分离装置的制作方法

专利名称：分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于把颗粒从流体流分离的分离装置。特别地，但是不排它地，本 发明涉及一种具有用于从带灰尘的气流中去除灰尘颗粒的这种分离装置的真空吸尘器。
背景技术：
已知使用机械过滤器(例如网和泡沫过滤器)、旋风分离器和静电分离器从流体 流分离颗粒(例如灰尘和脏物)。已知的分离装置包括用于真空吸尘器中的那些。这种旋风分离装置已知包括用于 分离相对较大颗粒的低效旋风器和位于该低效旋风器下游的用于分离夹带在气流中的细 微颗粒的高效旋风器(例如参见EP 0 0 427 23B)。已知的在真空吸尘器中使用的静电过滤器包括摩擦静电过滤器和介电介质过滤 器。这种过滤器的例子描述于EP0815788、US7179314和US6482252。这种静电过滤器的制造相对便宜，但是缺点是它们的电荷随时间过去而耗散，导 致它们的静电性质的减少。这由此减少了该静电过滤器可收集的灰尘的量，这可缩短静电 过滤器本身和任意其它下游过滤器的寿命。已知的静电过滤器还包括一些过滤器，其中气流中的灰尘颗粒在该过滤器中被以 某种方式带电然后在充电的收集器电极上或附近经过，以被收集。这种静电过滤器的例子 描述于JP2007296305，其中气流中的灰尘颗粒在穿过“电晕放电”线时被带电，然后被捕获 在位于电晕放电线下游的导电过滤器过滤介质上。该配置的缺点是它们相对地效率低，且 由相对昂贵的材料制造，且收集器电极需要经常维护以保持它们上没有收集的灰尘。一旦 收集器电极被灰尘层覆盖，它们则非常低效。静电过滤器的另一个例子在GB2418163中示出，其中气流中的灰尘颗粒在它们经 过位于旋风器内的电晕放电线时被带电。带电的灰尘然后被捕获在旋风器的壁上，该壁用 导电漆涂覆。虽然该配置是紧凑的，但是其缺点是灰尘收集在旋风器的内部。这不仅要求 经常和困难的维护以从旋风器的壁去除灰尘，而且捕获在旋风器内的任何灰尘将与旋风气 流干涉降低旋风器自身的分离效率。在真空清洁器具中，特别是在家用真空清洁器具中，希望该器具被制造的尽可能 地紧凑而不折衷性能。还希望灰尘分离效率尽可能地高，同时保持合适的过滤器寿命。

发明内容
因此，本发明提供一种分离装置，包括至少一个旋风器，和与该至少一个旋风器流体相通的静电过滤器，其中，至少一部分静电过滤器被定 位为纵向地穿过分离装置。最优选地，本发明提供一种分离装置，包括具有至少一个旋风器的第一旋风清洁 级，和位于该至少一个旋风器下游且与其流体相通的静电过滤器，其中该静电过滤器的至少一部分被定位为纵向地穿过分离装置，该第一旋风清洁级的至少一部分被设置在该静电过滤器周围。本发明的该配置使得使用了高分离效率和长过滤器寿命，其已被发现可使用旋风 灰尘分离和静电灰尘分离的组合实现。使得静电过滤器定位为纵向地穿过分离装置的这种 配置已被发现导致紧凑的结构，其非常有用，例如在家用真空吸尘器应用中。有利的是使得 静电过滤器位于第一旋风清洁级的下游，因为静电过滤器已被发现在去除小颗粒而非大颗 粒时更有效。通过在使用过程中去除进入分离装置的至少一些较大颗粒，第一旋风清洁级 可由此有助于静电过滤器的效率。在优选实施例中，所有的或基本上所有的静电过滤器被定位为纵向地穿过分离装 置。理想地，分离装置具有纵向轴线，且静电过滤器的纵向轴线与分离装置的纵向轴线成一 条直线。在特定配置中，静电过滤器被设置为沿着分离装置的中心。理想地，静电过滤器是细长的形状，例如被设置为使得在使用中带灰尘的气流将 纵向地沿静电过滤器的长度经过。静电过滤器的横截面可以是任意合适的形状，例如圆形、 方形或三角形。在特定实施例中，静电过滤器可以是圆柱形的。静电过滤器可以是任意合 适的类型，例如其可以是摩擦静电过滤器、介电介质过滤器或其可以是连接到高压电源的 静电过滤器。理想地，第一旋风清洁级包括单个圆柱形旋风器和灰尘收集仓。灰尘收集仓可由 圆柱形旋风器自身的下部区段形成或其可以是可去除地附连到圆柱形旋风器的基部的单 独的灰尘收集仓的形式。第一旋风清洁级或其一部分可被设置在静电过滤器周围，以使得静电过滤器部分 地或完全地被第一旋风清洁级环绕。理想地，静电过滤器的外表面不遭受第一旋风清洁级 内的旋风气流。换句话说，静电过滤器不位于第一旋风清洁级内，但是其被第一旋风清洁级 环绕。分离装置的另一部件可以物理地位于静电过滤器和第一旋风清洁级之间。这种实施 例在下面描述。分离器具还可进一步包括第二旋风清洁级，设置在第一旋风清洁级的下游。在优 选实施例中，第一旋风清洁级或其至少一部分可被设置在第二旋风清洁级或第二旋风清洁 级的一部分的周围，以使得第二旋风清洁级或其一部分被第一旋风清洁级或其一部分环 绕。在该实施例中，第二旋风清洁级或其一部分可由此被定位为纵向地穿过第一旋风清洁 级。第一旋风清洁级可由此是环形形状。在特定实施例中，第二旋风清洁级可包括并行设置的多个次级旋风器和灰尘收集 仓，该收集仓可设置在次级旋风器之下。在优选实施例中，次级旋风器可形成为位于第一旋 风清洁级上方或至少部分地位于第一旋风清洁级上方的环。理想地，次级旋风器被绕第一 旋风清洁级的纵向轴线定心。在优选实施例中，第二旋风清洁级的灰尘收集仓可被设置为纵向地穿过分离装 置，以使得其被第一旋风清洁级环绕。在这种实施例中，第一旋风清洁级可以是环形形状。理想地，静电过滤器可被定位为纵向地穿过第二旋风清洁级的中心。在这种实施 例中，第二旋风清洁级的灰尘收集仓也可为环形形状。在这种实施例中，第一旋风清洁级、 第二旋风清洁级和静电过滤器可被同心地(concentrically)设置。优选地，它们绕分离装 置的公共中心轴线设置。优选地，次级旋风器环绕静电过滤器的上部，第二旋风清洁级的灰尘收集仓环绕静电过滤器的下部。在优选的实施例中，静电过滤器与第一和/或第二旋风清洁级分离开，但又与第一和/或第二旋风清洁级流体相通。这里使用的术语“与...分离”应被理解为，静电过滤 器不是物理地位于第一旋风清洁级或第二旋风清洁级内，即在使用过程中静电过滤器不经 受旋风清洁级内建立的旋风气流。静电过滤器可以定位在第一和第二旋风清洁级之间或第二旋风清洁级下游。在特 别优选实施例中，静电过滤器可位于第二旋风清洁级的下游。该配置特别有利，因为如前所述已经发现当应对小灰尘颗粒(例如小于1微米的 灰尘颗粒)时静电过滤器更有效。把静电过滤器布置在第二旋风清洁级的下游由此确保该 静电过滤器仅应对非常小的颗粒(其已设法穿过第一和第二旋风清洁级)。此外，在使用过 程中，当灰尘颗粒穿过第一和第二旋风清洁级时，它们由于与旋风清洁级的壁摩擦而带电。 灰尘颗粒的该预带电还有助于改善静电过滤器的灰尘收集效率。静电过滤器可直接位于第二旋风清洁级的下游或其可经由空气通道与第二旋风 清洁级流体相通。在优选实施例中，空气通道的至少一部分可被形成为纵向地穿过分离装置。在优 选实施例中，空气通道可被静电过滤器环绕，静电过滤器可被第二旋风清洁级的次级旋风 器和/或灰尘收集仓环绕。在这种实施例中，静电过滤器可以是环形形状。在最优选实施 例中，静电过滤器可环绕空气通道，第二旋风清洁级的灰尘收集仓环绕静电过滤器的下部， 次级旋风器环绕静电过滤器的上部，第一旋风清洁级环绕第二旋风清洁级的灰尘收集仓。在替换实施例中，空气通道可被设置在静电过滤器周围。在这种实施例中，空气通 道可以是环形的且可位于静电过滤器和第二旋风清洁级之间。静电过滤器可以直接与分离装置的排出口流体相通或其可经由位于静电过滤器 下游的排出通道与排出口流体相通。排出口可位于旋风分离装置的上端或下端上。在特定实施例中，排出通道的至少一部分可被形成为纵向地穿过分离装置。空气 通道可环绕静电过滤器且可以是环形形状。在这种实施例中，排出通道的至少一部分可被 第二旋风清洁级环绕。在替换实施例中，排出通道的至少一部分可被形成为纵向地穿过分离装置，以使 得其至少一部分被空气通道和/或静电过滤器和/或第二旋风清洁级环绕。在特定实施例中，静电过滤器可从第二旋风清洁级的上边缘延伸到分离装置的基 部处或附近。优选地，静电过滤器可沿第二旋风清洁级的上边缘和分离装置的基部之间的 距离的百分之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。替换地或附加地，静电过滤器可延伸分离装置的长度的百分之50、或55、或60、 或 65、或 70、至 75、或 80、或 85、或 90、或 95、或 100。如上所述的静电过滤器可以是任意类型的静电过滤器，但是该静电过滤器优选地 包括位于在使用中分别处于不同电压下的第一和第二电极之间的过滤介质，以使得跨过滤 介质形成电势差。第一和第二电极优选地形成空气路径的至少一部分，过滤介质位于该路 径中，以使得在使用过程中空气流过该过滤介质。在优选实施例中，电极是无孔的(non-porous)。优选地，过滤介质具有一长度，且 第一和第二电极沿过滤介质的该长度是无孔的。在最优选实施例中，第一和第二电极沿它们整个长度是无孔的这里使用的术语“无孔”应被理解为，第一和第二电极具有连续的固体表面，该表 面没有穿孔、孔或间隙。在优选实施例中，第一和第二电极是无孔的，以使得在使用过程中 气流沿电极的长度行进穿过过滤介质。理想地，气流不穿过第一或第二电极。在使用中空气不必流动穿过电极的这种配置是有利的，因为其可减少跨静电过滤 器的压降。此外，由于电极是无孔的，与该电极是多孔的情况相比，该无孔的电极具有更大 的表面面积。这可改善静电过滤器的总体性能。在优选实施例中，过滤介质可以是电阻性过滤介质。这里使用的术语“电阻性过滤 介质”应被理解为，该过滤介质具有在22°C计量的从IxlO7到IxlO13欧姆米的电阻率。在 最优选实施例中，过滤介质可具有在22°C计量的从2xl09到2x10"欧姆米(ohm-meters)的 电阻率。过滤介质的电阻率可沿过滤介质的长度变化。在优选实施例中，电阻率可沿下游 方向降低。该静电过滤器使用跨过滤介质形成的电势差把灰尘收集在过滤介质自身中，而不 是收集在收集器电极上。该配置比先前的静电过滤器有利，因为没有收集器电极要清洁。由 于过滤介质的灰尘保持容量，这可降低对于维护的需要且增加过滤器的寿命。电势差的发生是因为电阻性过滤介质提供了一负载且由此仅较小电流流过它。但 是，电场将扰乱在电阻性过滤介质的纤维中的任何正电荷和负电荷的分布，导致它们与它 们各自的电极对齐。该过程导致灰尘被粘结到或沉淀在过滤介质的纤维上，因为穿过过滤 器的气流中的灰尘颗粒将被吸附到过滤介质的相应正端和负端。这可有助于导致灰尘颗粒 被捕获在过滤介质自身中，而不要求灰尘颗粒被捕获在带电的电极上。静电过滤器还可包括至少一个电晕放电器件。优选地，过滤介质可设置在该电晕 放电器件的下游。增加电晕放电器件有利地增加静电过滤器的效率。这是因为电晕放电器 件有助于使得任何灰尘颗粒在它们穿过过滤介质之前带电，由此有助于增加灰尘颗粒到过 滤介质的吸附性。在优选实施例中，电晕放电器件可包括至少一个高曲率电晕放电电极和至少一个 低曲率电极。该配置是有利的，因为其可产生大量离子源，以使得气流中的任意灰尘颗粒带 电。这些带电的灰尘颗粒则更容易被过滤介质过滤出来，该过滤介质在使用期间具有跨该 介质的电势差。低曲率电极是平坦的或弯曲的表面。电晕放电电极可以是任意合适的形式，只要 其具有比低曲率电极更高的曲率。换句话说，电晕放电电极优选地具有一形状，该形状导致 电极表面的电场比低曲率电极的表面的电场更大。合适的配置的例子是其中电晕放电电极 是一个或多个线、尖端(points)、针或锯齿而低曲率电极是环绕它们的管。替换地，低曲率 电极可以是平板。在特定实施例中，电晕放电电极可以由第一或第二电极的一部分形成。在优选实 施例中，电晕放电电极是由第一或第二电极的下或上边缘形成或形成在第一或第二电极的 下或上边缘上的一个或多个尖端的形式。理想地，第二电极的下或上边缘是锯齿状以形成 电晕放电电极。低曲率电极也可由第一或第二电极的一部分形成。在特定实施例中，第二电极的 上或下边缘是锯齿状以形成电晕放电电极且第一电极的对应上或下部形成低曲率电极。低曲率电极和/或电晕放电电极的位置依赖于使用过程中静电过滤器的取向和空气进入该 过滤器的方向。例如，如果静电过滤器被设置为使得空气从上端进入，则低曲率电极和电晕 放电电极优选地位于第一和第二电极的上部上。替换地，如果静电过滤器被设置为使得空 气从下端进入，则低曲率电极和电晕放电电极优选地位于第一和第二电极的下部上。
该配置是有利的，因为不需要单独的部件来形成电晕放电电极或低曲率电极。在优选实施例中，低曲率电极从电晕放电电极的下或上表面向上游和下游突出。 这可有助于最大化其上产生电离场的体积，由此最大化灰尘颗粒在穿过该电离场时被充电 的机会。在替换实施例中，电晕放电电极可以远离第一和第二电极。在这种实施例中，电晕 放电电极可以是一个或多个线、针、点(points)或锯齿的形式。在这种实施例中，低曲率电 极仍可由第一或第二电极的一部分形成。在特定实施例中，第二电极的一部分可形成低曲 率电极。在优选实施例中，低曲率电极和电晕放电电极被设置为最大化其上产生电离场的 体积，以最大化灰尘颗粒在穿过电离场时带电的机会。在另一替换实施例中，电晕放电电极和低曲率电极两者可远离第一和第二电极定 位。第一和第二电极可以是任意合适的形式，例如它们可以是平面的且过滤介质可被 夹在这些层之间。这种平面层可以具有任意合适的形状，例如正方形、矩形、圆形或三角形。 在特定实施例中，分离装置可包括并行设置的多个第一和第二电极。在这种实施例中，过滤 介质优选地位于相邻电极之间且相邻电极在使用过程中具有不同的电压以使得跨该过滤 介质形成电势差。第一和第二电极可被设置在管状通道内，该管状通道形成静电过滤器的 外表面。在这种实施例中，电极优选地纵向沿着管状通道设置。这种配置提供了纵向延伸 穿过静电过滤器的多个并行空气通道。优选地，管状通道是非导电的，即电阻性或绝缘的材 料。在这种实施例中，第一电极和第二电极在使用过程中优选地具有不同电压。所有 的第一电极优选地具有相同电压且所有的第二电极优选地具有相同电压。第一电极可具有 比第二电极更高或更低的电压。在特定优选实施例中，第一电极可以是0伏特或+/-2KV且 第二电极可以是从+/-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。在最优选实施例中，第二电极可以是从_2或-4至-10KV。电极可在管状通道内规 则地间隔开，例如第一和第二电极可设置为1mm、或3mm、或5mm、或7mm至9mm、或10mm、或 12mm、或 15mm、或 20mm 间隔。在替换实施例中，第一和/或第二电极可以是管状的，例如它们可以是圆柱形，过 滤介质位于电极管之间。在优选实施例中，第一和第二电极可同心地(concentrically)定 位，过滤介质同心地位于它们之间。在特定实施例中，第二电极的表面、或环绕或支撑第二 电极的壁可形成空气通道的壁。静电过滤器还可包括第三电极。在这种实施例中，第二电极可位于第一和第三电 极之间。第三电极还可具有任何合适的形状，但是优选地为圆柱形，且在这种实施例中，第 二电极可优选地同心地位于第一电极和第三电极之间。在这种实施例中，另一过滤介质可 位于第二电极和第三电极之间。优选地，第三电极同心地位于第二电极内且由此具有比第 二电极小的直径。该配置也是有利的，因为其允许非常紧凑的结构。
在该实施例中，第三电极的表面或环绕或支撑第三电极的壁可形成空气通道的 壁。这种配置提供多个环形空气通道，其纵向地延伸穿过静电过滤器。此外该第二电极和第三电极在使用过程中优选地具有不同电压，以使得电势差跨 该另一过滤介质形成。
在这种实施例中，第一电极和第三电极在使用过程中具有相同电压。第二电极可 带正电或负电。理想地，第二电极带负电。第一电极和第三电极可具有比第二电极高或低 的电压。在优选实施例中，第一电极和第三电极可具有比第二电极高的电压。在特别优选 实施例中，第一和第三电极可以是+/-2KV或0伏特且第二电极可以是+/_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。在最优选实施例中，第二电极可 以是-2或-4至-10KV。电极可被规则地间隔开，例如第一、第二和第三电极可设置为具有 1mm、或 3mm、或 5mm、或 7mm 至 9mm、或 10mm、或 12mm、或 15mm、20mm、或 40mm 间隔。上述关于所有实施例的电极可以由任意合适的材料形成。优选地，第一和/或第 二电极和/或第三电极由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厚度的导电金属板、箔片或涂层形成。附加地 或替换地，过滤介质可涂覆有一个或多个电极。例如，过滤介质的一个或多个表面可涂覆有 导电材料。过滤介质可以是任何合适的材料，例如玻璃、聚酯、聚丙烯、聚氨酯 (polyurethane)或任意其它合适的塑料材料。在优选实施例中，过滤介质是开孔网状泡沫， 例如聚氨酯泡沫。网状泡沫在泡沫内的孔窗口被去除以形成完全开孔网时形成。该类型的 过滤介质是特别有利的，因为泡沫可在气流中保持其结构。聚氨酯泡沫可来源自聚酯或聚 醚中的任一项。过滤介质的孔尺寸/直径、PPI或类型可沿过滤介质的长度变化。例如，孔尺寸可 沿向下游方向增加或降低。这里使用的术语“孔尺寸”和“孔直径”是可交换的。用于测量 平均孔尺寸/直径和计算每英寸孔数的方法在具体说明中给出。孔尺寸中的这种改变可以是逐渐的改变，其发生在单个过滤介质中或过滤介质的 多个区段可被设置在一起以形成跨其长度具有变化的孔尺寸的过滤介质。PPI也可沿向下 游方向增加或降低，或替换地其可以以另一随机或非随机方式变化。过滤介质或其区段可具有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个孔每英寸(PPI)，平均孔直径为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)在优选实施例中，过滤介质或其区段可具有从8至30PPI， 平均孔直径为1. 5mm至5mm。在另一优选实施例中，过滤介质或其区段可具有3至30PPI， 平均孔直径为1. 5mm至8mm。最优选地，PPI可以为从3至10PPI。在优选实施例中，过滤 介质的上游部分/区段可具有3PPI的PPI，下游部分/区段可具有6PPI的PPI。在优选实 施例中，过滤介质的上游部分/区段可具有7200微米(7. 2mm)的平均孔直径且下游部分/ 区段可具有4500微米(4.5mm)的平均孔直径。优选地，分离装置形成表面处理器具的一部分，例如真空吸尘器。在优选实施例 中，分离装置可去除地安装在表面处理器具的主体上。


本发明现在将通过示例的方式并参考附图进行说明，在附图中图1是筒式真空吸尘器，其结合有根据本发明的分离装置；图2是立式真空吸尘器，其结合有根据本发明的分离装置；图3a是图1和2中所示的分离装置的纵向截面；图3b是图1和2中所示的分离装置的水平截面； 图4是图3中所示的静电过滤器的示意性截面；图5是分离装置的替换实施例的截面；图6a是分离装置的替换实施例的纵向截面；图6b是图6a中所示的实施例的水平截面；以及图7是分离装置的替换实施例的截面。
具体实施例方式说明书中相似的参考标号表示相似的部分。参考图1和2，真空吸尘器被示出且一般以参考标号1指示。在图1中，真空吸尘器1包括主体2、安装在主体2上用于跨要清洁的表面操纵真 空吸尘器1的轮子4、以及可去除地安装在主体2上的分离装置6。软管8与分离装置6连 通，马达和风扇单元(未示出)被容置在主体2中用于把带灰尘的空气经由软管8吸入分 离装置6。通常，地面接合清洁头(未示出)经由棒联接到软管8的末端，以便于脏空气入 口 10在要清洁表面上的操纵。在使用中，经由软管8吸入分离装置6的带灰尘空气具有在分离装置6中从该空 气中去除的灰尘颗粒。灰尘和脏物被收集在分离装置6中，而清洁空气被引导经过马达以 进行冷却，然后从真空吸尘器1排出。图2中示出的立式真空吸尘器1具有主体2，主体中安装有马达和风扇单元(未示 出)，主体上安装有轮子4以允许真空吸尘器1跨要清洁的表面而被操纵。清洁器头14可 枢转地安装在主体2的下端上且脏空气入口 10设置在清洁器头14的的下侧，面对要清洁 的表面。分离装置6可去除地设置在主体2上且导管16在脏空气入口 10和分离装置6之 间提供连通。棒和手柄组件18可释放地安装在主体2上，位于分离装置6之后。在使用中，马达和风扇单元把带灰尘空气经由脏空气入口 10或棒18吸入真空吸 尘器1。带灰尘空气经由导管16被传送到分离装置6，夹带的灰尘颗粒被从空气分离且保 持在分离装置6中。清洁空气经过马达以进行冷却，然后从真空吸尘器1排出。形成每个真空吸尘器1的一部分的分离装置6在图3a、3b、5、6a、6b和7中更详细 地示出。分离装置6的具体总体形状可根据该分离装置6被使用于其中的真空吸尘器1的 类型而变化。例如，分离装置6的总体长度可关于分离装置6的直径而增加或降低。分离装置6包括第一旋风清洁级20、第二旋风清洁级22和纵向地穿过分离装置6 定位的静电过滤器70。静电过滤器的实施例可在图4中被详细地观察到。第一旋风清洁级20可被观察到为位于外壁24(其基本上是圆柱形)和第二圆柱 形壁36 (其被定位为从外壁24径向内部且与该外壁间隔开)之间的环形腔室38。第一旋 风清洁级20的下端被基部26封闭，该基部通过枢转件28可枢转地附连到外壁24且通过闩锁30保持在封闭位置中。在该封闭位置中，基部26被抵靠壁24、36的下端密封。释放 闩锁30允许基部26枢转离开外壁24和第二圆柱形壁36，以排空第一旋风清洁级20和第 二旋风清洁级22。
在该实施例中，环形腔室38的上部形成第一旋风清洁级22的圆柱形旋风器32，下 部形成灰尘收集仓34。第二旋风清洁级22包括并行设置的十二个次级旋风器50和第二灰 尘收集仓64。带灰尘的空气的入口 40设置在第一级旋风器20的外壁24中。带灰尘的空气的 入口 40切向于外壁24设置，以确保进入的带灰尘的空气被强迫遵循绕环形腔室38的螺旋 路径行进。来自第一旋风清洁级20的流体出口被设置为遮罩42的形式。遮罩42包括圆 柱形壁44，其中形成大量的穿孔46。从第一旋风清洁级20的唯一流体出口由遮罩42中的 穿孔46形成。通道48形成在遮罩42的下游。通道48与第二旋风清洁级22连通。通道48可以 是环形腔室的形式，其通向次级旋风器50的入口 52，或可以是多个不同空气通道的形式， 每个通道都通向单独的次级旋风器50。第三圆柱形壁54从漩涡溢流管板(vortex finder plate) 56向下向着基座26延 伸，漩涡溢流管板形成每个次级旋风器50的顶表面。第三圆柱形壁54位于第二圆柱形壁 36的径向内部，并且从圆柱形壁36隔开，从而在两者之间形成第二环形室58。当基座26处于闭合位置时，第三圆柱形壁54可以向下达到基座26并抵靠基座26 密封，如图5和6a所示。作为可选方案，如图3a和7所示，第三圆柱形壁54可以终止而未 到达基座26，并且可以借助静电过滤器基板60密封。次级旋风器50布置成圆圈，基本上或者全部位于第一旋风清洁级20上方。次级 旋风器50的一部分可以伸入第一旋风清洁级20的顶部。次级旋风器50布置成环圈，该环 圈定心在第一旋风清洁级20的轴线上。每个次级旋风器50具有向下朝着第一旋风清洁级 20轴线倾斜的轴线。每个次级旋风器50形状为截头圆锥形，且包括锥形开口 62，该开口向着第二环形 室58顶部开放。使用时，被次级旋风器50分离的灰尘通过锥形开口 62排出，并且收集在 第二环形室58内。第二环形室58因此形成第二旋风清洁级22的灰尘收集仓64。漩涡溢 流管66设置在每个次级旋风器50的上端。漩涡溢流管66可以是旋涡溢流管板56的整体 部分，或者可以穿过漩涡溢流管板56。在所示的全部实施方式中，漩涡溢流管流体连接静电 过滤器70。在图3a、5和7所示实施方式中，漩涡溢流管66导向漩涡指状件68，在图3a和5 中，漩涡指状件68与导向静电过滤器70下端的空气通道74连通，而在图7中直接与静电 过滤器70的顶端连通。但是，也可以让漩涡溢流管66与集气室或集流管98连通，而后者 与空气通道连通或者直接与静电过滤器70连通。在图6a中，可以看出漩涡溢流管管66与 集气室98连通，集气室直接与静电过滤器70顶端连通。在图3a和3b中，可以看出空气通道74布置在分离设备6中心的纵向下方。静电 过滤器70布置在空气通道74周围，以使空气通道74局部或者全部被静电过滤器70包围。 静电过滤器70上端经由排气集流管94流体连接到分离设备6的排出端96。排气集流管 94至少局部包围漩涡指状件68，从而形成包含两条不同流体空气通道的排气集流管，第一空气通道是排气集流管94本身，而第二空气通道是漩涡指状件68。
在图5中，可以看出，空气通道74为环形，且至少局部被静电过滤器70包围。空 气通道74布置成向静电过滤器70下端提供流体通道，或者单独流体通道。排气通道100 在静电过滤器70的上端和位于分离设备6下端的排出端口 96之间提供流体通道。排气通 道100布置在分离设备6中心纵向的下方。空气通道74布置在排气通道100周围，以使排 气通道100局部或全部被空气通道74包围。在图6a中，可以看出集气室98流体连接漩涡溢流管66和静电过滤器70。静电过 滤器70的下端流体连接到位于分离设备6下端的分离设备6的排出端口 96。在该实施方 式中，不存在空气通道或排气通道。 在图7中，可以看出漩涡指状件68直接导向静电过滤器70。环形排气通道100布 置在静电过滤器70周围，以使静电过滤器70布置在分离设备6中心的纵向下方，并且局部 或全部被环形排气通道100包围。环形排气通道100的上端通过位于分离设备6上端的排 气集流管94流体连接到分离设备6的排出端口 96。同样，排气集流管94至少局部包围漩 涡指状件68，以形成包含两个不同流体空气通道的排气集流管94，第一个通道是排气集流 管94本身而第二个通道是漩涡指状件68。在上述全部实施方式中，静电过滤器70布置在分离设备6纵向的下方，以使次级 旋风器50和灰尘收集仓64的至少一部分包围静电过滤器70。可以看出次级旋风器50包 围静电过滤器70的顶部，而灰尘收集仓64包围静电过滤器70的下部。还可以看出静电过 滤器70从漩涡溢流管板56延伸到基座26附近。在图3a、3b、4和5中所示的实施方式中，静电过滤器70包括同心布置的圆柱形第 一、第二和第三电极76、78和80。过滤介质82位于第一和第二电极76、78与第二和第三电 极78、80之间。静电过滤器70还包括呈电晕放电电极84和两个曲率较小的电极86形式的电晕 放电装置。但是，没有电晕放电装置，静电过滤器70也可以工作。曲率较小的第一电极86是第一电极76在过滤介质82下表面88以下的延伸部， 而曲率较小的第二电极86是第三电极80在过滤介质82下表面88以下的延伸部。电晕放电电极84为在过滤介质82下表面88以下延伸的第二电极78的锯齿形下 边缘90的形式。可以看出，曲率较小的电极86向电晕放电电极84的锯齿形下边缘90上 游和下游伸出。第一和第三电极76、80处于0伏，而第二电极78处于_4kV到-10kV。电极76、78、 80连接到高压电源。高压电源由PCB93产生，PCB93优选位于排气集流管94内。电极76、78、80可以由任何适当导电材料例如铝形成。在图6a和6b所示的实施方式中，静电过滤器70包括多个平行布置的第一和第二 平板电极76、78。过滤介质82位于每个相邻的第一和第二电极76、78之间，形成分层的静 电过滤器70。静电过滤器70的截面可以为任何形状，但是优选为圆柱形。第一和第二电 极76、78布置在第三圆柱形壁54内侧，第三圆柱形壁提供形成静电过滤器70外表面的管 状通道。第一和第二电极76、78纵向布置成提供多个平行空气通道，它们穿过静电过滤器 70纵向伸展。静电过滤器70还包括呈电晕放电电极84和曲率较小的电极86形式的电晕放电装置。但是，在没有电晕放电装置的情况下，静电过滤器70也可以工作。每个曲率较小的电极86是第一电极76在过滤介质82上表面102上方的延伸部。电晕放电电极84为在过 滤介质82上表面102上方延伸的第二电极78的锯齿形上边缘91的形式。可以看出，曲率 较小的电极86向电晕放电电极84的锯齿形上边缘91上游和下游伸出。第一电极76处于0V，而第二电极78处于-4到-10kv。电极76、78连接到高压电 源。在图7中，可以看出上述静电过滤器70被替代形式的静电过滤器70取代。在该 实施方式中，静电过滤器70可以是摩擦静电过滤器或驻极介质静电过滤器70。静电过滤 器70当然可以由针对图3a、3b、4、5、6a和6b所述的静电过滤器70所取代。同样，在图3a、 3b、4、5、6a和6b中所述的静电过滤器70可以由不同类型的过滤器70取代，例如摩擦静电 过滤器或驻极介质过滤器。在上述实施方式使用过程中，带尘空气经由带尘空气入口 40进入分离设备6，由 于入口 40切向布置，所以带尘空气遵循外壁24周围的螺旋路径行进。较大的赃物和灰尘 颗粒被环形室38内的气旋作用沉积并收集在灰尘收集仓34内。被部分清洁的带尘空气经 由遮罩42上的穿孔46离开环形室38，并进入通道48。被部分清洁的带尘空气然后进入次 级旋风器50的切向入口 52。旋风分离作用产生于次级旋风器50内，以便仍然夹杂在气流 中的一些灰尘颗粒发生分离。在次级旋风器50内从气流中分离的灰尘颗粒沉积在第二环 形室58内，该环形室至少形成第二旋风清洁级22的灰尘收集仓64的一部分。被进一步清 洁的带尘空气然后经由漩涡溢流管66离开次级旋风器50。被进一步清洁的带尘空气然后 进入静电过滤器70。在图3a和3b所示实施方式中，被进一步清洁的带尘空气离开漩涡溢流管66，沿着 漩涡指状件68并从空气通道74向下，向着静电过滤器70的下端行进。然后空气行经由电 晕放电电极84和曲率较小的电极86形成的电晕放电装置，以便残留在被进一步清洁的带 尘空气中的任何灰尘颗粒都带有电荷。包含有带电灰尘的被进一步清洁的带尘空气然后向 上经过过滤介质82。跨越过滤介质82产生电势差，以使带电灰尘颗粒被吸引到过滤介质 82的各正负端，从而将它们俘获在过滤介质82内。被清洁的空气然后经由涡旋溢流板56上的孔92离开静电过滤器70的顶部并进 入排气集流管94。然后被清洁的空气经由排出端口 96排出分离设备6。在图5所示实施方式中，被进一步清洁的带尘空气离开漩涡溢流管66，沿着漩涡 指状件68并从空气通道74下降，向着静电过滤器70底端行进。然后空气经过由电晕放电 电极84和曲率较小的电极86形成的电晕放电装置，以使残留在被进一步清洁的带尘空气 中的任何灰尘颗粒都变得带电。包含带电灰尘的被进一步清洁的带尘空气然后向上经过过 滤介质82。穿过过滤介质82产生电势差，使得带电灰尘可以被吸引到过滤介质82各正负 端，从而将它们俘获到过滤介质82内。然后被清洁的空气离开静电过滤器70顶部，并进入排气通道100，排气通道引导 空气向下经过分离设备6的中心，到达位于分离设备6下端的排出端口 96。在图6a和6b所示实施方式中，被进一步清洁的带尘空气离开漩涡溢流管66并进 入集气室98。所述空气经过集气室98并进入静电过滤器70顶部。然后所述空气经过由电 晕放电电极84和曲率较小的电极86形成的电晕放电装置，以使残留在被进一步清洁的带尘空气中的任何灰尘颗粒都变得带电。包含带电灰尘的被进一步清洁的带尘空气然后向下 经过过滤介质82。穿过过滤介质82产生电势差，使得带电灰尘颗粒吸引到过滤介质82的 各正负端，从而将它们俘获到过滤介质82内然后被清洁空气离开静电过滤器70下端并经由位于分离设备6下端的排出端口 96排出分离设备6。在图7所示实施方式中，被进一步清洁的带尘空气离开漩涡溢流管66，沿着漩涡 指状件68进入静电过滤器70。被进一步清洁的带尘空气向下经过静电过滤器70。随后， 被清洁的空气离开静电过滤器70下端并向上经过排气通道100经由位于分离设备6上端 的排出端口 96离开分离设备6。从说明书中应该理解，分离设备6包括两个不同的旋风分离级，和不同的静电过 滤级。第一旋风清洁级20包括单一圆柱形旋风器32。该旋风器的直径相对较大的外壁24 意味着颗粒相对较大的灰尘和赃物将从空气中分离，因为施加在灰尘和赃物上的离心力相 对较小。一些细小的灰尘也可以被分离。较大比例的较大赃物将可靠地沉积在灰尘收集仓 34中。存在十二个次级旋风器50，每一个具有比圆柱形旋风器32小的直径，所以较之圆 柱形旋风器32能分离更细小的赃物和灰尘颗粒。它们还具有的额外优势是，对已经被圆柱 形旋风器32清洁的空气的挑战，并且夹杂灰尘颗粒的数量和平均尺寸比其他情况时更小。 次级旋风器50的分离效率显著高于圆柱形旋风器32，但是一些较小的颗粒仍然能经过次 级旋风器50到达静电过滤器70。在上述全部实施方式中，过滤介质82可以由任何适当材料形成，例如由聚酯制成 获得的开孔网状聚氨酯泡沫材料(open cell reticulated foam)制成。过滤介质82具有介于3到12PPI的范围的PPI，优选介于8到10PPI的范围，最优 选介于3到6PPI的范围。图3a所示过滤介质82的孔尺寸和PPI沿着其长度变化，因为其 由两个部分形成，每个部分具有不同的孔尺寸和PPI。在图3a所示实施方式中，上游部分具 有3或8PPI，而下游部分具有6或10PPI。孔尺寸/直径可使用下述方法测量。1)穿过水平截面取得泡沫结构的显微图片，以确保孔一致性。2)选择五个单独的孔。3)每个孔的直径应被测量到不小于100微米的精度且在五个孔上取得平均值。4)该平均孔尺寸(孔直径)以微米或毫米测量。每英寸的孔数是通过将以微米表示的孔直径去除25400(1英寸=25400微米)来 计算的。在所有所示的实施例中，优选的是，所有电极都是无孔的。但是，只要第一和第二 电极是无孔的，如果期望的话，任意其它电极可以是有孔的。
权利要求
一种分离装置，包括第一旋风清洁级，其包括至少一个旋风器，和位于该至少一个旋风器下游并与该至少一个旋风器流体相通的静电过滤器，其中，静电过滤器的至少一部分被定位为纵向地穿过分离装置，第一旋风清洁级的至少一部分设置为围绕静电过滤器。
2.如权利要求1所述的分离装置，具有纵向轴线，其中，静电过滤器的纵向轴线与分离 装置的纵向轴线成一直线。
3.如前述权利要求中任一项所述的分离装置，还包括第二旋风清洁级，该第二旋风清 洁级包括多个次级旋风器和灰尘收集仓。
4.如权利要求3所述的分离装置，其中，第二旋风清洁级的灰尘收集仓被第一旋风清 洁级的至少一部分环绕。
5.如权利要求4所述的分离装置，其中，静电过滤器至少部分地或完全地被第二旋风 清洁级的至少一部分环绕。
6.如权利要求3-5中任一项所述的分离装置，其中，第一旋风清洁级、第二旋风清洁级 和静电过滤器被绕分离装置的公共中心轴线同心地设置。
7.如权利要求中3-6中任一项所述的分离装置，其中，静电过滤器是细长形状的且从 第二旋风清洁级的上边缘处或上边缘附近延伸到分离装置的基部处或基部附近。
8.如权利要求3-7中任一项所述的分离装置，其中静电过滤器设置在第二旋风清洁级 的下游。
9.如前述权利要求中任一项所述的分离装置，其中，静电过滤器包括位于第一和第二 电极之间的过滤介质，每个第一和第二电极在使用中具有不同电压，以使得跨过滤介质形 成电势差。
10.如前述权利要求中任一项所述的分离装置，其中，静电过滤器还包括至少一个电晕 放电装置，该电晕放电装置包括至少一个大曲率电晕放电电极和至少一个小曲率电极。
11.如权利要求1-10中任一项所述的分离装置，静电过滤器包括并行设置的多个第一 和第二电极，其中，过滤介质位于相邻电极之间，其中，相邻电极在使用过程中具有不同电 压，以使得跨过滤介质形成电势差。
12.—种真空吸尘器，包括如前述权利要求中任一项所述的分离装置。
13.如权利要求12所述的真空吸尘器，其中，分离装置可去除地安装到真空吸尘器的 主体。
全文摘要
本发明涉及一种用于从流体流中分离颗粒的分离装置。特别地，但是非排它地，本发明涉及具有这种用于从带脏物的空气流中分离颗粒的分离装置的真空吸尘器。该分离装置包括具有至少一个旋风器的第一旋风清洁级，和位于该至少一个旋风器流体下游与其相通的静电过滤器，其中，静电过滤器的至少一部分被定位为纵向地穿过分离装置，第一旋风清洁级的至少一部分设置在静电过滤器周围。
文档编号B01D50/00GK101961585SQ20101023993
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月26日 优先权日2009年7月24日
发明者卢卡斯·霍恩 申请人:戴森技术有限公司