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CN102366681B - 用于净化流体的设备 - Google Patents

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CN102366681B
CN102366681B CN201110175558.XA CN201110175558A CN102366681B CN 102366681 B CN102366681 B CN 102366681B CN 201110175558 A CN201110175558 A CN 201110175558A CN 102366681 B CN102366681 B CN 102366681B
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Abstract

本发明公开了一种用于净化流体的设备，包括：过滤装置，具有微粒收集面以及腔室，腔室具有使流体进入的入口以及使流体排出的出口，入口包括喷射部分，喷射部分凸出到腔室中并且在朝向微粒收集面的方向上喷射流体，喷射部分和微粒收集面相对于彼此的布置适于在操作设备期间在流体的流动的影响下在存在于腔室中的流体中生成旋转流动模式，旋转流动模式受微粒收集面的至少一部分约束，以便在运动的流体与微粒收集面之间形成剪切力。本发明实现了用于净化流体的设备中的过滤装置的更紧凑的设计，并且防止了过滤装置堵塞。

Description

用于净化流体的设备
技术领域
本发明涉及一种用于净化流体的设备，包括过滤装置，用于在过滤动作的基础上从流体移除微粒，其具有用于在使用该设备期间收集微粒的微粒收集面。
背景技术
用于净化流体的设备的应用的公知示例是在真空吸尘器中的应用，在这种情况下待过滤的流体是空气。当前，两种类型的真空吸尘器在本领域中是已知的并且被出售给消费者。第一类型的真空吸尘器装备有集尘袋，而第二类型的真空吸尘器未装备而是利用气旋来从空气分离尘垢微粒。
在包括集尘袋的真空吸尘器中，使用两个过滤器，即用于大多数尘垢微粒的集尘袋，以及用于非常小的微粒的过滤器，诸如所谓的HEPA过滤器(高效微粒空气过滤器)。
气旋真空吸尘器包括用于从由真空吸尘器在操作期间吸入的空气过滤微粒的四个组件，即气旋预分离器、预分离栅格、气旋细尘分离器以及HEPA过滤器。鉴于气旋能够在有限直径范围中过滤具有质量密度足够高的微粒这一事实，许多组件的应用是必需的。为了能过滤更宽范围的微粒，需要所述专用分离器，其中
-气旋预分离器用于从空气分离具有高质量密度的相对较大的微粒；
-预分离栅格用于从空气中过滤具有低质量密度的相对较大的微粒；
-气旋细尘分离器用于从空气分离相对较小的微粒；并且
-HEPA过滤器用于从空气分离与气旋细尘分离器相比甚至更小的微粒。
鉴于气旋预分离器不能够从空气分离具有低质量密度的微粒(如纤维、泡沫塑料和纸屑)这一事实，使用了预分离栅格。然而，栅格的应用具有缺点，其在于栅格将堵塞的事实。因此，在使用期间空气流阻力将增加，并且不能保证恒定的吸入功率。
由于一方面对快速旋转空气的需要以及另一方面对用于处置微粒的缓慢移动空气的需要，气旋是用于从大量空气分离尘垢微粒的耗费空间的解决方案。在包括气旋预分离器和预分离栅格的预分离单元中，与预分离栅格相比，需要相当大体积的是气旋预分离器。
US 2005/120510公开了一种具有过滤器构件的地板保养器械，该过滤器构件具有始终被清洁的一个部分。利用过滤器来从先前已经由有孔壁清除掉大微粒的载有污垢的空气流分离细微粒。过滤器的中空内部被径向划分为大小相等的伸长部分。旋转过滤器从而使得过滤器的一个伸长部分被旋转通过位于过滤器的一端的端口，其引入反向空气流通过过滤器来清洁过滤器的表面。利用过滤器的每个完整一转，整个过滤器被清洁。有孔壁在载有污垢的空气流的影响下被清洁，因为某些空气流将具有吹透有孔壁和吹掉存在于面向过滤器的有孔壁的表面上的任何微粒的效应。有孔壁具有斜度，并且吹掉的灰尘聚积将具有朝向有孔壁的下端落下的趋势。
EP 1 776 912公开了一种真空吸尘器，其能够清洁其倾斜地安装的过滤器，即借助于选择性地使过滤器振动以便去掉附着于过滤器上的灰尘的振动单元。
发明内容
本发明的目的是实现真空吸尘器的预分离单元的更紧凑的设计，以及提供对堵塞预分离栅格的问题的解决方案。一般而言，本发明的目的是提供一种用于净化流体的设备，其中布置了具有紧凑设计的过滤装置，并且其中防止该过滤装置堵塞。
根据本发明，上述目的是在一种用于净化流体的设备的基础上实现的，该设备包括：过滤装置，用于在过滤动作的基础上从流体移除微粒，其具有用于在使用该设备期间收集微粒的微粒收集面；以及其中存在流体并且其中布置了该过滤装置的腔室，其中该腔室具有用于使待过滤的流体进入的入口，以及用于使已过滤的流体排出的出口，其中该腔室的入口包括喷射部分，该喷射部分凸出到该腔室中并且用于在朝向该过滤装置的微粒收集面的方向上喷射待过滤的流体，并且其中该喷射部分和该过滤装置的微粒收集面相对于彼此的布置适于在操作该设备期间在待过滤的流体的流动的影响下在存在于该腔室中的流体中生成旋转流动模式，其中该旋转流动模式受该过滤装置的微粒收集面的至少一部分约束，以便在运动的流体与微粒收集面之间形成剪切力。
本发明基于关于喷射部分或喷嘴处的流体流动的行为的认识，并且实现了过滤装置的自清洁功能，以下将对此进行说明。
在根据本发明的设备中，过滤装置布置在其中存在流体的腔室中。在该设备的实际实施例中，过滤装置在腔室中的布置可以以任何合适的方式来实现，其中应当注意，一种可能的方式包括将过滤装置布置在腔室的壁中。腔室的入口包括喷射部分，该喷射部分凸出到该腔室中并且用于在朝向过滤装置的微粒收集面的方向上喷射待过滤的流体。在喷射部分的出口侧，待过滤的流体以高于存在于腔室内部的周围流体的速度的特定速度流入周围流体中。作为结果，流出流体被减速，并且使得周围流体移动。事实上，流出流体在朝向过滤装置的微粒收集面的方向上带走周围流体。以下，为清楚起见，将由喷射部分供给的待过滤的流体的流动表示为主流，并且将主流带走的流体的流动表示为副流。
当主流和副流的组合到达过滤装置的微粒收集面时，至少大部分主流通过过滤装置，而主流携带的尘垢微粒留在微粒收集面上，其中副流的组分(诸如水滴)同样有可能通过过滤装置。最后，存在通过出口离开腔室的流动，其中离开腔室的流体的量对应于进入腔室的流体的量。然而，副流被沿着过滤装置的微粒收集面引导，其中在该流动中获得自然旋转。在过滤装置的微粒收集面处，形成运动的流体与微粒收集面之间的剪切力，其可以大于微粒收集面与在主流的影响下压在微粒收集面上的微粒之间的摩擦力。因此，微粒随副流被带走，从而使得微粒收集面上没有微粒，并且一直是清洁的。借助于副流，微粒被朝向腔室中的用于收集微粒的合适区域引导。
当将本发明应用在没有集尘袋的气旋真空吸尘器的上下文中时，可以省略气旋预分离器，并且可以仅使用栅格来执行预分离功能。以这种方式，可以节省空间。另外，由于如前所述的自清洁特征，栅格的空气流阻力保持恒定。
有利地，腔室的入口的喷射部分的纵轴与过滤装置的微粒收集面呈偏离90°的角度，因为这种布置有助于在腔室中形成旋转流动模式。微粒收集面可以差不多被定向为如同流动运动的圆形形状的切线。
过滤装置的微粒收集面可以在该设备的正常操作位置上相对于垂线向后倾斜。利用微粒收集面的这种定向，可以具有如下情形，其中从微粒收集面释放的尘垢微粒在移动远离微粒收集面时不会在新的位置处碰到微粒收集面，从而使得从微粒收集面去除微粒可以最有效。考虑到这一点，应当注意，微粒收集面将通常具有平面的外观。
用于清洁过滤装置的附加选项是使过滤装置在操作该设备期间像旗或帆在风中那样振动。还可以实现过滤装置的机械振动，其中该设备包括用于通过按压过滤装置来向过滤装置施加振动的装置。在该振动的影响下，使得附着于过滤装置的微粒收集面上的尘垢微粒与微粒收集面分开。应当注意，为了去掉附着于过滤单元上的灰尘而使真空吸尘器的过滤单元振动本身是已知的，例如从EP 1 776912中得知。
为了进一步约束在操作设备期间在存在于腔室内部的流体中生成的旋转流动模式，该设备可以包括具有适合于引导该流动的面的至少一个附加组件。优选地，这种附加组件的面在与过滤装置的微粒收集面相隔一定距离处延伸，并且还可以基本上平行于微粒收集面而延伸。根据另一可选方案，该附加组件包括定位为与过滤装置成三角形布置的两个薄板，其中在薄板之一与过滤装置的微粒收集面之间存在开口，以便使得可以从由该组件和过滤装置限定的空间排放流体和微粒。
过滤装置可以包括栅格，并且看起来待过滤的流体撞击栅格的角度存在最优值，并且这一最优值与栅格的开口的大小有关。利用最优值处的角度，对栅格的自清洁作用为最优。例如，当栅格包括基本上0.25mmx0.25mm的方形开口时，腔室的入口的喷射部分的纵轴与过滤装置的微粒收集面之间的最优角度基本上为30°。应当注意，栅格的开口可以具有任何合适的大小以及任何合适的形状，并且并不一定需要是方形开口。例如，该开口还可以是圆形的，或者具有矩形乃至三角形形状。在任何情况下，栅格的水力直径的大小的有效值为0.25mm。
本发明具有很多有用的应用，其包括在真空吸尘器的上下文中的应用。其他实际示例包括在用于净化水的设备中的应用，其中待过滤的流体是水，以及在用于从啤酒过滤酵母微粒的设备中的应用。
一般地，本发明非常好地适合于应用在加工工业的上下文中，因为本发明的应用使得由于过滤器清洁活动而通常需要成批执行的过滤工艺能够是连续的。
根据以下对真空吸尘器的预分离单元的详细描述，本发明的上述和其他方面将变得明显，并且将参考该详细描述来阐明这些方面，该预分离单元包括自清洁栅格和其中布置了这一栅格的腔室，其中腔室的空气入口包括凸出到腔室中的喷射部分。
附图说明
现在将参考附图更详细地说明本发明，其中等同或类似的部分用同一参考标号标明，并且其中：
图1用图解法示出根据本发明的用于真空吸尘器中的预分离单元的截面图；
图2图示了第一类型的附加组件在图1所示的预分离单元中的应用；并且
图3图示了第二类型的附加组件在图1所示的预分离单元中的应用。
在附图中，借助于箭头来标明操作期间在预分离单元中发生的空气流。
具体实施方式
图1示出了一种预分离单元1，其旨在用于真空吸尘器，特别是没有集尘袋的气旋真空吸尘器，并且其适合于替代气旋预分离器和预分离栅格的常规组合。所示的预分离单元1是根据本发明的用于净化流体的设备的示例，其可以出现在其他实施例中，并且其可以适于用在其他领域而不是真空吸尘中，例如，用于净化水或另一液体的领域中。同时，可以作为对电器上的常规空气过滤器的替代而使用根据本发明的设备。
预分离单元1包括具有入口11和出口12的腔室10，入口11用于在被尘垢微粒污染的空气由其中可以布置单元1的真空吸尘器吸收时使空气进入，出口12用于使净化空气(即无微粒的空气)排出。特别地，在腔室10的入口11处布置了喷射部分20或喷嘴，其用于以特定速度向腔室10供给受污染的空气。
在腔室10内部，布置了栅格30，其用于过滤空气。公知的是栅格30具有特定大小的孔洞，其中这些孔洞大到足以允许空气通过，并且其中这些孔洞小到足以阻挡微粒通过。栅格30具有用于收集微粒的微粒收集面31。在所示示例中，微粒收集面31相对于喷射部分20的纵轴以角度α延伸，即以向腔室10供给空气流的方向延伸，该角度α大约为45°。在任何情况下，如果角度α小于90°，都是有利的。
当操作预分离单元1时，受污染的空气以特定速度通过喷射部分20被吹入腔室10。进入腔室10的空气对已经存在于腔室10中的空气施加拖曳力。在这一力的影响下，在空气中获得流动，其表示为副流，其中来自喷射部分20的空气的流动表示为主流。
副流的方向受栅格30的存在的影响。栅格30的微粒收集面31的定位和定向致使副流成为腔室10内部的旋转流动，其越过微粒收集面31，形成拖曳力，在拖曳力的影响下，粘在栅格30上的微粒滑过栅格30并且与栅格30分开。以这种方式，在腔室10中获得自清洁功能，作为其结果，栅格30不会变得堵塞。
因此，栅格30被置于主空气流中，主空气流穿过栅格30而微粒留在栅格30上，其中沿着栅格30形成副空气流，该副空气流具有通过从栅格30移除微粒来清洁栅格30的功能。这实际上发生在源于副空气流的力(其被引导为基本上平行于微粒收集面31)高于微粒与微粒收集面31之间的摩擦力(其主要由源于主空气流的力来确定)时。
与栅格30分开的微粒由副空气流带走，并且在腔室10的适于收集微粒的隔间13中落下。
栅格30能够可能地被过滤材料替代。在该情况下，存在一种风险，即，即使相对较大的微粒被从过滤器吹走，相对较小的微粒也会堵塞过滤器。用于从过滤器移除更小微粒的可能解决方案可以是使得过滤器像旗或帆在风中那样振动或者实现过滤器的机械振动。
图2图示了附加组件14可以如何用于预分离单元1中以便调整副空气流大小，其中单元1可以更小，并且其中单元1的操作可以更稳定。附加组件14可以包括塑料薄板，该塑料薄板例如具有在与栅格30相隔一定距离处、在几乎平行的方向上延伸的面15。旋转副空气流的大小由附加组件14的面15的位置确定，因为所述空气流存在于栅格30的微粒收集面31与所述面15之间。
图3示出了使用附加组件14来调整预分离单元1中的副流大小的另一示例。在这一示例中，附加组件14包括两个薄板16、17，其中在如图所示的单元1的通常定向上，薄板16、17之一在基本上水平的方向上延伸，并且薄板16、17中的另一个在基本上垂直的方向上延伸，其方式为所述薄板16、17和栅格30的一部分限定了如在水平方向上看到的那样、垂直于喷射部分20的纵轴的具有三角形周线的空间18。空间18的开口19存在于几乎水平的薄板17与栅格30的微粒收集面31之间。在操作设备1期间，从微粒收集面31移除的微粒在副空气流的影响下通过开口19被排放到腔室10的另一部分。优选地，喷射部分20被布置为诸如在三角形空间18的顶部部分或底部部分中供给主流，其中可以预期对微粒收集面31的最佳清洁结果。
预分离单元1可以相对较小，甚至可以适合于布置在真空吸尘器的手柄中。单元1的实际实施例的较小尺寸的示例如下：腔室10的高度为40mm，腔室10的长度，即腔室10在喷射部分20的纵轴方向上的尺寸为80mm，腔室10的宽度至少为100mm，栅格30的面积至少为160mm2，栅格大小为255μm，腔室10中的开口的尺寸为25mm，微粒收集面31相对于喷射部分20的纵轴而延伸的角度α为30°±5°，喷射部分20的内径为27.6mm，并且出口12的内径至少为35mm。
本领域技术人员将明了，本发明的范围不限于在上文中讨论的示例，在不偏离所附权利要求书中所限定的本发明范围的情况下，可以进行若干修改和修正。尽管已经在附图和说明书中图示和详细描述了本发明，但这种图示和说明应当视为仅仅是说明性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。
通过研究附图、说明书和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所请求保护的发明时能够理解和实施对所公开的实施例的变更。在权利要求书中，措词“包括”不排除其他步骤或元件，并且不定冠词“一种”或“一个”不排除复数。在相互不同的从属权利要求中记载了特定措施的简单事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标号不应当解释为限制本发明的范围。
为完整起见，应当注意，在本发明的范围内，可以使用如风扇那样的由电动机驱动的装置来生成沿着过滤装置的微粒收集面的流体的清洁流动，其中这种流体流动是对副流的补充，副流是在主流的基础上生成的，而不需要任何进一步供给能量，如前所述。
本发明可以概述如下。用于净化流体的设备1包括：过滤装置30，用于在过滤动作的基础上从流体移除微粒，其具有用于在使用设备1期间收集微粒的微粒收集面31；以及其中存在流体并且其中布置了过滤装置30的腔室10。腔室10具有用于使待过滤的流体进入的入口11，并且这一入口11包括喷射部分20，喷射部分20用于在朝向过滤装置30的微粒收集面31的方向上喷射待过滤的流体。喷射部分20和过滤装置30的微粒收集面31相对于彼此的布置适于在操作设备1期间在待过滤的流体的流动的影响下在存在于腔室10中的流体中生成旋转流动模式，其中旋转流动模式受过滤装置30的微粒收集面31的至少一部分约束，以便在运动的流体与微粒收集面31之间形成剪切力。在这一剪切力的影响下，可以从微粒收集面31吹走微粒，从而使得过滤装置30保持清洁。另外，根据本发明的设备1可以用于替代气旋预分离器和栅格的常规组合，例如没有集尘袋的气旋真空吸尘器的预分离单元，从而节省空间。另外，在这种情况下，由于设备1的自清洁功能，空气流阻力保持恒定，吸入功率也保持恒定。

Claims (9)

1.一种用于净化流体的设备(1)，所述设备包括：
-过滤装置(30)，用于在过滤动作的基础上从流体移除微粒，所述过滤装置具有用于在使用所述设备(1)期间收集微粒的微粒收集面(31)，以及
-其中存在流体并且其中布置了所述过滤装置(30)的腔室(10)，其中所述腔室(10)具有用于使待过滤的流体进入的入口(11)，以及用于使已过滤的流体排出的出口(12)，
其中所述腔室(10)的所述入口(11)包括喷射部分(20)，所述喷射部分(20)凸出到所述腔室(10)中并且用于在朝向所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)的方向上喷射所述待过滤的流体，并且
其中所述喷射部分(20)和所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)相对于彼此的布置适于在操作所述设备(1)期间在所述待过滤的流体的流动的影响下在存在于所述腔室(10)中的流体中生成旋转流动模式，其中所述旋转流动模式受所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)的至少一部分约束，以便在运动的流体与所述微粒收集面(31)之间形成剪切力，由此所述微粒收集面上没有所述微粒，并且
其中所述腔室(10)的所述入口(11)的所述喷射部分(20)的纵轴与所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)呈基本上在30°-45°的角度(α)，
其中所述设备还包括至少一个组件(14)，所述至少一个组件(14)具有用于进一步约束在操作所述设备(1)期间在存在于所述腔室(10)内部的流体中生成的所述旋转流动模式的面(15)，其中所述组件(14)的所述面(15)在与所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)相隔一定距离处基本上平行于所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)而延伸。
2.一种用于净化流体的设备(1)，所述设备包括：
-过滤装置(30)，用于在过滤动作的基础上从流体移除微粒，所述过滤装置具有用于在使用所述设备(1)期间收集微粒的微粒收集面(31)，以及
-其中存在流体并且其中布置了所述过滤装置(30)的腔室(10)，其中所述腔室(10)具有用于使待过滤的流体进入的入口(11)，以及用于使已过滤的流体排出的出口(12)，
其中所述腔室(10)的所述入口(11)包括喷射部分(20)，所述喷射部分(20)凸出到所述腔室(10)中并且用于在朝向所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)的方向上喷射所述待过滤的流体，并且
其中所述喷射部分(20)和所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)相对于彼此的布置适于在操作所述设备(1)期间在所述待过滤的流体的流动的影响下在存在于所述腔室(10)中的流体中生成旋转流动模式，其中所述旋转流动模式受所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)的至少一部分约束，以便在运动的流体与所述微粒收集面(31)之间形成剪切力，由此所述微粒收集面上没有所述微粒，并且
其中所述腔室(10)的所述入口(11)的所述喷射部分(20)的纵轴与所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)呈基本上在30°-45°的角度(α)，
其中所述设备还包括至少一个组件(14)，所述至少一个组件(14)具有用于进一步约束在操作所述设备(1)期间在存在于所述腔室(10)内部的流体中生成的所述旋转流动模式的面(15)，其中所述组件(14)包括定位为与所述过滤装置(30)成三角形布置的两个薄板(16、17)，其中在所述薄板(16、17)之一与所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)之间存在开口(19)。
3.根据权利要求1或2的设备(1)，其中所述过滤装置(30)的所述微粒收集面(31)在所述设备(1)的正常操作位置上相对于垂线向后倾斜。
4.根据权利要求1或2的设备(1)，包括用于在操作所述设备(1)期间使所述过滤装置(30)振动的装置。
5.根据权利要求1或2的设备(1)，包括用于通过按压所述过滤装置(30)来向所述过滤装置(30)施加振动的装置。
6.根据权利要求1或2的设备(1)，其中所述过滤装置包括栅格(30)。
7.一种真空吸尘器，包括根据权利要求1或2的设备(1)，其中所述待过滤的流体是空气。
8.一种用于净化水的设备，包括根据权利要求1或2的设备(1)，其中所述待过滤的流体是水。
9.一种用于从啤酒过滤酵母微粒的设备，包括根据权利要求1或2的设备(1)。
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