專(zhuān)利名稱(chēng)：旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置及其清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣凈化領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置及其清洗 方法。
背景技術(shù)：
在白剛玉(阿爾法晶型氧化鋁)微粉生產(chǎn)過(guò)程中，常年遇到一個(gè)重大難題怎樣對(duì) 付微米級(jí)(特別是直徑在1微米以下)的粉塵。目前通常的辦法是電脈沖布袋收塵、靜電 除塵、淋灑或噴灑水浴除塵、粘性材料吸附或者高空排放。1、電脈沖布袋收塵微塵氣流通過(guò)布袋，布袋中的紡織纖維把一定直徑范圍內(nèi)的固體微粒網(wǎng)住，以達(dá) 到塵埃捕獲的效果(普通的家用吸塵器就是一種典型的例子)，當(dāng)網(wǎng)孔被微塵堵塞到一定 程度時(shí)，用電脈沖振蕩布袋，讓布袋聚積的微塵下沉排出。該種技術(shù)能夠捕獲較小的微塵， 但對(duì)于幾微米直徑的微塵，還是無(wú)能為力，因?yàn)椴即龎m實(shí)質(zhì)上是一種過(guò)濾式除塵，空氣要 從同一個(gè)濾孔中通過(guò)，適當(dāng)放大網(wǎng)孔，才能讓空氣通過(guò)，這必然要犧牲對(duì)細(xì)小微塵的除塵功 能。在白剛玉實(shí)踐中，直徑在5微米以上的，收塵效果好，但2微米以下的微塵，只能基本上 讓它們通過(guò)。2、靜電除塵靜電除塵是對(duì)付微小固體塵埃、液體油煙等一種好辦法。它的原理是用高壓電形 成一個(gè)電離子場(chǎng)，微塵通過(guò)時(shí)即帶電負(fù)荷，使之容易被電極捕獲。對(duì)付2微米以下微塵，靜 電除塵是一種比較好的方法，但是它存在以下缺點(diǎn)1、在大流量、高濃度微塵環(huán)境下，靜電 除塵就顯得力不從心，特別是使用一段時(shí)間后，除塵效果急劇下降，而且能耗高；2、它的捕 獲物不能自行轉(zhuǎn)移；3、在某種環(huán)境下(如防火、防爆)，要謹(jǐn)慎使用。3、水浴除塵水浴除塵其實(shí)是一種很傳統(tǒng)的除塵辦法，其是原理是利用水的張力或粘性，捕捉 空氣中的固體微塵或其它液態(tài)微團(tuán)。目前最常見(jiàn)的是水噴霧、水淋浴除塵，其原理是盡可能 地增大水與固體微塵或其它液態(tài)微團(tuán)的接觸面積，這種方法的方向是正確的、也是可行的。 但是在白剛玉的生產(chǎn)實(shí)踐中，仍然沒(méi)有達(dá)到理想的效果，特別是在大濃度、大流量情況下， 雖然噴淋的面積很大，但仍然有相當(dāng)數(shù)量的微塵泄漏出去。在煤炭開(kāi)采的掘進(jìn)過(guò)程中，不 可避免地產(chǎn)生大量粉塵，如果這種粉塵不能及時(shí)排除，會(huì)引發(fā)煤氣爆炸，目前普遍采用的辦 法是向粉塵大量噴水，這種辦法有一定的效果，但很不理想，這是因?yàn)閯偒@得大量動(dòng)能的 微塵，在坑道內(nèi)會(huì)以很高的速度向四周擴(kuò)散，不受制約。而且被動(dòng)的淋灑或噴灑往往效果不 佳，需要大量的空間以增大水與微塵的接觸面。4、粘性材料吸附用粘性材料吸附微米級(jí)甚至納米級(jí)微塵，但這項(xiàng)技術(shù)的效率很低，不適宜對(duì)付大 流量大濃度的粉塵。5、高空排放
不利于環(huán)保，而且白白浪費(fèi)昂貴的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了 一種旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置及其清洗方 法，其簡(jiǎn)單可行、高效低耗，把空氣中的微米級(jí)固體粉塵(如砂塵、煤塵)、粘性液態(tài)微團(tuán)(如 油煙、灰靈)、或密度倍數(shù)于空氣的其它物質(zhì)，收入水中，使之徹底與空氣分離，從而達(dá)到空 氣清潔的效果。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，包括至少一離心裝置，該離心裝置上方設(shè)有進(jìn)水管 和帶塵空氣進(jìn)氣管，所述離心裝置使進(jìn)水管流入的水在裝置空腔內(nèi)壁上形成水幕墻，所述 帶塵空氣中的粉塵在離心裝置的作用下切入水幕墻，被水捕捉，該離心裝置下方設(shè)有導(dǎo)氣管。進(jìn)一步，所述離心裝置包括自上而下設(shè)置的分水盤(pán)、一級(jí)或多級(jí)離心葉輪以及一 級(jí)或多級(jí)反向開(kāi)口的攪拌離心葉輪。進(jìn)一步，所述導(dǎo)氣管內(nèi)設(shè)有脫水裝置，所述導(dǎo)氣管對(duì)應(yīng)上述脫水裝置設(shè)有下水管。進(jìn)一步，所述脫水裝置包括脫水葉輪和電機(jī)。進(jìn)一步，所述水幕墻、進(jìn)水管和下水管的下方設(shè)有一水箱，水幕墻流入該水箱，所 述進(jìn)水管、下水管插入水箱內(nèi)，進(jìn)水管上設(shè)有抽水泵，所述水箱用來(lái)收集裝置空腔內(nèi)流出的 挾帶微塵的水流，水箱內(nèi)的水經(jīng)處理后可循環(huán)使用。進(jìn)一步，所述裝置空腔內(nèi)壁為管狀，所述水幕墻在管狀空腔內(nèi)壁形成環(huán)形水幕墻。進(jìn)一步，所述裝置空腔內(nèi)壁在離心裝置下方為倒置的圓錐管。進(jìn)一步，帶塵空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入離心裝置，外來(lái)水或循環(huán)水在離心裝置的作用下， 形成以裝置空腔內(nèi)壁為依托、并以離心裝置同軸的水幕墻，帶塵空氣中的固體微塵或液體 物質(zhì)被離心裝置瞬間加速后沿離心方向切入水幕墻，被水幕墻捕捉，并隨水幕墻的水流流 出，空氣則被強(qiáng)行急轉(zhuǎn)彎，除塵后的空氣通過(guò)導(dǎo)氣管導(dǎo)出。進(jìn)一步，經(jīng)過(guò)離心裝置后的空氣再次進(jìn)入一離心裝置進(jìn)行上述處理，或通過(guò)設(shè)在 離心裝置的離心葉輪下方、并與其反向開(kāi)口的攪拌離心葉輪，其增加了粉塵與水幕墻接觸 次數(shù)。進(jìn)一步，攪拌離心葉輪下方的倒置錐形管使空氣加速旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)行增加氣流的旋轉(zhuǎn) 次數(shù)以及再次吸入被遺漏的固體微塵或液體物質(zhì)，粉塵加速后再次切入水幕墻，被水幕墻 捕捉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、空氣中的固體微塵或液體物質(zhì)隨水幕墻的水流流出，本發(fā)明的設(shè)計(jì)以較小的空 間處理大流量、大濃度的粉塵，這一功能對(duì)坑道除塵、工作環(huán)境空氣凈化、餐館廚房油煙去 除、商用或家用空氣清洗等場(chǎng)合具有十分重要的意義。2、本發(fā)明具有十分廣泛的適用性，對(duì)不同直徑、不同比重的微塵物質(zhì)，都可以通過(guò) 簡(jiǎn)單地提高轉(zhuǎn)速、增大離心葉輪的直徑或調(diào)整徑向、改進(jìn)水幕墻的設(shè)計(jì)，或通過(guò)多個(gè)離心裝 置的分級(jí)串聯(lián)等方法，達(dá)到滿(mǎn)意的效果。3、本發(fā)明可以根據(jù)流量、濃度、可用空間等因素靈活布置，例如當(dāng)需要處理高濃度粉塵或煙塵時(shí)，可以將多個(gè)離心裝置串聯(lián)在一起，多級(jí)除塵，直到滿(mǎn)意為止；又例如如 果可放置的空間有限，則可以把離心裝置與水箱等分開(kāi)方置。4、本發(fā)明具有恒定的可靠性，裝置在壽命期內(nèi)一般不需要定期拆換清潔。過(guò)濾沉 淀下來(lái)的微塵泥漿或懸浮在水上面的油珠可以在方便的場(chǎng)合用簡(jiǎn)單的方式分離出來(lái)。5、作為吸附介質(zhì)——水，可以經(jīng)過(guò)過(guò)濾沉淀后循環(huán)利用，對(duì)這深井或坑道除塵有 十分重要的意義，因?yàn)樗軌蛟诖蟠鬁p少微塵的同時(shí)，減少深井或坑道水的溢出量，提高安 全系數(shù)。同時(shí)由于吸附介質(zhì)是水，可以通過(guò)向水中加入某種化學(xué)物質(zhì)這一手段，達(dá)到某種清 潔目的。6、本發(fā)明是一種簡(jiǎn)單可行的回收技術(shù)，它不但能回收材料、清潔空氣，而且效率 高、占用的空間小、布置靈活。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，包括裝置空腔1，裝置空腔1上 方設(shè)有帶塵空氣進(jìn)氣管2和進(jìn)水管3，以及離心裝置4的電機(jī)5，離心裝置4包括自上而下 設(shè)置的分水盤(pán)41、離心葉輪42以及反向開(kāi)口的攪拌葉輪43，帶塵空氣經(jīng)進(jìn)氣管2進(jìn)入離心 裝置，外來(lái)水或循環(huán)水在離心裝置的作用下，形成以裝置空腔1內(nèi)壁為依托、并以離心葉輪 42同軸的水幕墻6，帶塵空氣中的固體微塵或液體物質(zhì)被離心葉輪42瞬間加速后沿離心方 向切入水幕墻6，被水幕墻6捕捉，并隨水幕墻6的水流流出，空氣則被強(qiáng)行急轉(zhuǎn)彎，裝置的 下半部增設(shè)一個(gè)和離心葉輪42相對(duì)的、反向開(kāi)口的攪拌離心葉輪43，從而將離心葉輪42下 方聚集的粉塵打散，粉塵加速后再次切入水幕墻6，被水捕捉，空氣繼續(xù)進(jìn)入下一級(jí)的錐形 管44內(nèi)，由于錐形管44使旋轉(zhuǎn)空間變小，空氣旋轉(zhuǎn)加速，增加了粉塵與水幕墻6接觸次數(shù)， 強(qiáng)行增加了氣流的旋轉(zhuǎn)次數(shù)以再次吸入某些被遺漏的固體微塵或液體物質(zhì)，除塵后的空氣 進(jìn)入導(dǎo)氣管7，導(dǎo)氣管7內(nèi)設(shè)有脫水葉輪8和電機(jī)9，對(duì)應(yīng)脫水葉輪8設(shè)有下水管10，通過(guò)導(dǎo) 氣管7的出口，凈化后的空氣排出。裝置空腔1下端設(shè)有水箱11，吸附粉塵的水幕墻6流入水箱11，進(jìn)水管3的一端 也插入該水箱11，進(jìn)水管3內(nèi)安裝有抽水泵12，通過(guò)抽水泵12將水箱11中的水抽入進(jìn)水 管3，然后在裝置空腔1內(nèi)壁上形成水幕墻6，從而形成一循環(huán)過(guò)程，下水管10也插入該水 箱11內(nèi)。水箱11連接一凈水循環(huán)裝置，通過(guò)凈水循環(huán)裝置，經(jīng)不同的程序?qū)⒎蹓m與水分 離，使水可以循環(huán)利用。圖2是本發(fā)明所述旋風(fēng)水浴空氣清洗方法的原理示意圖，參閱圖2，水流在離心裝 置4的作用下，形成以裝置空腔1內(nèi)壁為依托、并以離心葉輪42同軸的水幕墻6，帶塵空氣 13在離心裝置4的作用下，微塵的運(yùn)動(dòng)軌跡是橫向離心力與空氣轉(zhuǎn)彎扭力共同作用的拋物 線(xiàn)，而空氣則被強(qiáng)行轉(zhuǎn)彎向下，這樣微塵就可以脫離空氣，被水幕墻6吸收，離心裝置4的下半部增設(shè)一個(gè)和離心葉輪42相對(duì)的、反向開(kāi)口的攪拌離心葉輪43，從而將離心葉輪42下方 聚集的粉塵打散，使粉塵再次進(jìn)入水幕墻6，然后空氣則繼續(xù)進(jìn)入下一級(jí)的錐形管44內(nèi)加 速旋轉(zhuǎn)，其增加了帶塵空氣和水幕墻6接觸次數(shù)，強(qiáng)行增加氣流的旋轉(zhuǎn)次數(shù)以再次吸入某 些被遺漏的固體微塵或液體物質(zhì)，加速后再次切入水幕墻6，被水捕捉，除塵后的空氣通過(guò) 導(dǎo)氣管7導(dǎo)出，吸附粉塵的水幕墻6流入水箱11，水箱11內(nèi)的水通過(guò)抽水泵12再進(jìn)入裝置 空腔1，形成一循環(huán)過(guò)程，水箱11內(nèi)的水經(jīng)過(guò)凈水循環(huán)裝置進(jìn)行凈化，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。根據(jù)牛頓定津，動(dòng)能=1/2MV 2，動(dòng)能與速度的平方成正比?；谖m的比重本 來(lái)就比空氣高很多，當(dāng)速度增加時(shí)，微塵獲得的動(dòng)能與空氣獲得的動(dòng)能之差也會(huì)以平方的 速度擴(kuò)大。當(dāng)微塵獲得的能量大到足以擺脫空氣的粘力時(shí)，它們就會(huì)脫離空氣。本發(fā)明就 是利用這個(gè)原理，采用高速離心機(jī)將空氣中的固體或液態(tài)微塵或微塵團(tuán)加速，使之獲得足 夠的動(dòng)能，脫離空氣的粘滯力。在設(shè)計(jì)上，離心葉輪的氣流被強(qiáng)行轉(zhuǎn)彎，就在氣流被迫轉(zhuǎn)彎 瞬間，高能量的固體或液態(tài)微塵或微塵團(tuán)就會(huì)擺脫空氣的粘帶，像子彈一樣順著一條平順 得多的軌跡繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，并切入周邊的水幕墻中，被水浸漬包裹、吸收或溶解后，隨水流 排出，除塵后的空氣，經(jīng)清洗、脫水后被重新排放到大氣中。從理論上看，一顆1微米直徑的球形微塵，在比重為3. 9的情況下，它的單位重量 是2. 04E-09微克；在徑向速度為29米/秒的高速離心葉輪作用下，它離開(kāi)離心葉輪時(shí)的 動(dòng)能是8. 78E-07焦耳，垂直切下水中的距離可達(dá)30微米。但在實(shí)際上，微塵通常呈多顆粒聚團(tuán)狀態(tài)，帶塵空氣被吸入離心裝置4后，高速旋 轉(zhuǎn)的離心葉輪會(huì)將空氣壓縮至葉片的根部，然后再甩出去，此時(shí)抱團(tuán)狀固狀或液態(tài)物質(zhì)在 離心力的作用下會(huì)形成一股高速定向射流，這大大增大了切入能量。估算假定離心裝置每分種吸入110克直徑為1微米的白剛玉微塵，離心葉輪的葉 片數(shù)為12，轉(zhuǎn)速2800轉(zhuǎn)/分，徑向速度的速度是29米/秒；假定，空氣在根部被壓縮時(shí)的 填積密度系數(shù)為0. 3，此時(shí)，抱團(tuán)后射流的動(dòng)能可達(dá)1. 40E-03焦耳，入水的距離高達(dá)4. 88厘 米(假定阻力系數(shù)C = O. 6)。這都是一種很不錯(cuò)的狀態(tài)，微塵很容易被水捕獲，實(shí)現(xiàn)微塵與空氣分離。但在實(shí)際上，空氣中的微塵多呈一種聚團(tuán)現(xiàn)象，此時(shí)單個(gè)顆粒反而不活躍，但當(dāng)它 們進(jìn)入高速離心葉輪時(shí)，由于受于葉輪的強(qiáng)力擠壓、沖擊、振動(dòng)及磨擦，微塵單顆粒立即顯 得十分活躍，我們?cè)?jīng)用一個(gè)寬弦高速離心葉輪分散一些白剛玉微粉，發(fā)現(xiàn)通過(guò)葉片后微 粉的堆積狀態(tài)竟然在短時(shí)間內(nèi)呈半海綿狀，呈活躍狀態(tài)的微塵顆粒更容易擺脫空氣的粘 滯，被水捕捉。氣流在高速離心葉輪的作用下，在中下部生成高速旋流，從而增加帶塵空氣(殘 余微塵)與內(nèi)壁水墻的接觸次數(shù)，增加殘余微塵被水粘滯的機(jī)會(huì)。本發(fā)明的一實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)的目的清洗大流量、一定濃度的白剛玉粉塵。實(shí)驗(yàn)對(duì)象白剛玉微粉，真比重3.9 ；粒徑0_15微米(其中5微米以下占50%以 上)。主要數(shù)據(jù)空氣流量13立方米/分初起粉塵濃度0.68%，或7.7克/立方
主葉輪徑向速度11. 5米/秒主葉輪葉片數(shù)12水量20升/分帶塵空氣通過(guò)本發(fā)明所述的空氣清洗裝置后，排出的粉塵濃度0. 003%以下，收 塵效果十分明顯。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明 的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā) 明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
權(quán)利要求
1.一種旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，包括至少一離心裝置，其特征在于該離心裝置上方 設(shè)有進(jìn)水管和帶塵空氣進(jìn)氣管，所述離心裝置使進(jìn)水管流入的水在裝置空腔內(nèi)壁上形成水 幕墻，所述帶塵空氣中的粉塵在離心裝置的作用下切入水幕墻，被水捕捉，該離心裝置下方 設(shè)有導(dǎo)氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，其特征在于所述離心裝置包括自 上而下設(shè)置的分水盤(pán)、一級(jí)或多級(jí)離心葉輪以及一級(jí)或多級(jí)反向開(kāi)口的攪拌離心葉輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，其特征在于所述導(dǎo)氣管內(nèi)設(shè) 有脫水裝置，所述導(dǎo)氣管對(duì)應(yīng)上述脫水裝置設(shè)有下水管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，其特征在于所述水幕墻、進(jìn)水管和 下水管的下方設(shè)有一水箱，水幕墻流入該水箱，所述進(jìn)水管、下水管插入水箱內(nèi)，進(jìn)水管上 設(shè)有抽水泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，其特征在于所述裝置空腔內(nèi)壁為 管狀，所述水幕墻在管狀空腔內(nèi)壁形成環(huán)形水幕墻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置，其特征在于所述裝置空腔內(nèi)壁在 離心裝置下方為倒置的圓錐管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置的空氣清洗方法，其特征在于帶塵 空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入離心裝置，外來(lái)水或循環(huán)水在離心裝置的作用下，形成以裝置空腔內(nèi)壁 為依托、并以離心裝置同軸的水幕墻，帶塵空氣中的固體微塵或液體物質(zhì)被離心裝置瞬間 加速后沿離心方向切入水幕墻，被水幕墻捕捉，并隨水幕墻的水流流出，空氣則被強(qiáng)行急轉(zhuǎn) 彎，除塵后的空氣通過(guò)導(dǎo)氣管導(dǎo)出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣清洗方法，其特征在于經(jīng)過(guò)離心裝置后的空氣再次進(jìn) 入一離心裝置進(jìn)行上述處理，或通過(guò)設(shè)在離心裝置的離心葉輪下方、并與其反向開(kāi)口的攪 拌離心葉輪，其增加了粉塵與水幕墻接觸次數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空氣清洗方法，其特征在于攪拌離心葉輪下方的倒置錐形 管使空氣加速旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)行增加氣流的旋轉(zhuǎn)次數(shù)以及再次吸入被遺漏的固體微塵或液體物 質(zhì)，粉塵加速后再次切入水幕墻，被水幕墻捕捉。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣凈化領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種旋風(fēng)水浴空氣清洗裝置及其清洗方法，帶塵空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入離心裝置，外來(lái)水或循環(huán)水在離心裝置的作用下，形成以裝置空腔內(nèi)壁為依托的、并以離心裝置同軸的水幕墻，帶塵空氣中的固體微塵或液體物質(zhì)被離心裝置瞬間加速后沿離心方向切入水幕墻，被水幕墻捕捉，并隨水幕墻的水流流出，空氣則被強(qiáng)行急轉(zhuǎn)彎，除塵后的空氣通過(guò)導(dǎo)氣管導(dǎo)出。本發(fā)明的設(shè)計(jì)以較小的空間處理大流量、大濃度的粉塵，這一功能對(duì)坑道除塵、工作環(huán)境空氣凈化、餐館廚房油煙去除、商用或家用空氣清洗等場(chǎng)合具有十分重要的意義。
文檔編號(hào)B01D47/00GK102000469SQ201010293928
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者陳云 申請(qǐng)人:廣州市合聯(lián)科技發(fā)展有限公司