Циклонное пылеотделяющее устройство с коронирующими электродами
Изобретение относится к циклонному пылеотделяющему устройству и может быть использовано в пылесосах для жилых помещений и офисов и для удаления загрязнений из газов котлов или печей. Устройство содержит корпус циклона, трубку для впуска воздуха, трубку для выпуска воздуха, заземляющий элемент, установленный на внутренней поверхности корпуса циклона, коронирующие электроды, установленные на трубке для выпуска воздуха, и высоковольтный источник питания, соединенный с трубкой для выпуска воздуха. Трубка для выпуска воздуха является электропроводящей, а коронирующие электроды установлены на трубке для выпуска воздуха вокруг области, где трубка соединяется с верхней частью корпуса циклона. Технический результат состоит в сохранении электрического заряда частиц постоянным даже при высокой скорости потока. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Приоритет данной заявки заявляется согласно §119(а) раздела 35 Кодекса законов США по корейской заявке на изобретение №2006-03080, поданной 11 января 2006 года, описание которой целиком включено в данный документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Данное описание относится к циклонному пылеотделяющему устройству, а более конкретно к циклонному пылеотделяющему устройству, содержащему коронирующие электроды, предназначенные для повышения эффективности пылеотделения за счет усовершенствования формы электрода, проводящего высокое напряжение.
2. Описание уровня техники
Циклонное пылеотделяющее устройство с коронирующими электродами широко используется в пылесосах, предназначенных для удаления пыли с пола в жилых помещениях и офисах и для удаления загрязнений, созданных газом, выделяемым в результате работы котлов или печей.
Обычное циклонное пылеотделяющее устройство содержит трубку для впуска воздуха, которая втягивает воздух или газ снаружи пылесоса; коронирующие электроды, которые заряжают электрическим зарядом втягиваемую текучую среду; и трубку для выпуска воздуха, через которую втянутая текучая среда вытекает из пылесоса. Как правило, коронирующие электроды в виде плоской полосы или опорных стержней проходят вниз из центра трубки для выпуска воздуха.
Однако несмотря на то, что электрическое поле традиционного циклонного пылеотделяющего устройства с коронирующим электродом такого типа является аксиально симметричным, поскольку напряженность электрического поля уменьшается в направлении, почти совпадающем с радиальным направлением коронирующих электродов, выполненных в виде плоских полос или опорных стержней, или к стенке, среднее количество электрического заряда частиц меняется в зависимости от радиального или аксиального направления. Кроме того, при высокой скорости потока электрический заряд непостоянен, поэтому может возникнуть искра или пыль может скопиться на опорных стержнях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью данного описания является создание циклонного пылеотделяющего устройства, которое способно равномерно распределить средний электрический заряд внутри корпуса циклона и тем самым повысить эффективность пылеотделения.
Другая цель данного описания заключается в создании пылеотделяющего устройства, в котором электрический заряд частиц остается постоянным даже при высокой скорости потока.
Пылеотделяющее устройство, выполненное для достижения вышеуказанных целей, содержит корпус циклона, трубку для впуска воздуха, через которую в корпус циклона проходит наружный воздух, трубку для выпуска воздуха, через которую воздух вытекает из корпуса циклона, заземляющий элемент, установленный на всей внутренней поверхности корпуса циклона, коронирующие электроды, расположенные на трубке для выпуска воздуха, и высоковольтный источник питания, соединенный с трубкой для выпуска воздуха. Трубка для выпуска воздуха является электропроводящим элементом, а коронирующие электроды имеют форму иглы и выступают по меньшей мере из части наружной поверхности этой трубки.
Коронирующие электроды могут быть установлены в той области, где трубка для выпуска воздуха соединяется с верхней частью корпуса циклона, и эта трубка может дополнительно содержать сетку, которая осуществляет зарядку и фильтрацию частиц пыли.
Кроме того, трубка для выпуска воздуха может содержать цилиндрический участок и конический участок, причем по меньшей мере на части конического участка может быть выполнена сетка, а промежуток между корпусом циклона и указанной трубкой может быть одинаковым в любом месте корпуса циклона.
В альтернативном варианте циклонное пылеотделяющее устройство, выполненное для достижения вышеуказанных целей, может содержать корпус циклона, трубку для впуска воздуха, через которую в корпус циклона поступает наружный воздух, трубку для выпуска воздуха, через которую воздух выходит из корпуса циклона, заземляющий элемент, установленный на всей внутренней поверхности корпуса циклона, и высоковольтный источник питания, соединенный с трубкой для выпуска воздуха. Трубка для выпуска воздуха может являться электропроводящей, и по меньшей мере часть этой трубки состоит из сетки, которая выполнена с возможностью осуществления зарядки и фильтрации частиц пыли.
В варианте выполнения, описанном в данном документе, трубка для выпуска воздуха содержит цилиндрический участок и конический участок, и вся ее поверхность выполнена из сетки.
Циклонное пылеотделяющее устройство, выполненное согласно вышеописанным вариантам выполнения данного изобретения, может равномерно заряжать частицы пыли и, таким образом, равномерно распределять средний электрический заряд частиц пыли, образуя постоянное и однородное электрическое поле на всем протяжении внутреннего пространства корпуса циклона за счет использования цилиндрической трубки для выпуска воздуха, проходящей через циклон.
Кроме того, коронирующие электроды в форме иглы установлены в верхней части трубки для выпуска воздуха, при этом происходит предварительная постоянная зарядка втянутой пыли посредством электропроводящей трубки для выпуска воздуха, поэтому, даже при высокой скорости потока или при большом объеме пыли, количество электрического заряда остается однородным и постоянным.
Кроме того, корпус циклона и трубку для выпуска воздуха можно выполнить как единое целое, а путем сохранения одинакового промежутка между заземляющим элементом и указанной трубкой, которая играет роль коронирующего электрода, можно получить более однородное электрическое поле.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 изображает вид в аксонометрии с частичным разрезом, схематично показывающий первый вариант выполнения циклонного пылеотделяющего устройства, представленного в данном описании.
Фиг.2 изображает вид в аксонометрии, схематично показывающий второй вариант выполнения циклонного пылеотделяющего устройства, представленного в данном описании.
Фиг.3 изображает отдельно трубку для выпуска воздуха, выполненную в соответствии с третьим вариантом выполнения циклонного пылеотделяющего устройства, представленного в данном описании.
Фиг.4 изображает вид в аксонометрии трубки для выпуска воздуха, выполненной в соответствии с четвертым вариантом выполнения циклонного пылеотделяющего устройства, представленного в данном описании.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи более подробно раскрыты предпочтительные варианты выполнения данного изобретения. Фиг.1 изображает вид в аксонометрии с частичным разрезом, схематично показывающий первый вариант выполнения циклонного пылеотделяющего устройства, представленного в данном описании.
Как видно из фиг.1, циклонное пылеотделяющее устройство 10 содержит трубку 50 для впуска воздуха, корпус 60 циклона, емкость 80 для пыли, трубку 12 для выпуска воздуха, коронирующие электроды 16, заземляющий элемент 92 и высоковольтный источник 90 питания.
Трубка 50 расположена на стенке корпуса 60 циклона и выполняет роль прохода, через который текучая среда поступает снаружи в корпус 60 циклона. Трубка 50 может иметь круглую, четырехугольную или другую форму, но в данном варианте выполнения трубка имеет четырехугольную форму.
Корпус 60 циклона, содержащий цилиндрический участок 62 и участок 64, который имеет форму сужающегося книзу перевернутого конуса, представляет собой зону, в которую поступает извне загрязненная текучая среда и подвергается там вращению.
Емкость 80 присоединена к дну корпуса 60 циклона, а место соединения корпуса 60 циклона и емкости 80 открыто и образует входное отверстие 83 в емкость для пыли. В данном варианте выполнения емкость 80 представляет собой подобие четырехгранного короба, но не существует ограничений на ее форму. Пыль или загрязнения, отделенные за счет центробежной и электрической силы в корпусе 60 циклона, проходят через входное отверстие 83 и собираются в емкости 80.
Трубка 12 проходит от верха до основания корпуса 60 циклона и соединяется с источником 90 питания, образуя проводник, который может пропускать электрический ток. Трубка 12 содержит цилиндрический участок 20, сетчатый участок 24, а коронирующие электроды, выступая из наружной поверхности трубки 12, установлены вокруг верхней части цилиндрического участка 20, который соединен с верхним краем поверхности 61 корпуса 60 циклона. Цилиндрический участок 20 представляет собой электропроводящий участок, не пропускающий воздух, а сетчатый участок 24, присоединенный к основанию цилиндра 20, проводит электрический ток и служит в качестве сетки, которая может отфильтровать пыль, пропуская воздух. В этом случае через трубку 12 к коронирующим электродам 16 подается высокое напряжение, и внутри корпуса 60 циклона образуется коронный разряд и электрическое поле, поэтому пыль может быть заряжена равномерно.
Коронирующие электроды 16 выполнены в форме иглы, имеют определенную длину и выступают из периферической поверхности трубки 12. Чтобы произошло образование коронного разряда, коронирующие электроды 16 могут быть установлены в определенных частях трубки 12, однако в предпочтительном варианте выполнения, описанном в данном документе, коронирующие электроды выполнены вокруг верхней части трубки 12.
Заземляющий элемент 92 выполнен из электропроводящего материала и установлен на всей внутренней поверхности корпуса циклона. На фиг.1 показано, что элемент 92 установлен на внутренней поверхности корпуса 60 за исключением верхней поверхности, представленной в виде участка, обозначенного пунктирной линией, и участка с одной вырезанной частью. Как видно из фиг.1, элемент 92 замкнут на землю. На фиг.1 стрелка I указывает направление, в котором текучая среда втягивается в корпус 60 циклона, а стрелка О указывает направление, в котором текучая среда вытекает из выпускающего воздух отверстия 28.
Фиг.1 подробно объясняет принцип действия первого варианта выполнения данного изобретения.
Если текучая среда, такая как загрязненный воздух или отработавший газ, втягивается в корпус 60 через трубку 50, то высокая скорость поступления в корпус 60 указанной среды является причиной ее вращения. Источник 90 питания подает высокое отрицательное напряжение на трубку 12, поэтому вся трубка 12 и электроды 16, выполненные в форме иглы, находятся под высоким отрицательным напряжением, по этой причине внутри корпуса 60 возникает коронный разряд и образуется электрическое поле. Пыль, находящаяся во втянутой текучей среде, сначала отрицательно заряжается электродами 16, а во время своего непрерывного вращения и опускания в корпус 60 циклона равномерно заряжается трубкой для выпуска воздуха. В частности, даже при высокой скорости потока и большом количестве пыли, содержащейся во втянутой текучей среде, можно достаточно зарядить частицы пыли, заряжая пыль, покрывающую всю поверхность корпуса 60 циклона от заряда цилиндрической трубки 12, при этом на всей внутренней поверхности корпуса 60 циклона образуется постоянное и однородное электрическое поле.
Поскольку отрицательно заряженная пыль имеет ту же самую полярность, что и трубка 12, на поверхности которой размещены отрицательно заряженные электроды, то пыль перемещается в направлении заземляющего элемента 92, расположенного на внутренней поверхности корпуса 60, и, как показано на фиг.1, пыль и другие загрязнения опускаются в емкость для пыли через входное отверстие 83, выполненное в указанной емкости. В этом случае эффективность пылеотделения повышается за счет отделения пыли путем использования центробежной силы и постоянной напряженности электрического поля.
Фиг.2 представляет собой чертеж второго варианта выполнения циклонного пылеотделяющего устройства, представленного в данном описании, и отличается от устройства, показанного на фиг.1, только формой выпускной трубки.
Как видно из фиг.1 и 2, трубка 12а для выпуска воздуха имеет цилиндрический участок 23 и конический участок 25, диаметр которого уменьшается книзу, поэтому форма трубки 12а соответствует форме корпуса 60 циклона. Трубка 12а является электропроводящей и соединена с источником 90 питания, поэтому она выполняет роль коронирующего электрода, а расстояние L между наружной поверхностью трубки 12а и заземляющим элементом 92, установленным на внутренней поверхности корпуса 60 циклона, одинаково в любом месте корпуса циклона. Другими словами, как видно из фиг.2, расстояние L между цилиндрическим участком 23 трубки 12а, выполняющей роль коронирующего электрода, и цилиндрическим участком 62 корпуса 60 циклона равно расстоянию L между наклонным участком 25 трубки 12а и наклонным участком 64 корпуса 60 циклона, поэтому электрическое поле внутри корпуса 60 циклона более равномерно и постоянно.
Фиг.3 представляет собой чертеж отдельно взятой трубки 112 для выпуска воздуха третьего варианта выполнения. Форма остальной части пылеотделяющего устройства аналогична вышеописанному варианту выполнения, представленному на фиг.2.
Как видно из фиг.2 и 3, трубка 112 третьего варианта выполнения является электропроводящей и полностью выполнена из сетки. Как видно из фиг.2, источник 90 и другие элементы пылеотделяющего устройства аналогичны соответствующим элементам, описанным в других вариантах выполнения. В результате воздух может проходить через все части трубки 112, но трубка 112 заряжена отрицательно, поэтому пыль направляется к элементу 92. Как и в предыдущих вариантах выполнения, корпус 60 содержит цилиндрический участок 120 и конический участок 122, а расстояние L, показанное на фиг.2, между сеткой трубки 112, служащей в качестве коронирующего электрода, и элементом 92, установленным внутри корпуса 60, соответственно одинаково в любом месте корпуса 60, поэтому, как и во втором варианте выполнения, внутри корпуса 60 может образоваться постоянное электрическое поле.
Фиг.4 представляет собой чертеж четвертого варианта выполнения данного описания и показывает другую форму трубки 212 для выпуска воздуха. Трубка 212 в данном варианте имеет только цилиндрический участок и не является электропроводящей. Коронирующие электроды 216, соединенные с источником 90 питания, образуют кольцо вокруг основания трубки 212. Поскольку в данном варианте выполнения отсутствует сетка, то трубка 212 может быть короче, чем в других вариантах выполнения, так что электроды 216 расположены примерно на середине высоты корпуса 60, показанного на фиг.1.
Для раскрытия принципов изобретения выше был изложен и проиллюстрирован предпочтительный вариант выполнения, но данное изобретение не имеет конструктивных ограничений и ограничений в области применения варианта выполнения, объясненного и проиллюстрированного выше. Специалисты, имеющие отношение к данной области техники, легко поймут, что могут быть выполнены различные изменения и модификации, не отходящие от принципа и объема прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, все приемлемые изменения и модификации нужно рассматривать в объеме настоящего изобретения.
1. Циклонное пылеотделяющее устройство, содержащее корпус циклона,
трубку для впуска воздуха, через которую воздух поступает в корпус циклона,
трубку для выпуска воздуха, через которую воздух выходит из корпуса циклона,
заземляющий элемент, установленный на всей внутренней поверхности корпуса циклона, коронирующие электроды, установленные на трубке для выпуска воздуха вокруг области, где трубка для выпуска воздуха соединяется с верхней частью корпуса циклона, и
высоковольтный источник питания, соединенный с трубкой для выпуска воздуха, причем трубка для выпуска воздуха является электропроводящей, а коронирующие электроды имеют форму иглы и выступают по меньшей мере из части наружной поверхности этой трубки.
2. Циклонное пылеотделяющее устройство по п.1, в котором трубка для выпуска воздуха дополнительно содержит сетчатый участок, который осуществляет зарядку и фильтрацию частиц пыли.
3. Циклонное пылеотделяющее устройство по п.1, в котором трубка для выпуска воздуха содержит цилиндрический участок и конический участок, по меньшей мере часть которого выполнена из сетки.
4. Циклонное пылеотделяющее устройство по п.1, в котором промежуток между корпусом циклона и трубкой для выпуска воздуха одинаков в любом месте корпуса циклона.
5. Циклонное пылеотделяющее устройство, содержащее корпус циклона, на всей внутренней поверхности которого установлен заземляющий элемент, трубку для впуска воздуха, через которую воздух поступает в корпус циклона, трубку для выпуска воздуха, которая находится в корпусе циклона, через которую воздух выходит из него и которая выполнена как электропроводящий элемент, коронирующие электроды, выступающие из наружной поверхности трубки для выпуска воздуха в области, где эта трубка соединяется с верхней частью корпуса циклона, и высоковольтный источник питания, присоединенный к трубке для выпуска воздуха.
