用于分离在空气流中带动的颗粒的空气抽吸装置和方法

摘要

本发明涉及一种空气抽吸装置（2），该空气抽吸装置包括吸入口（4）、邻接于该吸入口的用于空气流（L）的空气导流通道，该空气导流通道在第一区段中穿过能被驱动旋转的风扇叶轮（6）沿径向方向向外延伸并且该空气导流通道邻接于风扇叶轮（6）的流出口（5）地在第二区段中在使空气流（L）转向的情况下相对于风扇叶轮（6）而言沿着大致轴向方向延伸并且构造为通入排出口（8）中，其中，第二区段具有侧面的壁部（10），该壁部与风扇叶轮（6）的各流出口（5）间隔开距离地对置地设置。为了改善该空气抽吸装置的功效而提出，第二区段具有一设置在风扇叶轮（6）的旋转平面中的通流腔（12），该通流腔邻接于风扇叶轮（6）的各流出口（5），该通流腔沿径向方向通过侧面的壁部（10）界定并且在该通流腔中没有设置空气引导装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气抽吸装置，该空气抽吸装置包括吸入口、邻 接于该吸入口的用于空气流的空气导流通道，该空气导流通道在第一 区段中穿过能被驱动旋转的风扇叶轮沿径向方向向外延伸并且该空气 导流通道邻接于风扇叶轮的流出口地在第二区段中在使空气流转向的 情况下相对于风扇叶轮而言沿着大致轴向方向延伸并且构造为通入排 出口中，其中，风扇叶轮这样设计，使得第二区段具有侧面的壁部， 该壁部与风扇叶轮的各流出口间隔开距离地对置地设置。

此外，本发明还涉及一种用于分离在空气流中带动的颗粒的方法， 在该方法中，空气流通过风扇叶轮沿径向方向被输送和加速，从风扇 叶轮中由各流出口排出和然后被转向到轴向方向上。

背景技术

一种同类型的空气抽吸装置以及一种同类型的方法由文献 WO2009/056207已知。在该文献中公开了直接设置在风扇叶轮下游的 引导叶片，通过这些引导叶片使从风扇叶轮排出的空气流制动并由此 以这样的方式实现在空气流中带动的颗粒的离析，即，这些颗粒碰撞 到引导叶片的表面上并且粘附在那里。该装置导致可接受的分离结果， 但是需要仍比较高的风扇通风量，并且运转噪声可明显被觉察到。

发明内容

本发明的目的在于，改进已知的空气抽吸装置和已知的方法。

该目的通过一种同类型的空气抽吸装置以这样的方式达到，即， 第二区段具有一设置在风扇叶轮的旋转平面中的通流腔，该通流腔邻 接于风扇叶轮的各流出口，该通流腔沿径向方向通过侧面的壁部界定 并且在该通流腔中没有设置空气引导装置。

所述目的对于一种同类型的方法以这样的方式达到，即，在通流 腔中实现转向到轴向方向上，该通流腔邻接于各流出口，该通流腔沿 径向方向通过与各流出口间隔开距离地设置的侧面的壁部界定并且没 有这样的空气引导装置，所述空气引导装置引起不同于沿风扇叶轮轴 向方向的空气流转向。

通过按本发明的构型，从风扇叶轮流出的空气流不通过转向到不 同于轴向方向的方向上被制动，而是可以无阻碍地以全速流动到通流 腔中。通过空气流在通流腔中从径向方向沿着侧面的壁部转向到至少 大致轴向的方向上（通过该壁部引起转向），产生在空气流中悬浮的颗 粒、如油、脂、冷凝物和类似物从在空气流中带动的空气中的离析。 对于本发明空气流不必强制转向到严格轴向的方向上，而是转向到大 致轴向方向上就足够。可被视为仍大致转向到轴向方向上的空气流是 这样的空气流，即，该空气流在转向后以其流动方向与轴向方向偏离 不超过20°。

按照本发明，空气流也不必被引导到唯一一个排出口中，也可以 有多个排出口。也要指出，空气抽吸装置不必强制地如同抽油烟机或 用于空调设备的吸入装置那样设置在通风通道的端部，而是空气抽吸 装置也可以集成到管道系统的一个区段中并且例如插接在一个管段 中。

比重较小的空气可以以较小的半径对准到新的运动方向上，而在 空气流中带动的颗粒由于其较大的比重需要较大的半径。从风扇叶轮 中排出的空气流的流动速度越大，在空气的半径和在空气流中带动的 颗粒的半径中的差异就越大。通过较大的半径和提高的流动速度，在 空气流中带动的颗粒的大多数与侧面的壁部的表面相撞并且粘附在那 里。由此使得这些颗粒从空气流中分离出来。通过在通流腔区域中更 高的流动速度还可以获得更好的分离能力。在此，在按照本发明的空 气抽吸装置运行中的电流消耗与在由现有技术已知的装置中相比更 低，并且噪声生成更低。同样需要空气的更低的体积流量。

对于本发明的目的足够的是，使用对于应用场合优化的叶轮，其 中，空气叶片的转速和形状和抛离方向以及通流腔的大小和形状这样 彼此协调，使得产生空气抽吸装置的大的恒定功率范围。如果在本说 明书中谈及轴向方向或径向方向，这些说明总是参照风扇叶轮的旋转 轴线而言。

按照本发明的一种设计方案，通流腔可以直接邻接于各流出口。 通过直接邻接，空气流以其最高的流动速度从风扇叶轮的流出口中直 接到达进入通流腔中。那么高的流动速度能够全部用来，通过转向和 在空气流中带动的气体分子和脂分子的不同的比重以及由此造成的不 同飞行轨迹实现在空气流中带动的各组成部分的不同组成部分的离 析。在空气流中的颗粒沿一个方向运动得越快，为了改变该颗粒的流 动方向，就必须施加越大的力。该颗粒越重，也必须施加越大的力来 改变颗粒的流动方向。从颗粒的运动速度和重量的组合对于每个颗粒 在转向区域中得到各自的飞行轨迹，该飞行轨迹对于相应的颗粒在更 大流动速度时扩展得更宽。通过更大的扩展可以达到改善的分离。因 为空气流和在其中输送的颗粒的流动速度在通流腔直接邻接于风扇叶 轮的各流出口的情况下没有降低或者只稍微降低，在通流腔直接邻接 于流出口的情况下得到改善的分离作用。

按照本发明的一种设计方案，侧面的壁部具有一个或多个开口， 在壁部上沿着该壁部滑动的和/或流动的物质通过所述开口可以到达 壁部的背面上。由此使得在壁部上沿着该壁部滑动的和/或流动的物质 完全从通流腔中被分离出来并且不会重新被空气流带走或者到达在下 游设置的空气导流通道中，在那里这些物质会构成火灾危险、会引起 厌恶的气味或会引诱害虫。开口可以与穿过通流腔流动的空气流的流 动方向成横向地设置，空气流按照这种方式驱动物质强制进入开口的 区域中。可以沿流动方向设有唯一一个开口，但是也可以沿流动方向 相继地错列地设置多个开口，以便由此提高分离能力，当这按照应用 场合看来是必需时。所述开口可以构造为狭窄的缝隙，以所述缝隙已 经能达到满意的分离能力。所述开口可以这样构造，使得出现毛细作 用，从而物质通过毛细作用从侧面的壁部的表面被抽吸。这些开口是 这样的类型，通过所述开口使得物质从通流腔中能被去除。

按照本发明的一种设计方案，在开口下游设置有突起，在壁部上 沿着该壁部滑动的和/或流动的物质通过该突起可被收集并且穿过该 开口可改道到在壁部背面上的腔室中。通过突起可以改善分离能力， 其中，由突起鉴于在旁边流过的空气流也得到遮蔽效果。当突起这样 构造，使得空气流在开口旁经过被转向时，物质可以更容易进入开口 中，而这些物质不容易被空气流带走。

按照本发明的一种设计方案，突起设置在所述开口的沿着空气流 穿过通流腔的流动方向处于下游的一侧并且逆着空气流指向。通过突 起设置在处于下游的一侧和逆着空气流指向的形式，在壁部上沿着该 壁部滑动的和/或流动的物质在所述开口的区域中被屏蔽免于在旁边 流动的空气流，空气流在该区域中被偏转。由此物质可以容易地进入 到开口中，在此不同样地重新被空气流带走。

按照本发明的一种设计方案，在壁部的背面上设置有收集容器， 用于聚集通过开口从第二区段中分离出的滑动的和/或流动的物质。通 过在侧面的壁部的背面上聚集通过开口分离出的物质，物质不再必须 被输送很远。而且在侧面的壁部的背面上可找到足够的结构空间，在 该结构空间中可以聚集物质。

按照本发明的一种设计方案，侧面的壁部能完全或至少部分地用 冷却装置冷却和/或用加热装置加热。通过冷却侧面的壁部，在其上分 离出来的物质可以更好地粘附在壁部的表面上，当分离出来的物质的 粘度与温度有关时，例如在油和脂时情况是如此。根据相应的物质的 露点和沸点以及当前温度，在空气流中带动的颗粒通过侧面的壁部的 冷却效果可以转变物态并且例如液化在该壁部上，或者液态物质由于 冷却而变得至少更加粘滞。通过侧面的壁部的后来加热，该加热可以 被动地通过关断冷却和缓慢地加热到环境温度来进行或者可以有针对 性地和主动地通过加热侧面的壁部来进行，能够使受冷却粘附的物质 （该物质在此同样被加热）活动并且有针对性地对其进行分离。这可 以例如以这样的方式进行，即，脂通过加热而液化、在侧面的壁部上 随着重力流下并且经由排出管输送给汇集容器。按照这种方式，通过 短时加热可以清洁侧面的壁部。也可以在没有冷却的情况下实现侧面 的壁部的加热。

按照本发明的一种设计方案，在空气导流通道中在通流腔下游设 置有整流器流动面。通过整流器流动面可以把从风扇叶轮排出的空气 流的螺旋形旋流重新转变为较均匀的流。由此可以更好地利用在下游 设置的风扇管的管道横截面。因为整流器流动面设置在通流腔的下游， 所以随着整流出现的速度损失不会对通流腔中的分离能力产生不利作 用。

按照本发明的一种设计方案，通流腔构造为环形地绕风扇叶轮环 绕。但是通流腔不必强制构造为圆的和环形的，也可以使用带有4、5、 6或更多个外角的几何形状，或者使用均匀的或不均匀的几何形状。

按照本发明的一种设计方案，风扇叶轮和/或侧面的壁部经由无工 具地可拆卸的连接装置与空气抽吸装置连接。因为在空气流中带动的 颗粒粘附在侧面的壁部上、但也在风扇叶轮中，所以有利的是，至少 其中一个或者也两个构件可以快速和容易地从空气抽吸装置中取出， 以便对其进行清洁。无工具地可拆卸的连接装置可以例如通过夹紧的、 卡紧的连接技术或可相比拟的方案来建立。

按照本发明的一种设计方案，侧面的壁部沿轴向方向延伸直到风 扇叶轮后面的区域中并且在该区域中在侧面的壁部中存在至少一个开 口。通过从风扇叶轮中排出的空气流的转向，该空气流不沿轴向方向 继续流动，而是流动方向得到沿轴向方向的位错。为了在这种情况下 能够充分利用侧面的壁部的分离作用而有意义的是，该侧面的壁部通 到直至在风扇叶轮后面的区域中。只要在那里还粘附颗粒，经由开口 分离这些颗粒就是有意义的。

按照本发明的一种设计方案，开口构造为环绕的缝隙，特别是构 造为环形环绕的缝隙。环形环绕的缝隙可以例如按照简单的方式经由 在不同构件之间的加大的分界缝、例如在侧面的壁部与连接构件之间 的分界缝来实现。

按照本发明的一种设计方案，侧面的壁部的形状匹配于空气流穿 过通流腔的流动走向并且沿着空气流的流动方向扩张。

按照本发明的一种设计方案，空气抽吸装置作为管式风扇模块可 装入到现有的通风装置中。作为模块，空气抽吸装置可以按大批量以 相应的成本优势制造。空气抽吸装置可以作为技术装备组件装入抽油 烟机中。抽油烟机的制造商可以从供货商购进空气抽吸装置作为唯一 的排风技术构件并且专注于把抽油烟机的外部构件匹配于其设计想 法。但作为模块，空气抽吸装置也可以装入任意的排风管道中、例如 工业设备或商业设备中。

按照本发明的一种设计方案，空气叶片具有这样的构型，空气流 通过该构型在其从风扇叶轮排出时沿径向方向从各流出口排出并且穿 过通流腔指向侧面的壁部。当空气流沿径向方向从相应的流出口排出 时，该空气流可以以最短的路径无显著的速度损失地到达侧面的壁部。 在空气流的流出方向倾斜的情况下空气流的路径加长，并且该空气流 在到达侧面的壁部时与在从径向的流出方向撞击时相比明显更慢。在 较高的流动速度时，在空气流中带动的颗粒在侧壁上的离析和分离与 在较低的流动速度时相比更好地起作用，从而在更好的分离结果中可 察觉到空气流的更高的流动速度。因为空气流从各流出口中的流出方 向在风扇叶轮的转速改变时改变，所以空气叶片的走向、曲率和构型 应这样匹配于至少风扇叶轮的运行速度，使得空气流从风扇叶轮沿径 向方向与侧壁垂直地流出。

要明确指出，上述有利的各设计方案可分别单独地与独立权利要 求的特征组合，但也可彼此之间以任意的组合相互组合。

附图说明

从下述的具体描述和附图得出本发明的其他的变型方案和优选的 设计方案。下面借助实施例详细描述本发明。

具体实施方式

图1示出空气抽吸装置2的示意的横剖视图，空气流L通过该空 气抽吸装置流过一个构成在空气抽吸装置2中的空气导流通道。该空 气导流通道在第一区段中从吸入口4出发穿过一个风扇叶轮6，该风 扇叶轮可被马达9驱动。风扇叶轮6设有一些空气叶片7。通过风扇 叶轮6的旋转运动，空气流L在各空气叶片7之间的间隙中沿径向方 向向外被加速并且在其从风扇叶轮6排出时达到其最高速度。相邻空 气叶片7的沿着流动方向看后面的棱边在侧面分别界定一个流出口5， 空气流L通过该流出口从风扇叶轮6排出。

通流腔12作为空气导流通道的第二区段的组成部分直接邻接于 流出口5。通流腔12在上游通过流出口5界定并且沿径向方向向外通 过与流出口5间隔开距离地设置的侧面的壁部10界定。侧面的壁部 10与各流出口5对置地间隔开足够距离地设置。此外，侧面的壁部10 在本实施例中在关于风扇叶轮6的水平面中位于风扇叶轮6的流出口 5的高度上。通流腔12向下游方向是敞开的，使得空气流L可以自由 地穿过该通流腔流动。在流通腔12中没有设置空气引导装置，通过该 空气引导装置将可使空气流L制动或改道。由此空气流L可以以尽可 能最高的速度从风扇叶轮6中排出并进入到通流腔12中，空气流L 在该通流腔中然后被改道到与风扇叶轮6转动轴线相比更加轴向的流 动方向上。方向说明“径向”和“轴向”不应被理解为严格的方向说 明、而只是大约的方向说明，该方向说明可以被精确地或者至少大致 地保持。空气流L流动方向在通流腔12中的转向特别是被邻接于通 流腔12的空气导流通道的走向影响。但是在通流腔12中的方向转向 也通过侧面的壁部10一起引起。通过该侧面的壁部位于流出口5的高 度上并与流出口间隔开距离并且在相对于空气流L的横向方向上延 伸，空气流L在通流腔12中同样被转向。

在图1中空气流L通过虚线表示。在通流腔12的区域中通过各 条点线表示，在空气流中带动的颗粒在通流腔12中的飞行轨迹按照何 种方式呈现。借助各条表示颗粒可能的飞行轨迹的点线可看出，颗粒 没有跟随空气流L在通流腔12中的急剧的转向。虽然颗粒的飞行轨 迹也具有或多或少强烈弯曲的弧形走向，但是由于颗粒的飞行轨迹具 有更大的半径，这些颗粒碰撞到侧面的壁部10上并且在那里粘附在其 表面上。颗粒按照这种方式从空气流L中被分离出来。

在图1中的横剖视图中可看出，沿流动方向看，在侧面的壁部10 的端部上存在一个开口14，在侧面的壁部10上沿着该壁部滑动的和/ 或流动的物质可以通过该开口到达壁部10的背面16上。通过从通流 腔12中去除相应的物质，这些物质不会重新与空气流L混合并且由 其继续携带。在图1示出的实施例中，开口14沿相对于风扇叶轮16 旋转轴线而言的轴向方向位于一个沿空气流L流动方向看位错地在风 扇叶轮6后面的区域中，其中，在风扇叶轮6与开口14之间的距离在 所示的实施例中等于间隔尺寸A。侧面的壁部10同样沿轴向方向以间 隔尺寸A被引导至风扇叶轮6后面的区域中。在本实施例中，在侧面 的壁部10与侧面的壁部10a之间只设有唯一一个开口14，该开口可 以环形地环绕，但是也可以设有多个开口14。

在本实施例中示出一个突起18，该突起以合适的尺寸凸出于相邻 的侧面的壁部10的表面。通过突起18，空气流L偏离开口14。到达 开口14的颗粒的各滴这样由突起18防护不被空气流L带走。到达开 口14的颗粒可以按照这种方式到达侧面的壁部10的背面16上并且在 那里滴落到一收集容器20中。

倘若颗粒在侧面的壁部10a的区域中分离，则在那里被分离的颗 粒随着重力流下直至侧面的壁部10a上的突起18。在突起18处，这 样流下的颗粒然后同样到达开口14的区域中并且按照这种方式从通 流腔12中被分离。通过小箭头表示颗粒在侧面的壁部10a上沿着该壁 部流下。

在空气导流通道中，向下游在通流腔12后面存在整流器流动面 22，空气流L通过这些整流器流动面被均匀化。

空气抽吸装置的在图1中示出的横剖视图可以涉及带有圆形基本 形状的装置，在这种情况下有利的是，通流腔12构造为环形地绕风扇 叶轮6环绕。但是与该实施例不同，也可能的是，按本发明的空气抽 吸装置构造为矩形的或在其基本形状方面按照其他的方式构造。但是 在通流腔12为环绕的环形状时，由于风扇叶轮的圆形得到在通流腔 12中特别均匀的流动情况，带有圆形基本形状的相应空气抽吸装置2 即使在马达9的不同转速下也具有比较大的范围，在该范围中实现均 匀的分离能力。

在图1中示出的实施例中可看出，侧面的壁部10的形状匹配于空 气流L穿过通流腔12的流动走向。因为空气流L在通流腔12中具有 朝向排出口8的弧形走向，所以通流腔12可以在其下部区域中比在其 上部区域中构成得更狭窄。通过侧面的壁部10的倾斜的壁走向，该壁 部沿空气流L流动方向看扩张，通流腔12的可被空气流L自由通流 的横截面向下游加大。

本发明不限于上述的实施例，该实施例只是用来示例性地描述本 发明。这不给本领域技术人员造成任何困难来按照对其看起来合适的 方式通过相应的改变使上述实施例匹配于具体的应用情况。