CN101416849B - 旋流分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种旋流分离装置,其包括多个串联分离级50,51,每个串联分离级包括并联且在该装置的主纵轴周围放置成大体为环形布置的多个旋流分离器16/23,其各自的纵向旋流轴与所述主轴平行地延伸在流体流动方向上的连续分离级50、51关于该装置的主轴彼此径向地向内放置并且还向上垂直交错,使得一个分离级50的出口20直接通向下一个下游级51的进口22。该装置的多级串联旋流分离器提供高分离效率,而相连分离级级50,51的环形布置使得设备紧凑并使该装置能应用于真空吸尘器中。
Description
技术领域
本发明涉及旋流分离装置,特别但非排他性地涉及用于真空吸尘器的旋流分离装置。
背景技术
高分离效率的旋流分离通常通过串联地连接若干分离级来实现。通常在气流方向上布置连续的级以提高功效,虽然众所周知提供相似效率的相邻级。例如,GB2424603公开了一种三级分离器,其包括:作为第一级的低效圆柱形旋流;位于第一级上面的腔室中并联高效旋流的环形阵列;以及,位于第二级上面腔室中作为第三级的高效旋流的第二相似阵列。
这种布置的高度将其使用局限于需要紧凑尺寸的真空吸尘器。另外,各个分离级将其分离的材料排出到位于各个旋流出口下面的三个分立收集室中。收集室必须逐一清空,因为需要从分离器单元中移除若干部件,所以可能需要耗费处理时间。
GB2424606公开了一种用于真空吸尘器的多级旋流分离器,由此,将高效的第二和第三级小旋流布置在低效的第一级旋流的外围。但是,较高效率级的外围布置限制了各独立级中可能的旋流数,也关系到适用于真空吸尘器的尺寸限制。
US2372514公开了三个垂直堆叠的分离级,但合并了分离材料收集布置,由此将从旋流出口落下的材料收集在漏斗中并用管道输送到分离单元底座处的单个出口。该分离器的第二分离级包括围绕中心芯管的八个圆锥形旋流的环形阵列,第三级包括布置成簇的24个小旋流。
因此,需要有一种旋流分离装置,其提供由多级串联旋流分离器所供应的分离效率,不过该多级串联旋流分离器连接充分紧凑从而该装置能够被应用于真空吸尘器中。
发明内容
依照本发明提供了一种旋流分离装置,其包括多个串联分离级,每个分离级包括并联连接且在该装置的主轴周围大体以环形分布布置的多个旋流分离器,该装置各自的纵向旋流轴与所述主轴平行地延伸,由此,将流体流动方向上的连续分离级关于该装置的所述主轴彼此径向地向内放置。
该装置的多级串联旋流分离器提供高分离效率,而各级环形布置使得设备紧凑并使该装置能够应用于真空吸尘器。
优选地,每个旋流分离器包括:具有用于颗粒材料已从中分离的流体的第一出口的第一末端;具有用于所分离的颗粒材料的第二出口的第二末端;以及用于位于邻近的所述第一末端载颗粒流体的进口。
优选地,所述串联分离级中的旋流分离器的第一末端关于在其上游直接放置的分离级中旋流分离器的第一末端纵向偏移,使得上游级的旋流分离器的第一出口基本上与毗连下游级的旋流分离器的进口径向地成一直线。
优选地,每级的出口连接到各自的收集室,优选地在结构上为环形,并且优选地按同心嵌套。
优选地,最上游的所述串联分离级的收集室被其上游连接着所述串联分离级的第一级的更远旋流分离器的环形分离室围绕。
优选地,所述更远旋流分离器包括:具有用于颗粒材料已从中分离的流体的第一出口的第一末端;具有用于收集分离的颗粒材料的区域的第二末端;以及用于位于所述邻近的第一末端载颗粒流体的出口,所述更远(further)旋流分离器的所述第一出口通过一个或多个轴线延伸的管道连接到上游级的旋流分离器的进口,该入口优选地直接安放在分离器单元的外壁内部。
优选地,分离器单元包括具有铰链连接或其他可开封闭物(closure)的底座,所述封闭物在打开时允许从每个所述级同时清空所分离的颗粒材料。优选地,该封闭物进一步允许从更远旋流的第二末端处的收集区域清空所分离的颗粒材料。
优选地,最下游的分离级包括并联旋流簇。
而且,依照本发明,提供了一种合并在上文中所定义的旋流分离装置的真空吸尘器。
附图说明
现在仅通过示例并参照附图来描述本发明的优选实施例,在附图中:
图1是根据本发明的旋流分离装置实施例的剖面图;
图2是根据本发明的旋流分离装置的替代实施例的平面示意图。
具体实施方式
参照附图的图1,示出了根据本发明用于真空吸尘器中的旋流分离装置1。该分离装置安装到合并了把手的底盘(未示出),该底盘的下端枢轴地(pivotally)互连到合并了可旋转搅拌器刷的轮式地板清洁头。
分离装置1包括大体上为圆柱形的竖直外壳,该竖直外壳分别在其下端和上端容纳上游和下游分离级2,3。上游级2包括单一低效旋流,其具有限定圆形截面旋流室5的管形侧壁4。该管形侧壁4下端提供有封闭物6,其可以打开以允许要从装置1清空的所分离的尘埃和污垢。
用于将载有污垢和尘埃的空气从地板清洁头带走的进气管道7相切地延伸穿过上游级2的管形侧壁4的上端。细长的管状容器8沿着其中心轴延伸穿过旋流室5。容器8的下端由封铅9密封地封闭,所述密封9安装到封闭物6,使得当封闭物6打开时,容器8的下端也打开。
上游级2的上端由具有中心孔11的环形端壁10封闭,管形容器8延伸穿过所述中心孔11。穿孔的护罩12从上端悬垂进入到旋流室13中,该护罩的下端相对于管形容器8的外表面被密封。
容器8的上端延伸到过渡段13周围的下游级3,通过所述过渡段13,该容器在从上游分离级2运动到下游级3时直径增加。管形容器8限定在装置1的圆周向延伸的环形腔或管道14,管道14的上端限定到下游分离级3的进口15。
下游分离级3包括第一级50,其具有布置成环形结构的多个并联高效旋流16。第一下游级50的每个旋流16包括径向指向的进口15,其经由所述环形腔或管道14连接到上游分离级2的出口。第一下游级50的旋流16每个包括截头圆锥侧壁17,其从进口15向下延伸并逐渐变细至小直径,侧壁17的底座限定基本上布置在环形容器8的锥形段13之上的出口18。
旋流16在装置1的环形容器8与中央圆柱形容器19之间纵向延伸。中央圆柱形容器19从安装到上游级2的旋流室5的底座上的封闭物6延伸至到第一旋流16组中的进口15之上的位置。
由管形壁21限定的出口20从第一下游级50的每个旋流16的顶壁悬垂。第一下游级50的旋流16的出口20并联地连接到第二下游级51的较高效旋流23的进口22,该第二下游级51布置在第一下游级50的环形结构内。每个旋流23的进口22布置在第一下游级50的出口20之上并将部分清洁的空气径向地向内引导向旋流23。第一和第二下游级50、51的交错布置允许高效的级间气流,从而降低与通常连接相邻分离级的垂直管道相关的压降。而且,该布置允许相连的级紧密地嵌套在一起,而不需要留出用于连续级的旋流侧壁之间的互连管道的空间。
依照本发明的第一实施例,第二下游级51的旋流23聚集在装置1的中心纵轴周围的环形组中,并且嵌套在第一旋流组16内部。第二下游级51的每个旋流23最初由上游级2的单一低效旋流,然后由第一下游级50的旋流16供给已经被部分清洁的空气。第二下游级51的旋流23的进口22关于第一下游级50的旋流16径向地向内延伸。第二下游级51的每个旋流23包括截头圆锥形侧壁24,该截头圆锥侧壁24从进口22向下延伸并逐渐变细至小的直径,且侧壁24的底座限定出口25。
第二下游级51的旋流23在装置1的纵向延伸并且布置在管形容器19的界限之内。由管形壁27限定的出口26从第二下游级51的每个旋流23的上壁伸出。出口26延伸到腔室28中,该腔室28包括:叶轮(未示出),其用于通过进口7将载有尘埃和污垢的空气吸引到装置1中;以及,过滤器29,其用来在通过排风管道30从装置1排出之前从空气中去除任何残留的尘埃或污垢颗粒。
在使用中,叶轮从污浊空气进口7通过上游和下游级2,3产生气流。进口7关于壁4的相切方位在上游级2的腔室5内产生旋流气流,由此,空气在腔室5周围朝着其下端向下盘旋。随着空气向下流动,盘旋气流中空气的体积由于其径向地朝着下游分离级3通过穿孔护罩12被吸引而恒定地减小。
随着空气在腔室5内向下盘旋,旋转气流中的较大(较稠密)颗粒具有太大的惯性以至不能遵循气流的紧密曲线从而撞击腔室5的外壁4,然后运动到装置1的底部,在该底部这些较大颗粒沉积在腔室5的下部区域。
流过穿孔护罩12的部分清洁空气被向上吸引穿过管道14,随后传递到该装置的外围并经由进口15而进入第一下游级50的旋流16。
到旋流16的管形壁17的进口15的相切方位在每个旋流16内产生旋流气流,由此,空气在旋流室周围朝着其下端向下盘旋。随着气流向下流动,盘旋气流中的空气的体积由于其已经径向地向内和轴向地向上被吸引朝着第二下游级51的旋流23通过出口20而恒定地减小。旋流16内旋转气流中的较稠密颗粒撞击旋流16的截头圆锥形壁17并通过出口18落入有管形壁的容器8与19之间装置1的底座中。
被向上吸引通过出口20的部分清洁空气随后被送入进口22,该进口22将空气相切地引向旋流23。这在每个旋流23内产生旋流气口,由此,空气在向该旋流室周围朝着其下端向下盘旋。随着气流向下流动,盘旋气流中空气的体积由于其被旋流23径向地向内和轴向地向上吸引通过出口26而恒定地减小。残留在气流中的任何轻灰尘颗粒具有太大的惯性以至不能遵循气流的紧密曲线,从而撞击旋流23的截头圆锥形壁24,并通过出口25向下落入有管形壁的容器19内装置1的底座。应了解被上游和下游级2、3所分离的灰尘均通过去除封闭物6来清空。
清洁的空气随后从旋流23被吸引通过出口26,并在从装置1传递出来之前被传递通过布置在腔室28内的过滤器29。
第二下游级51的旋流23沿着装置1的垂直中心轴关于第一下游级50的旋流16向上交错,放置得距离该装置的中心轴较近的旋流23被布置在放置得距离中心轴较远的旋流16之上。
在本发明的第二实施例中,第一下游级的旋流可以经由一个或多个中间级连接到第二下游级的旋流,所述一个或多个中间级每个均包括沿着该装置的垂直中心轴向上交错的并联旋流的环形阵列。
参照图2,示出了依照本发明第三实施例的旋流分离装置的下游分离级的平面图,该下游分离级包括三层旋流分离。
在本实施例中,下游分离级包括:
第一下游级,其具有布置成环形结构的多个并联高效旋流31;
第二下游级,其具有布置成环形结构并嵌套在第一下游级内部的多个并联较高效旋流32;以及,
第三下游级,其具有聚集在一起并嵌套在第二下游级内部的多个并联较高效旋流33。
第一、第二和第三下游级的旋流31、32、33在装置1的纵向交错布置,布置得距离装置1的中心纵轴更近的那些旋流被放置在布置得距离中心轴更远的那些旋流之上。
依照本发明的旋流分离装置在结构上相对简单,然而通过使得大量高效率旋流紧凑地被容纳来从根本上提高分离效率。虽然已经示出并描述了本发明的优选实施例,但本领域的技术人员将理解,如果不偏离本发明的真正精神和范围,可以对本发明进行改变或修改。
Claims (12)
1.一种旋流分离装置,其包括多个串联分离级,每个分离级包括并联且在该装置的主轴周围大体以为环形分布布置的多个旋流分离器,每个旋流分离器均具有纵向旋流轴,所述纵向旋流轴与该装置的所述主轴平行地延伸,由此,将流体流动方向上的连续分离级关于该装置的所述主轴彼此径向地向内放置。
2.如权利要求1所述的旋流分离装置,其中,每个旋流分离器包括:具有用于颗粒材料已从中分离的流体的第一出口的第一末端;具有用于所分离的颗粒材料的第二出口的第二末端;以及用于位于邻近的所述第一末端载颗粒流体的进口。
3.如权利要求2所述的旋流分离装置,其中,所述串联分离级中的旋流分离器的第一末端关于在其上游直接放置的分离级中的旋流分离器的第一末端纵向偏移,使得上游级的旋流分离器的第一出口基本上与毗连下游级的旋流分离器的进口径向地成一直线
4.如权利要求2或3中所述的旋流分离装置,其中,每个级的旋流分离器的出口均连接到收集室,每个级具有各自的收集室。
5.如权利要求4中所述的旋流分离装置,其中,所述收集室在结构上为环形。
6.如权利要求4或5中所述旋流分离装置,其中,所述收集室被同心嵌套。
7.如权利要求4至6中的任何一项权利要求所述的旋流分离装置,其中,包括更远旋流分离器,其中所述串联分离级的最上游的分离级的收集腔被所述更远旋流分离器的环形分离室围绕。
8.如权利要求7中所述的旋流分离装置,其中,所述更远旋流分离器包括:具有用于颗粒材料已从中分离的流体的出口和入口的第一末端;以及具有用于收集所分离的颗粒材料的区域的第二末端;所述更远旋流分离器的所述出口通过一个或多个轴向延伸的管道连接到所述上游级的旋流分离器的进口。
9.如权利要求8中所述的旋流分离装置,其中所述管道直接安置在该装置的外壁内部。
10.如前述权利要求中的任何一项所述的旋流分离装置,其包括具有铰链连接或可开封闭物的底座,所述封闭物在打开时允许同时从每个所述级清空所分离的颗粒材料。
11.如权利要求7至9中的任何一项所述的旋流分离装置,其包括具有铰链连接或可开封闭物的底座,所述封闭物在打开时允许从每个所述级和更远旋流器的第二末端处的收集区同时清空所分离的颗粒材料。
12.如任何前述权利要求中所述的旋流分离装置,其中,所述最下游分离级包括并联旋流簇。
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