CN102342799A - 具有双层过滤结构的集尘装置 - Google Patents

Abstract

一种具有双层过滤结构的集尘装置，包括集尘桶、设置在集尘桶上方并与集尘桶连通的旋风分离器、水平安装在旋风分离器内部的旋风器和风扇-电机总成，还包括过滤装置；过滤装置包括与旋风分离器连通的加速空腔、设在加速空腔上端的旋风发生装置和与加速空腔连通并由隔板隔开的微尘室和排气室；排气室与风扇-电机总成连通。本发明设置有微尘室和排气室，由旋风分离器排出的带有细小灰尘的空气在旋风发生装置的作用下形成高速旋风，细小灰尘在离心力的作用下进入微尘室，而干净的空气进入排气室并流入电机。本发明将旋风分离器没过滤掉细小灰尘收集到微尘室，提高了集尘装置去除微尘的效果，有效地保护风扇和电机，延长了风扇和电机的使用寿命。

Description

具有双层过滤结构的集尘装置

技术领域

本发明属于吸尘器领域，具体涉及一种设有过滤细小灰尘及微尘的过滤装置，提高了集尘装置去除微尘的效果，延长风扇和电机使用寿命的具有双层过滤结构的集尘装置。

背景技术

吸尘器是一种室内清洁卫生的家用电器，用于清除地面、地毯、墙壁、家具、衣物及各种缝隙中的灰尘。一般来说，吸尘器主要包括抽吸装置和吸入管路，以电动机和风机为主形成的抽吸装置设置在机体内，吸入管路包括吸头和吸气管，吸头有向下开口的吸气口并通过吸气管的伸缩管和软管与机体内风机的进风口相通。

吸尘器运转时，电动机带动风机的叶轮高速旋转，将吸尘器内部的空气排出去，在吸尘器的内部形成瞬时真空，与外界大气之间形成一个相当高的负压差。在此负压差的作用下，吸头附近的灰尘连同空气一起通过吸气口吸入机体内的集尘桶内。含有灰尘的空气在机体的集尘桶内经过滤后，再从出气口排出到吸尘器外部。这样，就达到清除灰尘、洁净地面的效果。吸尘器的吸率分为多个可操作控制的挡次，适应地面、床面、地毯、沙发、墙角等不同清洁对象的作业面，以便更好地抽吸各处的灰尘。

按照吸尘器的外形分类，可以分为立式吸尘器、卧式吸尘器和便携式吸尘器等。对于吸尘器来说，无论是立式吸尘器还是卧式吸尘器或者便携式吸尘器，在吸尘器机体内部都设置有聚集灰尘和异物的集尘装置，集尘装置内部聚集的灰尘和异物需要定期清除，以保证吸尘器的正常使用。

下面，结合附图对现有技术的真空吸尘器进行说明，图1是现有技术的真空吸尘器本体的俯视图；图2是图1中A-A剖视图。如图1、图2所示，现有技术的真空吸尘器本体包括：设置在吸尘器本体1上侧的上盖4，上盖4上方中央与上盖一体形成的用于搬运吸尘器的提手6，吸尘器本体1后方两侧分别设置的可旋转移动滚轮5。移动滚轮的作用是：使吸尘器本体顺畅的在地面上移动。另外，吸尘器本体的底面前方部位设置有小脚轮，小脚轮的作用是：改变吸尘器本体的移动方向。吸尘器本体上还设置有卷线器(未图示)。卷线器的作用是：将电源供给到设置于吸尘器本体中的驱动单元的电线卷起，并保管电线。吸尘器本体的上盖上设置有用于操作卷线器的卷线器按键7。吸尘器本体的前方设置有可拆卸的用于储存灰尘的集尘桶2，集尘桶的外侧壁上设置有用于提运集尘桶倾倒垃圾的把手3。

吸尘器本体前部集尘桶下方设置有连通吸嘴的连接部13，吸嘴用于吸入含有灰尘的外部空气。集尘桶的下侧形成有与连接部连通的进风口14，进风口的上端连通设置在集尘桶上方的旋风分离器9，旋风分离器桶体内部与桶体平行地安装有旋风器10，旋风分离器壁上开设有将灰尘排出到集尘桶内的灰尘排出口12。集尘桶和旋风分离器前方设有内置海绵的过滤盒11，过滤盒连接在旋风分离器的旋风器的开口处，并对应设有空气入口。吸尘器本体内过滤盒前方设置有风扇-电机总成8。风扇-电机总成是吸尘器的驱动单元，它产生空气吸引力，使含有灰尘的外部空气通过吸嘴被吸入吸尘器本体内。

图2中的虚线表示吸尘器内的空气流路，吸尘器工作时，地面上的含有灰尘的空气，将通过吸嘴、连接部、进风口被吸入旋风分离器内。旋风分离器利用旋风原理，即利用空气和灰尘之间的离心力的差异来分离出大颗粒的灰尘。被分离出的灰尘通过灰尘排出口落入集尘桶内，集尘桶用于储存灰尘。比较小的灰尘与空气一起通过旋风器壁上的通孔进入过滤盒，经过滤盒内的海绵再次过滤后，被吸入风扇-电机总成单元内部，经吸尘器本体上的出风口排出。

但是，如上所述的现有技术的真空吸尘器存在如下问题：旋风分离器只能分离出较大颗粒的灰尘，对于比较小的灰尘或微尘则不能去除，即使细小的灰尘随之落入集尘桶内，也很容易随空气的流动再次从灰尘排出口进入旋风分离器。这些较小的灰尘或微尘随空气一起进入过滤盒内，被过滤盒内的海绵滤除。但过滤盒也不能将微尘全部滤除，尤其是在吸尘器长时间连续工作时，过滤盒内的海绵本身已布满灰尘，不能再将从旋风分离器中排出的细小灰尘滤除，降低旋风分离器的分离效率。这些灰尘就会进入风扇-电机总成单元，影响电机和风扇的正常运行，甚至损坏电机。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种设有过滤细小灰尘及微尘的过滤装置，提高了集尘装置去除微尘的效果，延长风扇和电机使用寿命的具有双层过滤结构的集尘装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明的具有双层过滤结构的集尘装置，包括内部设置有压缩板的集尘桶、设置在集尘桶上方并与集尘桶连通的旋风分离器、水平安装在旋风分离器内部的旋风器和风扇-电机总成，还包括过滤装置；过滤装置包括与旋风分离器连通的加速空腔、设在加速空腔上端的旋风发生装置和与加速空腔连通并由隔板隔开的微尘室和排气室；排气室与风扇-电机总成连通。

所述的加速空腔为一长方体空腔，空腔底端封闭，空腔后侧壁与旋风分离器连通，上端与微尘室和排气室连通；加速空腔后侧壁的上端与微尘室的侧壁连接，前侧壁的上端与排气室的侧壁相连接。

所述的旋风发生装置是加速空腔前侧壁上端与排气室侧壁连接处以一定曲率弯曲形成的曲面。

所述的旋风发生装置的曲面为半圆形曲面。

所述的旋风发生装置与加速空腔后侧壁、隔开微尘室和排气室的隔板之间形成旋风分离口。

所述的微尘室为上窄下宽的锥体形状，内部设有过滤海绵。

所述的排气室为内部空心的长方体，排气室内设有过滤海绵。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明设置有分隔开的微尘室和排气室，由旋风分离器排出的带有细小灰尘的空气经加速空腔进行加速后，在旋风发生装置的作用下形成高速旋风，没有被旋风分离器过滤掉的细小灰尘在离心力的作用下进入微尘室被微尘室内设的海绵收集，而干净的空气进入排气室并流入电机。本发明将旋风分离器没过滤掉的细小灰尘收集到微尘室，提高了集尘装置去除微尘的效果，有效地保护风扇和电机，延长风扇和电机的使用寿命。并且微尘室内的过滤海绵容易取出，便于清洗。

附图说明

图1是现有技术的真空吸尘器本体的俯视图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是本发明的具有双层过滤结构的集尘装置的使用状态图；

图4是本发明的具有双层过滤结构的集尘装置的仰视图；

图5是图4中B-B剖视图；

图6是图5中C部放大图；

图7是本发明的集尘装置内部的空气流路图。

附图中主要部件符号说明：

1：吸尘器本体            2：集尘桶            3：把手

4：上盖                  5：移动滚轮          6：提手

7：卷线器按键        8：风扇-电机总成        9：旋风分离器

10：旋风器           11：过滤盒              12：灰尘排出口

13：连接部           14：进风口              15：集尘装置

16：集尘桶           17：旋风分离器          18：吸尘器上盖

19：出风口           20：风扇-电机单元       21：连接部

22：从动齿轮         23：入风口              24：后侧壁

25：前侧壁           26：旋转轴              30：过滤装置

31：旋风发生装置     32：微尘室              33：排气室

34：加速空腔         35：隔板                36：旋风分离口

37：过滤海绵

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明吸尘器的自动清洁集尘装置进行详细说明：

图3是本发明的具有双层过滤结构的集尘装置的使用状态图；图4是本发明的具有双层过滤结构的集尘装置的仰视图。

如图3和图4所示，本发明的具有双层过滤结构的集尘装置15，包括内部设置有压缩板的集尘桶16、设置在集尘桶上方并与集尘桶连通的旋风分离器17、与旋风分离器连接的过滤装置30和与过滤装置连接的风扇-电机单元20。集尘桶下方设置有从动齿轮22，从动齿轮在电机和主动齿轮的带动下，带动压缩板在集尘桶内旋转，压缩灰尘。旋风分离器和集尘桶连接处设置有柱形连接部21，连接部内部中空，上端与旋风分离器连通，下端与集尘桶连通，被旋风分离器分离出的灰尘经连接部落入集尘桶内。旋风分离器下部一侧设有与吸尘器吸嘴连通的入风口23。风扇-电机单元侧壁上设有出风19，风扇-电机单元内部设置有风扇-电机总成，过滤装置与旋风分离器和风扇-电机总成连通。风扇-电机总成是整个集尘装置的动力单元，经吸嘴、旋风分离器和过滤装置的空气最终进入风扇-电机总成，从出风19排出。过滤装置和旋风分离器上部被吸尘器上盖18覆盖。

图5是图4中B-B剖视图；图6是图5中C部放大图。从图5和图6中，可以看出本发明的具有双层过滤结构的集尘装置的内部结构。旋风分离器17内设置有旋风器10，从入风口23进入旋风分离器内的空气在旋风器作用下形成横向旋风，产生离心力。大颗粒灰尘在离心力作用下被分离出，经连接部21落入集尘桶内。集尘桶16内设置两个连接有压缩板(未图示)的旋转轴26，旋转轴的下端与集尘桶下方的两个从动齿轮22连接，从动齿轮在电机的带动下旋转，带动旋转轴和压缩板在集尘桶内转动，压缩从连接部落入集尘桶内的灰尘。

过滤装置30包括长方体加速空腔34、被隔板35隔开的微尘室32和排气室33。加速空腔底端封闭，空腔后侧壁24与旋风分离器连接，并开有通孔。后侧壁的上端与微尘室的侧壁连接；前侧壁25的上端与排气室的侧壁相连接。加速空腔上端与微尘室和排气室连通。加速空腔前侧壁上端与排气室侧壁连接处以一定曲率弯曲形成曲面的旋风发生装置。旋风发生装置也可以弯曲成半圆形曲面。加速空腔后侧壁上端弯折呈斜面或者呈一定曲率的弧面，与微尘室的侧壁连接。隔板35与加速空腔后侧壁和微尘室侧壁连接处形成开口，隔板与加速空腔前侧壁和排气室侧壁连接处也形成开口，因此，旋风发生装置与加速空腔后侧壁、隔开微尘室和排气室的隔板之间形成旋风分离口36。加速空腔后侧壁弯曲曲率比旋风发生装置弯曲曲率小，保证旋风分离口处为一狭长通道，空气通过此处时，会形成高速旋风。

微尘室32为上窄下宽的椎体形状，内部设有过滤海绵，用于收集经旋风分离口进入微尘室的细小灰尘。排气室33为内部空心的长方体，排气室内设有过滤海绵，用于吸附经旋风分离器和旋风分离口仍没有被去除的微尘。

经吸嘴进入吸尘器内部的带灰尘的空气首先经过旋风过滤器，在旋风过滤器内经过第一次过滤，过滤掉颗粒较大的灰尘后，再进入过滤装置的加速空腔，在旋风发生装置的作用下，细小颗粒的微尘进入微尘室经第二次过滤，再经排气室进入风扇-电机单元，有效地保护风扇和电机不受灰尘损坏。

对于本发明的第二层过滤结构，能分离的灰尘的50％对应的颗粒直径：

$d_c={\left(\frac{9\mathrm{\μB}}{\mathrm{\π}{N}_e{\mathrm{\ρ}}_s{u}_i}\right)}^{1/2}={\left(\frac{9\×0.000018\×0.05}{\mathrm{\π}\×1\×2100\×23.45}\right)}^{1/2}={7.24}^{E-6}=7.24\mathrm{\μm}$

其中，μ为空气黏度；B为空气入口的宽度，即旋风分离口的宽度；本发明中旋风分离口的宽度也就是加速空腔的宽度，加速空腔的宽度与长度相同，均取50mm。N_e为加速空腔的长度与旋风分离口的宽度之比；由于本发明中旋风分离口的宽度与加速空腔的长度相等，因此N_e＝1。ρ_i表示灰尘的密度；u_i表示空气的流动速度。

标准灰尘的加权平均直径

经计算得出的分离效率：

$\mathrm{\η}={(1+{\left(\frac{d_c}{\stackrel{\‾}{d_p}}\right)}^2)}^{-1}={(1+{\left(\frac{7.24}{75}\right)}^2)}^{-1}=0.912=91.2\%$

即灰尘的分离效率可以达到91.2％，能够有效地去除细小颗粒的微尘。图6中所示的半径R_m也影响分离效率，分离效率与R_m呈反比，R_m越小，空气流速越大，离心力越大；也可以说R_m减小，空气的流动速度u_i增大，d_c减小，η增大，即分离效率提高。但R_m若太小，也会引起灰尘堵塞。因此，本发明中取R_m＝18.5mm，u_i即为R_m取18.5mm时的空气流动速度。

图7是本发明的具有双层过滤结构的集尘装置内部的空气流路图。如图7所示，从吸嘴吸入吸尘器的灰尘连同空气一起通过旋风分离器的进气口23进入旋风分离器17内，在旋风器10作用下，沿着旋风分离器内壁旋转，这种旋转是水平移动的，形成横向旋转气流，空气靠旋转气流的离心力将大颗粒灰尘分离出来。被分离出来的灰尘由旋风分离器与集尘桶之间的连接部21掉落到集尘桶16内。同时被吸进的空气经过旋风器过滤后，经旋风器前端的出口进入过滤装置的加速空腔内。此时空气中仍不可避免地带有细小的灰尘。由于加速空腔内的空间狭小，空气进入加速空腔后流速增大。沿加速空腔前侧壁25流动的空气经旋风发生装置31时，在旋风分离口形成高速旋风，产生旋风离心力，在旋风离心力的作用下，细小的灰尘颗粒随空气沿加速空腔后侧壁24进入隔板35上侧的微尘室32内，被微尘室内设置的过滤海绵吸收，空气从微尘室侧壁上的小孔排出。在旋风分离口处，干净的空气在中心低压作用下绕旋风发生装置进入隔板下侧的排气室33内，经排气室内的过滤海绵，进入风扇-电机总成8，经风扇-电机单元的出风口排出。排气室内的过滤海绵可以再次过滤在旋风分离口没有被过滤掉的少量微尘，确保进入风扇-电机的空气为干净空气，保证风扇和电机的性能，保护风扇和电机不受损坏，延长风扇和电机的使用寿命。由于微尘室上方被吸尘器上盖18覆盖，当微尘室内的过滤海绵集满灰尘时，打开吸尘器上盖，即可取出过滤海绵清洗。而排气室内进入的微尘量少，因此排气室内的过滤海绵无需经常清洗，如确需要清洗时，可取出过滤装置，进行清洗。

Claims (7)

1.一种具有双层过滤结构的集尘装置，包括内部设置有压缩板的集尘桶(16)、设置在集尘桶上方并与集尘桶连通的旋风分离器(17)、水平安装在旋风分离器内部的旋风器(10)和风扇-电机总成(8)，其特征在于：还包括过滤装置(30)；过滤装置包括与旋风分离器连通的加速空腔(34)、设在加速空腔上端的旋风发生装置(31)和与加速空腔连通并由隔板(35)隔开的微尘室(32)和排气室(33)；排气室与风扇-电机总成连通。

2.根据权利要求1所述的具有双层过滤结构的集尘装置，其特征在于：加速空腔(34)为一长方体空腔，空腔底端封闭，空腔后侧壁(24)与旋风分离器连通，上端与微尘室和排气室连通；加速空腔(34)后侧壁(24)的上端与微尘室的侧壁连接，前侧壁(25)的上端与排气室的侧壁相连接。

3.根据权利要求1所述的具有双层过滤结构的集尘装置，其特征在于：旋风发生装置(31)是加速空腔前侧壁上端与排气室侧壁连接处以一定曲率弯曲形成的曲面。

4.根据权利要求3所述的具有双层过滤结构的集尘装置，其特征在于：旋风发生装置(31)的曲面为半圆形曲面。

5.根据权利要求1或2所述的具有双层过滤结构的集尘装置，其特征在于：旋风发生装置(31)与加速空腔后侧壁(24)、隔开微尘室和排气室的隔板(35)之间形成旋风分离口(36)。

6.根据权利要求1所述的具有双层过滤结构的集尘装置，其特征在于：微尘室(32)为上窄下宽的锥体形状，内部设有过滤海绵(37)。

7.根据权利要求1所述的具有双层过滤结构的集尘装置，其特征在于：排气室(33)为内部空心的长方体，排气室内设有过滤海绵(37)。

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