CN211876205U - 湿法空气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种湿法空气处理装置，包括锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管在电机的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角；所述锥形管的管壁上开设有多个通孔作为出水口；风扇，能够与锥形管同步旋转；外筒，固定设置于所述锥形管的外部；外筒与锥形管之间形成气液混合空间；以及水槽，固定设置于所述锥形管的下部；所述外筒的底端位于水槽以上，水槽与外筒之间形成有间距；所述锥形管的进水口位于水槽内，使水能够进入锥形管的内腔。本实用新型不依赖水的雾化，运行温和，能耗低，噪音小，外形体积小，特别适用于家庭及空间狭小和要求静音的场合。

Description

湿法空气处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种空气处理设备，具体涉及一种湿法空气处理装置。

背景技术

在工业废气的净化处理中，喷淋/洗涤塔几乎必不可少，是净化方案中的优选项。喷淋/洗涤塔是通过液体来捕集空气中的气态污染物和固态污染物，与静电除尘器、布袋过滤器、滤芯等净化设备相比，不仅净化能力超强，而且适用范围极广。其通过有针对性地在溶液中添加增效物质，使有害杂质被水溶解和吸附后还能够进一步发生化学反应，从而进一步增强净化效果。通常，这种利用液体净化空气的方法，被称为“湿法”空气净化；而不需要液体参与的滤芯、滤袋、光分解等则被成为“干法”空气净化。

目前，在家庭等对体积、噪音等条件要求较高的场合，基本上都是使用“干法”空气净化器。“干法”空气净化器虽然对PM2.5等固态污染物去除效果较好，但也存在去除气态污染物效果较差容易吸附饱和、使用成本较高(需要定期换芯)以及废弃的滤芯对环境造成二次污染等不足，尤其在甲醛污染较严重的空间，这种“干法”空气净化器往往无法起到较好的净化作用。而目前工业使用的“湿法”空气净化设备都存在体积庞大、噪音巨大以及维护复杂的缺陷，难以小型化并在家庭中使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种湿法空气处理装置，它可以通过简单结构实现对空气的处理。

为解决上述技术问题，本实用新型湿法空气处理装置的技术解决方案为：

包括锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管在电机的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角；所述锥形管的管壁上开设有多个通孔作为出水口；风扇，能够与锥形管同步旋转；外筒，固定设置于所述锥形管的外部；外筒的长度小于锥形管，以使锥形管的底部从下方伸出外筒并位于水槽的液位线以下；外筒与锥形管之间形成气液混合空间；以及水槽，固定设置于所述锥形管的下部；所述外筒的底端位于水槽以上，水槽与外筒的底端之间形成有间距；所述锥形管的进水口位于水槽内，使水能够进入锥形管的内腔。

在另一实施例中，所述风扇为排风式风扇；水槽与外筒之间形成的间距作为进风口，外筒的顶端作为出风口，气流在所述气液混合空间内的流向为由下向上流动；或者，所述风扇为吸风式风扇；外筒的顶端作为进风口，水槽与外筒之间形成的间距作为出风口，气流在气液混合空间内的流向为由上向下流动。

在另一实施例中，所述锥形管浸入液面的最高处为水槽的最高水位，锥形管的底端所在高度为水槽的最低水位；所述装置的工作水位位于最高水位与最低水位之间。

在另一实施例中，所述锥形管的底端与水槽的底面之间形成一段垂向距离。

在另一实施例中，所述锥形管的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片。

在另一实施例中，所述叶片的高度不小于锥形管的壁厚。

在另一实施例中，所述叶片的延伸方向与锥形管的轴向之间成一夹角；或者所述叶片呈螺旋形；所述锥形管的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反。

在另一实施例中，所述锥形管的多列通孔交错排列，以使锥形管的任意高度处至少分布有一个通孔。

在另一实施例中，还包括上轴，通过上壳固定连接所述锥形管的顶部；以及下轴，固定连接所述锥形管的底端；所述上轴与下轴的回转轴线以及锥形管的回转轴线重合。

本实用新型可以达到的技术效果是：

本实用新型只需要一个电机就能够实现气体和水的输送，无需其他设备驱动水或气体。本实用新型通过锥形管和风扇的同步旋转，锥形管的旋转使水由下向上输送并将水经锥形管管壁的通孔甩至气液混合通道，风扇的旋转使气流在气液混合通道内输送，从而实现气液共轴输送和混合，能够大大节省成本。

本实用新型通过锥形管的旋转运动，利用斜面的离心力在垂直方向的分量对水产生向上的力，同时本实用新型还利用了锥形管持续旋转所形成的流体效应，使水形成向上的流体动力，从而实现水由低向高的输送。

进一步地，本实用新型还利用了锥形管内壁的倾斜叶片，将具有向上运动力的水进一步向上引导，最终到达锥形管的顶部，从而实现水的输送。本实用新型的水输送方式摆脱了对水泵的依赖，而是通过简单机械实现，因此彻底解决了噪音的困扰。

本实用新型在锥形管上开设有多个通孔，并使锥形管沿高度方向的任意位置至少分布有一个通孔，当锥形管旋转时，能够使锥形管的每一个高度处都有水射出，从而在锥形管外围的混合通道内分散形成均匀而密集的雨丝，有利于气体与水的混合。本实用新型的工作效率取决于锥形管对水的分散能力，锥形管对水的分散能力则取决于锥形管上沿高度分布的通孔的直径和数量。

本实用新型能够使得电机在带动风扇旋转产生气流的同时，锥形管也与之同时旋转，显然电机的转速能够同时决定气流的流速和锥形管的旋转速度，锥形管的旋转速度越大则气流的流速越大，所产生的风量也越大，因此本实用新型中锥形管的转速与工作效率之间非线性关系，而是呈指数型上升，因此本实用新型的锥形管只需有几百转/分钟，就能够达到较高的净化或降温效率。

本实用新型能够成功地将小型化“湿法”空气净化器引入家庭，对气态污染物，尤其对易溶于水的气态污染物，例如甲醛，具有超强去除能力。本实用新型还能够用于增加空气湿度或者降低空气温度。本实用新型的净化、加湿或降温过程不依赖水的雾化，运行温和，能耗低，噪音小，外形体积小，特别适用于家庭及空间狭小和要求静音的场合。

本实用新型使用成本低，无需定期更换滤芯，只需要换水即可。

本实用新型结构简单可靠，易于生产和维护。

本实用新型运行温和，能耗低，噪音小。

本实用新型结构简单可靠，且对精密度要求不高，易于生产和制造。

本实用新型对转速要求不高，600转/分钟以上即可使用，无需配备专门电机，可与其他设备共用动力，甚至可以使用风力或人力。

附图说明

本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本实用新型的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本实用新型的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的实用新型构思。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本实用新型的原理。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型湿法空气处理装置的第一实施例的示意图；该实施例能够去除空气中的气态污染物和固态污染物；

图2是本实用新型的第一实施例的工作原理示意图；

图3是本实用新型的锥形管及风扇的示意图；

图4a至图4c是本实用新型的锥形管及叶片的示意图；

图5a至图5c是本实用新型的锥形管及其通孔的示意图；

图6a至图6c是本实用新型的锥形管及风扇的示意图；

图7是本实用新型的第二实施例的示意图；该实施例能够去除空气中的气态污染物和固态污染物；

图8是本实用新型的第二实施例的工作原理示意图；

图9是本实用新型的第三实施例的工作原理示意图；该实施例能够降低空气温度；

图10是本实用新型的垂向输送液体原理的受力分析示意图。

图中附图标记说明：

1为锥形管， 2为叶片，

3为上壳， 4为上轴，

5为下轴， 6为外筒，

7为风扇， 8为水槽，

9为防尘网， 10为电机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图2所示为本实用新型湿法空气处理装置的第一实施例，包括一上大下小的锥形管1，锥形管1的顶部通过连接件固定连接上壳3，上壳3的顶部形成有上轴4；锥形管1的底部形成有下轴5；上轴4与下轴5的回转轴线以及锥形管1的回转轴线重合；上轴4连接顶置式电机10从而能够带动锥形管1旋转，当然电机10也可以连接下轴5；

锥形管1的底部开设有多个轴向通道作为进水口；锥形管1的管壁上开设有多个通孔1-1作为出水口；

如图3所示，锥形管1固定连接风扇7，风扇7与锥形管1同轴设置；锥形管1旋转的同时能够带动风扇7同步旋转；风扇7可以采用轴流风扇或离心风扇；风扇7可以有多个；

锥形管1的外部套设有外筒6，外筒6与锥形管1之间沿径向形成气液混合空间；

外筒6的长度小于锥形管1，以使锥形管1的小端从下方伸出外筒6；

锥形管1的下方设置有水槽8，锥形管1的下端能够浸入水槽8内的液面，而外筒6的底端位于水槽8的液位线以上；水槽8与外筒6之间形成有垂向间距；

如采用排风式风扇7，水槽8与外筒6之间形成的垂向间距作为进风口，外筒6的上端作为出风口，气流在气液混合空间内的流向为由下向上流动；水槽8与外筒6之间可以设置有防尘网9，防尘网9能够避免较多的杂质进入设备内部，延长设备的使用寿命；当然也可以采用吸风式风扇7；

水槽8具有最高水位和最低水位，锥形管1能够浸入液面的最高处为最高水位，锥形管1的底端所在高度为最低水位；工作时水槽8的液面应处于最高水位与最低水位之间，最低水位以下作为污染物沉降及浓缩区；

锥形管1的底端高于水槽8的底面，使锥形管1的底端与水槽8的底面之间形成一段距离。

本实用新型空气处理方法，包括以下步骤：

将水注入水槽8至最高水位与最低水位之间的工作水位，水槽8中的水从开设于锥形管1小端的进水口进入锥形管1的内腔；

电机10通过上轴4或下轴5带动锥形管1及风扇7同步旋转；在锥形管1的旋转过程中，锥形管1内腔的水在离心力F1的作用下被甩向锥形管1的内壁，锥形管1的内壁给予水一个反作用力F2，由于锥形管1的内壁与垂直方向成一夹角α，因此反作用力F2与水平方向成一夹角α，该反作用力F2具有沿垂直方向的分量F_2T和沿水平方向的分量F_2P，该垂直分量F_2T使得水能够沿锥形管1的内壁向上运动，如图10所示；

当水在旋转的过程中接触锥形管1内壁的叶片时，倾斜的叶片2能够向水进一步提供向上的推力，推动水继续向上运动；同时，倾斜的叶片2还能够向水提供一横向力，使得水能够横向运动，从而能够使水遍布锥形管1的内壁；

电机10带动锥形管1持续旋转，在康达效应的共同作用下，水从锥形管1的小端向大端爬升，最终达到锥形管1内壁的顶部；

锥形管1内腔的水在向上爬升的过程中流经管壁的通孔，水在离心力作用下穿过通孔沿径向向外甩出并撞击到外筒6的内壁，由于锥形管1的任意高度处均分布有通孔，因此锥形管1的任意高度处均有水甩出，从而在锥形管1与外筒6之间的气液混合空间中布满飞溅的水滴和水线，极大地增加了水的表面积；

与此同时，由于风扇7与锥形管1同步旋转，风扇7所形成的气流从水槽8与外筒6之间的进风口进入气液混合空间，气流在气液混合空间中穿过已分散成表面积极大的水体，从而使空气以较快的风速穿过已分散成表面积极大的水体，最后从出风口排出；该过程中气液发生混合，空气中的气态污染物和固态污染物能够进入水相中，从而实现净化空气的目的；对于不溶于水或难溶于水的气态污染物，可以在水中添加表面活性剂或氧化/还原剂，增强净化效果。

本实用新型的运行过程中，由于气液接触比较充分，水会被不断蒸发，水位会持续下降。本实用新型使锥形管1的底端与水槽8的底面之间形成一段距离，从而使水槽8具有最低水位，该部分水体作为空气中固态污染物沉降区域和气态污染物的浓缩区域，不会被蒸发消耗，当水位低于锥形管1的底端时，锥形管1无法再吸到水，从而无法继续工作。

锥形管1的管壁上所开设的通孔的面积和数量决定了水所能到达的高度；控制通孔的面积和数量，使水能够到达锥形管1的大端。

为防止水过度飞溅以及水在离心力作用下发生雾化，锥形管1的运行转速不大于5000转/分钟，优选为1000～3000转/分钟。

作为一优选实施例，锥形管1的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片2；多个叶片2中的任意两条均不会发生干涉；叶片2可以直接固定在锥形管1的内壁上，如采用塑料将锥形管1和叶片2通过模具一体注塑而成，如图4a、图4b所示；或者叶片2固定设置于沿纵向穿设于锥形管1内腔的叶片固定轴上，且叶片2紧贴于锥形管1的内壁，此时锥形管1可以采用金属(如不锈钢)，将锥形管1与叶片2通过挤压或者其它方式实现二者之间的固定连接，如图4c所示；即叶片2与锥形管1可以是一体成型，也可以是分体式；叶片固定轴与上轴4和下轴5可以合并成为一根贯通轴；

由于叶片2突出于锥形管1的内壁，当锥形管1浸入水时，能够使锥形管1的内壁形成一层水膜；同时，叶片2还能够减少水膜与锥形管1之间的相对滑动摩擦力，从而提高水膜的旋转速度，使水膜与锥形管1同步旋转；叶片2的高度决定了附着于锥形管1内表面的水膜厚度；优选地，叶片2的高度不小于锥形管1的壁厚。

作为进一步的优选实施例，叶片2的延伸方向与锥形管1的轴向之间成一夹角；或者，叶片2呈螺旋形，如图4b、图4c所示，锥形管1的内壁设置有多个螺旋形叶片2；控制锥形管1的旋转方向(即水的旋转方向)，使锥形管1的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反，从而使叶片2能够向水提供一向上的推力，从而有助于水向上流动；如螺旋形叶片的旋向为右旋，则锥形管1的旋转方向为逆时针旋转；

当然，叶片2也可以是沿轴向延伸的直棱，即叶片2的延伸方向为锥形管1的轴向，如图4a所示。

如图5a至图5c所示,锥形管1的管壁上多个通孔的分布，可以是无规则分布，如图5b所示；也可以是规则分布，如图5a所示，沿锥形管1的周向分布有多列通孔，每列通孔沿轴向排列；通孔的形状可以是圆形、方形、矩形、多边形、条形等，如图5c所示。

作为一优选实施例，锥形管1的多列通孔交错排列，即每列通孔中各通孔的高度与其它列通孔中的至少一列的通孔高度不同，从而使得锥形管1的任意高度处至少分布有一个通孔，以使水在到达锥形管1的任意高度处均能够被甩出，使锥形管1具备良好的布水能力。

如图6a至图6c所示,风扇7可以固定设置于锥形管1的任何位置，只要能够与锥形管1同步旋转即可；具体地，风扇7可以固定连接上轴4或下轴5，如图6a所示；风扇7也可以固定连接上壳3，如图6b所示；风扇7也可以直接固定连接锥形管1，如图6c所示。

如图7至图8所示为本实用新型湿法空气处理装置的第二实施例，该实施例与第一实施例的区别在于，采用吸风式风扇7，将外筒6的上端作为进风口，将外筒6与液位线之间所形成的间隙作为出风口；防尘网9设置于外筒6的上端，此时气流在气液混合空间内的流向为由上向下流动。

如图9所示为本实用新型湿法空气处理装置的第三实施例，该实施例与第一实施例的区别在于，用于对空气进行降温处理，采用吸风式风扇7，将外筒6的上端作为进风口，将外筒6与液位线之间所形成的垂向间隙作为出风口；防尘网9设置于外筒6的上端，此时气流在气液混合空间内的流向为由上向下流动；

当气流在气液混合空间内与分散的水体混合时，水在快速蒸发的过程中能够吸收热量，从而实现降低空气温度的目的。显然，锥形管1及风扇7的转速越大，空气的风速越大，水的蒸发速度越大，降温效率越高。

本实用新型是基于大量实验的实用性研究，经实验证明，当锥形管的转速达600转/分钟时，就能够使水沿锥形管的内壁向上流动，从而有效净化空气。显然，本实用新型还利用了流体力学的伯努利原理和流体的康达效应，这是由于当锥形管持续旋转时，锥形管的内表面能够将水持续带起形成连续流体，该连续流体具有流体动力并向上流动，从而实现水由下向上的流动；另一方面，水在锥形管和外筒的气液混合空间中连续飞溅也不断扰动着气体的流动，使空气与水的接触更充分，让污染物更容易进入水相中。

本实用新型的空气净化效果受锥形管的高度、锥形管的转速、开孔数量、孔的形状、孔的大小、叶片的形状影响，可根据实际需要进行选择和匹配。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形，而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种湿法空气处理装置，其特征在于：包括

锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管在电机的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角；所述锥形管的管壁上开设有多个通孔作为出水口；

风扇，能够与锥形管同步旋转；

外筒，固定设置于所述锥形管的外部；外筒的长度小于锥形管，以使锥形管的底部从下方伸出外筒并位于水槽的液位线以下；外筒与锥形管之间形成气液混合空间；以及

水槽，固定设置于所述锥形管的下部；所述外筒的底端位于水槽以上，水槽与外筒的底端之间形成有间距；所述锥形管的进水口位于水槽内，使水能够进入锥形管的内腔。

2.根据权利要求1所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述风扇为排风式风扇；水槽与外筒之间形成的间距作为进风口，外筒的顶端作为出风口，气流在所述气液混合空间内的流向为由下向上流动；或者，所述风扇为吸风式风扇；外筒的顶端作为进风口，水槽与外筒之间形成的间距作为出风口，气流在气液混合空间内的流向为由上向下流动。

3.根据权利要求1所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述锥形管浸入液面的最高处为水槽的最高水位，锥形管的底端所在高度为水槽的最低水位；所述装置的工作水位位于最高水位与最低水位之间。

4.根据权利要求1所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述锥形管的底端与水槽的底面之间形成一段垂向距离。

5.根据权利要求1所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述锥形管的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片。

6.根据权利要求5所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述叶片的高度不小于锥形管的壁厚。

7.根据权利要求5所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述叶片的延伸方向与锥形管的轴向之间成一夹角。

8.根据权利要求5所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述叶片呈螺旋形；所述锥形管的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反。

9.根据权利要求1所述的湿法空气处理装置，其特征在于：所述锥形管的多列通孔交错排列，以使锥形管的任意高度处至少分布有一个通孔。

10.根据权利要求1所述的湿法空气处理装置，其特征在于：还包括上轴，通过上壳固定连接所述锥形管的顶部；以及下轴，固定连接所述锥形管的底端；所述上轴与下轴的回转轴线以及锥形管的回转轴线重合。

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