CN103654624B - 旋风分离器 - Google Patents

Abstract

一种真空吸尘器包括用于从穿过吸尘器的气流分离污物和灰尘的第一和第二装置116，125。由第一和第二装置116，125分离的污物和灰尘沉积在收集室112的底部。由第二装置125分离的污物和灰尘经由导管转移到收集室112的底部，导管通常通过阀门124关闭以便阻止空气沿导管133离开室112，代替的是在室112内形成合适的旋风流。执行器131，135，136设置来定期开启阀门124以便将收集的污物和灰尘排放入室112的底部内。执行器131，135，136同时关闭在阀门124和第二装置125之间的导管133，以便暂时阻止收集污物和灰尘被排出的同时空气沿导管133离开室112。这样，来自两个装置的污物和灰尘能够一同被收集并且被单个的压实螺旋钻120压实。

Description

旋风分离器

技术领域

本发明涉及旋风分离器以及含有其的真空吸尘器。

背景技术

真空吸尘器均包含某种形式的从诱导气流分离污物和灰尘的灰尘分离装置。从历史的角度，真空吸尘器设有多孔过滤袋，其过滤并收集灰尘。一旦灰尘袋充满，其可以被丢弃或更换。

现在，流行的是提供带有旋风分离器的真空吸尘器，旋风分离器能够简单地被腾空而不需要购置灰尘袋。旋风分离器还避免了如果灰尘袋没有按时更换就会变得被灰尘堵塞的问题。这种旋风真空吸尘器的一个缺点是如果太多分离的污物和灰尘聚集在室的底部，收集到旋风室底部的污物和灰尘能变得重新夹带在气流中。因此这样的吸尘器用于分离的污物和灰尘的能力是有限的，而且需要定时被倒空。此外，当有任何气流穿过分离器时，这些在旋风室底部收集到的污物和灰尘趋向于扩张，因此，限制了能够被保留的污物和灰尘的容量。

已知的旋风真空吸尘器的另一个缺点是分离的污物和灰尘通过从吸尘器移走收集室并且打开阻力板或者倒转收集室的方式简单地被排出。污物和灰尘于是在重力下进入垃圾桶。这个过程既散乱又不卫生。

针对上面描述的问题，不同的解决方案被提供。

JP2010119623披露了带有旋风分离装置的真空吸尘器，旋风分离装置包括具有管状侧壁的圆柱形的旋风室。在旋风室的下端设置有用于收集通过旋风分离器从气流中分离出来的物质的区域。螺旋钻被安装在室的收集区域内，螺旋钻具有叶片，该叶片驱动被分离的灰尘向下进入收集区域并且用来压实收集到的灰尘。

我们共同的待决的欧洲专利申请No.12150884.0披露了带有旋风分离器的真空吸尘器，旋风分离器具有带管状侧壁的分离室，设置在室第一端的用于被处理的流体的入口，设置在室的第二端的用于收集从流体分离出来的物质的区域，安装在室内部用于绕其纵轴旋转的螺旋钻，该螺旋钻具有既沿室放射状延伸又沿室的纵向在第一螺旋方向朝向其第二端延伸的叶片；和用于驱动该螺旋钻在与所述螺旋方向相反的方向上环绕室纵轴旋转的电机。

使用时，螺旋钻旋转并且进入圆柱形旋风室的含尘空气在室内螺旋延伸的叶片的相邻圈之间螺旋地流动。螺旋钻的旋转方向与螺旋的方向相反并且因此分离的物质被螺旋钻驱动朝向收集区域运动并且被压实。这样，用于分离物质的分离器的容量实质上增加，且分离器必须被腾空的情况更少，而且分离物质的二次夹带风险降低了。

更进一步的分离装置被安装在旋风分离器的下游用于除去任何更细的灰尘微粒。任何由下游的旋风分离装置分离的污物和灰尘微粒沿螺旋钻的管状轴下落至收集区域。使用时，螺旋钻的管状轴在其上端通常被阀门关闭，该阀门阻止任何沿螺旋钻的轴源自上游室的气流：任何这样的气流能导致分离的灰尘被携带从收集区域向吸尘器的出口运动。

在随后的使用中，阀门能够被打开以便允许被下游旋风分离装置分离的污物和灰尘微粒沿螺旋钻的管状轴下落至收集区域。这种设置的缺点是其限制了能被分离的污物和灰尘的量，此后，吸尘器不得不为了打开阀门而定期停止工作。

发明内容

我们现在设计了一种改进的旋风分离装置。

根据本发明，提供了用于从流体流分离物质的旋风分离装置，该装置包括：

用于从流体流分离污物和灰尘的第一装置，

安装在第一装置下游的用于从第一装置流出的流体流分离污物和灰尘的第二装置，

用于收集由第一和第二装置分离的污物和灰尘的收集室，

从第二装置的出口到所述收集室延伸的通道，其用于将第二装置分离的污物和灰尘输送到所述收集室，

用于在装置使用期间关闭通道并且被设置来保留由第二装置分离的污物和灰尘的第一阀门构件，

用于打开第一阀门构件的执行器，和

设置在出口和第一阀门构件之间的第二阀门构件，其用于当所述第一阀门构件被所述执行器打开时关闭通道。

使用时，第一阀门构件通常被关闭以便阻止沿该通道的流体的流动并且因此降低了分离的污物和灰尘被沿着通道从收集室向装置的出口反向输送的风险。任何由下游分离装置分离的污物和灰尘被第一阀门构件保留。在使用过程中当保留的污物和灰尘的量逐渐积聚，第一阀门构件能被执行器打开以便允许污物和灰尘进入收集室。当第一阀门构件被打开时，第二阀门构件关闭以便继续阻止沿通道的流体的流动。

这样，定期停止吸尘器来将第二分离装置分离的污物和灰尘排放至收集室的需要被避免了。

优选地，当第一阀门构件打开时，执行器被设置来关闭第二阀门构件。

优选地，通道包括伸长的管状导管。

优选地，导管具有与所述收集室相通的远端以及与所述第二分离装置的出口相通的近端。

优选地，第一阀门被设置于导管内远离其近端处。这样，导管充当临时收集室，在临时收集室内由第二分离装置分离的污物和灰尘被暂时保留，同时第一阀门构件是关闭的。

优选地，，第二阀门构件当关闭时紧靠着导管近端密封。

优选地，执行器沿导管延伸至第一阀门构件而且包括用于驱动第一和第二阀门构件的各自部分。

优选地，第二阀门构件包括在关闭导管的执行器上的结构。

优选地，执行器包括被设置来取代执行器的一部分来运行阀门的装置。

优选地，执行器包括沿导管从其近端延伸的部分，执行器装置设置为毗邻第二分离装置。

优选地，第一阀门构件被偏置入其常闭位置。

优选地，第一阀门构件包括阻力板，其在导管上枢转并且其朝着导管的远端枢转以便打开阀门。

优选地，螺旋钻设置在收集室，用于压实由第一和第二分离装置分离的污物和灰尘。

优选地，导管沿螺旋钻的轴延伸。

优选地，第一分离装置包括旋风分离器，导管沿分离器的中心轴延伸。

优选地，螺旋钻包括叶片，该叶片朝向收集室的远端直径增大，从而使得叶片优选地接触收集室的管状侧壁。

优选地，在装置使用期间，执行器被设置为定期打开第一阀门构件并且关闭第二阀门构件。

优选地，第一分离装置包括旋风分离器。

优选地，第二分离装置包括多个旋风分离器或一个过滤器。

根据本发明，还提供了包括在上文限定的旋风分离装置的真空吸尘器。

附图说明

本发明的实施例将参考附图仅通过例子的方式被描述，其中：

图1是根据本发明的真空吸尘器的实施例的灰尘分离装置的纵向剖视图。

图2是根据本发明的真空吸尘器的可供选择的实施例的灰尘分离装置的纵向剖视图。

具体实施方式

参考附图的图1，显示了真空吸尘器的灰尘分离装置，其具有污浊空气入口10和用于清洁空气的出口11。入口10穿过以旋风分离器16形式的第一分离装置的上端壁15延伸，该旋风分离器16安装在装置的下端。旋风分离器16包括具有以过滤器形式的管状侧壁14的圆柱形旋风室12，其设置带有多个孔或开口（未示出），它们允许空气从那里穿过但是用来阻挡具有比预定的直径限量，如0.4mm，更大尺寸的微粒通过。侧壁14优选地由金属构成，例如不锈钢，在其内例如使用激光切割或化学腐蚀方法形成需要尺寸的孔或开口。

管状侧壁或过滤器14被设置在与之同轴安装且在被环形间隙18分离开的管状体17的内侧。旋风分离器16还包括管状外壁19，管状外壁牢固但滑动配合环绕在管状体17周围。管状外壁19的上端设有向内的密封20，密封20紧靠着管状体17的外表面轻巧地密封。管状外壁19的下端设有阻力板或挡板21，其用作形成旋风室12的底端壁。阻力板21被铰链22连接到管状外壁19。挂钩23设置来将阻力板21保持在其关闭位置。

环形间隙18的上端经由多个平行的导管24连接到第二分离装置，第二分离装置是以轴向设置在腔体25内的位于旋风分离器16上方的环形截面的过滤器26。装置的外部11从设置在过滤器26上方的室25的区域延伸。过滤室25包括过滤器壳体27，过滤器壳体能够被打开以便获得进入过滤器26内的权利。

壳体27包括截头锥形底壁28，其朝向轴向设置的出口29向内向下逐渐变细。

螺旋钻13安装在旋风室12内用于绕其中心纵向轴旋转。螺旋钻13包括中央的轴向延伸的管状轴31和围绕轴31的外面以顺时针方向从其上端到下端成螺旋形延伸的叶片32。在显示的实施例中，叶片31大约有四圈，但是需要注意的其是可以提供更多或更少圈。叶片32由轴31放射状地向外延伸以便与旋风室12的侧壁的管状过滤器14的内表面接触。环形圈33环绕轴31的上端延伸并且包括与管状过滤器14接触的放射状的外边缘。叶片32的上端被连接到圈33的下侧。孔34形成于圈33内。电机35设置来绕旋风室12的中心纵向轴线旋转螺旋钻13的轴31。螺旋钻13的管状轴31限定了伸长的导管40，导管具有连接到出口29的近端以及在室12的底部到达终点的远端。

叶片32放射状的外边缘设有以弹簧钢带形式的密封部件36，其紧靠着管状过滤器14内表面被设置在其内安装有部件36的通道的底部的弹性部件偏置。

以阻力板30形式的第一阀门构件通常是关闭的以便阻止空气沿螺旋钻13的导管40朝向过滤器26通过。阻力板30横穿导管40被偏置入其常闭位置。活塞包括轴41和被设置在出口29上的过滤室25内的头部42。轴41设有一排轴向延伸的齿，这些齿与电机（未示出）的齿轮（未示出）连接。为了沿导管的轴向移动活塞以便使活塞的头部42达到与出口29的密封接触，电机被通电。在这个位置，活塞的下侧邻接伸长的沿导管40向阻力板30延伸的执行器构件43，从而导致阻力板30打开，同时，活塞头部42同时关闭出口29。同样地，在施加的偏置下面，阻力板30关闭，同时活塞头部42被向上移动来打开出口29。

使用时，空气被安装在装置的出口11下游的电机/风扇装置（未示出）吸入装置的入口10。入口10被连接到真空吸尘器的地面结合头部，以便含尘空气经由入口部10进入旋风室12。电机35被驱动来逆时针方向旋转螺旋钻13（换而言之，与叶片32的缠绕方向相反）。进入旋风室12的空气然后经过螺旋钻13的圈33内的孔34。空气然后在叶片32的相邻的圈之间弯曲盘旋并且值得注意的是与已确定的旋风分离原理一致的，气流中包含的微粒将被强迫放射状地逆着管状过滤器14向外运动。任何积聚在管状过滤器14内表面上的灰尘或物质将被冲刷并被叶片32的边缘36向下驱动。当空气围绕旋转的螺旋钻13弯曲盘旋时，其不断地被放射性向外抽吸穿过管状过滤器14并进入管状体17内侧的间隔18内。

清洁空气然后在间隔18内向上移动并穿过导管24进入过滤室25。空气然后通过过滤器26并且穿出出口11。离开旋风室12的气流中的任何细小的灰尘微粒因此截止在过滤器26的下侧。在可供选择的实施例中，除过滤器26之外，或替代过滤器26，一个或更多的分离装置可以被设置在旋风分离器16的下游。

使用过程中，螺旋钻13不断地被驱动来驱使被收集到旋风室12内的污物和灰尘向其下端移动。当被分离的物质的量增加时，螺旋钻13强迫其紧靠着在旋风室12底端的阻力板21。当作用在阻力板21上的力增加时，管状外壁19于是向下移动。这样，在用于容纳分离物质的旋风室12的底部可用的容积增大。在旋风室12内侧降低的压力具有向上朝向螺旋钻12推动阻力板21的趋势，因此维持装置压实性并且有助于被分离的污物和灰尘的压实。

任何被过滤器分离的污物或灰尘落到过滤室25的截头锥形壁28上并且穿过出口29进入导管40，在那里被阻力板30保留。分离的污物和灰尘积聚在导管40的内侧。电机定期驱动来打开阻力板30并且允许已经积聚的污物和灰尘下落到旋风室12的底部。这样，在过滤器26上收集的灰尘与被旋风分离器16分离的灰尘一同被收集。污物和灰尘然后通过打开阻力板21被排出。当阀阻力板30被打开，活塞的头部42关闭出口29来阻止空气被吸出旋风室12外且被吸上导管40至出口11。当出口29被关闭时，任何被过滤器26分离的污物和灰尘落到截头锥形壁28上并且被保留在过滤室25内侧直到出口29被打开，于是污物和灰尘落在导管40内并且被阻力板30保持。电机或其他装置可以被设置来鼓动过滤器26来帮助移除被限制在其上的污物和灰尘。

参考附图的图2，显示了根据本发明的真空吸尘器的可供选择的灰尘分离装置。该分离装置包括污浊空气入口110和位于其上端用于清洁空气的出口（未示出）。入口110穿过以旋风分离器116形式的第一分离装置的管状侧壁115的上端延伸，旋风分离器116被安装在装置的下端。旋风分离器116包括圆柱形旋风室112。

旋风室112的上端通过具有中心孔的顶壁118关闭。多孔管状护罩119绕孔延伸并且从顶壁118垂下进入旋风室112内。

用于绕其中心纵向轴旋转的螺旋钻120被安装到室112的下端的护罩119下面。螺旋钻120包括中心轴向延伸的管状轴121以及绕轴121外部顺时针方向成螺旋形延伸的叶片122。在示出的例子中，叶片122有大约一圈半，但是值得注意的是可以提供更多或更少圈，叶片122的径向长度朝向其底端增大，以使得最后半圈与旋风室112的管状侧壁115的内表面接触。螺旋钻120的管状轴121向上延伸穿过护罩119并且在其上的凸缘123作用来关闭护罩119的下端。

护罩119的内部经由导管（未示出）流体连接到以旋风分离装置125形式的第二分离装置的上端，旋风分离装置125包括一组高效旋风分离器，例如并联连接的126，127，每个高效旋风分离器，例如126，127，均包括具有开口的下端的截头锥形壁，穿过开口的下端分离的污物和灰尘被排入壳体128内，壳体128具有朝向轴向设置的出口130向内向下逐渐变细的截头锥形壁129。轴向设置的可替换的具有向外逐步缩小的上端的管131从出口130向下延伸并且沿护罩119的轴延伸进入螺旋钻120的管状轴121的上端。弹簧132将管131向上偏置进入其向外逐渐变细的上端位于出口130的内侧的位置处。

管131的下部作为牢固但滑动的配合于螺旋钻120的管状轴121的上端内部延伸。螺旋钻120的管状轴121和轴向共同延伸的管131限定伸长的导管133，导管133具有连接到出口130的近端和终止于室112底部的远端。以阻力板124形式的第一阀门构件设置在螺旋钻120的轴121的上端以便阻止空气沿着导管133朝向高效旋风分离器例如126，127通过。阻力板124穿过轴121偏置进入其常闭位置。当阻力板关闭时，管131的下端邻接阻力板124的顶面。

电机（未示出）被设置来使得管131旋转，管131相应地使得螺旋钻120的轴121绕旋风室112的中心纵向轴旋转。

旋风分离器116进一步包括环绕管状侧壁115牢固但滑动地配合的管状外壁140。管状侧壁115的下端设有向外的密封126，向外的密封紧靠着管状外壁140的内表面轻巧地密封。管状外壁140的下端设有挡板117，挡板能被打开以便允许分离的污物和灰尘从在室112底部的收集区域被排出。

包括管状轴134和头部135的活塞被轴向设置在出口130上方的一组高效旋风分离器例如126，127的内侧。管状轴134设有与电机136的齿轮137啮合的内部轴向延伸的齿。电机136能被通电来将导管的活塞轴向移动以便使活塞的头部135与管131的向外逐渐变细的上端进入密封接触的状态。在这个位置，活塞的下侧向下相对弹簧和阻力板124推动管131，因而导致在活塞头部135关闭管131的向外逐渐变细的上端的同时开启阻力板124。同样地，当活塞头部135向上移动打开管131的向外逐渐变细的上端时，阻力板124在施加的偏置下关闭。

使用时，空气被安装在装置出口的下游的电机/风扇装置（未示出）吸入装置的入口110。入口110连接到真空吸尘器的地面结合头部，以使得含尘空气经由入口110进入旋风室112。为了螺旋钻120以逆时针方向旋转，电机被驱动（换而言之，与叶片122的螺旋缠绕方向相反）。

入口110具有相对于旋风室112的壁115切线方向，以便旋风气流产生于室112内侧。空气朝向其下端环绕室112螺旋式盘旋向下。当气流向下时，在盘旋流体内气体量不断地减少，这是由于其已经被放射性地抽吸穿过多孔护罩119向二级分离125移动。

当空气盘旋在室112内侧时，在旋转气流中更大（更密集的）微粒具有过多惯性去跟随气流的曲线并且击打室112的外侧壁115，然后移动至室122的底部，在那里它们被沉积。

流过多孔护罩119的部分清洁空气被向上吸并且随后环绕装置的外周通过并进入一组平行连接的高效旋风分离器例如126，127。在高效旋风分离器例如126，127内旋转气流内的更密集的微粒击打旋风分离器的截头锥形壁并且穿过旋风分离器126，127的开口下端进入室128。

任何由高效旋风分离器例如126，127分离的污物或灰尘落在过滤室128的截头锥形壁129上并且穿过出口130进入导管133，在导管133处被阻力板124保留。分离的污物和灰尘积聚在导管133的内侧。电机136定期被驱动来打开阻力板124并且允许积聚的污物和灰尘向旋风室112的底部掉落。这样，由高效旋风分离器例如126，127分离的灰尘与由旋风分离器116分离的灰尘一同被收集。打开的挡板117，污物和灰尘然后被排出。当阻力板124被打开时，活塞的头部135关闭出口130以阻止空气被吸出旋风室112并或直接吸上导管133经由穿过旋风分离器126，127的逆流到装置的出口。当出口130被关闭时，由高效旋风分离器例如126，127分离的污物和灰尘落在截头锥形壁129上并且被保留在过滤室128内侧直到出口130被打开，于是污物和灰尘落入导管133内并被阻力板124保留。

在使用期间，螺旋钻120不断地被驱动来使得污物和灰尘被向下收集到旋风室112的底部。当分离物质的量增加时，螺旋钻120作用来迫使分离物质抵靠着旋风室112底端的阻力板117。当施加到阻力板117的力增加时，管状外壁140于是向下移动。这样，用于容纳分离物质的旋风室112底部的可用量增加。旋风室112内侧减小的压力具有朝着螺旋钻120向上拉阻力板117的趋势，因而维持装置的压实性并且有助于压实。螺旋钻12的叶片122的直径增加也加强压实。

根据本发明的真空吸尘器结构简单，但是运行非常有效，并且显示出相对于传统的旋风真空吸尘器大大增加用来容纳收集污物和灰尘的能力。而且，吸尘器能够被连续操作而不需要不得不停止其运行来排出由高效旋风分离器分离的污物和灰尘。

Claims (18)

1.用于从流动的流体分离物质的旋风分离装置，该装置包括：

用于从流体流动分离污物和灰尘的第一装置，

安装在第一装置下游的用于从源自第一装置的流体流动分离污物和灰尘的第二装置，

用于收集由第一和第二装置分离的污物和灰尘的收集室，

从第二装置的出口到所述收集室延伸的通道，其用于将第二装置分离的污物和灰尘输送到所述收集室，

用于在装置使用期间关闭通道并且被设置来保留由第二装置分离的污物和灰尘的第一阀门构件，

用于打开第一阀门构件的执行器，和

设置在出口和第一阀门构件之间的第二阀门构件，其用于当所述第一阀门构件被所述执行器打开时关闭通道,

螺旋钻，其被设置在收集室内用于压实由第一和第二分离装置分离的污物和灰尘，

导管，其沿螺旋钻的轴延伸，

旋风分离器还包括管状外壁，当作用在第一阀门构件上的力增加时，管状外壁向下移动，在用于容纳分离物质的收集室的底部可用的容积增大。

2.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中当第一阀门构件被打开时，执行器被设置来关闭第二阀门构件。

3.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中通道包括伸长的管状导管。

4.根据权利要求3所述的旋风分离装置，其中导管具有与所述收集室连通的远端和与所述第二分离装置的出口连通的近端。

5.根据权利要求4所述的旋风分离装置，其中第一阀门设置在导管内远离导管的近端处。

6.根据权利要求4所述的旋风分离装置，其中第二阀门构件当关闭时紧靠着导管近端密封。

7.根据权利要求4所述的旋风分离装置，其中执行器沿导管延伸至第一阀门构件并且包括用于驱动第一和第二阀门构件的各自的部分。

8.根据权利要求3所述的旋风分离装置，其中第二阀门构件包括在关闭导管的执行器上的结构。

9.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中执行器包括被设置来取代执行器的一部分来运行阀门的装置。

10.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中执行器包括沿导管从导管的近端延伸的部分，执行器装置设置毗邻第二分离装置。

11.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中第一阀门构件被偏置入第一阀门构件的常闭位置。

12.根据权利要求4所述的旋风分离装置，其中第一阀门构件包括在导管上枢转并且朝向导管的远端枢转以便打开阀门的阻力板。

13.根据权利要求4所述的旋风分离装置，其中第一分离装置包括旋风分离器，导管沿分离器的中心轴延伸。

14.根据权利要求13所述的旋风分离装置，其中螺旋钻被设置在收集室内用于压实由第一和第二分离装置分离的污物和灰尘，螺旋钻包括朝向收集室远端直径增大的叶片，以使得叶片与收集室的管状侧壁接触。

15.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中执行器被设置在装置使用期间定期打开第一阀门构件并且关闭第二阀门构件。

16.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中第二分离装置包括一个或多个旋风分离器。

17.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中第二分离装置包括过滤器。

18.真空吸尘器，其中真空吸尘器包括权利要求1所述的旋风分离装置。