Патент на изобретение №2378974

(54) ЦИКЛОННЫЙ СЕПАРАТОР

(57) Реферат:

Изобретения касаются вакуумного пылесоса и циклонного разделительного устройства, которое может быть использовано в таком пылесосе. Циклонное разделительное устройство содержит первую ступень циклонного разделения с по меньшей мере одним циклоном первой ступени, вторую ступень циклонного разделения, расположенную далее по ходу движения потока от первой ступени циклонного разделения и содержащую по меньшей мере один циклон второй ступени, и третью ступень циклонного разделения, расположенную далее по потоку от второй ступени циклонного разделения и содержащую по меньшей мере один циклон третьей ступени. Эффективность разделения второй ступени циклонного разделения по существу такая же, как и эффективность разделения первой ступени циклонного разделения, или такая же, как эффективность разделения третьей ступени циклонного разделения. Циклоны второй ступени по существу идентичны друг другу и циклоны третьей ступени по существу идентичны друг другу. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной надежности устройства за счет того, что какие-либо изменения в потоке воздуха, происходящие в расположенных далее по потоку ступенях разделения, оказывают незначительное влияние или не оказывают никакого влияния на способность этих ступеней разделения сохранять свою эффективность разделения, что способствует повышению стабильности эффективности разделения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Настоящее изобретение относится к циклонному разделительному устройству. В частности, но не только, изобретение относится к циклонному разделительному устройству, предназначенному для использования в вакуумных пылесосах.

Хорошо известны пылесосы, которые используют циклонное разделительное устройство. Примеры таких пылесосов раскрыты в патентных документах: ЕР 0042473, US 4373228, US 3425192, US 6607572 и ЕР 126876. В каждой из конструкций, описанных в указанных документах, в первую и вторую ступень циклонного разделения поступает всасываемый воздух, проходящий последовательно через каждую ступень разделения. В некоторых случаях вторая ступень циклонного разделения включает в себя большое количество циклонов, размещенных параллельно один другому.

Следует отметить, что ни одна из известных в уровне техники конструкций разделительного устройства не обеспечивает 100% эффективности разделения (т.е. способности гарантированно отделять поступающую грязь и пыль от потока воздуха), в частности, в ситуации использования этих устройств в пылесосах. В связи с этим задача настоящего изобретения заключается в обеспечении циклонного разделительного устройства, в котором достигается большая эффективность разделения, чем в известных устройствах-аналогах.

Настоящим изобретением реализуется циклонное разделительное устройство, включающее в себя первую ступень циклонного разделения, содержащую, по меньшей мере, один циклон; вторую ступень циклонного разделения, размещенную ниже по ходу движения потока от первой ступени циклонного разделения и содержащую, по меньшей мере, один циклон второй ступени; и третью ступень циклонного разделения, размещенную ниже по ходу движения потока от второй ступени циклонного разделения и содержащую, по меньшей мере, один циклон третьей ступени разделения, отличающееся тем, что эффективность разделения второй ступени циклонного разделения по существу такая же, как и эффективность разделения первой ступени циклонного разделения или третьей ступени циклонного разделения.

Преимущество циклонного разделительного устройства в соответствии с изобретением заключается в том, что эффективность разделения устройства, рассматриваемого в целом, улучшена по сравнению с эффективностями разделения каждой из ступеней циклонного разделения в отдельности. Последовательное размещение в устройстве, по меньшей мере, трех ступеней циклонного разделения повышает эксплуатационную надежность устройства, так что какие-либо изменения в потоке воздуха, происходящие в ступенях разделения, расположенных далее по потоку, будут оказывать незначительное влияние или не будут оказывать никакого влияния на способность этих ступеней разделения сохранять свою эффективность разделения. Следовательно, эффективность разделения также более стабильна по сравнению с известными циклонными разделительными устройствами.

Следует иметь в виду, что под термином “эффективность разделения” заявитель подразумевает способность ступени циклонного разделения отделять уносимые потоком частицы от потока воздуха, и в целях сравнения предполагается, что в рассматриваемые ступени циклонного разделения поступают идентичные воздушные потоки. Поэтому для того, чтобы первая ступень циклонного разделения имела более высокую эффективность разделения, чем вторая ступень циклонного разделения, первая ступень должна быть способной отделять из потока воздуха более высокий процент уносимых частиц, чем вторая ступень, если обе они работают при одинаковых внешних условиях. Факторами, которые могут влиять на эффективность разделения ступени циклонного разделения, являются размер входного и выходного патрубков циклона, угол конусности, длина циклона, диаметр циклона и высота цилиндрической входной части в верхнем конце циклона.

Если вторая ступень циклонного разделения имеет такую же эффективность разделения, как и первая ступень циклонного разделения, то всасываемый поток воздуха подвергается двум “чистками” за счет прохождения через ступень циклонного разделения с относительно низкой эффективностью перед тем, как поступает в третью ступень циклонного разделения с большей эффективностью разделения. В результате воздушный поток перед входом в третью ступень циклонного разделения очищается от частиц пыли и грязи большего размера и, кроме того, от значительной доли тонкодисперсной пыли. Следовательно, третья ступень циклонного разделения может функционировать при благоприятных условиях, что позволяет достигать в этой ступени относительно высокой эффективности разделения. Таким путем все устройство в целом очищает поток воздуха стабильно и с обеспечением высоких стандартов.

Если эффективность разделения второй ступени разделения одинакова с эффективностью третьей ступени циклонного разделения, поток воздуха, прежде чем он выбрасывается из устройства, подвергается двум “чисткам” при прохождении через ступень циклонного разделения с относительно высокой эффективностью. После удаления из воздушного потока грязи и пыли относительно больших размеров, воздушный поток проходит затем первую чистку в ступени циклонного разделения с относительно высокой эффективностью, где отделяется большая доля оставшейся пыли. Третьей ступени циклонного разделения, таким образом, предоставляется возможность работать при благоприятных условиях, при которых может быть достигнута высокая эффективность разделения.

Предпочтительно первая ступень циклонного разделения включает в себя один единственный циклон первой ступени, и более предпочтительно этот один или каждый циклон первой ступени выполнен по существу цилиндрическим.

Предпочтительно, вторая ступень циклонного разделения включает в себя некоторое количество циклонов второй ступени, установленных параллельно, и, более предпочтительно, количество циклонов второй ступени меньше, чем количество циклонов третьей ступени. Увеличение количества циклонов в каждой последующей ступени циклонного разделения позволяет увеличить размеры каждого отдельного циклона по ходу движения воздушного потока. Тот факт, что поток воздуха проходит через некоторое количество циклонов, расположенных выше по потоку, означает, что частицы пыли и грязи больших размеров будут удалены из потока, и это позволяет каждому циклону меньшего размера работать эффективно и без опасности закупоривания.

Циклонное разделительное устройство может характеризоваться тем, что:

– вторая ступень циклонного разделения включает в себя большое количество циклонов второй ступени, установленных параллельно, и третья ступень циклонного разделения включает большое количество циклонов третьей ступени, установленных параллельно;

– циклоны второй ступени по существу идентичны друг другу, и циклоны третьей ступени по существу идентичны друг другу;

– циклон второй ступени или каждый из циклонов второй ступени, а также циклон третьей ступени или каждый из циклонов третьей ступени имеют коническую форму;

– угол конусности циклона второй ступени или каждого из циклонов второй ступени больше, чем угол конусности циклона третьей ступени или каждого из циклонов третьей ступени;

– циклон второй ступени или каждый из циклонов второй ступени снабжен, по меньшей мере, двумя входными патрубками, которые сообщаются с первой ступенью циклонного разделения;

– входные патрубки циклона второй ступени или каждого из циклонов второй ступени отделены друг от друг и расположены по окружности вокруг оси соответствующего циклона второй ступени.

Далее будет рассмотрено осуществление настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи.

На фиг.1 и фиг.2 представлены цилиндрический пылесос и пылесос вертикальной конструкции соответственно, содержащие циклонное разделительное устройство в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 – циклонное разделительное устройство, являющееся частью одного из пылесосов, представленных на фиг.1 и фиг.2, вид сбоку в разрезе.

Фиг.4 – циклонное разделительное устройство, показанное на фиг.3, вид сверху в разрезе, отображающий схему размещения ступеней циклонного разделения.

Фиг.5 – альтернативное воплощение циклонного разделительного устройства, вид сбоку в разрезе.

Фиг.6 – циклонное разделительное устройство, показанное на фиг.5, вид сверху в разрезе, отображающий компоновку ступеней циклонного разделения.

Фиг.7 – блок-схема первого альтернативного воплощения циклонного разделительного устройства, предназначенного для образования части конструкции одного из пылесосов, представленных на фиг.1 и фиг.2.

Фиг.8 и фиг.9 – блок-схема второго и третьего альтернативных воплощений циклонного разделительного устройства, подходящего для образования части конструкции одного из пылесосов, представленных на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 показан цилиндрический пылесос 10, содержащий основной корпус 12, колеса 14, смонтированные на основном корпусе 12, служащие для маневрирования пылесосом по очищаемой поверхности, и циклонное разделительное устройство 100, также смонтированное на основном корпусе 12. Шланг 16 сообщается с циклонным разделительным устройством 100 и блоком электродвигатель-вентилятор (не показан), размещенным внутри основного корпуса 12, предназначенным для всасывания загрязненного потока воздуха в циклонное разделительное устройство 100 через указанный шланг 16. Обычно контактирующая с полом чистящая головка (не показана) присоединена к удаленному от корпуса концу шланга 16 с помощью жесткого переходника для облегчения перемещения входного отверстия для загрязненного воздуха, находящегося над очищаемой поверхностью.

При использовании воздух, всасываемый в циклонное разделительное устройство 100 через шланг 16, увлекает с собой грязь и пыль, отделяемые от него в циклонном разделительном устройстве 100. Грязь и пыль накапливаются внутри циклонного разделительного устройства 100, в то время как очищенный воздух перед его отводом из пылесоса 10 через выходное отверстие, имеющееся в основном корпусе 12, проходит через электродвигатель для его (электродвигателя) охлаждения.

Пылесос 20 вертикальной конструкции, представленный на фиг.2, также содержит основной корпус 22 с размещенным в нем блоком электродвигатель-вентилятор (не показан), снабженный колесами 24, позволяющими пылесосу маневрировать по очищаемой поверхности. На нижнем конце основного корпуса 22 с возможностью поворота вокруг оси установлена головка 26 пылесоса, а в нижней стороне головки 26 пылесоса, обращенной к поверхности пола, имеется входное отверстие 28 для загрязненного воздуха. На основном корпусе 22 размещено циклонное разделительное устройство 100, при этом сообщение между входным отверстием 28 для загрязненного воздуха и циклонным разделительным устройством 100 обеспечивает трубопровод 30. Кроме того, на основном корпусе 22 сзади циклонного разделительного устройства 100 установлена с возможностью съема рукоятка 32, причем так, что эта рукоятка 32 может быть использована или в качестве рукоятки, или в качестве жесткого переходника от шланга к патрубку пылесоса. Такое конструктивное выполнение хорошо известно и в дальнейшем больше здесь не будет рассмотрено.

При использовании блок электродвигатель-вентилятор всасывает загрязненный воздух в пылесос 20 через входное отверстие 28 для загрязненного воздуха или через рукоятку 32 (если эта рукоятка 32 используется в качестве жесткого переходника). Загрязненный воздух направляется к циклонному разделительному устройству 100 по трубопроводу 30, при этом увлеченные потоком воздуха грязь и пыль отделяются от потока воздуха и остаются в циклонном разделительном устройстве 100. Очищенный воздух проходит через электродвигатель с целью охлаждения последнего и затем выбрасывается из пылесоса 20 через большое количество выходных отверстий 34.

Настоящее изобретение относится исключительно к циклонному разделительному устройству 100, и поэтому другие особенности конструктивного выполнения пылесосов 10, 20 являются относительно несущественными.

Циклонное разделительное устройство 100, образующее часть каждого из пылесосов 10, 20, представлено на фиг.3 и фиг.4. Конкретная общая форма выполнения циклонного разделительного устройства 100 может меняться в соответствии с типом пылесоса, в котором предполагается использование такого устройства 100. Например, общая длина устройства может увеличиваться и уменьшаться по отношению к диаметру устройства, или же форма основания может быть изменена так, что она будет иметь вид усеченного конуса.

Циклонное разделительное устройство 100, показанное на фиг.3 и фиг.4, содержит внешний бункер-накопитель 102, имеющий внешнюю стенку 104, которая имеет по существу цилиндрическую форму. Нижний торец внешнего бункера-накопителя 102 закрыт основанием 106, которое присоединено к внешней стенке с помощью оси 108 с возможностью поворота относительно этой оси и удерживается в положении закрытия (иллюстрируемом на фиг.3) с помощью фиксирующей прижимной скобы 110. В положении закрытия основание уплотнено относительно нижнего торца внешней стенки 104. Освобождение фиксирующей скобы 110 позволяет поворачивать основание 106 относительно оси 108 и откидывать его от внешней стенки 104 с целью, которая будет объяснена ниже. В радиальном направлении внутрь от внешней стенки 104 расположена вторая цилиндрическая стенка 112, отделенная от внешней стенки зазором с образованием между этими стенками кольцевой камеры 114. Вторая цилиндрическая стенка 112 контактирует с основанием 106 (когда основание находится в закрытом положении) и уплотнена относительно основания. Кольцевая камера 114 в целом ограничена внешней стенкой 104, второй цилиндрической стенкой 112, основанием 106 и верхней стенкой 116, расположенной в верхней конце внешнего бункера 102.

В верхнем конце внешнего бункера 102, ниже верхней стенки 116, имеется впускной патрубок 118 для загрязненного воздуха. Впускной патрубок 118 для загрязненного воздуха выполнен тангенциальным относительно внешнего бункера 102 (см. фиг.4) с тем, чтобы входящий загрязненный воздух перемещался в кольцевой камере 114 по спиральной траектории. Выход для текучей среды образован во внешнем бункере 102 с помощью экрана. Указанный экран представляет собой цилиндрическую стенку 122, в которой имеется большое количество перфорационных отверстий 124. Указанные перфорационные отверстия 124 образуют в экране единственный выход для текучей среды из внешнего бункера 102. Между экраном и второй цилиндрической стенкой 112 образован проходной канал 126, который сообщается с кольцевой камерой 128.

Кольцевая камера 128 расположена в радиальном направлении снаружи от верхнего конца конического циклона 130, который установлен коаксиально по отношению к внешнему бункеру-накопителю 102. Циклон 130 имеет верхнюю входную часть 132, в общем, цилиндрической формы, в которой выполнено два входных патрубка 134 для воздуха. Входные патрубки 134 имеют щелевидный профиль сечения и сообщаются непосредственно с кольцевой камерой 128. Циклон 130 содержит конусную часть 136, сопряженную с верхней входной частью 132. Коническая часть 136 выполнена в форме усеченного конуса, нижний конец которого оканчивается коническим отверстием 138. Между основанием 106 и участком внешней стенки, образующей коническую часть 136 циклона 130, находящимся выше конического отверстия 138, проходит третья цилиндрическая стенка 140. Когда основание 106 находится в закрытом положении, третья цилиндрическая стенка 140 уплотнена относительно него. Следовательно, коническое отверстие 138 выходит в замкнутую цилиндрическую камеру 142. В верхнем конце циклона 130 установлена осевая воздухоотводящая труба 144, обеспечивающая отвод воздуха из циклона 130.

Осевая воздухоотводящая труба 144 сообщается с воздухораспределительной камерой 146, расположенной над циклоном 130. Вокруг воздухораспределительной камеры 146 по периметру окружности размещено большое количество циклонов 148, установленных параллельно друг другу. Каждый циклон 148 имеет тангенциальный входной патрубок 150, который сообщается с воздухораспределительной камерой 146. При этом каждый циклон 148 идентичен другим циклонам 148 и содержит цилиндрическую верхнюю часть 152, переходящую в коническую часть 154. Коническая часть 154 каждого из циклонов 148 проходит в кольцевую камеру 156, образованную между второй и третьей цилиндрическими стенками 112, 140, и сообщается с ней. На верхнем торце каждого циклона 148 установлена осевая воздухоотводящая труба 158, и каждая из осевых воздухоотводящих труб 158 сообщается с выходной камерой 160, снабженной выходным патрубком 162 для отвода очищенного воздуха из устройства 100.

Как было отмечено выше, циклон 130 расположен коаксиально выходному бункеру-накопителю 102. Восемь циклонов 148 размещено по окружности с центром на оси 164 внешнего бункера. Каждый циклон 148 имеет свою ось 166, которая расположена с наклоном вниз и в направлении центральной оси 164. Все оси 166 наклонены в сторону оси 164 под одинаковым углом. Кроме того, угол конусности циклона 130 больше, чем угол конусности циклонов 148, а диаметр верхней входной части 132 циклона 130 больше диаметра верхней цилиндрической части 152 каждого из циклонов 148.

При использовании загрязненный воздух поступает в устройство 100 через входной патрубок 118 для загрязненного воздуха, и благодаря тангенциальному расположению входного патрубка 118 поток воздуха движется по спиральной траектории по внешней стенке 104 (внутри камеры 114). Частицы грязи и пыли большего размера осаждаются за счет циклонного эффекта в кольцевой камере 114 и накапливаются в ней. Частично очищенный поток воздуха выходит из кольцевой камеры 114 через перфорационные отверстия 124 в экране 122 и поступает в кольцевой канал 126. Затем воздушный поток проходит в кольцевую камеру 128 и из нее направляется к входным патрубкам 134 циклона 130. Внутри циклона 130 происходит циклонное разделение некоторого количества грязи и пыли, в результате чего отделяется некоторое количество грязи и пыли, которое еще присутствует в потоке воздуха. Грязь и пыль, которые отделены от потока воздуха в циклоне 130, осаждаются в цилиндрической камере 142, в то время как дополнительно очищенный воздух входит в циклон 130 через осевую воздухоотводящую трубу 144. Затем воздух проходит в воздухораспределительную камеру 146 и из нее поступает в один из восьми циклонов 148, где в дальнейшем процессе циклонного разделения из воздушного потока удаляется некоторое количество грязи и пыли, которое еще находится в потоке. Эти грязь и пыль осаждаются в кольцевой камере 156, в то же время очищенный воздух выходит из циклонов 148 через осевую воздухоотводящую трубу 158 и поступает в выходную камеру 160. После этого очищенный воздух покидает устройство 100 через выходной патрубок 162.

Грязь и пыль, которые отделены от потока воздуха, будут накапливаться во всех трех камерах 114, 142 и 156. Для опорожнения этих камер отжимают фиксирующую скобу 110 и дают возможность основанию 106 поворачиваться вокруг оси 108, в результате чего основание откидывается вниз, отходя от нижних торцов цилиндрических стенок 104, 112 и 140. Таким образом, грязь и пыль, которые накоплены в камерах 114, 142 и 156, могут быть легко удалены из устройства.

Из вышеприведенного описания понятно, что устройство 100 включает в себя три отдельные ступени циклонного разделения. Внешний бункер-накопитель 102 включен в первую ступень циклонного разделения, состоящую из одного циклона первой ступени, который в целом имеет цилиндрическую форму. Относительно большой диаметр внешней стенки 104 в этой первой ступени циклонного разделения означает, что в первой ступени от воздушного потока, главным образом, будут отделены сравнительно большие частицы грязи и мусора, поскольку центробежные силы, приложенные к грязи и мусору, имеют здесь относительно малую величину. Кроме того, может быть отделено и некоторое количество мелкой пыли. Таким образом, в кольцевой камере 114 будет надежно осаждена большая часть мусора большего размера.

Вторая ступень циклонного разделения образована циклоном 130. В этом втором циклонном разделительном аппарате радиус второго циклона 130 (второй ступени) меньше радиуса внешней стенки 104. Длина второго циклона 130 относительно мала, а отверстие 138 в конусе относительно большое. Входной патрубок 134 и осевая воздухоотводящая труба 144 имеют большие размеры (проходное сечение) по сравнению с циклоном, обеспечивающим отделение тонкодисперсных частиц, так, что скорость воздушного потока внутри циклона 130 второй ступени разделения относительно низкая. Подходящий выбор размеров циклона 130 второй ступени позволяет выбрать эффективность разделения второй ступени циклонного разделения такой, чтобы она была равной эффективности разделения первой ступени циклонного разделения. Однако производительность второй ступени циклонного разделения увеличена по сравнению с производительностью первой ступени циклонного разделения, поскольку во вторую ступень поступает воздушный поток, в котором уносятся частицы меньших размеров, при этом частицы бóльших размеров отделяются в первом циклоне первой ступени циклонного разделения.

Третья ступень циклонного разделения состоит из восьми циклонов 148 меньшего размера. В этой третьей ступени циклонного разделения каждый циклон 148 третьей ступени имеет еще меньший диаметр, чем циклон 130 второй ступени циклонного разделения, и поэтому третья ступень способна отделять более мелкие частицы грязи и пыли, чем вторая ступень циклонного разделения. Кроме того, дополнительное преимущество третьей ступени циклонного разделения состоит в том, что в нее поступает поток воздуха, уже очищенный в первой и второй ступенях циклонного разделения, и поэтому количество и средний размер уносимых потоком частиц меньше, чем мог бы быть в противном случае. Эффективность разделения третьей ступени циклонного разделения значительно выше, чем эффективность разделения первой и второй ступеней циклонного разделения. Эффективность разделения второй ступени циклонного разделения такая же, как и эффективность первой ступени циклонного разделения, а эффективность третьей ступени циклонного разделения выше эффективности разделения первой и второй ступеней циклонного разделения. Это означает, что каждая из эффективностей разделения циклонов первой и второй ступеней в отдельности ниже, чем эффективность разделения всех восьми циклонов третьей ступени, вместе взятых.

На фиг.5 и фиг.6 представлено второе воплощение циклонного разделительного устройства 200. Устройство 200 по конструктивному выполнению подобно воплощению, показанному на фиг.3 и фиг.4, и подробно описанному выше, тем, что оно является подходящим устройством для использования в каждом из пылесосов, показанных на фиг.1 и фиг.2, и содержит три последовательно расположенные ступени циклонного разделения.

Как и в описанном выше воплощении, первая ступень циклонного разделения состоит из единственного цилиндрического циклона 202 первой ступени, который ограничен внешней цилиндрической стенкой 204, основанием 206 и второй цилиндрической стенкой 212. Входной патрубок 218 для загрязненного воздуха расположен тангенциально внешней стенке 204, что обеспечивает осуществление циклонного разделения в первом циклоне 202 и накапливание частиц грязи и мусора большего размера в кольцевой камере 214 в нижнем конце циклона 202. Как и в ранее описанном воплощении, единственный выход из первого циклона 202 в кольцевой канал, образованный между экраном 222 и второй цилиндрической стенкой 212, производится через перфорационные отверстия 224, выполненные в экране 222.

В рассматриваемом воплощении вторая ступень циклонного разделения включает в себя два конических циклона 230 второй ступени, установленных параллельно один другому. Циклоны 230 второй ступени разделения расположены бок о бок внутри объема, образованного внешней стенкой устройства 200, как это можно видеть на фиг.6. Каждый циклон 230 второй ступени имеет верхнюю входную часть 232, в которой имеется, по меньшей мере, один входной патрубок 234. Каждый входной патрубок 234 ориентирован для обеспечения тангенциального ввода воздуха в верхнюю входную часть 232 и сообщается с камерой 228, которая, в свою очередь, сообщается с каналом 226. Каждый циклон 230 второй ступени содержит часть 236 в форме усеченного конуса, которая является продолжением верхней входной части 232 и заканчивается коническим отверстием 238. Циклоны 230 второй ступени разделения проходят в объем замкнутой камеры 242. Каждый циклон 230 второй ступени снабжен осевой воздухоотводящей трубой 244, установленной в верхнем торце циклона и сообщающейся с камерой 246.

Третья ступень циклонного разделения состоит из четырех циклонов 248 третьей ступени, установленных параллельно. В каждом циклоне 248 третьей ступени верхняя входная часть 252 снабжена входным патрубком 250, сообщающимся с камерой 246. Каждый циклон 248 третьей ступени также содержит часть 254 в форме усеченного конуса, которая является продолжением входной части 252 и сообщается с замкнутой камерой 256 посредством конического отверстия. Камера 256 изолирована от камеры 242 с помощью пары стенок 270 (см. фиг.6). Каждый циклон 248 третьей ступени имеет осевую воздухоотводящую трубу 258, размещенную на его верхнем торце и сообщающуюся с выходной камерой 260, снабженной выходным патрубком 262.

Циклон 202 первой ступени разделения, каждый циклон 230 второй ступени и каждый циклон третьей ступени имеют оси 264, 265 и 266 соответственно. В рассматриваемом воплощении оси 264, 265 и 266 циклонов проходят параллельно друг другу. Однако величина диаметров циклонов 202, 230 и 248 первой, второй и третьей ступеней разделения уменьшается от первой ступени к третьей.

Устройство 200 функционирует аналогично устройству 100, показанному на фиг.3 и фиг.4. Загрязненный воздух входит в единственный циклон 202 первой ступени циклонного разделения через входной патрубок 218 и циркулирует по окружности камеры 214 так, что частицы грязи и мусора большего размера отделяются за счет циклонного эффекта. Грязь и мусор накапливаются в нижней части камеры 214, в то время как очищенный воздух выходит из камеры 214 через перфорационные отверстия 224, выполненные в экране 222. Воздух проходит по каналу 226 в камеру 228 и затем – к входным патрубкам 234 циклонов 230 второй ступени. Дальнейшее циклонное разделение происходит в циклонах 230 второй ступени, которые работают параллельно. Грязь и пыль, отделенные от потока воздуха, осаждаются в камере 242, в то время как дополнительно очищенный воздух выходит из циклонов 230 второй ступени через осевые воздухоотводящие трубы 244. После этого воздух через входные патрубки 250 поступает в циклоны 248 третьей ступени разделения, где происходит дальнейшее циклонное разделение, при этом отделенные грязь и пыль осаждаются в камере 256. Очищенный поток воздуха выходит из устройства 200 через камеру 260 и выходное отверстие 262.

В воплощении, представленном на фиг.5 и фиг.6, циклоны 230 второй ступени выполнены такими, что вторая ступень циклонного разделения имеет такую же эффективность разделения, как и эффективность разделения третьей ступени циклонного разделения. Это может быть достигнуто за счет снабжения циклонов 230 второй ступени входными патрубками 234 и осевыми воздухоотводящими трубами 244 относительно небольших размеров и за счет обеспечения каждого циклона 230 второй ступени относительно протяженной и относительно узкой частью 236 в форме усеченного конуса.

Каждая из ступеней циклонного разделения может состоять из различного количества циклонов, имеющих различную форму. Фиг.7 – фиг.9 схематически иллюстрируют три других альтернативных исполнения, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения. В этих иллюстрациях будут исключены все детали, кроме количества и общей формы циклонов, которые образуют каждую ступень циклонного разделения.

Устройство 300, схематически показанное на фиг.7, содержит первую ступень 310 циклонного разделения, вторую ступень 320 циклонного разделения и третью ступень 330 циклонного разделения. Первая ступень 310 циклонного разделения включает в себя единственный циклон 312 первой ступени, который имеет цилиндрическую форму. Вторая ступень 320 циклонного разделения включает два циклона 322 второй ступени в форме усеченного конуса, установленных параллельно, а третья ступень 330 циклонного разделения включает в себя восемь циклонов 332 третьей ступени, также установленных параллельно друг другу. В этом воплощении геометрические размеры циклонов 332 третьей ступени намного меньше размеров циклонов 322 второй ступени, а эффективность разделения третьей ступени 330 циклонного разделения выше, чем эффективность разделения второй ступени 320 циклонного разделения. Эффективность разделения второй ступени 320 установлена такой, чтобы она была по существу одинаковой с эффективностью разделения первой ступени 310 циклонного разделения.

В схеме, показанной на фиг.8, устройство 400 содержит первую ступень 410 циклонного разделения, вторую ступень 420 циклонного разделения и третью ступень 430 циклонного разделения. Первая ступень 410 циклонного разделения включает в себя один единственный циклон 312 первой ступени цилиндрической формы. Вторая ступень 420 циклонного разделения включает три цилиндрических циклона 442 второй ступени, установленных параллельно и имеющих диаметры, которые значительно меньше диаметра циклона 410 первой ступени. Третья ступень 430 циклонного разделения включает двадцать один циклон 432 третьей ступени в виде усеченного конуса, при этом все циклоны включены параллельно друг другу. Размеры циклонов 432 третьей ступени будут намного меньше размеров циклонов 422 второй ступени, и в результате эффективность разделения третьей ступени 430 циклонного разделения будет выше, чем второй ступени 420 циклонного разделения. Эффективность разделения второй ступени 420 циклонного разделения опять же установлена по существу такой, как и для первой ступени 410 циклонного разделения.

В схеме устройства, показанной на фиг.9, устройство 500 включает в себя первую ступень 510 циклонного разделения, вторую ступень 520 циклонного разделения и третью ступень 530 циклонного разделения. Первая ступень 510 циклонного разделения содержит два относительно больших циклона 512 первой ступени, которые имеют форму усеченного конуса. Вторая ступень 520 циклонного разделения содержит три циклона 522 второй ступени, включенных параллельно и имеющих диаметры, которые значительно меньше диаметра циклонов 512 первой ступени. Третья ступень 530 циклонного разделения содержит четыре циклона 532, имеющих вид усеченного конуса, также включенных параллельно. Размеры циклонов 532 третьей ступени будут опять же меньше размеров циклонов 522 второй ступени, но эффективность разделения второй ступени 520 циклонного разделения подобрана по существу такой же, как и эффективность третьей ступени 530 циклонного разделения. Эти эффективности разделения выше, чем эффективность разделения первой ступени 510 циклонного разделения.

Схемы устройства, иллюстрируемые на фиг.7 – фиг.9, имеют цель показать, что количество и форма циклонов, образующих каждую ступень циклонного разделения, могут изменяться. Следует понимать, что возможны также и другие схемы конструктивного выполнения устройства. Например, первая и вторая ступени циклонного разделения могут каждая содержать один циклон, а третья ступень циклонного разделения может содержать четырнадцать циклонов, включенных параллельно. Кроме того, другое подходящее воплощение устройства может использовать первую ступень циклонного разделения, включающую в себя единственный циклон, вторую ступень циклонного разделения, содержащую два параллельно включенных циклона, и третью ступень циклонного разделения из восемнадцати циклонов, включенных параллельно.

Следует понимать, что ниже по потоку от третьей ступени циклонного разделения, если это необходимо, могут быть добавлены дополнительные ступени циклонного разделения. Следует также понимать, что ступени циклонного разделения могут быть конструктивно расположены так, чтобы они удовлетворяли требованиям выбранного применения. Например, вторая и/или третья ступени циклонного разделения конструктивно могут располагаться снаружи первой ступени циклонного разделения, если это позволяет располагаемый объем устройства. В равной степени, если какая-либо из ступеней циклонного разделения включает в себя большое количество циклонов, эти циклоны могут быть объединены в две или более группы или могут включать циклоны различного размера. Помимо того, циклоны, входящие в состав такого батарейного циклонного сепаратора, могут быть установлены так, чтобы их оси располагались под различными углами наклона относительно центральной оси устройства. Это может облегчить решение проблемы компактной компоновки.

Формула изобретения

1. Циклонное разделительное устройство, содержащее первую ступень циклонного разделения, включающую, по меньшей мере, один циклон первой ступени, вторую ступень циклонного разделения, расположенную далее по ходу движения потока от первой ступени циклонного разделения, содержащую, по меньшей мере, один циклон второй ступени, и третью ступень циклонного разделения, расположенную далее по потоку от второй ступени циклонного разделения, содержащую, по меньшей мере, один циклон третьей ступени, характеризующееся тем, что эффективность разделения второй ступени циклонного разделения, по существу, такая же, как и эффективность разделения первой ступени циклонного разделения, или такая же, как эффективность разделения третьей ступени циклонного разделения.

2. Циклонное разделительное устройство по п.1, в котором циклон первой ступени разделения или каждый из циклонов первой ступени выполнен, по существу, цилиндрическим.

3. Циклонное разделительное устройство по п.1, в котором вторая ступень циклонного разделения включает в себя большое количество циклонов второй ступени, установленных параллельно, и третья ступень циклонного разделения включает большое количество циклонов третьей ступени, установленных параллельно.

4. Циклонное разделительное устройство по п.3, в котором циклоны второй ступени, по существу, идентичны друг другу, и циклоны третьей ступени, по существу, идентичны друг другу.

5. Циклонное разделительное устройство по п.1, в котором циклон второй ступени или каждый из циклонов второй ступени, а также циклон третьей ступени или каждый из циклонов третьей ступени имеют коническую форму.

6. Циклонное разделительное устройство по п.5, в котором циклон второй ступени или каждый из циклонов второй ступени, а также циклон третьей ступени или каждый из циклонов третьей ступени имеют форму усеченного конуса.

7. Циклонное разделительное устройство по п.6, в котором угол конусности циклона второй ступени или каждого из циклонов второй ступени больше, чем угол конусности циклона третьей ступени или каждого из циклонов третьей ступени.

8. Циклонное разделительное устройство по п.1, в котором циклон второй ступени или каждый из циклонов второй ступени снабжен, по меньшей мере, двумя входными патрубками, которые сообщаются с первой ступенью циклонного разделения.

9. Циклонное разделительное устройство по п.8, в котором входные патрубки циклона второй ступени или каждого из циклонов второй ступени отделены друг от друга и расположены по окружности вокруг оси соответствующего циклона второй ступени.

10. Циклонное разделительное устройство по любому одному из пп.1-9, в котором каждая ступень циклонного разделения имеет бункер-накопитель, который может быть опорожнен одновременно с другими бункерами-накопителями.

11. Циклонное разделительное устройство по п.1, содержащее дополнительные ступени циклонного разделения, размещенные далее по ходу движения потока за третьей ступенью циклонного разделения.

12. Пылесос, содержащий циклонное разделительное устройство по пп.1-11.

РИСУНКИ