專利名稱：旋風(fēng)分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋風(fēng)分離裝置。已知旋風(fēng)分離裝置用于使材料彼此分離，通常這些是不同相的材料(例如，使固體與氣體分離，固體與液體分離或液體與氣體分離)。然而最為可行的是用這種裝置來將密度較大的氣體或液體與較輕的氣體或液體相分離。旋風(fēng)分離裝置用在真空吸塵器中效果也好，在此，固體物質(zhì)(污物，灰塵和碎片)與氣流分離，并且在拋棄之前保持在真空吸塵器中，而清潔的空氣排入大氣中。本發(fā)明非排他性地特別適用于在真空吸塵器中使用。
真空吸塵器的問題之一為噪聲。還發(fā)現(xiàn)“空氣瓦特”(與吸塵器在其入口的吸入量有關(guān))數(shù)較高的真空吸塵器性能比空氣瓦特?cái)?shù)較低的真空吸塵器好。關(guān)于后者，還知道，減小吸塵器內(nèi)的摩擦損失和壓力降可使空氣瓦特?cái)?shù)增大。
先前技術(shù)中說明，已經(jīng)知道的是，通過在旋風(fēng)分離裝置的出口設(shè)置槳葉或者葉片而使螺旋形的氣流變直，可以恢復(fù)旋風(fēng)分離裝置中的壓力。例如可參見US 2,771,157?？偟膩碚f，通常該旋風(fēng)分離裝置的出口由也稱為渦流定向器的圓柱形管形成。偶然也會(huì)有非圓柱形的出口的設(shè)想，而US 522,769說明一種六角形的出口，雖然在其說明書中并未提供出口形狀的具體說明，也未提供關(guān)于為何如此地形成出口理由。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種使用時(shí)比較安靜的旋風(fēng)分離裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種在真空吸塵器中使用時(shí)，可使該真空吸塵器的空氣瓦特?cái)?shù)較高的旋風(fēng)分離裝置。
本發(fā)明提供了用于將固體材料與流體分離的旋風(fēng)分離裝置，該裝置具有分離腔，與分離腔連通、用于將夾帶有固體物質(zhì)的流體攜帶至分離腔的入口，以及在固體物質(zhì)被分離后將流體從分離腔排出的出口，該出口由與分離腔的內(nèi)部連通、并具有一條縱軸線的導(dǎo)管所構(gòu)成，其中在導(dǎo)管的內(nèi)表面上形成多個(gè)槽，這些槽在與縱軸相同的方向上延伸。
至少與不帶槽而其它所有方面相同的旋風(fēng)分離裝置相比，在導(dǎo)管(它形成渦流定向器)的內(nèi)表面上提供槽所具有的作用是能夠減小使用時(shí)由該裝置產(chǎn)生的噪聲量。另外，該槽還可以與由在先前技術(shù)中所述的上述葉片產(chǎn)生的作用相同的方式，在通過導(dǎo)管的氣流中產(chǎn)生壓力恢復(fù)。而且，有利的是，在導(dǎo)管的內(nèi)表面上作出簡單的縱向槽的成本比提供所述葉片的成本大大降低。
槽的設(shè)置為何能夠產(chǎn)生特別是在噪聲方面的已證實(shí)的優(yōu)點(diǎn)的理由尚未完全得知。可能是當(dāng)氣流從裝置流出時(shí)，槽的存在對圍繞著導(dǎo)管的內(nèi)部渦流的回旋前進(jìn)造成了干涉，從而減少由這些渦流產(chǎn)生的噪聲量，然而，日后也可能會(huì)發(fā)現(xiàn)其它解釋。
槽優(yōu)選至少沿著該導(dǎo)管的長度的四分之一延伸，更優(yōu)選是至少沿著該導(dǎo)管長度的一半延伸，最優(yōu)選是基本上沿著該導(dǎo)管的全長延伸。優(yōu)選槽所有的橫截面形狀相同，橫截面的形狀優(yōu)選為三角形或矩形。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，相鄰的槽由該導(dǎo)管的內(nèi)表面部分彼此隔開。該導(dǎo)管的內(nèi)表面部分優(yōu)選位于一個(gè)圓柱體表面上。每一個(gè)槽的寬度優(yōu)選比鄰近該槽的內(nèi)表面的每一個(gè)部分的寬度小或基本上相同。
槽的優(yōu)選數(shù)目至少為八個(gè)，更優(yōu)選為十二個(gè)，但已得知的是，少至四個(gè)槽也能產(chǎn)生好的效果。另外，業(yè)已發(fā)現(xiàn)的是，當(dāng)導(dǎo)管的最下端帶有倒圓的外邊緣時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生有利效果。
以下將參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方案。附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的旋風(fēng)分離裝置的示意性側(cè)視圖；圖2為根據(jù)先前技術(shù)的渦流定向器的立體圖；圖3為形成圖1所示的旋風(fēng)分離裝置的一部分的渦流定向器的立體圖；圖4a為用放大比例表示的通過圖3的渦流定向器的橫截面；圖4b為用更為放大的比例表示的圖4a的詳細(xì)情況；圖5a為通過與圖4a所示的渦流定向器相似的第一個(gè)可供選擇的渦流定向器的橫截面；圖5b為通過與圖4a所示的渦流定向器相似的第二個(gè)可供選擇的渦流定向器的橫截面；圖5c為通過與圖4a所示的渦流定向器相似的第三個(gè)可供選擇的渦流定向器的橫截面；圖6a為通過圖5b所示的渦流定向器的縱截面；圖6b為通過與圖6a所示的渦流定向器相似的第四個(gè)可供選擇的渦流定向器的縱截面；圖6c為通過與圖6a所示的渦流定向器相似的第五個(gè)可供選擇的渦流定向器的縱截面；圖6d為通過與圖6a所示的渦流定向器相似的第六個(gè)可供選擇的渦流定向器的縱截面；圖7為通過與圖4a所示的渦流定向器相似的第七個(gè)可供選擇的渦流定向器的橫截面；圖8表示圖4a所示的渦流定向器的詳細(xì)情況；而圖9a，9b和9c表示可以使用根據(jù)本發(fā)明的旋風(fēng)分離裝置的真空吸塵器。
根據(jù)本發(fā)明的旋風(fēng)分離裝置示意性地表示在圖1中?？傮w而言，該裝置10包括一個(gè)旋風(fēng)本體12，該旋風(fēng)本體12具有一個(gè)入口14和一個(gè)出口或渦流定向器20。所示的旋風(fēng)本體12具有一個(gè)上部圓柱形部分12a和一個(gè)離開該圓柱形部分12a形成一個(gè)錐度的下部截錐形部分12b。該截錐形部分12b的末端為與一個(gè)收集器(沒有示出)連通的圓錐的開口12c。然而，旋風(fēng)本體同樣可以完全為圓柱形的，完全為成一個(gè)錐度的或錐度向外的。另外，與該圓柱形部分比較，該錐度部分的長度，如同錐度的角度一樣，可以與圖1所示的有變化。該旋風(fēng)本體12的精確形狀不是本發(fā)明的內(nèi)容。
這里所示的入口14基本上與旋風(fēng)本體12相切。然而，可以有其它的入口配置方式。所需的是使進(jìn)入的流體以旋渦方式在該旋風(fēng)本體12中運(yùn)動(dòng)，從而在其中形成渦流。該切向入口14可以用一個(gè)徑向或軸向入口代替，該入口附帶一個(gè)引起必要的旋渦的裝置，例如螺旋形葉片(沒有示出)。該入口14作為一個(gè)簡單的管，并且在旋風(fēng)本體12的上端與該旋風(fēng)本體12的內(nèi)部連通。一般，該渦流定向器20也可作成一個(gè)簡單的管，并形成一個(gè)導(dǎo)管，而該渦流定向器20的設(shè)計(jì)的進(jìn)一步詳細(xì)情況將在下面說明。該渦流定向器20設(shè)置該旋風(fēng)本體12的中心，也是在其上端，即在與入口14所在的末端相同的末端。
上述形成的旋風(fēng)分離裝置10的工作是眾所周知的，夾帶著物質(zhì)的流體(在真空吸塵器的情況下，這是夾帶著污物，灰塵和碎片的氣流)，通過該入口14進(jìn)入旋風(fēng)本體12中，該入口14的配置使流體圍繞著該旋風(fēng)本體12的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，從而形成渦流。夾帶在流體流內(nèi)的物質(zhì)與該流體分離并落入旋內(nèi)集塵器體12的下端，再從那里通過圓柱體開口12c，從旋風(fēng)本體12排出并落入收集器(沒有示出)中。如果沒有設(shè)置圓柱體開口或收集器，則分離的物質(zhì)可以收集在該旋風(fēng)本體12內(nèi)的下端。
同時(shí)，與物質(zhì)分離的流體向內(nèi)通向旋風(fēng)本體12的縱軸線16，并通過渦流定向器20從裝置10排出。當(dāng)流體從裝置10排出時(shí)，流體仍以非常高的高速度旋轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的流體通過渦流定向器20時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲。
為了比較的目的，圖2中表示一個(gè)已知的先前技術(shù)的渦流定向器18，該已知的渦流定向器18具有空心的圓柱體形狀和平滑的外壁和內(nèi)壁18a，18b。
圖3，4a和4b更詳細(xì)地示出圖1所示裝置的渦流定向器20。一般，渦流定向器20為圓柱體形狀，并最好由塑料模制，形成一個(gè)導(dǎo)管。圓柱形壁22具有外表面22a和內(nèi)表面22b，外表面22a為圓柱形。內(nèi)表面22b上作出多個(gè)槽24。槽24為三角形，并從內(nèi)表面22b向外表面延伸。在所示的實(shí)施方案中，圍繞著渦流定向器20的縱軸線26等間隔地作出十二個(gè)槽24。每一個(gè)槽24與其它槽24的尺寸相同，并沿著渦流定向器20的全長延伸。
從圖4b看出，每一個(gè)槽的寬度b比其深度d大。從圖4a可看出，每一槽24由內(nèi)表面22b的部分與相鄰的槽24隔開，將槽24隔開的內(nèi)表面22b的部分位于一個(gè)圓柱形表面上。在表面22b的部分的每一側(cè)上的槽24的寬度b基本上與表面22b的部分的寬度B相同。
圖5a，5b和5c表示適用于根據(jù)本發(fā)明的旋風(fēng)分離裝置的另一些渦流定向器。除了槽124的橫截面為矩形而不是三角形之外，圖5a所示的渦流定向器120與圖3，4a和4b所示的非常相似。如前述一樣，每一個(gè)槽124的深度比其寬度小，并且每一個(gè)槽的寬度基本上與每一側(cè)上的內(nèi)表面122b的部分的寬度相同。如前述一樣，十二個(gè)槽124圍繞著渦流定向器120的縱軸線126等角度間隔排布。
圖5b所示的渦流定向器220與圖5a所示的渦流定向器120的區(qū)別只是設(shè)置八個(gè)槽224，而不是十二個(gè)槽。該槽224圍繞著軸線226隔開相等的角度。相鄰的槽之間的內(nèi)表面222b的各個(gè)部分的寬度比槽224本身的寬度大。在圖5c所示的實(shí)施方案中，渦流定向器320內(nèi)表面322b上作出的槽324的數(shù)目降低至四個(gè)。相鄰的槽之間的內(nèi)表面322b部分的寬度仍比槽324本身的寬度大。
圖6a為通過圖5b所示的渦流定向器220的縱截面?？梢钥闯觯?24沿著其整個(gè)長度，與渦流定向器220的軸線226平行地延伸。圖6b表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中，槽424沿著渦流定向器420延伸一個(gè)距離L1。該距離L1大約為該渦流定向器420的長度L的一半。圖6c表示本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案，其中槽524沿著渦流定向器520延伸一個(gè)距離L2。該距離L2大約為該渦流定向器520的長度L的四分之一。在每一種情況下，槽424，524位于相應(yīng)的渦流定向器420，520的上游端。
圖6d表示圖5b和6a所示的渦流定向器220改進(jìn)，其中，該渦流定向器220的上游端的外表面222a上有一個(gè)半徑r，這種改進(jìn)可以適用于上述任何一個(gè)實(shí)施方案。該半徑r足夠大，以保證每一個(gè)槽224的最外面端點(diǎn)的末端，對于該槽224的最內(nèi)面的端點(diǎn)，位于不同的平面上。
圖7表示與圖3，4a和4b所示的渦流定向器相似的又一個(gè)渦流定向器620。該渦流定向器620與先前圖中所示的區(qū)別在于槽624比槽24大。這樣效果是，可減小槽624之間內(nèi)表面622b的部分的寬度，使該槽624之間內(nèi)表面622b部分的寬度比該槽624本身的寬度小，實(shí)驗(yàn)表明，將內(nèi)表面622b的部分的寬度減少至小于該槽624的寬度，可至少在減少噪聲方面改善該旋風(fēng)分離裝置的性能。
如果沿著槽24的至少一個(gè)邊緣形成一個(gè)小的隆起或突出部分，則可以增加噪聲減小的量。圖8表示兩個(gè)可供選擇的突出部分25a，25b，在槽24的每一側(cè)上有一個(gè)。位于圖8中的槽24的右側(cè)的突出部分25a基本上為三角形，具有直的邊和尖的頂點(diǎn)。位于圖8的左側(cè)的突出部分25b的輪廓基本上為圓的。每一個(gè)突出部分25a，25b沿著槽24的長度從內(nèi)表面22b朝著軸線26向外伸出，然而，該突出部分可以只沿著槽24的一部分延伸，并且在每一個(gè)槽24附近可以只設(shè)置突出部分25a，25b中的一個(gè)。此外，只在鄰近渦流定向器20的內(nèi)表面22b上作出的一些槽24上設(shè)置突出部分25a，25b，也可以得到同樣的減少噪聲的效果。
圖9a，9b和9c表示可以有利地使用根據(jù)本發(fā)明的旋風(fēng)分離裝置的三種不同形式的真空吸塵器。圖8a所示的圓柱體真空吸塵器包括串聯(lián)配置的兩個(gè)單一旋風(fēng)裝置32，34，其中一個(gè)放在另一個(gè)的里面。本發(fā)明最好是使用內(nèi)部旋風(fēng)裝置34。圖8b和圖8c分別表示圓柱體和立式真空吸塵器，在每一個(gè)真空吸塵器中，一個(gè)上游旋風(fēng)裝置36后面設(shè)置有多個(gè)平行配置的下游旋風(fēng)裝置38。在涉及使用一些或所有的下游旋風(fēng)裝置38時(shí)，本發(fā)明的預(yù)期效果最佳。
業(yè)已掌握的是，通過用具有沿著至少其長度的一部分延伸的縱向槽的渦流定向器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的圓柱體形的渦流定向器，至少當(dāng)用在真空吸塵器中時(shí)，可以減少該旋風(fēng)分離裝置產(chǎn)生的噪聲。另外，該槽可以氣流從該旋風(fēng)分離裝置排出時(shí)恢復(fù)氣流中相當(dāng)大量壓力。這對消費(fèi)者有很大的好處，因?yàn)檎婵瘴鼔m器可達(dá)到空氣瓦特?cái)?shù)增加，這又對吸塵器的拾取性能產(chǎn)生了有利影響。
本發(fā)明并非僅限于附圖所示的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域的讀者可作各種改變和改進(jìn)。例如，槽并非需要圍繞著該渦流定向器的縱軸向嚴(yán)格等角度地間隔排布。槽的數(shù)目也是可以改變的，而且其形狀可以不是矩形或三角形。
權(quán)利要求
1.用于將固體材料與流體分離的旋風(fēng)分離裝置，該裝置具有分離腔，與分離腔連通、用于將夾帶有固體物質(zhì)的流體攜帶至分離腔的入口，以及在固體物質(zhì)被分離后將流體從分離腔排出的出口，該出口由與分離腔的內(nèi)部連通、并具有一條縱軸線的導(dǎo)管所構(gòu)成，其中在導(dǎo)管的內(nèi)表面上形成多個(gè)槽，這些槽在與縱軸相同的方向上延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)分離裝置，其中槽基本上與縱軸平行延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋風(fēng)分離裝置，其中槽沿著導(dǎo)管延伸至少該導(dǎo)管的長度的四分之一。
4.如權(quán)利要求3所述的旋風(fēng)分離裝置，其中槽沿著導(dǎo)管延伸至少該導(dǎo)管的長度的一半。
5.如權(quán)利要求4所述的旋風(fēng)分離裝置，其中槽沿著導(dǎo)管的基本上全長延伸。
6.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽與其它的槽相同。
7.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽的形狀呈三角形。
8.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽的形狀呈矩形。
9.如權(quán)利要求7或8所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽的深度小于每一個(gè)槽的寬度。
10.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中相鄰的槽由導(dǎo)管的內(nèi)表面的部分彼此隔開。
11.如權(quán)利要求10所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽的寬度比與所述槽相鄰的內(nèi)表面的每一個(gè)部分的寬度大。
12.如權(quán)利要求10所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽的寬度基本上與和所述槽相鄰的內(nèi)表面的每一部分的寬度相同。
13.如權(quán)利要求10至12中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中導(dǎo)管的內(nèi)表面的各部分位于一個(gè)圓柱體表面上。
14.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中各槽圍繞著縱軸等角度地隔開。
15.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中至少有四個(gè)槽。
16.如權(quán)利要求15所述的旋風(fēng)分離裝置，其中至少有八個(gè)槽。
17.如權(quán)利要求16所述的旋風(fēng)分離裝置，其中至少有十二個(gè)槽。
18.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中導(dǎo)管的上游端的外表面被倒圓。
19.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中在至少一個(gè)槽的附近設(shè)有至少一個(gè)向內(nèi)突出的突出部分。
20.如權(quán)利要求19所述的旋風(fēng)分離裝置，其中在單個(gè)槽或多個(gè)槽的兩側(cè)上設(shè)有向內(nèi)突出的突出部分。
21.如權(quán)利要求19或20所述的旋風(fēng)分離裝置，其中向內(nèi)突出的突出部分沿著相應(yīng)的單個(gè)或多個(gè)槽的全長延伸。
22.如權(quán)利要求19至21中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置，其中每一個(gè)槽具有在其兩側(cè)上作出的突出部分。
23.如參照附圖中的圖1和圖3至6中所示的任何一個(gè)實(shí)施方案所述的旋風(fēng)分離裝置。
24.包括如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離裝置的真空吸塵器。
全文摘要
本發(fā)明提供用于將固體材料與流體分離的旋風(fēng)分離裝置(10)，該裝置具有分離腔(12)，與分離腔(12)連通、用于將夾帶有固體物質(zhì)的流體攜帶至分離腔(12)的入口(14)；和在該固體物質(zhì)分離后、將流體從分離腔排出的出口(20；120；220；320；420；520；620)；出口(20；120；220；320；420；520；620)由與分離腔(12)的內(nèi)部連通、并具有縱軸線的的導(dǎo)管(26，126，226，326)所構(gòu)成，其中在導(dǎo)管的出口(20；120；220；320；420；520；620)的內(nèi)表面(22b；122b；222b；322b；422b；522b；622b)上形成多個(gè)槽(24；124；224；324；424；524；624)，槽(24；124；224；324；424；524；624)在與縱軸(26，126，226，326)相同的方向上延伸。在出口中槽(24；124；224；324；424；524；624)的存在的效果是在使用時(shí)減小由裝置(10)產(chǎn)生的噪聲，還可增進(jìn)壓力恢復(fù)。
文檔編號B04C5/12GK1832700SQ200480022734
公開日2006年9月13日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者T·A·弗倫奇, R·戈米西伽-佩雷達(dá), J·P·雷列, A·P·斯托凱斯 申請人:戴森技術(shù)有限公司