TWI676499B - 過濾裝置 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種過濾裝置，包括：一殼體，包括位於同一延伸方向上之一入口通道及一出口通道；複數葉片，相對於該延伸方向螺旋地延伸於該入口通道之一內周壁；一導流機構，包括一朝該入口通道方向漸縮之第一漸縮部，設於該殼體內且位於該複數葉片及該出口通道之間。

Description

過濾裝置

本發明係有關於一種過濾裝置。

一般過濾含塵氣體或分離不同粒徑之粒子的方式，係使待處理物引起旋流，藉由離心力原理使質量較大之粒子流動至旋流外側而可分離。因此，習知之裝置具有形成旋流流動空間之圓筒形的外殼及可使含塵氣體在外殼內部引起旋流之導流機構，且該導流機構之結構設計及其與該外殼間之配合直接影響粉塵氣體之過濾效果。然，習知之過濾裝置配置不良，待處理物常會與裝置摩擦、碰撞而導致旋流效果不佳，進而造成額外的動能消耗且分離效率不佳。

因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之過濾裝置，以解決上述之問題。

本發明之主要目的在於提供一種過濾裝置，具高分離效率。
為達成上述目的，本發明提供一種過濾裝置，包括：一殼體，包括位於同一延伸方向上之一入口通道及一出口通道；複數葉片，相對於該延伸方向螺旋地延伸於該入口通道之一內周壁；一導流機構，包括一朝該入口通道方向漸縮之第一漸縮部，設於該殼體內且位於該複數葉片及該出口通道之間。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至8，其顯示本發明之一較佳實施例，本發明之過濾裝置1包括一殼體10、複數葉片20及一導流機構30。

該殼體10包括位於同一延伸方向L上之一入口通道11及一出口通道12；該複數葉片20相對於該延伸方向L螺旋地延伸於該入口通道11之一內周壁；該導流機構30包括一朝該入口通道11方向漸縮之第一漸縮部31，該導流機構30設於該殼體10內且位於該複數葉片20及該出口通道12之間；其中，各該葉片20之一內側緣24於朝該導流機構30之方向上逐漸靠近該延伸方向L，藉此可形成旋流且具有高分離效率。該殼體10、該入口通道11、該出口通道12及該第一漸縮部31較佳具有圓形截面，具最低流阻及最低動能損耗。

該導流機構30另包括一朝該出口通道12方向漸縮之第二漸縮部32，沿垂直於該延伸方向L之一徑向觀之，該第一漸縮部31與該入口通道11不重疊，該第二漸縮部32與該出口通道12不重疊，具有適當流動距離而可提高分離效率。該入口通道11之一端口111與該第一漸縮部31之距離較佳介於10至30毫米，可確保含塵氣體通過該複數葉片20旋流加速後再流經該導流機構30，不易堆積阻塞且分離效果較佳。於本實施例中，該導流機構30為一卵形結構且包括相對設置之一銳端及一鈍端，該第一漸縮部31為該銳端，該第二漸縮部32為該鈍端，該銳端之徑向截面較小且該卵形結構無稜角而可降低對旋流之影響，位於旋流內部之氣體可因康達效應(Coanda Effect，或附壁作用)而趨向於沿該鈍端進入該出口通道12。該卵形結構之長軸與短軸之比值較佳介於1.1至1.5，可依配置需求改變該銳端及該鈍端之傾斜角度與軸向長度，調整氣體之流動路徑。於其他實施例中，該第一漸縮部及該第二漸縮部亦可分別為一圓錐體或其他幾何形狀錐體。

該殼體10另包括一位於該延伸方向L上之筒部13及一橫向連接於該筒部13之排塵通道14，該排塵通道14位於該出口通道12的徑向外側且相對該筒部13偏側設置，沿該排塵通道14之一軸向觀之，該排塵通道14至少部分朝該延伸方向L突出於該筒部13，利於將該粉塵沿慣性方向快速順利排出。該殼體10另包括一斜向連接該筒部13與該排塵通道14之導接部15，沿該排塵通道14之軸向觀 之，該導接部15位於該筒部13之外側，該導接部15可為一弧面或平面，可導引位於旋流外周之粉塵進入該排塵通道14排出且可防止粉塵碰撞返回該筒體13內。

該出口通道12包括一連接該筒部13之管件121及一周設於該管件121外之擋緣122，沿該排塵通道14之軸向觀之，該擋緣122至少部分位於該排塵通道14之範圍內，可防止離心分離之粉塵沿該筒部13與該管件121間之空間逆向旋流進入該出口通道12。該擋緣122朝該出口通道12方向漸擴且包括一朝該出口通道12開放之環凹溝123，可有效擋止粉塵使其確實進入該排塵通道14而排出。較佳地，該筒部13之內徑與該出口通道12之徑向尺寸之比值介於1.5至2.5，具有充足之旋流空間。然，該筒部之內徑與該出口通道之徑向尺寸亦可依結構需求配置為其他比例。

該殼體10另包括一連接於該入口通道11及該筒部13之間且自該入口通道11朝該出口通道12方向漸擴之擴口部16，該第一漸縮部31與該第二漸縮部32之間具有一最大徑部33，該最大徑部33位於該筒部13內且鄰近該筒部13與該擴口部16之連接處，藉此，質量較大之粉塵因離心力較大而可於該最大徑部33沿慣性方向向外側迴旋，並朝該排塵通道14排出，可避免粉塵於該擴口部16即脫離旋流造成碰撞及動能損耗。該導流機構30係經由至少一支承件34連接支承於該出口通道12，於本實施例中，該至少一支承件34為複數個，增加穩固性且不影響旋流(尤其徑向較外且含塵較多之部分)。然，該導流機構亦可由該至少一支承件連接於該殼體之內壁面。

各該葉片20鄰近該第一漸縮部31之一側具有一末端面21，各該末端面21與該入口通道11之該端口111齊平，可減少紊流產生，形成旋流之效果較佳。較佳地，各該葉片20沿一擺線路徑螺旋延伸，提供含塵氣體轉換方向時之 最短路徑以增加分離效率。擺線(Cycloidal Curve)之定義為當半徑為r的圓在x軸上不滑動地滾動時圓上的一點P所形成之軌跡(如圖5)，將擺線以針對旋轉角度t之函數式表現，當圓之半徑為r、旋轉角度為t時，其函數式如下列之[數學式1]及[數學式2]所示。

[數學式1] x = r ×( t -sin( t ))

[數學式2] y = r ×(1-cos( t ))

為了將二維平面擺線轉換為三維擺線，若列出代表擺線上各點之切線坡度(Tangential Slope)的微分函數式(Differential Function)，其則為利用擺線的速度函數式(Velocity Function)，如以下列之[數學式3]所示。

請參考圖6，以X-Y坐標上之原點C1為中心，半徑為r的圓以原點C1為基準，每次旋轉角度t的圓之函數式如以下[數學式4]及[數學式5]所示。

[數學式4] x = r ×cos( t )

[數學式5] y = r ×sin( t )

為了利用該速度函數式導出三維擺線函數式，若將該圓的函數式以原點C1為中心每次旋轉角度t，以此所列出的微分函數式之速度函數式為Z軸，將該圓的中心點從Z軸上的C1同時移動到C2，每次移動角度t，則在以C1為中點、以半徑為r的圓為底邊、高度以從C1至C2的距離為高度的圓柱表面上，圓 上之任意點P移動的軌跡成為三維擺線，三維擺線的函數式如下列[數學式6]至[數學式8]所示。

[數學式6] x = r ×cos( t )

[數學式7] y = r ×sin( t )

本發明之該複數葉片20應用了三維擺線，各該葉片20朝該第一漸縮部31之一擺線延伸22與該第一漸縮部31之表面的距離不大於5毫米，舉例但不限，該擺線延伸22可與該第一漸縮部31之表面相切，而可沿該第一漸縮部31之表面旋流，減少因摩擦而造成之動能損耗。各該葉片20相對一位於該延伸方向L上之中心軸A之最小距離圍構一通孔23，該通孔23之徑向尺寸為該入口通道11之徑向尺寸的0.15至0.5倍，形成旋流之效果佳且流速快。配合參考圖7及圖8，各該葉片20之內側緣24上各點圍繞該中心軸A定義一朝該第一漸縮部31漸縮之喇叭形流道25，該喇叭形流道25之外周輪廓相對該中心軸A之任一截面係位於一擺線C上。藉此，含塵氣體進入該入口通道11後，於該複數葉片20上係沿滯留時間最短的路徑移動形成旋流，進而減少因摩擦力所造成之動能損失，且可降低動力源(例如鼓風機)將含塵氣體送入該過濾裝置1時所需功率。

藉由上述結構，當含塵氣體流入該入口通道11時，該複數葉片20可導引該含塵氣體圍繞該中心軸A形成旋流。此時，質量較氣體大的粉塵因離心力較大而沿慣性方向向外側迴旋，再由該排塵通道14排出；質量較小之氣體則 在旋流內側迴旋，而可藉由附壁作用沿該導流機構30流入該出口通道12，縮短氣體流動距離同時達到分離過濾之效果。因此，該過濾裝置1動能損耗低且離心分離效果佳，且具有較小體積，便於移動、裝卸。

1‧‧‧過濾裝置

10‧‧‧殼體

11‧‧‧入口通道

111‧‧‧端口

12‧‧‧出口通道

121‧‧‧管件

122‧‧‧擋緣

123‧‧‧環凹溝

13‧‧‧筒部

14‧‧‧排塵通道

15‧‧‧導接部

16‧‧‧擴口部

20‧‧‧葉片

21‧‧‧末端面

22‧‧‧擺線延伸

23‧‧‧通孔

24‧‧‧內側緣

25‧‧‧喇叭形流道

30‧‧‧導流機構

31‧‧‧第一漸縮部

32‧‧‧第二漸縮部

33‧‧‧最大徑部

34‧‧‧支承件

L‧‧‧延伸方向

A‧‧‧中心軸

C‧‧‧擺線

圖1為本發明一較佳實施例之作動示意圖。
圖2為本發明一較佳實施例之立體圖。
圖3為本發明一較佳實施例之側視剖面圖。
圖4為本發明一較佳實施例之俯視剖面圖。
圖5為二維擺線之示意圖。
圖6為三維擺線之示意圖。
圖7為本發明一較佳實施例之局部放大圖。
圖8為本發明一較佳實施例之喇叭形流道之示意圖。

Claims (10)

1. 一種過濾裝置，包括：一殼體，包括位於同一延伸方向上之一入口通道及一出口通道；複數葉片，相對於該延伸方向螺旋地延伸於該入口通道之一內周壁；一導流機構，包括一朝該入口通道方向漸縮之第一漸縮部，設於該殼體內且位於該複數葉片及該出口通道之間；其中，各該葉片之一內側緣於朝該導流機構之方向上逐漸靠近該延伸方向。
2. 如請求項1所述的過濾裝置，其中該導流機構另包括一朝該出口通道方向漸縮之第二漸縮部，沿垂直於該延伸方向之一徑向觀之，該第一漸縮部與該入口通道不重疊，該第二漸縮部與該出口通道不重疊。
3. 如請求項2所述的過濾裝置，其中該導流機構為一卵形結構且包括相對設置之一銳端及一鈍端，該第一漸縮部為該銳端，該第二漸縮部為該鈍端。
4. 如請求項1所述的過濾裝置，其中該殼體另包括一位於該延伸方向上之筒部及一橫向連接於該筒部之排塵通道，該排塵通道位於該出口通道的徑向外側，沿該排塵通道之一軸向觀之，該排塵通道至少部分朝該延伸方向突出於該筒部。
5. 如請求項4所述的過濾裝置，其中該殼體另包括一斜向連接該筒部與該排塵通道之導接部，沿該排塵通道之軸向觀之，該導接部位於該筒部之外側。
6. 如請求項5所述的過濾裝置，其中該導流機構另包括一朝該出口通道方向漸縮之第二漸縮部，於該延伸方向上，該第一漸縮部與該入口通道不重疊，該第二漸縮部與該出口通道不重疊；該導流機構為一卵形結構且包括相對設置之一銳端及一鈍端，該第一漸縮部為該銳端，該第二漸縮部為該鈍端；該卵形結構之長軸與短軸之比值介於1.1至1.5；該出口通道包括一連接該筒部之管件及一周設於該管件外之擋緣，沿該排塵通道之軸向觀之，該擋緣至少部分位於該排塵通道之範圍內；該擋緣朝該出口通道方向漸擴且包括一朝該出口通道開放之環凹溝；該筒部之內徑與該出口通道之徑向尺寸之比值介於1.5至2.5；該殼體另包括一連接於該入口通道及該筒部之間且自該入口通道朝該出口通道方向漸擴之擴口部，該第一漸縮部與該第二漸縮部之間具有一最大徑部，該最大徑部位於該筒部內且鄰近該筒部與該擴口部之連接處；該導流機構係經由至少一支承件連接支承於該出口通道；各該葉片鄰近該第一漸縮部之一側具有一末端面，各該末端面與該入口通道之一端口齊平；該入口通道之該端口與該第一漸縮部之距離介於10至30毫米。
7. 如請求項1至6任一項所述的過濾裝置，其中各該葉片沿一擺線路徑螺旋延伸。
8. 如請求項7所述的過濾裝置，其中各該葉片朝該第一漸縮部之一擺線延伸與該第一漸縮部之表面的距離不大於5毫米。
9. 如請求項7所述的過濾裝置，其中各該葉片相對一位於該延伸方向上之中心軸之最小距離圍構一通孔，該通孔之徑向尺寸為該入口通道之徑向尺寸的0.15至0.5倍。
10. 如請求項7所述的過濾裝置，其中各該葉片之內側緣上各點圍繞一位於該延伸方向上之中心軸定義一朝該第一漸縮部漸縮之喇叭形流道，該喇叭形流道之外周輪廓相對該中心軸之任一截面係位於一擺線上。