專利名稱：旋風(fēng)式分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使臟物和灰塵與氣流相分離的分離裝置。本發(fā)明具體地，但是并不局限地，還涉及一種適用于旋風(fēng)式真空吸塵器的分離裝置。
具有使臟物和灰塵與氣流相分離的旋風(fēng)式分離裝置的真空吸塵器是已知的。這種分離裝置具有串聯(lián)布置的兩臺(tái)旋風(fēng)器也是已知的，其中上游的旋風(fēng)器效率相對(duì)較低，而下游的旋風(fēng)器效率較高。在EP0042723中對(duì)這種布置進(jìn)行了顯示和說明。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在這種布置中，將所謂的罩安裝在上游旋風(fēng)器的出口處，那么將是有利的。在

圖1a和圖1b中示出了已經(jīng)在真空吸塵器內(nèi)采用的罩10的位置，其中所述吸塵器由Dyson有限公司制造和銷售。
通常這樣形成罩，即提供具有許多孔或通孔的罩，這些孔在它們的上游側(cè)與上游旋風(fēng)器的分離腔相通。因此，罩的通孔形成了分離腔的出口。然而，當(dāng)充滿臟物和灰塵的空氣穿過罩時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這樣一種危險(xiǎn)，吸入的一些臟物和灰塵將會(huì)堵塞一些通孔，而長(zhǎng)的、重量輕的物質(zhì)，例如頭發(fā)和線可能會(huì)纏繞在蓋周圍。堵塞罩的通孔可能會(huì)降低真空吸塵器的操作效率。
為了使罩上游的分離腔內(nèi)吸入的臟物和灰塵的量達(dá)到最大，已知的罩是帶有懸垂的唇部，此唇部突出至分離腔內(nèi)。在EP0800359中示出了這種唇部。這種唇部將對(duì)分離裝置產(chǎn)生有利的影響，其中這種罩將減小罩的通孔發(fā)生堵塞或者阻塞的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于分離裝置的罩，它與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠減小罩的通孔被臟物和灰塵堵塞的危險(xiǎn)。
本發(fā)明提供了一種分離裝置，它包括分離腔，在所述分離腔內(nèi)能夠產(chǎn)生旋風(fēng)式分離作用，所述分離裝置還包括分離腔的進(jìn)口以及罩，所述罩包括壁，壁上具有復(fù)數(shù)個(gè)形成分離腔出口的通孔，所述罩還包括從壁上延伸至分離腔內(nèi)的唇部，其特征在于所述唇部具有多個(gè)穿過其中的孔。
在懸垂的唇部?jī)?nèi)設(shè)置孔將允許通過該孔吸入氣流，而它仍然位于分離腔內(nèi)。這將帶來捕獲仍然夾雜在氣流內(nèi)的一些臟物和灰塵效果，從而這些通孔將在唇部的上游側(cè)進(jìn)行收集。因此，罩的通孔(形成分離腔出口的通孔)只存在少量被吸入的臟物和灰塵，從而將減小通孔被堵塞的危險(xiǎn)。
由于唇部延伸到分離腔內(nèi)，因此不會(huì)迫使經(jīng)過腔的氣流穿過唇部的孔。如果該孔被收集到的物質(zhì)堵塞，那么氣流將旁通過唇部的區(qū)域，而不會(huì)使壓力損失有任何明顯的增加。
優(yōu)選地，孔可通過壁和/或唇部的無(wú)孔部分與通孔相間隔。更優(yōu)選地，壁和/或唇部的無(wú)孔部分的寬度至少為罩的壁的直徑的十分之一，更為優(yōu)選地，基本上等于罩的壁的直徑的十分之一。
在孔和通孔之間設(shè)計(jì)壁和/或唇部的無(wú)孔部分將提高裝置將更細(xì)小的灰塵顆粒物保持在分離腔的能力，由此將減小罩的通孔被堵塞的危險(xiǎn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果盡可能地將無(wú)孔部分的寬度設(shè)置大，同時(shí)仍然允許足夠的孔位于唇部上的話，那么將提高此效果。
在優(yōu)選實(shí)施例中，位于其上游端處的孔的組合面積不小于，優(yōu)選地是大于分離腔的進(jìn)口面積。這種布置在確保在不堵塞的條件下，促使氣流穿過通孔以獲得理想的效果。
優(yōu)選地，罩的孔為漸縮狀，每一孔的上游端都小于其下游端的橫截面積。這將防止唇部?jī)?nèi)的通孔被細(xì)小的灰塵顆粒物堵塞的危險(xiǎn)，而所述細(xì)小的灰塵顆粒物否則將穿過所述通孔。
優(yōu)選地，在唇部的徑向向內(nèi)位置設(shè)置第二壁，從而在第二壁和唇部之間形成腔室。因此，如果所述腔室的開口朝向分離腔的下端，那么之前收集在唇部上游側(cè)處的吸入物質(zhì)將收集到該腔室內(nèi)，當(dāng)關(guān)閉真空吸塵器時(shí)，所述吸入物質(zhì)將自動(dòng)地進(jìn)入到分離腔內(nèi)。
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，其它有利的特征將變得明顯，其中在所述附圖中圖1a和1b為現(xiàn)有技術(shù)的真空吸塵器的側(cè)視圖，其中該吸塵器與包括已知罩的旋風(fēng)式分離腔形成一體；圖1c為以放大的比例示出的圖1a和1b的分離裝置細(xì)部的剖面?zhèn)纫晥D；圖2為本發(fā)明分離裝置的剖面?zhèn)纫晥D；圖3a為以放大的比例示出的形成圖2部分裝置唇部的剖面?zhèn)纫晥D；圖3b為與圖3a類似的，第二替換唇部的剖面?zhèn)纫晥D；圖3c為與圖3a類似的，第二替換唇部的剖面?zhèn)纫晥D；和圖4為與圖2類似的，本發(fā)明分離裝置的第二實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D。
如上所述，圖1a和1b示出了現(xiàn)有技術(shù)的真空吸塵器10和10’，它們利用旋風(fēng)式分離裝置來使臟物和灰塵與氣流分離。圖1a示出了立式吸塵器10，它具有主體12，在主體12的下端可旋轉(zhuǎn)地安裝有吸塵器頭部。輪12允許沿著地表面操作真空吸塵器10以使之以直立的方式進(jìn)行工作。豎直手柄18邊緣操作吸塵器10并且還可以桿的形式釋放從而允許在底板上進(jìn)行清潔操作。這些特征不是本發(fā)明的主題，這里將不再對(duì)其進(jìn)行任何說明。
旋風(fēng)式分離裝置20支承在主體12上。它包括上游、低效率的旋風(fēng)器22和下游、高效率的旋風(fēng)器(未示出)。罩24位于上游旋風(fēng)器22內(nèi)并且其內(nèi)的孔形成了上游旋風(fēng)器22的出口。位于罩24內(nèi)的管道與下游旋風(fēng)器的進(jìn)口連通。
在使用中，真空吸塵器10沿著要被清潔的表面操作。安裝在主體12內(nèi)并且馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)的抽吸風(fēng)扇(未示出)使氣流通過吸塵器頭部14吸入到吸塵器10內(nèi)，其中氣流穿過抽吸風(fēng)扇進(jìn)入到分離裝置20中。在分離裝置20內(nèi)，空氣進(jìn)入上游旋風(fēng)器22內(nèi)并且沿著螺旋形通常，從而將灰塵和臟物堆積到上游旋風(fēng)器22內(nèi)。該部分被清潔的空氣通過罩24排出上游旋風(fēng)器22并且到達(dá)下游旋風(fēng)器，在下游旋風(fēng)器中，細(xì)小的灰塵和臟物被分離出。然后，被清潔后的氣流在從吸塵器排放到大氣之前被導(dǎo)引穿過馬達(dá)以冷卻馬達(dá)并經(jīng)過末級(jí)過濾器(未示出)。
圖1b示出了已知結(jié)構(gòu)的圓柱形吸塵器10’。該吸塵器10’具有主體或者底盤12，馬達(dá)(未示出)安裝在其內(nèi)并具有輪16’以便于使吸塵器10’沿著要被清潔的表面運(yùn)動(dòng)。分離裝置20’支承在底盤12’上并且具有連接在其上的撓性管18’，從而允許進(jìn)入的氣流進(jìn)入到分離壯漢字20’內(nèi)。和上述的分離裝置20一樣，分離裝置20’包括串聯(lián)的上游旋風(fēng)器22’、罩24’和下游旋風(fēng)器(未示出)。
在使用中，氣流通過連接到軟管18’遠(yuǎn)端的底板工具(floor tool)被抽吸到吸塵器10’內(nèi)。氣流經(jīng)過上游旋風(fēng)器22’，在此處較大的臟物和碎片被收集，然后氣流流經(jīng)罩24’到達(dá)下游旋風(fēng)器，在此處，較小的臟物和灰塵被收集。一旦此較清潔的氣流已經(jīng)用于冷卻馬達(dá)后，它便被排放到大氣中。
這些現(xiàn)有技術(shù)的裝置的每一個(gè)都包括具有壁26罩24、24’(參見圖1c)，壁大致為圓筒形并且具有穿過其的許多孔或者通孔28。每一罩24、24’的下側(cè)使通孔28的下游側(cè)與各自的上游旋風(fēng)器22、22’分離，并且唇部30從壁26的下端懸垂至各自的上游旋風(fēng)器22、22’內(nèi)。唇部30的出現(xiàn)幫助防止灰塵和碎片，特別是較大的灰塵和碎片穿過位于罩壁26內(nèi)的通孔28。
圖2示出了本發(fā)明的分離裝置100。該裝置100包括具有側(cè)壁112和底部114的圓筒形容器110，其中所述底部114將容器110的下端封閉。雖然，在這里容器110的上端是作為被敞開而示出的，但是當(dāng)容器100投入使用時(shí)，容器110的上端將被容器的位于其內(nèi)的配合部件封閉，即，圖1a和1b示出的那種真空吸塵器。容器110具有縱向軸線116和位于容器110的敞開的上端附近處的進(jìn)口118。該進(jìn)口118與側(cè)壁112相切，從而當(dāng)氣流進(jìn)入容器時(shí)，使得氣流沿著以軸線116為中心的螺旋通道行進(jìn)。容器110和進(jìn)口118一起形成了分離裝置100部件的低效率旋風(fēng)器。
罩124同心地以軸線116為中心，并且位于容器110的上端。罩124具有圓筒形的壁126，在所述壁內(nèi)布置有多個(gè)孔或者通孔128。如這里所示，通孔128被布置成均勻間隔的環(huán)狀，然而這種特殊的布置并不重要。罩124具有下壁126’，該下部將罩124的內(nèi)部與低效率旋風(fēng)器分離。下壁126具有環(huán)形部分126a，該環(huán)形部分在稍微低于最下排的通孔128的位置處從側(cè)壁112向內(nèi)突出。下壁126’還具有圓筒形部分126b，該圓筒形部分126b從環(huán)形部分126a處懸垂并且延伸至容器110的底部114。這種布局將容器110的下端分成兩個(gè)單獨(dú)的部分。
圓筒形唇部130從圓筒壁126懸垂。該唇部130向下延伸至環(huán)形的分離腔132內(nèi)，所述分離腔132由容器110的側(cè)壁112、容器110的底部114以及下壁126’的圓筒形部分126b界定。唇部130平行于軸線116延伸，唇部130的近端剛性地連接到圓筒壁126上，或者與之形成一體。唇部130的遠(yuǎn)端與側(cè)壁112和圓筒部分126相間隔。向下開口的環(huán)形腔室134因此形成于唇部134和圓筒形部分126b之間，腔室134由下壁126的環(huán)形部分126a界定在上側(cè)處。在所示的實(shí)施例中，唇部130的長(zhǎng)度大于位于唇部130和圓筒形部分126b之間的間距。腔室134的深度大于它的寬度。此外，唇部的長(zhǎng)度基本上為圓筒壁126的直徑d的五分之一。
多個(gè)孔136形成于唇部130內(nèi)。和通孔128一樣，這里所示的孔136被布置成均勻間隔的環(huán)狀，然而，這種特殊的布置并不是必需的。每一孔提供了從唇部130的一側(cè)到另一側(cè)的通道，正如圖3a更清楚地示出的那樣。在圖3a中的實(shí)施例中，孔為側(cè)向平行，或者盡可能地以加工工具允許的程度接近于側(cè)向平行。
最下部的通孔128通過由部分的壁126和部分的唇部130形成的無(wú)孔部分138與最上部的孔136分隔。在圖3a示出的實(shí)施例中，無(wú)孔部分138的寬度b大于圓筒壁126的直徑d(參見圖2)的十分之一。然而，在圖3b所示的實(shí)施例中，無(wú)孔部分138’的寬度b’基本上等于圓筒壁126的直徑d的十分之一。這是圖3a和3b所示實(shí)施例之間的唯一差別。然而，重要的是要允許在唇部130內(nèi)設(shè)置足夠多的孔136。測(cè)試標(biāo)明，提供無(wú)孔部分138、138’將提高分離裝置的總體效率。將無(wú)孔部分138、138’的寬度減少至大于為壁126的直徑的十分之一將降低無(wú)孔部分138、138’所產(chǎn)生的有利效果。
圖3c示出了有微小差別的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，孔136’的形狀與上述的孔136的形狀有所差別。圖3c示出的實(shí)施例中的孔136’的橫截面在氣流的方向(圖3c中的箭頭140所指示的方向)上增大。這樣，每一孔的橫截面積在唇部130的上游側(cè)130a處較小，而在唇部130的下游側(cè)130b較大。由于向外漸縮的形狀將降低任何臟物和灰塵顆粒物堵塞在孔136內(nèi)側(cè)的危險(xiǎn)，因此這種布置是有利的。唇部130的遠(yuǎn)端還具有現(xiàn)有技術(shù)中已知的那種呈漸縮的形狀。
在上述的每一實(shí)施例中，孔136、136’在唇部130內(nèi)上游側(cè)130a處的組合面積至少和容器110的進(jìn)口118的面積一樣大。在上游側(cè)130a處的孔136、136’的組合面積大于進(jìn)口118的面積也是可接受的。這提供了促使流經(jīng)容器110的氣流穿過孔136、136’的氣流通道。
現(xiàn)在將結(jié)合圖2說明裝置100的操作過程。假設(shè)分離裝置100是布置在真空吸塵器或者其它設(shè)備中，在其中臟物和灰塵與氣流相分離。帶有夾帶于其中的臟物和灰塵的氣流通過進(jìn)口118進(jìn)入到分離裝置100內(nèi)，由于進(jìn)口118的切向布置，因此氣流繞軸線116沿著渦旋式的螺旋通道行進(jìn)。較大的臟物和碎片收集在位于容器110下端處的環(huán)形分離腔132內(nèi)，而清潔后的空氣朝著下壁126’的圓筒形部分126b向內(nèi)行進(jìn)。然后，此空氣仍然繞著軸線116旋轉(zhuǎn)，沿著下壁126b向上行進(jìn)，并且進(jìn)入到腔室134內(nèi)。在通過罩124內(nèi)的通孔排出分離腔132之前通過唇部130內(nèi)的孔136排出腔室134。從此處，空氣被導(dǎo)引到以旋風(fēng)器或者過濾器(未示出)形成的另一臟物和灰塵分離器中。
當(dāng)空氣穿過孔136時(shí)，灰塵和碎片顆粒物被收集到腔室134內(nèi)并被保存在這里。氣流的壓力將收集到的碎片保持在腔室內(nèi)，同時(shí)打開真空吸塵器或者其它設(shè)備。然而，只要所述設(shè)備被關(guān)閉，那么收集到的碎片將在重力的作用下落入到分離腔132的下部，在此處，碎片將和其它收集到的碎片一起被處理。
在唇部130的一些或者全部孔136被臟物和灰塵堵塞的情況下，氣流將容易地在唇部130的最下端的周圍通過從而達(dá)到形成分離腔132的出口的通孔128處。當(dāng)孔136完全暢通時(shí)，對(duì)于出口的這種替換路線將使在穿過裝置100的方向上產(chǎn)生的壓降出現(xiàn)非常小增加。因此，即使孔136被堵塞，至少在最開始也不會(huì)給裝置的整體性能帶來明顯的改變。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，在孔136被堵塞的情況下，容易對(duì)這些孔進(jìn)行清潔。
圖4示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，唇部130’比圖2所示的短，它基本上為罩的直徑的十分之一，而不是五分之一。唇部130’內(nèi)的孔136的數(shù)目已經(jīng)被減小，但是其僅僅減小至這種程度，即孔的組合橫截面積不小于進(jìn)口118的橫截面積，其中在所述進(jìn)口處，氣流進(jìn)入到容器110內(nèi)。無(wú)孔部分的寬度保持為不小于罩124的直徑的十分之一。
圖4中示出的另一差別為，位于罩124下側(cè)的第二、高效旋風(fēng)器140。罩124的內(nèi)部與第二旋風(fēng)器140的進(jìn)口142相通，從而經(jīng)過通孔128的空氣達(dá)到進(jìn)口142。進(jìn)口142切向布置，從而迫使穿過進(jìn)口142的空氣沿著旋風(fēng)器140內(nèi)的螺旋通道繞軸線116行進(jìn)。旋風(fēng)器140具有在錐形開口146終止的截頭圓錐體或錐形體144。此錐形開口146被封閉腔148包圍，其中所述封閉腔148由下壁126’的圓筒形部分126b、容器110的底部114和下壁126’的環(huán)形部分126a的向內(nèi)延伸部126a’界定。下壁126’的環(huán)形部分126a的向內(nèi)延伸部126a’延伸在環(huán)形部分126a和圓錐體144之間，從而將腔室148包圍并使之與罩124的內(nèi)部分離。第二旋風(fēng)器140具有布置在圓錐體144上端中央處的出口150。
在操作中，圖4所示的裝置除了在氣流通過通孔128排出分離腔132后，經(jīng)過進(jìn)口144到達(dá)第二旋風(fēng)器140外，其它都與圖2和上述的裝置100完全相同。進(jìn)口的這種布置迫使氣流繞軸線116旋轉(zhuǎn)。然后，仍在氣流中的很細(xì)小的臟物和灰塵被從氣流中分離。它們通過錐形開口146落下并且收集到腔室148內(nèi)，在所述腔室內(nèi)，當(dāng)需要時(shí)對(duì)它們進(jìn)行處理。同時(shí)，清潔的空氣通過出口150從第二旋風(fēng)器140排出。
圖4所示裝置中的唇部130’意味著，將降低進(jìn)入第二旋風(fēng)器140的氣流內(nèi)出現(xiàn)較大臟物和碎片的危險(xiǎn)。這樣，就允許旋風(fēng)器140操作在使其性能最大化的最優(yōu)條件下。因此，具有上述這些類型的裝置的家用設(shè)備將提高這種設(shè)備的性能。
將要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。例如，并不必要將罩制成為圓筒形也可提供錐形的罩。唇部不必平行于容器或者旋風(fēng)器的軸線，而是如果需要的話，將其設(shè)置成喇叭口狀?？梢匀魏文Ｊ讲贾每缀屯?，雖然優(yōu)選的是有規(guī)則的模式。旋風(fēng)器的進(jìn)口不必成相切布置，而是可包括葉片或者其它渦旋導(dǎo)引裝置以使來流以產(chǎn)生必要的渦旋運(yùn)動(dòng)?？墒∪ハ卤诘膱A筒形部分，并且罩在它的下側(cè)可簡(jiǎn)單地由環(huán)形壁所封閉。在圖4所示的實(shí)施例中，然后將下游旋風(fēng)器布置成在該環(huán)形壁的上方終止。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其它變形和修改也是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種分離裝置，它包括分離腔，在所述分離腔內(nèi)能夠產(chǎn)生旋風(fēng)式分離作用，所述分離裝置還包括分離腔的進(jìn)口以及罩，所述罩包括壁，壁上具有復(fù)數(shù)個(gè)形成分離腔出口的通孔，所述罩還包括從壁上延伸至分離腔內(nèi)的唇部，其特征在于所述唇部具有多個(gè)穿過其中的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的分離裝置，其中分離腔具有縱向軸線，并且唇部沿著基本上平行于該縱向軸線的方向延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的分離裝置，其中壁和唇部總體為圓筒形。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，其中孔通過壁和/或唇部的無(wú)孔部分與通孔相間隔。
5.如權(quán)利要求3和4所述的分離裝置，其中壁和/或唇部的無(wú)孔部分的寬度至少為壁的直徑的十分之一。
6.如權(quán)利要求5所述的分離裝置，其中壁和/或唇部的無(wú)孔部分的寬度基本上等于壁的直徑的十分之一。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，其中位于其上游端處的孔的組合面積不小于分離腔的進(jìn)口面積。
8.如權(quán)利要求7所述的分離裝置，其中位于其上游端處的孔的組合面積大于分離腔的進(jìn)口面積。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，其中唇部的長(zhǎng)度至少為罩的壁的直徑的十分之一。
10.如權(quán)利要求9所述的分離裝置，其中唇部的長(zhǎng)度至少為罩的壁的直徑的五分之一。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，其中罩的孔為漸縮狀，每一孔的上游端都小于其下游端的橫截面積。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，其中在唇部的徑向向內(nèi)位置設(shè)置第二壁，從而在壁、第二壁和唇部之間形成腔室。
13.如權(quán)利要求12所述的分離裝置，其中唇部的長(zhǎng)度至少為唇部和第二壁之間的距離。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，其中分離腔在橫截面上基本上為圓筒狀從而形成效率相對(duì)低的旋風(fēng)器。
15.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置，還包括位于罩下游的錐形旋風(fēng)器。
16.如權(quán)利要求14和15所述的分離裝置，其中錐形旋風(fēng)器的效率高于效率相對(duì)低的旋風(fēng)器。
17.大致如附圖2至4所示任一實(shí)施例所述的分離裝置。
18.包含如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離裝置的真空吸塵器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種分離裝置(100)，它包括分離腔(132)，在所述分離腔內(nèi)能夠產(chǎn)生旋風(fēng)式分離作用，所述分離裝置(100)還包括分離腔的進(jìn)(118)以及罩(124)，所述罩包括壁(126)，壁上具有復(fù)數(shù)個(gè)形成分離腔(132)出口的通孔(128)，所述罩(124)還包括從壁上延伸至分離腔內(nèi)的唇部(130；130’)，其特征在于所述唇部(130；130’)具有多個(gè)穿過其中的孔。在懸垂的唇部(130；130’)內(nèi)設(shè)置孔將允許通過孔(136)吸入氣流，而它仍然位于分離腔(132)內(nèi)。這將帶來捕獲仍然夾雜在氣流內(nèi)的一些臟物和灰塵效果，從而它將在唇部(130；130’)的上游側(cè)(130a)進(jìn)行收集。因此，罩的通孔(128)只存在少量被吸入的臟物和灰塵，從而將減小通孔(128)被堵塞的危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)A47L9/16GK1871071SQ200480031447
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月8日
發(fā)明者B·J·斯特拉特, R·埃丁頓 申請(qǐng)人:戴森技術(shù)有限公司