(202)、电动机(203)、吸气风扇(204)、集尘箱(205)、旋风式除尘器(206)、排气管(207)，所述内筒(201)下端与所述扬尘吸入管道(102)上端相对接，所述内筒(201)包括上段和下段，所述内筒(201)下段内部设有一个呈螺旋形向上盘旋延伸的螺旋形进气通道(209)，所述内筒(201)上段筒壁上设有多个供大颗粒扬尘甩出的扬尘飞出口(208)，所述电动机(203)设置在内筒(201)中心且位于所述螺旋形进气通道(209)上方，所述吸气风扇(204)安装在所述电动机(203)的输出轴上，所述外筒(202)设置于所述内筒(201)上段外围，所述外筒(202)与内筒(201)之间形成一个环形的甩出空腔(210)，所述旋风式除尘器(206)设置在外筒(202)一侧，所述旋风式除尘器(206)底部设置有一个集尘箱(205)，所述甩出空腔(210)底部设置有一个落尘口(211)，所述落尘口(211)设于所述集尘箱(205)上方，所述旋风式除尘器(206)的入口端与内筒(201)上端相连通，所述旋风式除尘器(206)的出口端连接一个排气管(207)，所述气体流量传感器(103)用于检测扬尘吸入管道(102)内的气体流量并转换为风速信号进而控制电动机(203)的转速；

所述水洗装置(3)包括一个水箱(301)，所述水箱(301)内设置有一个带孔过滤板(302)，所述带孔过滤板(302)上设置有多个出气口(304)，所述排气管(207)的下端从上向下插入所述带孔过滤板(302)，水箱(301)一侧连接有一个出气洗管(303)；

所述高效滤清装置(4)包括一个滤清筒(401)，所述滤清筒(401)内沿竖直方向上设有多层支撑架(402)，所述支撑架(402)上设有多个相邻的安装孔(406)，每个安装孔(406)内固定设置有褶皱过滤带(403)，所述褶皱过滤带(403)中部设有一个通气孔(407)，所述多层支撑架(402)从上到下依次错开一个锐角安装于滤清筒(401)内壁，所述滤清筒(401)上端设有滤清器排气口(404)，在所述滤清器排气口(404)内设置有第二滤网(405)。

2.如权利要求1所述的一种车用自调式高效扬尘处理系统，其特征在于：所述扬尘吸入管道(102)包括两个弧形入口端(108)，所述弧形入口端(108)设置有多个开孔(107)，所述两个弧形入口端(108)分别位于机动车的两个后车轮(106)的后上方，两个弧形入口端(108)之间通过一个水平的连接管道(104)相连接，所述连接管道(104)中段设有一个竖直向上延伸的主管道(105)，所述内筒(201)下端与所述主管道(105)的上端相对接。

3.如权利要求1所述的一种车用自调式高效扬尘处理系统，其特征在于：所述扬尘飞出口(208)的开口方向与螺旋形进气通道(209)的延伸线的方向相一致。

4.如权利要求1所述的一种车用自调式高效扬尘处理系统，其特征在于：所述滤清筒(401)上端沿周向设有多个滤清器排气口(404)。

5.如权利要求1所述的一种车用自调式高效扬尘处理系统，其特征在于：所述多层支撑架(402)上的褶皱过滤带(403)的通气孔(407)横截面由上往下依次增大。