專利名稱：旋流分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋流分離裝置，特別但非排他性地涉及用于真空吸塵器的旋流
分離裝置。
背景技術(shù)：
高分離效率的旋流分離通常通過串聯(lián)地連接若干分離級來實(shí)現(xiàn)。通常在氣 流方向上布置連續(xù)的級以提高功效，雖然眾所周知提供相似效率的相鄰級。例
如，GB2424603公開了一種三級分離器，其包括作為第一級的低效圓柱形旋
流；位于第一級上面的腔室中并聯(lián)高效旋流的環(huán)形陣列；以及，位于第二級上
面腔室中作為第三級的高效旋流的第二相似陣列。
這種布置的高度將其使用局限于需要緊湊尺寸的真空吸塵器。另外，各個 分離級將其分離的材料排出到位于各個旋流出口下面的三個分立收集室中。收 集室必須逐一清空，因?yàn)樾枰獜姆蛛x器單元中移除若干部件，所以可能需要耗 費(fèi)處理時間。
GB2424606公開了一種用于真空吸塵器的多級旋流分離器，由此，將高效 的第二和第三級小旋流布置在低效的第一級旋流的外圍。但是，較高效率級的 外圍布置限制了各獨(dú)立級中可能的旋流數(shù)，也關(guān)系到適用于真空吸塵器的尺寸 限制。
US2372514公開了三個垂直堆疊的分離級，但合并了分離材料收集布置， 由此將從旋流出口落下的材料收集在漏斗中并用管道輸送到分離單元底座處的 單個出口 。該分離器的第二分離級包括圍繞中心芯管的八個圓錐形旋流的環(huán)形 陣列，第三級包括布置成簇的24個小旋流。
因此，需要有一種旋流分離裝置，其提供由多級串聯(lián)旋流分離器所供應(yīng)的 分離效率，不過該多級串聯(lián)旋流分離器連接充分緊湊從而該裝置能夠被應(yīng)用于 真空吸塵器中。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明提供了一種旋流分離裝置，其包括多個串聯(lián)分離級，每個分離 級包括并聯(lián)連接且在該裝置的主軸周屈大體以環(huán)形分布布置的多個旋流分離 器，該裝置各自的縱向旋流軸與所述主軸平行地延伸，由此，將流體流動方向上的連續(xù)分離級關(guān)于該裝置的所述主軸彼此徑向地向內(nèi)放置。
該裝置的多級串聯(lián)旋流分離器提供高分離效率，而各級環(huán)形布置使得設(shè)備 緊湊并使該裝置能夠應(yīng)用于真空吸塵器。
優(yōu)選地，每個旋流分離器包括具有用于顆粒材料已從中分離的流體的第 一出口的第一末端；具有用于所分離的顆粒材料的第二出口的第二末端；以及 用于位于鄰近的所述第一末端載顆粒流體的進(jìn)口。
優(yōu)選地，所述串聯(lián)分離級中的旋流分離器的第一末端關(guān)于在其上游直接放
置的分離級中旋流分離器的第一末端縱向偏移，使得上游級的旋流分離器的第 一出口基本上與毗連下游級的旋流分離器的進(jìn)口徑向地成一直線。
優(yōu)選地，每級的出口連接到各自的收集室，優(yōu)選地在結(jié)構(gòu)上為環(huán)形，并且 優(yōu)選地按同心嵌套。
優(yōu)選地，最上游的所述串聯(lián)分離級的收集室被其上游連接著所述串聯(lián)分離 級的第一級的更遠(yuǎn)旋流分離器的環(huán)形分離室圍繞。
優(yōu)選地，所述更遠(yuǎn)旋流分離器包括具有用于顆粒材料已從中分離的流體 的第一出口的第一末端；具有用于收集分離的顆粒材料的區(qū)域的第二末端；以
及用于位于所述鄰近的第一末端載顆粒流體的出口，所述更遠(yuǎn)(further)旋流分
離器的所述第一出口通過一個或多個軸線延伸的管道連接到上游級的旋流分離 器的進(jìn)口，該入口優(yōu)選地直接安放在分離器單元的外壁內(nèi)部。
優(yōu)選地，分離器單元包括具有鉸鏈連接或其他可開封閉物(closure)的底 座，所述封閉物在打開時允許從每個所述級同時清空所分離的顆粒材料。優(yōu)選 地，該封閉物進(jìn)一步允許從更遠(yuǎn)旋流的第二末端處的收集區(qū)域清空所分離的顆 粒材料。
優(yōu)選地，最下游的分離級包括并聯(lián)旋流簇。
而且，依照本發(fā)明，提供了一種合并在上文中所定義的旋流分離裝置的真 空吸塵器。


現(xiàn)在僅通過示例并參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的旋流分離裝置實(shí)施例的剖面圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的旋流分離裝置的替代實(shí)施例的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖的圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明用于真空吸塵器中的旋流分離裝置1。
該分離裝置安裝到合并了把手的底盤(未示出)，該底盤的下端樞軸地(pivotally) 互連到合并了可旋轉(zhuǎn)攪拌器刷的輪式地板清潔頭。
分離裝置1包括大體上為圓柱形的豎直外殼，該豎直外殼分別在其下端和 上端容納上游和下游分離級2， 3。上游級2包括單一低效旋流，其具有限定圓 形截面旋流室5的管形側(cè)壁4。該管形側(cè)壁4下端提供有封閉物6，其可以打開 以允許要從裝置1清空的所分離的塵埃和污垢。
用于將載有污垢和塵埃的空氣從地板清潔頭帶走的進(jìn)氣管道7相切地延伸 穿過上游級2的管形側(cè)壁4的上端。細(xì)長的管狀容器8沿著其中心軸延伸穿過 旋流室5。容器8的下端由封鉛9密封地封閉，所述密封9安裝到封閉物6，使 得當(dāng)封閉物6打開時，容器8的下端也打開。
上游級2的上端由具有中心孔11的環(huán)形端壁10封閉，管形容器8延伸穿 過所述中心孔11。穿孔的護(hù)罩12從上端懸垂進(jìn)入到旋流室13中，該護(hù)罩的下 端相對于管形容器8的外表面被密封。
容器8的上端延伸到過渡段13周圍的下游級3，通過所述過渡段13，該容 器在從上游分離級2運(yùn)動到下游級3時直徑增加。管形容器8限定在裝置1的 圓周向延伸的環(huán)形腔或管道14，管道14的上端限定到下游分離級3的進(jìn)口 15。
下游分離級3包括第一級50，其具有布置成環(huán)形結(jié)構(gòu)的多個并聯(lián)高效旋流 16。第一下游級50的每個旋流16包括徑向指向的進(jìn)口 15，其經(jīng)由所述環(huán)形腔 或管道14連接到上游分離級2的出口 。第一下游級50的旋流16每個包括截頭 圓錐側(cè)壁17，其從進(jìn)口 15向下延伸并逐漸變細(xì)至小直徑，側(cè)壁17的底座限定 基本上布置在環(huán)形容器8的錐形段13之上的出口 18。
旋流16在裝置1的環(huán)形容器8與中央圓柱形容器19之間縱向延伸。中央 圓柱形容器19從安裝到上游級2的旋流室5的底座上的封閉物6延伸至到第一 旋流16組中的進(jìn)口 15之上的位置。
由管形壁21限定的出口 20從第一下游級50的每個旋流16的頂壁懸垂。 第一下游級50的旋流16的出口 20并聯(lián)地連接到第二下游級51的較高效旋流 23的進(jìn)口 22，該第二下游級51布置在第一下游級50的環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)。每個旋 流23的進(jìn)口 22布置在第一下游級50的出口 20之上并將部分清潔的空氣徑向 地向內(nèi)引導(dǎo)向旋流23。第一和第二下游級50、 51的交錯布置允許高效的級間 氣流，從而降低與通常連接相鄰分離級的垂直管道相關(guān)的壓降。而且，該布置允許相連的級緊密地嵌套在一起，而不需要留出用于連續(xù)級的旋流側(cè)壁之間的 互連管道的空間。
依照本發(fā)明的第一實(shí)施例，第二下游級51的旋流23聚集在裝置1的中心 縱軸周圍的環(huán)形組中，并且嵌套在第一旋流組16內(nèi)部。第二下游級51的每個 旋流23最初由上游級2的單一低效旋流，然后由第一下游級50的旋流16供給 已經(jīng)被部分清潔的空氣。第二下游級51的旋流23的進(jìn)口 22關(guān)于第一下游級 50的旋流16徑向地向內(nèi)延伸。第二下游級51的每個旋流23包括截頭圓錐形 側(cè)壁24，該截頭圓錐側(cè)壁24從進(jìn)口 22向下延伸并逐漸變細(xì)至小的直徑，且側(cè) 壁24的底座限定出口 25。
第二下游級51的旋流23在裝置1的縱向延伸并且布置在管形容器19的界 限之內(nèi)。由管形壁27限定的出口26從第二下游級51的每個旋流23的上壁伸 出。出口 26延伸到腔室28中，該腔室28包括葉輪(未示出)，其用于通過 進(jìn)口7將載有塵埃和污垢的空氣吸引到裝置1中；以及，過濾器29，其用來在 通過排風(fēng)管道30從裝置1排出之前從空氣中去除任何殘留的塵?；蛭酃割w粒。
在使用中，葉輪從污濁空氣進(jìn)口 7通過上游和下游級2， 3產(chǎn)生氣流。進(jìn)口 7關(guān)于壁4的相切方位在上游級2的腔室5內(nèi)產(chǎn)生旋流氣流，由此，空氣在腔 室5周圍朝著其下端向下盤旋。隨著空氣向下流動，盤旋氣流中空氣的體積由 于其徑向地朝著下游分離級3通過穿孔護(hù)罩12被吸引而恒定地減小。
隨著空氣在腔室5內(nèi)向下盤旋，旋轉(zhuǎn)氣流中的較大(較稠密)顆粒具有太 大的慣性以至不能遵循氣流的緊密曲線從而撞擊腔室5的外壁4，然后運(yùn)動到裝 置1的底部，在該底部這些較大顆粒沉積在腔室5的下部區(qū)域。
流過穿孔護(hù)罩12的部分清潔空氣被向上吸引穿過管道14，隨后傳遞到該裝 置的外圍并經(jīng)由進(jìn)口 15而進(jìn)入第一下游級50的旋流16。
到旋流16的管形壁17的進(jìn)口 15的相切方位在每個旋流16內(nèi)產(chǎn)生旋流氣 流，由此，空氣在旋流室周圍朝著其下端向下盤旋。隨著氣流向下流動，盤旋 氣流中的空氣的體積由于其已經(jīng)徑向地向內(nèi)和軸向地向上被吸引朝著第二下游 級51的旋流23通過出口 20而恒定地減小。旋流16內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流中的較稠密顆 粒撞擊旋流16的截頭圓錐形壁17并通過出口 18落入有管形壁的容器8與19 之間裝置1的底座中。
被向上吸引通過出口 20的部分清潔空氣隨后被送入進(jìn)口 22，該進(jìn)口 22將 空氣相切地引向旋流23。這在每個旋流23內(nèi)產(chǎn)生旋流氣口，由此，空氣在向 該旋流室周圍朝著其下端向下盤旋。隨著氣流向下流動，盤旋氣流中空氣的體積由于其被旋流23徑向地向內(nèi)和軸向地向上吸引通過出口 26而恒定地減小。 殘留在氣流中的任何輕灰塵顆粒具有太大的慣性以至不能遵循氣流的緊密曲 線，從而撞擊旋流23的截頭圓錐形壁24，并通過出口25向下落入有管形壁的 容器19內(nèi)裝置1的底座。應(yīng)了解被上游和下游級2、 3所分離的灰塵均通過去 除封閉物6來清空。
清潔的空氣隨后從旋流23被吸引通過出口 26，并在從裝置1傳遞出來之 前被傳遞通過布置在腔室28內(nèi)的過濾器29。
第二下游級51的旋流23沿著裝置1的垂直中心軸關(guān)于第一下游級50的旋 流16向上交錯，放置得距離該裝置的中心軸較近的旋流23被布置在放置得距 離中心軸較遠(yuǎn)的旋流16之上。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，第一下游級的旋流可以經(jīng)由一個或多個中間級 連接到第二下游級的旋流，所述一個或多個中間級每個均包括沿著該裝置的垂 直中心軸向上交錯的并聯(lián)旋流的環(huán)形陣列。
參照圖2，示出了依照本發(fā)明第三實(shí)施例的旋流分離裝置的下游分離級的平 面圖，該下游分離級包括三層旋流分離。
在本實(shí)施例中，下游分離級包括.-
第一下游級，其具有布置成環(huán)形結(jié)構(gòu)的多個并聯(lián)高效旋流31;
第二下游級，其具有布置成環(huán)形結(jié)構(gòu)并嵌套在第一下游級內(nèi)部的多個并聯(lián) 較高效旋流32;以及，
第三下游級，其具有聚集在一起并嵌套在第二下游級內(nèi)部的多個并聯(lián)較高 效旋流33。
第一、第二和第三下游級的旋流31、 32、 33在裝置1的縱向交錯布置，布 置得距離裝置1的中心縱軸更近的那些旋流被放置在布置得距離中心軸更遠(yuǎn)的 那些旋流之上。
依照本發(fā)明的旋流分離裝置在結(jié)構(gòu)上相對簡單，然而通過使得大量高效率 旋流緊湊地被容納來從根本上提高分離效率。雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的 優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，如果不偏離本發(fā)明的真正精神和范 圍，可以對本發(fā)明進(jìn)行改變或修改。
權(quán)利要求
1. 一種旋流分離裝置，其包括多個串聯(lián)分離級，每個分離級包括并聯(lián)且在該裝置的主軸周圍大體以為環(huán)形分布布置的多個旋流分離器，該裝置各自的縱向旋流軸與所述主軸平行地延伸，由此，將流體流動方向上的連續(xù)分離級關(guān)于該裝置的所述主軸彼此徑向地向內(nèi)放置。
2.如權(quán)利要求1所述的旋流分離裝置，其中，每個旋流分離器包括具有用 于顆粒材料己從中分離的流體的第一出口的第一末端；具有用于所分離的 顆粒材料的第二出口的第二末端；以及用于位于鄰近的所述第一末端載顆 粒流體的進(jìn)口。
3.如權(quán)利要求2所述的旋流分離裝置，其中，所述串聯(lián)分離級中的旋流分離 器的第一末端關(guān)于在其上游直接放置的分離級中的旋流分離器的第一末 端縱向偏移，使得上游級的旋流分離器的第一出口基本上與毗連下游級的 旋流分離器的進(jìn)口徑向地成一直線。
4.如權(quán)利要求2或3中所述的旋流分離裝置，其中，每個級的出口連接到各 自的收集室。
5.如權(quán)利要求4中所述的旋流分離裝置，其中，所述收集室在結(jié)構(gòu)上為環(huán)形。
6.如權(quán)利要求4或5中所述旋流分離裝置，其中，所述收集室被同心嵌套。
7.如權(quán)利要求4至6中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋流分離裝置，其中，最 上游的所述串聯(lián)分離級的收集室被其上游連接著所述串聯(lián)分離級的第一 級的更遠(yuǎn)旋流分離器的環(huán)形分離室圍繞。
8.如權(quán)利要求7中所述的旋流分離裝置，其中，所述更遠(yuǎn)旋流分離器包括:具有用于顆粒材料已從中分離的流體的第一出口的第一末端；具有用于收 集所分離的顆粒材料的區(qū)域的第二末端；以及，用于位于鄰近的所述第一 末端載顆粒流體的進(jìn)口，所述更遠(yuǎn)旋流分離器的所述第一出口通過一個或 多個軸向延伸的管道連接到所述上游級的旋流分離器的進(jìn)口。
9.如權(quán)利要求8中所述的旋流分離裝置，其中所述管道直接安置在該裝置的 外壁內(nèi)部。
10.如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的旋流分離裝置，其包括具有鉸鏈連 接或可開封閉物的底座，所述封閉物在打開時允許同時從每個所述級清空 所分離的顆粒材料。優(yōu)選地，該封閉物進(jìn)一步允許從更遠(yuǎn)旋流的第二末端 處的收集區(qū)清空所分離的顆粒材料。
11.如權(quán)利要求7至9中的任何一項(xiàng)所述的旋流分離裝置，其包括具有鉸鏈連接或可開封閉物的底座，所述封閉物在打開時允許從每個所述級和更遠(yuǎn) 旋流器的第二末端處的收集區(qū)同時清空所分離的顆粒材料。
12.如任何前述權(quán)利要求中所述的旋流分離裝置，其中，所述最下游分離級包括并聯(lián)旋流簇。
全文摘要
一種旋流分離裝置，其包括多個串聯(lián)分離級50，51，每個串聯(lián)分離級包括并聯(lián)且在該裝置的主縱軸周圍放置成大體為環(huán)形布置的多個旋流分離器16/23，其各自的縱向旋流軸與所述主軸平行地延伸在流體流動方向上的連續(xù)分離級50、51關(guān)于該裝置的主軸彼此徑向地向內(nèi)放置并且還向上垂直交錯，使得一個分離級50的出口20直接通向下一個下游級51的進(jìn)口22。該裝置的多級串聯(lián)旋流分離器提供高分離效率，而相連分離級50，51的環(huán)形布置使得設(shè)備緊湊并使該裝置能應(yīng)用于真空吸塵器中。
文檔編號B04C5/185GK101416849SQ200810170568
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者戴維·本杰明·史密斯 申請人:胡佛有限公司