TWI704958B

TWI704958B - 氣旋式濾塵裝置

Info

Publication number: TWI704958B
Application number: TW108130211A
Authority: TW
Inventors: 邦和陳
Original assignee: 鼎朋企業股份有限公司
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2020-09-21
Also published as: TW202108242A

Abstract

一種氣旋式濾塵裝置，包括一本體、至少一第一擋牆及至少一第二擋牆，該本體具有一中空流道、一位於該中空流道一端的入氣端、一位於該中空流道另一端的出氣端及一連通該中空流道的濾塵孔。該第一擋牆與該第二擋牆分別對應該濾塵孔設置。當一含有粉塵的待濾塵氣流由該入氣端進入該中空流道，該待濾塵氣流於該濾塵孔位置形成一含粉塵且甩出該中空流道的離心氣流，該第一擋牆及該第二擋牆分別設於該離心氣流行進路徑上，使該離心氣流依序撞擊該第一擋牆以及該第二擋牆後轉換行進方向，進而排出一不含粉塵的乾淨氣體。

Description

氣旋式濾塵裝置

本發明涉及一種氣旋式濾塵裝置，尤指一種裝配於一濾塵設備並得以令完成初次濾塵的一待濾塵氣流形成可實施二次濾塵的一離心氣旋的氣旋式濾塵裝置。

氣旋分離實際上屬於一種離心沉降，利用離心力將粒子於一渦流氣流中作高速旋轉，當旋轉速度越快，粒子所獲得的離心沉降速度也越大，進而達到粒子與氣流分離的目的。

而習用氣旋式濾塵設備就如US 6833016、US 7247180、US 8161597、US 8514090、US 9125535、US2018056464以及US 2019134649所揭。習用濾塵設備於吸取一外部待濾空氣後，令該外部待濾空氣於習用濾塵設備中產生一下降氣旋，又利用習用濾塵設備的抽吸使得該下降氣流轉變為一股上升氣流，該外部待濾空氣中的粉塵因自身重量令其無法隨上升氣流上升，進而沉於習用濾塵設備底部以達濾塵目的。

然而，由前開專利可知，習用濾塵設備僅能藉由單一股上升的氣流來過濾粉塵而無法進行多重濾塵。一旦習用濾塵結構所產生的氣旋離心力不足或是粉塵的顆粒較小時，將造成習用濾塵設備無法提供更為乾淨的空氣。雖然近年來氣旋分離的技術成功的應用於家用吸塵裝置上，但家用吸塵裝置僅需收集微量的粉塵粒子，對於濾塵效果的要求相對工業需求來的小，而能使用體積小、結構簡單的氣旋分離器，若以相同結構套用於工業實施上，其濾塵效果明顯不符合工業用途所需。

除此之外，本案申請人亦曾提出了類似的濾塵設備專利技術，如TW I562750、TW I649116所揭。

本發明的主要目的，在於提高多重氣旋式濾塵設備實施粉塵收集的濾塵效率並簡化濾塵設備。

為達上述目的，本發明提供一種氣旋式濾塵裝置，該氣旋式濾塵裝置裝配在一氣旋腔室內，該氣旋腔室連通一集塵腔室，該氣旋腔室接受一外部空氣進入，該外部空氣將形成一受該氣旋腔室的一環型側壁作用而螺旋下沉至該集塵腔室的第一氣旋，以及一在該集塵腔室形成螺旋氣流且流動方向與該第一氣旋相反並朝一出氣口方向流動的第二氣旋，該第二氣旋視為一待濾塵氣流，該氣旋式濾塵裝置包括一本體、至少一第一擋牆以及至少一第二擋牆，該本體具有一中空流道以及位於該中空流道兩端的一入氣端及一出氣端，且於該本體上設有至少一連通該中空流道的濾塵孔，該本體接受含有一粉塵的該待濾塵氣流自該入氣端進入該中空流道至該出氣端排出，且該待濾塵氣流於該濾塵孔位置形成一含有該粉塵的一離心氣流排出該本體。又，該第一擋牆位於該離心氣流行進路徑上，該離心氣流於該第一擋牆產生一第一撞擊區並轉換方向形成一第一轉向氣流。又，該第二擋牆位於該第一轉向氣流行進路徑上，該第一轉向氣流於該第二擋牆產生一第二撞擊區並轉換方向形成至少一第二轉向氣流。

一實施例中，該濾塵孔設置於該出氣端的端緣位置。

一實施例中，該第一擋牆由該本體的該出氣端端緣向外延伸形成。

一實施例中，該第二擋牆由該本體相對該濾塵孔一側孔緣位置向外延伸形成。

一實施例中，該本體於該濾塵孔至該入氣端之區段設有一導流罩，該導流罩直徑大於該本體直徑。

一實施例中，該導流罩與該本體之間設有一蓋體，該蓋體對應該入氣端具有一通孔。

一實施例中，該導流罩外側面為一導弧面。

一實施例中，該導流罩裝設有一固定支架。

一實施例中，該中空流道的管徑自該入氣端至該出氣端為漸縮。

依前述發明內容所揭，相較於習用技術，本發明具有以下特點：本發明該氣旋式濾塵裝置設有該第一擋牆、該第二擋牆以及濾塵孔，使得該待濾塵氣流進入該中空流道後經該濾塵孔位置時，該待濾塵氣流依序撞擊該第一撞擊區以及該第二撞擊區，藉此使該氣旋式濾塵裝置得以對該待濾塵氣流進行濾塵。當本發明被裝設於一濾塵設備之中時，該濾塵設備除以習用濾塵方式進行濾塵外，更可透過本發明該氣旋式濾塵裝置來提供更為乾淨的空氣。

10:氣旋式濾塵裝置

11:本體

111:中空流道

112:出氣端

113:入氣端

114:濾塵孔

115:第二組接結構

12:第一擋牆

121:第一撞擊區

122:開口

123:導引面

13:第二擋牆

131:第二撞擊區

14:導流罩

141:空間

142:導弧面

143:第二組接結構

144:固定支架

145:環型安裝件

146:支撐肋

147:迎風端

148:出風端

15:蓋體

151:第一組接結構

152:通孔

20:濾塵設備

21:入氣口

22:出氣口

23:氣旋腔室

231:環型側壁

24:集塵腔室

30:外部抽氣機

40、41、42:粉塵

50:待濾塵氣流

51:離心氣流

52:第一轉向氣流

53:第二轉向氣流

60、61:第一氣旋

70:第二氣旋

80:第三氣旋

圖1，本發明一實施例搭配濾塵設備實施示意圖。

圖2，本發明一實施例搭配濾塵設備實施放大示意圖。

圖3，本發明一實施例的立體結構示意圖。

圖4，本發明一實施例另一方向的立體結構示意圖。

圖5-1，本發明一實施例的離心氣流實施示意圖。

圖5-2，本發明一實施例的第一轉向氣流實施示意圖。

圖5-3，本發明一實施例的第二轉向氣流實施示意圖。

圖6，本發明另一實施例的結構剖面示意圖。

圖7，本發明再一實施例的結構剖面示意圖。

圖8，本發明再另一實施例的立體結構示意圖。

本發明詳細說明及技術內容，茲配合圖式說明如下：本文於後，對於元件所使用的「第一」及「第二」術語，旨在區別該些元件，非用以限制該些元件的先後順序。此外，本文於後所載「頂端」、「底緣」、「向上」、「向下」等空間相對用語是基於本文圖式所繪方向而定，可以理解地，該空間相對用語可隨圖面所繪方向的改變而有變動，舉例來說，本圖圖式一經橫置，原先的「頂端」及「底緣」將分別變動為「左邊」及「右邊」。

請參閱圖1至圖2，本發明提供一種氣旋式濾塵裝置10，該氣旋式濾塵裝置10於實際實施時是裝置於一濾塵設備20中並提供該濾塵設備20多重過濾的功能。於說明本發明該氣旋式濾塵裝置10的具體實施前，首先解釋該濾塵設備20的基礎結構，該濾塵設備20可為一氣旋式濾塵設備，且該濾塵設備20包含一入氣口21、一出氣口22、一連通該入氣口21與該出氣口22的氣旋腔室23，以及一連通該氣旋腔室23而相對該入氣口21與該出氣口22設置的集塵腔室24。進一步地，該出氣口22連接一外部抽氣機30，當該外部抽氣機30啟動後將令該氣旋腔室23進入負壓狀態，而由該入氣口21吸取一含有該粉塵40的外部空氣進入該氣旋腔室23內。當該外部空氣進入該氣旋腔室23後將形成一第一氣旋60以及一第二氣旋70，且該第一氣旋60與該第二氣旋70的氣旋方向為相反。進一步地說，該第一氣旋60進入該氣旋腔室23後將向下沉降至該集塵腔室24中，該第一氣旋60中所夾雜的該粉塵40將因氣旋離心力而沿該氣旋腔室23的一環型側壁231螺旋流動，並且該粉塵40將依自身重力向該集塵腔室24沉降堆積。又，該第二氣旋60形成時將同樣在該集塵腔室24形成螺旋氣流而帶出部分該粉塵40，該第二氣旋70視為一待濾塵氣流50，該待濾塵氣流50於後進入該氣旋式濾塵裝置10中進行多重濾塵。

承上，復請參閱圖3至5-3，該氣旋式濾塵裝置10包含一本體11、至少一第一擋牆12以及至少一第二擋牆13。該本體11具有一中空流道111、一設於該中空流道111一側的出氣端112、一設於該中空流道111未設有該出氣端112一端的入氣端113以及至少一連通該中空流道111的濾塵孔114。舉例地說，該中空流道111構型為一直筒狀，而該出氣端112與該入氣端113分別位於該中空流道111的兩端，即當該入氣端113被設定於該中空流道111的底部時，該出氣端112則被設定在該中空流道111的頂端。一實施例中，該濾塵孔114設置於該中空流道111對應該出氣端112的端緣位置。另一方面，說明該第一擋牆12與該第二擋牆13的樣態，該第一擋牆12設於該本體11設有該出氣端112的一側，且該第一擋牆12延伸方向與該中空流道111為正交，使該第一擋牆12的一側面對該濾塵孔114設置。該第二擋牆13同樣連接該本體11設有該出氣端112的一側，且該第二擋牆13設於該本體11與該第一擋牆 12之間。又，該第二擋牆13的延伸方向相對該第一擋牆12的延伸方向為正交，使該第二擋牆12的兩側分別面對其中一該濾塵孔114。

復請參閱圖5-1至圖5-3，接著說明該氣旋式濾塵裝置10的實施方式。首先假設，於初始時，該本體11接受該待濾塵氣流50由該入氣端113進入，該待濾塵氣流50中含有該粉塵40，該待濾塵氣流50於進入該中空流道111後將沿該中空流道111的壁面產生螺旋式位移，同時該粉塵40隨該待濾塵氣流50於該中空流道111中螺旋流動。當該待濾塵氣流50抵達該濾塵孔114位置時，由於該粉塵40具有一定重力，使得該粉塵40將連同部份的該待濾塵氣流50被甩出該中空流道111外，於此，我們將被甩出該中空流道111外的部份該待濾塵氣流50定義為一離心氣流51。另外，餘下的部份該待濾塵氣流50則因未含有該粉塵40而直接通過該濾塵孔114，並由該出氣端112流出，就如圖2所示。

承上，該離心氣流51因受離心作用的影響而相對該待濾塵氣流50夾有一角度。又，由於該第一擋牆12非水平於該本體11，使得該第一擋牆12將干涉該離心氣流51的行進路徑並形成一撞擊面，於此我們將該第一擋牆12的該撞擊面定義為一第一撞擊區121。進一步地，當該離心氣流51撞擊該第一擋牆12後，該離心氣流51受該第一擋牆12的阻擋而轉向變為一第一轉向氣流52。然而該第二擋牆13與該第一擋牆12採正交設置，且該第二擋牆13位於該第一轉向氣流52的行進路徑上，使該第一轉向氣流52再度產生撞擊，該第一轉向氣流52於該第二擋牆13上形成另一撞擊面，於此我們將該第二擋牆13的該撞擊面定義為一第二撞擊區131。又，該第一轉向氣流52撞擊該第二撞擊區131後將令該第一轉向氣流52轉換行進路徑的方向並轉變為一第二轉向氣流 53。由於該第二轉向氣流53經多次撞擊，將使得該第二轉向氣流53流速下降，該第二轉向氣流53所夾雜的該粉塵40將因本身重力影響，從而脫離該第二轉向氣流53。此時，該粉塵40中顆粒較大者(如標號41所示)將受重力影響直接朝遠離該氣旋式濾塵裝置10方向掉落，進而落入該集塵腔室24中，而該粉塵40中顆粒較小者(如標號42所示)則受離心作用的影響朝遠離該氣旋式濾塵裝置10被拋出，並再次融入該第一氣旋60之中，如此使得該第二氣旋70成為該濾塵設備20的二次濾塵氣旋並提供該濾塵設備20多重濾塵的功用。

承上，該第二氣旋70透過該氣旋式濾塵裝置10的該濾塵孔114設計進行重複濾塵後，該第二氣旋70在離開該中空流道111時已為乾淨氣體，且該第一氣旋60中的該粉塵40均因氣旋離心力而集中在該環型側壁231，相對來說，該第一氣旋60中央位置的氣體亦為乾淨氣體。又，該第一氣旋60與該第二氣旋70受該外部抽氣機30作用，使該第一氣旋60位於中央位置者(如標號61所示)將與該第二氣旋70組合並形成一第三氣旋80，當該第三氣旋80由該出氣口22排出時，該第三氣旋80已為完成濾塵效果的乾淨氣體。承此，當本發明裝設於該濾塵設備20中時，該氣旋式濾塵裝置10提供該濾塵設備20多重濾塵的效果，而令該濾塵設備20得以獲得較為乾淨的空氣。

另一方面，復請參閱圖1至圖5-3，一實施例中，該中空流道111的管徑可由該入氣端113至該出氣端112為漸縮，且該第一擋牆12成形有一對應該出氣端112位置的開口122，使乾淨的該待濾塵氣流50可經該中空流道111從該開口122排出該氣旋式濾塵裝置10。進一步地說，該第一擋牆12是自該出氣端112的端緣向外延伸，並且可構型為一環狀結構。又，為降低該第一氣旋60位於中央區域者(如標號61所示)仍然存有微量的該粉塵40而混入該第三氣旋80，該第一擋牆12的外周緣形成一導引面123，藉此輔助該粉塵40向該集塵腔室24方向落下。

此外，該第二擋牆13連接該第一擋牆12面對該本體11的一側，進一步地說，該第二擋牆13由該本體11相對該濾塵孔114一側孔緣位置向外延伸形成，且相鄰二該第二擋牆13為間隔設置，使該濾塵孔114兩側分別設有該第二擋牆13。此外，一實施例中，該第二擋牆13的長度小於該第一擋牆12的半徑，使該氣旋式濾塵裝置10由俯視角度觀察時(例如圖1視角)，該第二擋牆13受該第一擋牆12遮蔽。又，該第一擋牆12與該第二擋牆13以及該本體11可分別為單獨構件，一實施例中，該第一擋牆12與該第二擋牆13亦可與該本體11為一體成形結構。

再另一方面，復請參閱圖1、圖5-1以及圖5-3，一實施例中，該氣旋式濾塵裝置10更包含有一連接該本體11的導流罩14，該導流罩14設於該濾塵孔114至該入氣端113之區段。更具體地說，該導流罩14的直徑大於該本體11的直徑，且該導流罩14於面對該濾塵孔114一端的直徑小於該導流罩14於面對該入氣端113一端的直徑，使該導流罩14成形為一傘形結構並與該本體11之間成形有一空間141。又，該導流罩14外側面為一導弧面142，該第二轉向氣流53中所夾雜顆粒較大的該粉塵41因受重力影響而脫離該第二轉向氣流53時，顆粒較大的該粉塵41將沿該導弧面142滑落，進而掉至該集塵腔室24內。

承上，併請參閱圖1與圖6，一實施例中，為避免該粉塵40進入該空間141內，該氣旋式濾塵裝置10更可設有一蓋體15，該蓋體15分別與該本體11與該導流罩14組接以令該蓋體15封閉該空間141。具體地說，該蓋體15包含一第一組接結構151，而該本體11與該導流罩14分別包含一對應該第一組接結構151設置的第二組接結構115(143)，於組接時，透過該第一組接結構151分別與其中一該第二組接結構115(143)，使得該蓋體15得以組接於該本體11與該導流罩14上。又，於本實施例中，該第一組接結構151可為一組接凸塊或一組接槽，該第二組接結構115(143)則可為該組接槽或該組接凸塊，透過該組接凸塊組接於該組接槽中，使該本體11與該導流罩14得以分別與該蓋體15連接。進一步地，該本體11的該第二組接結構115、該導流罩14的該第二組接結構143可分別為不同的樣態，就如圖6中所示。再者，當該蓋體15組接於該本體11與該導流罩14上後，為令該第二氣旋70得以進入該中空流道111中，該蓋體15具有一對應該入氣端113設置的通孔152，當該蓋體15組接於該本體11上時，該通孔152連通該中空流道111，使得該第二氣旋70得以經該通孔152流入該中空流道111中。

再另一實施中，復請參閱圖2、圖6與圖7，該導流罩14與該本體11亦可為一體成形結構，也就是說，該導流罩14與該本體11為一實心結構而不具有該空間141，當該第二氣旋70於碰觸該實心結構時，該第二氣旋70將受阻擋而無法流入該中空流道111中。唯當該第二氣旋70未接觸該導流罩14與該本體11時，即該第二氣旋70未受阻擋時，該第二氣旋70才得以進入該中空流道111中。

進一步地，復請參閱圖1、圖2以及圖8，為使該導流罩14得以裝設於該氣旋式濾塵裝置10中，該導流罩14更可裝設一固定支架144，該固定支架144包含一連接該氣旋腔室23與該集塵腔室24的環型安裝件145以及複數連接該環型安裝件145並與該導流罩14連接的支撐肋 146，該些支撐肋146採間隔設置，而令任二該支撐肋146存在允許空氣流動的區域，該些支撐肋146令該氣旋式集塵裝置10可設於該氣旋腔室23的中心位置。進一步地，每一該支撐肋146沿該第一氣旋60的流動方向具有一迎風端147以及一出風端148，每一該支撐肋146呈傾斜設置，該迎風端147高於該出風端148。更具體說明，於本實施例中，每一該支撐肋146除支撐該氣旋式濾塵裝置10之外，更具有導引該第一氣旋60的功能，每一該支撐肋146的傾斜方向是沿著該第一氣旋60的流動方向設置，當該第一氣旋60碰觸該迎風端147時，該第一氣旋60將循其中一該支撐肋146的導引而朝該集塵腔室24流動，最後由該出風端148離開前述該支撐肋146。據此，每一該支撐肋146於本發明實施時，可降低對該第一氣旋60所造成的阻力。

綜上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍。