專利名稱：從旋風流體流動中分離顆粒的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及旋風分離器。在一特別的應用中，本發(fā)明涉及顆粒物料與氣流的旋風分離。在優(yōu)選實施例中，在真空清潔器中使用旋風分離器來將氣流中夾帶的顆粒物質(zhì)去除。
背景技術：
早已公知，在將顆粒物質(zhì)從流體束中分離使用一個或多個并聯(lián)或串聯(lián)旋風器是有利的。一般，將較高速的流體束切向地導入一通常為圓柱形或錐臺旋風容器，其中使骯的空氣束繞著容器的內(nèi)周邊加速。由以旋風束地穿過旋風器的流體運行引起的離心加速，使顆粒物質(zhì)從流體流中脫離，如以便積聚在容器的底部。如現(xiàn)有技術中已知的，提供流體出口，用于從旋風容器的頂部中心排出流體。
旋風分離器的一典型流動路徑如下所述。從置放在旋風容器的上端的流體入口切向地導入待處理的流體。流體束繞著旋風容器的內(nèi)表面旋轉(zhuǎn)，一般繞著容器的內(nèi)表面向下螺旋運動(如果該旋風容器是豎向地放置的)。在旋風容器的底端，流體束徑向地向內(nèi)運行，一般沿著容器的底部，然后向上轉(zhuǎn)動，又豎向地向上前進離開旋風容器?；旧侠@著容器的內(nèi)壁產(chǎn)生旋風流動的顆粒物質(zhì)分離動作。一旦流體向內(nèi)流至容器的中央，再向上從其穿過，就幾乎沒有任何實現(xiàn)的臟物的分離。
現(xiàn)有技術的旋風分離器遇到的困難是，將滯留的顆粒再夾帶回逸出的流體流。暴露與其上的高速旋風流的沉積顆粒具有被再夾帶的趨勢。這在容器具有固體的、其內(nèi)積聚有臟物的底部時特別成為難題。然而，即使容器的底部具有一設與其內(nèi)的、用以將分離的顆粒物料輸送出容器的通道，仍有潛在再夾帶的問題。
如果需要高度的分離，將許多旋風器串聯(lián)是公知的。盡管使用若干串聯(lián)旋風器能提供所需的分離效率，仍然有若干問題。第一，如果把分離器運用于工業(yè)上，它們通常需要適應高速流動(例如，如果它們運用來處理煙道氣)。使用許多旋風器增加了資本成本和用來制造與安裝分離器的時間。而且，使用許多旋風器增加了容放旋風器的空間要求以及由空氣流穿過旋風器引起的背壓。這些隨后的問題對于待置放在小的殼體內(nèi)如真空清潔器的旋風分離器是特別尖銳的。因此，需要改進用于旋風分離器的防再夾帶裝置。
發(fā)明概述現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過在旋風室內(nèi)將用于在旋風室的旋風流動區(qū)之下產(chǎn)生閉塞空間的顆粒分離部件定位，可制造單個具有改進效率(例如，至99.9％的效率)的旋風器，其中該閉塞空間通過該部件中的許多開口或孔與旋風流動區(qū)連通。這種結構有效地將旋風流動區(qū)之下的分離的物料截留，并防止將分離的物料再夾帶。于是，可用單個旋風器代替多個旋風器，以實現(xiàn)同樣的分離效率。
當流體流流過旋風室時，形成周邊層。通常，旋風室的內(nèi)表面光滑，以便提供室內(nèi)的不中斷的旋風流。然而，在該室內(nèi)，周邊層仍然形成在流體從其上流過的所有表面上。根據(jù)本發(fā)明，將系統(tǒng)(即使流體移動穿過該室的馬達裝置，通向該室的流體入口，通向該室的流體出口和/或分離部件的結構)設計成將分離部件中的孔附近的周邊層厚度最小化。
特別地，當流體在顆粒分離部件的上表面之上流動時，會形成周邊流動層。該周邊層會增厚，直至該厚度達到此周邊層具有足夠的能量從上表面脫落并從其離開。通常此時，流體向上流至旋風器的流體出口。當周邊層從上表面脫落時，渦流形成于與分離部件中的孔鄰接的流體束內(nèi)，引起局部紊流。紊流流動將已與流體流分離的顆粒再夾帶，甚至把一些分離的顆粒拉出旋風室的旋風流動區(qū)之下的閉塞空間。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種將夾帶的顆粒與流體流分離的分離器，該分離器包括一旋風室、一外壁和一旋風流動區(qū)，該旋風流動區(qū)具有一徑向?qū)挾?、一外周邊部、一置放在周邊部?nèi)側(cè)的中間部、一置放在中間部內(nèi)側(cè)的內(nèi)部、一用于將旋風流體流導引入旋風流動區(qū)的流體入口、一用于將流體流從旋風室去除的流體出口、一定位在旋風流動區(qū)的至少一部分之下旋風室內(nèi)的顆粒分離部件，該顆粒分離部件具有許多孔，以及一置放在顆粒分離部件之下的顆粒容納室，用于容納穿過上述孔進入該顆粒容納室的顆粒，其中這些孔置放在顆粒分離部件之上，使得旋風流動區(qū)的中間部基本離開上述孔。
可把分離器用在直立式真空清潔器中。因此，分離器還可包括一適合于在地板上移動并具有可鄰接地板地定位的流體管嘴的清潔器頭部，該管嘴經(jīng)由通道與分離器流體入口流體流地連通，一用于將清潔器頭部在地板上移動的手把，以及一用于容放旋風室的殼體。將殼體最好樞轉(zhuǎn)地安裝到清潔器頭部?？砂逊蛛x器用在濾毒罐或中央真空清潔器中。因此，該通道還可包括一定位在清潔器頭部和殼體外部的柔性部，該手把固定于清潔器頭部。
在一個實施例中，使孔的尺寸成防止細長顆粒從其穿過，從而細長顆粒積聚在顆粒分離部件的頂部。
在另一實施例中，使孔的形狀成氣動地將顆粒從旋風流動區(qū)導引至顆粒容納室。
顆粒分離部件可在所有的旋風流動區(qū)下面延伸，以限定旋風流動區(qū)的底表面?？蛇x地，它也可僅在其內(nèi)設置有孔的旋風流動區(qū)的部分下延伸。例如，顆粒分離部件可基本僅在旋風流動區(qū)的外周邊部、內(nèi)部之下或兩者之下延伸。
根據(jù)本發(fā)明，還提供用于將夾帶的顆粒與流體流分離的分離器，該分離器包括一用于在旋風流動區(qū)內(nèi)容放旋風流的旋風室，該旋風流動區(qū)具有一徑向?qū)挾?、一外周邊部、一置放在周邊部?nèi)側(cè)的中間部和一置放在該中間部內(nèi)側(cè)的內(nèi)部，用于將流體流導引至旋風流動區(qū)以旋風旋轉(zhuǎn)的裝置，用于將流體流從旋風室去除的裝置，置放在旋風流動區(qū)之下用于容納與流體流分離的顆粒的分離裝置，以及輸送裝置，該輸送裝置與分離裝置相連用于連接與旋風流動區(qū)流動連通的顆粒容納裝置，使得在操作中，顆粒穿過輸送裝置至顆粒容納裝置，其中上述輸送裝置定位在旋風流動區(qū)的中間部外側(cè)。
在一實施例中，顆粒容納裝置包括除輸送裝置之外的密封室，該分離器還包括用于將顆粒容納裝置排空的排空裝置。
在另一實施例中，分離器還包括連接顆粒容納裝置的裝置，此顆粒容納裝置與一槽路流動連通，用于輸送顆粒容納裝置下游的分離的顆粒。
在另一實施例中，分離器還包括氣動裝置，其與輸送裝置相連，用于將顆粒從旋風流動區(qū)導引至顆粒容納裝置。
在另一實施例中，顆粒分離裝置在所有的旋風流動區(qū)下面延伸，以限定旋風流動區(qū)的底表面。
在另一實施例中，輸送裝置僅定位在旋風流動區(qū)的周邊部和內(nèi)部之一下面或兩者下面。
在另一實施例中，輸送裝置規(guī)則地繞著分離裝置分布。
在另一實施例中，流體僅與分離裝置的部分接觸，將輸送裝置僅定位在上述部內(nèi)。
在另一實施例中，輸送裝置包括分離裝置中的開口。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于將夾帶的顆粒與流體流分離的方法，該方法的步驟包括將流體旋風地導引入具有旋風流動區(qū)的室內(nèi)，該旋風流動區(qū)具有一徑向?qū)挾?，一外周邊部，一放置在周邊部的?nèi)側(cè)的中間部和一放置在中間部的內(nèi)側(cè)的內(nèi)部，經(jīng)由設置在周邊部和內(nèi)部之一之下或兩者之下的通道將顆粒從旋風室內(nèi)的流體流中去除，以及從該室內(nèi)去除流體流。
在一實施例中，該方法的步驟還包括存儲從流體流中去除的顆粒和倒轉(zhuǎn)該室以去除分離的顆粒。
在另一實施例中，該方法的步驟還包括輸送該室下游的分離的顆粒。
在另一實施例中，分離器包括用于真空清潔器的分離機構，該方法還包括將清潔頭越過一表面以對其進行清潔。
在另一實施例中，還包括將顆粒導引穿過通道。
在本發(fā)明的另一實施中，將旋風分離器構制成邊界層的厚度最小化，從而當其脫落時將孔附近的紊流降低。可通過改變顆粒分離部件內(nèi)的孔的數(shù)目、孔的長度、孔的寬度、孔上游邊緣和顆粒分離部件的上表面之包含的角度、孔下游邊緣和顆粒分離部件的上表面之包含的角度以及顆粒分離部件之下的擋板相對旋風空氣流在旋風室的底部改變方向的點處的位置來實現(xiàn)這一點。此系統(tǒng)的實際設計會在旋風室的尺寸、旋風室內(nèi)的流體流的速度和旋風室內(nèi)的流體流的粘度方面變化。
在另一實施例中，可改動流體自身的流動以在邊界層脫落時將其厚度最小化。例如，流體流可以被設定來將邊界層的最大厚度減小的脈沖的頻率來脈動。通過使流體流脈動，其周期地加速和減速。將該周期設定成，在邊界層比在流體流不被脈動時的厚度薄時激勵該邊界層脫落。減速之后的加速提供足夠的能量，以使邊界層比其在恒流狀態(tài)時更快地分離成層，從而減小孔附近的紊流?？赏ㄟ^幾種方式實現(xiàn)該脈動流，如發(fā)送一個脈動電信號至產(chǎn)生穿過旋風室的流體流的流體泵，使流體在其穿過旋風空氣入口時脈動(例如，該入口可具有一孔，該孔在產(chǎn)生脈動流時可周期地開啟和關閉)，使流體在其穿過旋風空氣出口時脈動(例如，該出口可具有一孔，該孔在產(chǎn)生脈動流時可周期地開啟和關閉)，或者使顆粒分離部件在其平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)(例如，用彈簧偏壓裝置安裝顆粒分離部件，使得顆粒分離部件會周期地順時針旋轉(zhuǎn)，然后逆時針旋轉(zhuǎn))。
現(xiàn)有技術認為需要許多旋風器，以便實現(xiàn)朝高的顆粒分離效率。然而，已發(fā)現(xiàn)可用結合有本發(fā)明的顆粒分離部件的單級旋風器實現(xiàn)該超高效率。因此，可以采用本發(fā)明的分離器的單級分離器實現(xiàn)99％以上的清潔效率，從而不需要第二級旋風分離。對于充滿顆粒的空氣流，也已實現(xiàn)99.5％以上的清潔效率。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面，提供一種用于將夾帶的顆粒與流體流分離的分離器，該分離器包括一種用于將夾帶的顆粒與流體流分離的分離器，該分離器包括(a)一旋風室，其具有外壁和旋風流動區(qū)；(b)一流體入口，其用于將旋風流體流導引入旋風流動區(qū)；(c)一流體出口，其用于將流體流從旋風室去除；(d)一顆粒分離部件，其定位在至少在旋風流動區(qū)部分之下的旋風室中，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；以及(e)一顆粒容納室，其置放在顆粒分離部件之下用于容納穿過上述孔進入顆粒容納室的顆粒，其中把該分離器構制成降低上述孔附近的流體紊流。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于將夾帶的顆粒與流體流分離的分離器，該分離器包括(a)一旋風室，其用于含放旋風流動區(qū)的旋風流；(b)流體進入裝置，其用于將流體流導引入旋風流動區(qū)以在其內(nèi)旋風旋轉(zhuǎn)；(c)流體離開裝置，其用于將流體流從旋風室去除；(d)流體泵裝置，其用于使流體流動穿過旋風室；
(e)顆粒容納裝置，其置放在旋風流動區(qū)下面用于容納從流體流分離的顆粒，(f)分離裝置，其用于將顆粒容納裝置與旋風室分離；(g)輸送裝置，其與分離裝置相連用于使顆粒容納裝置和旋風流動區(qū)流動連通，使得在操作中邊界層的流體溢過分離裝置，從流體流脫離的顆粒穿過輸送裝置流至顆粒容納裝置，以及(h)用于在邊界層流體在分離裝置之上流動時將其厚度降低的裝置。
在一實施例中，用于將邊界層厚度減小的裝置包括使流體流脈動穿過旋風室的裝置。使流體流脈動穿過旋風室的裝置可包括用于將電信號脈動發(fā)送給流體泵裝置的裝置?？蛇x地，或附加地，使流體流脈動穿過旋風室的裝置可包括脈動地使流體進入裝置和流體離開裝置之一周期地開啟和關閉的裝置。
在另一實施例中，用于將邊界層厚度減小的裝置包括構制和定位輸送裝置，以減小分離裝置之上的紊流流動。
在另一實施例中，用于將邊界層厚度減小的裝置包括構制和定位分離裝置之下的流動擴散裝置，用于擴散顆粒容納裝置中的旋風流動流。
在另一實施例中，顆粒容納裝置除了輸送裝置外包括一密封室，該分離器還包括用于將顆粒容納裝置排空的排空裝置。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種用于將夾帶的顆粒與流體分離的方法，該方法包括以下步驟(a)將流體旋風地導入一室內(nèi)，該室具有一旋風流動區(qū)和一定位在旋風室內(nèi)以限定顆粒容納室的顆粒分離部件；(b)調(diào)節(jié)室內(nèi)的背壓，以促進與顆粒分離部件鄰接的成層的邊界層的形成；(c)經(jīng)由設置在顆粒分離部件內(nèi)的通道將顆粒從旋風室的流體流中去除；以及(d)將流體流從該室內(nèi)去除。
在一實施例中，該方法還包括存儲從流體流中去除的顆粒和翻轉(zhuǎn)該室以去除分離的顆粒的步驟。
在另一實施例中，把顆粒分離部件構制和定位成，減小通道附近的顆粒分離部件之上的流體紊流，該方法還包括在該室操作過程中使流體流從顆粒分離部件之上流過。
在另一實施例中，該室還包括流動擴散裝置，該裝置構制和定位分離裝置之下用于擴散顆粒容納室內(nèi)的流體旋風流動，以減小通道附近的顆粒分離部件之上的流體紊流，該方法還包括在該室操作過程中使流體流從顆粒分離部件之上流過。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種真空清潔器，其包括(a)一旋風室，其包括外壁和旋風流動區(qū)；(b)一流體入口，其用于將旋風流體導入旋風流動區(qū)；(c)一清潔器頭，其適合于在一表面上運動并具有一鄰接該表面定位的流體管嘴，該管嘴經(jīng)由通道與流體入口流體流動地連通。
(d)一流體出口，其用于將流體流從旋風室去除；(e)一顆粒分離部件，其定位在至少旋風流動區(qū)的部分之下的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；以及(f)一顆粒容納室，其置放在顆粒分離部件下面用于容納通過上述孔進入顆粒容納室的顆粒，其中把該分離器構制成減小上述孔附近的流體紊流。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一真空清潔器，其包括(a)一旋風室，其具有外壁和旋風流動區(qū)；(b)一空氣入口，其用于將旋風氣流導入旋風流動室；(c)一清潔器頭，其適合于在一表面上運動并具有一鄰接該表面地定位的空氣管嘴，該管嘴經(jīng)由通道與空氣入口空氣流動地連通；(d)一空氣出口，其用于將空氣流從旋風室去除；(e)一顆粒分離部件，其定位在至少旋風流動區(qū)的部分之下的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；(f)一顆粒容納室，其置放在顆粒分離部件之下用于容納通過上述孔進入顆粒容納室的顆粒；以及(g)一馬達，其用于使空氣流動穿過真空清潔器，其中使穿過旋風室的空氣流脈動。
在一實施例中，真空清潔器還包括在空氣入口和空氣出口之一上的一移動式封閉部件，用于使脈動空氣流穿過旋風室。
在另一實施例中，馬達接收一電信號，使該電信號脈動以產(chǎn)生脈動空氣流。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一真空清潔器，其包括(a)一旋風室，其具有一外壁和一旋風流動區(qū)；(b)一空氣入口，其用于將旋風氣流導入旋風流動室；(c)一清潔器頭，其適合于在一表面上運動并具有一鄰接該表面地定位的空氣管嘴，該管嘴經(jīng)由通道與空氣入口空氣流動地連通；(d)一空氣出口，其用于將空氣流從旋風室去除；(e)一顆粒分離部件，其定位在至少旋風流動區(qū)的部分之下的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；(f)一顆粒容納室，其置放在顆粒分離部件之下用于容納通過上述孔進入顆粒容納室的顆粒；(g)一手把，其用于在地板上移動清潔器頭；以及(h)一馬達，其用于使空氣流動穿過真空清潔器，其中把顆粒分離部件構制并適合于增加旋風室的顆粒分離效率。
在一實施例中，顆粒分離部件具有5至35個孔。
在另一實施例中，顆粒分離部件中的孔的數(shù)量由下面的公式計算 其中H＝旋風流動區(qū)的豎向高度D＝旋風室的直徑在另一實施例中，旋風室具有一直徑，每個孔相對空氣流具有一縱向地延伸的上游邊緣和一縱向地延伸的下游邊緣，在該邊緣之間延伸有橫向側(cè)邊，此邊緣具有一比旋風室的直徑的10％短的長度，該側(cè)邊的長度為邊緣長度的25-35％。
在另一實施例中，該邊緣大體與旋風室徑向地對準。
在另一實施例中，每個孔相對空氣流具有一上游邊緣和一下游邊緣，使該上游邊緣朝顆粒容納室成一定角度，上游邊緣和顆粒分離部件的上表面之間所包含的角度為從15°至90°。
在另一實施例中，空氣流改變方向并當其在顆粒分離部件之上流動時從一位置流向空氣出口，該真空清潔器還包括一擋板，該擋板定位在顆粒分離部件之下的空氣流改變方向處下游的10°至20°的位置。
在另一實施例中，顆粒容納室具有一包括除上述孔之外的密封室的底部，該擋板在顆粒分離部件和顆粒容納室的底部之間延伸。


為了更好地理解本發(fā)明及更清楚地顯示如何將其實施，現(xiàn)通過例子參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1結合有本發(fā)明旋風分離器的家用真空清潔器的透視圖；圖2是圖1的真空清潔器的前視圖；圖3是圖1的真空清潔器的側(cè)視圖；圖4是沿圖1的4-4線所取的剖視圖；圖5是旋風分離部件從真空清潔器去除的透視圖；圖6是在箱體去除時沿圖2的6-6線所取的視圖；圖7是圖5的旋風分離部件的可選實施例的的透視圖；圖8和9是沿圖2的6-6線所取的剖視圖，其示出本發(fā)明的顆粒分離部件的可選構形；圖10是本發(fā)明的顆粒分離器部件的放大剖視圖，其示出孔的細節(jié)；圖11是具有根據(jù)本發(fā)明擋板部件的顆粒分離器部件的剖視透視圖；圖12是沿圖11的擋板的箭頭12方向放大的底部視圖；圖13-15是本發(fā)明的顆粒分離部件的各種可選構形的頂視圖；圖16是本發(fā)明的顆粒分離器部件的可選實施例的剖視圖；圖17是本發(fā)明的顆粒分離器部件的可選實施例的軸側(cè)視圖；圖18是本發(fā)明的顆粒分離器部件的可選實施例的剖視圖；圖19是本發(fā)明的擋板的可選實施例的剖視透視圖；圖20是圖19的擋板部件的底部視圖；圖21是當圖1的箱體從真空清潔器上去除時放大的透視圖；圖22是圖21的接近部件的放大的透視圖。
優(yōu)選實施例詳述在此所述的旋風分離器的改進可與用來將顆粒物料從流體束分離的任何類型旋風分離裝置一起使用或?qū)⑵浯妗＠?，它們可與包括一種或多種氣體的流體束一起使用，如工業(yè)積塵系統(tǒng)(如煙道氣洗滌)，它們可用來根據(jù)顆粒尺寸進行分類，或它們可與包括一種或多種流體的流體束(如水力旋流器)一起使用或與包括一種氣體/液體混合物的流體束一起使用?？梢岳斫猓梢灶w粒分離技術中任何已知的方式使用這些旋風分離器。
例如，也可在根據(jù)尺寸對顆粒分選或分類時采用本發(fā)明的分離部件。將待分選的顆粒夾帶在流體流中，然后導引至具有根據(jù)本發(fā)明的分離部件的旋風分離器，該分離部件具有一第一孔尺寸。小于第一孔尺寸的顆?？赏ㄟ^分離部件，進入一料斗，用于傳送至隨后的旋風分離器，而較大的顆粒積聚在顆粒分離器的頂部。將穿過分離部件的顆粒旋風地導入具有分離部件的第二旋風器，該分離部件帶有相對第一旋風器的較小尺寸的第二孔。如在第一旋風器一樣，小于第二孔尺寸的顆粒可通過分離部件，進入一料斗，用于傳送至第三旋風分離器，而較大的顆粒保持在第二旋風室中的分離部件上。如果需要，重復該過程，直至按需將顆粒分選。
在一優(yōu)選實施例中，把旋風分離器用作真空清潔器的臟物分離裝置。如圖1所示，由于本發(fā)明的旋風分離器可具有99.95％的臟物分離效率，或更高，真空清潔器可使用僅僅單個旋風分離器，實際上本發(fā)明的單個旋風分離器可以僅僅是用在真空清潔器中的臟物分離裝置。如在技術中已知的，可選擇地提供后過濾器(即定位在真空清潔器的馬達下游的過濾器)，例如HEPA過濾器，用以去除非常小量的顆粒物質(zhì)，如由馬達產(chǎn)生的碳灰塵。
在圖1和圖5所示的應用中，所示的顆粒分離部件30是作為真空清潔器的旋風分離器200。分離器30可用在任何真空清潔器中(如直立件、濾毒罐、背負式清潔器或中央真空清潔系統(tǒng))，下面描述在直立真空清潔器中顆粒分離部件30的使用。
如在圖1和5中所示的，真空清潔器200具有一地板清潔頭202，用于將清潔頭202在地板上移動的裝置(如輪子204)，與清潔頭202旋轉(zhuǎn)地連接的主殼體206，一用于將清潔器200在地板上移動的手把208。主殼體206容放分離器30。在該實施例中，使用的單個分離器30包括一個中央空氣喂入通道210，其在一端與鄰接清潔器頭202(見圖4和5)內(nèi)的地板的臟的空氣入口220氣流連通，而在另一端與彎曲的空氣入口34氣流連通。
可用現(xiàn)有技術中任何已知的裝置將倉體32從主殼體206去除(見圖21)，如由使用者的手將壓力施加至手把212，這樣，可將積累的臟物從倉體32去除。
旋風分離器30包括一倉體32，其具有一開口端214、一用于將旋風流傳送至分離器30的入口34和一用于將流體從分離器去除的出口36。入口34不必是切線式，但可是任何能夠為倉體32提供旋風液流的構形，如為軸向或螺旋旋風入口。放置在倉體32下部的是一分離部件40，其包括一平坦盤狀部件，具有一上面42和一下面44，并把倉體32大體分成一在其內(nèi)限定有旋風流動區(qū)48的旋風室46和一顆粒容納室50。分離部件40可由厚度為倉體32直徑的如為1/40的塑料板制成。旋風室46和顆粒容納室50僅僅通過分離部件40內(nèi)的許多孔52連通?？?2包括許多開口或切口54，每一個均具有一上游邊緣56一下游邊緣58，相對于旋風室46內(nèi)的旋風流方向(箭頭C)比橫向?qū)挾乳L且相對倉體32一般徑向地取向。顆粒容納室50包括一在倉體32的下面44和底面90之間延伸的室。顆粒容納室50最好包括約10％的倉體32的容積。
在使用中，將充有顆粒的流體束通過入口34旋風地引入旋風室46內(nèi)。旋風流旋轉(zhuǎn)地繞著倉體32前行并向下從其穿過。當流體束進入顆粒分離部件40的影響區(qū)時得到加速，這使流體朝向旋風室46(如繞著中央空氣喂入通道210)內(nèi)的旋風流動區(qū)48的中央部改變方向，并且最終經(jīng)出口36去除。當旋風液流沿著旋風室46的內(nèi)壁38向下旋風地移動時，其會遇到分離部件40并從其穿過。流體束穿過旋風室46時的速度和方向的改變使夾帶在流體束中的顆粒變得脫離夾帶。這些分離的顆粒具有較大的質(zhì)量，并且繼續(xù)朝向分離部件40加速，在此處(取決于顆粒尺寸)它們穿過孔52進入顆粒容納室50。分離的顆粒物質(zhì)積聚在顆粒容納室50內(nèi)。由旋風作用從流體流中分離的較大的且不能穿過孔52的顆粒積累在分離部件40的上表面42上。
沉積顆粒再夾帶入旋風流是與沉積顆粒之上的流過的流體旋風流動的速度和程度相關。因此，顆粒容納室內(nèi)的流體的任何旋風流動的減小都會有利地提高分離器的抵抗再夾帶的性能。為此目的，參照圖11，顆粒容納室可設置有一個或多個擋板100。操作擋板以減小并最好終止顆粒分離部件之下的旋風空氣流動。于是，顆粒容納室50在旋風流動區(qū)48之下形成一閉塞空間。
從而可以理解，分離部件40以幾種方式輔助顆粒分離。首先，通過提供一不連續(xù)的表面，其中斷旋風流動，從而輔助將夾帶的顆粒物質(zhì)從流體束中分離。第二，如果提供一與旋風室46分立的區(qū)域(顆粒容納室50)。如果部分流體束進入顆粒容納室46，則會減緩或終止旋風流動，于是允許夾帶的顆粒物質(zhì)分離出來而不會有被再夾帶的可能。
在使用中，真空清潔器200內(nèi)的馬達224(如流體泵裝置)產(chǎn)生空氣流如從臟的空氣入口220吸取空氣，穿過清潔頭202內(nèi)的通道226，再穿過中央空氣喂入槽路210，再經(jīng)入口34進入旋風室46。將旋風流動維持在旋風室46內(nèi)，從而使夾帶在旋風流動中的顆粒沉積下來，較小的顆粒穿過孔52進入顆粒容納室50內(nèi)，而較大的顆粒(如頭發(fā)、地毯纖維等的細長顆粒)沉積在分離部件40的上表面42上。然后空氣經(jīng)由空氣出口36離開旋風室，穿過馬達224，然后經(jīng)由出口228離開清潔器。細粒的臟物會在顆粒容納室50內(nèi)被分離并沉積。于是，在操作真空清潔器后，不同尺寸的顆粒可能已積聚在分離部件40的上面和下面。
在圖7的實施例中，用旋風分離器30來將夾帶在工業(yè)流體束中的物料分離。為了允許把分離的物料收集而不中斷流體穿過旋風分離器30的流動，顆粒容納室50設置有料斗60，該料斗60具有一通向料斗出口64的傾斜壁62。料斗出口64與顆粒輸送槽路66連通，用于將容納的顆粒輸送離開容納室50。料斗60收集分離的顆粒，用于由輸送槽路66去除(如由于重力流動)。
可以理解，旋風室46可以是任何現(xiàn)有技術的公知設計。內(nèi)壁不必是如圖1所示的圓柱形，但可以是現(xiàn)有技術中公知的任何形狀。進一步，入口34和出口36可定位在任何位置，可采用不止一個入口和出口。
已發(fā)現(xiàn)對于給定旋風構形和應用，孔52的位置影響分離部件40的顆粒分離特性。還發(fā)現(xiàn)如果孔52集中在旋風流動區(qū)48(見圖6)的周邊部70、內(nèi)壁70(見圖8)或者周邊部70和內(nèi)壁72(見圖9)兩者之下而使中部74基本沒有孔52，則提高了分離部件40的防再夾帶特性。如果將孔52設置在中部74之下而在顆粒容納室內(nèi)沒有任何裝置用于防止顆粒分離室50內(nèi)的任何大量的旋風流動，然后顆粒分離室50內(nèi)的一些顆粒物質(zhì)會被再夾帶至旋風室46內(nèi)的空氣流中。因此，最好當沒有裝置(如擋板)用來防止顆粒分離室50內(nèi)的旋風流動時在中部74之下沒有孔52?？梢岳斫?，可在中部74內(nèi)設置一些孔52而不會產(chǎn)生大量的再夾帶。
最好，周邊部70大約包括旋風流動區(qū)48的徑向?qū)挾?6的最外邊的四分之一，而內(nèi)部72大約包括旋風流動區(qū)48的徑向?qū)挾?6的最內(nèi)的四分之一。從而中部74包括徑向?qū)挾?6的一半。
如果改變旋風分離器構形，則旋風流動區(qū)48的形狀和尺寸都會改變。例如，參照圖6，有中央空氣喂入槽路210的旋風倉32導致一環(huán)形旋風流動區(qū)48。結果，旋風流動區(qū)48具有一徑向?qū)挾?6，其在中央空氣喂入槽路210和內(nèi)壁38之間。然而，如果沒有定位在倉體32內(nèi)的任何部件(如圖8和9所示)，那么旋風流動區(qū)48具有一從中央軸線A延伸至內(nèi)壁38的徑向?qū)挾?6。倉體32具有一非圓形(即橢圓形)或任何彎曲線性的允許其內(nèi)的大量旋風流動的截面。另外，旋風室46的徑向?qū)挾瓤裳仄淇v向長度(即沿軸線A方向)變化，其可以是圓柱形、截頭錐體或任何具有有利的旋風顆粒分離特性的形狀。
孔52可以是任何形狀。例如，它們可以是圓形(見圖14)、矩形(見圖19)、三角形或其它規(guī)則或不規(guī)則形狀。最好，如果孔52抵著分離部件40的內(nèi)邊緣或外邊緣放置，則它們僅具有一壁57。例如，如圖5所示，孔52一直延伸至倉體32的內(nèi)壁38，而在圖9中它們終止于內(nèi)壁38的內(nèi)側(cè)。盡管孔52可以是任何形狀，在一實施例中，它們具有比其寬度大的長度。特別地，如圖11所示，上游邊緣和下游邊緣56，58最好比在邊緣56，58之間延伸的間隔的相對側(cè)57長(例如，邊緣56，58最好是側(cè)邊57長度的兩倍)使得孔52限定切口。
如圖11所示，切口54一般可徑向地延伸(即邊緣56，58一般可徑向地延伸)。然而，如圖1 3所示，可使切口54相對徑向?qū)挾?4略微成一定角度，使得孔52的外邊緣82相對旋風空氣流(用箭頭C表示)是在內(nèi)邊緣84的上游。切口54的角度α相對徑向?qū)挾?6可大至45℃。
最好是孔52徑向地延伸，邊緣56，58的長度L大約是倉體32的直徑D的10％或更小，而側(cè)邊57的長度W(即孔的寬度)大約是倉體32的直徑D的5％或更小(見圖11)。更好地，長度W大約是長度L的25％至35％。
將孔52等距離地繞著部件40間隔(見圖6-9)或者可將它們在相鄰孔52之間定位成不同間隔。此外，可將孔52連續(xù)地繞著所有的分離部件40定位(見圖6至9)或者可將孔52繞著僅僅部分分離部件40定位(見圖15)。僅僅在倉體32內(nèi)的由旋風流接觸的部分臟物分離部件40的區(qū)域之上的區(qū)域分布孔52是有利的。例如，如果倉體32具有單一的入口34，可以這樣使用。在這種情形下，可以預先確定會由旋風流接觸的分離部件40的扇區(qū)，并可僅將孔52設置在該扇區(qū)。
最好，顆粒分離部件40具有約5至35個孔52。要求用于特定系統(tǒng)的孔52的數(shù)量可由下述公式確定 其中，H＝旋風流動區(qū)48的豎向高度D＝倉體32的直徑(見圖5)該公式提供了一個對特定系統(tǒng)的孔52的理想數(shù)量的粗略估算(即在20％之內(nèi))。實際要求的用于最大分離效率的孔的數(shù)量會與此公式略微不同。
應注意到，管道分離部件40不必定位成與旋風室46內(nèi)的旋風流動區(qū)的旋風流的旋風軸線(即縱向方向)垂直。特別地，分離部件40可與該軸線成一定角度。
參照圖16，分離部件40不必延伸過整個旋風流動區(qū)48，但可僅放置在部分旋風流動區(qū)48內(nèi)，在旋風流動區(qū)之下提供有孔52。僅僅通過例子，圖16示出分離部件40，其包括放置在旋風流動區(qū)48的周邊部70之下的環(huán)形環(huán)86。顆粒容納室50也放置在其下，在倉體32和內(nèi)壁88之間。本領域的普通技術人員會理解，分離部件40可等同地具有任何其它適合于給定分離用途的構形，而不超出本發(fā)明的范圍。例如，可以理解分離器40可包括一定位在旋風流動區(qū)48的內(nèi)部72之下的環(huán)形環(huán)。
分別參照圖17和18，分離部件40不必是盤形，但是也可以是錐形或漏斗形。其可以是凸出形狀(即其可凸入顆粒容納室50，如圖17所示)或其可以是凹入形狀(即其背離顆粒容納室50凸出，如圖18所示)。可以理解，分離部件40不必限定一個連續(xù)的表面。例如，如圖18所示，其可具有設置有孔52的彎曲的表面和平坦中央頂部78。
參照圖10，使邊緣56和58氣動地成形以提高分離部件40的性能。例如，把顆粒分離部件40的鄰接上游邊緣56的厚度降低。參照圖10，孔52具有傾斜的上游邊緣56以輔助把旋風室46的空氣和顆粒導入顆粒容納室50。上游邊緣56最好相對上表面42是傾斜的，使得所含角度α’是從15°到90°，所含角度最好是小于30°。顆粒分離部件40的下游邊緣58的厚度基本不變?？蛇x地，最好使孔52成形為使得下游邊緣58相對上表面42傾斜以輔助把旋風室46的空氣和顆粒導入顆粒容納室50。最好，所含角度α”是從15°至90°，且最好所含角度小于30°。
最好是，擋板100設置在下表面44上并且背離顆粒分離部件40延伸。如果分離器30具有一底部90，那么最好擋板100從下表面44延伸向底部90，但不與其接觸。擋板100最好延伸從分離部件40的下表面44至顆粒容納室50的底部90的距離的四分之三，但是如果需要其也可更長或更短。最好擋板100與旋風倉32的縱向軸線平行。
如圖19和20所示，擋板100最好放置成鄰接下游側(cè)的每個孔52，相對旋風室46的旋風流方向(箭頭所示)。例如，擋板100可從其相關孔52的下游偏離15°?？梢岳斫?，擋板100不必與每個孔52相連。最好是，擋板緊在每個孔52的下游。
擋板100包括一個壁102，該壁可徑向地向內(nèi)延伸或可使其彎曲。最好是，壁102基本沿其長度與孔52平行。壁102至少與邊緣56，58和孔52的長度有共同邊界地延伸。最好是，壁至少延伸邊緣56，58的三倍的長度。
如圖11和12所示，擋板100也具有與孔52的外邊緣和/或內(nèi)邊緣82，84鄰接放置的橫向壁104。最好壁104沿上游方向從壁102延伸。如果一孔52放置在周邊部70內(nèi)，擋板100最好是僅具有一個與內(nèi)邊緣84鄰接的橫向壁104。將壁102定位在邊緣84的內(nèi)側(cè)，以便在孔52之下限定一閉塞空間。如果孔52位于內(nèi)部72內(nèi)，擋板100最好具有與孔52的內(nèi)邊緣84和外邊緣82鄰接的橫向壁104(未示)。于是壁104可有效地在顆粒容納室50內(nèi)限定一開口中央?yún)^(qū)域。
擋板100將分離部件40之下的流體流的旋風屬性降低，最好是終止，其中該擋板被構形成單獨一壁102或者與橫向壁104連接。參照圖19和20，擋板100可從倉體32的壁延伸至其中央以有效地在顆粒容納室50內(nèi)將其分成許多餅狀隔室106。這種構形基本上抑制了該隔室106內(nèi)的任何流體流，無論是旋風式還是其它，從而有利地提高了分離部件40的防再夾帶特性。
最好是，如圖2，4，5和7的實施例所示，將單個擋板100設置在顆粒分離部件40下面。如這些實施例所示，擋板100豎向地在底部90和下面44之間延伸并且從中央空氣喂入槽路210向外徑向地延伸至內(nèi)壁38。在該實施例中，將擋板100在點T的下游定位成約10°至20°，在該點T旋風流改變方向以向上流動穿過旋風流動區(qū)48(見圖5和6)。
盡管如上所述，希望在旋風流動區(qū)48的周邊部70和/或內(nèi)部72內(nèi)定位孔52，當擋板100與孔52一起使用時孔52的定位是不太重要的。在此種情形下，可將孔52和擋板100沿顆粒分離部件40的徑向?qū)挾鹊娜魏挝恢锰幎ㄎ?，并置放在旋風流動區(qū)48的內(nèi)部72、中間部74和周邊部70之一或多個之內(nèi)。
在操作真空清潔器200后，尺寸變化的顆?？煞e聚在分離部件40上面和下面的倉體32內(nèi)。為了把此積聚的內(nèi)容排空，最好是可將倉體32從主殼體206上拆下，例如通過手把212，并把倉體倒轉(zhuǎn)(一般是在廢品收集器之上等)以使在上面42上積聚的顆粒在重力影響下從倉體32落下。
如果旋風分離器具有一閉合的底部90，則最好設置一門等以輔助排空室50。該門可被設置在倉體32的外壁上。最好是將分離部件構形成當?shù)罐D(zhuǎn)倉體32時輔助排空顆粒容納室40的內(nèi)容。為此目的，將顆粒分離部件40構形成當倉體32倒轉(zhuǎn)時提供一開口(例如，見圖21和22)或者在倒轉(zhuǎn)倉體32之前在倉體32內(nèi)設置一門。
根據(jù)第一可選實施例，分離部件40可包括一主本體110和一接近部件112，如圖22所示。接近部件112包括分離部件40的一弦部段，該弦部段樞轉(zhuǎn)地通過鉸鏈部件114連接于主本體110以在閉合位置和開啟位置之間擺動，該閉合位置基本與主本體110在一平面(如在圖21和22中以實線表示的)，其中接近部件112相對主本體110向上擺動(如在圖21和22中點化線表示的)。
再參照圖21，當將倉體32從真空清潔器200拆下并倒轉(zhuǎn)時，允許接近部件112通過其與主本體110的樞轉(zhuǎn)連接在重力影響下自由地擺至其“開啟”位置，從而顆粒容納室50的內(nèi)容從顆粒容納室落下，然后離開倉體32。當倉體32返回其直立位置時，接近部件112在重力影響下落至其閉合位置。在倉體32直立時為了把接近部件112偏壓向其閉合位置，可選地為接近部件112設置一重物116，或一合適的彈簧裝置(未示)或普通技術人員公知的其它偏壓裝置。設置孔118以允許中央空氣喂入槽路210從其穿過。
最好選擇鉸鏈部件114的樞軸線218的方向以輔助接近部件112在使用真空清潔器時保持閉合。如果真空清潔器是直立真空清潔器，其中當主殼體206處于直立存儲位置時(例如，分離部件40與內(nèi)壁38垂直)顆粒分離部件20一般處于水平放置位置，則當主殼體206樞轉(zhuǎn)至使用位置時顆粒分離部件會處于一傾斜位置。接近部件112具有一最好不與真空清潔器的上殼體206的樞轉(zhuǎn)軸線平行的樞轉(zhuǎn)軸線218。在這種情形下，不需要重物。最好是，接近部件112的樞軸線218的角度β為10°至50°，最好為20°至40°，更好地至上殼體206的樞軸線216為30°(見圖21)。
接近部件112最好設置在旋風倉體32的后部以防止其在使用中打開。特別地，將接近部件122的所有部分或主要部分定位在中央空氣喂入槽路210的后側(cè)(即朝向手把208)。在這種情形下，不需要重物。
當流體流穿過倉體32流動時，形成一邊界層。當流體在顆粒分離部件40的上表面42之上流動時，在顆粒分離部件40的頂部形成一邊界層。邊界層會增厚直至該厚度達到邊界層具有足夠的能量從上表面42剝落并從其離開運動(即在T點)。當這發(fā)生時，在鄰接孔52的流體束中形成渦流，造成局部紊流。該紊流流動將已被從流體流中分離的顆粒再夾帶并且甚至將一些分離的顆粒帶出顆粒容納室50。根據(jù)本發(fā)明，將分離器30最好構形成當邊界層脫落時將其厚度最小化，從而避免孔52附近的紊流流動。將根據(jù)本發(fā)明的分離部件引入旋風分離器極大地增加了分離器的整個效率?，F(xiàn)有技術認為需要許多旋風器以便實現(xiàn)很高的顆粒分離效率。然而，已發(fā)現(xiàn)可用包括有本發(fā)明的顆粒分離部件的單級旋風器可獲得很高的效率。因此，可用采用本發(fā)明的分離器30的單級分離器獲得超過99％的清潔效率，從而免除了第二級旋風分離器的需要。并且對于充有顆粒的空氣流，還實現(xiàn)了99.5％以上的清潔效率因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，可用相對簡單的分離器構形實現(xiàn)非常高效的分離。反過來，減少分離器結構有利地減小了穿過分離器的流體壓力損失，從而對于給定尺寸的馬達可抽取到一更高的真空度(增加流體流動速率)。對于家用真空清潔器的使用，允許將馬達尺寸減小而不犧牲該裝置的真空強度，可獲得僅4-8kpa的背壓。減少的結構和馬達尺寸也有利地節(jié)約了整個分離器單元的成本和尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的擋板部件極大地提高了分離器部件的性能，還很好地輔助實現(xiàn)了非常高的效率。擋板部件突入顆粒容納室有利地擴散了顆粒容納室內(nèi)的旋風流動且取決于擋板構形基本抑制了該流動，從而減少了滯留顆粒的再夾帶。
在另一優(yōu)選實施例中，通過使至馬達224的電信號脈動可增加顆粒分離部件40的分離效率。將脈動時間定成當流體在T點附近的上表面42之上流過時把流體邊界層的最大厚度減小，最好是最小化。這樣產(chǎn)生一穿過倉體32的脈動的流體流?？蛇x地，例如通過提供帶有可移動封閉部件如板120的入口34機械地產(chǎn)生此種脈動流，其中一種裝置連接于該板上以使該板周期地開啟和關閉入口34，例如是一彈簧，一具有連接于板120上的臂部124的螺線管122等。可選地，孔封閉部件可設置在出口36上。這些機械裝置實現(xiàn)倉體32中的背壓，以輔助與孔52附近的紊流相對的順暢的(成層的)邊界層流動。
根據(jù)本發(fā)明的分離部件接近裝置提供一簡單又方便的將收集的顆粒從兩室同時排空的方法，即較大的顆粒滯留在旋風室(即顆粒分離部件的頂部)而精細的顆粒滯留在顆粒容納室內(nèi)。這提供了一種排空兩室的自動方法。
根據(jù)本發(fā)明的重疊的顆粒分離部件還提供一種將收集的顆粒從兩室同時排空的方法。為了增加方便性，當倉體從主殼體上拆下時可把重疊部件的運動聯(lián)動開啟。
盡管上述說明構成了優(yōu)選實施例，可以理解還可對本發(fā)明修改和更改而不超出后附權利要求的恰當范圍的合理意義。
權利要求
1.一種用于將夾帶的顆粒從流體流中分離的分離器，該分離器包括(a)一具有外壁和旋風流動區(qū)的旋風室，該旋風流動區(qū)具有一徑向?qū)挾取⒁煌庵苓叢?、一放置在該周邊部的?nèi)側(cè)的中部以及一放置在該中部的內(nèi)側(cè)的內(nèi)部；(b)一用于將旋風流體流導入上述旋風流動區(qū)的流體入口；(c)一用于將上述流體流從上述旋風室去除的流體出口；(d)一顆粒分離部件，其定位在至少在部分上述旋風流動區(qū)下方的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有許多孔；以及(e)一顆粒容納部件，其放置在上述顆粒分離部件下方，用于容納穿過上述孔進入上述顆粒容納室的顆粒，其中上述孔放置在上述顆粒分離部件上，使得上述旋風流動區(qū)的上述中部基本不與上述孔接觸。
2.如權利要求1所述的分離器，其中上述旋風流動區(qū)的周邊部包括上述旋風流動區(qū)的徑向?qū)挾鹊乃姆种弧?br> 3.如權利要求2所述的分離器，其中上述旋風流動區(qū)的中部包括上述旋風流動區(qū)的徑向?qū)挾鹊亩种弧?br> 4.如權利要求1所述的分離器，其中上述顆粒容納室包括一密封室，除上述孔之外。
5.如權利要求1所述的分離器，其中上述顆粒容納室與用于將分離的顆粒物質(zhì)從上述顆粒容納室下游輸送的槽路連通。
6.如權利要求1所述的分離器，還包括(a)一清潔器頭，其適合于在地板上移動并具有一個可鄰接該地板定位的流體管嘴，該管嘴通過通路與該分離器流體入口流體流動地連通；(b)一用于將該清潔器頭在此地板上移動的手把；以及(c)一用于容放該旋風室的殼體。
7.如權利要求6所述的分離器，其中該殼體樞轉(zhuǎn)地安裝于此清潔器頭上。
8.如權利要求6所述的分離器，其中該通道包括一定位在該清潔器頭和殼體的外側(cè)的柔性部，此手把固定于此清潔頭。
9.如權利要求1所述的分離器，其中使上述孔的尺寸成為抑制細長顆粒從其穿過，從而細長顆粒積聚在該顆粒分離部件的頂部。
10.如權利要求1所述的分離器，其中使該孔的形狀為氣動地將上述旋風流動區(qū)的顆粒導引入上述顆粒容納室。
11.如權利要求1所述的分離器，其中上述孔包括切口，該切口具有相對于該流體流的縱向地延伸的上游和下游邊緣和橫向地延伸的側(cè)邊，該邊緣比該側(cè)邊長。
12.如權利要求11所述的分離器，其中此邊緣的長度基本與上述旋風室的徑向?qū)挾葘省?br> 13.如權利要求11所述的分離器，其中上述邊緣的長度限定一縱向地延伸的與上述旋風流動區(qū)的半徑成的角度可至45°的軸線。
14.如權利要求1所述的分離器，其中上述孔具有一徑向外端和一徑向內(nèi)端，該徑向外端定位在上述旋風室的外壁的鄰近。
15.如權利要求1所述的分離器，其中上述孔具有一相對于上述流體流的上游邊緣和下游邊緣，上述顆粒分離部件的厚度在鄰近上述孔的上游邊緣是減小的。
16.如權利要求15所述的分離器，其中上述顆粒分離部件具有一上表面和一下表面，使該上表面成一定角度朝向鄰接上述上游邊緣的顆粒容納室，使下表面成一定角度背離與上述下游邊緣鄰接的孔。
17.如權利要求1所述的分離器，其中將上述顆粒分離部件放置成基本與上述旋風流動區(qū)的縱向軸線垂直。
18.如權利要求1所述的分離器，其中將上述顆粒分離部件放置成與上述旋風流動區(qū)的的縱向軸線成一定角度。
19.如權利要求1所述的分離器，其中上述顆粒分離部件是凸起的或凹入的。
20.如權利要求1所述的分離器，其中上述顆粒分離部件在所有的旋風流動區(qū)之下延伸以限定上述旋風流動區(qū)的底部表面。
21.如權利要求1所述的分離器，其中上述顆粒分離部件基本上僅在上述外周邊部之下延伸。
22.如權利要求1所述的分離器，其中上述孔基本上僅定位在上述旋風流動區(qū)的周邊部的下方。
23.如權利要求1所述的分離器，其中上述孔基本上僅定位在上述旋風流動區(qū)的內(nèi)部的下方。
24.如權利要求1所述的分離器，其中上述孔基本上僅定位在上述旋風流動區(qū)的周邊部和內(nèi)部的下方。
25.如權利要求1所述的分離器，其中將所述孔繞著上述顆粒分離部件規(guī)律地分布。
26.如權利要求1所述的分離器，其中上述流體僅與部分上述顆粒分離部件接觸，所述孔僅定位在所述部內(nèi)。
27.一種用于將夾帶的顆粒從流體流中分離的分離器，該分離器包括(a)一用于含放旋風流動區(qū)內(nèi)的旋風流的旋風室，該旋風流動區(qū)具有一徑向?qū)挾?、一外周邊部、一放置在該周邊部?nèi)側(cè)的中部和一放置在該中間部的內(nèi)側(cè)的內(nèi)部；(b)用于將流體流導入上述旋風流動區(qū)以在其內(nèi)旋風旋轉(zhuǎn)的裝置；(c)用于將上述流體流從上述旋風室去除的裝置；(d)顆粒容納裝置，其放置在上述旋風流動區(qū)的下面用于將容納從流體流分離的顆粒；(e)分離裝置，其用于將上述旋風室的顆粒容納裝置分隔；以及(f)輸送裝置，其與上述分離裝置相連用于使上述顆粒容納裝置與上述旋風流動區(qū)流體地連通，使得在操作中顆粒穿過上述輸送裝置進入上述顆粒容納裝置，其中上述輸送裝置定位在所述旋風流動區(qū)的中部的外面。
28.如權利要求27所述的分離器，其中上述顆粒容納裝置包括一密封室，除上述輸送裝置之外，該分離器還包括用于將上述顆粒容納裝置排空的排空裝置。
29.如權利要求27所述的分離器，還包括使上述顆粒容納裝置與槽路流體地連通的裝置，用于輸送上述顆粒容納裝置下游的分離的顆粒。
30.如權利要求27所述的分離器，還包括氣動裝置，其與上述輸送裝置相連用于將旋風流動區(qū)的顆粒導入上述顆粒容納裝置。
31.如權利要求27所述的分離器，其中上述顆粒分離裝置在所有上述旋風流動區(qū)下面延伸以限定上述旋風流動區(qū)的底部表面。
32.如權利要求27所述的分離器，其中上述輸送裝置僅定位在上述旋風流動區(qū)的周邊部和內(nèi)部之一或兩者下方。
33.如權利要求27所述的分離器，其中使上述輸送裝置繞著上述分離裝置規(guī)律地分布。
34.如權利要求27所述的分離器，其中上述流體僅與上述分離裝置的部分接觸，該輸送裝置僅定位在所述部內(nèi)。
35.如權利要求27所述的分離器，其中所述輸送裝置包括上述分離裝置中的開口。
36.一種用于將夾帶的顆粒從流體流中分離的方法，該方法包括下述步驟(a)將流體旋風地導入具有旋風流動區(qū)的室內(nèi)，該旋風流動區(qū)具有一徑向?qū)挾?、一外周邊部、一放置在該周邊部?nèi)側(cè)的中部和一放置在中間部的內(nèi)側(cè)的內(nèi)部；(b)通過設置在上述周邊部和內(nèi)部之一或兩者之下的通道將顆粒從上述旋風室內(nèi)的流體流中去除；(c)將上述流體流從上述室去除。
37.如權利要求36所述的方法，還包括存儲從上述流體流中去除的顆粒和將上述室倒轉(zhuǎn)以去除上述分離的顆粒的步驟。
38.如權利要求36所述的方法，還包括輸送上述室下游的顆粒的步驟。
39.如權利要求36所述的方法，其中該分離器包括用于真空清潔器的臟物分離機構，該方法還包括將清潔頭在一表面上運動以清潔該表面。
40.如權利要求36所述的方法，還包括將顆粒引導進入上述通道。
41.一種用于將夾帶的顆粒從流體流中分離的分離器，該分離器包括(a)一具有一外壁和一旋風流動區(qū)的旋風室；(b)一用于將旋風流體流導入上述旋風流動區(qū)的流體入口；(c)一用于將上述流體流從上述旋風室去除的流體出口；(d)一顆粒分離部件，其定位在至少在部分上述旋風流動區(qū)下方的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；以及(e)一顆粒容納室，其放置在上述顆粒分離部件下方，用于容納穿過上述孔進入上述顆粒容納室的顆粒，其中將該分離器構制成可減小上述孔附近的紊流流體流動。
42.如權利要求41所述的分離器，還包括使上述流體流過上述分離器的流體泵，其中穿過上述旋風室的流體流是脈動的。
43.如權利要求41所述的分離器，還包括在上述流體入口和出口之一上的可移動封閉部件，用于使脈動流體穿過上述旋風室。
44.如權利要求41所述的分離器，其中上述顆粒分離部件具有5至35個孔。
45.如權利要求41所述的分離器，其中上述顆粒部件中的孔的數(shù)量是由下述公式計算 其中H＝旋風流動區(qū)的豎向高度D＝旋風室的直徑
46.如權利要求41所述的分離器，其中上述旋風室具有一直徑，每個孔具有相對上述流體流的一縱向延伸上游邊緣和下游邊緣以及在該邊緣之間延伸的橫向側(cè)邊，所述邊緣的長度比上述旋風室的直徑的10％小，所述側(cè)邊的長度是上述邊緣長度的25-35％。
47.如權利要求41所述的分離器，其中上述邊緣基本上徑向地與上述旋風室對準。
48.如權利要求41所述的分離器，其中每個孔具有相對流體流的一上游邊緣和一下游邊緣，使上述上游邊緣成一定角度朝向上述顆粒容納室，上述上游邊緣和上述顆粒分離部件的上表面之間包含的角度為15至90°。
49.如權利要求41所述的分離器，其中每個孔具有相對流體流的一上游邊緣和一下游邊緣，使上述下游邊緣成一定角度朝向上述顆粒容納室，上述下游邊緣和上述顆粒分離部件的上表面之間包含的角度為15至90°。
50.如權利要求41所述的分離器，其中上述流體流當其在上述顆粒分離部件之上流動時在一位置處改變方向，又流入上述流體入口，該分離器還包括一擋板，該擋板在流體流改變方向的位置處下游的10至20°的位置定位于顆粒分離部件之下。
51.如權利要求50所述的分離器，其中上述顆粒容納室具有一個底部以包括密封室，除上述孔之外，該擋板在顆粒分離部件和顆粒容納室的底部之間延伸。
52.如權利要求41所述的分離器，其中該顆粒容納室與槽路連通，用于輸送上述顆粒容納室下游的分離的顆粒。
53.如權利要求41所述的分離器，還包括(a)一清潔器頭，其適合于在地板上移動并具有一可鄰接該地板定位的流體管嘴，該管嘴通過通道與該分離器流體入口流體流動地連通；(b)一用于將該清潔器頭在該地板上移動的手把；以及(c)一用于容放該旋風室的殼體。
54.如權利要求41所述的分離器，其中該顆粒分離部件在所有的旋風流動區(qū)之下延伸以限定上述旋風區(qū)的底部表面。
55.一種用于將夾帶的顆粒從流體流中分離的分離器，該分離器包括(a)一旋風室，其用于含放旋風流動區(qū)內(nèi)的旋風流；(b)流體進入裝置，其將流體流導入上述旋風流動區(qū)以在其內(nèi)旋風流動；(c)流體離開裝置，其用于使上述流體流從旋風室去除；(d)流體泵裝置，其用于使流體流流過上述旋風室；(e)顆粒容納裝置，其放置在上述旋風流動區(qū)之下用于容納從流體中分離的顆粒；(f)分離裝置，其用于將上述旋風室的顆粒容納裝置分隔；(g)輸送裝置，其與上述分離裝置相連用于使上述顆粒容納裝置與旋風流動區(qū)流動連通，使得在操作中流體邊界層的流動在該分離裝置上方發(fā)展，從上述流體流中脫離夾帶的顆粒穿過該輸送裝置進入此顆粒容納裝置；(h)當該流體的邊界層在上述旋風室之上流動時把其厚度減小的裝置。
56.如權利要求55所述的分離器，其中用于減小上述邊界層厚度的裝置包括使該流體流脈動穿過該旋風室的裝置。
57.如權利要求56所述的分離器，其中使該流體流脈動穿過該旋風室的裝置包括用于向該流體泵裝置發(fā)送電信號的裝置。
58.如權利要求56所述的分離器，其中使該流體流脈動穿過該旋風室的裝置包括脈動周期地使上述流體進入裝置和上述流體離開裝置之一開啟和關閉的裝置。
59.如權利要求55所述的分離器，其中上述用于減小邊界層厚度的裝置包括構制和定位上述輸送裝置，以減小該分離裝置之上的紊流流體流動。
60.如權利要求55所述的分離器，其中上述用于減小邊界層厚度的裝置包括構制和定位上述分離裝置之下的流動擴散裝置，用于擴散顆粒容納裝置內(nèi)的旋風流體流。
61.如權利要求55所述的分離器，其中上述顆粒容納裝置包括一密封室，除上述輸送裝置之外，該分離器還包括用于將此顆粒容納裝置排空的排空裝置。
62.如權利要求55所述的分離器，其中氣動地使該輸送裝置的形狀成為將上述旋風流動區(qū)的顆粒導入上述顆粒容納裝置。
63.一種用于將夾帶的顆粒從流體流中分離的方法，該方法包括下述步驟(a)將流體旋風流動地引入一具有旋風流動區(qū)的室內(nèi)，一顆粒分離部件定位于該旋風室內(nèi)以限定一顆粒容納室；(b)調(diào)整該室內(nèi)的背壓以促進與此顆粒分離部件鄰接的成層邊界層的形成；(c)通過設置在上述顆粒分離部件內(nèi)的通道將顆粒從旋風室的流體流中去除；(d)將流體流從上述室內(nèi)去除。
64.如權利要求63所述的方法，還包括存儲從上述流體流中去除的顆粒和將上述室倒轉(zhuǎn)以去除上述分離的顆粒的步驟。
65.如權利要求63所述的方法，其中該分離器包括用于真空清潔器的臟物分離機構，該方法還包括將清潔頭在一表面上運動以清潔該表面。
66.如權利要求63所述的方法，其中將上述顆粒分離部件構制和定位成減小上述通道附近的顆粒分離部件之上的紊流流體流動，該方法還包括在上述室操作期間使流體流在該顆粒分離部件上流過。
67.如權利要求63所述的方法，其中上述室還包括流動擴散裝置，該擴散裝置被構制和定位成在上述分離裝置下面，用于擴散顆粒容納室內(nèi)的旋風流體流以減小上述通道附近的顆粒分離部件之上的紊流流體流動，該方法還包括在該室操作期間使流體流在該顆粒分離部件流過。
68.一種真空清潔器，其包括(a)一具有外壁和旋風流動區(qū)的旋風室；(b)一用于將旋風流體流導入上述旋風流動區(qū)的流體入口；(c)一清潔器頭，其適合于在表面上移動并具有一可鄰接該表面定位的流體管嘴，該管嘴通過通道與該流體入口流動地連通；(d)一用于將上述流體流從上述旋風室去除的流體出口；(e)一顆粒分離部件，其定位于至少在部分上述旋風流動區(qū)下方的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；以及(f)一顆粒容納室，其放置在上述顆粒分離部件下方，用于容納穿過上述孔進入上述顆粒容納室的顆粒，其中將該分離器構制成可減小上述孔附近的紊流流體流動。
69.一種真空清潔器，其包括(a)一具有外壁和旋風流動區(qū)的旋風室；(b)一用于將旋風空氣流導入上述旋風流動區(qū)的空氣入口；(c)一清潔器頭，其適合于在表面上移動并具有一可鄰接該表面定位的空氣管嘴，該管嘴通過通道與該空氣入口空氣流動地連通；(d)一用于將上述空氣流從上述旋風室去除的空氣出口；(e)一顆粒分離部件，其定位于至少在部分上述旋風流動區(qū)下方的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；(f)一顆粒容納室，其放置在上述顆粒分離部件下方，用于容納穿過上述孔進入上述顆粒容納室的顆粒，以及(g)一馬達，其用于使空氣流過上述真空清潔器，其中流過該旋風室的空氣流是脈動的。
70.如權利要求69所述的真空清潔器，還包括一在上述空氣入口和空氣出口之一上的可移動封閉部件，用于使脈動空氣流穿過上述旋風室。
71.如權利要求69所述的真空清潔器，其中上述馬達接收一電信號，使該電信號脈動以產(chǎn)生上述脈動空氣流。
72.一種真空清潔器，其包括(a)一具有外壁和旋風流動區(qū)的旋風室；(b)一用于將旋風空氣流導入上述旋風流動區(qū)的空氣入口；(c)一清潔器頭，其適合于在表面上移動并具有一可鄰接該表面定位的空氣管嘴，該管嘴通過通道與該空氣入口空氣流動地連通；(d)一用于將上述空氣流從上述旋風室去除的空氣出口；(e)一顆粒分離部件，其定位于至少在部分上述旋風流動區(qū)下方的旋風室內(nèi)，該顆粒分離部件具有一上表面和許多孔；(f)一顆粒容納室，其放置在上述顆粒分離部件下方，用于容納穿過上述孔進入上述顆粒容納室的顆粒，以及(g)一馬達，其用于使空氣流過上述真空清潔器，其中將該顆粒分離部件構制和適合于增加該旋風室的顆粒分離效率。
73.如權利要求72所述的真空清潔器，其中該顆粒分離部件具有5至35個孔。
74.如權利要求72所述的真空清潔器，其中上述顆粒部件中的孔的數(shù)量是由下述公式計算 其中H＝旋風流動區(qū)的豎向高度D＝旋風室的直徑
75.如權利要求72所述的真空清潔器，其中上述旋風室具有一直徑，每個孔具有相對上述空氣流的一縱向延伸上游邊緣和下游邊緣以及在該邊緣之間延伸的橫向側(cè)邊，所述邊緣的長度比上述旋風室的直徑的10％小，所述側(cè)邊的長度是上述邊緣長度的25-35％。
76.如權利要求75所述的真空清潔器，其中上述邊緣基本上徑向地與該旋風室對準。
77.如權利要求72所述的真空清潔器，其中每個孔具有相對空氣流的一上游邊緣和一下游邊緣，使上述上游邊緣成一定角度朝向上述顆粒容納室，上述上游邊緣和上述顆粒分離部件的上表面之間包含的角度為15至90°。
78.如權利要求72所述的真空清潔器，其中每個孔具有相對空氣流的一上游邊緣和一下游邊緣，使上述下游邊緣成一定角度朝向上述顆粒容納室，上述下游邊緣和上述顆粒分離部件的上表面之間包含的角度為15至90°。
79.如權利要求72所述的真空清潔器，其中上述空氣流當其在上述顆粒分離部件之上流動時在一位置處改變方向，又流入上述空氣出口，該真空清潔器還包括一擋板，該擋板在空氣流改變方向的位置處下游的10至20°的位置定位于顆粒分離部件之下。
80.如權利要求79所述的真空清潔器，其中上述顆粒容納室具有一個底部以包括密封室，除上述孔之外，該擋板在顆粒分離部件和顆粒容納室的底部之間延伸。
全文摘要
提供一種顆粒分離部件(40)與旋風分離器(30)一起使用。該顆粒分離部件(40)將該分離器(30)分隔成一旋風室(46)和一顆粒容納室(50)。該旋風室(46)和顆粒容納室(50)通過顆粒分離部件(40)內(nèi)的許多孔(52)連通。
文檔編號A47L9/16GK1376091SQ00813438
公開日2002年10月23日 申請日期2000年7月26日 優(yōu)先權日1999年7月27日
發(fā)明者W·E·康拉德, D·彼得森 申請人:G·B·D·公司