专利名称：一种捕集气体中颗粒物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种捕集气体中颗粒物的方法和装置，具体地说是一种使用液体吸收技术加上多孔材料过滤，捕集气体中的颗粒物，控制空气颗粒物污染和大幅减少汽车尾气排放的方法和装置。
背景技术：
由于人类活动或自然过程，向大气中排进了一些有害物质(称污染物)，当排入量过多(污染物浓度达一定限度)，则使原来洁净空气的品质下降，若这种情况维持时间过长，便会对人类、动物、植物和大气中的物品产生危害和不良影响。20世纪五、六十年代以后，现代大工业迅速发展，人类排进大气的污染物量大大超过了大气的自净能力，致使目前全球大气都遭到不同程度的污染。防治大气污染是一个庞大的系统工程，需要个人、集体、国家、乃至全球各国的共同努力，可考虑采取如下几方面措施1、多采用无污染能源(如太阳能、风能、水力发电)和低污染能源(如天然气)；2、对燃料进行预处理(如烧煤前，先进行脱硫)、改进燃烧技术等均可减少排污量；3、在污染物未进入大气之前，使用除尘消烟技术、冷凝技术、液体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的部分污染物，可减少进入大气的污染物数量。液体吸收技术由于结构紧凑，成本较低，常用于汽车、柴油机废气排放处理，但是存在一些技术缺陷如过滤效果差，处理过的气体中仍含有大量细微颗粒污染物；由于对废气加压不足，导致过滤时间过长，工作效率不高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种集成了液体吸收技术和微孔过滤技术，可以高效率捕集气体中颗粒物的方法，使处理过的气体不含细微颗粒污染物。
一种捕集气体中颗粒物的方法，其步骤如下将待处理的气体，经气缸施加高压，通过浸泡于水中的过滤装置过滤后排放；过滤装置包括至少一层过滤层，滤孔直径不小于15微米，过滤层按滤孔直径从大到小依次排列，使不同尺寸的颗粒物按顺序依次进行层层过滤，最终被水完全吸附。
上述方案中，所述过滤装置采用的过滤材料是多孔陶瓷，多孔陶瓷的耐腐蚀、耐高温，而且硬度高不易变形。上述方案中，所述过滤装置的过滤材料采用滤孔直径为15-300微米的多孔陶瓷。
本发明原理在于，由于过滤装置浸泡于水中，多孔陶瓷内充满了水，当含有颗粒物的废气经过多孔陶瓷时，多孔陶瓷中的水对废气中的颗粒物有粘滞和融合作用，并且向后每隔一层多孔陶瓷，其多孔陶瓷的孔眼就要小一个尺寸，这样可以使不同尺寸的颗粒物按顺序依次进行层层过滤。微观分析可以发现，当废气泡通过一层或多层多孔陶瓷时被粉碎时，颗粒物在直径仅有大到300微米，小到15微米的狭窄气孔空间内运动，在震荡和冲击过程中，无一幸免地被水粘滞住了，因此它可以100％的过滤掉废气中的颗粒物。因为在过滤过程中会有少量颗粒物粘滞阻塞在过滤层内，而用气缸活塞压缩废气和水产生的压力，可以起到用水冲刷掉阻塞在过滤层滤孔中的颗粒物的作用。
本发明的有益效果是利用水和多孔陶瓷的吸附、过滤作用，将废气中的颗粒物100％的吸附在液体中，是环保领域的一项革命性创举。该方法可以解决柴油车尾气颗粒物的排放问题，同时又为减少尾气中氮氧化合物的排放创造了先决条件，使得柴油车不仅在节能方面优于汽油车，而且在控制尾气排放方面也优于汽油车。除此之外，该方法还可以用于过滤空气中所有颗粒物，比如公共场所空气的净化，过滤直升机进气口的沙尘、和煤炭燃烧产生的颗粒物污染等。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做作进一步说明图1是为实施本发明而设计的过滤装置的总体结构示意图，图2是图1中过滤装置的俯视图。
具体实施例方式参见图1、2，所述过滤装置包括过滤箱30，过滤箱30包括两个并列且互相连通的气缸W1、W2组成，气缸W1、W2顶部分别与气缸储气室31-1和31-2连通，气缸储气室31-1与31-2之间设有隔板12，隔板12的下方设有通水孔13，形成连通水路，储气室底板34为储气室与气缸之间及上下层之间的隔板，气缸储气室31-2顶部设有总排气口7，底部设有一手动排水阀24，用于为过滤箱30定期换水。过滤装置使用前从总排气口7灌水，使过滤箱30的水平面17始终保持一定高度。活塞A1、A2通过连杆27与曲轴29连接。曲轴29的一端固定在过滤箱壁两边的轴承28上，曲轴29的另一端设有伞形齿轮32，与发动机动力输出轴的伞形齿轮26啮合，使发动机输出轴可以带动曲轴29转动，在连杆27带动下，活塞A1、A2分别作上下往复运动。
气缸W1、W2与气缸储气室31-1和31-2之间，分别设有过滤层22-1、22-2，过滤层22-1的滤孔直径为300微米，厚度为10毫米的多孔陶瓷，过滤层22-2的滤孔为15微米的多孔陶瓷，厚度为10毫米。在气缸W1的顶端侧面设有进气管21，在进气管21位于过滤箱30外侧，内部设有单向阀20-1。当活塞A1向下运动，气缸W1内进气时，单向阀20-1自行打开，当活塞A1向上运动压缩气体时，单向阀20-1在气压作用下自行关闭。气缸储气室31-1与气缸W2通过进气管18相通，形成气路。同样的，进气管18内也设有单向阀20-2，进气管18、21与气缸W1、W2之间以可拆卸的密封接头19连接。
活塞A1、A2上装有前后两道活塞环，第一道活塞环25-1为普通活塞环，第二道主活塞环25-2为特制的整体活塞环或由多道普通活塞环拼装而成，其高度占整个活塞高度的一半左右。当活塞A1、A2向下运动时，在两道密封活塞环25-1、25-2的作用下，过滤层22-1、22-2与活塞头部A1、A2之间瞬间形成真空，气缸储气室31-1与31-2里的水通过过滤层22-1、22-2被吸入活塞A1、A2顶部的圆盘形接水槽33内；当活塞A1、A2运动到进气管18、21的下方时，废气进入气缸内，真空状态立即消失，圆盘形接水槽33内也停止接水。当活塞A1、A2向上运动到气缸顶端时，圆盘形接水槽33四周的边框插进过滤层22-1、22-2四周，接水槽33里的水被挤压，通过过滤层22-1、22-2进入气缸储气室31-1与31-2，此时主活塞环25-2正好封住进气管21和18 。
当活塞A1在曲轴29和连杆27带动下，由下向上运动，在气压的作用下，单向阀20-1自行关闭，被压缩的废气通过含有水份的过滤层22-1，进入储气室31-1，与此同时，活塞A2在曲轴29和连杆27的带动下，由上向下运动，在气压的作用下，单向阀20-2自行打开，气缸W2内进入废气。当曲轴29旋转180度以后，活塞A1由上向下运动，在气压作用下，单向阀20-1自行打开，W1气缸内开始进气，与此同时，活塞A2由下向上运动，在气压在作用下，单向阀20-2自行关闭，被压缩的废气通过过滤层22-2进行二次过滤，得到100％不含颗粒物的废气，最后从总排气口7排出。
该装置在不工作时，气缸储气室31-1与31-2里的水会通过过滤层往下漏水，会堵住进气管21和18。为解决这一问题，在过滤箱30内设置圆盘形密封盖16，圆盘形密封盖16上装有圆柱型齿条杆10，圆柱型齿条杆10外套有管套14，管套14通过支架9安装在箱壁上。齿条杆10上设有弯头，弯头上下方分别有限位开关8-1和8-2，圆柱型齿条杆10还与齿轮15啮合，齿轮15转轴上装有电机，并通过固定支架11安装在过滤箱30的箱壁上。当该装置停止工作时，工作人员按下电钮，圆柱型齿条杆10就下行，圆柱型齿条杆10弯头碰到限位开关8-2时，即停止运动，其圆盘形密封盖16紧压在下面的过滤层上。当该装置开始工作时，工作人员再按下电钮，圆柱型齿条杆10又开始向上运动，当圆柱型齿条杆10弯头碰到限位开关8-1时，圆柱型齿条杆10即停止向上运动，此时圆盘形密封盖16离开过滤层，水份开始渗入过滤层，又可以过滤废气了。
以上所述的过滤装置为一套，但考虑到实际应用中，废气产生是不间断的，而控制废气进入的单向阀20-1有开启和关闭的时间差，一套过滤装置显然满足不了需要，应设两套同时工作。因此设置两套过滤装置时，二者的进气管21应并列安装，并与发动机排气管连接，而且二者的活塞的运动方向相反，当一套过滤装置的单向阀20-1关闭时，另一套过滤装置的单向阀20-1同时打开，以时刻保证废气不被堵塞。
由于废气的高温传给水体后，水温可达100度，为了解决水蒸发引起的过滤箱30内水损耗问题，需要一个给过滤箱30自动补水的装置，来弥补过滤箱30内的水损耗。这个装置包括水箱2、水位探头23和电磁阀4，上述部件均采用现有产品。水箱2上方设有进水管1，下方装有补水管6，补水管6装有电磁阀4，补水管6下端正对着总排气口7。水位探头23位于水面以下，并通过导线5与电源3、电磁阀4连接。一旦水位降到水位探头23以下，水位探头23自动控制电磁阀4打开，补水管6开始为过滤箱30补水，直到水位淹没探头23时，水位探头23再次自动控制电磁阀4关闭，停止补水。
权利要求
1.一种捕集气体中颗粒物的方法，其特征在于采取以下步骤将待处理的气体，经气缸施加高压，通过浸泡于水中的过滤装置过滤后排放；过滤装置包括至少一层过滤层，滤孔直径范围在15-300微米，过滤层按滤孔直径从大到小依次排列，使不同尺寸的颗粒物按顺序依次进行层层过滤，最终被水完全吸附。
2.根据权利要求1所述一种捕集气体中颗粒物的方法，其特征在于所述过滤装置采用多孔陶瓷作为过滤材料。
3.一种捕集气体中颗粒物的装置，其特征在于所述装置包括过滤箱(30)，滤箱(30)包括两个并列且互相连通的气缸(W1、W2)，气缸(W1、W2)顶部分别与气缸储气室(31-1、31-2)连通，气缸储气室(31-1)与(31-2)之间设有隔板(12)，隔板(12)的下方设有通水孔(13)，形成连通水路，气缸储气室(31-2)顶部设有总排气口(7)，底部设有手动排水阀(24)；活塞(A1、A2)通过连杆(27)与曲轴(29)连接，活塞(A1、A2)上装有前后两道活塞环(25-1、25-2)，其中(25-2)高度占整个活塞高度的一半，活塞(A1、A2)顶部设有圆盘形接水槽(33)；气缸(W1、W2)与气缸储气室(31-1、31-2)之间，分别设有过滤层(22-1、22-2)；在气缸(W1)的顶端侧面设有进气管(21)，进气管(21)内部设有单向阀(20-1)，气缸储气室(31-1)与气缸(W2)通过进气管(18)相通，进气管(18)内装有单向阀(20-2)；曲轴(29)的一端固定在过滤箱壁两边的轴承(28)上，曲轴(29)的另一端设有伞形齿轮(32)，与发动机动力输出轴的伞形齿轮(26)啮合。
全文摘要
本发明公开了一种捕集颗粒物的方法和装置，具体地说是一种使用液体吸收技术加上多孔材料过滤，捕集气体中的颗粒物的方法和装置。该方法采取以下步骤将待处理的气体，经气缸施加高压，通过浸泡于水中的过滤装置过滤后排放；过滤装置至少包括一层过滤层，滤孔直径不小于15微米，过滤层按滤孔直径从大到小依次排列，使不同尺寸的颗粒物按顺序依次进行层层过滤，最终被水完全吸附。所述装置是在一个过滤箱内设有多个气缸、由曲轴控制的活塞和多孔陶瓷过滤层，过滤层含有水份，当废气进入气缸后，受到活塞的往复式压缩，使废气被多孔陶瓷过滤层粉碎成微米级，最终达到颗粒物100％被水吸附的目的。本发明方法简单，容易实施。
文档编号F01N3/02GK101069800SQ20061010094
公开日2007年11月14日 申请日期2006年7月29日 优先权日2006年5月13日
发明者杨尔坚 申请人:杨尔坚