CN115025555B - 一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，包括：一体成型的气路管道和碰撞滤板；气路管路为两端的过滤段和中间的流通段组成的“N”字形管路；多个所述碰撞滤板相互交错叠置并沿径向相互平行地设置在过滤段内，并与气路管道之间形成带有多个弯折的气体通道；所述碰撞滤板两端面为碰撞表面，所述碰撞表面上开有与碰撞滤板同圆心的弧形仿生凹槽，仿生凹槽的横截面形状为等边三角形；管道连接头两端还安装有管道连接头。本发明所述含尘气体过滤气路能有效去除气体中各级粒径的颗粒物，阻力压降低，滞尘时间长，且可以通过水洗去除过滤结构表面的颗粒物，实现重复使用。

Description

一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路

技术领域

本发明属于气体过滤技术领域，主要用于含尘气体的检测，具体涉及一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展和能源消耗的增加，随之而来的有害气体污染日益严重，对于有害气体的检测已经成为改善区域环境水平、提高生存质量、保障人类健康的重要手段。但在广泛存在粉尘扬起逸散的多尘工况下，气体检测往往受到粉尘颗粒物的干扰，随着检测时间延长，仪器检测精度大大降低，使用寿命也受到不同程度的影响。

现有技术中，含尘气体检测装置的气路通道为普通管道结构，对含尘气流中的颗粒物无过滤作用，需要单独增设专门的过滤结构来过滤颗粒物，而现有的过滤结构主要是利用过滤介质表面小于颗粒物直径的微细过滤孔来拦截固体颗粒，而气体则可以顺利通过过滤介质表面过滤孔，从而达到气固分离的目的。但是采用该过滤手段存在一些问题：首先，过滤介质对空气的阻力较大，阻力压降高；其次，过滤介质容尘量有限，随着使用时间的增加，过滤介质表面的颗粒物积聚增加，颗粒物将会堵塞过滤介质孔径，使得阻力压降急剧增大甚至不再透气，过滤介质不可重复使用，必须更换新的过滤介质，材料消耗大。

故，需要设计一种新的含尘气体过滤机制，解决上述现有技术中存在的问题。

通过对自然界的植物叶片表面进行研究,研究者们发现一些植物叶片表面具有较强的颗粒物滞留吸附能力,可以有效清除空气中的颗粒物。经过进一步***地研究发现，植物叶片一般通过附着、黏附和吸收三种主要方式来实现对空气中颗粒物的吸附，进而降低大气中颗粒物的含量；其中，“附着”方式指的是植物叶片依靠其表面微结构来滞留大气中的颗粒物，表面越是粗糙的叶片越有利于滞留颗粒物；“黏附”方式指的是植物叶片依靠表面分泌物来将颗粒物黏附在叶片表面；“吸收”方式指的是植物叶片依靠表面气孔来将细颗粒物吸附到气孔内。通过对不同叶片表面观察发现，植物叶片表面的凹槽状微观结构显著提高了叶片的滞尘能力，使更多颗粒物以“附着”的方式停留在凹槽内，附着在凹槽内的颗粒物即使在风的作用下也不易再悬浮，同时通过雨水可以将颗粒物冲刷至地面，进而恢复叶片的滞尘能力。故，植物叶片表面的凹槽微观结构对设计一种新的含尘气体过滤结构有着极大的借鉴意义。

发明内容

针对现有技术中存在缺陷，本发明提供了一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，能有效去除气体中各级粒径的颗粒物，阻力压降低，滞尘时间长，且可以通过水洗去除过滤结构表面的颗粒物，实现重复使用。

结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，包括：一体成型的气路管道2和碰撞滤板3；

所述气路管道2为两端的过滤段和中间的流通段组成的“N”字形管路；

多个所述碰撞滤板3相互交错叠置并沿径向相互平行地设置在过滤段内，并与气路管道2之间形成带有多个弯折的气体通道；

所述碰撞滤板3两端面为碰撞表面301，所述碰撞表面301上开有与碰撞滤板3同圆心的弧形仿生凹槽302，仿生凹槽302的横截面形状为等边三角形。

进一步地，所述碰撞表面301为与碰撞滤板3同圆心的内凹锥面。

进一步地，所述仿生凹槽302的横截面形状为边长为1.2mm的等边三角形。

进一步地，所述气路管道2的过滤段内分别设有三个半圆形的碰撞滤板3，且三个半圆形的碰撞滤板3之间呈角度交错叠加设置。

进一步地，还包括：管道连接头1；

所述管道连接头1的连接主体102为锥筒形，连接主体102的锥顶设有连接嘴101，连接主体102的锥底设有用于与气路管道2相连的连接部。

更进一步地，所述管道连接头1与气路管道2螺纹连接。

进一步地，所述含尘气体过滤气路为树脂材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述含尘气体过滤气路中，在N形的气路管道两端过滤段内设有多层碰撞滤板，增加了气路通道内部含尘气流的湍流，增加颗粒物与碰撞滤板的碰撞，有效提高了气路通道对颗粒物的过滤能力，降低颗粒物对气体检测仪器的影响和伤害。

2、本发明所述含尘气体过滤气路中，碰撞滤板两端的碰撞表面上所开设的仿生凹槽仿植物叶片表面微观结构，可以滞留更多的颗粒物，同时在气流的冲击下降低气流对颗粒物的二次夹带。

3、本发明所述含尘气体过滤气路的N字形气路管道以及内部半圆柱筒形的蜿蜒流通气路，相比较于直线形管道，能够显著提高过滤效率，且气路管道中间段为直线形，可以减小管道对气流的阻力，整体上看，本发明所述含尘气体过滤气路具有更高的过滤性能。

4、本发明所述含尘气体过滤气路中，碰撞滤板两端均设有碰撞表面，使得碰撞滤板两侧都可以截留颗粒物，可以大大延长气路通道过滤含尘气流中的颗粒物的时间。

5、本发明所述含尘气体过滤气路中，两端配以可拆卸的且口径较小的管道接头，通过管道接头可以与外部的气体检测装置连接，或者与其他装置生成的含尘气流联通，使待检测的含尘气体经管道连接头顺利进入所述气路管道进行过滤。此外，当需要与多尘工况下空气中的含尘气流连接时，还可以将管道连接头从气路管道的端部拆下，使气路管道与多尘工况下的含尘气流直接联通进行过滤，用途广泛，实用性较强。

6、本发明所述含尘气体过滤气路，可以通过水洗或其他方式去除碰撞滤板的碰撞表面滞留的颗粒物，恢复碰撞表面的滞尘能力，保持气路通道对含尘气流中颗粒物的拦截能力，实现重复使用，不会产生二次污染物。

附图说明

图1为本发明所述含尘气体过滤气路的结构示意图；

图2为本发明所述含尘气体过滤气路的外部结构示意图；

图3为本发明所述含尘气体过滤气路的管道接头结构示意图；

图4为本发明所述含尘气体过滤气路的剖视图一；

图5为本发明所述含尘气体过滤气路的剖视图二；

图6为本发明所述含尘气体过滤气路中，碰撞滤板的局部发大图。

图中：

1-管道连接头， 2-气路管道， 3-碰撞滤板；

101-连接嘴， 102-连接主体， 103-接头螺纹；

201-管道主体， 202-管道螺纹；

301-碰撞表面， 302-仿生凹槽。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明公开了一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，如图1所示，所述含尘气体过滤气路包括：管道连接头1、气路管道2和碰撞滤板3；其中，两个所述管道连接头1可拆卸地连接安装在气路管道2两端，若干所述碰撞滤板3一体成型地设置在气路管道2两端的管路内壁上。

如图2所示，所述气路管道2呈“N”字形设置，即：所述N字形的气路管道可分为三段，分别为一端的过滤段一、中间的流通段、另一端的过滤段二，且过滤段一的出口与过滤段二的入口之间存在一定高度差，中间的流通段从过滤段一向过滤段二的方向斜向下倾斜，可以增加因受重力影响向下倾斜的颗粒物的沉积量。

如图1所示，两个结构完全相同的管道连接头1分别对应螺纹连接在气路管道2的两端，其中，如图3所示，所述管道连接头1由连接嘴101、连接主体102和接头螺纹103构成，所述连接主体102为锥筒形，连接嘴101一体成型设置在连接主体102的锥顶，连接主体102的锥底沿圆周向内同轴设有一圈连接环，所述接头螺纹103开设在连接环外表面，连接主体102与接头螺纹103之间形成限位环面。

如图4和图5所示，所述气路管道2的管道主体201两端内侧壁开有管道螺纹202，所述管道螺纹202与接头螺纹103相匹配，安装时，管道连接头1通过接头螺纹103与管道主体201的管道螺纹202旋拧螺纹连接，且当旋转到极限位置后，管道主体201的环形端面将顶靠在管道连接头1的限位环面，实现轴向可靠定位。

如图3所示，所述管道连接头1中，连接嘴101的口径较小，用于与外部的气体检测装置连接，或者与其他装置生成的含尘气流联通，使待检测的含尘气体经管道连接头1顺利进入所述气路管道2进行过滤。此外，当需要与多尘工况下空气中的含尘气流连接时，可以将管道连接头1从气路管道2的端部拆下，使气路管道2与多尘工况下的含尘气流直接联通进行过滤。

如图1所示，所述N字形的气路管道可分为三段，分别为一端的过滤段一、中间的流通段、另一端的过滤段二；过滤段一与流通段之间，以及流通段与过滤段二之间均为圆弧过渡一体成型。所述碰撞滤板均设置在过滤段一和过滤段二的内侧壁上，实现对内部含尘气体的有效过滤。

如图1、图4和图5所示，所述碰撞滤板3一体成型地沿径向平行地连接在气路管道2的内侧壁上，位于同一过滤段内的碰撞滤板3相互平行设置，当然，根据设计的实际需要，还可以相互之间呈一定角度设置，以满足过滤效果的要求。

所述碰撞滤板3为半圆形结构，位于同一过滤段内的碰撞滤板3相互交错叠置，使得在碰撞滤板3所在气路管道2的相应位置处形成一半圆形气路通道，供气体流通，且同一过滤段内的碰撞滤板3沿轴向相互叠置后形成一个能够覆盖气路管道2整个横截面的过滤面，以实现凡是经过该过滤段的含尘气体均能有效过滤，避免直接贯穿通过的情形。例如：

本实施例中，两个过滤段内均分别设有三个碰撞滤板3，如图1所示，图中左侧的过滤段一：第一层的碰撞滤板3为竖直设置在左侧的180°半圆形碰撞面，第二层的碰撞滤板3为竖直设置在右侧的180°半圆形碰撞面，第三层的碰撞滤板3为水平设置在上侧的180°半圆形碰撞面；图中右侧的过滤段二：第一层的碰撞滤板3为水平设置在下侧的180°半圆形碰撞面，第二层的碰撞滤板3为竖直设置在左侧的180°半圆形碰撞面，第三层的碰撞滤板3为水平设置在右侧的180°半圆形碰撞面。可以看出，过滤段一与过滤段二中的碰撞滤板3为互补关系，含尘气体经气路管道2左端进入后，气流中的粉尘依次经半圆形碰撞滤板3碰撞过滤的同时，气流经另一半圆形成的半圆柱筒形蜿蜒管道流通。N字形的管道以及内部过滤流通管道，由于增加了蜿蜒性，相比较于直线形管道，能够显著提高过滤效率，且气路管道2中间段为直线形，可以减小管道对气流的阻力。

如图1和图6所示，所述碰撞滤板3为半圆板结构，且沿径向一体成型连接在气路管道2的内侧壁上，所述碰撞滤板3的两侧端面为对称设置的碰撞表面301，所述碰撞表面为内凹的同圆心的锥面，且在碰撞表面301上开有同圆心弧形的仿植物叶片表面凹槽微观结构的仿生凹槽302，所述环形仿生凹槽302的截面为等边三角形，等边三角形的边长为1.2mm。当含尘气体经过与所述碰撞滤板3的碰撞表面301碰撞接触时，所述仿生凹槽302可以吸附滞留颗粒物，同时可以降低气流对颗粒物的二次夹带。

此外，碰撞滤板3的两侧均设有碰撞表面301，故碰撞滤板3两侧都可以截留颗粒物，可以大大延长气路通道过滤含尘气流中的颗粒物的时间。

本发明所述仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路为树脂材质，并通过3D打印工艺分别打印含尘气体过滤气路沿轴向对称的两半，如图4和图5所示，然后对合连接而成。

本发明所述含尘气体过滤气路的工作原理和工作过程如下：

在多尘工况下进行气体检测时，将含尘气体过滤气路一端的管道连接头1与气体检测仪器连接，另一端通过管道连接头1与待检测气体相连或者直接将气路管道2敞口放置在检测区域内，待检测的含尘气体在气体检测仪器气泵的吸力作用下进入气路管道2内部，含尘气流进入气路通道后，空气因碰撞滤板3的阻挡而偏转，待检测气体可以顺利偏转绕过碰撞表面，而含尘气体中的颗粒物则由于自身的惯性沿着原先运动方向继续运动与碰撞滤板3的碰撞表面301发生碰撞而被截留。经过气路管道2内部过滤段一和过滤段二中共6个相互交错的碰撞表面的碰撞，可以去除含尘气体中的大部分颗粒物，气体则可以顺利进入气体检测仪器进行检测。

由于现有的含尘气体检测装置气路通道为普通管道结构，对含尘气流中的颗粒物无过滤作用，需要专门的过滤结构来过滤颗粒物，本发明所述含尘气体过滤气路中的过滤结构不同于常规的膜状过滤结构，本发明所述含尘气体过滤气路利用惯性原理去除颗粒物，对气流的阻力压降低，能耗低，且不易堵塞，可以长时间滞尘，容尘量高，同时碰撞表面上的仿生结构可以将颗粒物滞留在凹槽内，降低气流对颗粒物的二次夹带，在滞尘完成后，本发明所述含尘气体过滤气路可以通过水洗恢复碰撞表面的滞尘能力，实现重复使用，不会产生二次污染物。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，其特征在于：

包括：一体成型的气路管道（2）和碰撞滤板（3）；

所述气路管道（2）为两端的过滤段和中间的流通段组成的“N”字形管路；

多个所述碰撞滤板（3）相互交错叠置并沿径向相互平行地设置在过滤段内，并与气路管道（2）之间形成带有多个弯折的气体通道；

所述碰撞滤板（3）两端面为碰撞表面（301），所述碰撞表面（301）上开有与碰撞滤板（3）同圆心的弧形仿生凹槽（302），仿生凹槽（302）的横截面形状为等边三角形；

所述碰撞表面（301）为与碰撞滤板（3）同圆心的内凹锥面；

所述仿生凹槽（302）的横截面形状为边长为1.2mm的等边三角形。

2.如权利要求1所述一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，其特征在于：

所述气路管道（2）的过滤段内分别设有三个半圆形的碰撞滤板（3），且三个半圆形的碰撞滤板（3）之间呈角度交错叠加设置。

3.如权利要求1所述一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，其特征在于：

还包括：管道连接头（1）；

所述管道连接头（1）的连接主体（102）为锥筒形，连接主体（102）的锥顶设有连接嘴（101），连接主体（102）的锥底设有用于与气路管道（2）相连的连接部。

4.如权利要求3所述一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，其特征在于：

所述管道连接头（1）与气路管道（2）螺纹连接。

5.如权利要求1-4中任意一项所述一种仿植物叶片表面凹槽结构的含尘气体过滤气路，其特征在于：

所述含尘气体过滤气路为树脂材质。