專利名稱：分離裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于把顆粒從流體流分離的分離裝置。特別地，但是不排它地，本 發(fā)明涉及一種具有用于從帶灰塵的氣流中去除灰塵顆粒的這種分離裝置的真空吸塵器。
背景技術：
已知使用機械過濾器(例如網(wǎng)和泡沫過濾器)、旋風分離器和靜電分離器從流體 流分離顆粒(例如灰塵和臟物)。已知的分離裝置包括用于真空吸塵器中的那些。這種旋風分離裝置已知包括用于 分離相對較大顆粒的低效旋風器和位于該低效旋風器下游的用于分離夾帶在氣流中的細 微顆粒的高效旋風器(例如參見EP 0 0 427 23B)。已知的在真空吸塵器中使用的靜電過濾器包括摩擦靜電過濾器和介電介質過濾 器。這種過濾器的例子描述于EP0815788、US7179314和US6482252。這種靜電過濾器的制造相對便宜，但是缺點是它們的電荷隨時間過去而耗散，導 致它們的靜電性質的減少。這由此減少了該靜電過濾器可收集的灰塵的量，這可縮短靜電 過濾器本身和任意其它下游過濾器的壽命。已知的靜電過濾器還包括一些過濾器，其中氣流中的灰塵顆粒在該過濾器中被以 某種方式帶電然后在充電的收集器電極上或附近經(jīng)過，以被收集。這種靜電過濾器的例子 描述于JP2007296305，其中氣流中的灰塵顆粒在穿過“電暈放電”線時被帶電，然后被捕獲 在位于電暈放電線下游的導電過濾器過濾介質上。該配置的缺點是它們相對地效率低，且 由相對昂貴的材料制造，且收集器電極需要經(jīng)常維護以保持它們上沒有收集的灰塵。一旦 收集器電極被灰塵層覆蓋，它們則非常低效。靜電過濾器的另一個例子在GB2418163中示出，其中氣流中的灰塵顆粒在它們經(jīng) 過位于旋風器內(nèi)的電暈放電線時被帶電。帶電的灰塵然后被捕獲在旋風器的壁上，該壁用 導電漆涂覆。雖然該配置是緊湊的，但是其缺點是灰塵收集在旋風器的內(nèi)部。這不僅要求 經(jīng)常和困難的維護以從旋風器的壁去除灰塵，而且捕獲在旋風器內(nèi)的任何灰塵將與旋風氣 流干涉降低旋風器自身的分離效率。在真空清潔器具中，特別是在家用真空清潔器具中，希望該器具被制造的盡可能 地緊湊而不折衷性能。還希望灰塵分離效率盡可能地高，同時保持合適的過濾器壽命。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種分離裝置，包括至少一個旋風器，和與該至少一個旋風器流體相通的靜電過濾器，其中，至少一部分靜電過濾器被定 位為縱向地穿過分離裝置。最優(yōu)選地，本發(fā)明提供一種分離裝置，包括具有至少一個旋風器的第一旋風清潔 級，和位于該至少一個旋風器下游且與其流體相通的靜電過濾器，其中該靜電過濾器的至少一部分被定位為縱向地穿過分離裝置，該第一旋風清潔級的至少一部分被設置在該靜電過濾器周圍。本發(fā)明的該配置使得使用了高分離效率和長過濾器壽命，其已被發(fā)現(xiàn)可使用旋風 灰塵分離和靜電灰塵分離的組合實現(xiàn)。使得靜電過濾器定位為縱向地穿過分離裝置的這種 配置已被發(fā)現(xiàn)導致緊湊的結構，其非常有用，例如在家用真空吸塵器應用中。有利的是使得 靜電過濾器位于第一旋風清潔級的下游，因為靜電過濾器已被發(fā)現(xiàn)在去除小顆粒而非大顆 粒時更有效。通過在使用過程中去除進入分離裝置的至少一些較大顆粒，第一旋風清潔級 可由此有助于靜電過濾器的效率。在優(yōu)選實施例中，所有的或基本上所有的靜電過濾器被定位為縱向地穿過分離裝 置。理想地，分離裝置具有縱向軸線，且靜電過濾器的縱向軸線與分離裝置的縱向軸線成一 條直線。在特定配置中，靜電過濾器被設置為沿著分離裝置的中心。理想地，靜電過濾器是細長的形狀，例如被設置為使得在使用中帶灰塵的氣流將 縱向地沿靜電過濾器的長度經(jīng)過。靜電過濾器的橫截面可以是任意合適的形狀，例如圓形、 方形或三角形。在特定實施例中，靜電過濾器可以是圓柱形的。靜電過濾器可以是任意合 適的類型，例如其可以是摩擦靜電過濾器、介電介質過濾器或其可以是連接到高壓電源的 靜電過濾器。理想地，第一旋風清潔級包括單個圓柱形旋風器和灰塵收集倉?；覊m收集倉可由 圓柱形旋風器自身的下部區(qū)段形成或其可以是可去除地附連到圓柱形旋風器的基部的單 獨的灰塵收集倉的形式。第一旋風清潔級或其一部分可被設置在靜電過濾器周圍，以使得靜電過濾器部分 地或完全地被第一旋風清潔級環(huán)繞。理想地，靜電過濾器的外表面不遭受第一旋風清潔級 內(nèi)的旋風氣流。換句話說，靜電過濾器不位于第一旋風清潔級內(nèi)，但是其被第一旋風清潔級 環(huán)繞。分離裝置的另一部件可以物理地位于靜電過濾器和第一旋風清潔級之間。這種實施 例在下面描述。分離器具還可進一步包括第二旋風清潔級，設置在第一旋風清潔級的下游。在優(yōu) 選實施例中，第一旋風清潔級或其至少一部分可被設置在第二旋風清潔級或第二旋風清潔 級的一部分的周圍，以使得第二旋風清潔級或其一部分被第一旋風清潔級或其一部分環(huán) 繞。在該實施例中，第二旋風清潔級或其一部分可由此被定位為縱向地穿過第一旋風清潔 級。第一旋風清潔級可由此是環(huán)形形狀。在特定實施例中，第二旋風清潔級可包括并行設置的多個次級旋風器和灰塵收集 倉，該收集倉可設置在次級旋風器之下。在優(yōu)選實施例中，次級旋風器可形成為位于第一旋 風清潔級上方或至少部分地位于第一旋風清潔級上方的環(huán)。理想地，次級旋風器被繞第一 旋風清潔級的縱向軸線定心。在優(yōu)選實施例中，第二旋風清潔級的灰塵收集倉可被設置為縱向地穿過分離裝 置，以使得其被第一旋風清潔級環(huán)繞。在這種實施例中，第一旋風清潔級可以是環(huán)形形狀。理想地，靜電過濾器可被定位為縱向地穿過第二旋風清潔級的中心。在這種實施 例中，第二旋風清潔級的灰塵收集倉也可為環(huán)形形狀。在這種實施例中，第一旋風清潔級、 第二旋風清潔級和靜電過濾器可被同心地(concentrically)設置。優(yōu)選地，它們繞分離裝 置的公共中心軸線設置。優(yōu)選地，次級旋風器環(huán)繞靜電過濾器的上部，第二旋風清潔級的灰塵收集倉環(huán)繞靜電過濾器的下部。在優(yōu)選的實施例中，靜電過濾器與第一和/或第二旋風清潔級分離開，但又與第一和/或第二旋風清潔級流體相通。這里使用的術語“與...分離”應被理解為，靜電過濾 器不是物理地位于第一旋風清潔級或第二旋風清潔級內(nèi)，即在使用過程中靜電過濾器不經(jīng) 受旋風清潔級內(nèi)建立的旋風氣流。靜電過濾器可以定位在第一和第二旋風清潔級之間或第二旋風清潔級下游。在特 別優(yōu)選實施例中，靜電過濾器可位于第二旋風清潔級的下游。該配置特別有利，因為如前所述已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當應對小灰塵顆粒(例如小于1微米的 灰塵顆粒)時靜電過濾器更有效。把靜電過濾器布置在第二旋風清潔級的下游由此確保該 靜電過濾器僅應對非常小的顆粒(其已設法穿過第一和第二旋風清潔級)。此外，在使用過 程中，當灰塵顆粒穿過第一和第二旋風清潔級時，它們由于與旋風清潔級的壁摩擦而帶電。 灰塵顆粒的該預帶電還有助于改善靜電過濾器的灰塵收集效率。靜電過濾器可直接位于第二旋風清潔級的下游或其可經(jīng)由空氣通道與第二旋風 清潔級流體相通。在優(yōu)選實施例中，空氣通道的至少一部分可被形成為縱向地穿過分離裝置。在優(yōu) 選實施例中，空氣通道可被靜電過濾器環(huán)繞，靜電過濾器可被第二旋風清潔級的次級旋風 器和/或灰塵收集倉環(huán)繞。在這種實施例中，靜電過濾器可以是環(huán)形形狀。在最優(yōu)選實施 例中，靜電過濾器可環(huán)繞空氣通道，第二旋風清潔級的灰塵收集倉環(huán)繞靜電過濾器的下部， 次級旋風器環(huán)繞靜電過濾器的上部，第一旋風清潔級環(huán)繞第二旋風清潔級的灰塵收集倉。在替換實施例中，空氣通道可被設置在靜電過濾器周圍。在這種實施例中，空氣通 道可以是環(huán)形的且可位于靜電過濾器和第二旋風清潔級之間。靜電過濾器可以直接與分離裝置的排出口流體相通或其可經(jīng)由位于靜電過濾器 下游的排出通道與排出口流體相通。排出口可位于旋風分離裝置的上端或下端上。在特定實施例中，排出通道的至少一部分可被形成為縱向地穿過分離裝置?？諝?通道可環(huán)繞靜電過濾器且可以是環(huán)形形狀。在這種實施例中，排出通道的至少一部分可被 第二旋風清潔級環(huán)繞。在替換實施例中，排出通道的至少一部分可被形成為縱向地穿過分離裝置，以使 得其至少一部分被空氣通道和/或靜電過濾器和/或第二旋風清潔級環(huán)繞。在特定實施例中，靜電過濾器可從第二旋風清潔級的上邊緣延伸到分離裝置的基 部處或附近。優(yōu)選地，靜電過濾器可沿第二旋風清潔級的上邊緣和分離裝置的基部之間的 距離的百分之40、或45、或50、或55、或60、或65、或70、或75、至80、或85、或90、或95、或 100延伸。替換地或附加地，靜電過濾器可延伸分離裝置的長度的百分之50、或55、或60、 或 65、或 70、至 75、或 80、或 85、或 90、或 95、或 100。如上所述的靜電過濾器可以是任意類型的靜電過濾器，但是該靜電過濾器優(yōu)選地 包括位于在使用中分別處于不同電壓下的第一和第二電極之間的過濾介質，以使得跨過濾 介質形成電勢差。第一和第二電極優(yōu)選地形成空氣路徑的至少一部分，過濾介質位于該路 徑中，以使得在使用過程中空氣流過該過濾介質。在優(yōu)選實施例中，電極是無孔的(non-porous)。優(yōu)選地，過濾介質具有一長度，且 第一和第二電極沿過濾介質的該長度是無孔的。在最優(yōu)選實施例中，第一和第二電極沿它們整個長度是無孔的這里使用的術語“無孔”應被理解為，第一和第二電極具有連續(xù)的固體表面，該表 面沒有穿孔、孔或間隙。在優(yōu)選實施例中，第一和第二電極是無孔的，以使得在使用過程中 氣流沿電極的長度行進穿過過濾介質。理想地，氣流不穿過第一或第二電極。在使用中空氣不必流動穿過電極的這種配置是有利的，因為其可減少跨靜電過濾 器的壓降。此外，由于電極是無孔的，與該電極是多孔的情況相比，該無孔的電極具有更大 的表面面積。這可改善靜電過濾器的總體性能。在優(yōu)選實施例中，過濾介質可以是電阻性過濾介質。這里使用的術語“電阻性過濾 介質”應被理解為，該過濾介質具有在22°C計量的從IxlO7到IxlO13歐姆米的電阻率。在 最優(yōu)選實施例中，過濾介質可具有在22°C計量的從2xl09到2x10"歐姆米(ohm-meters)的 電阻率。過濾介質的電阻率可沿過濾介質的長度變化。在優(yōu)選實施例中，電阻率可沿下游 方向降低。該靜電過濾器使用跨過濾介質形成的電勢差把灰塵收集在過濾介質自身中，而不 是收集在收集器電極上。該配置比先前的靜電過濾器有利，因為沒有收集器電極要清潔。由 于過濾介質的灰塵保持容量，這可降低對于維護的需要且增加過濾器的壽命。電勢差的發(fā)生是因為電阻性過濾介質提供了一負載且由此僅較小電流流過它。但 是，電場將擾亂在電阻性過濾介質的纖維中的任何正電荷和負電荷的分布，導致它們與它 們各自的電極對齊。該過程導致灰塵被粘結到或沉淀在過濾介質的纖維上，因為穿過過濾 器的氣流中的灰塵顆粒將被吸附到過濾介質的相應正端和負端。這可有助于導致灰塵顆粒 被捕獲在過濾介質自身中，而不要求灰塵顆粒被捕獲在帶電的電極上。靜電過濾器還可包括至少一個電暈放電器件。優(yōu)選地，過濾介質可設置在該電暈 放電器件的下游。增加電暈放電器件有利地增加靜電過濾器的效率。這是因為電暈放電器 件有助于使得任何灰塵顆粒在它們穿過過濾介質之前帶電，由此有助于增加灰塵顆粒到過 濾介質的吸附性。在優(yōu)選實施例中，電暈放電器件可包括至少一個高曲率電暈放電電極和至少一個 低曲率電極。該配置是有利的，因為其可產(chǎn)生大量離子源，以使得氣流中的任意灰塵顆粒帶 電。這些帶電的灰塵顆粒則更容易被過濾介質過濾出來，該過濾介質在使用期間具有跨該 介質的電勢差。低曲率電極是平坦的或彎曲的表面。電暈放電電極可以是任意合適的形式，只要 其具有比低曲率電極更高的曲率。換句話說，電暈放電電極優(yōu)選地具有一形狀，該形狀導致 電極表面的電場比低曲率電極的表面的電場更大。合適的配置的例子是其中電暈放電電極 是一個或多個線、尖端(points)、針或鋸齒而低曲率電極是環(huán)繞它們的管。替換地，低曲率 電極可以是平板。在特定實施例中，電暈放電電極可以由第一或第二電極的一部分形成。在優(yōu)選實 施例中，電暈放電電極是由第一或第二電極的下或上邊緣形成或形成在第一或第二電極的 下或上邊緣上的一個或多個尖端的形式。理想地，第二電極的下或上邊緣是鋸齒狀以形成 電暈放電電極。低曲率電極也可由第一或第二電極的一部分形成。在特定實施例中，第二電極的 上或下邊緣是鋸齒狀以形成電暈放電電極且第一電極的對應上或下部形成低曲率電極。低曲率電極和/或電暈放電電極的位置依賴于使用過程中靜電過濾器的取向和空氣進入該 過濾器的方向。例如，如果靜電過濾器被設置為使得空氣從上端進入，則低曲率電極和電暈 放電電極優(yōu)選地位于第一和第二電極的上部上。替換地，如果靜電過濾器被設置為使得空 氣從下端進入，則低曲率電極和電暈放電電極優(yōu)選地位于第一和第二電極的下部上。
該配置是有利的，因為不需要單獨的部件來形成電暈放電電極或低曲率電極。在優(yōu)選實施例中，低曲率電極從電暈放電電極的下或上表面向上游和下游突出。 這可有助于最大化其上產(chǎn)生電離場的體積，由此最大化灰塵顆粒在穿過該電離場時被充電 的機會。在替換實施例中，電暈放電電極可以遠離第一和第二電極。在這種實施例中，電暈 放電電極可以是一個或多個線、針、點(points)或鋸齒的形式。在這種實施例中，低曲率電 極仍可由第一或第二電極的一部分形成。在特定實施例中，第二電極的一部分可形成低曲 率電極。在優(yōu)選實施例中，低曲率電極和電暈放電電極被設置為最大化其上產(chǎn)生電離場的 體積，以最大化灰塵顆粒在穿過電離場時帶電的機會。在另一替換實施例中，電暈放電電極和低曲率電極兩者可遠離第一和第二電極定 位。第一和第二電極可以是任意合適的形式，例如它們可以是平面的且過濾介質可被 夾在這些層之間。這種平面層可以具有任意合適的形狀，例如正方形、矩形、圓形或三角形。 在特定實施例中，分離裝置可包括并行設置的多個第一和第二電極。在這種實施例中，過濾 介質優(yōu)選地位于相鄰電極之間且相鄰電極在使用過程中具有不同的電壓以使得跨該過濾 介質形成電勢差。第一和第二電極可被設置在管狀通道內(nèi)，該管狀通道形成靜電過濾器的 外表面。在這種實施例中，電極優(yōu)選地縱向沿著管狀通道設置。這種配置提供了縱向延伸 穿過靜電過濾器的多個并行空氣通道。優(yōu)選地，管狀通道是非導電的，即電阻性或絕緣的材 料。在這種實施例中，第一電極和第二電極在使用過程中優(yōu)選地具有不同電壓。所有 的第一電極優(yōu)選地具有相同電壓且所有的第二電極優(yōu)選地具有相同電壓。第一電極可具有 比第二電極更高或更低的電壓。在特定優(yōu)選實施例中，第一電極可以是0伏特或+/-2KV且 第二電極可以是從+/-2、或4、或5、或6、或7、或8、或9、或10至11、或12、或13、或14、或 15KV。在最優(yōu)選實施例中，第二電極可以是從_2或-4至-10KV。電極可在管狀通道內(nèi)規(guī) 則地間隔開，例如第一和第二電極可設置為1mm、或3mm、或5mm、或7mm至9mm、或10mm、或 12mm、或 15mm、或 20mm 間隔。在替換實施例中，第一和/或第二電極可以是管狀的，例如它們可以是圓柱形，過 濾介質位于電極管之間。在優(yōu)選實施例中，第一和第二電極可同心地(concentrically)定 位，過濾介質同心地位于它們之間。在特定實施例中，第二電極的表面、或環(huán)繞或支撐第二 電極的壁可形成空氣通道的壁。靜電過濾器還可包括第三電極。在這種實施例中，第二電極可位于第一和第三電 極之間。第三電極還可具有任何合適的形狀，但是優(yōu)選地為圓柱形，且在這種實施例中，第 二電極可優(yōu)選地同心地位于第一電極和第三電極之間。在這種實施例中，另一過濾介質可 位于第二電極和第三電極之間。優(yōu)選地，第三電極同心地位于第二電極內(nèi)且由此具有比第 二電極小的直徑。該配置也是有利的，因為其允許非常緊湊的結構。
在該實施例中，第三電極的表面或環(huán)繞或支撐第三電極的壁可形成空氣通道的 壁。這種配置提供多個環(huán)形空氣通道，其縱向地延伸穿過靜電過濾器。此外該第二電極和第三電極在使用過程中優(yōu)選地具有不同電壓，以使得電勢差跨 該另一過濾介質形成。
在這種實施例中，第一電極和第三電極在使用過程中具有相同電壓。第二電極可 帶正電或負電。理想地，第二電極帶負電。第一電極和第三電極可具有比第二電極高或低 的電壓。在優(yōu)選實施例中，第一電極和第三電極可具有比第二電極高的電壓。在特別優(yōu)選 實施例中，第一和第三電極可以是+/-2KV或0伏特且第二電極可以是+/_2、或4、或5、或 6、或7、或8、或9、或10至11、或12、或13、或14、或15KV。在最優(yōu)選實施例中，第二電極可 以是-2或-4至-10KV。電極可被規(guī)則地間隔開，例如第一、第二和第三電極可設置為具有 1mm、或 3mm、或 5mm、或 7mm 至 9mm、或 10mm、或 12mm、或 15mm、20mm、或 40mm 間隔。上述關于所有實施例的電極可以由任意合適的材料形成。優(yōu)選地，第一和/或第 二電極和/或第三電極由2微米、或10微米、或50微米或0. 1mm、或0. 25mm、或0. 5mm、或 1mm、或1. 5mm、或2mm至2. 5mm、或3mm、或4mm厚度的導電金屬板、箔片或涂層形成。附加地 或替換地，過濾介質可涂覆有一個或多個電極。例如，過濾介質的一個或多個表面可涂覆有 導電材料。過濾介質可以是任何合適的材料，例如玻璃、聚酯、聚丙烯、聚氨酯 (polyurethane)或任意其它合適的塑料材料。在優(yōu)選實施例中，過濾介質是開孔網(wǎng)狀泡沫， 例如聚氨酯泡沫。網(wǎng)狀泡沫在泡沫內(nèi)的孔窗口被去除以形成完全開孔網(wǎng)時形成。該類型的 過濾介質是特別有利的，因為泡沫可在氣流中保持其結構。聚氨酯泡沫可來源自聚酯或聚 醚中的任一項。過濾介質的孔尺寸/直徑、PPI或類型可沿過濾介質的長度變化。例如，孔尺寸可 沿向下游方向增加或降低。這里使用的術語“孔尺寸”和“孔直徑”是可交換的。用于測量 平均孔尺寸/直徑和計算每英寸孔數(shù)的方法在具體說明中給出?？壮叽缰械倪@種改變可以是逐漸的改變，其發(fā)生在單個過濾介質中或過濾介質的 多個區(qū)段可被設置在一起以形成跨其長度具有變化的孔尺寸的過濾介質。PPI也可沿向下 游方向增加或降低，或替換地其可以以另一隨機或非隨機方式變化。過濾介質或其區(qū)段可具有3、或5、或6、或8、或10、或15、或20、或25、或30至 35、或40、或45、或50、或55、或60個孔每英寸(PPI)，平均孔直徑為0. 4mm、或0. 5、或1、或 1. 5、或2、或2. 5、或3、或3. 5至4、或4. 5、或5、或5. 5、或6、或6. 5、或7、或7. 5、或8、或 8. 5mm (或400微米至8500微米)在優(yōu)選實施例中，過濾介質或其區(qū)段可具有從8至30PPI， 平均孔直徑為1. 5mm至5mm。在另一優(yōu)選實施例中，過濾介質或其區(qū)段可具有3至30PPI， 平均孔直徑為1. 5mm至8mm。最優(yōu)選地，PPI可以為從3至10PPI。在優(yōu)選實施例中，過濾 介質的上游部分/區(qū)段可具有3PPI的PPI，下游部分/區(qū)段可具有6PPI的PPI。在優(yōu)選實 施例中，過濾介質的上游部分/區(qū)段可具有7200微米(7. 2mm)的平均孔直徑且下游部分/ 區(qū)段可具有4500微米(4.5mm)的平均孔直徑。優(yōu)選地，分離裝置形成表面處理器具的一部分，例如真空吸塵器。在優(yōu)選實施例 中，分離裝置可去除地安裝在表面處理器具的主體上。


本發(fā)明現(xiàn)在將通過示例的方式并參考附圖進行說明，在附圖中圖1是筒式真空吸塵器，其結合有根據(jù)本發(fā)明的分離裝置；圖2是立式真空吸塵器，其結合有根據(jù)本發(fā)明的分離裝置；圖3a是圖1和2中所示的分離裝置的縱向截面；圖3b是圖1和2中所示的分離裝置的水平截面； 圖4是圖3中所示的靜電過濾器的示意性截面；圖5是分離裝置的替換實施例的截面；圖6a是分離裝置的替換實施例的縱向截面；圖6b是圖6a中所示的實施例的水平截面；以及圖7是分離裝置的替換實施例的截面。
具體實施例方式說明書中相似的參考標號表示相似的部分。參考圖1和2，真空吸塵器被示出且一般以參考標號1指示。在圖1中，真空吸塵器1包括主體2、安裝在主體2上用于跨要清潔的表面操縱真 空吸塵器1的輪子4、以及可去除地安裝在主體2上的分離裝置6。軟管8與分離裝置6連 通，馬達和風扇單元(未示出)被容置在主體2中用于把帶灰塵的空氣經(jīng)由軟管8吸入分 離裝置6。通常，地面接合清潔頭(未示出)經(jīng)由棒聯(lián)接到軟管8的末端，以便于臟空氣入 口 10在要清潔表面上的操縱。在使用中，經(jīng)由軟管8吸入分離裝置6的帶灰塵空氣具有在分離裝置6中從該空 氣中去除的灰塵顆粒?；覊m和臟物被收集在分離裝置6中，而清潔空氣被引導經(jīng)過馬達以 進行冷卻，然后從真空吸塵器1排出。圖2中示出的立式真空吸塵器1具有主體2，主體中安裝有馬達和風扇單元(未示 出)，主體上安裝有輪子4以允許真空吸塵器1跨要清潔的表面而被操縱。清潔器頭14可 樞轉地安裝在主體2的下端上且臟空氣入口 10設置在清潔器頭14的的下側，面對要清潔 的表面。分離裝置6可去除地設置在主體2上且導管16在臟空氣入口 10和分離裝置6之 間提供連通。棒和手柄組件18可釋放地安裝在主體2上，位于分離裝置6之后。在使用中，馬達和風扇單元把帶灰塵空氣經(jīng)由臟空氣入口 10或棒18吸入真空吸 塵器1。帶灰塵空氣經(jīng)由導管16被傳送到分離裝置6，夾帶的灰塵顆粒被從空氣分離且保 持在分離裝置6中。清潔空氣經(jīng)過馬達以進行冷卻，然后從真空吸塵器1排出。形成每個真空吸塵器1的一部分的分離裝置6在圖3a、3b、5、6a、6b和7中更詳細 地示出。分離裝置6的具體總體形狀可根據(jù)該分離裝置6被使用于其中的真空吸塵器1的 類型而變化。例如，分離裝置6的總體長度可關于分離裝置6的直徑而增加或降低。分離裝置6包括第一旋風清潔級20、第二旋風清潔級22和縱向地穿過分離裝置6 定位的靜電過濾器70。靜電過濾器的實施例可在圖4中被詳細地觀察到。第一旋風清潔級20可被觀察到為位于外壁24(其基本上是圓柱形)和第二圓柱 形壁36 (其被定位為從外壁24徑向內(nèi)部且與該外壁間隔開)之間的環(huán)形腔室38。第一旋 風清潔級20的下端被基部26封閉，該基部通過樞轉件28可樞轉地附連到外壁24且通過閂鎖30保持在封閉位置中。在該封閉位置中，基部26被抵靠壁24、36的下端密封。釋放 閂鎖30允許基部26樞轉離開外壁24和第二圓柱形壁36，以排空第一旋風清潔級20和第 二旋風清潔級22。
在該實施例中，環(huán)形腔室38的上部形成第一旋風清潔級22的圓柱形旋風器32，下 部形成灰塵收集倉34。第二旋風清潔級22包括并行設置的十二個次級旋風器50和第二灰 塵收集倉64。帶灰塵的空氣的入口 40設置在第一級旋風器20的外壁24中。帶灰塵的空氣的 入口 40切向于外壁24設置，以確保進入的帶灰塵的空氣被強迫遵循繞環(huán)形腔室38的螺旋 路徑行進。來自第一旋風清潔級20的流體出口被設置為遮罩42的形式。遮罩42包括圓 柱形壁44，其中形成大量的穿孔46。從第一旋風清潔級20的唯一流體出口由遮罩42中的 穿孔46形成。通道48形成在遮罩42的下游。通道48與第二旋風清潔級22連通。通道48可以 是環(huán)形腔室的形式，其通向次級旋風器50的入口 52，或可以是多個不同空氣通道的形式， 每個通道都通向單獨的次級旋風器50。第三圓柱形壁54從漩渦溢流管板(vortex finder plate) 56向下向著基座26延 伸，漩渦溢流管板形成每個次級旋風器50的頂表面。第三圓柱形壁54位于第二圓柱形壁 36的徑向內(nèi)部，并且從圓柱形壁36隔開，從而在兩者之間形成第二環(huán)形室58。當基座26處于閉合位置時，第三圓柱形壁54可以向下達到基座26并抵靠基座26 密封，如圖5和6a所示。作為可選方案，如圖3a和7所示，第三圓柱形壁54可以終止而未 到達基座26，并且可以借助靜電過濾器基板60密封。次級旋風器50布置成圓圈，基本上或者全部位于第一旋風清潔級20上方。次級 旋風器50的一部分可以伸入第一旋風清潔級20的頂部。次級旋風器50布置成環(huán)圈，該環(huán) 圈定心在第一旋風清潔級20的軸線上。每個次級旋風器50具有向下朝著第一旋風清潔級 20軸線傾斜的軸線。每個次級旋風器50形狀為截頭圓錐形，且包括錐形開口 62，該開口向著第二環(huán)形 室58頂部開放。使用時，被次級旋風器50分離的灰塵通過錐形開口 62排出，并且收集在 第二環(huán)形室58內(nèi)。第二環(huán)形室58因此形成第二旋風清潔級22的灰塵收集倉64。漩渦溢 流管66設置在每個次級旋風器50的上端。漩渦溢流管66可以是旋渦溢流管板56的整體 部分，或者可以穿過漩渦溢流管板56。在所示的全部實施方式中，漩渦溢流管流體連接靜電 過濾器70。在圖3a、5和7所示實施方式中，漩渦溢流管66導向漩渦指狀件68，在圖3a和5 中，漩渦指狀件68與導向靜電過濾器70下端的空氣通道74連通，而在圖7中直接與靜電 過濾器70的頂端連通。但是，也可以讓漩渦溢流管66與集氣室或集流管98連通，而后者 與空氣通道連通或者直接與靜電過濾器70連通。在圖6a中，可以看出漩渦溢流管管66與 集氣室98連通，集氣室直接與靜電過濾器70頂端連通。在圖3a和3b中，可以看出空氣通道74布置在分離設備6中心的縱向下方。靜電 過濾器70布置在空氣通道74周圍，以使空氣通道74局部或者全部被靜電過濾器70包圍。 靜電過濾器70上端經(jīng)由排氣集流管94流體連接到分離設備6的排出端96。排氣集流管 94至少局部包圍漩渦指狀件68，從而形成包含兩條不同流體空氣通道的排氣集流管，第一空氣通道是排氣集流管94本身，而第二空氣通道是漩渦指狀件68。
在圖5中，可以看出，空氣通道74為環(huán)形，且至少局部被靜電過濾器70包圍?？?氣通道74布置成向靜電過濾器70下端提供流體通道，或者單獨流體通道。排氣通道100 在靜電過濾器70的上端和位于分離設備6下端的排出端口 96之間提供流體通道。排氣通 道100布置在分離設備6中心縱向的下方?？諝馔ǖ?4布置在排氣通道100周圍，以使排 氣通道100局部或全部被空氣通道74包圍。在圖6a中，可以看出集氣室98流體連接漩渦溢流管66和靜電過濾器70。靜電過 濾器70的下端流體連接到位于分離設備6下端的分離設備6的排出端口 96。在該實施方 式中，不存在空氣通道或排氣通道。 在圖7中，可以看出漩渦指狀件68直接導向靜電過濾器70。環(huán)形排氣通道100布 置在靜電過濾器70周圍，以使靜電過濾器70布置在分離設備6中心的縱向下方，并且局部 或全部被環(huán)形排氣通道100包圍。環(huán)形排氣通道100的上端通過位于分離設備6上端的排 氣集流管94流體連接到分離設備6的排出端口 96。同樣，排氣集流管94至少局部包圍漩 渦指狀件68，以形成包含兩個不同流體空氣通道的排氣集流管94，第一個通道是排氣集流 管94本身而第二個通道是漩渦指狀件68。在上述全部實施方式中，靜電過濾器70布置在分離設備6縱向的下方，以使次級 旋風器50和灰塵收集倉64的至少一部分包圍靜電過濾器70?？梢钥闯龃渭壭L器50包 圍靜電過濾器70的頂部，而灰塵收集倉64包圍靜電過濾器70的下部。還可以看出靜電過 濾器70從漩渦溢流管板56延伸到基座26附近。在圖3a、3b、4和5中所示的實施方式中，靜電過濾器70包括同心布置的圓柱形第 一、第二和第三電極76、78和80。過濾介質82位于第一和第二電極76、78與第二和第三電 極78、80之間。靜電過濾器70還包括呈電暈放電電極84和兩個曲率較小的電極86形式的電暈 放電裝置。但是，沒有電暈放電裝置，靜電過濾器70也可以工作。曲率較小的第一電極86是第一電極76在過濾介質82下表面88以下的延伸部， 而曲率較小的第二電極86是第三電極80在過濾介質82下表面88以下的延伸部。電暈放電電極84為在過濾介質82下表面88以下延伸的第二電極78的鋸齒形下 邊緣90的形式?？梢钥闯?，曲率較小的電極86向電暈放電電極84的鋸齒形下邊緣90上 游和下游伸出。第一和第三電極76、80處于0伏，而第二電極78處于_4kV到-10kV。電極76、78、 80連接到高壓電源。高壓電源由PCB93產(chǎn)生，PCB93優(yōu)選位于排氣集流管94內(nèi)。電極76、78、80可以由任何適當導電材料例如鋁形成。在圖6a和6b所示的實施方式中，靜電過濾器70包括多個平行布置的第一和第二 平板電極76、78。過濾介質82位于每個相鄰的第一和第二電極76、78之間，形成分層的靜 電過濾器70。靜電過濾器70的截面可以為任何形狀，但是優(yōu)選為圓柱形。第一和第二電 極76、78布置在第三圓柱形壁54內(nèi)側，第三圓柱形壁提供形成靜電過濾器70外表面的管 狀通道。第一和第二電極76、78縱向布置成提供多個平行空氣通道，它們穿過靜電過濾器 70縱向伸展。靜電過濾器70還包括呈電暈放電電極84和曲率較小的電極86形式的電暈放電裝置。但是，在沒有電暈放電裝置的情況下，靜電過濾器70也可以工作。每個曲率較小的電極86是第一電極76在過濾介質82上表面102上方的延伸部。電暈放電電極84為在過 濾介質82上表面102上方延伸的第二電極78的鋸齒形上邊緣91的形式?？梢钥闯觯?較小的電極86向電暈放電電極84的鋸齒形上邊緣91上游和下游伸出。第一電極76處于0V，而第二電極78處于-4到-10kv。電極76、78連接到高壓電 源。在圖7中，可以看出上述靜電過濾器70被替代形式的靜電過濾器70取代。在該 實施方式中，靜電過濾器70可以是摩擦靜電過濾器或駐極介質靜電過濾器70。靜電過濾 器70當然可以由針對圖3a、3b、4、5、6a和6b所述的靜電過濾器70所取代。同樣，在圖3a、 3b、4、5、6a和6b中所述的靜電過濾器70可以由不同類型的過濾器70取代，例如摩擦靜電 過濾器或駐極介質過濾器。在上述實施方式使用過程中，帶塵空氣經(jīng)由帶塵空氣入口 40進入分離設備6，由 于入口 40切向布置，所以帶塵空氣遵循外壁24周圍的螺旋路徑行進。較大的贓物和灰塵 顆粒被環(huán)形室38內(nèi)的氣旋作用沉積并收集在灰塵收集倉34內(nèi)。被部分清潔的帶塵空氣經(jīng) 由遮罩42上的穿孔46離開環(huán)形室38，并進入通道48。被部分清潔的帶塵空氣然后進入次 級旋風器50的切向入口 52。旋風分離作用產(chǎn)生于次級旋風器50內(nèi)，以便仍然夾雜在氣流 中的一些灰塵顆粒發(fā)生分離。在次級旋風器50內(nèi)從氣流中分離的灰塵顆粒沉積在第二環(huán) 形室58內(nèi)，該環(huán)形室至少形成第二旋風清潔級22的灰塵收集倉64的一部分。被進一步清 潔的帶塵空氣然后經(jīng)由漩渦溢流管66離開次級旋風器50。被進一步清潔的帶塵空氣然后 進入靜電過濾器70。在圖3a和3b所示實施方式中，被進一步清潔的帶塵空氣離開漩渦溢流管66，沿著 漩渦指狀件68并從空氣通道74向下，向著靜電過濾器70的下端行進。然后空氣行經(jīng)由電 暈放電電極84和曲率較小的電極86形成的電暈放電裝置，以便殘留在被進一步清潔的帶 塵空氣中的任何灰塵顆粒都帶有電荷。包含有帶電灰塵的被進一步清潔的帶塵空氣然后向 上經(jīng)過過濾介質82?？缭竭^濾介質82產(chǎn)生電勢差，以使帶電灰塵顆粒被吸引到過濾介質 82的各正負端，從而將它們俘獲在過濾介質82內(nèi)。被清潔的空氣然后經(jīng)由渦旋溢流板56上的孔92離開靜電過濾器70的頂部并進 入排氣集流管94。然后被清潔的空氣經(jīng)由排出端口 96排出分離設備6。在圖5所示實施方式中，被進一步清潔的帶塵空氣離開漩渦溢流管66，沿著漩渦 指狀件68并從空氣通道74下降，向著靜電過濾器70底端行進。然后空氣經(jīng)過由電暈放電 電極84和曲率較小的電極86形成的電暈放電裝置，以使殘留在被進一步清潔的帶塵空氣 中的任何灰塵顆粒都變得帶電。包含帶電灰塵的被進一步清潔的帶塵空氣然后向上經(jīng)過過 濾介質82。穿過過濾介質82產(chǎn)生電勢差，使得帶電灰塵可以被吸引到過濾介質82各正負 端，從而將它們俘獲到過濾介質82內(nèi)。然后被清潔的空氣離開靜電過濾器70頂部，并進入排氣通道100，排氣通道引導 空氣向下經(jīng)過分離設備6的中心，到達位于分離設備6下端的排出端口 96。在圖6a和6b所示實施方式中，被進一步清潔的帶塵空氣離開漩渦溢流管66并進 入集氣室98。所述空氣經(jīng)過集氣室98并進入靜電過濾器70頂部。然后所述空氣經(jīng)過由電 暈放電電極84和曲率較小的電極86形成的電暈放電裝置，以使殘留在被進一步清潔的帶塵空氣中的任何灰塵顆粒都變得帶電。包含帶電灰塵的被進一步清潔的帶塵空氣然后向下 經(jīng)過過濾介質82。穿過過濾介質82產(chǎn)生電勢差，使得帶電灰塵顆粒吸引到過濾介質82的 各正負端，從而將它們俘獲到過濾介質82內(nèi)然后被清潔空氣離開靜電過濾器70下端并經(jīng)由位于分離設備6下端的排出端口 96排出分離設備6。在圖7所示實施方式中，被進一步清潔的帶塵空氣離開漩渦溢流管66，沿著漩渦 指狀件68進入靜電過濾器70。被進一步清潔的帶塵空氣向下經(jīng)過靜電過濾器70。隨后， 被清潔的空氣離開靜電過濾器70下端并向上經(jīng)過排氣通道100經(jīng)由位于分離設備6上端 的排出端口 96離開分離設備6。從說明書中應該理解，分離設備6包括兩個不同的旋風分離級，和不同的靜電過 濾級。第一旋風清潔級20包括單一圓柱形旋風器32。該旋風器的直徑相對較大的外壁24 意味著顆粒相對較大的灰塵和贓物將從空氣中分離，因為施加在灰塵和贓物上的離心力相 對較小。一些細小的灰塵也可以被分離。較大比例的較大贓物將可靠地沉積在灰塵收集倉 34中。存在十二個次級旋風器50，每一個具有比圓柱形旋風器32小的直徑，所以較之圓 柱形旋風器32能分離更細小的贓物和灰塵顆粒。它們還具有的額外優(yōu)勢是，對已經(jīng)被圓柱 形旋風器32清潔的空氣的挑戰(zhàn)，并且夾雜灰塵顆粒的數(shù)量和平均尺寸比其他情況時更小。 次級旋風器50的分離效率顯著高于圓柱形旋風器32，但是一些較小的顆粒仍然能經(jīng)過次 級旋風器50到達靜電過濾器70。在上述全部實施方式中，過濾介質82可以由任何適當材料形成，例如由聚酯制成 獲得的開孔網(wǎng)狀聚氨酯泡沫材料(open cell reticulated foam)制成。過濾介質82具有介于3到12PPI的范圍的PPI，優(yōu)選介于8到10PPI的范圍，最優(yōu) 選介于3到6PPI的范圍。圖3a所示過濾介質82的孔尺寸和PPI沿著其長度變化，因為其 由兩個部分形成，每個部分具有不同的孔尺寸和PPI。在圖3a所示實施方式中，上游部分具 有3或8PPI，而下游部分具有6或10PPI。孔尺寸/直徑可使用下述方法測量。1)穿過水平截面取得泡沫結構的顯微圖片，以確?？滓恢滦?。2)選擇五個單獨的孔。3)每個孔的直徑應被測量到不小于100微米的精度且在五個孔上取得平均值。4)該平均孔尺寸(孔直徑)以微米或毫米測量。每英寸的孔數(shù)是通過將以微米表示的孔直徑去除25400(1英寸=25400微米)來 計算的。在所有所示的實施例中，優(yōu)選的是，所有電極都是無孔的。但是，只要第一和第二 電極是無孔的，如果期望的話，任意其它電極可以是有孔的。
權利要求
一種分離裝置，包括第一旋風清潔級，其包括至少一個旋風器，和位于該至少一個旋風器下游并與該至少一個旋風器流體相通的靜電過濾器，其中，靜電過濾器的至少一部分被定位為縱向地穿過分離裝置，第一旋風清潔級的至少一部分設置為圍繞靜電過濾器。
2.如權利要求1所述的分離裝置，具有縱向軸線，其中，靜電過濾器的縱向軸線與分離 裝置的縱向軸線成一直線。
3.如前述權利要求中任一項所述的分離裝置，還包括第二旋風清潔級，該第二旋風清 潔級包括多個次級旋風器和灰塵收集倉。
4.如權利要求3所述的分離裝置，其中，第二旋風清潔級的灰塵收集倉被第一旋風清 潔級的至少一部分環(huán)繞。
5.如權利要求4所述的分離裝置，其中，靜電過濾器至少部分地或完全地被第二旋風 清潔級的至少一部分環(huán)繞。
6.如權利要求3-5中任一項所述的分離裝置，其中，第一旋風清潔級、第二旋風清潔級 和靜電過濾器被繞分離裝置的公共中心軸線同心地設置。
7.如權利要求中3-6中任一項所述的分離裝置，其中，靜電過濾器是細長形狀的且從 第二旋風清潔級的上邊緣處或上邊緣附近延伸到分離裝置的基部處或基部附近。
8.如權利要求3-7中任一項所述的分離裝置，其中靜電過濾器設置在第二旋風清潔級 的下游。
9.如前述權利要求中任一項所述的分離裝置，其中，靜電過濾器包括位于第一和第二 電極之間的過濾介質，每個第一和第二電極在使用中具有不同電壓，以使得跨過濾介質形 成電勢差。
10.如前述權利要求中任一項所述的分離裝置，其中，靜電過濾器還包括至少一個電暈 放電裝置，該電暈放電裝置包括至少一個大曲率電暈放電電極和至少一個小曲率電極。
11.如權利要求1-10中任一項所述的分離裝置，靜電過濾器包括并行設置的多個第一 和第二電極，其中，過濾介質位于相鄰電極之間，其中，相鄰電極在使用過程中具有不同電 壓，以使得跨過濾介質形成電勢差。
12.—種真空吸塵器，包括如前述權利要求中任一項所述的分離裝置。
13.如權利要求12所述的真空吸塵器，其中，分離裝置可去除地安裝到真空吸塵器的 主體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從流體流中分離顆粒的分離裝置。特別地，但是非排它地，本發(fā)明涉及具有這種用于從帶臟物的空氣流中分離顆粒的分離裝置的真空吸塵器。該分離裝置包括具有至少一個旋風器的第一旋風清潔級，和位于該至少一個旋風器流體下游與其相通的靜電過濾器，其中，靜電過濾器的至少一部分被定位為縱向地穿過分離裝置，第一旋風清潔級的至少一部分設置在靜電過濾器周圍。
文檔編號B01D50/00GK101961585SQ20101023993
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權日2009年7月24日
發(fā)明者盧卡斯·霍恩 申請人:戴森技術有限公司