[发明专利]一种基于荻草叶面微观结构的双自由度仿生防风抑尘墙

说明书

技术领域

本发明涉及一种防风抑尘墙，尤其是提供了一种基于荻草叶面微观结构的双自由度仿生防风抑尘墙，属于大气环保防护实施技术领域。

背景技术

目前，空气污染问题对居民生活和工作造成很大危害，如燃煤、汽车尾气排放及养殖场换气等都会对附近空气造成较大污染。特别是钢铁场、大型养殖场和建筑工地等都会产生大量的细颗粒粉尘进入大气中，与大气中水蒸汽结合作用会降低当地能见度，由此导致的雾霾等一系列环境问题并可能导致附近居民的健康问题。因此，在钢铁场、大型养殖场和建筑工地等空气污染严重的地区，急需有效的防风抑尘的措施。

总结现有防风抑尘墙的弊端主要是：多数装置通过降低风速来降低起尘量，从而达到减少颗粒物的目的，而对于已经扬起的颗粒物，通常依靠碰撞机制原理来拦截颗粒物，即通过降低风速来减少颗粒物的运动速度和动量，使其不能通过防风抑尘墙，但该部分颗粒物依然悬浮在空气中，并不能被有效去除；即使有少部分防尘网试图利用吸附作用去除颗粒物，由于其表面附着颗粒物一定时间后饱和，导致其吸附颗粒物能力非常有限，并且当强风吹过时还容易导致颗粒物的二次污染；另外，目前多数防风墙的开孔率固定，不能随风速自动调节，并且防风墙部件不具备自由度。

因此，提供一种能有效去除空气中的颗粒物及粉尘等污染物、避免颗粒物二次污染、可自动调节开孔率的双自由度的防风抑尘设施是本发明的主要任务。

发明内容

本发明提供了一种基于荻草叶面微观结构的双自由度仿生防风抑尘墙，可自动调节防风抑尘墙的开孔率，能有效去除空气中的颗粒物及粉尘等污染物，同时避免颗粒物二次污染。

本发明所述的一种基于荻草叶面微观结构的双自由度仿生防风抑尘墙，其特征在于：由稳流防风罩、仿生抑尘网、弹簧限位结构、钣金框架和固定在混凝土基础上的支撑钢架组成，其中，稳流防风罩通过弹簧限位结构对称固定于钣金框架的前后两端，稳流防风罩框架具有数个挂钩，半圆形活页页片上具有折线形插销，将折线形插销设置在挂钩上，可随风速变化自行调节半圆形活页前后摆动的角度，摆动角度范围在0°～180°之间，从而调节稳流防风罩的开孔率，调节范围在0%～70%之间；仿生抑尘网平行设置在钣金框架内部；弹簧限位结构将稳流防风罩连接在钣金框架上，定位螺栓穿过稳流防风框架上分布的通孔和钣金框架上水平分布的U形限位孔，固定螺栓穿过钣金框架上分布的通孔，均由紧定螺母固定，弹簧的两端分别固定在定位螺栓和固定螺栓上，通过定位螺栓、弹簧和固定螺栓共同调节稳流防风罩相对钣金框架在水平方向上产生位移，U形限位孔限定了极限位移距离；钣金框架为主体框架结构，具有数个通孔及水平方向的U形限位孔，通过螺栓固定于支撑钢架上；支撑钢架用混凝土牢固固定于地表。

本发明所述的仿生抑尘网，由表面特殊加工的高密度聚乙烯纤维制成，高密度聚乙烯纤维直径为0.7～1mm，表面通过激光干涉光刻或热氧化等方法处理后使其与荻草叶面斜纹凸棱-鳞片二重微纳结构相似，开孔率为28%，斜纹凸棱当量尺寸在100μ～500μ之间，鳞片结构的当量尺寸在10nm～600nm之间，高密度聚乙烯纤维表面接触角为153.3°。

本发明所述的稳流防风罩在静态时在弹簧限位结构的作用下，受到弹簧压力，处于U形限位孔外侧，即最小位移处。

本发明所述的稳流防风罩在强风经过时，受到风压力作用，带动弹簧被压缩，稳流防风罩相对钣金框架发生沿风向的水平位移，直至弹簧产生的压力与风压力相等或到达U形限位孔最大位移处。

本发明所述的支撑钢架由0Cr18Ni9不锈钢（即304号钢）制成的工型钢组成，其基部以混凝土固定于地表，可将防风抑尘墙单元连接成一定面积的防风抑尘带。

本发明的工作原理和过程如下：