專利名稱：由流體流中分離出固體顆粒材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于由流體流中分離出固體顆粒材料的方法和裝置。
在本發(fā)明的文件中流體這個(gè)詞包括氣相流體和液相流體。
在許多情況下，流體流可以與它一起攜帶顆粒材料的能力可能是有利的，并且，這種能力可以用于例如由一個(gè)位置把材料輸送到另一位置，這些材料可能是有用的物品或廢料，在此另一位置必須把流體與顆粒材料有效地分離開。在另外的情況下，顆粒材料對(duì)于流體流可能是不希望有的組份，因此應(yīng)該在把流體引進(jìn)例如引擎或機(jī)器或引進(jìn)工業(yè)過(guò)程或引進(jìn)環(huán)境，不論這種環(huán)境是大的環(huán)境，或者是封閉的環(huán)境，比如辦公室環(huán)境之前，把這些顆粒材料除去。
分離方法的一個(gè)重要應(yīng)用是在由例如包括所謂真空吸塵技術(shù)的家庭、花園、辦公室、車間和工廠除去顆粒廢料的領(lǐng)域使用，這些真空吸塵裝置或者是專用的清潔設(shè)備，或者是作為其它設(shè)備的附件，該設(shè)備的運(yùn)行形成顆粒廢料。其它重要的應(yīng)用是在產(chǎn)生含顆粒的廢氣或廢液的系統(tǒng)中的應(yīng)用，為了滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)它們進(jìn)行處理，例如柴油機(jī)和其它內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)，各種工業(yè)過(guò)程和廢料處理操作。
包括使用液體為流體的分離應(yīng)用包括例如采砂船和液體廢料的處理。
因此由下面的內(nèi)容將會(huì)看到，本發(fā)明可以應(yīng)用的潛在的分離應(yīng)用的范圍非常廣泛，并包括在上面沒(méi)有具體提到的許多應(yīng)用，但是，本發(fā)明對(duì)于這些應(yīng)用同樣可以適用。
對(duì)于過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越關(guān)注，并且，在真空吸塵技術(shù)方面已經(jīng)有了新的發(fā)展，提供更高水平的過(guò)濾，而不需要使用更細(xì)的過(guò)濾器，但是，需要使用非常有效的旋風(fēng)分離器。這些旋風(fēng)分離器自身不能保證由流體流中除去的顆粒的尺寸。這只可能通過(guò)使流體通過(guò)多孔介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，該多孔介質(zhì)有預(yù)定尺寸的孔，以便除去較大的顆粒。
然而，這種多孔介質(zhì)很快被堵塞，并因此這種介質(zhì)需要很大的面積，以便在必須清理它們之前有可以接受的使用時(shí)間。國(guó)產(chǎn)的真空吸塵器是一個(gè)例子；某些電氣火車的冷卻管道入口被細(xì)的雪堵塞是另一個(gè)例子；空調(diào)過(guò)濾器也是容易出現(xiàn)的例子。
因此，現(xiàn)存的問(wèn)題涉及傳統(tǒng)的過(guò)濾系統(tǒng)的效率，一方面關(guān)于過(guò)濾器的壽命，另一方面涉及過(guò)濾過(guò)程本身的的效率。特另是需要一種過(guò)程，它可以更有效地由過(guò)濾器的前表面附近有效地除去固體顆粒材料，它把過(guò)濾器維持在清潔狀態(tài)，它不用經(jīng)常使分離過(guò)程停止，它更緊湊，并與先前企圖解決這些問(wèn)題的裝置相比，使用的過(guò)濾器的表面積較小，并且，它能夠把分離開的顆粒在可控的流中引導(dǎo)到可以對(duì)它們作進(jìn)一步處理的位置。
先前已經(jīng)提出使用旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器的方案。然而，這些先前的裝置在實(shí)踐中不是有效的，這或者是由于它們的結(jié)構(gòu)，可能需要的過(guò)濾器的數(shù)量或面積，或者是由于它們的運(yùn)行方式，對(duì)于由流體流中分離出固體顆粒材料的有效方法仍然有需求，它避免了上面提到的問(wèn)題。
按照本發(fā)明，提供了把顆粒材料由流體流分離出的一種方法，該方法包括在流體流中旋轉(zhuǎn)一個(gè)多孔的擋板，該擋板容許流體穿過(guò)它，擋板的旋轉(zhuǎn)軸伸進(jìn)流體流中，多孔的擋板的前面在流與擋板相遇的部位基本上與來(lái)流的主要部分的流線垂直，顆粒與擋板相碰，結(jié)果在切線方向上賦予顆粒動(dòng)能，從而這些顆粒被夾帶在流體流的一個(gè)被轉(zhuǎn)向的部分中，朝向多孔的擋板的周邊運(yùn)動(dòng)。最好，把所述流體流的被轉(zhuǎn)向的部分引導(dǎo)到一個(gè)空間，在那里把它由多孔擋板的旋轉(zhuǎn)的前表面的附近分開，從而在所述流的被轉(zhuǎn)向的部分中的被分離開的顆粒不會(huì)與流向旋轉(zhuǎn)的擋板的流體流相遇。
本發(fā)明的又一個(gè)可取的特點(diǎn)是，繞著擋板把流體流的已經(jīng)穿過(guò)多孔擋板的一部分送回，加入包含被夾帶的要分離開的顆粒材料的那部分轉(zhuǎn)向的流體流。
本發(fā)明還提供了用來(lái)由流體流分離出顆粒材料的裝置，該裝置包括一根管道，用來(lái)輸送包含夾帶的顆粒材料的流體流；一塊多孔的擋板，把它安裝成在管道中關(guān)于一根軸旋轉(zhuǎn)，該軸伸進(jìn)流體流中，所述多孔的擋板容許流體流穿過(guò)它，擋板的前面設(shè)在管道中，從而它在流與擋板相遇的部位基本上與來(lái)流的主要部分的流線垂直；以及用來(lái)使多孔的擋板旋轉(zhuǎn)的裝置。
最好，該裝置還包括用來(lái)引導(dǎo)流體流的一個(gè)被轉(zhuǎn)向的部分的裝置，這部分流包含顆粒，這些顆粒與擋板前表面相碰，結(jié)果擋板的旋轉(zhuǎn)在相切的方向上賦予顆粒動(dòng)能，從而在所述表面的周邊所述顆粒被夾帶在流體流的所述被轉(zhuǎn)向的部分中；把所述引導(dǎo)裝置設(shè)置成把所述流體流的被轉(zhuǎn)向的部分引導(dǎo)到一個(gè)空間，在那里把它由多孔擋板的旋轉(zhuǎn)的前表面附近分開，從而在所述流的被轉(zhuǎn)向的部分中的被分離開的顆粒不會(huì)與流向旋轉(zhuǎn)的擋板的流體流相遇。
來(lái)流的主要部分意謂著多于來(lái)流體積的50％。
本發(fā)明的一個(gè)基本特點(diǎn)在于，顆粒材料的分離不僅是由于擋板的開孔的尺寸有限，而且由于當(dāng)流體流與旋轉(zhuǎn)的擋板的前面相遇時(shí)，顆粒與旋轉(zhuǎn)的擋板相碰，結(jié)果在切線方向上賦予顆粒動(dòng)能。這就是說(shuō)，本發(fā)明把利用包含孔的擋板的傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)與另一種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，只有某些尺寸最大的顆?？梢酝ㄟ^(guò)這些孔，在此另一種技術(shù)中，給予擋板的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能被傳遞給流體流中的顆粒，從而在擋板旋轉(zhuǎn)的切線方向上把足夠的動(dòng)能給予顆粒和一部分流體(也許，5％到10％)，因此，把它們由擋板的旋轉(zhuǎn)軸線向外驅(qū)動(dòng)，朝向擋板的多孔部分的周邊，使它們與主流體流(也許，原來(lái)流的90％到95％)分離開，主流體流與非常小的顆粒的其余部分一起穿過(guò)擋板，這些非常小的顆粒能夠穿過(guò)擋板中的孔。這樣，本發(fā)明把傳統(tǒng)的擋板過(guò)濾與利用施加的切向作用力相結(jié)合，以一種可控的方式實(shí)現(xiàn)顆粒材料與流體的相對(duì)分離。
將會(huì)理解到，為了使包含顆粒物質(zhì)的流體流垂直地與旋轉(zhuǎn)的擋板相遇，通常使擋板在垂直于流體流的一個(gè)平面中旋轉(zhuǎn)，但是，這并不是絕對(duì)必須的。
用本發(fā)明的方法和裝置分離的顆粒材料通常是固體的顆粒材料。然而，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在某些情況下，顆粒也許例如有相對(duì)較高的液體含量，并可以描述為半固體，或者某些其它的情況可能不能嚴(yán)格地看作是固體，但是，盡管如此，它們?nèi)匀皇强梢杂帽景l(fā)明的方法和裝置分離開的顆粒材料。
多孔的擋板可以被做成像傳統(tǒng)的過(guò)濾器，例如由多孔的金屬、燒結(jié)的金屬、多孔的陶瓷材料，織造或非織造的纖維、纖維束、管束或任何其它傳統(tǒng)的過(guò)濾材料。然而，多孔擋板有這樣的結(jié)構(gòu)不是本質(zhì)性的，只要它容許流體流通過(guò)即可。這樣，例如，它的形式可以是多輻條的輪或多葉片的輪，對(duì)旋轉(zhuǎn)的多孔擋板的基本要求是它有足夠大的表面積面向流體流，以便擊打在流中所傳送的大部分固體顆粒上，從而使它們受到切向作用力，在徑向上離開擋板的多孔的前表面，并因此在物理上把它們與穿過(guò)擋板本體的主流體流分開。將會(huì)看到，這一機(jī)制可以保持穿過(guò)擋板的通道不被阻塞。穿過(guò)擋板的通道或孔的尺寸當(dāng)然與可以被分離的顆粒的材料的尺寸有關(guān)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，孔的尺寸可以例如為100微米，而令人驚奇的是，利用本發(fā)明的方法可以把大約98％的5微米的顆粒分離開，孔的尺寸與顆粒尺寸的比為20比1。這樣，本發(fā)明不僅可以基本上除去比過(guò)濾器的精細(xì)度小得多的顆粒，而且，本發(fā)明使得可以使用較粗糙的過(guò)濾器，通過(guò)使用本發(fā)明的方法也可以使過(guò)濾器的清潔和有效的狀態(tài)保持長(zhǎng)得多的時(shí)間。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，由于裝置所使用的結(jié)構(gòu)和方法，所需要的過(guò)濾器材料的面積比先有裝置中少得多。本發(fā)明特別適用于除去尺寸范圍包括大約2．5微米的顆粒，在過(guò)去，這些顆粒在引起傳統(tǒng)過(guò)濾器阻塞方面是個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是，與旋轉(zhuǎn)的擋板在它的旋轉(zhuǎn)軸相遇的流中的顆粒材料將不會(huì)被向外驅(qū)動(dòng)，至少是不會(huì)立即被向外驅(qū)動(dòng)，這是因?yàn)樵谙嘤鳇c(diǎn)的切向動(dòng)能和離心作用力較低，這使得積累成一個(gè)小的雙曲線形的小堆?？梢酝ㄟ^(guò)在旋轉(zhuǎn)的擋板本體的軸向部位把多孔材料的表面例如最好用油漆或罩光漆堵塞起來(lái)避免這種情況的出現(xiàn)。
多孔擋板的實(shí)際結(jié)構(gòu)可以是，它只在它的中心部位包括多孔的材料，而周邊可以為任何適當(dāng)?shù)牟牧?，并且，可以用做多孔材料的容器?br> 擋板的最佳形狀是圓盤，它可以有平的表面或彎曲的表面，并且，可以是中凸的、錐形的、卵形的、圓拱形的或子彈形的，或者任何其它適宜于打到其上被分離的顆粒材料可以離開擋板的表面的形狀，最好可以引導(dǎo)被分離的顆粒材料，使得這些被分離的顆粒材料不與新的來(lái)流相遇或干擾新的來(lái)流，以便防止它們穿過(guò)擋板。
雖然如上所述旋轉(zhuǎn)的多孔擋板不必須為傳統(tǒng)的過(guò)濾器形式，但是，為了方便，在本文件中后面將把它稱為過(guò)濾器。
最好，當(dāng)包含顆粒材料的流體還沒(méi)有已經(jīng)作為一種流運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來(lái)使過(guò)濾器旋轉(zhuǎn)的裝置也包括用來(lái)使流體流流動(dòng)的裝置。在這種情況下，把過(guò)濾器與例如渦輪機(jī)的渦輪或在流體管中造成流體的流動(dòng)的其它裝置做成一個(gè)整體或連接到其上是方便的，這樣的裝置的位置對(duì)于流體流來(lái)說(shuō)可以在過(guò)濾器的前面或在過(guò)濾器的后面。用來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力裝置可以方便地是一個(gè)電動(dòng)機(jī)，但在本發(fā)明的應(yīng)用中例如對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)、化學(xué)工廠或其它過(guò)程的應(yīng)用中，可以使用其它的可能是更方便或更經(jīng)濟(jì)使用的動(dòng)力。
在包含要分離的顆粒材料的流體流的被轉(zhuǎn)向的部分向側(cè)面離開旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器之后立即引導(dǎo)和處理它的方式將取決于本發(fā)明的具體的應(yīng)用。然而，在許多情況下，將希望圍繞著過(guò)濾器的周邊設(shè)置一個(gè)環(huán)繞的屏障，它可以是固定的，或者是與過(guò)濾器一起旋轉(zhuǎn)，并在過(guò)濾器的前面伸展，使得形成一個(gè)間隙，可以把流體流的被轉(zhuǎn)向的部分與要分離的顆粒一起引導(dǎo)進(jìn)這一間隙中，并且，可以把轉(zhuǎn)向的流由此間隙通到例如一個(gè)腔室，在那里，例如利用重力或磁作用力或離心作用力可以使大多數(shù)顆粒由流體分離出，隨后可以使流體例如與主流體流重新匯合，或者在主流體流已經(jīng)進(jìn)入分離步驟之前匯合，或者在該步驟之后匯合，這取決于具體的應(yīng)用。另外，可以把流的被轉(zhuǎn)向的部分與仍被夾帶在其中的要分離的顆粒一起引進(jìn)一個(gè)化學(xué)或物理過(guò)程中，用來(lái)輸送這些顆粒。
可選地，可以級(jí)聯(lián)地安排本發(fā)明的兩個(gè)或多個(gè)分離步驟，以便提供更精細(xì)的分離。
如前所述，本發(fā)明的一個(gè)重要的和非常有用的應(yīng)用在除去顆粒廢料的領(lǐng)域，當(dāng)前，這些顆粒廢料用各種形式的真空除塵技術(shù)處理。將會(huì)看到，本發(fā)明提供了改進(jìn)這些技術(shù)的一種途徑，這是通過(guò)用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)的多孔擋板替代在這些設(shè)備中使用的傳統(tǒng)的過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)的，在許多情況下，與現(xiàn)有設(shè)備有關(guān)的設(shè)計(jì)的改變相對(duì)較少，但是可以獲得明顯的好處。這些現(xiàn)有的設(shè)備已經(jīng)包括適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)動(dòng)力，通常形式為電動(dòng)機(jī)，它連接到某種形式的渦輪上，使流體流動(dòng)，同時(shí)已經(jīng)有用于分離的顆粒廢料的收集裝置。因此，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)的可以透過(guò)流體的多孔擋板只需要連接到流體流的管道中的裝置的渦輪上，并把現(xiàn)有的靜止不動(dòng)的過(guò)濾器除去，以便使用本發(fā)明。
這樣，例如，以電池為動(dòng)力的手握真空吸塵器型的傳統(tǒng)裝置，比如＂Dustbuster＂(商標(biāo)名)類型的裝置，它本身是那一類型中一個(gè)非常有效的裝置，可以適宜于如上面提到的那樣使用本發(fā)明。后面將描述這種裝置的一個(gè)具體的應(yīng)用。
設(shè)計(jì)用于較大體積的顆粒廢料的其它類型的真空吸塵器包括所謂吊桶型或圓柱型吸塵器，它們通常的特點(diǎn)包括一個(gè)柱體或其它容器，此容器包括一個(gè)空氣入口，收集器的軟管裝接到此入口上，在它的前面有一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)過(guò)濾器的以電為動(dòng)力的渦輪被設(shè)置成可以截住顆粒廢料，所述過(guò)濾器中至少一個(gè)常常為多孔袋的形式。將會(huì)看到，這樣的一般性裝置可以容易地適宜于采用本發(fā)明的裝置，在該裝置中渦輪連接到本發(fā)明的可透過(guò)流體的擋板上，以便使它旋轉(zhuǎn)，并因此實(shí)現(xiàn)顆粒廢料的分離，這些顆粒廢料可以例如與在容器的本體內(nèi)的空氣流的被轉(zhuǎn)向的部分一起向后轉(zhuǎn)向，并被收集在容器的底部。
一種吊桶型真空吸塵器的變型是地毯清洗裝置。在這種清洗裝置中，把它設(shè)置成使地毯清洗劑由靠近收集軟管的端部處散布在地毯上。在這種情況下，軟管把氣流中的包含液體的固體顆粒廢料往回通到容器中。在這種情況下，如在其它氣相流體可能包含液滴的情況那樣，在旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器前面也可以配裝一個(gè)傳統(tǒng)的＂拋甩＂裝置。此拋甩裝置是一個(gè)固體圓盤，如它的名字所表示的那樣，它旋轉(zhuǎn)，并把在氣流中存在的液滴甩到側(cè)面，因此減少或消除達(dá)到過(guò)濾器本身的液體的數(shù)量，當(dāng)與顆粒材料混合時(shí)，這些液體可能造成堵塞的問(wèn)題。
將會(huì)理解到，還有其它設(shè)備，在這些裝置中可能希望把液體引進(jìn)氣相流體的主流中，在這種情況下，可能必須或希望在旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器之前包括一個(gè)拋甩裝置，或者不希望包括這樣的拋甩裝置。
在這樣的真空吸塵器設(shè)備中可以包括的一個(gè)附加的特點(diǎn)或另外的特點(diǎn)是一個(gè)預(yù)粉碎器，換句話說(shuō)，配裝在旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器本體前面的一個(gè)旋轉(zhuǎn)的葉片裝置，它可以在顆粒廢料到達(dá)過(guò)濾器表面之前使顆粒廢料的尺寸有某種減小，并因此使顆粒材料更容易處理。
另一種真空吸塵器是花園真空吸塵器，它被用來(lái)除去樹葉或其它花園的碎屑。這樣的吸塵器可以以類似于前面描述的方式使用本發(fā)明的裝置，但是，可選地與一種有用的改型一起使用，在該改型中由渦輪產(chǎn)生的空氣主流可以用管道通到靠近收集軟管的入口的部位，以便使碎屑移動(dòng)，隨后，把碎屑吸進(jìn)收集軟管中。如果愿意，可以把液體比如水或其它處理劑，或者是液體或者是顆粒物質(zhì)引進(jìn)高壓空氣流中。將會(huì)看到，在地毯清洗裝置中也可以使用這類裝置，使得水或地毯清洗劑溶液引進(jìn)高壓氣流中，以便使清洗劑深入進(jìn)地毯中。
如上面所提到的，除了專用的清洗裝置以外，也需要有效的清洗裝置作為其它類型設(shè)備的附件，這些設(shè)備產(chǎn)生顆粒作為它的運(yùn)行的副產(chǎn)品，例如機(jī)械噴砂機(jī)、拋光機(jī)和木材加工機(jī)械。因此，可以理解到，當(dāng)這些類型的設(shè)備包括按照本發(fā)明的裝置做為除去顆粒物質(zhì)的裝置時(shí)，本發(fā)明擴(kuò)展到任何這些類型的設(shè)備。
前面已經(jīng)提到，本發(fā)明的裝置可以用來(lái)由燃燒引擎和其它過(guò)程的排氣中除去顆粒。由前面的敘述將會(huì)看到，這可以通過(guò)把流體流的被轉(zhuǎn)向的部分，在這種情況下是包含明顯數(shù)量的以碳為基礎(chǔ)的顆粒的排氣帶到一個(gè)分開的容器中實(shí)現(xiàn)的，在那個(gè)分開的容器中可以用傳統(tǒng)的裝置把它們除去，例如利用重力或離心作用力。然而，也可以把包含碳顆粒的這一被轉(zhuǎn)向的流添加到引擎的進(jìn)入空氣中，從而使顆粒燃燒或被化學(xué)或物理反應(yīng)另外地處理。
此外，將會(huì)理解到，本發(fā)明的裝置可以用于任何化學(xué)或工業(yè)過(guò)程或設(shè)備中，其中需要把顆粒材料與流體分離開，并且，可以使用前面提到的技術(shù)，例如由被轉(zhuǎn)向的流中分離顆粒，使被轉(zhuǎn)向的流再循環(huán)到主流中，以及由排氣和排液中除去有害的顆粒，包括空氣和液體處理設(shè)備，并使它們反應(yīng)，使它們變成無(wú)害的。
現(xiàn)在將以示例的方式參考著附圖描述本發(fā)明，在附圖中

圖1為以剖面表示的本發(fā)明的裝置的運(yùn)行的示意性視圖；圖2為以剖面表示的圖1所示裝置的示意性視圖，其中，過(guò)濾器包括用于產(chǎn)生流體流動(dòng)的一個(gè)為一體的軸流渦輪機(jī)；圖3為以剖面表示的圖1所示裝置的示意性視圖，其中，過(guò)濾器包括用于產(chǎn)生流體流動(dòng)的一個(gè)離心渦輪機(jī)；圖4為以剖面表示的類似于圖3所示裝置的示意性視圖，更詳細(xì)地示出顆粒物質(zhì)的回收和被轉(zhuǎn)向的流體的再循環(huán)，包括流體的流動(dòng)，系統(tǒng)中的特殊部位參見(jiàn)圖5；圖5為圖4所示裝置的Mo1lier圖；圖6為包括本發(fā)明的裝置的手握真空吸塵器的部分剖面示意圖。
參見(jiàn)圖1，載有顆粒的流體12接近旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器圓盤1，在那里，切向作用力把不能與流體流3一起通過(guò)的顆粒2甩出旋轉(zhuǎn)的圓盤1，如指示方向的箭頭所示出的那樣。通過(guò)施加一個(gè)壓力差(p1-p0)產(chǎn)生穿過(guò)旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器的流體流動(dòng)，任何適用的裝置可以提供此壓力差。
用來(lái)橫截著旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器1產(chǎn)生壓力差的適用的裝置本身可以旋轉(zhuǎn)，為圓盤1提供一個(gè)適用的和為一體的驅(qū)動(dòng)裝置。圖2和3示出了兩個(gè)適用的渦輪機(jī)裝置，圖2為一個(gè)軸流機(jī)，而圖3為一個(gè)徑向或離心機(jī)。在兩種情況下，渦輪機(jī)都直接使圓盤旋轉(zhuǎn)，并且，圓盤分別形成用于軸流機(jī)的轉(zhuǎn)子4和用于徑向或離心機(jī)的轉(zhuǎn)子5的一個(gè)為一體的部分。旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器圓盤1的運(yùn)行如前面所描述的那樣，穿過(guò)過(guò)濾器1的流體3和轉(zhuǎn)子4和5的葉片作用分別清除顆粒物；過(guò)濾器圓盤也保持為清潔的。
在無(wú)顆粒的流體是所要求的產(chǎn)物的那些情況下，可以使顆粒2擊打在旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器圓盤1，把它們引導(dǎo)到一個(gè)部位，在那里，它們將不會(huì)被來(lái)流夾帶走，或?qū)?lái)流有干擾，但是，不可以被回收。在其它的情況下，比如在真空吸塵器的情況，必須回收打在旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器圓盤1上的顆粒2。參見(jiàn)圖4，包含顆粒2的骯臟流體12由于離心機(jī)渦輪5的作用在部位A進(jìn)入管道14。通過(guò)管道14把此流體引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器圓盤1的表面上。轉(zhuǎn)子5中的離心作用引導(dǎo)干凈的流體3穿過(guò)旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器1，在部位E排放進(jìn)適當(dāng)?shù)墓艿?1中。如在上面所描述的那樣，擊打在旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾器1上的顆粒2被甩開，被轉(zhuǎn)向的流體流6攜帶到在用擋板7形成的適當(dāng)?shù)穆菪喂艿乐械牟课籉，阻擋的旋轉(zhuǎn)圓盤1的作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)向的流體流6。流體和顆粒由F流到在適當(dāng)?shù)娜萜髦械腉處，在該容器中，由于較低的流動(dòng)速度，一部分顆粒13例如在重力的作用下沉積下來(lái)。被部分清潔的流體15通過(guò)管道9在H處再次加入到主流12中。
在圖5的Mollier圖中示出了來(lái)流12、10、清潔流3、11和載有顆粒的流6以及再循環(huán)的流15的流動(dòng)條件。
旋轉(zhuǎn)圓盤的精確構(gòu)形取決于詳細(xì)的流動(dòng)條件和骯臟的主流2和清潔的流3的幾何構(gòu)形，這些流本身取決于具體的應(yīng)用。
圖6部分地示意性地示出了一種手握真空吸塵器，它包括按照本發(fā)明的裝置。事實(shí)上，此真空吸塵器是著名的＂Dustbuster＂(商標(biāo)名)類型的手握真空吸塵器的一種改型，此吸塵器已經(jīng)以前面所描述的方式作了改變。
該吸塵器包括一個(gè)主要部分21和一個(gè)可拆下的噴嘴部分22，在外面，它包括兩個(gè)模塑材料的殼體。主要部分21裝載一個(gè)電動(dòng)機(jī)23，它有開關(guān)裝置(未畫出)。可充電電池24為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪25，該渦輪與漏斗狀的管道26為一個(gè)整體，在管道的前面配裝有一個(gè)圓頂狀的多孔的屏蔽金屬網(wǎng)27。殼體21在每一側(cè)有排氣口28，排出由渦輪產(chǎn)生的主空氣流。然而，在漏斗狀的管道26與渦輪25的圓周頸部與主殼體21的壁之間附加地有一個(gè)圓周間隙29，其朝向噴嘴部分22。此間隙的功能是把已經(jīng)穿過(guò)多孔屏蔽件和渦輪的一部分空氣流圍繞著屏蔽件送回去，以加入包含夾帶的要分離的顆粒材料的被轉(zhuǎn)向的那部分空氣流中。
可拆下的噴嘴部分22有一個(gè)噴嘴31，它通到一個(gè)內(nèi)部管道32，用來(lái)輸送空氣與夾帶在其中的顆粒材料。此內(nèi)部管道32的存在提供了一個(gè)環(huán)形空間33，在此空間可以收集被分離的顆粒材料。
將會(huì)看到，在圖6中所示的裝置在很大程度上與如上所述的在圖4的右手側(cè)示出的裝置相同的方式運(yùn)行，區(qū)別只在于包含被分離的顆粒的流體流的轉(zhuǎn)向部分被一塊擋板和一根管道引導(dǎo)到一根螺旋形管和／或用于顆粒的一個(gè)分開的容器，在圖6的裝置中，轉(zhuǎn)向的流被限制在可拆下的噴嘴部分22內(nèi)，顆?？梢允占诃h(huán)形空間33中。當(dāng)噴嘴部分22包含相當(dāng)數(shù)量的顆粒材料時(shí)，可以把它由主要部分21上拆下，搖動(dòng)它或用另外方法處理，把顆粒由噴嘴部分除去，并再把它裝到吸塵器的主要部分上，再次使用。
應(yīng)該注意到，雖然如上面以示例說(shuō)明的那樣，壓力差對(duì)于本發(fā)明的方法和裝置是一個(gè)有本質(zhì)意義的部分，但是，如前面所解釋的那樣，在裝置內(nèi)可以使壓力平衡，存在來(lái)自吸塵器后面的流體的回流，加入被轉(zhuǎn)向的流中，從而不需要壓力密封件，也不會(huì)出現(xiàn)顆粒材料把間隙阻塞的情況。
權(quán)利要求
1．一種把顆粒材料由流體流分離出的方法，該方法包括在流體流中旋轉(zhuǎn)一個(gè)多孔的擋板，該擋板容許流體穿過(guò)它，擋板的旋轉(zhuǎn)軸線伸進(jìn)流體流中，多孔的擋板的前面在流與擋板相遇的部位基本上與來(lái)流的主要部分的流線垂直，顆粒與擋板相碰，結(jié)果在切線方向上賦予顆粒動(dòng)能，從而這些顆粒被夾帶在流體流的一個(gè)被轉(zhuǎn)向的部分中，朝向多孔的擋板的周邊運(yùn)動(dòng)。
2．按照權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，把所述流體流的被轉(zhuǎn)向的部分引導(dǎo)到一個(gè)空間，在那里把它由多孔擋板的旋轉(zhuǎn)的前表面附近分開，從而在所述流的被轉(zhuǎn)向的部分中的被分離開的顆粒不會(huì)與接近旋轉(zhuǎn)擋板的流體流相遇。
3．按照權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于，繞著擋板把流體流的已經(jīng)穿過(guò)多孔擋板的一部分送回，加入包含被夾帶的要分離開的顆粒材料的那部分轉(zhuǎn)向的流體流。
4．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，用來(lái)使多孔的擋板旋轉(zhuǎn)的裝置也包括用來(lái)使流體流流動(dòng)的裝置。
5．按照權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于，一個(gè)整體的渦輪機(jī)使擋板旋轉(zhuǎn)。
6．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，旋轉(zhuǎn)的擋板的前面設(shè)有一個(gè)沿圓周的屏蔽件，引導(dǎo)流的所述被轉(zhuǎn)向的部分以及夾帶在其中的顆粒。
7．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，把流的所述被轉(zhuǎn)向的部分通到一個(gè)容器，在那里，把其中包含的至少一部分固體顆粒由流體分離出。
8．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，使包含要分離的固體顆粒的流的被轉(zhuǎn)向的部分的至少一部分返回到來(lái)的流體流中。
9．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，把顆粒物質(zhì)添加到來(lái)的流體流中。
10．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，通過(guò)把流體流指向顆粒材料，制備出包含顆粒材料的流體流，使得在流中夾帶顆粒材料。
11．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，把流體流的所述被轉(zhuǎn)向的部分可選地在由其中已經(jīng)把一部分顆粒材料除去之后引入一個(gè)化學(xué)或物理過(guò)程，用來(lái)輸送顆粒物。
12．按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，流體為氣體，其中，把一種液體例如水引進(jìn)流體流中。
13．一種當(dāng)包括按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法時(shí)由流體除去有害的顆粒材料的方法。
14．一種當(dāng)包括按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法時(shí)由流體除去顆粒廢料的方法。
15．一種當(dāng)包括按照前面權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的方法時(shí)分離出所要求的顆粒材料的方法。
16．一種當(dāng)包括按照前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法時(shí)的化學(xué)或物理過(guò)程。
17．一種用來(lái)由流體流分離出顆粒材料的裝置，該裝置包括一根管道，用來(lái)輸送包含夾帶的顆粒材料的流體流；一塊多孔的擋板，把它安裝成在管道中關(guān)于一根軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線伸進(jìn)流體流中，所述多孔的擋板容許流體流穿過(guò)它，擋板的前面設(shè)在管道中，從而它在流與擋板相遇的部位基本土與來(lái)流的主要部分的流線垂直；以及用來(lái)使多孔的擋板旋轉(zhuǎn)的裝置。
18．按照權(quán)利要求17中所述的裝置，其還包括用來(lái)引導(dǎo)流體流的一個(gè)被轉(zhuǎn)向的部分的裝置，這部分流包含顆粒，這些顆粒與擋板的前表面相碰，結(jié)果擋板的旋轉(zhuǎn)在相切的方向上賦予顆粒動(dòng)能，從而在所述表面的周邊所述顆粒被夾帶在流體流的所述被轉(zhuǎn)向的部分中；把所述引導(dǎo)裝置設(shè)置成把所述流體流的被轉(zhuǎn)向的部分引導(dǎo)到一個(gè)空間，在那里把它由多孔擋板的旋轉(zhuǎn)的前表面附近分開，從而在所述流的被轉(zhuǎn)向的部分中的被分離開的顆粒不會(huì)與接近旋轉(zhuǎn)擋板的流體流相遇。
19．按照權(quán)利要求17或18中所述的裝置，其還包括把流體流的已經(jīng)穿過(guò)擋板的一部分送回的裝置，加入包含被夾帶的要分離開的顆粒材料的那部分轉(zhuǎn)向的流體流。
20．按照權(quán)利要求17到19中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，用來(lái)使擋板旋轉(zhuǎn)的裝置也包括用來(lái)使流體流動(dòng)的裝置。
21．按照權(quán)利要求20中所述的裝置，其特征在于，多孔擋板與一個(gè)渦輪為一體。
22．按照權(quán)利要求17或21中任何一個(gè)所述的裝置，其包括在旋轉(zhuǎn)擋板的前面的一個(gè)沿圓周的引導(dǎo)屏蔽件，它或者是固定的，或者與擋板一起旋轉(zhuǎn)。
23．按照權(quán)利要求17到22中任何一個(gè)所述的裝置，其包括一根管道，可以把它連接成把包含顆粒材料的流體的被轉(zhuǎn)向的流由多孔擋板的前面?zhèn)魉偷揭粋€(gè)容器中。
24．包括按照權(quán)利要求17到23中任何一個(gè)所述的裝置的真空吸塵器。
25．包括按照權(quán)利要求17到24中任何一個(gè)所述的用來(lái)除去顆粒廢料裝置的車間或工廠設(shè)備、或化學(xué)或工業(yè)加工廠。
26．設(shè)有按照權(quán)利要求17到23中任何一個(gè)所述的用來(lái)除去有害顆粒物裝置的流體處理設(shè)備。
27．當(dāng)由按照權(quán)利要求17到23中任何一個(gè)所述的裝置組成或包括該裝置時(shí)用來(lái)裝接到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)上由排氣中除去顆粒的裝置。
全文摘要
一種把顆粒材料由流體流分離出的方法,其包括在流體流(10)中旋轉(zhuǎn)一個(gè)多孔的擋板(1),該擋板容許流體穿過(guò)它,擋板的旋轉(zhuǎn)軸線伸進(jìn)流體流中,多孔擋板的前面在流與擋板相遇的部位基本上與來(lái)流的主要部分的流線垂直,顆粒(2)與擋板相碰,結(jié)果在切線方向上賦予顆粒動(dòng)能,從而這些顆粒被夾帶在流體流的一個(gè)被轉(zhuǎn)向的部分(6)中,朝向多孔的擋板的周邊運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)A47L9/10GK1278745SQ9881091
公開日2001年1月3日 申請(qǐng)日期1998年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月1日
發(fā)明者J·E·E·夏普 申請(qǐng)人:英國(guó)技術(shù)集團(tuán)國(guó)際有限公司