CN100430146C - 旋风式分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分离装置(100)，它包括分离腔(132)，在所述分离腔内能够产生旋风式分离作用，所述分离装置(100)还包括分离腔的进(118)以及罩(124)，所述罩包括壁(126)，壁上具有复数个形成分离腔(132)出口的通孔(128)，所述罩(124)还包括从壁上延伸至分离腔内的唇部(130；130’)，其特征在于所述唇部(130；130’)具有多个穿过其中的孔。在悬垂的唇部(130；130’)内设置孔将允许通过孔(136)吸入气流，而它仍然位于分离腔(132)内。这将带来捕获仍然夹杂在气流内的一些脏物和灰尘效果，从而它将在唇部(130；130’)的上游侧(130a)进行收集。因此，罩的通孔(128)只存在少量被吸入的脏物和灰尘，从而将减小通孔(128)被堵塞的危险。

Description

旋风式分离装置

本发明涉及一种使脏物和灰尘与气流相分离的分离装置。本发明具体地，但是并不局限地，还涉及一种适用于旋风式真空吸尘器的分离装置。

具有使脏物和灰尘与气流相分离的旋风式分离装置的真空吸尘器是已知的。这种分离装置具有串联布置的两台旋风器也是已知的，其中上游的旋风器效率相对较低，而下游的旋风器效率较高。在EP0042723中对这种布置进行了显示和说明。已经发现，如果在这种布置中，将所谓的罩安装在上游旋风器的出口处，那么将是有利的。在图1a和图1b中示出了已经在真空吸尘器内采用的罩10的位置，其中所述吸尘器由Dyson有限公司制造和销售。

通常这样形成罩，即提供具有许多孔或通孔的罩，这些孔在它们的上游侧与上游旋风器的分离腔相通。因此，罩的通孔形成了分离腔的出口。然而，当充满脏物和灰尘的空气穿过罩时，会出现这样一种危险，吸入的一些脏物和灰尘将会堵塞一些通孔，而长的、重量轻的物质，例如头发和线可能会缠绕在盖周围。堵塞罩的通孔可能会降低真空吸尘器的操作效率。

为了使罩上游的分离腔内吸入的脏物和灰尘的量达到最大，已知的罩是带有悬垂的唇部，此唇部突出至分离腔内。在EP0800359中示出了这种唇部。这种唇部将对分离装置产生有利的影响，其中这种罩将减小罩的通孔发生堵塞或者阻塞的危险。

本发明的目的在于提供一种用于分离装置的罩，它与已知的现有技术相比，能够减小罩的通孔被脏物和灰尘堵塞的危险。

本发明提供了一种分离装置，它包括分离腔，在所述分离腔内能够产生旋风式分离作用，所述分离装置还包括分离腔的进口以及罩，所述罩包括壁，壁上具有复数个形成分离腔出口的通孔，所述罩还包括远离壁而延伸的唇部，唇部包括伸入分离腔的自由端，其特征在于所述唇部具有多个穿过其中的孔。

在悬垂的唇部内设置孔将允许通过该孔吸入气流，而它仍然位于分离腔内。这将带来捕获仍然夹杂在气流内的一些脏物和灰尘效果，从而这些通孔将在唇部的上游侧进行收集。因此，罩的通孔(形成分离腔出口的通孔)只存在少量被吸入的脏物和灰尘，从而将减小通孔被堵塞的危险。

由于唇部延伸到分离腔内，因此不会迫使经过腔的气流穿过唇部的孔。如果该孔被收集到的物质堵塞，那么气流将旁通过唇部的区域，而不会使压力损失有任何明显的增加。

优选地，孔可通过壁和/或唇部的无孔部分与通孔相间隔。更优选地，壁和/或唇部的无孔部分的宽度至少为罩的壁的直径的十分之一，更为优选地，基本上等于罩的壁的直径的十分之一。

在孔和通孔之间设计壁和/或唇部的无孔部分将提高装置将更细小的灰尘颗粒物保持在分离腔的能力，由此将减小罩的通孔被堵塞的危险。已经发现，如果尽可能地将无孔部分的宽度设置大，同时仍然允许足够的孔位于唇部上的话，那么将提高此效果。

在优选实施例中，位于其上游端处的孔的组合面积不小于，优选地是大于分离腔的进口面积。这种布置在确保在不堵塞的条件下，促使气流穿过通孔以获得理想的效果。

优选地，罩的孔为渐缩状，每一孔的上游端都小于其下游端的横截面积。这将防止唇部内的通孔被细小的灰尘颗粒物堵塞的危险，而所述细小的灰尘颗粒物否则将穿过所述通孔。

优选地，在唇部的径向向内位置设置第二壁，从而在第二壁和唇部之间形成腔室。因此，如果所述腔室的开口朝向分离腔的下端，那么之前收集在唇部上游侧处的吸入物质将收集到该腔室内，当关闭真空吸尘器时，所述吸入物质将自动地进入到分离腔内。

现在结合附图对本发明的实施例进行说明，其它有利的特征将变得明显，其中在所述附图中：

图1a和1b为现有技术的真空吸尘器的侧视图，其中该吸尘器与包括已知罩的旋风式分离腔形成一体；

图1c为以放大的比例示出的图1a和1b的分离装置细部的剖面侧视图；

图2为本发明分离装置的剖面侧视图；

图3a为以放大的比例示出的形成图2部分装置唇部的剖面侧视图；

图3b为与图3a类似的，第二替换唇部的剖面侧视图；

图3c为与图3a类似的，第二替换唇部的剖面侧视图；和

图4为与图2类似的，本发明分离装置的第二实施例的剖面侧视图。

如上所述，图1a和1b示出了现有技术的真空吸尘器10和10’，它们利用旋风式分离装置来使脏物和灰尘与气流分离。图1a示出了立式吸尘器10，它具有主体12，在主体12的下端可旋转地安装有吸尘器头部。轮12允许沿着地表面操作真空吸尘器10以使之以直立的方式进行工作。竖直手柄18边缘操作吸尘器10并且还可以杆的形式释放从而允许在底板上进行清洁操作。这些特征不是本发明的主题，这里将不再对其进行任何说明。

旋风式分离装置20支承在主体12上。它包括上游、低效率的旋风器22和下游、高效率的旋风器(未示出)。罩24位于上游旋风器22内并且其内的孔形成了上游旋风器22的出口。位于罩24内的管道与下游旋风器的进口连通。

在使用中，真空吸尘器10沿着要被清洁的表面操作。安装在主体12内并且马达(未示出)驱动的抽吸风扇(未示出)使气流通过吸尘器头部14吸入到吸尘器10内，其中气流穿过抽吸风扇进入到分离装置20中。在分离装置20内，空气进入上游旋风器22内并且沿着螺旋形通常，从而将灰尘和脏物堆积到上游旋风器22内。该部分被清洁的空气通过罩24排出上游旋风器22并且到达下游旋风器，在下游旋风器中，细小的灰尘和脏物被分离出。然后，被清洁后的气流在从吸尘器排放到大气之前被导引穿过马达以冷却马达并经过末级过滤器(未示出)。

图1b示出了已知结构的圆柱形吸尘器10’。该吸尘器10’具有主体或者底盘12，马达(未示出)安装在其内并具有轮16’以便于使吸尘器10’沿着要被清洁的表面运动。分离装置20’支承在底盘12’上并且具有连接在其上的挠性管18’，从而允许进入的气流进入到分离壮汉字20’内。和上述的分离装置20一样，分离装置20’包括串联的上游旋风器22’、罩24’和下游旋风器(未示出)。

在使用中，气流通过连接到软管18’远端的底板工具(floor tool)被抽吸到吸尘器10’内。气流经过上游旋风器22’，在此处较大的脏物和碎片被收集，然后气流流经罩24’到达下游旋风器，在此处，较小的脏物和灰尘被收集。一旦此较清洁的气流已经用于冷却马达后，它便被排放到大气中。

这些现有技术的装置的每一个都包括具有壁26罩24、24’(参见图1c)，壁大致为圆筒形并且具有穿过其的许多孔或者通孔28。每一罩24、24’的下侧使通孔28的下游侧与各自的上游旋风器22、22’分离，并且唇部30从壁26的下端悬垂至各自的上游旋风器22、22’内。唇部30的出现帮助防止灰尘和碎片，特别是较大的灰尘和碎片穿过位于罩壁26内的通孔28。

图2示出了本发明的分离装置100。该装置100包括具有侧壁112和底部114的圆筒形容器110，其中所述底部114将容器110的下端封闭。虽然，在这里容器110的上端是作为被敞开而示出的，但是当容器100投入使用时，容器110的上端将被容器的位于其内的配合部件封闭，即，图1a和1b示出的那种真空吸尘器。容器110具有纵向轴线116和位于容器110的敞开的上端附近处的进口118。该进口118与侧壁112相切，从而当气流进入容器时，使得气流沿着以轴线116为中心的螺旋通道行进。容器110和进口118一起形成了分离装置100部件的低效率旋风器。

罩124同心地以轴线116为中心，并且位于容器110的上端。罩124具有圆筒形的壁126，在所述壁内布置有多个孔或者通孔128。如这里所示，通孔128被布置成均匀间隔的环状，然而这种特殊的布置并不重要。罩124具有下壁126’，该下部将罩124的内部与低效率旋风器分离。下壁126具有环形部分126a，该环形部分在稍微低于最下排的通孔128的位置处从侧壁112向内突出。下壁126’还具有圆筒形部分126b，该圆筒形部分126b从环形部分126a处悬垂并且延伸至容器110的底部114。这种布局将容器110的下端分成两个单独的部分。

圆筒形唇部130从圆筒壁126悬垂。该唇部130向下延伸至环形的分离腔132内，所述分离腔132由容器110的侧壁112、容器110的底部114以及下壁126’的圆筒形部分126b界定。唇部130平行于轴线116延伸，唇部130的近端刚性地连接到圆筒壁126上，或者与之形成一体。唇部130的远端与侧壁112和圆筒部分126相间隔。向下开口的环形腔室134因此形成于唇部134和圆筒形部分126b之间，腔室134由下壁126的环形部分126a界定在上侧处。在所示的实施例中，唇部130的长度大于位于唇部130和圆筒形部分126b之间的间距。腔室134的深度大于它的宽度。此外，唇部的长度基本上为圆筒壁126的直径d的五分之一。

多个孔136形成于唇部130内。和通孔128一样，这里所示的孔136被布置成均匀间隔的环状，然而，这种特殊的布置并不是必需的。每一孔提供了从唇部130的一侧到另一侧的通道，正如图3a更清楚地示出的那样。在图3a中的实施例中，孔为侧向平行，或者尽可能地以加工工具允许的程度接近于侧向平行。

最下部的通孔128通过由部分的壁126和部分的唇部130形成的无孔部分138与最上部的孔136分隔。在图3a示出的实施例中，无孔部分138的宽度b大于圆筒壁126的直径d(参见图2)的十分之一。

然而，在图3b所示的实施例中，无孔部分138’的宽度b’基本上等于圆筒壁126的直径d的十分之一。这是图3a和3b所示实施例之间的唯一差别。然而，重要的是要允许在唇部130内设置足够多的孔136。测试标明，提供无孔部分138、138’将提高分离装置的总体效率。将无孔部分138、138’的宽度减少至大于为壁126的直径的十分之一将降低无孔部分138、138’所产生的有利效果。

图3c示出了有微小差别的实施例。在此实施例中，孔136’的形状与上述的孔136的形状有所差别。图3c示出的实施例中的孔136’的横截面在气流的方向(图3c中的箭头140所指示的方向)上增大。这样，每一孔的横截面积在唇部130的上游侧130a处较小，而在唇部130的下游侧130b较大。由于向外渐缩的形状将降低任何脏物和灰尘颗粒物堵塞在孔136内侧的危险，因此这种布置是有利的。唇部130的远端还具有现有技术中已知的那种呈渐缩的形状。

在上述的每一实施例中，孔136、136’在唇部130内上游侧130a处的组合面积至少和容器110的进口118的面积一样大。在上游侧130a处的孔136、136’的组合面积大于进口118的面积也是可接受的。这提供了促使流经容器110的气流穿过孔136、136’的气流通道。

现在将结合图2说明装置100的操作过程。假设分离装置100是布置在真空吸尘器或者其它设备中，在其中脏物和灰尘与气流相分离。带有夹带于其中的脏物和灰尘的气流通过进口118进入到分离装置100内，由于进口118的切向布置，因此气流绕轴线116沿着涡旋式的螺旋通道行进。较大的脏物和碎片收集在位于容器110下端处的环形分离腔132内，而清洁后的空气朝着下壁126’的圆筒形部分126b向内行进。然后，此空气仍然绕着轴线116旋转，沿着下壁126b向上行进，并且进入到腔室134内。在通过罩124内的通孔排出分离腔132之前通过唇部130内的孔136排出腔室134。从此处，空气被导引到以旋风器或者过滤器(未示出)形成的另一脏物和灰尘分离器中。

当空气穿过孔136时，灰尘和碎片颗粒物被收集到腔室134内并被保存在这里。气流的压力将收集到的碎片保持在腔室内，同时打开真空吸尘器或者其它设备。然而，只要所述设备被关闭，那么收集到的碎片将在重力的作用下落入到分离腔132的下部，在此处，碎片将和其它收集到的碎片一起被处理。

在唇部130的一些或者全部孔136被脏物和灰尘堵塞的情况下，气流将容易地在唇部130的最下端的周围通过从而达到形成分离腔132的出口的通孔128处。当孔136完全畅通时，对于出口的这种替换路线将使在穿过装置100的方向上产生的压降出现非常小增加。因此，即使孔136被堵塞，至少在最开始也不会给装置的整体性能带来明显的改变。另一个优点为，在孔136被堵塞的情况下，容易对这些孔进行清洁。

图4示出了本发明的又一实施例。在此实施例中，唇部130’比图2所示的短，它基本上为罩的直径的十分之一，而不是五分之一。唇部130’内的孔136的数目已经被减小，但是其仅仅减小至这种程度，即孔的组合横截面积不小于进口118的横截面积，其中在所述进口处，气流进入到容器110内。无孔部分的宽度保持为不小于罩124的直径的十分之一。

图4中示出的另一差别为，位于罩124下侧的第二、高效旋风器140。罩124的内部与第二旋风器140的进口142相通，从而经过通孔128的空气达到进口142。进口142切向布置，从而迫使穿过进口142的空气沿着旋风器140内的螺旋通道绕轴线116行进。旋风器140具有在锥形开口146终止的截头圆锥体或锥形体144。此锥形开口146被封闭腔148包围，其中所述封闭腔148由下壁126’的圆筒形部分126b、容器110的底部114和下壁126’的环形部分126a的向内延伸部126a’界定。下壁126’的环形部分126a的向内延伸部126a’延伸在环形部分126a和圆锥体144之间，从而将腔室148包围并使之与罩124的内部分离。第二旋风器140具有布置在圆锥体144上端中央处的出口150。

在操作中，图4所示的装置除了在气流通过通孔128排出分离腔132后，经过进口144到达第二旋风器140外，其它都与图2和上述的装置100完全相同。进口的这种布置迫使气流绕轴线116旋转。然后，仍在气流中的很细小的脏物和灰尘被从气流中分离。它们通过锥形开口146落下并且收集到腔室148内，在所述腔室内，当需要时对它们进行处理。同时，清洁的空气通过出口150从第二旋风器140排出。

图4所示装置中的唇部130’意味着，将降低进入第二旋风器140的气流内出现较大脏物和碎片的危险。这样，就允许旋风器140操作在使其性能最大化的最优条件下。因此，具有上述这些类型的装置的家用设备将提高这种设备的性能。

将要理解的是，本发明并不局限于上述实施例的具体细节。例如，并不必要将罩制成为圆筒形：也可提供锥形的罩。唇部不必平行于容器或者旋风器的轴线，而是如果需要的话，将其设置成喇叭口状。可以任何模式布置孔和通孔，虽然优选的是有规则的模式。旋风器的进口不必成相切布置，而是可包括叶片或者其它涡旋导引装置以使来流以产生必要的涡旋运动。可省去下壁的圆筒形部分，并且罩在它的下侧可简单地由环形壁所封闭。在图4所示的实施例中，然后将下游旋风器布置成在该环形壁的上方终止。对于本领域技术人员来说其它变形和修改也是明显的。

Claims (17)

1.一种分离装置，它包括分离腔，在所述分离腔内能够产生旋风式分离作用，所述分离装置还包括分离腔的进口以及罩，所述罩包括壁，壁上具有复数个形成分离腔出口的通孔，所述罩还包括远离壁而延伸的唇部，唇部包括伸入分离腔的自由端，其特征在于所述唇部具有多个穿过其中的孔。

2.如权利要求1所述的分离装置，其中分离腔具有纵向轴线，并且唇部沿着基本上平行于该纵向轴线的方向延伸。

3.如权利要求1或2所述的分离装置，其中壁和唇部大体为圆筒形。

4.如权利要求1所述的分离装置，其中孔通过壁和/或唇部的无孔部分与通孔相间隔。

5.如权利要求4所述的分离装置，其中壁和/或唇部的无孔部分的宽度至少为壁的直径的十分之一。

6.如权利要求4所述的分离装置，其中壁和/或唇部的无孔部分的宽度基本上等于壁的直径的十分之一。

7.如权利要求1所述的分离装置，其中位于唇部上游端处的孔的组合面积不小于分离腔的进口面积。

8.如权利要求7所述的分离装置，其中位于唇部上游端处的孔的组合面积大于分离腔的进口面积。

9.如权利要求1所述的分离装置，其中唇部的长度至少为罩的壁的直径的十分之一。

10.如权利要求9所述的分离装置，其中唇部的长度至少为罩的壁的直径的五分之一。

11.如权利要求1或2所述的分离装置，其中唇部的孔为渐缩状，每一孔的上游端都小于其下游端的横截面积。

12.如权利要求1所述的分离装置，其中在唇部的径向向内位置设置第二壁，从而在壁、第二壁和唇部之间形成腔室。

13.如权利要求12所述的分离装置，其中唇部的长度至少为唇部和第二壁之间的距离。

14.如权利要求1或2所述的分离装置，其中分离腔在横截面上基本上为圆筒状从而形成效率相对低的旋风器。

15.如权利要求1或2所述的分离装置，还包括位于罩下游的锥形旋风器。

16.如权利要求14所述的分离装置，还包括位于罩下游的锥形旋风器，其中该锥形旋风器的效率高于效率相对低的旋风器。

17.一种真空吸尘器，其特征在于，其包含如权利要求1所述的分离装置。

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