一种内喷式旋流空气净化装置的制作方法

本发明属于空气净化设备领域，特别是涉及旋流离心空气净化设备。

背景技术：

对于施工隧道、地下采矿、狭长封闭半封闭空间、石材加工厂、面粉厂以及建筑施工场地等需要大通量空气净化的场合，传统上多采用风机供风将含有粉尘等污染物的气体排出，但是随着环保意识和环保法规要求更加严格，已经在绝大部分生产场所禁止向外排放含粉尘等污染空气，这就要求必须在粉尘生产现场就地进行空气净化，目前常见的技术手段都是向含有粉尘的空气中喷雾然后用再用分离设备将含有粉尘和水的气液混合物进行分离，然后将满足环保法规或标准的清洁空气排出。

但外喷式除尘净化空气的方式在实际生产使用过程中存在下述问题：

1、水的消耗量太大：在开敞环境中喷洒水雾除尘，水的回收率低，净化用水消耗严重，但我国是一个干旱缺水严重的国家，淡水资源总量占全球水资源的6％，但是人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一，尤其大量北方城市还依赖南水北调工程来补充淡水，所以水消耗量过大不仅是除尘成本高的问题，同时也是保护水资源的必然要求。

2、淋湿现场环境，对现场环境卫生影响大：向含有粉尘的空气中喷雾，有相当大比例的混合灰尘的水雾会洒落在地面上，在封闭环境甚至会粘在墙壁上，就造成现场环境湿滑泥泞，对生产安全和环境保持带来很大压力。

技术实现要素：

为了解决现有技术水量消耗大和现场环境湿滑泥泞的问题，本发明提出一种内喷式旋流除尘装置。

本发明是设计一种内喷式旋流空气净化装置，包括内喷雾化混合器、分离旋流管、旋流分离筒和水箱；

所述内喷雾化混合器整体为枣核状的中间粗两端细的筒状结构，一端为进风口另外一端为出风口，从结构特点上可以分为进风口收缩段、出风口收缩段和位于中段截面面积最大的内喷雾化室，三段可以分为三个部件或者是合一的单独部件。在所述内喷雾化室的上方具有雾化室盖，在雾化室盖上设置有一到多个雾化喷头用于向内喷雾化室内部喷洒水雾，所述进风口收缩段的缩口端与外置高压风机出风口连接，另外一端与内喷雾化室平滑过渡连接，所述出风口收缩段的缩口端与所述分离旋流管相连接，另外一端与内喷雾化室平滑过渡连接。

所述分离旋流管，是一种利用旋转离心力对含有灰尘气液混合物质进行分离的装置，包括螺旋式结构的主体管，在所述主体管的两端相切向地延伸出进口管和出口管。所述进口管的形状可以呈渐开线型或抛物线型或圆弧线型或直线型。所述出口管的形状呈渐开线型或抛物线型或圆弧线型或直线型。

所述螺旋式主体管具有与主体管相切连接的进口管和出口管，混合物自进口管瞬间加速输入，配合主体管离心作用，使比重不同的混合物逐渐分层，并自出口管加速分离，实现了不同密度、不同性状混合物的离心分离，分层彻底且效果好。

所述分离旋流管进口与内喷雾化混合器的出口相连接，其出口管沉入旋流分离筒的顶面并密封连接，其出口管紧贴旋流分离筒侧壁安装且出口管方向与分离筒侧壁相切。

所述旋流分离筒包括顶面中心具有开口的圆柱形旋流筒和安装于旋流筒上端开口的出风筒，旋流筒下端沉入安装于水箱顶面并与水箱连通。所述出风筒为两端开口的管状结构，其下半部分在旋流筒内部且口部略收。其上半部分在旋流筒外部且为直筒。所述旋流分离筒的作用是让从分离旋流管排出的包含粉尘的气液混合物沿旋流筒侧壁切向方向进入旋流筒，继续在旋流筒内部形成高速旋转的涡流，在离心力和重力的作用下，粉尘杂质和水液沿旋流筒侧壁旋转沉降于旋流筒下方空间，分离出的清洁空气从上方的出风筒排出。

进一步地，所述旋流筒下端开口还装有防旋蜂巢板，其作用是防止循环水箱内的水被旋流筒内高速旋转气流带动旋转并被吸出，同时旋流筒内的高速旋转气液混合旋流与防旋蜂巢板摩擦撞击后进一步分离，液体下降到循环水箱，分离出的清洁空气从上方出风筒排出。

所述水箱其结构分为上下两层，上层为用于储存清水的清水箱，下层为用于储存回收水的循环水箱。所述旋流分离筒整体贯穿清水箱，旋流分离筒的下方开口与所述循环水箱连接并且相通。

所述清水箱上表面安装有用于连通大气的通风管，同时也是注水口，用于在水箱内部水量发生变化时内部空气的补充与排出。所述清水箱的侧面贴近清水箱底面的位置设置有清水出水阀并且通过管路经外置高压水泵与所述雾化喷头连通。进一步地，清水箱四个侧面靠近底面的位置均具有清洁观察口，清洁观察口具有外部可拆卸的盖板，清洁观察口用于检查和清洁清水箱内的内壁。

所述循环水箱内部靠近旋流分离筒的位置滑动安装有污水过滤器，其作用是对从旋流分离筒沉降而下的水液进行清洁过滤，所述污水过滤器包含过滤器支架和安装在上面的过滤原件，所述污水过滤器的过滤原件可以是具有过滤功能的各种过滤材料，经过实际使用测试本发明优选使用过滤布作为过滤原件，过滤布折叠安装于过滤器支架上以尽可能增大过滤面积。相应地，循环水箱内侧壁具有与污水过滤器配合并具有支撑作用的支撑滑槽，循环水箱侧壁在污水过滤器一端具有过滤器拆装口，所述过滤器拆装口具有外部可拆卸的过滤器拆装口盖板，所述污水过滤器可从过滤器拆装口滑动抽出以进行清理更换。

进一步地，通过所述过滤器拆装口也可以对循环水箱内部进行清理冲洗。

所述循环水箱底部靠近侧壁的位置具有的清淤口，清淤口外部具有外部可拆装的清淤口盖板。

优选地，所述清淤口盖板通过螺栓与循环水箱连接，二者之间设置有密封垫。优选地，所述清淤口为圆形。

所述循环水箱的侧面贴近循环水箱底面的位置设置有回收水出水阀并且通过管路经外置高压水泵与所述雾化喷头连通。

从水箱出来的清水管和回收水管，在经过清水出水阀和回收水出水阀后所述进水管与回收水管连通合并为一条出水管通向高压水泵，经高压水泵加压的水被输送到内喷雾化混合器上的雾化喷头，在最初工作阶段或者对清洁度要求高的应用场所，关闭回收水出水阀并打开清水出水阀，启动高压水泵，清水从管路被输送到内喷雾化混合器上的雾化喷头，与风机送入的含粉尘空气混合成气液混合物进入所述分离旋流管，再进入旋流分离筒进行气液分离后，经过上述两级旋流分离的离心分离，水沉降到污水过滤器上，粉尘固体物被污水过滤器截留，水通过污水过滤器进入循环水箱成为回收水，当需要使用回收水进行循环时只需要打开回收水出水阀并且关闭清水出水阀，这样高压水泵就会将循环水箱内的回收水输送到内喷雾化混合器上的雾化喷头，进而经过分离旋流管、旋流分离筒和污水过滤器重新进入到循环水箱，从而实现水的循环使用。

优选地，所述分离旋流管可以设置多个，每个分离旋流管与一个高压风机连接，也可以多个分离旋流管与一个高压风机连接，具体需要根据风机的规格大小来配置使用。

优选地，所述内喷雾化混合器与分离旋流管之间设置有空气整流器，用于对所述内喷雾化混合器中雾化混合后形成的空气紊流进行整理，以避免空气紊流降低分离旋流管对液体和气体的分离效果。

优选地，内喷雾化混合器上的雾化喷头也可以设置多个，针对含有化学污染的污染空气可以用其中一个喷头喷洒触媒或中和处理剂对污染空气中的化学污染物通过水雾吸附并进行中和反应处理，使空气中的化学污染物通过反应被无害处理并留存于回收水内，同时清洁空气排出，回收水可循环一段时间后再更换清水以保持对污染空气的净化效果，或者形成不同大小的水滴。

综上所述，本发明提出的内喷式旋流空气净化装置具有如下优点：

1、经过内喷雾化混合器混合，分离旋流管、旋流分离筒两次气液分离，可以有效去除空气中的粉尘，在中国北方地区多种使用场合的实际测试中，经出风筒排出的清洁空气的湿度小于75％，水循环利用率大于99％，对于pm2.5爆表的空气，净化处理后pm2.5能够达到70以下。

2、内喷雾化混合器结合水箱，不仅可以实现空气净化用水实现循环使用，净化用水消耗量小，同时空气净化成本大大降低，也适用于没有水源的工地；也不会淋湿现场环境，对外部卫生影响小，尤其适用于面粉厂等需要清洁卫生的生产场所。

附图说明

图1为本发明实施例内喷式旋流空气净化装置的立体示意图。

图2为本发明实施例内喷式旋流空气净化装置的立体剖视示意图。

图3为本发明图1所示内喷式旋流空气净化装置水平旋转180立体示意图。

图中：1.内喷雾化混合器，2.分离旋流管，3.旋流分离筒，4.水箱，11.混合器壳，12.雾化室盖，13.雾化喷头，14.空气整流器，21.进口管，22.主体管，23.出口管，31.旋流筒，32.出风筒，33.防旋蜂巢板，34.环状顶板，41.清水箱，42.循环水箱，111.进风口收缩段，112.内喷雾化室，113.出风口收缩段，411.通风管，412.清水出水阀，414、盖板，421.污水过滤器，422.过滤器拆装口盖板，423.清淤口盖板，424.回收水出水阀，4211.过滤器支架，4212.过滤布。

具体实施方式

下面结合附图1-3和实施例对具体技术方案做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图1所示，所述内喷式旋流空气净化装置，包括内喷雾化混合器1、分离旋流管2、旋流分离筒3和水箱4。

所述内喷雾化混合器1整体为枣核状的中间粗两端细的形状，包括混合器壳体11、雾化室盖12和雾化喷头13。所述混合器壳体11结构上具有进风口收缩段111、出风口收缩段113和位于中段截面面积最大的内喷雾化室112，三段可以分为三个部件组装为一体或者是焊接为一体的混合器壳体11。在所述内喷雾化室112的上方具有雾化室盖12，在雾化室盖12上设置有一到多个雾化喷头13用于向内喷雾化室112内部喷洒水雾。雾化喷头13通过雾化室盖12安装在混合器壳体11上，便于更换喷头。所述进风口收缩段111的缩口端端与风机出风口连接，另外一端与内喷雾化室112平滑过渡连接。所述出风口收缩段113的缩口端与所述分离旋流管2相连接，另外一端与内喷雾化室112平滑过渡连接。枣核状结构，通过改变空气流速和空间截面积，有利于水雾在空气中的分散和混合。

所述内喷雾化混合器1与分离旋流管2之间设置有空气整流器14，用于对所述内喷雾化混合器中雾化混合时形成的空气紊流进行整理，以避免空气紊流降低内喷雾化混合器的清洁效果，整流器14可以采用格栅结构，利用格栅结构把输送通道隔成多个平行通道，实现气流的分割和导向，进行整流。

如图2所示，所述分离旋流管2是一种利用旋转离心力对气液混合物质进行分离的装置，包括螺旋式结构的方形主体管22，在所述主体管的两端相切向地延伸出弯曲的进口管21和出口管23。所述进口管21为直线方管。所述出口管13为与所述旋流筒31的侧壁相切的圆弧方管。主体管22采用方形，外侧壁为直壁，螺旋状流动截面有相同的旋转半径和均匀的离心分离效果，且侧壁形成的水膜面积较大易于捕捉颗粒物。与圆管相比，分离效果更好。

包含粉尘等污染物的气液混合物自进口管进入螺旋式的主体管22，气液混合物形成高速旋转运动，在离心力的作用下比空气密度大的水和灰尘杂质与空气分离并撞击到主体管外圆周的管壁上，在重力和空气的带动下流入下方的旋转分离筒3内，在螺旋式的主体管22内实现空气与灰尘和水的第一次分离。

所述分离旋流管2进口与所述内喷雾化混合器1的出口相连接，其直立安装与旋转分离筒3的顶面的圆周靠近边沿处，并且下端部分伸入旋转分离筒3内部以使其出口管的出口部分完全置于旋转分离筒3内部上端，所述出口管23紧贴旋流分离筒3侧壁安装且出口管23方向与旋流分离筒3侧壁相切。

所述旋流分离筒3包括上端具有开口的圆柱形旋流筒31和安装于旋流筒上端开口的出风筒32，出风筒32的直径小于旋流筒31以位于环形布置的多个分离旋流管2中间。所述旋流筒31为一圆筒状零件，下端完全开口，上端安装有环状顶板34，所述环状顶板34中间具有用于安装出风筒32的圆形开口，环状顶板34上周向分布八个用于安装分离旋流管2的尺寸较小的圆形开口。所述出风筒32为两端开口的管状结构，其下半部分在旋流筒31内部且口部略收。其上半部分在旋流筒31外部的部分为直筒。所述旋流分离筒3的作用是让从分离旋流管2排出的已经经过初步离心分离的包含粉尘的气液混合物沿旋流筒31的侧壁切向方向进入旋流筒31，继续在旋流筒31内部形成高速旋转的涡流进一步进行离心分离，在离心力和重力的作用下，粉尘杂质和水液沿旋流筒31侧壁旋转沉降于旋流筒31下方空间，分离出的清洁空气从向中间汇集进入出风筒32经由出风筒32向上排出。出风筒32下端采用收缩结构实现对高速旋转清洁气流中部汇集的导流作用，并通过空间扩大实现降速，以有利于减少空气流对沿旋流筒31内表面旋转的驱动作用，从而有利于在自重作用下泥水的下降和下部的过滤。

进一步地，所述旋流筒31下端开口还装有防旋蜂巢板33，其作用是防止循环水箱4内的水被旋流筒31内高速旋转气流带动旋转并被吸出，同时旋流分离筒3内的高速旋转气液混合旋流与防旋蜂巢板33摩擦撞击后进一步分离，液体下降到水箱4内，分离出的清洁空气从上方出风筒排出。经过实验，与不安装防旋蜂巢板33相比，排气湿度下降明显。

所述旋流分离筒3安装于水箱4的顶面，采用法兰和螺栓连接，便于装配、更换和检维修。

所述水箱4分为上下两层，上层为用于储存清水的清水箱41，下层为用于储存回收水的循环水箱42。所述旋流筒31整体贯穿清水箱41，旋流筒31的下方开口与所述循环水箱4连接并且相通。

所述清水箱41上表面安装有用于连通大气的通风管411，用于在水箱内部水量多少发生变化时内部空气的补充与排出，以维持清水箱压力与环境压力相同或接近，该通风管411同时也是清水注水口。所述清水箱41的侧面贴近清水箱41底面的位置设置有清水出水阀412，清水出水阀与外置高压水泵相连接，清水可以由外置高压水泵送至所述内喷雾化混合器1上的雾化喷嘴13。清水箱41四个侧面靠近底面和角部的位置均具有清洁观察口，清洁观察口具有外部可拆卸的盖板414，清洁观察口用于检查和清洁清水箱内的内壁，长期使用后，清水箱内会滋生青苔等水生植物，清水箱清理盖板414的作用在于其拆卸后，可以清理这些水生植物，因此位置要位于四个角的位置。

所述循环水箱42内部靠近旋流筒31的位置滑动安装有污水过滤器421，污水过滤器421包含过滤器支架4211和安装在上面的过滤布4212，过滤布4212折叠安装于过滤器支架4211上以尽可能增大过滤面积。相应地，污水过滤器421滑动安装于循环水箱42内部侧壁。

进一步地，循环水箱42侧壁在污水过滤器421一端具有过滤器拆装口，所述过滤器拆装口具有外部可拆卸的过滤器拆装口盖板422，所述污水过滤器421可从过滤器拆装口滑动抽出以进行清理更换。

进一步地，通过所述过滤器拆装口也可以对循环水箱内部进行清理冲洗。

所述循环水箱42底部靠近侧壁的位置具有的清淤口，清淤口外部具有可拆装的清淤口盖板423。

优选地，所述清淤口盖板423通过螺栓与循环水箱连接，二者之间设置有密封垫。优选地，所述清淤口为圆形。

所述循环水箱42的侧面贴近循环水箱底面的位置设置有回收水出水阀424，回收水出水阀424与高压水泵相连接，回收水可以由高压水泵送至所述内喷雾化混合器1上的雾化喷嘴13。

优选地，所述分离旋流管2可以设置多个，本实施例设置有八个分离旋流管2安装于旋流分离筒3顶部的环状顶板34上，在圆周方向均布放射状排列装配，每个分离旋流管2与一个内喷雾化混合器1相连接，每个内喷雾化混合器1与一个高压风机连接，也可以多个内喷雾化混合器1与一个高压风机连接，具体需要根据风机的规格来配置使用。

优选地，内喷雾化混合器1上的雾化喷头13也可以设置多个，针对含有化学污染的污染空气可以用其中一个喷头喷洒触媒或中和处理剂对污染空气中的化学污染物通过水雾吸附并进行中和反应处理。优选地，本实施例中每个内喷雾化混合器1上配置3个雾化喷头13，以适应多种使用场所的不同要求。

现将所述内喷式旋流空气净化装置的工作过程说明如下。

在初始工作阶段或者对清洁度要求高的应用场所，关闭回收水出水阀424并打开清水出水阀412，启动高压水泵(图中未画出)，清水通过管路被输送到内喷雾化混合器1上的雾化喷头13形成水雾，与外置高压风机送入的含粉尘空气混合成气液混合物进入所述分离旋流管2，经过螺旋形回转结构的离心分离作用，水液和比重大于空气的粉尘物被甩到分离旋流管2的侧壁形成泥水并沿着管壁向下流入旋流分离筒3，经过旋流分离筒3高速旋流的进一步离心分离进行气液分离后，水沉降到污水过滤器421上，粉尘固体物被污水过滤器421截留，水通过污水过滤器421进入循环水箱42成为回收水，当需要使用回收水进行循环时只需要打开回收水出水阀424并且关闭清水出水阀412，这样高压水泵就会将循环水箱内42内的回收水输送到内喷雾化混合器1上的雾化喷头13喷出并雾化，与高压风机送入的含粉尘空气混合成气液混合物进入所述分离旋流管2，进而经过旋流分离筒3再次进入到循环水箱42，从而实现净化用水的循环使用。污泥在过滤布4212上形成滤饼会提高过滤效果，当滤饼过厚时可以抽出清理或更换过滤布。通过在风机入口撒面粉(面粉颗粒细且轻)，使空气pm2.5达到爆表，检测出风筒32出口空气质量，湿度小于70％，pm2.5能够达到67以下。

可以理解的是，对于一些厂房，有高位水箱或者自来水时，雾化喷头13可也以直接连接高位水箱或自来水。

以上所述，只是发明的一个实例，不能以此限定本发明的范围，凡依此发明专利申请范围及说明内容所做的简单的等效变化与修饰，皆属于本发明专利涵盖的保护范围。