車載式仿生靜電除塵空氣凈化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車載式仿生靜電除塵空氣凈化器。
【背景技術(shù)】
[0002]霧霾天氣是工業(yè)化進(jìn)程中的常見現(xiàn)象。在工業(yè)化高速發(fā)展時期，大氣污染物的主要來源包括排放到空氣中的大量工業(yè)廢氣、燃煤煙塵以及逐漸增加的汽車尾氣。霧霾天氣導(dǎo)致空氣質(zhì)量和能見度下降，其復(fù)雜的化學(xué)成分和沉降過程給人體健康和自然環(huán)境帶來巨大的危害。
[0003]雖然空氣凈化器產(chǎn)品早已問世多年，但由于人們觀念意識的局限，一直處于邊緣化地位。但伴隨著環(huán)境惡化，人們對于空氣質(zhì)量的重視以及對健康生存環(huán)境的訴求，為空氣凈化器的發(fā)展帶來了爆發(fā)式的增長。由于市場的凈化器都用于室內(nèi)或車廂內(nèi)的空氣，電機(jī)和風(fēng)扇必不可少。微風(fēng)扇使室內(nèi)空氣循環(huán)流動，污染的空氣通過機(jī)內(nèi)的空氣過濾器和負(fù)離子發(fā)生器等組件處理后，被微風(fēng)扇送出，形成氣流。風(fēng)機(jī)、電路和高壓負(fù)離子發(fā)生器都需要電能，雖然能夠減少室內(nèi)污染，但電能的需求間接的增加了燃煤的消耗，其隱形污染不可忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有空氣凈化技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種車載式仿生靜電除塵空氣凈化器，該凈化器底板為魚形平面，魚口寬、魚尾窄，外殼為與底板配套的且凸起的魚形曲面；魚口為凈化器的入風(fēng)口，魚尾為凈化器的出風(fēng)口，魚背處安裝有菲涅爾透鏡，魚肚處安裝有排塵鰓葉；在入風(fēng)口與出風(fēng)口之間且位于魚背與魚肚之間安裝有風(fēng)道，出風(fēng)口處安裝有靜電除塵t吳塊。
[0005]所述風(fēng)道包括:旋風(fēng)階梯管、濾網(wǎng)、整流柵；其中，旋風(fēng)階梯管包括螺旋導(dǎo)向板、四種柵板、引流管，引流管位于風(fēng)道前端，螺旋導(dǎo)向板貫穿整個風(fēng)道，四種柵板分別為彈性上鉤板、上坡板、彈性下鉤板、下坡板，依次固定在螺旋導(dǎo)向板上，且相鄰的兩個柵板之間分別呈180°安裝角度安裝；彈性上鉤板和彈性下鉤板均為鉤狀，上坡板和下坡板均為拋物線狀；
[0006]濾網(wǎng)安裝在排塵鰓葉的正上方，用于將附近顆粒物擋在濾網(wǎng)上，并降落后從排塵鰓葉處排出；
[0007]整流柵位于風(fēng)道末端，用于整流，使氣體由紊流變成層流。
[0008]所述靜電除塵模塊位于外殼與底板之間，依次包括:金屬層、尖端陣列及固定層、石墨層、波浪極板；其中，薄金屬層為與外殼凸起曲面相貼合的曲面，尖端陣列是由直徑為微米級的鎢絲所組成的陣列，固定層為絕緣橡膠，并固定在金屬層上，石墨層固定在尖端陣列及固定層上，波浪極板為負(fù)電極，安裝在底板上。
[0009]所述鎢絲的長度并不一致，其組成的尖端陣列在魚形前后方向上呈現(xiàn)正態(tài)波形，加強(qiáng)對亞微米級顆粒物的荷電效果，提高除塵效率。
[0010]所述石墨層表面包含大量的鼓包，每個鼓包上都有無數(shù)個微米級微孔，起到擴(kuò)大吸附面積的作用。
[0011]所述金屬層為比尖端陣列材質(zhì)還原性高的材質(zhì)，采用犧牲陽極的陰極保護(hù)法，防止因尖端陣列表面生成氧化膜而產(chǎn)生的被膜和肥大效應(yīng)。
[0012]所述外殼里面安裝有隔板，將多個安裝在風(fēng)道內(nèi)的旋風(fēng)階梯管隔離成多個獨(dú)立風(fēng)道。
[0013]所述外殼在前后方向上即魚的側(cè)面安裝有三道側(cè)棱，用于空氣引流，減少風(fēng)的阻力。
[0014]所述菲涅爾透鏡由一層凸鋸齒線透鏡和一層凹鋸齒線透鏡所組成，實(shí)現(xiàn)聚光預(yù)熱作用，使得風(fēng)道內(nèi)空氣產(chǎn)生熱擴(kuò)散凝聚作用。
[0015]所述靜電除塵模塊位根據(jù)正態(tài)分布的鎢絲長度和位置，從前往后依次分為六個區(qū)域，分別為低階碰撞區(qū)、低階擴(kuò)散區(qū)、中階磁聚區(qū)、中階引流區(qū)、高階過渡區(qū)和高階電幕區(qū)；對低階擴(kuò)散區(qū)和中階磁聚區(qū)外加磁場；
[0016]低階碰撞區(qū)內(nèi)，少量的離子在電場力的作用下與粒徑大于2 μπι的顆粒物碰撞并使之荷電；低階擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，大量的離子通過擴(kuò)散作用與粒徑大于2 μπι的顆粒物結(jié)合，同時通過磁場束縛尖端產(chǎn)生的離子，使得離子在這一區(qū)域大量聚集；離子粒徑較小，受風(fēng)速影響忽略不計，而帶電顆粒物質(zhì)量較大，在磁場內(nèi)不會滯留；中階磁聚區(qū)較長，離子通過磁聚在此區(qū)域內(nèi)存儲，并與上一區(qū)流入的顆粒物結(jié)合；帶電粒子被吸附后部分失去電性的粒子飛離負(fù)極板，出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象；中階引流區(qū)內(nèi)，跳躍的顆粒物重新附著上粒子，然后再次回到負(fù)極板上；高階過渡區(qū)，主要起到吸附殘余在空氣中的帶電粒子的作用；高階電幕區(qū)產(chǎn)生離子幕，起到阻擋和保障作用。
[0017]所述凈化器安裝在自行車前輪側(cè)面，利用人腳轉(zhuǎn)動腳踏板使車載發(fā)電機(jī)發(fā)電，使尖端陣列能釋放足夠的電子凈化空氣，出氣口通過導(dǎo)管與呼吸面罩相連，為騎車人提供干凈空氣。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:1)仿生于魚鰓的呼吸原理和魚的流線型外形，設(shè)計更貼近自然，根據(jù)流體力學(xué)原理，騎車阻力更小；2)在無需額外電力的作用下，利用人腳轉(zhuǎn)動腳踏板使發(fā)電機(jī)發(fā)電，使尖端陣列能釋放足夠的電子，波浪形極板產(chǎn)生足夠的電能；3)尖端陣列利用靜電學(xué)，降低極板間的電暈電壓；4)波浪狀極板的流體力學(xué)構(gòu)造，使得帶電粒子更易吸附于極板。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明空氣凈化器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的外殼尺寸圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的外殼背面圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的風(fēng)道結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖5為本發(fā)明的旋風(fēng)階梯管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為本發(fā)明的旋風(fēng)階梯管軸截面示意圖。
[0025]圖7為本發(fā)明的旋風(fēng)階梯管沿螺旋線方向柵板截面圖。
[0026]圖8為本發(fā)明的靜電除塵模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖9為本發(fā)明的靜電除塵工作流程示意圖。
[0028]圖10為本發(fā)明的菲涅爾透鏡局部放大圖。
[0029]其中，1-外殼、2-隔板、3-菲涅爾透鏡、4-整流柵、5-旋風(fēng)階梯管、6_濾網(wǎng)、7_底板、8-側(cè)棱、9-排塵鮑葉、10-金屬層、11-尖端陣列及其固定層、12-石墨層、13-波浪極板、14-下坡板、15-彈性下鉤板、16-上坡板、17-螺旋導(dǎo)向板、18-彈性上鉤板、19-引流管。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]本發(fā)明提出了一種車載式仿生靜電除塵空氣凈化器，如圖1所示，該凈化器底板7為對稱魚形平面，魚口寬、魚尾窄，外殼I為與底板I配套的且凸起的魚形曲面；魚口為凈化器的入風(fēng)口，魚尾為凈化器的出風(fēng)口，魚背處安裝有菲涅爾透鏡3，魚肚處安裝有排塵鰓葉9 ;在入風(fēng)口與出風(fēng)口之間且位于魚背與魚肚之間安裝有風(fēng)道，出風(fēng)口處安裝有靜電除塵模塊。外殼具體尺寸圖如圖2所示。外殼I背面如圖3所示。外殼里面安裝有隔板2，將多個安裝在風(fēng)道內(nèi)的旋風(fēng)階梯管隔離成多個獨(dú)立風(fēng)道。外殼在前后方向上即魚形的側(cè)面安裝有三道側(cè)棱8，用于空氣引流，減少風(fēng)的阻力。
[0032]如圖4所示，風(fēng)道包括:旋風(fēng)階梯管5、濾網(wǎng)6、整流柵4 ;其中，旋風(fēng)階梯管5包括螺旋導(dǎo)向板17、四種柵板、引流管19，引流管位于風(fēng)道前端，螺旋導(dǎo)向板17貫穿整個風(fēng)道，四種柵板分別為彈性上鉤板18、上坡板16、彈性下鉤板15、下坡板14，依次固定在螺旋導(dǎo)向板17上，且相鄰的兩個柵板之間分別呈180°安裝角度安裝；彈性上鉤板18和彈性下鉤板15均為鉤狀，上坡板16和下坡板14均為拋物線狀；螺旋導(dǎo)向板17如圖5所示。
[0033]濾網(wǎng)6安裝在排塵鰓葉9的正上方，用于將附近顆粒物擋在濾網(wǎng)上，并降落后從排塵鰓葉處排出；
[0034]整流柵4位于風(fēng)道末端，用于整流，使氣體由紊流變成層流。
[0035]風(fēng)道中包括設(shè)計成類DNA-U型的旋風(fēng)階梯管。含霾空氣由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入風(fēng)道，在風(fēng)道的旋風(fēng)階梯管內(nèi)受動力凝聚和紊流凝聚的機(jī)械預(yù)除塵作用。車鰓包含三個主風(fēng)道，每個風(fēng)道內(nèi)置有旋風(fēng)階梯管。旋風(fēng)階梯管包含螺旋導(dǎo)向器、四種柵板和引流管。
[0036]含塵空氣在管內(nèi)回轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過對粒子施加離心力而使粒子從氣流中分離出來，吸附在管壁。如圖6所示，氣體在螺旋導(dǎo)向器的作用下，導(dǎo)向器內(nèi)的層流氣體形成外渦流。
[0037]氣流在收到導(dǎo)向器離心力的同時，受到柵板的慣性力作用，氣流與柵板的沖擊使得粒子被柵板捕集下來。根據(jù)伯努利方程我們知道，外渦流的速度損失導(dǎo)致氣壓增大，空氣流入引流管，產(chǎn)生渦流核芯，并流入整流柵。
[0038]柵板的作用是阻擋氣流，使得顆粒物受慣性力被捕集下來。在導(dǎo)向器的一個螺旋周期內(nèi)包含四個柵板，分別為彈性上鉤板(A板)，彈性下鉤板(T板)，上坡板(G板)和下坡板(C板)。
[0039]A板和T板沿徑向看呈鉤狀，為了更加高效的攔截撞擊在柵板上的塵粒。同時A板和T板為彈性材質(zhì)，板面平行于鉛垂面。氣流流經(jīng)柵板時，A板和T板達(dá)到最大彈性形變；空氣停止流動時，A板和T板振動使得附著在柵板上的顆粒物被抖落，進(jìn)入排塵鰓葉。同時，板面產(chǎn)生的回旋氣流也使得顆粒物受離心力撞擊在AT板上。
[0040]G板和C板沿徑向看呈拋物線性，起作用是對流出A板或T板的紊流氣流邊界層進(jìn)行整流，使其進(jìn)入過渡層，避免反混流和二次渦旋流產(chǎn)生，提供除塵效率。沿螺旋線方向柵板截面圖如圖7所示。
[0041]所述靜電除塵模塊位于外殼I與底板7之間，依次包括:金屬層10、尖端陣列及固定層11、石墨層12、波浪極板13 ;其中，如