用于降低旋风除尘器压力损失的装置 技术领域
本发明涉及一种旋风除尘器，更具体来讲，本发明涉及一种用于减弱旋风除尘器中紊流强度的装置。
背景技术
通常，真空吸尘器利用抽吸力吸入室内空气，并将各种杂质从空气中分离出去，从而将杂质收集起来。目前存在多种类型的旋风除尘器，更具体来讲，有一种旋风除尘器，其进气口与排气口都开在顺流方向上，而另一种旋风除尘器的进气口和排气口则开在逆流方向上(或切线方向上)。
美国专利第3870486、4853008、4373228、4643738、4593429、5080697、5135552以及5160356号中公开了空气在逆流方向上流动的那种旋风除尘器，而美国专利5350432则公开了空气在顺流方向上流动的那种旋风除尘器。
下面将参照图1到图3对空气进流与空气出流相逆的旋风除尘器进行描述。
换言之，现有技术中的旋风除尘器包括锥形的旋风体10、用于吸入室内空气和杂质的进气道11、用来排出空气的排气道12、以及用于对从空气中分离出的杂质进行收集的集尘斗13。
进气道11沿切线方向延伸到旋风体10中。排气道12一端从旋风体10地顶部伸入到旋风体10内部。集尘斗13位于旋风体10的底部，其通过一杂质排出孔10a与旋风体10内部相通。
这样，如果在旋风体10的内部产生了抽吸力，则含有灰尘的空气就会经进气道11流入到旋风体10中。在此情况下，进气道11从旋风体10外周延伸向切线方向，从而使流入到旋风体10中的空气受到离心力的作用。也就是说，瞬间流入到旋风体10中的空气与杂质沿旋风体10的内壁旋流，从而就产生了离心力。相应地，具有一定质量的杂质就能从几乎不具有质量的空气中分离出来，并沿旋风体10的内壁流动。然后，杂质由于其自身重量而下降，这样，杂质就会经杂质排出孔10a聚集到集尘斗13中。
换言之，按照下面公式1所给出的关系，质量近乎于零的空气不受到离心力的影响，而具有一定质量的杂质则受离心力的作用而沿旋风体10的内壁旋动。
[公式1]
F＝meω2
式中F为离心力，m为质量，e为旋风体中心与其内壁之间的距离，ω为角速度。
已分离掉杂质的空气沿旋风体10的中央上升，并经排气道12排出。
但是，抽入到旋风体10中的、且向下运动的气流会与从旋风体10底部上升排出的空气发生干扰。这样就会产生紊流区，该区域即为图2中所示的“A”部分。
产生干扰的原因是：排出空气具有旋流力、以及旋风体10的截面面积要小于排气道12的截面面积。
当旋风除尘器工作时，紊流的出现增加了噪音并造成压力损失，由此降低了集尘效率。换言之，流到旋风体10的底部和集尘体13中的灰尘会混入要经排气道12排出的排气中，这样就降低了总集尘效率。
尤其是：由于不排出的杂质在灰尘清除孔10a所在的旋风体10底部处旋动，所以杂质易于混到排气中。
同时，排出的微尘会进入用来产生吸力的各个部件中，尤其是进入风扇电机中，从而损坏这些部件。
因而，在将现有技术的旋风除尘器应用于真空吸尘器的情况下，为解决上述问题，需要在真空吸尘器内部再另外设置一个单独的过滤器。
发明内容
相应地，本发明涉及一种可减少旋风除尘器压力损失的装置，该装置可基本消除由现有技术所存在的局限性和缺陷所引发的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种减少旋风除尘器压力损失的装置，在该装置中，可消除进入旋风体中的进气从排气道排出时所产生的紊流。
本发明的另一个目的是提供一种减少旋风除尘器压力损失的装置，在该装置中，不但可防止质量相对较重的尘粒混入到排出气中，而且能防止微尘混入到排气中。
本发明的其它特征和优点将在下文的描述中提出，且这些特征和优点在某种程度上可从本文的描述显而易见地得出，或者可通过对本发明的实践而得出。通过在说明书、权利要求书以及附图中提出的具体结构，本发明上述目的及其优点得以实现。
为了实现本发明目的所针对的这些优点以及其它有利之处，作为具体的实施方式和宽泛的描述，提出了一种用于减少旋风除尘器压力损失的装置，该装置包括：旋风体；与旋风体相接的进气道，用来吸取空气和杂质；排气道，用于将吸入到旋风体中的空气排出；杂质排出孔，用来将在旋风体中从空气中分离出去的杂质排出；以及沿排气道轴线设置的层流装置，其中所述层流装置使经排气道排出的空气丧失其旋流力，这样，在排气道和进气道中流动的空气都被层流化了。
附图说明
本文所包含的附图有助于对本发明有进一步的理解，这些附图包含在说明书中，并构成说明书的一个组成部分，附图表示了本发明的几个实施例，其与说明书一道来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了现有技术的旋风除尘器的透视图；
图2是沿图1中的I-I线截取的剖视图；
图3是沿图1中的II-II线截取的剖视图；
图4示出了本发明的第一实施例，其是逆流式旋风除尘器的纵向剖视图，在该除尘器上采用了交叉叶板；
图5是图4中“B”部分的详细透视图；
图6a、6b和图6c的示出了根据本发明第一实施例的各种类型交叉叶板的透视图；
图7示出了本发明的第二实施例，其是顺流式旋风除尘器的纵向剖视图，在该除尘器上采用了交叉叶板；
图8示出了本发明第三实施例，其是双向旋风除尘器的纵向剖视图，在该除尘器上采用了交叉叶板；
图9示出本发明的第四实施例，其是逆流式旋风除尘器的纵向剖视图，在该除尘器上采用了圆柱形叶板；
图10是图9中“C”部分的详细透视图；
图11是沿图10中的III-III线截取的剖视图；
图12的纵向剖视图示出了一种顺流式旋风除尘器，在该除尘器上应用了圆柱形叶板；
图13的纵向剖视图示出了一种双向旋风除尘器，其采用了圆柱形叶板；
图14示出了根据本发明的另一种叶板的透视图；
图15示出了根据本发明的又一种叶板的透视图；
图16示出了本发明的第五实施例，该纵向剖视图示出了一种逆流式旋风除尘器，该除尘器中采用了交叉叶板；
图17示出了本发明的第六实施例，该纵向剖视图示出了一种顺流式旋风除尘器，该除尘器采用了交叉叶板；
图18的纵向剖视图示出了本发明的第六实施例；以及
图19是示出图18中“D”部分的详细透视图。
具体实施方式
下面将详细参照本发明的优选实施例，本发明的这些示例表示在附图中。
根据本发明第一实施例的一种用于减少旋风除尘器压力损失的装置是这样设计的：在位于旋风体100内部的排气道120的轴线上设置层流装置。在该情况下，用交叉叶板140作为层流装置。该交叉叶板140是由两块相互交叉的平面叶板141构成的。该交叉叶板140也可由三块相互交叉的平面叶板构成。
交叉叶板140延伸到排气道120的进气口处，在该进口处会显著地产生紊流。排气道120通过除交叉叶板140连接部位之外的孔121排出空气。相应地，如果存在抽吸力，室内空气和各种杂质就会经过进气道110进入到旋风体100中。在此条件下，空气和各种杂质就沿旋风体100的内壁一起旋流转动。
几乎没有质量的空气聚集在旋风体100底部的中央，从而形成了排气。这样，空气就可经过排气道120排出。
同时，比空气重的杂质由于其自身重量而沿旋风体100的内周表面旋动，同时向下运动，之后，杂质经过杂质排出孔100a而聚集到集尘斗130中。
在上述的这一阶段中，相对较轻的微尘受离心力作用的影响较小。相应地，所排出的空气中就可能带有微尘。
但是，由于交叉叶板140延伸到排气道20的端部，排气所具有的预定的旋流力就会打击到交叉叶板140的每个叶板141上，从而丧失旋流力，由此使气流变成层流。
排气中的微尘撞击到交叉叶板140的每个叶板141上。这样，微尘就会反弹向旋风体100的内壁。微尘被夹裹在杂质中而沿旋风体100的内壁旋动，从而就排入到集尘斗130中。
因此，经排气道120排出的空气是以理想的状态流动，且同时防止了微尘聚集在排气中。结果是，从旋风体100中排出的只有纯净的空气。在排气道120进口处产生的紊流也被显著减低了，空气以理想状态排出，这样就减小了噪音和排气压力损失。
同时，该交叉叶板140并不仅限于第一实施例中的形式，其可被制成各种形状，例如象图6a、6b和图6c所示那样：当从侧面来看时其可为矩形、三角形或者椭圆形。
下面将参见图7对根据第二实施例的用于减小旋风除尘器压力损失的装置进行描述。
在图7中，该交叉叶板被应用到顺流式旋风除尘器上。
在该旋风除尘器中，经进气道210吸入的气体的流动方向与经排气道220排出的空气的排气方向相同。
在本发明第二实施例的顺流式旋风除尘器中，由于在进气道210所在的旋风体200内部设置了用来产生旋流力的装置250，所以需要设置交叉叶板。这就是说，由于经装置250排出的空气具有相当大的旋流力，所以存在这样的问题：在旋风体200中流动的微尘易于混到排气中。在本发明第二实施例的顺流式旋风除尘器中，为了解决这一问题，在排气道220的端部设置了交叉叶板240。
相应地，经排气道220排出的排气撞击到交叉叶板240的每个叶板241上，从而减小了其旋流力，这样就形成了层流。
结果是：排出的气体只是纯净的空气，且可以显著地减小了由紊流引起的压力损失和流动噪音。
下面将参见图8对采用了交叉叶板的双向旋风除尘器进行描述。
该双向旋风除尘器包括：旋风体300、进气道的出口310、排气道320、以及集尘斗330。出口310设置在旋风体300的中央附近。在旋风体300的两侧分别设置了排气道320，且集尘斗330设置在旋风体300两侧的外周处。
换言之，该双向旋风除尘器的构造是这样的：室内空气和杂质被抽吸到旋风体300的中央，然后，只有空气从旋风体300的两侧排出。
在本发明的第三实施例中，在排气道320的端部设置了层流装置，即，交叉叶板340。
下面将描述根据本发明第三实施例的旋风除尘器的工作过程。
如果在旋风体300内产生了抽吸力，则含有杂质的空气就通过进气道310吸入到旋风体300中。当从位于旋风体300两侧的排气道320排出时，进气和杂质就相互分离开了。
换言之，具有一定质量的杂质沿旋风体300的内壁转动，并经杂质排出孔300a排出到集尘斗330中。而通过排气道320排出的则只是几乎不具有质量的空气。
此时，通过排气道320排出的空气仍具有部分旋流力，其中的旋流力是在空气被吸入到旋风体300中时产生的。相应地，沿旋风体300的内壁旋转的杂质就会有部分混到具有预定旋流力的排气中。因此，混在排气中的微尘就容易从排气道320排出。
但是，由于在排气道320的进口侧设置了交叉叶板340，排气所具有的旋流力就作用在交叉叶板340上，这样该旋流力就被削弱了。
当混在排气中的微尘撞到交叉叶板340上时，微尘从交叉叶板340弹向旋风体300的内壁面上。这样，微尘就被混入到沿旋风体300内壁旋转的杂质中。
因而，通过设置在旋风体300两侧上的排气道320排出的只是纯净的空气。
从排气道320的进气侧进入的排气是以层流的理想状态排出的，这样就减弱了由紊流造成的压力损失和流动噪音。
下面将参照图9到图11对根据本发明第四实施例的另一种层流装置进行描述。
在该实施例中，圆柱形叶板440作为层流装置。该圆柱形叶板440包括多个端部封断的叶板441，且这些叶板相互分开。
详细来讲，在圆柱形叶板440的一侧设置了第一圆柱形叶板支撑部分442，并在其另一端设置第二叶板支撑部分443，在支撑部分443的中央具有通孔。第一叶板支撑部分442和第二叶板支撑部分443相互正对。叶板441与每个叶板支撑部分442、443的内侧圆周方向倾斜预定的角度。在这一点上，构成圆柱形叶板440的每个叶板441都在朝向杂质在旋风体400中旋流的方向上偏斜预定角度。该结构这样进行设计是由于：这样可使排气层被流化，且同时可避免微尘混在排气中而被排放出去。
换言之，从旋风体400底部上升并排入排气道420的排气仍具有预定的旋流力。由于在排气中含有部分微尘，所以排气要撞击到圆柱形叶板440上。
此时，由于构成圆柱形叶板440的各个叶板441在朝向排气旋流方向偏斜预定的角度。因而，排气中所含的尘土就会撞击到各个叶板441上，这样就使微尘反弹向旋风体440的内壁。
与此相反，气流在沿圆柱形叶板440外周旋流的同时，可经各叶板441之间的各个孔隙流入到圆柱形叶板440内部空间中。然后，空气经与圆柱形叶板440内部空间相通的排气道420排出。
此时，当空气进入到圆柱形叶板440的内部时，排气就丧失了其旋流力。这样，排气就被层流化了，从而减小了压力损失和噪音。
根据本发明的层流装置并不仅限于上述各实施例所示的形状。
也就是说，可以用网孔型的圆柱形体540或沿其圆周开有多个通孔641的穿孔管640来构成层流装置。
图16和图17示出了根据本发明的第五实施例。在本发明的第五实施例中，在旋风体700中与排气道720相对的每个部分设置了作为层流装置的交叉叶板740。在该结构中，当在旋风体700中流动的空气被混到排气中时，排气的旋流力就被消除了。
交叉叶板740的长度为排气道720和交叉叶板740间距离L的0.4～0.6倍。这是由于这样就将交叉叶板740布置在旋风体700吸入的空气混到排气中的位置处，所以排气可被理想地转化为层流，这样就减少了压力损失。
如果交叉叶板740的长度为排气道720和交叉叶板740间距离L的0.4倍或更小，则难于降低压力损失。如果交叉叶板740的长度为排气道720和交叉叶板740间距离L的0.6倍或更大，则空气不容易进入到排气中。相应地，交叉叶板740的长度应当确定在距离L的0.4～0.6之间。交叉叶板740的长度优选是距离L的0.5倍。
表1中的实验结果表示了对应于现有技术中不带有交叉叶板的旋风除尘器和本发明的带有交叉叶板740的旋风除尘器的压力损失的对比。
[表1] 现有技术 本发明 0.25*L 0.5*L 0.75*L压力损失(毫米汞柱) 450-400 370-350 310-280 375-340
在上表中，0.25L、0.5L和0.75L代表交叉叶板的长度为排气道720和交叉叶板740之间距离L的0.25倍、0.5倍和0.75倍。同时，各实验条件下的旋流方向都是相同的，流量约为1.2CMMC(立方米/分)。
总之，如表1所示，本发明的带有交叉叶板740的旋风除尘器的压力损失较小。尤其是，当交叉叶板的长度为排气道720和交叉叶板740间距离L的0.5倍时。
同时，图18和图19示出本发明的第六实施例。
在本发明的第六实施例中，在旋风体800中设置排气道820位置处的相对侧设置了气流导流部分860。该气流导流部分860为裙状，其延伸向排气道820。在该气流导流部分860的内侧设置了交叉叶板840。同时，在气流导流部分860和旋风体800的内壁之间突伸了一段支撑部分870，这样就在气流导流部分860和旋风体800的内壁之间形成了预定的间隔。该结构用于通过气流导流部分860形成理想的排气，且避免了在旋风体800中旋流的、不排出的杂质中夹带的微尘混到排气中。
换言之，该气流导流部分860被制成向排气道820扩大，且微尘中的旋流位置与气流导流部分860形成排气的位置离开预定的间隔H。相应地，可理想地形成排气，并能避免杂质混到排气中。
此外，即使部分微尘混入到排气中，微尘也会被位于气流导流部分860内部的交叉叶板840反弹出去。
通过交叉叶板840，不含微尘的排气就被层流化了，以此降低了压力损失。
工业应用性
如上所述，本发明用于降低旋风除尘器压力损失的装置具有如下的优点。
由于在旋风体中设置了层流装置，所以就抑制了排气紊流的发生，这样就可以理想地排出空气。减小了压力损失和由于压力损失而造成的排气噪音。
此外，由于防止了微尘混入到排气中，所以可提高吸尘效率。相应地，所排出的只是纯净的空气。结果是：在真空吸尘器中不再需要另外设置一个单独的过滤器。
同时，由于在旋风体中另外形成了气流导流部分，就可以防止杂质混入到排气中。
显而易见的是，对于本领域工作人员来讲，在不背离本发明设计思想或保护范围的前提下，可对上述用来减小旋风吸尘器压力损失的装置作多种形式的改动和变型。因而，只要对本发明的改动和变型是在所附权利要求书和其等效表达的范围中，就应当认为它们涵盖在本发明中。