专利名称：从流体流动中分离粒子的装置及将排出的流体引到主流流体中的阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及从一种流体流动中分离粒子的装置，尤其但不唯一涉及从真空吸尘器的气流中分离尘埃的装置。本发明也涉及一种用以将排出的流体引到主流流体中的阀。
包括至少一个放气阀的分离装置已被人们熟知，例如可从已出版的国际专利申请No.PCT/GB 93/01325中得知。在该结构安排中，在旋风分离器的上游配置一放气阀，若分离器中的压力(一般直接与气流有关)降到低于预定值时，空气即自大气放入气流流道内以保持最小的气流。这可使旋风分离器满意地工作并确保电机有效地冷却。虽然这种已知的结构安排很好地适用于大多数情况，但业已发现还有些其性能可以改进的情况。例如，一种真空吸尘器通常包括一个过滤器，与主尘埃-分离装置分开，位于电机的上游或下游。如果该过滤器被堵塞，通过尘埃-分离装置(即旋风分离器)的气流将减少因而就不能在尘埃-分离装置中产生足够的吸力使放气阀将空气放入尘埃-分离装置。结果就可能降低旋风分离装置的有效性或效率，并且，更重要的是增加了电机过热的危险。
美国专利No.1080504还得知为响应袋或过滤器两侧压差增加而工作的真空吸尘器提供一种信号装置以指示过滤器需更换。该信号由沿管道和通过簧片放出的空气给出，以发出应更换过滤器的音响指示。
本发明的一个目的是提供一种其工作不取决于绝对压力的放气阀。
本发明的另一个目的是提供从流体流动中分离粒子，特别适用于真空吸尘器的改进装置，它可可靠地将空气排入分离装置，以保持其中有最少的气流，从而减小电机过热的危险。
本发明的又一目的是提供从流体流动中分离粒子，特别适用于真空吸尘器的改进装置，它可用于指示存在着堵塞。
本发明提供一种按权利要求1所述的放气阀，其他有益的特点规定在从属权利要求中。本发明还提供权利要求8所述的装置。
本发明还提供一个用以引导在装置进出口之间的流体的阀，它包括一个可在开闭位置之间移动以开、闭进入阀的第一开口的阀头；一个壳体装置，它具有(Ⅰ)第一部分，形成通至第一腔的第一开口，第一腔位于装在壳体装置和活塞装置阀头之间的柔性密封装置的一侧，在装置中流体上游，由第一部分中的第二开口接通；(ⅱ)第二部分，在该密封装置的相反一侧并在活塞和第二部分之间形成的第二腔，在第二部分中的第三开口与装置中流体流动的下游相连通；以及偏压装置，安装成在静止状态下，使带阀头的活塞装置保持在开启位置，当通过该装置的最初流体流动在第二部分的压力低于在第一部分的压力时，阀头在开口内处于关闭位置，因而流体不流径阀的开口，而当该装置的进、出口之间的流体流动发生堵塞时，阀处于开启位置，此时，流体流动，使流体流入阀和装置中。
本发明还提供一种装置，借助于一个允许在入口和出口之间引入流体的阀，使流动的空气经一个产生压降并经受堵塞的元件于入口和出口之间流动，在此改进措施中，该阀包括一个可在开启和关闭位置之间移动以打开和关闭通入阀内的第一开口的阀头；一个壳体装置，它具有(ⅰ)第一部分，形成通至第一腔的第一开口，第一腔位于安装在壳体装置和活塞装置的阀头之间的柔性密封装置的一侧，在该装置中流体流动的上游，由第一部分的一第二开口连通；(ⅱ)第二部分，在该密封装置的相反侧，在活塞装置和第二部分之间形成第二腔，在该装置中流体流动的下游，与第二部分中的第三开口连通；以及偏压装置，被安装得在静止状态下，将带阀头的活塞装置保持在开启位置，当通过该装置的最初的流体流动在第二部分的压力低于在第一部分的压力时，该阀头在开口内处于关闭位置，因而流体不流径阀的开口，而当装置的入口和出口之间的流体流动发生堵塞时，阀处于开启位置，此时，流体流动，使流体流入阀和装置中。
排放阀的设置，它响应在分离装置两侧所测得的压差的下降，意味着周围的流体将更可靠地流入该流道中。这是因为在分离装置、特别是旋风分离装置的压降直接与流量有关。该压力损失主要是由于高度取决于流量的摩擦造成的。流量愈大，旋风分离装置两端的压降就愈大。
若要保持良好的分离，重要的是要保持通过分离装置，特别是通过旋风分离装置的足够流量。为了避免电机过热，同样很重要的是要保持适当流量的冷却空气或其它流体通过电机。因此，本发明对先有技术是一个重要的改进。
因为，通过分离装置的压差的下降是流道堵塞的征兆，故也可用放气阀的工作来指示存在堵塞和给用户提供需要维护的信号。在先有技术的结构安排中，位于分离装置和风扇或电机之间的堵塞不能使放气阀工作。
本发明的其他优点是当电机关闭时该放气阀常开。在先有技术的结构安排中，如果在电机接通时有堵塞发生，则该放气阀将关闭，且不可能打开。在本发明的装置中，该放气阀保持开直到在尘埃分离装置两端达到足够的压降为止，这就确保了电机始终得到适当的冷却。
现参考相应的附图来说明本发明的各实施例，其中
图1和1A为在本文前言中所述的先有技术的旋风真空吸尘器的示意图；图2和2A为图示本发明的类似于图1和1A的示意图；图3为构成图2和2A所示意的真空吸尘器部分的放气阀的一个实施例的放大的正剖视图。
图3A为图3所示放气阀的分解透视图；图4为类似于图3的构成图2和2A所示意的真空吸尘器部分的放气阀的另一个实施例的视图；图4A为在原位置的图4所示放气阀的顶视图；和图4B为图4所示阀的分解透视图。
图1和1A为已知的真空吸尘器的示意图。在每个图中，真空吸尘器10包括一个直接装于软管14的喷咀12，软管14直接与尘埃分离装置16相连接。该尘埃分离装置16可为任何如袋式过滤器的任何常规尘埃分离装置，但在此情况下，此装置包括由两个串联排列的旋风除尘器16A,16B组成的旋风分离装置。此种尘埃分离装置16的结构，尺寸和工作已在别处提供了资料，故在此将不进一步作说明，而仅仅叙述在旋风除尘器16A,16B的上游(图1)或在两个旋风除尘器16A,16B之间(图1A)的气流流道中放置一个放气阀18。沿气流的方向看，该尘埃分离装置16的下游是一个前置电机过滤器20，接着是一个风扇22，一个电机24和一个后置电机过滤器26。这种型式的旋风分离装置的工作在美国专利No.4,571,772；4,593,429；4,643,748；4,826,515；4,853,008；4,853,011；5,062,870；5,078,761；5,090,976；5,145,499和5,160,356中作了叙述，但并非构成本发明的部分。
使用中，电机24带动风扇22工作，使空气流喷咀12经软管14流到尘埃分离装置16。分离发生后，气流通过前置电机过滤器20。通过风扇22，通过提供冷却作用的电机24及后置电机过滤器26，然后排入大气。放气阀18应如此安置，即当尘埃分离装置16内的压力，及特别在尘埃分离装置16内放置放气阀18部位的压力降到低于预定值时，打开放气阀18使空气从大气进入旋风尘埃分离装置以保持影响分离的适当气流，防止气流降到低于预定值也确保了电机24可适当地冷却以防有任何过热的危险。
如果过滤器20,26中的任一个明显堵塞而使真空吸尘器10内的气流减小，则经过尘埃分离装置16的气流减小。然而，由于堵塞是位于尘埃分离装置的下游，在尘埃分离装置16中的流量减小了，而通过装置16的压降减小。所有的压降都发生在被堵塞的过滤器。这使放气阀18不能工作。在这些情况下，先有技术放气阀18将不能提供适当的保护以防电机24过热。
图2和2A图示了与图1和1A所示相同型式的真空吸尘器，但用本发明的放气阀30代替放气阀18。所有示意图示的吸尘器的其它部件与图1和1A所示的部件有相同的参考序号。
放气阀30主要由一个装在腔34内的活塞32组成，活塞32的第一侧经管路36连到整个尘埃分离装置16上游气流流道的一点(图2)或连到下游旋风除尘器16B的上游气流流道的一点(图2A)。活塞32的另一侧经管路38连到尘埃分离装置16下游气流流道的一点。这样，通过整个尘埃分离装置16(图2)或下游旋风除尘器16B(图2A)的任何压差都直接通过活塞32。
在活塞32上作用一弹性偏压装置40，从而，当有一预定压差作用于活塞32时，活塞32事实上处于平衡状态。当压差降到低于预定值时，活塞32在偏压装置40的作用下运动以打开一通气孔42；此孔打开时，将允许大气的空气在尘埃分离装置16的上游的一点进入真空吸尘器10的气流流道中。这种排放空气的引进与由图1和1A所示的放气阀18将空气排入气流流道有同样的效应；但它取决于通过尘埃分离装置16或下游旋风除尘器16B的压差而不是取决于其中的绝对压力。
图3和3A图示了一种适用于图2和2A所示结构安排的放气阀50。放气阀50主要包括一壳体52,76A,76B和一活塞54。壳体52形成两个孔56,58，可与管路相连以便与尘埃分离装置16或下游旋风除尘器16B的相应上游和下游气流流道适当相连。壳体52还形成一使活塞可滑动地装入其中的一个室60。壳体52还包括一个容纳和支承偏压装置及支承中心杆的中心部分62。
更具体地说，壳体52通常是环形的。中心部分62通常是杯形的，并有一中心孔64使杆66可滑动地穿过它。在孔64附近的中心部位62提供孔68和/或一中心孔70。这些孔68、70的功能将在下文说明。
中心部分62的径向向外部分是一个法兰72，用来容纳膜片密封74的一端，而其另一端则固定地装于活塞54。法兰72还形成室60的一部分，而室60的其余部分则由壳体52的径向向外延伸的壁76形成。壳体52的最外缘做成可封闭室60，形成孔58并容纳膜片密封74的另一侧的形状。在壳体52中，使孔56设置在相对孔58有一轴向距离的位置上。远离孔58的孔56侧面形成一轴向的环形孔56A，它可由下文叙述的活塞54的头部闭合。在该孔的周边放一柔性密封78以利于密封，并由上部壁76A和吸尘器壁76B使其保持在原位。
活塞54有一主体80和一头部82。该主体80通常是碟形的，以及径向向外部分的形状要做成可在室60内易于滑动。径向向外部分84和室60之间有足够的间隙以允许旋转膜片74在其间动作。活塞54的径向向外部分制成为两个单独的部分以允许膜片密封装置74牢牢地封闭在两分离部分之间以提供适当的工作密封。
活塞54的中心部分有一中心孔86以容纳杆66。该杆66固定在活塞54的中心部分并提供一位于杆66端部的螺钉88使活塞54的头部82支承在杆66上。在杆66和头部82之间允许有一些间隙以允许有足够的活动余地以适应杆66和放气阀50的其余部分间的某些不对准。
在壳体52与活塞54之间放一弹簧90。弹簧90紧靠法兰72和中心部分62之间的壳体52。弹簧90还紧靠在容纳杆66的孔86附近的活塞54的中心部分。在杆66的远离螺钉88的一端带有一挡块92。该挡块92限制杆66的轴向运动。
上述放气阀50可具有任何适当的尺寸。然而，试验业已表明具有直径大约26毫米的头部82及外径大约49毫米的活塞54的放气阀50可有效地工作。可选择这些尺寸附近的其它尺寸以适应特别的应用及达到紧凑的设计。最好使杆66可轴向运动至少4毫米。
图示的放气阀50是处于关闭位置。头部82的外缘压贴密封78使组件完全关闭。孔56与尘埃分离装置16或下游旋流器16B的上游的真空吸尘器的气流流道相连，并因此使上游压力直接作用于图3左侧所示的活塞54的表面。孔58与尘埃分离装置16的下游气流流道相连，并因此使下游压力直接作用于图3右侧所示的活塞54的下游侧。由于实际上放弹簧90的部位通过孔68,70通向大气，故大气压力作用于图示的头部82的左侧及活塞54中部的右侧。
只要在尘埃分离装置16或下游旋风除尘器16B两端的压差保持足够大，则活塞54将克服弹簧90的作用而压向右侧。然而，只要压差降到低于预定的最小值，弹簧90的作用优先于作用在活塞54上的压力差，则活塞54将移向左侧。因此头部82也移向左侧以及头部82和密封78之间的密封被破坏。因此，大气的空气可进入头部82和密封78之间的放气阀，于是，大气空气将通过孔56并进入尘埃分离装置16或下游旋流器16B的上游气流流道中。因此，在旋流器内的气流被保持并提供足够的气流以冷却电机。
在尘埃分离装置16或下游旋风除尘器16B的两端的压差一回到认可的数值，活塞54便将又移向右侧并且头部82将再密封开口。大气空气将又与通过尘埃分离装置16的气流相隔离。提供的孔68、70的尺寸将确保由于空气从壳体和活塞之间的区域溢出而自然地对活塞54的移动产生阻尼。
本发明的一个优先的特征是由活塞54的移动而动作的指示装置的措施，它将警告用户装置的需要维护。这可用一个由活塞的移动而动作的开关94，激活警报灯96或其它信号装置而很容易地实现。为了避免给出不必要的警报，可将指示装置设置成仅仅在放气阀50反差工作或长时间工作时才发出警报。在此领域中实现这功能的装置是众所周知的。
图4,4A和4B表示另一种带有头部102处于开启位置的放气阀100，气流如箭头所示并在下文为用于图2和2A的装置作更充分的说明。放气阀100包括一个放活塞124的壳体104。壳体104包括孔108，它与由吸尘器200的壁204形成的旋风除尘器排气孔202相通。这样，孔202处于下游位置。在阀100中提供第二孔110，它们与由壁208和管状延伸段210形成的吸尘器200的上游室气流相通，延伸段210将放气阀支承和密封在其上。空气以螺旋方式经室214和经孔216流入室212，孔216形成一进入图2A所示的内部旋风除尘器16B的入口，故此孔位于内旋风除尘器16B和外旋风除尘器16A之间。壁204和218形成室212。壁218和207形成室214。
阀100的壳体104形成活塞124在其中移动的室112。壳体104的中心部分114支承一柱或杆116。壳体104的中心部分114提供一容纳密封保持器120以安装螺旋弹簧122的凹槽118。活塞124包括由帽126装在活塞124主体上的头部102。活塞124通常为蝶形并向排气口202延伸。在活塞124和壳体104上装有密封128，使排气口202和室132之间形成密封，室132位于活塞124的主体和壳体104的上部134之间。在阀100的头部102附近提供一些导流叶片136使气流不使阀100趋于关闭。这些孔均向着孔110倾斜。
密封128的一端装在壳体104中的凹槽138中并由密封保持器120将其保持在原位。在密封128的中间，由夹子142，使环形保持器140将密封128保持在活塞124的位置。在密封128的另一侧，上部134和壳体104将该密封保持在凹槽144中的位置。在主体上也提供一凹槽146以放入密封128。在管状延伸段210与活塞106的上部134之间提供密封148。阀100由螺丝150装在开口上(图4A,4B)。图4还表示出口孔202的壁218，它返回到在阀100和密封装置220附近的一个开口222(图4A,4B)。
在使用中，当吸尘器电机24不工作时，活塞124的头部102如图4所示敞开着。当在电机工作时处于阀100的额定空气流量的工况下，该阀关闭。若在吸尘器中发生堵塞，限制了气流，此时由于减小了腔112和132之间的压差，阀100即打开，这就允许弹簧122将活塞124和头部102偏压到如图4所示的打开位置。阀100保持在此位置直到排除了堵塞为止。
如图4B所示，一指示针300固定于一螺杆301上并可滑动地装在杆116上的保持器106中。当头部102在杆116上移动时，保持器106中的一个销(未示出)使针300转动。这便可指示阀的位置。
本发明不限于上述的具体实施例。基本上，可设想该放气阀可被合并到由非空气的气流中，或可能是从液体中分离粒子的装置内。该装置可用于真空吸尘器工业以外的行业，因此不应认为本发明只限于此工业。放气阀本身也可用于其它装置中并因此可用于其它领域。对精通本技术的读者来说，各种替代的结构安排和其它变型将是显而易见的。
权利要求
1．一种将放出的流体引导到流经在两端产生流体压差的装置的主流流体中的放气阀，其特征在于，该放气阀适应于当装置两端的压差降到低于预定值时打开，以使流体流入主流流体中。
2．按权利要求1所述的一种放气阀，其特征在于，放气阀工作的压差是可调的。
3．按权利要求1或2所述的一种放气阀，其特征在于，放气阀由所述压差作用在两端的可移动活塞组成。
4．按权利要求3所述的一种放气阀，其特征在于，还包括决定放气阀工作压差的偏压装置。
5．按权利要求3或4所述的一种放气阀，其特征在于，该活塞与通道闭塞物相连，这样，活塞移动使通道打开，并允许放出的流体通过放气阀进入装置中。
6．按上述权利要求中任一项所述的一种放气阀，其特征在于，该放气阀包括指示装置或与其相连，以提供需要维护的指示。
7．按权利要求6所述的一种放气阀，其特征在于，指示装置包括开关装置和一个报警灯。
8．传输主流流体并在使用时在两端产生流体压差的装置，该装置包括按上述权利要求中任一项所述的一种阀。
9．按权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置包括从流体流动中分离粒子的分离装置。
10．按权利要求9所述的装置，其特征在于，该分离装置包括至少一个旋风分离器。
11．按权利要求10所述的装置，其特征在于，该分离装置包括两个串联的旋风分离器。
12．按权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，在分别位于分离装置上游和下游的两点之间的测定压差。
13．按权利要求11所述的装置，其特征在于，在分别位于这些旋风分离器中的一个的上游和下游的两点之间测定压差。
14．按权利要求8至13中任一项所述的并构成真空吸尘器一部分的装置。
15．基本上按上文中参考附图中图2至4所述的一种放气阀或装置。
全文摘要
一种将放出的流体引到流径在两端产生流体压差的装置的主流流体中的放气阀(30),其特征在于,该放气阀(30)适应于当装置(16)两端的压差降到低于预定值时打开,以使流体流入主流流体中。这种结构安排特别适应于装有旋风尘埃分离装置的真空吸尘器,在此装置中,放气阀可更可靠地响应气流减小而工作。这就确保了旋风尘埃分离装置有效工作,并减少电机过热的危险。
文档编号B04C11/00GK1230100SQ97197740
公开日1999年9月29日 申请日期1997年7月3日 优先权日1996年7月15日
发明者J·戴森, G·M·伯林顿, J·W·布雷思韦特 申请人:诺特特里有限公司