CN104905734A - 旋风分离装置 - Google Patents

Abstract

旋风分离装置包括具有旋风轴A的旋风室11，在旋风室一端的出液口，以及与旋风轴A同轴延伸的管状有孔护罩14。在使用中，电机15在旋风室11的旋转气流的方向上，以在1500转/分以上和/或围绕护罩14的气流速度的70％以上的速度转动护罩14。护罩14的高速旋转足以在离心力的作用下清除任何护罩上灰尘。同时，护罩14的高旋转速度意味着空气不需要减速来穿过护罩孔，因此避免了压力下降和抽吸损失的风险。

Description

旋风分离装置

技术领域

本发明涉及旋风分离装置并且特别地但不仅仅地涉及用于真空吸尘器的旋风分离装置。

背景技术

旋风分离装置被广泛应用于真空吸尘器将污垢和灰尘从气流中分离。典型地，这样的真空吸尘器包括直径相对大的并且适合从气流中分离重污垢和灰尘颗粒以及粗的和纤维状的物质的单独的上游旋风分离器。

一般来说，圆柱形的护罩同轴地设置在上游阶段的旋风室内部，以便旋风室内的空气绕着护罩旋转，并且通过在护罩侧壁上形成的通孔被径向地向内吸入护罩的内部。护罩部分起过滤器的作用，防止大量的较轻物质离开旋风室，并且还起形成和约束了在旋风室内的气流。

这种护罩的问题是，其上的通孔可能被污垢和灰尘堵塞。

GB2397785公开了一种旋风分离装置，其中，部分清洁空气通过轴向设置在旋风室内的可旋转的护罩离开旋风室。护罩包括轴向延伸的作为叶片的百叶窗，使得护罩被旋风室内的气流引导而旋转。该文件称，这样设置的优点是，护罩的旋转运动通过离心作用除去护罩上面的任何灰尘。这样设置的问题是，护罩的速度实际上滞后于气流的速度，且没有达到足够的速度来去除去护罩上的灰尘。事实上，护罩实际上产生减慢空气从而造成压力下降和效率损失的效果。

GB2389064公开了一种旋风分离装置，其中部分清洁空气通过轴向设置在旋风室内的可旋转的护罩离开旋风室。护罩通过电机和齿轮列被驱动以低速旋转，以使得护罩的外表面的灰尘被静电刷擦去。

护罩的另一个问题是，在第一阶段的旋风室内，旋转气流必须减速并且沿径地向内转向以通过孔，从而造成了压力下降和抽吸损失。

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，提供了一种旋风分离装置包括具有旋风轴的旋风室，旋风室一端的出液口，和与旋风轴同轴延伸地管状有孔护罩，该装置还包括用于在腔室内的旋转气流的方向上，以1500转/分以上和/或该装置使用时围绕护罩的气流速度的70％以上的速度来旋转护罩的电机。

护罩的高速旋转足够通过离心力的作用除去护罩上的任何灰尘。并且，护罩的高旋转速度意味着空气不需要减速来穿过护罩孔，因此避免压力下降和抽吸损失的风险。分离效率的提高部分地完成是归因于灰尘总是旋转和受离心力作用的事实。相反地，静态的护罩中的灰尘颗粒立即在护罩洞前面减速来穿过护罩孔并且不受离心作用影响。

护罩和周围气流之间的理想相对速度应该是零。零相对速度确保贯穿护罩的压力下降是最小的。首先，贯穿护罩的压力下降受护罩孔和周围气流之间的剪切力程度影响。护罩孔和周围气流之间在相对速度上的差异越大压力下降越大。其次，空气具有密度并且当它通过旋转护罩洞流动时受离心力影响。因此，旋转速度小于周围气流速度是优选的，因为它在增大分离效率和增大压力下降之间提供了最好的平衡。

在一个实施例中，该装置包括传感器，用于确定灰尘或其它物质进入旋风室的量，传感器被设置来控制电机的速度。如果没有灰尘或者其他物质被检测到，那么优选地电机以较高的速度旋转护罩。如果灰尘被检测到，那么优选地根据检测到的灰尘量增加电机的速度到一个合适的数值。只有在要求的时候，这将节约能源并且在需要时使分离效率增至最大限度。

可供选择地或者附加地，电机的转速将根据气流的速度而变化。

护罩的壁厚直接地影响分离效率和压力下降。优选地，护罩的壁厚大体上是2.5mm。

大直径的旋风分离器不能够分离较轻污垢和灰尘颗粒，因此旋风分离器的下游需要进一步的分离阶段。优选地，上述定义的旋风分离器形成了该装置的上游分离阶段，该装置进一步包括下游分离阶段。

下游分离阶段包括过滤器，单独的旋风分离器或者以连续地和/或平行地流动连接的多个旋风分离器。后者，每个第二阶段的旋风分离器优选地包括具有环形截面侧壁的腔室，设置在旋风室一端的进液口和出液口，以及旋风腔室第二端的开口，通过该开口被分离的物质排出腔室被收集。

使用时，空气通过旋风室上的入口进入每个旋风室，并且绕在环形侧壁内的并朝向旋风室的第二端的旋转轴以旋涡方式旋转。旋转气流中的灰尘颗粒在离心力的作用下被径向地向外朝向侧壁驱赶。当空气被径向向内地并且轴向地朝着旋风室的第一端的出口吸时，旋转气流的量朝着旋风室的第二端慢慢变小。然而，被径向地向外朝向着截头圆锥侧壁除去的灰尘颗粒，聚集在边界层，并且慢慢地朝着旋风室的第二端移动，于是它们穿过旋风室进入到收集室内。

上述设置的缺点在于边界层的灰尘颗粒可能重新进入到气流中，特别是如果气流大量地负载着灰尘或者如果有气流下降。而且，灰尘颗粒移动的速度慢并且因此重新进入的风险是增加的，一定程度上因为边界层灰尘的量很大以至于形成了一个因太宽而不能限制在边界层内的层。

为了解决上述问题，我们共同申请的未授权的英国专利申请中同时在此公开了一种旋风分离装置，其下游阶段的旋风分离器设置在旋转体内，以便它们各自的旋转轴相对于主体的旋转轴向外倾斜，并且以便每个旋风室的第二端相对于所述旋转轴的它的第一端径向地向外设置。因此，主体优选地被上述电机旋转。

电机可以设置在护罩的内部或者外部，例如在该装置的灰尘收集容器内。在前面的情况下，在护罩内设置电机增加了该装置的灰尘收集容器的容积并且降低了电机传出的噪音。

护罩上的孔可以包括洞，缝隙以及其他开口。孔可以由网孔提供。孔可以直接对准护罩的旋转方向。

根据本发明，提供了一种具有上述所定义的旋风分离装置的真空吸尘器。

优选地，在真空吸尘器中的护罩以达5000转/分的速度旋转，并且优选地大体上以3000转/分的速度，这样，在增加分离效率和增大压力下降之间提供了理想的平衡。(例如，通过增加转速到3000转/分以上，分离效率能够提高95％以上，但是这将不情愿地导致贯穿护罩的压力下降。)

同样，根据本发明，提供一种从气流中去除物质的方法，该方法包括：

允许气流进入到包括具有旋风轴的旋风室，旋风室一端的出口，以及沿着旋风轴同轴延伸的管状有孔护罩；和

驱动电机以1500转/分以上和/或围绕护罩气流速度的70％以上的转速，在腔室内的旋转气流的方向上旋转护罩。

附图说明

现在通过仅举例和参考附图的方式对本发明的一个实施例进行描述，单一附图是根据本发明的通过真空吸尘器的旋风分离装置的剖面图。

具体实施方式

参照附图，旋风分离装置包括穿过其圆柱形侧壁12切向地通向第一分离阶段的旋风室11上端的进气口10。旋风室11的上端被端壁13关闭，其限定了第一阶段的环形出风口。

圆柱形的护罩14同轴设置在其旋风室11的上端。护罩14包括被支撑于设置在旋风室11底部的电机15的杆柄上的底壁。护罩14向上延伸穿过端壁13内的环形出风口并且由环形密封件16旋转密封在那里。

在护罩14的下端包括多个流畅地连通旋风室11内部和护罩14内部的孔。该护罩14上端刚性连接到第二分离阶段的主体17上。主体17包括六个向外倾斜的旋风分离器，该旋风分离器是环绕护罩14和主体17的旋转轴A设置的。每个旋风分离器包括具有沿着旋转轴A径向地向外延伸的旋轴B的旋风室18。

每个旋风室18是由向内地朝向其外端径向地逐渐变细的圆锥形截面侧壁19所限定的，后者被打开来限定旋风室18的粉尘出口。

每个旋风室18径向内端包括切向地延伸穿过圆锥形截面侧壁19的入口20。入口20直接与护罩14上端的内部连通。入口20的组合横截面积大体上等于第一分离阶段的入口10的横截面积。

每个旋风室18径向内端还包括管状出口或者沿着旋风室18从其内端壁轴向延伸的所谓的旋风探测器21。旋风探测器21通向位于主体17上端的多支管的混合室22。

第一和第二分离阶段被封闭在具有管状侧壁23、可打开的底壁24以及顶壁25的外罩内。管状出风口26从多支管混合室22轴向向上延伸到设置在顶壁25上表面的管状导管27，出风口26被环形密封件28旋转安装到那里。

在使用中，负压由设置在其下游的电机和风扇单元(未示出)施加到出口管27。电机15驱动使护罩14和主体17围绕轴线A以1500到5000转/分的转速旋转。负压驱使满载污垢和灰尘的空气切向地从吸尘器的清洁头穿过入口10进入旋风室11。电机15被设置来使护罩14和主体17以与空气围绕旋风室11内的护罩14流动方向相同的方向旋转。在旋转的气流中的污垢和灰尘颗粒在离心作用下，被径向地向外朝向旋风室11的侧壁12驱赶。负压驱使旋转气流径向地向内穿过护罩14上的孔。然而，由于护罩14以气流转速或者接近气流转速旋转，空气不需要减速穿过孔进入到护罩14内部。任何积聚在护罩14外部的污物和灰尘颗粒径向地向外地在离心作用下被扔下，因此避免了孔被堵塞的风险。

旋风室11的直径是这样的以便气流离开旋风室不被充分清洁，因此，较轻的灰尘颗粒穿过孔进入护罩14内部。

被朝向旋风室11的管状侧壁12驱赶的污垢和灰尘颗粒慢慢地向下地移动到朝向旋风室11底部的边界层内，于是它们堆积收集。

进入护罩14的空气轴向地向上流动到主体17的底壁，在这被等分并且切向地穿过旋风室上的入口20流入各自的旋风室18内。每个旋风室18内的空气围绕圆锥截面侧壁19朝向旋风室18的出口端径向地流动。在旋转气流中的较轻的灰尘颗粒在离心力的作用下，朝向侧壁19被径向地向外地驱赶。随着空气被向内地并且轴向地朝着旋风探测器21驱赶，旋转气流的体积朝着旋风室18的外端径向地慢慢变小。然而，被向外地朝向圆锥截面侧壁驱赶的灰尘颗粒，朝着旋风室18的外部开口端径向地移动入边界层内。应该理解的是，边界层内的灰尘颗粒，凭借旋转体17的离心力作用，迅速地沿轴B被径向地向外地驱赶。

离开旋风室18的灰尘颗粒被径向地向外朝向罩体的管状侧壁23抛出，于是它们向下地朝向该装置的底部落下。底壁24可以移走以允许被分离的污物和灰尘颗粒被从装置的第一和第二阶段中移除。

依照本发明的真空吸尘器与GB2490693所公开的这类真空吸尘器相比具有巨大地改进的分离效果，即使当真空吸尘器的整体功耗降低到符合立法。

Claims (12)

1.旋风分离装置包括具有旋风轴的旋风室，旋风室一端的出液口，和与旋风轴同轴延伸的管状有孔护罩，该装置还包括在腔室内的旋转气流的方向上，以1500转/分以上和/或当该装置使用时绕护罩的气流速度的70％以上的速度旋转护罩的电机。

2.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中该装置包括传感器，用于确定进入旋风室的灰尘或其它物质的量，传感器被设置来控制电机的速度。

3.根据权利要求2所述的旋风分离装置，其中电机的转速是随着检测到的灰尘或其他物质的水平下降而增大的，反之亦然。

4.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中该装置被设置来确定穿过腔室的气流的速度并相应地控制电机转速。

5.根据权利要求4所述的旋风分离装置，其中电机的转速随着确定的气流速度增大而增大，反之亦然。

6.根据权利要求1所述的旋风分离装置，其中护罩的壁厚大体上是2.5mm。

7.根据任何一个前述权利要求中所述的旋风分离装置，其中旋风分离器形成了该装置的上游分离阶段，该装置还包括下游分离阶段，该下游分离阶段包含有多个彼此平行流通地设置的旋风分离器，每个旋风分离器包括具有圆形截面侧壁的腔室，设置在旋风室一端的进液口和出液口，以及在旋风室第二端的开口，通过该开口被分离的物质为被收集而排出腔室。

8.根据权利要求7所述的旋风分离装置，其中的下游阶段的旋风分离器被设置在旋转的主体内，以使得它们各自的旋风轴相对于主体的旋转轴向外倾斜，并且使得每个旋风室的第二端相对于所述旋转轴的它的第一端径向地向外设置。

9.根据权利要求8中所述的旋风分离装置，其中所述主体被所述电机旋转。

10.根据权利要求9中所述的旋风分离装置，其中护罩和主体形成了整体部件。

11.具有权利要求1所述的旋风分离装置的真空吸尘器。

12.一种从气流中去除物质的方法，该方法包括：

a.允许气流进入到包括具有旋风轴的旋风室，旋风室一端的出口，以及沿着旋风轴同轴延伸的管状有孔护罩；和

b.驱动电机以1500转/分以上和/或围绕护罩气流速度的70％以上的转速，在腔室内的旋转气流的方向上旋转护罩。