專利名稱：一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構。
背景技術：
交通工具空調(diào)系統(tǒng)用的空氣過濾器濾芯，按過濾材料來分，經(jīng)歷了油濕式、油浴式再到紙質(zhì)濾芯三個階段；按結構來分，經(jīng)歷了平板式、折疊有隔板式、折疊無隔板式，折疊圓筒式等幾個階段。金屬網(wǎng)狀濾芯由于過濾效率太低，在交通工具空氣過濾系統(tǒng)中已經(jīng)趨于淘汰。從五十年代開始，出現(xiàn)了新型材料紙質(zhì)濾芯，技術上經(jīng)過不斷完善，具有過濾效率高，為95°/Γ99%，成本低，更換方便，結構尺寸小，因而獲得廣泛使用。但由于車輛行駛的道路空氣環(huán)境中各種尺寸的顆粒物污染嚴重，易造成過濾器堵塞，壽命短，使得過濾器更換過于頻繁。對于大型貨車，更換頻率甚至高達每600公里I次。同時，現(xiàn)有過濾器結構只能保證去除一種類型的污染物，不滿足公眾乘客越來越強的多種污染物同時去除的需求。優(yōu)良的汽車空調(diào)用的空氣過濾器結構需要包括以下幾方面性能:(1)過濾效率高；(2)同時去除多種污染物；(3)機械強度大；(4)均勻性好；(5)使用壽命長。然而目前國內(nèi)市場上汽車空調(diào)用的過濾器的結構普遍存在以下缺點:一是濾料結構材質(zhì)單一，過濾效率較低，過濾多種污染物功能較差；二是濾料使用過程中，容塵分布不合理，外多內(nèi)少，在濾料表面形成表面過濾，阻力增加比較快，降低了濾料使用壽命；三是過濾材料在過濾器內(nèi)的比例過低，空間利用率過低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)空氣過濾器中過濾結構過濾效率低下、功能單一以及壽命短等問題，通過顆粒物過濾理 論及計算流體力學技術對濾料結構與功能進行了科學合理的設計，提出一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構。本發(fā)明提出的一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構，專門用于交通環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)的空氣過濾器中，以達到空氣過濾效率高，過濾污染物種類多，使用過程中阻力變化小，機械強度高，使用壽命長等特點。本發(fā)明為達到以上技術要求，所采取的技術方案是:
一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構，所述分級空氣過濾結構沿氣流流動方向依次由第一級過濾結構1、第二級過濾結構2、第三級過濾結構3和第四級過濾結構4串聯(lián)而成，其中:第一級過濾結構1、第二級過濾結構2、第三級過濾結構3和第四級過濾結構4整體結構相同，均由平面濾料I與之字形折疊濾料II交替疊加形成并聯(lián)的正三棱柱通道過濾單元，正三棱柱通道過濾單元內(nèi)每隔相同距離設置正三角形隔板，相鄰正三棱柱通道過濾單元內(nèi)正三角形隔板錯位排列，即正三棱柱通道過濾單元內(nèi)設置正三角形隔板位于與其相鄰正三棱柱通道過濾單元中相鄰正三角形隔板的中間位置，所述并聯(lián)的正三棱柱通道過濾單元之間通過濾料分隔，進氣口截面上的正三角形進氣通道與正三角形隔板交錯排布，出氣口截面對應進氣口截面，每個正三棱柱通道過濾單元以相同開閉形式設置為正三角形出氣通道與正三角形隔板交錯排布，即若一正三棱柱通道過濾單元進氣口截面為敞開式進氣通道，出氣口截面亦為敞開式出氣通道；若一正三棱柱通道過濾單元進氣口截面為正三角形隔板，出氣口截面亦為正三角形隔板；所述第一級過濾結構1、第二級過濾結構2、第三級過濾結構3和第四級過濾結構4構成正三棱柱通道的濾料不同，所述氣體通過第一級過濾結構I由粗顆粒濾料分隔，第二級過濾結構2由中顆粒濾料分隔，第三級過濾結構3由細顆粒濾料分隔，第四級過濾結構4由氣態(tài)污染物吸附濾料分隔。本發(fā)明中，所述正三棱柱通道過濾單元的底邊邊長為1-3厘米。本發(fā)明中，所述正三棱柱通道過濾單元內(nèi)相鄰正三角形隔板間距為5-10厘米。本發(fā)明中，所述粗顆粒濾料孔徑大于5微米，中顆粒濾料孔徑1-5微米之間，細顆粒濾料孔徑小于I微米。本發(fā)明中，每級過濾結構并聯(lián)正三棱柱通道過濾單元的數(shù)量可根據(jù)需要增加或減少，平面濾料或之字形折疊濾料的濾料厚度為0.5-2mm。本發(fā)明中，第一級過濾結構1、第二級過濾結構2、第三級過濾結構3和第四級過濾結構4邊界的形狀可隨過濾器接口形狀改變，可為長方體、圓柱體等結構，其側(cè)面邊界全部為不透氣的封閉邊界。本發(fā)明涉及一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構，與市場上銷售的空氣過濾器中的濾料結構相比，其優(yōu)勢在于:
(I)本發(fā)明通過創(chuàng)造性改變過濾層的結構形式，使得氣流流動方式由傳統(tǒng)的直進直出方式，變?yōu)閺澢鲃臃绞?，從而增加了氣流通過過濾材料的次數(shù),增加了有效過濾面積,提高了捕集效率。(2)本發(fā)明針對一般過濾器材料結構功能單一、氣流阻力大、壽命低及過濾污染物種類單一等不足，采用分級模式，每級過濾結構相同，但過濾材料可以不同，各級之間串聯(lián)連接，可以任意改變各級過濾材料種類，實現(xiàn)對不同空氣品質(zhì)的過濾凈化功能。(3)本發(fā)明采用顆粒物過濾理論及計算流體力學技術，根據(jù)交通環(huán)境中污染物特點設計每級過濾層的厚度以及正三棱柱空間結構的尺寸以及每級并聯(lián)的通道數(shù)量等，使得本發(fā)明所述濾料結構捕集效率等性能都能達到最優(yōu)。


圖1空氣過濾結構示意圖。圖2空氣過濾結構制作示意圖。圖3第一級過濾結構透視圖。圖4空氣過濾結構局部氣流走向及結構展開圖。圖中標號:1為第一級過濾結構；2為第二級過濾結構；3為第三級過濾結構；4為第四級過濾結構；5、6、7、8、10、11、12、13分別為第一三棱柱通道、第二三棱柱通道、第三三棱柱通道、第四三棱柱通道、第五三棱柱通道、第六三棱柱通道、第七三棱柱通道和第八三棱柱通道；9為正三角形隔板；I為平面濾料；II為之字形折疊濾料。
具體實施例方式以下結合附圖1-4和發(fā)明人依本發(fā)明的技術方案所完成的具體實例，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖1所示，本發(fā)明整體結構由四級過濾結構組成，沿氣流流動方向依次為第一級過濾結構1、第二級過濾結構2、第三級過濾結構3和第四級過濾結構4。其中:第一級過濾結構I采用粗顆粒濾料隔開、第二級過濾結構2采用中顆粒濾料隔開、第三級過濾結構3采用細顆粒濾料隔開和第四級過濾結構4采用氣態(tài)污染物吸附濾料隔開。具體實例選用第一級過濾結構I對本發(fā)明進行說明，其他級過濾結構的情況與此相同。具體實例選用方形外邊界進行舉例說明，其他外邊界結構形狀(圓型、橢圓形等)也適用本發(fā)明的濾料結構。圖3所示，本發(fā)明所述的空氣過濾結構，每級主體制作方法如圖2，由平面濾料I與之字形折疊濾料II交替疊加形成并聯(lián)的正三棱柱通道過濾單元組成，利用計算流體力學技術，確定在通常交通工具空調(diào)中出現(xiàn)的過濾風速(l-5m/s)條件下，正三棱柱通道過濾單元的邊長為1-3厘米，正三棱柱通道過濾單元由正三角形隔板9隔開，同一正三棱柱通道過濾單元內(nèi)相鄰隔板間距為5-10厘米，相鄰正三棱柱單元內(nèi)隔板位置錯位排列。待處理污染空氣由圖3或圖4中進氣孔進入第一三棱柱通道5，由于第一三棱柱通道5末端為正三角形隔板9，源源不斷被送入第一三棱柱通道5的氣流被正三角形隔板9阻擋，不能沿孔道向前流動，氣流會在不斷增加的壓力作用下通過第一三棱柱通道5的三個側(cè)面濾料層，粒徑較大的顆粒污染物會被截留在第一三棱柱通道5的三個側(cè)面濾料層中，過濾后空氣分別進入第二三棱柱通道6、第三三棱柱通道7、第四三棱柱通道8，這樣實現(xiàn)了污染空氣的第一次過濾。同時，與進氣口通道5相鄰的其他進氣口通道中的污染空氣經(jīng)過第一次過濾后也會分別進入第二三棱柱通道6、第三三棱柱通道7、第四三棱柱通道8。以第二三棱柱通道6為例，第二三棱柱通道6中氣流來自三側(cè)面匯集的相鄰孔道中的第一次濾后空氣，這樣第二三棱柱通道6側(cè)面匯集的濾后空氣會沿著第二三棱柱通道6進入第五三棱柱通道10中，如圖4所示。同理，經(jīng)過第一次過濾后的空氣由第三三棱柱通道7和第四三棱柱通道8分別進入第六三棱柱通道11和第七三棱柱通道12。匯集于第五三棱柱通道10、第六三棱柱通道11和第七三棱柱通道12中的空氣也會以第一三棱柱通道5中空氣氣流模式向三棱柱三側(cè)面的方向擴散，形成分支氣流；以整個過濾器為參考對象的話，空氣氣流在通道內(nèi)是縱橫交錯，以錯流方式進行流動。特別地，以第五三棱柱通道10、第六三棱柱通道11和第七三棱柱通道12為例，這些通道中的部分氣流由于末端實心擋塊阻擋，必然會透過第六三棱柱通道11而匯集于第八三棱柱通道13中，第八三棱柱通道13中的空氣又會以第二三棱柱通道6的模式直接進入與之相連的下一通道，而后以第一三棱柱通道5的模式過濾流動。另外，每級過濾結構并聯(lián)的過濾通道數(shù)量可根據(jù)實際空氣品質(zhì)要求來確定，來流經(jīng)過第一級過濾結構I后，以與第一級過濾結構I相同的流動方式經(jīng)過第二、三、四級過濾結構，從而實現(xiàn)高效去除各種空氣污染物的目的。
權利要求
1.一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構，其特征在于所述分級空氣過濾結構沿氣流流動方向依次由第一級過濾結構(I)、第二級過濾結構(2)、第三級過濾結構(3)和第四級過濾結構(4)串聯(lián)而成，其中:第一級過濾結構(I)、第二級過濾結構(2)、第三級過濾結構(3)和第四級過濾結構(4)整體結構相同，均由平面濾料(I)與之字形折疊濾料(II )交替疊加形成并聯(lián)的正三棱柱通道過濾單元，正三棱柱通道過濾單元內(nèi)每隔相同距離設置正三角形隔板，相鄰正三棱柱通道過濾單元內(nèi)正三角形隔板錯位排列，即正三棱柱通道過濾單元內(nèi)設置正三角形隔板位于與其相鄰正三棱柱通道過濾單元中相鄰正三角形隔板的中間位置，所述并聯(lián)的正三棱柱通道過濾單元之間通過濾料分隔，進氣口截面上的正三角形進氣通道與正三角形隔板交錯排布，出氣口截面對應進氣口截面，每個正三棱柱通道過濾單元以相同開閉形式設置為正三角形出氣通道與正三角形隔板交錯排布，即若一正三棱柱通道過濾單元進氣口截面為敞開式進氣通道，出氣口截面亦為敞開式出氣通道，若一正三棱柱通道過濾單元進氣口截面為正三角形隔板，出氣口截面亦為正三角形隔板；所述第一級過濾結構(I)、第二級過濾結構(2)、第三級過濾結構(3)和第四級過濾結構(4)構成正三棱柱通道的濾料不同，所述氣體通過第一級過濾結構(I)由粗顆粒濾料分隔，第二級過濾結構(2)由中顆粒濾料分隔，第三級過濾結構(3)由細顆粒濾料分隔，第四級過濾結構(4)由氣態(tài)污染物吸附濾料分隔。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構，其特征在于所述正三棱柱通道過濾單元的底邊邊長為1-3厘米。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種高效網(wǎng)孔通道分級空氣過濾結構，其特征在于所述正三棱柱通道過濾單元內(nèi)相鄰正三角形隔板間距為5-10厘米。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的空氣過濾結構，其特征在于粗顆粒濾料孔徑大于5微米，中顆粒濾料孔徑為1-5微米，細顆粒濾料孔徑小于I微米。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的空氣過濾結構，其特征在于每級過濾結構并聯(lián)正三棱柱通道過濾單元的數(shù)量根據(jù)需要增加或減少，平面濾料或之字形折疊濾料的濾料厚度為0.5-2mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾結構，其特征在于每級過濾結構的形狀和邊界設置，該過濾結構邊界形狀隨過濾器接口形狀改變，為長方體或圓柱體結構，其側(cè)面邊界全部為不透氣的封閉邊界。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效網(wǎng)孔通道分級過濾結構。由第一級過濾結構、第二級過濾結構、第三級過濾結構和第四級過濾結構依次串聯(lián)組成，每級過濾結構均由平面濾料Ⅰ與之字形折疊濾料Ⅱ交替疊加形成并聯(lián)的正三棱柱通道過濾單元組成。正三棱柱通道過濾單元內(nèi)每隔相同距離設置正三角形隔板，相鄰正三棱柱通道過濾單元內(nèi)隔板錯位排列，確保氣流錯位流動穿過正三棱柱側(cè)面濾料，延長氣流在結構單元中的停留時間，增加有效過濾面積，提高捕集效率。本發(fā)明沿氣流方向采用分級串聯(lián)設計，每級結構選用不同過濾材料，可實現(xiàn)對氣流中各類顆粒物和氣態(tài)污染物的分類捕捉。
文檔編號B01D53/02GK103157331SQ20131006683
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權日2013年3月4日
發(fā)明者徐斌, 崔鵬義 申請人:同濟大學