УСТРОЙСТВО СЕПАРАЦИИ И УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ И МУСОРА Российский патент 2007 года по МПК A47L9/16 

Изобретение относится к конструктивным элементам сепарации и улавливания пыли и мусора из потока воздуха с использованием гравитационных инерционных или центробежных сил. Устройство может быть применено, например, для промышленных пылесосов.

Известны конструкции пылесосов с использованием центробежных сил для отделения пыли от воздушного потока, например патент РФ № 2181255, МПК A47L 9/16, дата публикации 20.04.02 "Вакуумный пылесос". Пылесос включает пылесобирающее устройство циклонного типа. Пылесобирающее устройство циклонного типа включает полый цилиндрический корпус циклонного уловителя, имеющий открытый верхний конец, закрытый нижний конец и отверстие выпуска загрязнений. Открытый верхний конец обеспечивает доступ воздуха и загрязнений в корпус циклонного уловителя, в котором загрязнения отделяются от воздуха под действием центробежных сил. Загрязнения затем выводятся из корпуса циклонного уловителя через отверстие выпуска загрязнений. Пылесобирающее устройство циклонного типа включает также приемник загрязнений для сбора загрязнений.

Известно также "Пылеотделительное устройство" по патенту РФ № 2151538, МПК A47L 9/00, дата публикации 27.06.00. Пылеотделительное устройство содержит циклон, имеющий наружную стенку, воздуховпускное отверстие и перегородку. Воздушный поток, текущий при использовании пылеотделительного устройства, направляется в циклон через воздуховпускное отверстие и из циклона через перегородку, при этом воздуховпускное отверстие циклона образовано патрубком, выступающим внутрь циклона между его наружной стенкой и перегородкой. Патрубок выступает внутрь циклона в направлении, по существу, параллельном продольной оси циклона.

Приведенные устройства обладают недостаточной эффективностью сепарации и улавливания пыли и мусора, особенно в применении к промышленным условиям, характеризующимися большой запыленностью, а также наличием большого объема различного промышленного мусора.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является изобретение по патенту РФ № 2174452 "Пылеуловитель", МПК В04С 5/103, дата публикации 10.10.01. Пылеуловитель содержит цилиндрический корпус, в верхней части которого тангенциально установлено щелевое сопло для ввода загрязненного газа. По образующим внутренней поверхности корпуса в направлении ввода потока загрязненного газа выполнены уступы. В нижней части корпуса соосно установлена обечайка, отделяющая пространство у стенок от центральной части. Пространство внутри обечайки сообщено с полостью вертикальной цилиндрической камеры, которое далее через выходной патрубок сообщено с устройством для отвода очищенного газа. К нижней части корпуса присоединен бункер для сбора пыли.

Указанное устройство направлено на очистку газовых потоков от дисперсных частичек и пыли. Это устройство хорошо очищает запыленные потоки воздуха, но для применения в пылесосах, особенно промышленных, оно также недостаточно эффективно.

Техническая задача, которая решается в данном изобретении, направлена на повышение эффективности очистки, особенно для улавливания мелкодисперсной пыли, при этом сохраняется эффективность сепарации крупных частиц пыли и мусора.

Заявляемое устройство сепарации и улавливания пыли и мусора содержит корпус с крышкой, стенка которого образована цилиндрической поверхностью. Щелевое сопло для ввода потока воздуха с пылью и мусором установлено в верхней части корпуса тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности корпуса. Обечайка, отделяющая пространство у стенок корпуса от пространства в центральной части корпуса, установлена по высоте от верхней крышки корпуса до уровня, расположенного ниже нижнего края щелевого сопла. Выходной патрубок установлен в центральной части крышки корпуса, который сообщен с устройством для отвода воздуха. Бункер для сбора пыли и мусора установлен в нижней части корпуса. Стенка корпуса содержит уступы. Поперечное сечение стенки корпуса за ребром уступа имеет полукруглый профиль, а сегмент стенки корпуса от углубления уступа до ребра следующего уступа имеет плавный, в поперечном сечении, профиль.

Воздух с пылью и мусором поступает внутрь корпуса через щелевое сопло, направленное тангенциально, по касательной к внутренней стенке корпуса. На пути плоского вертикального потока воздуха с пылью и мусором выполнены уступы. За каждым уступом возникает зона пониженного давления, благодаря чему основной плоский вертикальный поток согласно эффекту Коанда отклоняется к стенке корпуса, как бы "прилипает" к нему. За каждым уступом, в зоне пониженного давления, возникает вихревой циркуляционный поток. Благодаря такой конструкции поток загрязненного воздуха все время располагается у внутренней стенки корпуса, совершая спиралевидное движение, опускаясь вниз корпуса.

Во время движения загрязненного потока газа крупно- и среднедисперсные частицы мусора и пыли трутся о стенки корпуса, теряют механическую энергию и оседают вниз, собираясь в бункере для сбора пыли.

Мелкодисперсные частицы пыли увлекаются в циркуляционное движение в зонах разряжения за уступами, постепенно также опускаются по образующим корпуса за уступами и попадают в бункер.

Таким образом, в устройстве для очистки пыли используются два процесса: один, как и в циклонах, за счет потери энергии движения крупно- и среднедисперсных частиц из-за трения о стенки, а другой для мелкодисперсной пыли - осаждение в зонах циркуляции за уступами.

Обечайка разделяет пространство внутри корпуса на центральную часть и пространство у стенок корпуса. У стенок корпуса оседает мусор и пыль, а из центральной части корпуса через выходной патрубок организуется отсос очищенного воздуха. Даже мелкие частички пыли спокойно осаждаются в бункер, а воздух с небольшой скоростью поднимается вверх и только в верхней части у выходного патрубка ускоряется. Вытяжка воздуха организуется благодаря устройству для отвода газа.

Устройство эффективно решает две противоположные задачи: улавливает крупные частицы мусора и пыли и одновременно очищает воздушный поток от мелкодисперсной пыли.

Отличия заявляемого изобретения от прототипа заключаются в следующем.

Обечайка установлена не в нижней части корпуса, как в прототипе, а перекрывает пространство внутри корпуса от крышки до уровня, расположенного ниже нижнего края щелевого сопла. Благодаря этому обечайка обеспечивает дополнительный эффект, по сравнению с прототипом. С одной стороны, она более эффективно разделяет пространство внутри корпуса на пространство у стенок корпуса и центральную часть, не позволяя мелкодисперсной пыли проникать в центральную часть корпуса. Кроме того, обечайка в данной конструкции играет и дополнительную роль, так как участвует в формировании кругового спиралевидного потока, заставляя его огибать уступы у стенки корпуса, не отклоняясь к центру. И еще, в центральную часть корпуса, в отличие от прототипа, не могут попасть турбулентные воздушные потоки, которые перемещаются вдоль стенок корпуса даже тогда, когда резко меняется режим работы устройства, например, из-за неравномерности поступления потока воздуха с мусором, так как она (центральная часть, откуда отсасывается очищенный воздух) в верхней части устройства не сообщается с пространством, где происходит перемещение воздуха с большой скоростью.

В данной конструкции отсутствует вертикальная цилиндрическая камера, имеющаяся в прототипе, что делает устройство проще конструктивно и при этом эффективнее, в смысле улавливания пыли и мусора.

Поперечное сечение стенки корпуса за ребром уступа имеет полукруглый профиль, поэтому вихревой циркуляционный поток в целом будет более равномерным, что улучшает осаждение мелкодисперсной фракции. Для лучшего прилипания потока газа к стенке за уступом и чтобы движение основного потока было в основном равномерным, сегмент корпуса от углубления уступа до ребра следующего уступа имеет плавный, в поперечном сечении, профиль.

Данная конструкция эффективно очищает воздух от мусора и крупных и мелких частиц пыли.

Чтобы обеспечить нормальную работу устройства для отвода газа, например вентилятора, и повысить чистоту выпускаемого из пылесоса воздуха за выходным патрубком, может быть установлен фильтр дополнительной очистки воздуха от пыли.

Эффективная сепарация и улавливание пыли выполняется лучше, если глубина уступа не менее ширины щелевого сопла.

Для того чтобы ввод газа через щелевое сопло не мешал циркуляции, щелевое сопло для ввода загрязненного газа в частном случае лучше располагать в стенке за ребром одного из уступов.

На внутренней поверхности корпуса может быть выполнено от четырех до двенадцати уступов.

Если расстояние f от ребра уступа до наружной стенки обечайки больше или равно 3 h, где h - ширина щели щелевого сопла на входе внутрь корпуса, то циркуляционный поток за уступом будет более равномерным, что улучшает осаждение мелких частичек пыли. В этом случае вертикальный поток не коснется внешней стенки обечайки и, следовательно, не возникнут ненужные дополнительные завихрения, ухудшающие процесс очистки газа.

Для лучшей очистки газа расстояние L от нижней кромки щелевого сопла до плоскости, проходящей через нижнюю кромку обечайки, больше или равно h, где h - ширина щели щелевого сопла на входе внутрь корпуса.

У входной кромки выходного патрубка установлено устройство регулирования сопротивления для воздуха, входящего в патрубок, которое может быть выполнено в виде дискового вентиля.

Устройство регулирования сопротивления для воздуха дает возможность регулировки скорости создания разряжения в устройстве. При работе устройства важно, чтобы напор, создаваемый устройством для отвода очищенного газа, был равен сопротивлению всей системы пылесоса. Этот параметр регулируется с помощью устройства регулирования сопротивления для воздуха. При этом может быть получена необходимая скорость создания разряжения в устройстве сепарации и улавливания пыли пылесоса, при которой воздушный поток будет находится в циркуляционном движении наибольшее время, за счет чего мелкодисперсная пыль наиболее полно успевает осесть в бункер.

Устройство регулирования сопротивления для воздуха помогает настроить устройство сепарации и улавливания пыли в случаях, если меняется расход воздуха и его запыленность. И в этом случае пылевой поток будет совершать вращательное движение большее время, что позволяет согласовать конструктивные параметры устройства с изменяемыми параметрами входного воздуха. Устройство для отвода очищенного газа, в частном случае, может быть выполнено в виде отсасывающего вентилятора или нескольких вентиляторов.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 приведена общая конструкция устройства.

На Фиг.2 - разрез устройства по А-А в диаметральной плоскости.

На Фиг.3 - поперечное сечение устройства по В-В.

На Фиг.4 приведен общий вид пылесоса с устройством для сепарации и улавливания пыли и мусора.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 (Фиг.1). В верхней части корпуса 1 тангенциально установлено щелевое сопло 2 для ввода потока воздуха с пылью и мусором. По образующим внутренней поверхности корпуса 1, в направлении входного потока загрязненного газа, выполнены уступы 8 (Фиг.1, Фиг.2). В корпусе 1 соосно установлена обечайка 4, отделяющая пространство у стенок корпуса 1 от центральной части 3. Пространство внутри обечайки 4 сообщено с входом выходного патрубка 5 и далее с устройством для отвода воздуха 6 (Фиг.4). К нижней части корпуса 1 присоединен бункер 7 для сбора пыли и мусора (Фиг.1).

Щелевое сопло 2 для ввода воздуха с пылью и мусором расположено в стенке 14 за ребром 10 одного из уступов 8. Поперечное сечение стенки 9 за ребром 10 уступа 8 имеет полукруглый профиль (Фиг.3).

Сегмент 11 корпуса от углубления уступа 8 до ребра 10 следующего уступа 8 имеет плавный, в поперечном сечении, профиль.

За выходным патрубком 5 для дополнительной тонкой очистки воздуха установлен фильтр 12.

У входной кромки выходного патрубка 5 установлено устройство 13 регулирования сопротивления для воздуха, входящего в патрубок 5. В данном частном случае оно выполнено в виде дискового вентиля.

В частных случаях выполнения устройство 13 регулирования сопротивления для воздуха может быть выполнено в виде конусного вентиля, дискового вентиля, шарового вентиля.

Положение устройства 13 регулирования относительно входной кромки выходного патрубка регулируется с помощью штока 15, который может перемещаться вверх и вниз с помощью механизма для перемещения штока (не показан).

Расстояние f от ребра 10 уступа 8 до наружной стенки обечайки 4 больше или равно 3 h, где h - ширина щели щелевого сопла 2 на входе внутрь корпуса 1.

Расстояние L от нижней кромки щелевого сопла 2 до плоскости, проходящей через нижнюю кромку обечайки 4, больше или равно h, где h - ширина щели щелевого сопла 2 на входе внутрь корпуса 1.

Пылесос на основе устройства сепарации и улавливания пыли и мусора (Фиг.4) имеет кожух 16, рукав 17 с соплом-насадкой 18, подсоединяемые к щелевому соплу 2. Верхняя часть пылесоса 19 выполнена съемной и в ней установлены вентиляторы (устройства 6 для отвода очищенного воздуха). Внизу корпуса 1 установлен съемный бункер 7 для мусора и пыли. Пылесос может быть снабжен ходовой тележкой 20 с поворотными колесами 21.

Устройство работает следующим образом.

Поток газа с пылью поступает внутрь корпуса 1 через щелевое сопло 2. Щелевое сопло 2 формирует вертикальный плоский поток, который распространяется вдоль стенки 14 корпуса 1. Встречая уступы 8, поток газа отклоняется к стенке корпуса 1, а за уступом 8 возникает зона пониженного давления, в которой в свою очередь возникает циркуляционный поток. Крупные и средние частички пыли и частики мусора трутся о стенки корпуса 1, теряют энергию и падают по стенке вниз, в бункер 7. Мелкие частички циркулируют в зоне за уступом 8 и постепенно опускаются также в бункер 7.

Поток воздуха по спирали постепенно перемещается вниз корпуса 1. Из зоны внутри обечайки он отсасывается вверх, в выходной патрубок 5 под действием устройства 6 для отвода очищенного воздуха. Устройство 6 может быть одним вентилятором или в промышленных пылесосах может быть выполнено несколько вентиляторов.

Поток воздуха внутри обечайки 4 имеет небольшую скорость и не увлекает на выход частички пыли.

Регулировка входного сопротивления для воздуха, поступающего в выходной патрубок 5, производится перемещением устройства регулирования 13 относительно входной кромки выходного патрубка 5. Чем больше зазор между входной кромкой патрубка и устройством регулирования 13, тем меньше сопротивление входящему воздуху и наоборот. Регулирование сопротивления для воздуха, поступающего в выходной патрубок 5, позволяет менять условия сепарации и улавливания пыли и мусора, так как запыленный поток будет находится в устройстве разное время, что позволяет подстраивать устройство к различным режимам работы пылесоса и различным видам потоков загрязнений. Эта регулировка может осуществляться и автоматически, от устройства управления, в зависимости от конкретных условий поступления загрязненного потока воздуха и работы вентилятора.

Конструкция устройства проста и технологична и может изготавливаться из листового материала.

Устройство эффективно в работе, поэтому пылесос на его основе имеет хорошие характеристики по эффективности сбора, в частности, промышленной пыли и мусора.

Устройство предназначено для сепарации и улавливания пыли и мусора из потока воздуха с использованием гравитационных инерционных или центробежных сил, может быть использовано в промышленных пылесосах и позволяет повысить эффективность очистки, особенно от мелкодисперсной пыли, с сохранением эффективной сепарации крупных частиц пыли и мусора. Устройство содержит корпус, стенка которого образована цилиндрической поверхностью, крышку, щелевое сопло для ввода потока воздуха с пылью и мусором, установленное в верхней части корпуса тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и обечайку, отделяющую пространство у стенок корпуса от пространства в центральной части корпуса и выполненную по высоте от крышки корпуса до уровня, расположенного ниже нижнего края щелевого сопла. В центральной части крышки корпуса размещен выходной патрубок, который сообщен с устройством для отвода воздуха. В нижней части корпуса установлен бункер для сбора пыли и мусора. Стенка корпуса содержит уступы, при этом поперечное сечение стенки корпуса за ребром уступа имеет полукруглый профиль, а сегмент стенки корпуса от углубления уступа до ребра следующего уступа имеет плавный в поперечном сечении профиль. За выходным патрубком расположен фильтр дополнительной очистки воздуха от пыли. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство сепарации и улавливания пыли и мусора, характеризующееся тем, что содержит корпус с крышкой, стенка корпуса образована цилиндрической поверхностью, щелевое сопло для ввода потока воздуха с пылью и мусором, установленное в верхней части корпуса тангенциально к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, обечайку, отделяющую пространство у стенок корпуса от пространства в центральной части корпуса и выполненную по высоте от крышки корпуса до уровня, расположенного ниже нижнего края щелевого сопла, выходной патрубок, установленный в центральной части крышки корпуса, который сообщен с устройством для отвода воздуха, и бункер для сбора пыли и мусора, установленный в нижней части корпуса, при этом упомянутая стенка корпуса содержит уступы, поперечное сечение стенки корпуса за ребром уступа имеет полукруглый профиль, а сегмент стенки корпуса от углубления уступа до ребра следующего уступа имеет плавный в поперечном сечении профиль.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что за упомянутым выходным патрубком установлен фильтр дополнительной очистки воздуха от пыли.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что глубина упомянутого уступа выполнена не менее ширины щелевого сопла.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутое щелевое сопло для ввода загрязненного газа расположено в стенке за ребром одного из уступов.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности корпуса выполнено от четырех до двенадцати уступов.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние f от ребра уступа до наружной стенки обечайки больше или равно 3 h, где h - ширина щели щелевого сопла на входе внутрь корпуса.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние L от нижней кромки щелевого сопла до плоскости, проходящей через нижнюю кромку обечайки, больше или равно h, где h - ширина щели щелевого сопла на входе внутрь корпуса.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что у входной кромки выходного патрубка установлено устройство регулирования сопротивления для воздуха, входящего в упомянутый выходной патрубок.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что устройство регулирования сопротивления для воздуха выполнено в виде дискового вентиля.10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутое устройство для отвода воздуха выполнено в виде вентилятора или нескольких вентиляторов.