CN211381101U

CN211381101U - 一种旋风分离组件及具有其的吸尘器

Info

Publication number: CN211381101U
Application number: CN201921480332.9U
Authority: CN
Inventors: 吴佳俊
Original assignee: Wuxi Roidmi Information Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Roidmi Information Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2029-09-06

Abstract

本实用新型提供一种旋风分离组件及具有其的吸尘器，该旋风分离组件包括第一旋风分离器，第一旋风分离器包括第一旋风筒、位于第一旋风筒下侧的第一锥体、开设于第一旋风筒壁的第一进气口及凸伸入第一旋风筒的第一出气管；第二旋风分离器，第二旋风分离器包括第二旋风筒、位于第二旋风筒下侧的第二锥体、开设于第二旋风筒壁的第二进气口及凸伸入第二旋风筒的第二出气管，其中，以旋风分离组件正常工作气流流向定义上下游，第一旋风分离器与第二旋风分离器平级排布，第一旋风筒的第一直径小于第二旋风筒的第二直径，第一旋风筒的第一长度小于第二旋风筒的第二长度，以减小旋风分离组件在旋风分离时产生的压降并保持其尘气分离效率。

Description

一种旋风分离组件及具有其的吸尘器

技术领域

本实用新型涉及家用清洁领域，尤其涉及一种可用于吸尘器的旋风分离组件及使用该旋风分离组件的吸尘器。

背景技术

随着吸尘器的普及，在吸尘器中使用旋风分离锥已经成为主流配置，旋风分离组件一般根据旋风分离器的多少可以分为单锥和多锥，在使用单锥的情况下，尘气分离效率低但是吸力损耗小，反之，在使用多锥的情况下，尘气分离效率高但吸力损耗大，而且通常很难在尘气分离效率和吸力损耗(以下也称为“压降”)形成兼得，所以如何在保证尘气分离的高效率下还能做到低吸力损耗将是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种即能够改善尘气分离效率同时又能降低吸力损耗的吸尘器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种旋风分离组件，包括第一旋风分离器，所述第一旋风分离器包括第一旋风筒、位于第一旋风筒下侧的第一锥体、开设于第一旋风筒壁的第一进气口及凸伸入所述第一旋风筒的第一出气管，所述第一旋风筒具有第一直径及第一长度；第二旋风分离器，所述第二旋风分离器包括第二旋风筒、位于第二旋风筒下侧的第二锥体、开设于第二旋风筒壁的第二进气口及凸伸入所述第二旋风筒的第二出气管，所述第二旋风筒包括第二直径及第二长度；其中，以所述旋风分离组件正常工作气流流向定义上下游，所述第一旋风分离器与所述第二旋风分离器平级排布，所述第一直径小于所述第二直径，所述第一长度小于所述第二长度。

进一步，所述第一旋风筒与所述第二旋风筒的半径比在1:1.5到1:3之间。

进一步，所述第一出气管的直径与所述第二出气管的直径比在1:1.5到1:3 之间，第一出气管与所述第二出气管的直径比小于或等于所述第一旋风筒与所述第二旋风筒的直径比。

进一步，所述第一旋风分离器的进气面积与所述第二旋风分离器的进气面积的比例在1:3到1:9之间。

进一步，所述第一旋风分离器设置单个所述第一进气口，所述第二旋风分离器包括多个第二进气口，单个所述第一进气口的面积和单个所述第二进气口的面积相等。

进一步，所述旋风分离组件具有一上下延伸的中心轴线，所述第二旋风分离器及所述第一旋风分离器平行于所述中心轴线排布，所述第二旋风分离器与所述中心轴线的距离小于所述第一旋风分离器与所述中心轴线的距离。

进一步，所述第一出气管具有第一出气口，所述第二出气管具有第二出气口，所述第一出气口及所述第二出气口连通；所述旋风分离组件包括位于所述第一及第二旋风分离器下游的过滤器，所述过滤器与所述第一出气口及所述第二出气口之间设有让位空间。

进一步，所述第一旋风筒的长度与第一旋风锥的长度的比值小于所述第二旋风筒的长度与第二旋风锥的长度的比值。

进一步，所述旋风分离组件包括设于第一及第二所述旋风分离器下侧的集尘部件；所述旋风分离组件具有一上下延伸的中心轴线，所述集尘部件包括侧壁，在从上到下的方向上，所述侧壁向所述中心轴线逐渐收束；所述侧壁包括复数与所述第一旋风分离器对应的槽道，所述槽道自所述集尘部件内部向外凸出并向所述中心轴线延伸设置；所述槽道至少部分位于所述第一旋风分离器的正下方。

本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来实现：

一种吸尘器，该吸尘器包括如上任一所述的旋风分离组件。

综上所述，本实用新型通过在旋风分离组件中设置同级的不同大小的旋风分离器，并通过限制较大的旋风分离器的相对尺寸，从而使得旋风分离组件的整体在改善压降损耗的前提下，不会损耗旋风分离组件的尘气分离效率，进而提升了用户的使用体验。

附图说明

图1为本实用新型所述旋风分离组件的一种实施方式的整体示意图；

图2为图1所示旋风分离组件的截面示意图；

图3为图1所示旋风分离组件一个角度的爆炸示意图；

图4为图1所示旋风分离组件另一个角度的爆炸示意图；

图5为图1所示旋风分离组件的仰视图；

图6为本实用新型所述吸尘器的一种实施方式的整体示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的实施方式仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

请参照图1所示，本实用新型提供一种旋风分离组件2，包括旋风分离组件的本体21、组装于本体21外表面的滤网22及可拆卸设于所述本体21下侧的集尘部件23。在正常工作时，含有脏污的气流经过滤网22过滤后进入旋风分离组件的本体21内，经高速旋转后，大部分的清洁气流排出本体21，细小颗粒及小部分含有细小颗粒的气流进入集尘部件23内沉积，以达成尘气分离的目的。

具体地，请参考图2至图4所示，以所述旋风分离组件2正常工作气流流向定义上下游，在本实用新型的一个实施方式中，该滤网22位于本体21的上游，该旋风分离组件2还包括位于所述本体21下游的过滤器24，以进一步对经过旋风分离器分离后的较为洁净的气流进行过滤。

以组装顺序来界定，旋风分离组件的本体21包括第一本体212、与第一本体212配合的第二本体214及设于所述第二本体214外侧的滤网支架216，上述集尘部件23固定组装于滤网支架216的下侧。旋风分离组件2包括多个由该第一本体212和第二本体214组成的旋风分离器。旋风分离器包括锥形末端及位于锥形末端的开口。该滤网支架216与所述第二本体214之间设有密封垫圈26，所述滤网支架216及所述密封垫圈26对应于旋风分离器的锥形末端的开口设有通孔(未标号)，以使集尘部件23能保持与所述旋风分离器的上游隔绝并与旋风分离器的内部连通。优选地，第一本体212、第二本体214、滤网支架216及集尘部件23在组装时均采用螺钉固接。

需要注意的是，在本实施方式中，该旋风分离组件2的旋风分离器包括第一旋风分离器251及第二旋风分离器252，该第一旋风分离器251包括第一旋风筒2511、位于第一旋风筒2511下侧的第一锥体2512、开设于第一旋风筒壁的第一进气口2513及凸伸入所述第一旋风筒2511的第一出气管2514，该第一旋风筒2511具有第一半径；所述第二旋风分离器252包括第二旋风筒2521、位于第二旋风筒2521下侧的第二锥体2522、开设于第二旋风筒壁的第二进气口2523 及凸伸入第二旋风筒2521的第二出气管2524，所述第二旋风筒包括第二半径。

在本实施方式中，旋风分离组件2在上下方向上具有一个中心轴线20，该第一旋风分离器251及该第二旋风分离器252均平行于中心轴线20排布，并且该第一旋风分离器251与该第二旋风分离器252平级排布，也即是说，前述第一进气口2513及第二进气口2523连通，第一出气管2514及第二出气管2524 连通。第一旋风筒2511的第一半径小于第二旋风筒2521的第二半径。

具体地，在本实施方式中，第一旋风筒2511与第二旋风筒2521的半径比在1:1.2到1:3之间，优选地，该第一旋风筒2511与第二旋风筒2521的半径比为1:1.5到1:3之间，最佳的优化本体21内部空间布局的比例大小为1:1.5。在该最佳的实施方式下，为了最大化地利用旋风分离组件2的本体21的内部空间，第一旋风分离器251与第二旋风分离器252的数量比为9:1，并且第一旋风分离器251环绕第二旋风分离器252排布。具体地，参考图示，旋风分离组件2具有一上下延伸的中心轴线20，第二旋风分离器252及第一旋风分离器251平行于中心轴线20排布，第二旋风分离器252与中心轴线20的距离小于第一旋风分离器251与中心轴线20的距离。

本实施方式中所述的旋风分离器实质上为一种Lapple型旋风分离器，对于Lapple型旋风分离器的压降ΔP的计算可以通过下面的公式实现：

ΔP＝H_VρV_i ²/2 1

H_V＝K HW/De² 2

V_i＝Q/WH 3

其中，ρ为气流密度，K为常数，取决于旋风分离器配置和操作条件(标准切向进入旋风分离器K＝12至18)；V_i为进气口的进气速率；Q为风机的体积流量，由风机决定；W为进气口的宽度，H为进气口的高度；De为出气管的直径。通过转化可以得到

ΔP＝Kρ(HW/De²)(Q/WH)²/2＝KρQ²/(2HWDe²) 4

也即是说，实际上压降ΔP跟进气面积及出气面积成反相关，即，在增大进气面积和出气面积时，可以有效降低旋风分离器的压力损耗。在本实施方式中，单个第一旋风分离器251的进气面积与单个第二旋风分离器252的进气面积的比例在1:3到1:9之间。更优的实施方式中，该第一旋风分离器251的进气面积与第二旋风分离器252的进气面积的比例为1:2.25；但是为了便于制造，一般可以将该比例设为整数比，即第一旋风分离器251的进气面积与第二旋风分离器 252的进气面积的比例为1:3。在该等比例的实现方式上，为了便于生产制造，第一旋风分离器251设置单个所述第一进气口2513，第二旋风分离器252包括多个第二进气口2523，单个第一进气口2513的面积和单个第二进气口2523的面积相等，该等第一进气口2513的数量与第二进气口2523的数量比例与前述第一旋风分离器251的进气面积与第二旋风分离器252的进气面积的比例一致。

根据公式4，在同比之下，第一旋风分离器251的压降小于所述第二旋风分离器252的压降。由于第一旋风分离器251和第二旋风分离器252同级并行排布，所以旋风分离器的整体压降将位于单一采用第一旋风分离器251或单一采用第二旋风分离器252之间，对于多锥系统而言，通过大小锥的方式可以有效减小本实施例中的旋风分离组件2的旋风分离器的整体压降。

需要注意的是，由于受第一旋风筒2511和第二旋风筒2521的尺寸比例影响，在优选的方式中，第一出气管2514的直径De₁与第二出气管2524的直径 De₂的比例与上述旋风筒的直径比例一致，在1:1.2到1:3之间。

除此之外，由于在实际制造时，为了尽量增大进气面积及出气面积，第二旋风筒的直径D₂与第二出气管直径De₂和第二进气口宽度W₂之间满足 D₂≤De₂+2W₂，(需要注意的是，说明书中所列之计算方式大部分为理想状态，并未考虑器件的壁厚等)。但是需要注意的是，由于第一旋风分离器251的尺寸较小，为避免在旋风筒内产生额外的风阻，第一旋风筒的直径D₁与第一出气管直径De₁和第一进气口宽度W₁之间满足D₁＝De₁+2W₁。也即更优的实施方式中，第一出气管2514的直径De₁与第二出气管2524的直径De₂的比例与上述旋风筒的直径比例可以满足De₁:De₂≤D₁:D₂，以在最大化利用旋风分离器的旋风筒的空间。

同时，尘气分离效率η一般跟理论可分离颗粒的最小直径d_pc反相关：

d_pc＝{9μW/[2πNV_i(ρ_p-ρ_a)]}^1/2， 5

η_j＝1/[1+(d_pc/d_pj)²]， 6

η＝M_c/M_f＝1-M_e/M_f＝Mc/(Mc+Me) 7

其中，μ为气流粘度，N为有效旋转圈数(在Lapple型旋风分离器中，一般可以认为N＝(L_a+L_b/2)/H)，L_a为旋风筒的长度，L_b为旋风锥的长度，ρ_p为颗粒密度，ρ_a为气流密度，d_pj为粒子尺寸，η_j为j尺寸的粒子的分离率，Mc为分离粒子量，Me残余粒子量，Mf总粒子量。为避免审查人员和一般公众不理解具体过程，在本实施方式中，稍微解释一下具体算法，其实η求解的时候一般通过下面公式进行

其中P_j可以理解为j尺寸的粒子的占比，P_j一般为样本统计数据。在将尘气分离的效率η通过将公式3代入公式5，再将公式5代入公式6，并将公式6代入公式8中的方式进行转换后，可以发现，实际上尘气分离效率η与可分离颗粒的最小直径d_pc反相关。进一步，该尘气分离效率η与W反相关，与H反相关，同时W影响指数大于H的影响指数。另外，η与旋风筒的长度L_a和旋风锥的长度L_b的一半的和成正相关。

在仅探究旋风分离组件的分离效率受第一旋风分离器和第二旋风分离器的尺寸及分配的影响时，不妨可以以d_pc的值来做分离效率η的直观体现。

由于第一旋风分离器251和第二旋风分离器252同级并行排布，所以实际上ΔP₁＝ΔP₂(ΔP₁指代第一旋风分离器的压降，ΔP₂指代第二旋风分离器的压降)，且D₁+D₂≤D(D为尘杯直径)，并且为了平衡第一旋风分离器251和第二旋风分离器252的分离效率，避免出现“跑灰”现象，理想状态下，第一旋风分离器的d_pc1与第二旋风分离器的d_pc2之间需要满足：d_pc1＝d_pc2。也就意味着在满足上述多个约束关系下，存在最佳的第一旋风分离器251和第二旋风分离252的参数比例关系，以保证该大小锥的整体的旋风分离效率。当然，需要注意的是，在其他实施方式中也可以尽量使得d_pc1和d_pc2接近，即以相近的改劣的方式保证尘气分离效果。

为了便于生产制造，同时也为了控制变量，在本实施方式中，控制单个第二进气口2523及第一进气口2513的尺寸一致，各个旋风分离器的高度基本一致。此时，为了使得d_pc1和d_pc2接近相等(也即是上述分离效率η接近相等)，第一旋风筒的长度L_a小于第二旋风筒的长度L_b。

具体地，由于实际影响压降ΔP的参数包括进气面积及出气面积，在压降ΔP₁＝ΔP₂时，同时为了保证单个第一旋风分离器251和单个第二旋风分离器252 的分离效率基本保持一致，对于两种旋风分离器而言，其进气速率V_i尽量保持一致。即，此时，

也即是说，第一旋风分离器251和第二旋风分离器252的进气面积之比等于两者的出气面积之比(理想状态)。具体地，也即是说，理论上，所述第一旋风分离器的第一进气口的总面积与所述第二旋风分离器的第二进气口的总面积的比例在1:1.5到1:9之间。但是在实际制造时，一般为了便于模具制作，通常会将进风口设置为同样大小，进风面积的差异基本体现在进风口的数量上，对应地，在实际制造中，单个所述第一旋风分离器251的第一进气口的总面积与所述第二旋风分离器252的第二进气口的总面积的较佳比例在1:3到1:9之间，对于单个第一旋风分离器251的第一进气口的数量与单个第二旋风分离器252的第二进气口的数量之比对应在1:3到 1:9之间。在最优的实施方式中，该第一进气口的数量与第二进气口的数量之比为1:3，此时，第一进气口的总面积与第二进气口的总面积的比例为1:3。以该最优的实施方式为例，(第一进气口的总面积与第二进气口的总面积的比例为1:3，单个第二进气口2523及第一进气口2513的尺寸一致，第一出气管2514与第二出气管2524的直径比为1:1.5)，为了均衡第一旋风分离器251和第二旋风分离器252的分离效率，可以通过上述公式算得，前述两种旋风分离器的有效旋转圈数比例最佳选择

也即是说，第一旋风筒的长度与第二旋风筒的长度比满足：

其中L为旋风分离器的长度。也即是说，在保持旋风分离器整体高度一致的情况下，第一旋风筒的长度 L_a小于第二旋风筒的长度L_b，同时第一旋风筒的长度与第一旋风锥的长度的比值小于所述第二旋风筒的长度与第二旋风锥的长度的比值。

其他实施方式

需要注意的是，根据上述公式，在改劣的方式中，也可以保持第一旋风分离器和第二旋风分离器的旋风筒和旋风锥的长度一致，并通过缩小第二旋风分离器252的进气面积来改善第二旋风分离器分离效率η。可选地，可以通过缩小第二进气口2523的尺寸来调整相关分离效率，其中，进气口的宽度W影响指数大于高度H的影响指数。但是需要注意的是，这种实施方式意味着吸力的损耗将变大。

除此之外，第一出气管2514具有第一出气口(未标号)，第二出气管2524 具有第二出气口(未标号)，第一出气口及第二出气口连通；旋风分离组件2包括位于第一及第二旋风分离器下游的过滤器24，该过滤器24与第一出气口及第二出气口之间设有让位空间，以便于增大过滤器24的有效过滤面积。

请参考图2至图5所示，旋风分离组件2包括设于第一及第二所述旋风分离器下侧的集尘部件23；旋风分离组件2具有一上下延伸的中心轴线20，集尘部件23包括侧壁，在从上到下的方向上，该侧壁向所述中心轴线20逐渐收束；同时，该侧壁包括复数与第一旋风分离器251对应的槽道232，所述槽道232自集尘部件23的内部向外凸出并向所述中心轴线延伸设置；槽道232至少部分位于所述第一旋风分离器251的正下方，以引导第一旋风分离器251分离的灰尘进入集尘部件23，并且限缩旋风分离组件2的整体高度。

为了便于引导/压缩灰尘，该集尘部件23还包括一裙边部234，该旋风分离组件2设于一个尘杯内时(未图示)，该裙边部234可以对尘杯内并位于旋风分离组件2的上游的灰尘进行一定程度上的“压缩”，并减少尘杯内部扬灰现象。

请参考图6所示，本实用新型还提供一种吸尘器100，该吸尘器100包括上述旋风分离组件2，以在不损耗旋风分离组件的尘气分离效率的情形下，改善吸尘器的压降损耗(吸力损耗)。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims

1.一种旋风分离组件，其特征在于，包括

第一旋风分离器，所述第一旋风分离器包括第一旋风筒、位于第一旋风筒下侧的第一锥体、开设于第一旋风筒壁的第一进气口及凸伸入所述第一旋风筒的第一出气管，所述第一旋风筒具有第一直径及第一长度；

第二旋风分离器，所述第二旋风分离器包括第二旋风筒、位于第二旋风筒下侧的第二锥体、开设于第二旋风筒壁的第二进气口及凸伸入所述第二旋风筒的第二出气管，所述第二旋风筒包括第二直径及第二长度；

其中，以所述旋风分离组件正常工作气流流向定义上下游，所述第一旋风分离器与所述第二旋风分离器平级排布，所述第一直径小于所述第二直径，所述第一长度小于所述第二长度。

2.如权利要求1所述的旋风分离组件，其特征在于，所述第一旋风筒与所述第二旋风筒的半径比在1:1.5到1:3之间。

3.如权利要求1所述的旋风分离组件，其特征在于，所述第一出气管的直径与所述第二出气管的直径比在1:1.5到1:3之间，第一出气管与所述第二出气管的直径比小于或等于所述第一旋风筒与所述第二旋风筒的直径比。

4.如权利要求1所述的旋风分离组件，其特征在于，所述第一旋风分离器的进气面积与所述第二旋风分离器的进气面积的比例在1:3到1:9之间。

5.如权利要求4所述的旋风分离组件，其特征在于，所述第一旋风分离器设置单个所述第一进气口，所述第二旋风分离器包括多个第二进气口，单个所述第一进气口的面积和单个所述第二进气口的面积相等。

6.如权利要求1所述的旋风分离组件，其特征在于，所述旋风分离组件具有一上下延伸的中心轴线，所述第二旋风分离器及所述第一旋风分离器平行于所述中心轴线排布，所述第二旋风分离器与所述中心轴线的距离小于所述第一旋风分离器与所述中心轴线的距离。

7.如权利要求6所述的旋风分离组件，其特征在于，所述第一出气管具有第一出气口，所述第二出气管具有第二出气口，所述第一出气口及所述第二出气口连通；所述旋风分离组件包括位于所述第一及第二旋风分离器下游的过滤器，所述过滤器与所述第一出气口及所述第二出气口之间设有让位空间。

8.如权利要求1所述的旋风分离组件，其特征在于，所述第一旋风筒的长度与第一旋风锥的长度的比值小于所述第二旋风筒的长度与第二旋风锥的长度的比值。

9.如权利要求1所述的旋风分离组件，其特征在于，所述旋风分离组件包括设于第一及第二所述旋风分离器下侧的集尘部件；所述旋风分离组件具有一上下延伸的中心轴线，所述集尘部件包括侧壁，在从上到下的方向上，所述侧壁向所述中心轴线逐渐收束；所述侧壁包括复数与所述第一旋风分离器对应的槽道，所述槽道自所述集尘部件内部向外凸出并向所述中心轴线延伸设置；所述槽道至少部分位于所述第一旋风分离器的正下方。

10.一种吸尘器，其特征在于，所述吸尘器包括如权利要求1-9任一项所述的旋风分离组件。