CN101085430B - 气旋分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了气旋分离装置(10)，其包括至少一个具有第一端(14)和第二端(16)以及纵轴(18)的旋流器。一入口(20)设置于第一端(14)处，用于将一流体流引入旋流器(12)内，并且一锥体的开口(30)设置于第二端(16)处。锥体的开口(30)上的至少一部分位于与纵轴(18)成一斜角的平面(32)内。

Description

气旋分离装置

本发明是中国专利申请号为03803892.7，国际申请日为2003年2月4日的进入中国的PCT专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及气旋分离装置。本发明尤其涉及但并非唯一地涉及适于在真空吸尘器中使用的气旋分离装置。

背景技术

举例来说，由EP 0 042 723和US 5,160,356可以了解这种气旋分离装置。这两个例子都公开了利用回流旋流器进行操作来实现颗粒分离的真空吸尘器。这类装置通常设有一具有切向入口的旋流器主体。载尘流体进入该入口并沿着绕旋流器主体内部的螺旋形路径而行。离心力作用于吸入的尘土上以从流体流中分离尘土。分离的尘土收集在旋流器主体的底部，以便随后将其从装置中清除。清洁之后的流体则改变方向并且流回旋流器主体，以便通过一中心设置的出口离开旋流器主体，所述出口与入口设置于旋流器主体的同一端。轴流式气旋分离器可用来代替回流式气旋分离器，在回流式气旋分离器中，清洁之后的流体与分离的灰尘在旋流器主体的同一端离开旋流器主体。

在气旋分离装置内具有多个平行运行的旋流器是一个公知的优点。每一个单独的旋流器比在等效的单级旋风器装置中用的小。每个单独旋流器相对较小的尺寸，具有使得作用在颗粒上的离心力增大的效果，所述颗粒是由穿过旋流器主体的气流中所吸入的。离心力变大使得装置的分离效率提高。

旋流器可能很容易被堵塞。特别是，小型旋流器更容易被堵塞，这是由于供灰尘通过的面积较小所致。这种堵塞可能使得流量减小，从而使分离效率全面降低。大量的堵塞可能会完全阻止流体通过旋流器。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种气旋分离装置，在该装置中，旋流器的堵塞风险得以降低。

本发明提供了气旋分离装置，该装置包括至少一个旋流器，所述旋流器具有一第一端和一第二端，一入口设置于所述第一端处，用于将流体流引入所述旋流器内，一锥体的开口设置于所述第二端处，所述旋流器还包括一纵轴，其中，所述锥体的开口的至少一部分位于一与所述纵轴成一斜角的平面内。锥体的开口的构造为尘土的通过提供了更大的面积，从而有助于防止旋流器内发生堵塞。

优选地，所述平面与所述纵轴所成的斜角在40～80度之间。更为优选地，所述平面与所述纵轴所成的斜角基本为60度。实践证明，在这种角度下很少会发生锥形堵塞，并且未增加分离后的尘土再次被携带的风险。

在一个优选实施方案中，旋流器伸入收集器中。这样能够容纳任何从流体分离出来的尘土，并且因此而阻止其进入周围的环境中去。所容纳的尘土之后能够以一种安全和卫生的方式从收集器倒空。优选地，所述收集器具有一横断面基本为圆形的部分，所述部分的直径至少为所述锥体的开口直径的三倍。更为优选地，所述部分位于一与所述锥体的开口相交的平面内。在这种构造中，分离性能可得到优化，并且灰尘收集效率更高。

本发明尤其适于与多个旋流器一起使用。通过多个平行布置的旋流器传送载尘流体使得装置的分离效率得到提高。本发明的优点之一在于，所有的旋流器都与一单个收集器连通，从而确保所有从流体分离出的尘土可得到方便而高校的处理。

在这种情况下，作为优选实施方案，锥体的开口具有一从旋流器的第一端延伸至最远处的最下部，并且该最下部朝向收集器的壁面。可以相信，在此方向上携带尘土的分离效果最佳，并且锥形堵塞的风险得以降低。

附图说明

下面参考附图，仅通过实施例的方式来描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明第一实施例的气旋分离装置的侧视剖面图；

图2为本发明第二实施例的气旋分离装置的侧视剖面图；

图3为本发明第三实施例的气旋分离装置的侧视剖面图；

图4为本发明第四实施例的气旋分离装置的侧视剖面示意图；

图5和6为本发明第五实施例的气旋分离装置的视图；以及

图7至14为本发明的气旋分离装置的其它构造的平面剖视图。

具体实施方式

图1示出了本发明第一实施例的气旋分离装置10。气旋分离装置10包括一旋流器12，该旋流器12具有一第一端14、一第二端16和一纵轴18。第一端14通常为圆柱形并且具有一入口20，用于将载尘流体，优选为空气引入旋流器12内。入口20的横断面为圆形，并沿切线方向与第一端14连通。在第一端14处还设置一出口22，以便将清洁后的空气导出旋流器12。出口22位于纵轴18上，并由旋流器12的内部伸出而穿过第一端14的上部24。

侧壁26由第一端14至第二端16朝着纵轴18向内成锥形，以形成一截头圆锥体部分28。在截头圆锥体部分28的自由端处形成一锥体的开口30。锥体的开口30位于一与纵轴18成一斜角α的平面32内。图1中所示相对于纵轴18成的角度α基本为60度。由图中可看出，锥体的开口30具有一由第一端14延伸至最远处的最下部34。锥体的开口30所在平面32的倾斜确保锥体的开口30的面积比位于与旋流器12的纵轴18垂直设置的平面内的锥体的开口大。

在图2所示的第二实施例中，锥体的开口30伸入收集器50内。气旋分离装置10与图1中所示的不同。收集器50包括一截头圆锥体形上部52和一由圆形底部56封闭的圆柱体部分54。上部52紧靠旋流器12的侧壁26。圆形底部56的直径d2至少为伸入的锥体的开口30直径d1的三倍。图2中所示的直径d2约为直径d1的六倍。为了将再次携带颗粒的可能性减至最少，锥体的开口30与主体部分54和圆形底部56隔开设置。

使用时，载尘流体通过入口20进入分离装置10内。流体流围绕旋流器12内部沿螺旋形路径从第一端14向下朝第二端16而行，并且通过锥体的开口30。截头圆锥体部分28使得流体流的角速度增加，而这又使得最初在流体中携带的相当大比例的大颗粒与流体的主体分离，并沉积于收集器50内。由于锥体的开口30的这种构造，颗粒可轻易通过锥体的开口30并进入收集器50内。颗粒集中在锥体的开口30并引起堵塞的风险得以降低。清洁之后的流体沿旋流器12的纵轴18形成涡流，并且通过出口22离开旋流器12。通过在出口22下游设置至少一个附加旋流器或过滤器(未示出)，可将任何留在流体中的颗粒由此处分离。

图3中示出了本发明的第三具体实施例。该实施例与第一实施例的不同之处在于，分离装置100包括一具有一锥体的开口130的旋流器112，该锥体的开口具有一第一部分132和一第二部分134。第一部分132位于与纵轴118成一斜角α¹的平面136内。所示角度α¹基本为50度，但是可以理解该角度可在40～80度之间变化。第二部分134位于与纵轴118垂直的平面138内。也可按与图2中所示的收集器50的相同的设置方式在旋流器112周围设置一收集器。分离装置100的使用方式与分离装置10所描述的相同。

图4中示出了本发明的第四具体实施例。分离装置200包括按平行方式进行布置的旋流器212，各旋流器的构造与图1中的旋流器12的构造相同。应当理解，旋流器212也可采用图3中所示的旋流器112的构造。旋流器212被设置成彼此并排排列，每一旋流器具有一切向入口220和一出口222。一主入口224将载尘流体供入分离装置200，并且将一部分流体导入每一入口220内。每一旋流器212具有一伸入公用收集器250内的锥体的开口230，该公用收集器250具有一上部252、锥形侧壁254、一圆柱体256和一底部258。每一旋流器212的锥体的开口230位于与相应的旋流器212的纵轴218成一斜角的平面内。

图5和图6示出了平行旋流器的一种特殊布置方式。十二个旋流器伸入一收集器350中。旋流器围绕收集器350的纵轴352沿着两个想象中的同心环360、362布置。九个旋流器314设置于外环360，而三个旋流器316设置于内环362上。旋流器314、316围绕相应的环360、362等角度间隔布置。每一旋流器314、316具有一锥体的开口330，其具有一由第一端315延伸至最远处的最下部334(在图6中示为*)。每一旋流器314、316的最下部334均朝向收集器350的壁面。

本发明构思了旋流器的各种平行布置方式。图7至14示出了在一个收集器内的旋流器的可选布置方式。图7示出了沿着围绕收集器450的纵轴452的环402布置的四个旋流器400。另外的旋流器404与轴452隔开布置，但不是处于任何规则的方向。相反，图8示出了其中各具有隔开布置的四个旋流器409的一外环406和一内环408。图9示出了在外环412中围绕纵轴462等间距布置的多个旋流器410。在图10示出的布置方式，三个旋流器420位于外环422上，而一个旋流器424在内环426上。在外环422上的旋流器420a的最下部421距离旋流器420a的第一端最远。最下部421朝向收集器470的壁面。图11示出了具有多个旋流器430的实施例，每个旋流器具有一由旋流器430的第一端延伸至最远处的最下部432。旋流器430的布置方式，使得旋流器430a交替地具有朝向收集器480壁面的最下部432，同时其余的旋流器430b具有朝向纵轴482的最下部。作为选择，如图12所示，旋流器438的所有最下部436也可以均朝向收集器490的纵轴492。图13所示的旋流器440的布置，使得在第一环444上的每一旋流器440a的最下部442朝向收集器498的壁面，而在第二环446上的每一旋流器440b的最下部442朝向纵轴450。图14示出了一种多个旋流器500的可选排列方式，其中每个旋流器都具有最下部502。六个旋流器500布置在环504上，从而使得旋流器500a交替地具有朝向收集器壁面506的最下部502。在环504中的其余的旋流器500b具有朝向纵轴510的最下部502。另外，旋流器500c与纵轴510隔开布置，但不是处于任何规则的方位。旋流器500c交替地具有朝向纵轴510的最下部502。

本发明并非限于上述实施方案所描述的明确特征。其他的改变和改进对于技术人员是显而易见的。本发明的意图是将气旋分离装置与真空吸尘器相结合，但是应当理解，该装置也可用于其他任何合适的颗粒分离装置中。

Claims (19)

1.一种气旋分离装置，用于从空气中分离灰尘颗粒，包括：

具有一纵轴和一壁面的封闭的收集器；

多个平行设置的旋流器，每个旋流器具有一第一端、一第二端和一纵轴；

设置于所述第一端处的一入口，用于将载尘空气流引入每个旋流器内；以及

设置于所述第二端处的一锥体的开口，用于在该旋流器运行过程中排出灰尘，且该锥体的开口与所述封闭的收集器相连通，该锥体的开口的至少部分位于一与所述旋流器的纵轴成一斜角的平面内；

其中每个旋流器具有一由该相应旋流器的第一端延伸至最远处的最下部，并且

所述旋流器中的至少一个旋流器的所述最下部朝向所述收集器的壁面。

2.如权利要求1所述的气旋分离装置，其中所述平面与所述旋流器的纵轴所成的斜角为40～80度之间。

3.如权利要求2所述的气旋分离装置，其中所述平面与所述旋流器的纵轴所成的斜角基本上为60度。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的气旋分离装置，其中整个锥体的开口位于所述平面内。

5.如权利要求1所述的气旋分离装置，其中每个所述旋流器具有锥形部分。

6.如权利要求5所述的气旋分离装置，其中所述锥形部分为截头圆锥体形。

7.如权利要求1至3中任何一项所述的气旋分离装置，其中所述入口与各自的旋流器切线连通。

8.如权利要求1至3中任何一项所述的气旋分离装置，其中每个旋流器进一步包括一设置于所述第一端处的出口。

9.如权利要求1所述的气旋分离装置，其中所述旋流器伸入所述收集器内。

10.如权利要求1至3中任何一项所述的气旋分离装置，其中所述旋流器中的每一个均与所述收集器连通。

11.如权利要求10所述的气旋分离装置，其中至少一些旋流器围绕所述收集器的纵轴布置成一个环。

12.如权利要求11所述的气旋分离装置，其中所有的旋流器布置成一个或两个环。

13.如权利要求11所述的气旋分离装置，其中所述旋流器围绕所述收集器的纵轴等角度隔开布置。

14.如权利要求1至3中任何一项所述的气旋分离装置，其中至少某些旋流器的最下部朝向所述收集器的壁面。

15.如权利要求14所述的气旋分离装置，其中每个旋流器的最下部朝向所述收集器的壁面。

16.如权利要求14所述的气旋分离装置，其中某些旋流器的最下部朝向所述收集器的纵轴。

17.如权利要求16所述的气旋分离装置，其中所述最下部交替地朝向所述收集器的纵轴。

18.一种真空吸尘器，其采用了如权利要求1-3中任一项所述的气旋分离装置。

19.一种气旋分离装置，用于从空气中分离灰尘颗粒，包括：

具有一纵轴和一壁面的封闭的收集器；

多个平行设置的旋流器，每个旋流器具有一第一端、一第二端和一纵轴；

设置于所述第一端处的一入口，用于将载尘空气流引入每个旋流器内；以及

设置于所述第二端处的一锥体的开口，用于在该旋流器运行过程中排出灰尘，且该锥体的开口与所述封闭的收集器相连通，该锥体的开口的至少部分位于一与所述旋流器的纵轴成一斜角的平面内；

其中每个旋流器具有一由该相应旋流器的第一端延伸至最远处的最下部，并且

所述旋流器中的至少一个旋流器的所述最下部朝向所述收集器的纵轴。

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