用于從空氣流分離顆粒的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從空氣流分離顆粒的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，使用旋風(fēng)分離器從流體流分離顆粒，譬如分離臟物和灰塵顆粒。已知的旋風(fēng)分離器例如被用在真空吸塵器中，且已知包括用于分離絨毛和相對(duì)大的顆粒的低效旋風(fēng)器和位于低效旋風(fēng)器的下游且用于分離仍然被保持在空氣流內(nèi)的細(xì)小的顆粒的高效旋風(fēng)器。還已知提供了與多個(gè)較小的下游旋風(fēng)器體部結(jié)合的上游旋風(fēng)分離器，該下游旋風(fēng)器體部被布置為彼此平行。這個(gè)類型的布置是已知的且描述在US3425192中。
[0003]在真空吸塵器應(yīng)用中，特別在家庭式真空吸塵器應(yīng)用中，期望在不損害器具的清潔性能的情況下使器具盡可能的緊湊。還期望包含在器具內(nèi)的分離裝置的效率和性能盡可能的高(也就是說(shuō)從空氣流中盡可能高比例分離非常細(xì)小的灰塵顆粒)。此外，期望真空吸塵器在不損害清潔性能的情況下盡可能地節(jié)能。特別是在電池供電的真空吸塵器的情況，例如手持式或機(jī)器人真空吸塵器。增加旋風(fēng)分離器的分離性能和效率的典型的方法是減小下游旋風(fēng)器體部的尺寸。使旋風(fēng)器體部更小增大旋風(fēng)器體部?jī)?nèi)的離心力，且由此改善從空氣流中對(duì)臟物和灰塵的分離。然而，減小旋風(fēng)器體部的尺寸還減小每個(gè)旋風(fēng)器體部可處理的空氣的體積。為了克服這個(gè)問(wèn)題，額外的旋風(fēng)器體部被提供以維持期望的空氣流，且防止在下游旋風(fēng)器級(jí)處產(chǎn)生瓶頸。例如，在Dyson DC59手持式真空吸塵器中的旋風(fēng)分離器有次級(jí)旋風(fēng)器級(jí)，該次級(jí)旋風(fēng)器級(jí)包括十五個(gè)平行的小旋風(fēng)器體部以便提供期望的分離性能。實(shí)際上，已知一些旋風(fēng)分離器包括上至五十四個(gè)平行的小的旋風(fēng)器體部，比如Dyosn DC54桶式真空吸塵器。然而，增加較小的旋風(fēng)器體部的數(shù)量還將導(dǎo)致分離器的尺寸且因此整個(gè)機(jī)械的尺寸的增大。此外，使得空氣流穿過(guò)多個(gè)小的旋風(fēng)器體部所需的能量較大，且在蓄電池供電的真空吸塵器的情況下，這可對(duì)蓄電池壽命具有不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種用于從空氣流分離顆粒的裝置，該裝置包括殼體和體部，該殼體包括內(nèi)壁，該體部被定位在殼體內(nèi)且從其分離以便在體部和內(nèi)壁之間限定環(huán)形流動(dòng)路徑，該殼體旋轉(zhuǎn)固定，且該體部可相對(duì)于殼體繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該體部包括葉輪區(qū)段和渦輪區(qū)段，葉輪區(qū)段具有第一組葉片，該第一組葉片從體部朝向殼體的內(nèi)壁延伸進(jìn)入環(huán)形流動(dòng)路徑，該葉輪可旋轉(zhuǎn)用于產(chǎn)生穿過(guò)裝置的空氣流且用于在空氣流中產(chǎn)生漩流，該渦輪區(qū)段具有第二組葉片用于從空氣流收回旋轉(zhuǎn)能量。
[0005]結(jié)果，能量通過(guò)葉輪下游的渦輪從空氣流收回。這可導(dǎo)致更節(jié)能的分離器。進(jìn)而，這可改進(jìn)蓄電池供電設(shè)備(包含從空氣流分離顆粒的裝置)的蓄電池壽命。
[0006]殼體的內(nèi)壁可被成形為與體部的形狀互補(bǔ)。由此，空氣沿被沿受控的路徑引導(dǎo)且空氣壓力沿路徑的長(zhǎng)度被保持。
[0007]該葉輪區(qū)段可被成形為以致環(huán)形流動(dòng)路徑的直徑沿體部的葉輪區(qū)段的長(zhǎng)度徑向擴(kuò)大。這幫助把作用在空氣流中的臟物顆粒上的離心力效果最大化。離心力的效果可被最大化，例如通過(guò)增加離心力以及減小湍流和地減少壓力損失。
[0008]體部的葉輪區(qū)段可被定位在裝置的臟空氣部分中，且渦輪區(qū)段可被定位在裝置的清潔空氣區(qū)段中。用這種方法，葉輪能夠增加裝置的臟空氣部分內(nèi)的系統(tǒng)能量，以便集中空氣中的臟物顆粒，且由此減小包含臟物顆粒的空氣的量。這使得部分被清潔的空氣可穿過(guò)渦輪以便從被清潔的空氣中收回能量，增加裝置的效率。
[0009]該裝置可包括分流器，該分流器被定位在葉輪區(qū)段和渦輪區(qū)段之間以從包含降低的臟物濃度的空氣流的清潔部分分離包含增大的臟物濃度的空氣流的臟的部分。該分流器能夠使空氣流的清潔部分和空氣流的臟的部分更容易地在下游被不同的處理。該體部的渦輪區(qū)段可被定位在分流器的下游。如果從仍包含臟物顆粒的空氣中收回能量，那么該裝置在臟物分離方面將不會(huì)高效。因此通過(guò)將渦輪區(qū)段定位于分流器的下游，更有效地裝置可被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閬?lái)自空氣的清潔部分的能量可被收回。
[0010]該體部可被連接到電機(jī)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)體部的旋轉(zhuǎn)。該電機(jī)可驅(qū)動(dòng)體部在80和120krpm之間或更具體地在90和10krpm之間處。以在高速度旋轉(zhuǎn)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)體部將導(dǎo)致更大的離心力。這還可將可變?yōu)榭諝饬鞯那鍧嵖諝獠糠值目偪諝饬鞯谋壤畲蠡?，且還增加裝置的效率。
[0011]通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的體部可導(dǎo)致葉輪區(qū)段以15和25升/秒、更具體地在約20升/秒的流動(dòng)速率抽吸空氣進(jìn)入裝置。這個(gè)大小的流動(dòng)速率為用于從空氣流移除臟物的裝置提供了優(yōu)秀水平的分離性能。
[0012]在裝置內(nèi)，100%的空氣流可穿過(guò)沿體部的葉輪區(qū)段定位的環(huán)形流動(dòng)路徑，且75%和95%之間的空氣流可穿過(guò)沿體部的渦輪機(jī)區(qū)段定位的環(huán)形流動(dòng)路徑。這允許能量從總空氣流的75%和95%之間收回，由此提供了裝置效率的增加。
[0013]剩余的5%至25%的空氣流可在體部的渦輪區(qū)段之前排出裝置，且可被引導(dǎo)到次級(jí)分離裝置。因此包含臟物顆粒的空氣流的臟的部分可被引導(dǎo)到另一裝置用于從與空氣流的原始總體積相比減小的空氣流體積移除臟物顆粒。由于次級(jí)分離裝置被要求處理減小的體積，它可變得更小。
[0014]本發(fā)明還提供了一種真空吸塵器，該真空吸塵器包括如上任一段中描述的用于從空氣流分離顆粒的裝置。
[0015]本文還公開(kāi)了一種分離器，該分離器用于從空氣流移除臟物顆粒，該分離器包括第一分離級(jí)和第二分離級(jí)，第一分離級(jí)具有葉輪，第二分離級(jí)具有被布置為平行的一個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)器體部，其中該第一分離級(jí)在第二分離級(jí)的上游，在第一分離級(jí)中該葉輪產(chǎn)生穿過(guò)分離器的空氣流且在空氣流內(nèi)產(chǎn)生漩流，漩流將臟物顆粒徑向向外拋以產(chǎn)生空氣流的外部臟的部分和空氣流的內(nèi)部清潔部分，且其中空氣流的臟的部分經(jīng)過(guò)第二分離級(jí)，且空氣流的清潔部分繞過(guò)第二分離級(jí)。
[0016]結(jié)果，較小體積的空氣被要求經(jīng)過(guò)第二分離級(jí)。經(jīng)過(guò)第二分離級(jí)的空氣是穿過(guò)分離器的空氣的總體積的一部分。由此，在第二分離級(jí)中需要較少的旋風(fēng)器體部以實(shí)現(xiàn)所需的分離性能。這允許分離器的總尺寸被保持盡可能地小，其對(duì)于任何真空吸塵器都是期望的，但在分離器被用于手持式真空吸塵器或機(jī)器人真空吸塵器的情況下特別重要。而且，當(dāng)空氣穿過(guò)較少的小旋風(fēng)器體部時(shí)，相比較于包含更大數(shù)量的小旋風(fēng)器體部，較少的能量被第二分離級(jí)所需。因此，包含分離器的機(jī)器的能量效率可被提高，且在蓄電池供電的機(jī)器的情況下蓄電池壽命可被延長(zhǎng)。
[0017]第一分離級(jí)可包括第一出口和第二出口。空氣流的臟的部分可通過(guò)第一出口排出第一分離級(jí)，空氣流的清潔空氣可通過(guò)第二出口排出第一分離級(jí)。結(jié)果，當(dāng)離開(kāi)第一分離級(jí)時(shí)可以不同地處理空氣的每個(gè)部分。
[0018]該空氣流的清潔部分可不具有進(jìn)入分離器的所有臟物顆粒的至少95%。結(jié)果，空氣的清潔部分可在不需要穿過(guò)任何進(jìn)一步的分離級(jí)的情況下從分離器排出。
[0019]空氣流的臟的部分可包括進(jìn)入分離器的總空氣流的5%和25%之間的量，且空氣流的清潔部分可包括進(jìn)入分離器的總空氣流的75%和95%之間的量