DE60117306T2

DE60117306T2 - Verbesserte Staub-/Teilchensammelvorrichtung für Zyklonabscheider

Info

Publication number: DE60117306T2
Application number: DE60117306T
Authority: DE
Inventors: John Herbert North
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: EP1299023A1; WO2002003844A1; DE60117306D1; GB0116410D0; US6818033B2; GB2367511B; EP1299023B1; EP1520505B1; DE60107089T2; ES2232636T3; ATE281783T1; EP1520505A2; EP1520505A3; HK1056818A1; AU2001267730A1; ATE317661T1; GB2367511A; US20030159412A1; DE60107089D1

Description

Gebiet der Efindung
Die Erfindung betrifft Separatoren, die auf der Grundlage ihrer relativen Dichten ein Material von einem anderen trennen. In Verbindung mit Haushalten ist ein Staubsauger auf der Grundlage eines Zyklons ein Separator zum Abtrennen von Schmutz- und Staubpartikeln aus Luft. Ähnliche Vorrichtungen werden bei industriellen und gewerblichen Verfahren, in Laboratorien und in einer Klinik- und Krankenhausumgebung zum Abtrennen von partikelförmigen Materialien aus strömenden Medien, im allgemeinen einem Luft- oder Gasgemisch, oder zum Abtrennen von partikelförmigen Stoffen aus einer Flüssigkeit verwendet. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, läßt sich die Erfindung bei Staubsaugern verwenden, bei denen ein oder mehrere Zyklone in dem Gerät zum Zwecke eines wirksamen Abtrennens von Staub- und Schmutzpartikeln von einem eintretenden Luftstrom verwendet werden.
Vorgeschichte der Erfindung
Bei dem in der PCT/GB98/03 306 (Veröffentlichungsnummer WO99/22 873) gezeigten Separator/Staubsauger nimmt der Kollektor 14 Staub- und Schmutzpartikel auf, die in der konischen Kammer 73 durch den sekundären Zykloneffekt abgetrennt wurden. In dem Gebiet 13 befindlicher Staub und in diesem befindliche Partikel vom primären Zyklontrenneffekt werden im Gebiet 31 des Kollektors 32 gesammelt, und wenn der Staub- und Partikelpegel in 31 in die Nähe des Flansches 21 kommt, muß der Kollektor 32 geleert werden.
Für einen zufriedenstellenden Betrieb muß das Innere von 14 von 31 getrennt gehalten werden.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß selbst bei vollem 31 das Volumen von Staub- und Schmutzpartikeln in 14 ein kleiner Bruchteil von dem in 31 ist, und das nutzbare Volumen von 32 wird durch die sekundäre Zyklon-Sammelkammer 14 ganz beträchtlich herabgesetzt.
Ziel der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in dem Ausbilden einer verbesserten Partikelsammelanordnung zum Sammeln von Partikeln aus zwei Trennstufen eines vielstufigen Luft/Partikelseparators.
Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung
Dieses Ziel wird mit einem Gerät zum Abtrennen von partikelförmigem Material gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 erreicht.
Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Patentansprüchen umrissen.
Das Gerät zum Abtrennen partikelförmigen Materials von einem durch Sog bewirkten Luftstrom umfaßt:

(1) eine primäre Trennkammer, in der Partikel durch Zentrifugalkraft vom Luftstrom abgetrennt werden,
(2) ein Haupt-Partikelsammelgebiet, in das die durch die primäre Trennung abgetrennten Partikel unter der Einwirkung von Schwerkraft fallen können,
(3) eine sekundäre Trennkammer strömungsunterhalb der primären Kammer, zu der nicht in der ersten Trennkammer getrennte Luft und Partikel gelangen,
(4) einen Luftauslaß an einem Ende der sekundären Kammer, durch den von Partikeln im wesentlichen freie Luft austreten kann,
(5) ein mit der sekundären Kammer zusammenwirkendes Partikelsammelzwischengebiet, in dem sich Partikel nach der Trennung durch Zentrifugalkraft von der durch die sekundäre Kammer strömenden Luft sammeln,
(6) ein Ventil zwischen dem Partikelsammelzwischengebiet und einem zweiten Partikelsammelgebiet, das bei Strömung von Luft durch das Gerät geschlossen ist und sich öffnet, wenn der Luftstrom endet und in dem Zwischengebiet befindliche Partikel in das zweite Gebiet gelangen läßt.

Das zweite Sammelgebiet kann von dem Hauptpardkelsammelgebiet getrennt sein. Vorteilhafterweise umfaßt das Hauptpartikelsammelgebiet auch das zweite Partikelsammelgebiet.
Das Ventilmittel ist von Hand oder elektrisch betätigbar. Das Ventil arbeitet nach Maßgabe des Luftstroms durch das Gerät und wird geschlossen, wenn der Luftstrom eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit erreicht und überschreitet, und öffnet, wenn der Luftstrom unter eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit fällt.
Das Ventil kann ein Kugelventil mit einer unverlierbaren, niedriges Gewicht aufweisenden Kugel sein, die zum Schließen einer Öffnung an einem Ende der sekundären Kammer durch den Luftstrom angehoben wird und das unter der Einwirkung der Schwerkraft zum Öffnen der Öffnung bei Beendigung des Luftstroms zurückfällt.
Eine Leitfläche kann stromabwärts des Ventils vorgesehen sein zum Herabsetzen der Neigung des Materials jenseits des Ventils zum Zurücksaugen durch das Ventil während des Aufbaus des Luftstroms.
Zum Erzielen eines gewundenen Weges für das partikelförmige Material kann eine Leitfläche zwischen dem Zwischengebiet und dem zweiten Gebiet angeordnet sein.
In beiden Fällen kann die Leitfläche eine Schraube sein.
Der Einlaß der Schraube kann in einem Abstand vom Auslaß der sekundären Trennkammer liegen.
Der Spalt zwischen dem Eingang zur Schraube und dem Auslaß von der sekundären Trennkammer liegt im Bereich von 4 bis 6,4 mm.
Die Schraube kann zwei vollständige Windungen aufweisen.
Im typischen Fall besteht ein Spalt in der Größenordnung von 4 mm bei offenem Ventil zwischen der Kugel und dem Ventilsitz.
Der Ventilsitz kann eine Ringdichtung aufweisen, so daß bei einer Lage der Kugel an der Dichtung durch Sog Luft nicht zu einem Vorbeilecken an der Kugel neigt.
Alternativ kann das Verschlußglied gegenüber einem ringförmigen Sitz eine konische oder kegelstumpfförmige Fläche aufweisen, wobei der Sitz zur Anlage an dieser Fläche zum Schließen des Ventils vorzugsweise eine O-Ringdichtung aufweist.
Eine Feder kann zum Vorteil zum Einwirken auf das Ventil oder einen anderen Verschluß in einer Richtung zum Öffnen des Ventils vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist ein Höhenmeßgerät in dem oder jedem Partikelsammelgebiet vorgesehen, um anzuzeigen, wann der Inhalt des Sammelgebietes eine bestimmte, ein Leeren erfordernde Höhe erreicht hat.
Im typischen Fall enthält die Meßvorrichtung einen Schalter zum Erzeugen eines Alarms und/oder zum Unterbrechen der Energiezufuhr zu dem den Sog erzeugenden Mittel.
An einem Beispiel wird die Erfindung nun unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist:
1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines dreistufigen Zyklon-Staubsaugers (Separators), in dem die Staubpartikel aus der sekundären Stufe in einem ergänzenden Behälter gesammelt werden, der getrennt von dem Behälter ist, der die Staubparkel aus dem primären Separator sammelt,
3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines alternativen bevorzugten dreistufigen Zyklon-Separators abgeändert durch Einschluß eines Ventils, wie es in 2 gezeigt wird, so daß die Notwendigkeit eines ergänzenden Staubsammelbehälters entfällt,
4 ein Schnitt durch ein abgeändertes unteres Ende in das Strömungssteuerventil, um festzustellen, wann der Staub/Partikelinhalt des Behälters eine vorgegebene Höhe überschreitet,
5 ein Längsschnitt durch einen anderen erfindungsgemäßen dreistufigen Separator,
6 und 6A ein Längsschnitt und eine perspektivische Ansicht von unten eines bevorzugten Kugelventils,
7 und 8 zeigen eine andere Form des Separators und des Ventils.
Ins einzelne gehende Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Ausführungsform eines Zyklon-Vakuumstaubsaugers (Separators) der Bauart, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
Gemäß der Darstellung in den Zeichnungen weist die Vorrichtung einen Saugeinlaß 10 auf, der an einen Schlauch und eine Staubsammelleitung oder an eine rotierende Bürstenanordnung angeschlossen werden kann, wie sie am Boden eines hochkant stehenden Haushalt- oder Gewerbestaubsaugers angeordnet ist.
Der Saugeinlaß tritt tangential in eine allgemein mit 12 bezeichnete zylinderförmige Umschließung und das obere Ende einer Staub- und Schmutzsammeltrommel 14 ein. Im typischen Fall ist der untere Teil 14 bei 16 im Schiebesitz mit dem oberen Gebiet 12 verbunden und weist einen Handgriff 18 auf. Wenn sie voll ist, wird die Trommel 14 vom oberen Ende 12 abgenommen und geleert. Der Schiebesitz muß eine gute dichtende Verbindung zwischen 12 und 14 ergeben, oder eine getrennte Ringdichtung muß verwendet werden.
Der tangentiale Einlaß des Luftstroms bewirkt, daß die eintretende Luft im Innenraum des zylinderförmigen Gebiets 12 umläuft, und wegen der höheren Masse der Staub- gegenüber den Luftpartikeln neigen der im Luftstrom mitgezogene Staub und Schmutz zu einer Wanderung zu den Außenenden des rotierenden Luftstroms und fallen in die Trommel 14, während verhältnismäßig staubfreie Luft dazu neigt, sich spiralförmig nach innen zu bewegen und schließlich durch die vielen Öffnungen, wie eine Öffnung 20, durchzutreten, die in der allgemein mit 22 bezeichneten halbkugelförmigen Schüssel angeordnet sind, die ihrerseits axial zentrisch in dem zylinderförmigen Gebiet 12 angeordnet ist.
Nach dem Durchtritt durch die Löcher 20 steigt die Luft in den oberen zylinderförmigen Hohlraum 24, aus dem sie über die Öffnung 26 austritt und in die Einlaßöffnung 28 am oberen Ende einer konischen Kammer 30 geleitet wird, in der die zweite Trennstufe erfolgt.
Das obere Ende 32 des konischen Gehäuses 30 ist selbst zylinderförmig, und der Einlaß 28 steht mit dem zylinderförmigen Gebiet tangential in der gleichen Weise in Verbindung wie der Einlaß 10 mit dem zylinderförmigen Gebiet 12 verbunden ist.
Es leuchtet ein, daß bei Beginn eines Ansteigens der Höhe von Staub und Partikeln in der Trommel 14 für den sich im Gebiet 12 drehenden Luftstrom eine Neigung bestehen könnte, Staub und Partikel aus der Anhäufung am Boden der Trommel 14 zurück in den Luftstrom zu ziehen, von dem sie durch die Zentrifugalkraft im oberen zylinderförmigen Gebiet 12 abgetrennt wurden. Zum Herabsetzen dieser Neigung ist eine halbkugelförmige Leitfläche 34 vorgesehen, so daß nur ein schmales ringförmiges Gebiet 36 besteht, durch das die Partikel und der Staub aus dem rotierenden Luftstrom im Gebiet 12 in die Trommel 14 fallen können. Die Leitfläche 34 dient zum Trennen des rotierenden Luftstroms im Gebiet 12 vom Staub- und Partikelinhalt der Trommel 14, und sie setzt das Risiko herab, daß Staub und Partikel in 14 in dem rotierenden Luftstrom in 12 mitgezogen werden.
Die halbkugelförmige Oberfläche 22 geht in die entgegengesetzt gebogene halbkugelförmige Oberfläche der Leitfläche 34 über, wo sie beide an das untere Ende des konischen Gehäuses 30 angeschlossen sind.
Das letztere bildet damit die zentrale Stütze für die Leitfläche 34 und für die die Austrittsöffnungen 20 enthaltende halbkugelförmige Oberfläche 22.
Es leuchtet ein, daß das Vorhandensein des unteren Endes des konischen Gehäuses 30 die beiden halbkugelförmigen Oberflächen 22 und 34 durchdringt und deshalb unvollständig macht.
In dem oberen zylinderförmigen Gebiet 32 befindet sich eine mit 38 bezeichnete und von einer zentralen hohlen Achse 40 getragene Turbine. Das untere Ende der Achse 40 ist mit einer kegelstumpfförmigen Fläche 42 ausgebildet, die für die konische Kammer 30 als Zyklonauslöser dient.
Die über die Öffnung 28 in das zylinderförmige Gebiet 32 eintretende Luft versetzt die Turbine in Drehung, und der durch den tangentialen Einlaß der Öffnung 28 in das zylinderförmige Gebiet 32 aufgebaute, sich drehende Luftstrom führt zu einem sich in einer an sich bekannten Weise nach abwärts schraubenden Zyklon. In dem schraubenförmig verlaufenden Luftstrom mitgezogener Staub und mitgezogene Partikel neigen zu einer Ablagerung am unteren Ende der konischen Kammer 30, wo sie durch eine kreisförmige Öffnung 44 in einen sekundären Sammelbehälter 46 eintreten, nachdem sie zuerst um eine schraubenförmige Leitfläche 48 am oberen Ende des sekundären Behälters 46 geströmt sind.
Der letztere ist in seiner Ausgestaltung ebenfalls konisch und komplementär zu dem konischen Gehäuse 30. Der Innenraum des konischen sekundären Behälters 50 dient zum Sammeln von Staub und Partikeln, die durch den in der konischen Kammer 30 aufgebauten Zyklon abgetrennt wurden. Man sieht jedoch, daß die Wand des sekundären Behälters 46 den Innenraum 50 von dem ringförmigen Gebiet 52 abtrennt, in dem der abgetrennte Staub- und Partikelinhalt aus dem primären Luftstrombehälter 12 aufgesammelt wird.
Das Zentrum der Schraube 48 bildet ein ebenes kreisförmiges Ende 54 in einem kurzen Abstand unter dem vom Ende der konischen Kammer 30 führenden zylinderförmigen Durchgang 44, und im typischen Fall liegt der Durchmesser von 44 in der Größenordnung von 10 mm, und der Abstand zwischen dem offenen Ende von 44 und der Platte 54 liegt in der Größenordnung von einigen wenigen Millimetern. Die nach unten aufsteigende Spirale der Luft in 30 reversiert in der Nähe des unteren Endes 30 unter Ausbildung eines sich nach oben schraubenförmig bewegenden zentralen Wirbels (nicht dargestellt), der sich in der allgemeinen Richtung des Pfeils 56 bewegt zum Eintritt in und Durchlauf durch den hohlen Innenraum 58 der Achse 40 und in ein zylinderförmiges Gebiet oberhalb des die Turbine 38 aufnehmenden zylinderförmigen Gebiets 32. Der Durchgang von 58 nach 60 erfolgt durch Fenster, wie 62, in einer kegelstumpfförmig geformten Haube 63, die auf der Achse 40 angeordnet ist und sich mit der Turbine 38 dreht. Obere und untere Wände der Haube 64 bzw. 66 sind geschlossen, so daß die in das zentrale Gebiet der Haube 63 eintretende Luft nur durch die Fenster, wie 62, austreten kann. Zwischen den Fenstern angeordnete, radial verlaufende Flansche, wie 65, erteilen dem austretenden Luftstrom bei seinem Eintritt in das zylinderförmige Gebiet 60 eine Drehung, und die Luft läuft dann durch die Kammer 60 spiralförmig nach oben unterstützt durch eine sich drehende Schraube 68, die auf einer zweiten horizontalen Achse 70 befestigt ist, die sich mit der Haube 63 dreht.
Luft aus 58 kann nicht axial in den Innenraum 78 der zweiten hohlen Achse 70 eintreten, muß aber durch die Fenster 62 durchtreten, und nach einem Umwälzen in der Kammer 60 tritt sie entweder über die Löcher, wie 80, in der Wand der oberen Achse in den Innenraum 78 der oberen Achse 70 ein oder kann die Kammer 60 über den Auslaß 82 verlassen und tritt wieder in den Luftstrom unterhalb der Haube 63 ein über eine in dem zy linderförmigen Gebiet 32 am oberen Ende der konischen Wirbelkammer 30 angeordnete Einlaßöffnung 84. Die Öffnung 84 geht ebenso wie die Einlaßöffnung 28 in tangentialer Richtung in das zylinderförmige Gebiet 32 über, so daß die aus 82 eintretende Luft im zylinderförmigen Gebiet 32 umläuft und das Drehen der Turbine 38 weiter unterstützt und schließlich mit dem über 28 eintretenden Luftstrom verschmilzt zum Durchqueren der konischen Kammer 30 vor dem Hochsteigen im Mittelpunkt von 30, wie dies vorstehend beschrieben wurde, und tritt in das Gebiet 58 ein.
Infolge des Weges, auf dem Luft aus der oberen Kammer 60 über die Öffnung 82 gesammelt wird, enthält sämtliche über die Öffnung 82 austretende Luft vorzugsweise Staub oder Partikel schwerer als Luft gegenüber denen in der Nähe des Mittelpunkts der Kammer 60, und damit neigt der Rückweg nach 84 zu einem Gehalt an Staub und Partikeln, die durch die letzte Trennstufe im Gebiet 60 nicht abgetrennt wurden, während die über die Löcher 80 in das Gebiet 78 eintretende Luft dazu neigt, von Staub und Partikeln frei zu sein.
Obgleich es nicht in Einzelheiten gezeigt wird, steht 78 mit einer Saugvorrichtung 79, wie einem Gebläse oder einer von einem Elektromotor oder dergleichen angetriebenen Turbine in Verbindung, deren Wirkung darin liegt, Luft in der Richtung des Pfeils 74 aus dem im übrigen Teil der Zeichnung dargestellten Gerät anzuziehen. Es ist dieser von dem rotierenden Gebläse oder der (nichtgezeigten) Turbine bewirkte Sogeffekt, der den bei 10 eintretenden Luftstrom und die allgemeine Luftströmung durch das Gerät, wie dies zuvor beschrieben wurde, aufbaut.
Es wurde gefunden, daß das in 1 gezeigte Gerät mit einem sehr hohen Trennungswirkungsgrad arbeiten kann, so daß nur ein sehr geringer Staub- und Partikelgehalt in dem 78 verlassenden Luftstrom verbleibt, und ein Verzicht auf das Filter, das normalerweise in dem Untendruckreinigungsgerät an einer Stelle gerade vor dem den Unterdruck erzeugenden Gebläse oder der dieses erzeugenden Turbine angeordnet ist, wurde als möglich angesehen. Das Vorhandensein eines solchen Filters setzt den Luftstrom und damit den durch das Gebläse und/oder die Turbine bewirkten Sogeffekt wesentlich herab, und durch Weglassen eines solchen Filters werden der Luftstrom durch das Gerät und da mit die Luftgeschwindigkeiten in den verschiedenen rotierenden Luftströmen und im Zyklon erhöht und damit der Trennwirkungsgrad verbessert.
Da sich die hohle Achse 70 mit der Haube 63 dreht und eine Drehung der Wand 86 nicht erwünscht ist, muß eine Drehdichtung 88 zwischen dem rotierenden Abschnitt 70 und dem ortsfesten Abschnitt 86 eingesetzt werden. Dies können zum Beispiel komplementär abgeschrägte Stirnseiten zwischen den beiden zylinderförmigen Wänden mit Lagermaterial bei 90 und 92, wie es in 1a gezeigt wird, sein.
Obwohl eine einzige Turbine beschrieben wird, kann 38 aus zwei ähnlichen Turbinenblätteranordnungen aufgebaut werden, von denen jede gemäß der Darstellung die halbe axiale Länge der Turbine 38 einnimmt und jede auf der Achse 40 befestigt ist, wobei die Schaufeln einer Turbine um die halbe Teilung der Schaufeln der anderen Turbine versetzt sind, so daß die Anzahl der Turbinenschaufeln effektiv verdoppelt und damit deren Wirkungsgrad erhöht wird.
1b ist ein Schnitt durch das zylinderförmige Gebiet 12 von 1 und zeigt den tangentialen Einlaß 10 und die Zylinderform der Wand der konischen Kammer 30, wo sie geschnitten ist, die kleine Öffnung am unteren Ende der Kammer 30 und den dazwischenliegenden zylinderförmigen Umriß der Wand 22, wo die Halbkugelfläche 22 durch den Querschnitt geschnitten wird.
1c ist ein Schnitt durch CC in 1 und zeigt, wie die Auslaßöffnung 26 mit dem zylinderförmigen Gebiet 24 in Verbindung steht und das Verbleiben der Luftmasse in Drehung unterstützt, während diese aufgrund des tangentialen Auslasses 26 aus dem Gebiet 24 in dieses austritt.
1d ist ein Schnitt entlang DD in 1 und zeigt eine Anordnung der Einlaßöffnung 28 und der Rückkehröffnung 84 im Gebiet der Turbine 38.
1e ist ähnlich der 1d, zeigt aber andere Lagen für die Öffnungen 28 und 84, falls dies erwünscht ist.
Das entscheidende Merkmal ist, daß eine bei ihrem Eintritt bei 28 aufgebaute, in 32 rotierende Luftmasse dazu neigt, an der Öffnung 84 vorbeizuwirbeln und diese kreisförmige Bewegung um 32 beizubehalten, statt bei 84 einzutreten. Auf die gleiche Weise wird über 84 nach 32 zurückgeführte Luft in den rotierenden Luftstrom zurückgeführt, der durch die durch 28 eintretende Luft ausgelöst wird, und für die Luft besteht keine Neigung zum Eintreten in die Öffnung 28 während ihrer Drehbewegung in 32.
Aus Gründen der Klarheit werden die Turbinenschaufeln in den 1d und 1e nicht gezeigt, stattdessen wird die Turbine in 1f gezeigt. Diese zeigt die hohle Achse 40, das zentrale Gebiet 58 und acht gebogene Turbinenschaufeln, von denen eine mit 41 bezeichnet ist. Gemäß der Darstellung in 1f wird die Turbine von oben gezeigt. Es leuchtet aber ein, daß die in das Gebiet 32 eintretende Luft gegen die Oberfläche 43 der Schaufel 41 (und die entsprechende Oberfläche jeder der anderen Schaufeln) zum Auslösen einer Drehung der Turbine gerichtet sein sollte.
Bei Anordnung von zwei Turbinen auf der Achse 40 weist jede die gleiche Ausgestaltung auf, wie dies in 1f gezeigt wird, aber von der halben axialen Tiefe von 38, so daß die beiden Schaufeln in den gleichen axialen Raum passen, und sie sind so befestigt, daß die Schaufeln einer Turbine bei Betrachtung in Axialrichtung die Räume zwischen den Schaufeln der anderen Turbine einnehmen. Die Schaufeln der zweiten Turbine werden bei ihrer Anordnung in 1f in gestricheltem Umriß gezeigt, und eine dieser Schaufeln trägt das Bezugszeichen 45.
1g ist ein Schnitt durch 1 auf der Linie GG und zeigt die Auslaßöffnung 82, die tangential verbunden ist mit dem zylinderförmigen Innenraum 60 und der zylinderförmigen Wand 70 der hohlen Achse, auf der die Schraube 68 befestigt ist, deren oberes Ende bei 69 gezeigt wird.
Es leuchtet ein, daß die Schraube mit einer verhältnismäßig engen Passung in dem die Kammer 60 bildenden zylinderförmigen Gehäuse sitzt.
Obgleich es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, hat es sich für die Öffnungen 80 in der Wand 70 als vorteilhaft herausgestellt, ein kurzes Stück nach dem Beginn der Schraube am unteren Ende 70 zu beginnen und ein kurzes Stück vor dem Ende der letzten Windung der Schraube am oberen Ende von 70 zu enden.
Im typischen Fall sind die Öffnungen 80 kreisförmig und weisen einen Durchmesser von 1,7 mm auf, und annähernd 1200 solcher Löcher sind in der Wand 70 ausgebildet.
Im typischen Fall weist die Schraube einen Winkel im Bereich von 2 bis 10°, im typischen Fall 4°, auf.
2 zeigt eine Abänderung des unteren Endes des konischen Zyklontrennrohrs 30. Das untere Ende läuft in der Kammer 31 anstelle der zylinderförmigen Düse 44 von 1 aus, und im Gehäuse 31 befindet sich eine dem Teil 48 von 1 entsprechende Schraube.
Der Spalt zwischen der Oberseite 54 des zentralen Gebiets der Schraube 40 und dem unteren Ende des konischen Rohrs 30 wird so ausgewählt, daß er die gewünschten Ziele erreicht, nämlich freier Einlaß des Staubes und der Partikel in der Richtung des Pfeile 33 und 35 in die Schraube und anschließend in das untere Gebiet der Kammer 31, aber mit einem minimalen Übergang von Staub oder Partikeln in der umgekehrten Richtung.
Ein Käfig 39 verläuft unter der Kammer 31 und ist gegenüber dem durch die Dichtung 37 gebildeten Ventilsitz symmetrisch angeordnet. Im Käfig befindet sich eine Kugel 41, die mit der Ventilsitzdichtung 37 zum Schließen der in die Kammer 31 führenden Öffnung zusammenwirken kann. Die Dichte der Kugel wird so gewählt, daß ein aufsteigender Luftstrom, der in Aufwärtsrichtung in und durch den Käfig in die Kammer 31 eintritt, ein Anheben der Kugel bewirkt und bei Anlage an der Lippendichtung 37 zu einem Ventilschließglied wird.
Der Käfig enthält eine Basis 43, deren innere Oberseite als eine flache Pyramide bei 45 ausgebildet ist und bei einer Luftströmung Null die Kugel von der Basis des Käfigs fern hält, und die Kugel kann unter der Einwirkung der Schwerkraft fallen und läßt die durch die Ventilsitzdichtung 37 gebildete Öffnung offen.
Bei Abwandlung des Gerätes nach 1 in das in 2 gezeigte Gerät kann der sekundäre Behälter 46 weggelassen werden. Die Gesamtheit der Trommel 14 steht nun zum Ablagern jeglichen Staubs und jeglicher Partikel, die beim Trennvorgang anfielen, zur Verfügung, sei es während der primären Trennstufe in dem zylinderförmigen Gebiet 12 oder der sekundären Stufe, die durch die umgekehrt gerichtete Zyklonwirkung im konischen Gehäuse 30 bedingt wurde.
Die Anordnung nach 2 ermöglicht dies, da nach dem Aufbau des Luftstroms im Gerät ein Teil der bei 10 eintretenden Luft in den unteren Teil der Trommel 14 abgelenkt wird und durch den Käfig 39, die durch den Ventilsitz 37 gebildete Öffnung, durch die Schraube 48 und in das konische Gehäuse 30 nach oben steigt. Der Luftstrom wird die Kugel 41 jedoch anheben und mit der Dichtung 37 (was in gestricheltem Umriß gezeigt wird) in Anlage bringen zum Schließen der Öffnung am unteren Ende der Kammer 31, und anschließend wird das Gerät im wesentlichen so arbeiten, wie dies mit Bezug auf 1 beschrieben wurde. Der Hauptunterschied liegt darin, daß die durch die Zyklonwirkung in dem konischen Gehäuse 30 abgetrennten Partikel und der abgetrennte Staub nun in Richtung der Pfeile 33 und 35 austreten und nach Durchqueren der Schraube 48 in der kleinen Kammer 31 verbleiben. Wenn der Luftstrom am Ende eines Reinigungsvorgangs ausläuft, fällt die Kugel 41 sofort von ihrer in 2 in gestrichelten Linien gezeigten Lage in ihre untere Lage, und sämtliche Staub- und Schmutzpartikel in der Kammer 31 fallen durch die die Kugel umschließende Öffnung und durch die Öffnungen im Käfig 39 heraus zum Verbinden mit dem Rest der in der Haupttrommel 14 gesammelten Staub- und Schmutzpartikel.
Bei jedem neuen Einschalten des Geräts wird der Luftstrom wieder aufgebaut, und der Vorgang wiederholt sich mit dem anfänglichen Schließen der Öffnung durch die Anlage der Kugel 41 an der Dichtung 37 und dem Ansammeln von Staub- und Schmutzpartikeln in der Kammer 31. Bei erneutem Abschalten des Geräts werden die in 31 angesammelten Staub- und Schmutzpartikel die Kammer wieder über den nun offenen Ventilsitz verlassen und sich mit dem Rest der Staub- und Schmutzpartikel in der Haupttrommel 14 vereinen.
Die Kugel 41 und die Dichtung 37 bilden damit ein Einwegventil, das im Zusammenwirken mit der Schraube 48 ein Eintreten von Staub- und Schmutzpartikeln bei Aufbau eines Luftstroms in das untere Ende des konischen Gehäuses 30 verhindert. Dies bildet wirkungsvoll einen sekundären Behälter für die aus der sekundären Trennung aufgesammelten Staub- und Schmutzpartikel. Diese sekundäre Trennung tritt in dem konischen Gehäuse 30 auf, bis ein Vermischen der in ihm gesammelten Schmutzpartikel und des Staubs mit denen im verbleibenden Teil der Trommel 14 opportun ist.
3 zeigt ein alternatives Zyklontrenngerät auch mit den mit der primären Trennstufe und dem Staubsammelbehälter 14 verbundenen Merkmalen. Damit wird bei 10 eintretende, mit Staub beladene Luft wie zuvor zu einer Bewegung auf einer kreisförmigen Bahn im Gebiet 12 veranlaßt. Staubpartikel neigen zu einem Herunterfallen in Richtung auf den Boden des Behälters 14, und Luft mit wesentlich weniger Staubpartikeln tritt durch die kleinen Löcher 20 durch und in das darüber befindliche Sammelleitungsgebiet zum Austreten über 26.
Bei der in 3 gezeigten Anordnung muß der nun von Staub freie Luftstrom in das obere Ende einer Zwischenkammer 90 über eine Einlaßöffnung 92 eintreten. Wie bei der Einlaßöffnung 20 liegt die Einlaßöffnung 92 tangential zu dem im allgemeinen Kreisquerschnitt der Kammer 90 und wie zuvor wird die eintretende Luft auf einen Rotationspfad gebracht, der, da im oberen Gebiet dere Kammer 90 ein Auslaß nicht vorhanden ist, auf einer durch die Schraube 94 bestimmten schraubenförmigen Bahn nach unten zu wandern beginnt, wobei die Schraube um einen zentralen hohlen Schaft 96 herum mit enger Passung in der Kammer 90 sitzt.
Der Luftstrom aus der Kammer 90 erfolgt über eine sehr große Zahl von in der Wand des hohlen Schafts 96 ausgebildeten sehr kleinen Löchern. Der Schaft steht mit einer oberen Kammer 98 in Verbindung, in der eine andere Schraube 100 angeordnet ist, deren Sinn noch später beschrieben werden wird.
Eins der Löcher in der Wand des Schaftes 96 trägt das Bezugszeichen 102. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die Löcher in einem kurzen Abstand (gemessen in Umfangsrichtung des Schaftes), nachdem die Schraube 96 begonnen hat, beginnen und in einem kurzen Abstand (gemessen in Umfangsrichtung des Schaftes) vor dem Ende der Schraube auslaufen.
Bei einer Anordnung besteht eine Umfangslänge von annähernd 15 mm der ungelochten Schaftwand an einem Ende der Schraube, und annähernd 40 mm gemessen in Umfangsrichtung der ungelochten Schaftwand besteht am anderen Ende der Schraube. In jedem Fall wird die Umfangslänge von einer Stelle am Ende der Schraube um den Schaft herum gemessen.
Unter der letzten Windung der Schraube verläuft der Schaft 96 nach unten in den unteren Gebieten der Kammer 90 und endet in einem konischen Verschluß 104, der auch gelocht sein kann.
Die sich schnell bewegenden Staubpartikel neigen zu einem Herausfliegen in die äußeren Umfangsgebiete der Schraube und setzen ihre Bahn nach unten in die unteren Gebiete der Kammer 90 fort. Anschließend werden sie nach unten durch die Schraube 48 durchtreten und sich in dem unteren Gebiet der kleinen Sammelkammer oberhalb des durch die Kugel 41 gebildeten Rückschlagventils ansammeln und werden am Ende des in bezug auf 2 beschriebenen Unterdruckbildungsvorgangs in den Sammelbehälter 14 freigegeben.
Die Luft, die durch die kleinen Löcher 102 durchtritt und durch den hohlen Innenraum des Schafts 96 aufsteigt, wird in bezug auf Staub- und Schmutzpartikel weiter frei und wird in die obere Kammer 98 hochsteigen und durch das nach unten verlaufende konische Ende 106 am unteren Ende des zylinderförmigen Rohrs 108 abgelenkt, wobei das obere Ende des Rohrs 108 mit der (nichtgezeigten) Unterdruckquelle in Verbindung steht, zum Beispiel einem motorisch angetriebenen Gebläse oder einer Turbine.
Zwischen ihren Enden verläuft eine Schraube 100 um das Rohr 108 und liegt in ähnlicher Weise, wie die Schraube 94 die Kammer 90 einnimmt, mit einer engen Passung in dem zylinderförmigen Gehäuse 98. In der Wand des Rohres innerhalb der Windungen der Schraube sind jedoch keine Öffnungen ausgebildet. Stattdessen ist ein Gebiet 110 des Rohrs zwischen dem unteren Ende der Schraube und dem nach unten zeigenden konischen Verschluß 106 mit einer gelochten Wand mit einer großen Anzahl von Öffnungen ausgebildet, von denen eine das Bezugszeichen 112 trägt.
In die Kammer 98 eintretende Luft tritt zum Teil durch die Löcher 112 durch und steigt in dem Rohr 108 nach oben. Die sich umwälzende Luft wird diejenige sein, die sich in dem zentralen Gebiet des Luftstroms befindet, der durch die Einwirkung des nach unten weggebogenen Konus 106 nicht wesentlich abgebogen wurde. Es wurde gefunden, daß die Wirkung des Konus darin liegt, ein weiteres Ausmaß an Trennung einzuführen, indem die mit Partikeln beladene Luft nach der Ablenkung durch den Konus auf einer geraden Linie weiterläuft und zu einem Eintreten in die Schraube 100 neigt, statt die Richtung zu ändern und in die kleinen Löcher 112 im Abschnitt 110 einzutreten. Nach dem Eintreten der mit Partikeln beladenen Luft in die Schraube kann sie die Kammer 98 nur über die Schraube durchqueren und über den Auslaß 114 am oberen Ende der Kammer 98 verlassen, von wo sie in einen zweiten oder Rückkehreinlaß 116 am oberen Ende der Zwischenkammer 90 zurückgeführt wird. Dort wird sie mit dem vom Einlaß 92 eintretenden Luftstrom mitgezogen, und sämtliche in dem Luftstrom verbleibenden Staubpartikel neigen zu einem Herausgeworfenwerden aufgrund der Kreisbewegung der Luft, bei deren fortschreitender Bewegung in der Schraube 94 nach unten, wiedereinmal zum Aufsammeln in der kleinen Kammer unter der Schraube 98, wie es beschrieben wurde, unter Belassen von reiner Luft zum Durchtritt durch die Öffnungen 102.
Bei Verwendung des in 3 gezeigten Gerätes sind sehr hohe Trennwirkungsgrade erzielt worden.
Das in 2 und in 3 gezeigte untere Ende des Käfigs 39 enthält eine Höhenmeßvorrichtung, wie sie in 4 gezeigt wird. Gemäß der Darstellung in den 2 und 3 weist das untere Ende des Käfigs 39 ein kegelstumpfförmiges Gehäuse mit einem flachen Winkel auf, und dies wird in weiteren Einzelheiten im Schnitt in 4 gezeigt.
Der Innenraum des kegelstumpfförmigen Gehäuses 118 umschließt einen Mikroschalter 122 mit einem Betätigungsarm 124, der bei Herabdrücken in Richtung nach oben den Zustand des Schalters ändert.
Eine flexible Membranblende 126 verläuft über einer Öffnung in der Unterseite des Gehäuses 118. Die Blende wird an ihrem Ort durch einen Seegerring oder eine andere Haltevorrichtung 128 gehalten und ist so ausgebildet, daß, falls die Höhe der Ansammlung aus Staub- und Schmutzpartikeln in dem Behälter 14 derart wird, daß er mit der Membranblende 126 Kontakt macht und gegen diese drückt, der Schalter betätigt und die Kontakte geschlossen werden (oder geöffnet, wie es der Fall sein mag).
Eine elektrische Verbindung, wie 128, schließt die Schalterkontakte an ein Relais oder eine Kontaktvorrichtung an, so daß die Energiezufuhr bei Betätigung des Schalters vom Saugmotor weggenommen wird, so daß das Gerät seine Funktion beendet. Ein entweder sicht- oder hörbares Warnsignal kann zur Mitteilung an den Anwender erzeugt werden, daß der Behälter nun voll ist und vor einer weiteren Anwendung geleert werden sollte.
Obwohl eine Darstellung fehlt, kann an dem Gerät ein Signalwarnmittel mit einer vorzugsweise sichtbaren Natur vorgesehen werden, um mit einer Warnmitteilung oder einem kodierten Signal anzuzeigen, daß der ein Leeren des Behälters erfordernde Zustand vorliegt. Im typischen Fall kann dies eine LED-Anzeige oder eine einfache elektromechanisch bewegte Fahne sein, die zur Anzeige einer unterschiedlich gefärbten Fläche der Fahne in einem Fenster verschoben wird, zum Beispiel wird ein grünes Gebiet der Fahne nun durch ein rotes ersetzt und zeigt an, daß der Behälter voll ist, sobald der Mikroschalter betätigt wurde.
Obwohl in Verbindung mit der Ausführungsform nach den 2 und 3 eine Beschreibung vorliegt, kann eine Höhenmeßvorrichtung in dem inneren oder äußeren Sammler 50, 52 der 1 eingebaut werden. Bei Erzeugung eines Warnsignals in Verbindung mit der Anordnung nach 1 zeigt dies einfach an, ob es die innere oder äußere Sammelkammer ist, der voll wurde.
In dem in 5 gezeigten alternativen Separator wird die mit Partikeln beladene Luft in den Einlaß 174 eingesaugt, sobald ein Unterdruck durch Betätigung einer motorisch angetriebenen, einen Unterdruck erzeugenden Gebläse-Turbine 176 erzeugt wird. Der eintreffende Luftstrom verläuft im allgemeinen tangential zu der Wand des zylinderförmigen Gehäuses 178 und wird dadurch zum Ausbilden einer am oberen Ende des Gehäuses im Gebiet 180 umlaufenden Luftmasse gebracht. Zentrisch ist ein zylinderförmiger Zyklonerzeuger 182 angeordnet, der in eine halbkreisförmige Hülle 184 mit einer sehr großen Anzahl von sehr kleinen Öffnungen 186, durch die Luft durchtreten kann, eintritt.
Unter der Oberfläche 184 ist eine ähnliche, aber entgegengesetzt konvex gebogene Umhüllung 188 angeordnet, die fast bis zu der Innenwand des Gehäuses 178 verläuft. Zentrisch zu 182 und 184 verläuft eine kegelstumpfförmige Rohrfläche 185 axial nach unten zur Verbindung mit einer Öffnung 190 im Zentrum der Ummantelung 184. Eine ein niedriges Gewicht aufweisende Kugel 192, die normalerweise das untere Ende des Gehäuses 194 einnimmt, wird unter der Einwirkung eines durch das Gehäuse 194 hochströmenden Luftstroms ansteigen und die Öffnung 190 erfassen und abschließen. Dies wird bei 192' in gestricheltem Umriß gezeigt.
Das rasche Umwälzen der Luft in 180 neigt zum Abtrennen der im Luftstrom enthaltenen Partikel von der Luft aufgrund der Zentrifugalkräfte, so daß die Partikel zur Wand des Gehäuses 178 wandern und unter der Einwirkung der Schwerkraft an der Ummantelung 188 vorbeifallen in das die Partikel aufsammelnde Gebiet 196 des Gehäuses 178. Das letztere liegt in zwei Teilen vor, dem oberen Teil 180 und dem unteren Teil 196, und der untere weist zum Unterstützen beim Tragen zum Leeren bei Füllung einen Handgriff 198 auf.
Die den Luftstrom durch 174 auslösende Unterdruckquelle 176 nimmt dies über die Öffnungen 186 vor, so daß der ankommende Luftstrom schließlich seine Richtung ändert und durch die Öffnungen 188 durchtritt und durch den hohlen Innenraum der Hülle 184 und den Zyklonauslöser 180 in eine Leitung 200 eintritt, die bei 201 einen Auslaß auf weist, aus dem die nun größtenteils partikelfreie Luft über eine (nichtgezeigte) Leitung zu einem Einlaß 202 einer weiteren Trennstufe gelangt, die in einem koaxial über dem Gehäuse 178 und der Leitung 200 angeordneten zylinderförmigen Gehäuse 204 enthalten ist. Das Gehäuse 204 enthält eine erste, nach abwärts verlaufende kegelstumpfförmige axiale Verlängerung 203, die zu einem zweiten kegelstumpfförmigen Glied 206 führt. Der Innenraum von 204 steht bei offenem Kugelventil 190, 192 mit dem Partikel aufsammelnden Behälter 196 in Verbindung, und das kegelstumpfförmige Glied 106 bildet die vorstehend erwähnte kegelstumpfförmige Oberfläche 85 aus.
Zentrisch zum Gehäuse 204 ist ein nach unten verlaufendes Rohr 208 vorgesehen, dessen unteres Ende bei 210 abgedeckt ist, und die zylinderförmige Wand der Kappe ist bei 212 geöffnet.
Oberhalb der Kappe 210 befindet sich eine zwei Windungen aufweisende schraubenförmige Leitfläche 214 am oberen Ende von 204 in Umfangsrichtung abgelegen von 202 in einem zweiten Einlaß 216, zu dem die Partikel enthaltende Luft aus der dritten Stufe zurückgeführt wird.
Obwohl eine schraubenförmige Leitfläche als notwendig oberhalb des Kugelventils in 3 gezeigt wird, wurde gefunden, daß bei ausreichendem Abstand zwischen der Unterseite von 210 und der Öffnung 190 in 5 keine schraubenförmige Leitfläche bei der Anordnung von 5 benötigt wird.
Das Rohr 208 dient als Luftauslaß aus 204, und der durch 208 nach oben gelangende Luftstrom wird kreisförmig in sämtlichen Richtungen durch ein nach unten zeigendes konisches Ende 218 eines zylinderförmigen Verschlusses eines axial verlaufenden rohrförmigen Gliedes 220 in einem zylinderförmigen Gehäuse 222 abgelenkt. Die zylinderförmige Wand des Verschlusses ist unter Ausbildung eines Auslasses vom Innenraum von 222 zur Sogquelle 176 wie bei 224 gelocht.
Partikelhaltige Luft aus 208 neigt zum Abgeben der Partikel bei einer plötzlichen Richtungsänderung der Luft bei ihrem Ablenken in einer radialen Richtung bei Auftreffen auf die konische Endfläche 218 und läuft bei Anlangen im Innenraum des Gehäuses 222 in einer radialen Richtung in Richtung auf die Öffnungen in der Kappe 218. Die Partikel werden in das untere Ende einer drei Windungen aufweisenden Schraube 226 gezogen, und nach Durchlauf durch die Schraube verlassen die Partikel das Gehäuse 222 über den Auslaß 228 und werden über eine nichtgezeigte Leitung zum Einlaß 216 in der Kammer 204 zurückgeführt zum Vermischen mit der von 202 ankommenden, mit Partikeln beladenen Luft zwecks Abtrennung von dieser durch erneutes Durchlaufen der Schraube 214 und des zum und vom unteren Ende von 206 wandernden Zyklons.
Im wesentlichen partikelfreie Luft tritt über die Öffnungen 224 durch das Rohr 220 aus zur Sogquelle 176, und es wird gefunden, daß die Trennung insgesamt so wirksam sein kann, daß für den Weg durch 220 zur Quelle 176 ein Filter nicht benötigt wird.
Gemäß der Darstellung in 6 wird die Kugel frei in einem zylinderförmigen Gehäuse 194 gehalten, dessen oberes Ende 230 dichtend am unteren offenen Ende der Ummantelung 184 von 3 befestigt ist. Radiale Vorsprünge 232, 234 verhindern ein Durchfallen der Kugel durch das untere offene Ende des Gehäuses 194, und gemäß der Darstellung in 7 sind vier solcher radialen Vorsprünge vorgesehen, 232, 234, 236 und 238. Nahe am oberen Ende des Gehäuses 194 befindet sich ein ringförmiger Vorsprung 240, der einen Ventilsitz bildet, der mit der Kugel 192 zum Abschließen des Luftdurchgangs durch die durch die ringförmigen Vorsprünge 240 ausgebildete Öffnung 242 zusammenwirkt bei erstem Anlegen von Unterdruck an das System und bei (durch einen Luftstrom in Aufwärtsrichtung) angehobener Kugel.
Wenn der Durchmesser der Kugel 192 etwas kleiner als der Innenraum des Gehäuses 194 ist, können Partikel, die sich über der Kugel 192 (wenn sie sich in ihrer bei 192' gezeigten oberen Stellung befindet) ansammeln, an der Kugel vorbei und durch die Öffnungen wie 244, 246, 248 und 250 fallen zum Verlassen des Gehäuses in den Behälter 196.
Eine (nichtgezeigte) Höhenmeßvorrichtung kann in die Konstruktion des in den 5 bis 7 gezeigten Separators eingebaut werden.
Die 7 und 8 zeigen, wie eine andere als die in den früheren Figuren gezeigte Bauart des Ventils verwendet werden kann. Das Ventil ist in einem Gehäuse 251 angeordnet und weist einen konischen Ventilkegel 252 am unteren Ende einer Spindel 254 auf, an deren oberem Ende sich eine Kappe 256 befindet. Ein Ventilsitz 258 enthält einen O-Ring 260, gegen den die konische Fläche des Ventilkegels 252 zum Schließen des Ventils nach Aufbau des Luftstroms durch das Gerät gedrückt wird. Die Spindel 254 läuft durch den Ventilkegel durch und wird verschiebbar in einer Führung 262 in einem Querglied 264 aufgenommen, der über das untere Ende des Gehäuses 251 verläuft. Das Querglied 264 und die Führung 262 werden in der Teilansicht von 8A gezeigt.
Partikel können durch das offene Ende des Rohrs 30 oder 185 (siehe 1 und 5) während des Betriebs nach unten durchtreten und verbleiben bis zur Beendigung des Luftstroms über dem Ventilkegel 252, worauf der Ventilkegel fällt und die Partikel an der konischen Oberfläche des Ventilkegels vorbei und um das Querglied 264 herum in den gemeinsamen Behälter 14 fallen können.
Eine Feder (die nicht gezeigt ist) kann zwischen der konischen Oberfläche 252 und dem oberen Ende 266 der Umschließung 251 (oder zwischen der Kappe 256 und dem Ende 266) eingepaßt werden, so daß sich der Ventilkegel bei Abfallen des Luftstroms unter der Einwirkung der Feder öffnet.
Das hier beschriebene Gerät kann auch zum Trennen von Flüssigkeiten (zum Beispiel Wasser) von Gasen (zum Beispiel Luft) verwendet werden, da Flüssigkeiten im allgemeinen dichter als Gase sind. Falls Feststoffpartikel aus Material mit einer Dichte größer als die gasförmigen oder flüssigen Phasen vorliegen, können diese auch zusammen mit der flüssigen Phase von der gasförmigen Phase getrennt werden, und in einem zweiten Durchlauf durch das Gerät oder mit einem Durchlauf durch ein zweites ähnliches Gerät können die Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt werden, vorausgesetzt, daß die relativen Dichten ausreichend verschieden sind.
Bei jeder Gelegenheit, bei der eine Flüssigkeit vorhanden ist, kann ein Flüssigkeitsabscheider oder ein Filter vorgesehen werden, falls die Sogquelle durch sie erreichende Flüssigkeit verschmutzt oder beschädigt werden könnte, falls sie ein durch einen Elektromotor angetriebenes Gebläse aufweist, oder es müssen Schritte zum Abtrennen jeder Flüssigkeit vom Motor vorgenommen werden. Alternativ könnte eine nichtelektrische Pumpe verwendet werden, die bei einem Durchlauf von Flüssigkeit durch sie nicht nachteilig beeinflußt wird.
Bei Darstellung einer Schraube in irgendeiner der Zeichnungen liegt der Schraubenwinkel im typischen Fall im Bereich von 2° bis 10° und vorzugsweise in der Größenordnung von 4°.

Claims

Gerät zum Abtrennen von partikelförmigem Material von einem durch Sog bewirkten Luftstrom mit: (1) einer primären Trennkammer (180), in der die in dieser enthaltenen Partikel durch Zentrifugalkraft vom Luftstrom abgetrennt werden, (2) einem Haupt-Partikelsammelgebiet (196), in das die durch die primäre Trennung (180) abgetrennten Partikel unter der Einwirkung von Schwerkraft fallen können, (3) einer sekundären Trennkammer (204) strömungsunterhalb der primären Kammer (180), zu der nicht in der ersten Trennkammer getrennte Luft und Partikel gelangen, (4) einem Luftauslaß an einem Ende der sekundären Kammer (204), durch den von Partikeln im wesentlichen freie Luft austreten kann, gekennzeichnet durch (5) ein mit dem anderen Ende der sekundären Kammer (204) zusammenwirkendes Partikelsammelzwischengebiet (194), in dem sich Partikel nach der Trennung durch Zentifugalkraft von der durch die sekundäre Kammer (204) strömenden Luft sammeln, (6) einem Ventil (192) zwischen dem Partikelsammelzwischengebiet (194) und einem zweiten Partikelsammelgebiet, das nach Maßgabe der Luftströmung durch das Gerät in Betrieb gelangt zwecks Schließens, sobald der Luftstrom eine gegebene Strömungsgeschwindigkeit erreicht und übersteigt, und das sich öffnet, wenn der Luftstrom unter eine gegebene Strömungsgeschwindigkeit fällt, damit in dem Zwischengebiet (194) gesammelte Partikel in das Hauptsammelgebiet (196) gelangen können, und (7) einer Öffnung (190) in dem anderen Ende der sekundären Kammer (209), durch die Partikel aus der sekundären Trennkammer in das Sammelzwischengebiet (194) gelangen können und in Richtung auf die sich die sekundäre Trennkammer verjüngt, wobei die Querschnittsfläche der Öffnung (190) unter der des Zwi schengebiets (194) liegt, wobei die herabgesetzte Größe der Öffnung (190) für das partikelförmige Material in dem Zwischengebiet (194) die Neigung zu einem Zurücksaugen in die sekundäre Trennkammer (204) während des Aufbaus der Luftströmung herabsetzt.
Gerät wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Ventilmittel mit der Hand betätigbar ist.
Gerät wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Ventilmittel elektrisch betätigbar ist.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, wobei das Ventil ein verschiebbares Schließglied aufweist.
Gerät wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei das verschiebbare Schließglied eine unverlierbare Kugel mit niedrigem Gewicht ist, die durch den Luftstrom zum Schließen der Öffnung in das andere Ende der sekundären Kammer gezogen wird.
Gerät wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei das Gerät so montiert ist, daß die Kugel bei Beenden des Luftstroms unter der Einwirkung der Schwerkraft zum Öffnen der Öffnung zurückfällt.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, wobei eine Leitfläche vorgesehen ist zum weiteren Herabsetzen der Neigung des partikelförmigen Materials zum Zurücksaugen durch die Öffnung während des Aufbaus der Luftströmung.
Gerät wie in Anspruch 7 beansprucht, wobei die Leitfläche zum Bewirken eines gewundenen Weges für das partikelförmige Material zwischen dem Zwischengebiet und der sekundären Trennkammer angeordnet ist.
Gerät wie in Anspruch 7 oder 8 beansprucht, wobei die Leitfläche eine Schraube ist.
Gerät wie in Anspruch 9 beansprucht, wobei der Eintrittspunkt der Schraube in einem Abstand von der Öffnung liegt, die als Ausgang von der sekundären Trennkammer zu dem Zwischengebiet dient.
Gerät wie in Anspruch 10 beansprucht, wobei der Spalt zwischen dem Einlaß zur Schraube und dem Auslaß von der sekundären Trennkammer im Bereich von 4 bis 6,4 mm liegt.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 4 bis 11 beansprucht, wobei bei offenem Ventil ein Spalt in der Größenordnung von 4 mm zwischen der Kugel und der Öffnung besteht.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 4 bis 12 beansprucht, wobei die Öffnung einen Ventilsitz darstellt und eine ringförmige Abdichtung aufweist, so daß bei Halten der Kugel an der Abdichtung durch Sog keine Neigung für ein Vorbeilecken von Luft an der Kugel vorliegt.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 13 beansprucht, wobei das Ventilschließglied eine konische oder kegelstumpfförmige Fläche gegenüber einem ringförmigen Sitz aufweist, der einen O-Ring enthält, an den sich die Fläche bei geschlossenem Ventil anlegt.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 4 bis 14 beansprucht, wobei ein Federmittel in einer Richtung zum Offenhalten des Ventils auf die Kugel oder ein anderes Schließglied einwirkt.
Gerät wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15 beansprucht, weiter mit einer Höhenmeßvorrichtung in dem oder jedem Partikelsammelgebiet, um anzuzeigen, daß der Inhalt des Sammelgebiets eine ein Leeren erfordernde vorgegebene Höhe erreicht hat.
Gerät wie in Anspruch 16 beansprucht, wobei die Meßvorrichtung einen Schalter enthält zum Erzeugen eines Alarms und/oder zum Unterbrechen der Energiezufuhr zu dem den Sog erzeugenden Mittel.