BRPI0610310A2 - aparelho de separação ciclÈnica para poeira e pó - Google Patents

Abstract

Um aparelho de separação ciclónica, de acordo com a invenção, compreende uma primeira unidade de separação ciclónica (310, 410, 510) incluindo pelo menos um ciclone primário (102, 202, 312, 412, 512), uma seaunda unidade de separação ciclânica (320, 420, 520), localizada a jusante da primeira unidade de separação ciclânica (310, 410, 510), e incluindo pelo menos um ciclone secundário (130, 230, 322, 422, 522); e uma terceira unidade de separação ciclónica (330, 430, 530), localizada a jusante da segunda unidade de separação ciclânica (320, 420, 520), e incluindo pelo menos um ciclone terciário (148, 248, 332, 432, 532) . A eficiência de separação da segunda unidade de separação ciclónica (320, 420, 520) é substancialmente igual à eficiência de separação de quaisquer da primeira unidade de separação ciclónica (310, 410, 510) ou da terceira unidade de separação ciclânica (330, 430, 530) . Isso proporciona um aparelho que obtém uma maior eficiência de separação do que os aparelhos de separação conhecidos.

Description

"APARELHO DE SEPARAÇÃO CICLÔNICA PARA POEIRA E PÓ"

A invenção se refere a um aparelho de separaçãociclônica. Particularmente, mas não exclusivamente, a inven-ção se refere a um aparelho de separação ciclônica, adequadopara uso em aparelhos de limpeza a vácuo.

Os aparelhos de limpeza a vácuo que utilizam apa-relhos de separação ciclônica são bem conhecidos. Os exem-plos desses aparelhos de limpeza a vácuo são mostrados naspatentes EP0042473, U.S. 4.373.228, U.S. 3.425.192, U.S.6.607.572 e EP 1268076. Em cada uma dessas disposições, asprimeira e segunda unidades de separação ciclônica são pro-porcionadas com o ar entrante passando seqüencialmente porcada unidade de separação. Em alguns casos, a segunda unida-de de separação ciclônica inclui uma pluralidade de ciclonesdispostos em paralelo entre si.

Nenhuma das disposições da técnica anterior atingeuma eficiência de separação de 100% (isto é, a capacidade deseparar com segurança pó e poeira entranhados no fluxo dear) , particularmente no contexto de uso era um aparelho delimpeza a vácuo. Portanto, é um objeto da invenção propor-cionar um aparelho de separação ciclônica que atinge umamaior eficiência de separação do que na técnica anterior.

A invenção proporciona um aparelho de separaçãociclônica, que compreende: uma primeira unidade de separaçãociclônica incluindo pelo menos um ciclone primário; uma se-gunda unidade de separação ciclônica, localizada a jusanteda primeira unidade de separação ciclônica, e incluindo pelomenos um ciclone secundário; e uma terceira unidade de sepa-ração ciclônica, localizada a jusante da segunda unidade deseparação ciclônica, e incluindo pelo menos um ciclone ter-ciário, caracterizado pelo fato de que a eficiência de sepa-ração da segunda unidade de separação ciclônica é substanci-almente igual à eficiência de separação de quaisquer da pri-meira unidade de separação ciclônica ou da terceira unidadede separação ciclônica.

0 aparelho de separação ciclônica de acordo com ainvenção tem a vantagem que, quando o aparelho é consideradocomo um todo, tem uma eficiência de separação que é aperfei-çoada comparada com as eficiências de separação individuaisdas unidades de separação ciclônica individuais. A provisãode pelo menos três unidades de separação ciclônica em sérieaumenta a robustez do sistema, de modo que quaisquer varia-ções no fluxo de ar apresentadas às unidades a jusante têmpouco ou nenhum efeito na capacidade dessas unidades, paramanter as suas eficiências de separação. A eficiência de se-paração é, portanto, também mais confiável, se comparada como aparelho de limpeza a vácuo conhecido.

Deve-se entender que pelo termo "eficiência de se-paração", quer-se mencionar a capacidade de uma unidade deseparação ciclônica em separar as partículas entranhadas deum fluxo de ar e que, para fins comparativos, as unidades deseparação ciclônica relevantes são operadas por fluxos de aridênticos. Por conseguinte, para que uma primeira unidade deseparação ciclônica tenha uma eficiência de separação maisalta do que uma segunda unidade de separação ciclônica, aprimeira unidade deve ser capaz de separar um maior percen-tual de partículas entranhadas de um fluxo de ar do que asegunda unidade, quando ambas são operadas sob idênticascircunstâncias. Os fatores que podem influenciar a eficiên-cia de separação de uma unidade de separação ciclônica in-cluem o tamanho das entrada e saída, o ângulo de conicidadee o comprimento do ciclone, o diâmetro do ciclone e a pro-fundidade da parte de entrada cilíndrica na extremidade superior do ciclone.

Se a segunda unidade de separação ciclônica tiveruma eficiência de separação que é igual àquela da primeiraunidade de separação ciclônica, isso tem um efeito de pro-porcionar ao fluxo de ar entrante duas "vassouradas" por umaunidade de separação ciclônica de eficiência relativamentebaixa, antes que a terceira unidade de separação ciclônica,de maior eficiência, seja operada. 0 fluxo de ar é portantolimpo das partículas maiores de pó e poeira e também de umaproporção significativa de pó fino, antes de entrar na ter-ceira unidade de separação ciclônica. A terceira unidade deseparação ciclônica é assim capaz de operar sob condiçõesfavoráveis, que permitem que se obtenha uma eficiência deseparação relativamente alta. Desse modo, o aparelho como umtodo limpa com segurança o fluxo de ar e a um alto padrão.

Se a segunda unidade de separação ciclônica tiveruma eficiência de separação que é igual àquela da terceiraunidade de separação ciclônica, o fluxo de ar tem duas "vas-souradas" por uma unidade de separação ciclônica de eficiên-cia relativamente alta, antes que seja ejetado do aparelho.0 fluxo de ar tendo poeira e fragmentos relativamente granderemovidos sofre então uma primeira vassourada por uma unida-de de separação ciclônica de eficiência relativamente alta,na qual uma grande proporção do pó remanescente é separada.A terceira unidade de separação ciclônica é então deixadaoperar sob condições vantajosas, nas quais pode-se obter umaalta eficiência de separação.

De preferência, a primeira unidade de separaçãociclônica compreende um ciclone primário único e, particu-larmente, o ou cada ciclone primário é substancialmente ci-lindrico. Essa disposição encoraja que grandes partículas depó e fragmentos sejam coletadas com segurança e armazenadascom um risco relativamente baixo de reentranhamento.

De preferência, a segunda unidade de separação ci-clônica compreende uma pluralidade de ciclones secundáriosem paralelo, e a terceira unidade de separação ciclônicacompreende uma pluralidade ciclones terciários dispostos emparalelo e, especialmente, o número de ciclones secundáriosé mais baixo do que o número de ciclones terciários. 0 núme-ro crescente de ciclones em cada unidade de separação ciclô-nica sucessiva permite que o tamanho de cada ciclone indivi-dual diminua na direção do fluxo de ar. 0 fato de que o flu-xo de ar tenha passado por vários ciclones a montante signi-fica que as partículas maiores de poeira e pó vão ser remo-vidas, o que permite que cada ciclone menor opere eficiente-mente e sem risco de bloqueio.

As modalidades da invenção vão ser descritas a se-guir com referência aos desenhos em anexo, em que:

as Figuras 1 e 2 mostram aparelhos de limpeza avácuo de cilindro e verticais incorporando, respectivamente,o aparelho de separação ciclônica de acordo com a invenção;

a Figura 3 é uma vista lateral seccional pelo apa-relho de separação ciclônica, que forma parte de quaisquerdos aparelhos de limpeza a vácuo mostrados nas Figuras 1 e 2;

a Figura 4 é uma vista em planta seccional do apa-relho de separação ciclônica da Figura 3, mostrando a dispo-sição das unidades de separação ciclônica;

a Figura 5 é uma vista lateral seccional de umamodalidade alternativa do aparelho de separação ciclônica deacordo com a invenção;

a Figura 6 é uma vista em planta seccional do apa-relho de separação ciclônica da Figura 5 mostrando a dispo-sição das unidades de separação ciclônica;

a Figura 7 é um diagrama esquemático do primeiroaparelho de separação ciclônica alternativo, adequado paraformação de parte de quaisquer dos aparelhos de limpeza avácuo apresentados nas Figuras 1 e 2; e

as Figuras 8 e 9 são diagramas esquemáticos dossegundo e terceiro aparelhos de separação ciclônica alterna-tivos, adequados para formação de parte de quaisquer dos a-parelhos de limpeza a vácuo das Figuras 1 e 2.

A Figura 1 mostra um aparelho de limpeza a vácuode cilindro 10, tendo um corpo principal 12, rodas 14 monta-das no corpo principal 12, para manobrar o aparelho de lim-peza a vácuo 10 por uma superfície a ser limpa, e do apare-lho de separação ciclônica 100, também montado no corpoprincipal 12. Uma mangueira 16 se comunica com o aparelho deseparação ciclônica 100 e com uma unidade de motor e venti-lador (não mostrada), alojados dentro do corpo principal 12,para puxar um fluxo de ar sujo para o aparelho de separaçãociclônica 100, pela mangueira 16. Comumente, uma cabeça doaparelho de limpeza de acoplamento com o solo (não mostrada)é acoplada com a extremidade distai da mangueira 16, por umavara, para facilitar a manipulação da entrada de ar sujo pela superfície a ser limpa.

Em uso, o ar puxado para o aparelho de separaçãociclônica 100, pela mangueira 16, tem os pó e poeira entra-nhados separados dele no aparelho de separação ciclônica100. Os pó e poeira são coletados dentro do aparelho de se-paração ciclônica 100, enquanto o ar limpo é canalizado paradepois do motor, para fins de resfriamento, antes de ser e-jetado do aparelho de limpeza a vácuo 10, por uma orificiode saida no corpo principal 12.

O aparelho de limpeza a vácuo vertical 20, mostra-do na Figura 2, tem também um corpo principal 22, no qualuma unidade de motor e ventilador (não mostrada) é montada eno qual rodas 24 são montadas, para permitir que o aparelhode limpeza a vácuo 20 seja manobrado por uma superfície aser limpa. Uma cabeça do aparelho de limpeza 2 6 é montadapivotantemente na extremidade inferior do corpo principal22, e uma entrada de ar sujo 28 é proporcionada no lado in-ferior da cabeça do aparelho de limpeza 26 voltado para opiso. O aparelho de separação ciclônica 100 é proporcionadono corpo principal 22 e a tubulação 30 proporciona comunica-ção entre a entrada de ar sujo 28 e o aparelho de separaçãociclônica 100. Um cabo 32 é montado desprendidamente no cor-po principal 22, atrás do aparelho de separação ciclônica100, de modo que o cabo 32 possa ser usado ou como um caboou da maneira de uma vara. Essa disposição é bem conhecida enão vai ser descrita adicionalmente aqui.

Em uso, a unidade de motor e ventilador puxa arsujo para o aparelho de limpeza a vácuo 20 pela entrada dear sujo 28 ou cabo 32 (se o cabo 32 for configurado para usocomo uma vara). O ar sujo é conduzido para o aparelho de se-paração ciclônica 100 pela tubulação 30 e os pó e poeira en-tranhados são separados do fluxo de ar e retidos no aparelhode separação ciclônica 100. O ar limpo é passado pelo motor,para fins de resfriamento, e depois ejetado do aparelho delimpeza a vácuo 20, por meio de uma pluralidade de orifíciosde saida 34.

A presente invenção se refere apenas ao aparelhode separação ciclônica 100, como vai ser descrito abaixo eassim os detalhes dos aspectos remanescentes dos aparelhosde limpeza a vácuo 10, 20 são comparativamente imateriais.

O aparelho de separação ciclônica 100, que formaparte de cada um dos aparelhos de limpeza a vácuo 10, 20, émostrado nas Figuras 3 e 4. A forma global especifica do a-parelho de separação ciclônica 100 pode ser variada, de a-cordo com o tipo de aparelho de limpeza a vácuo no qual oaparelho 100 vai ser usado. Por exemplo, o comprimento glo-bal do aparelho pode ser aumentado ou diminuído com relaçãoao diâmetro do aparelho, ou a forma da base pode ser altera-da de modo a ser, por exemplo, troncocônica.O aparelho de separação ciclônica 100, mostradonas Figuras 3 e 4, compreende um depósito externo 102, quetem uma parede externa- 104, que é substancialmente de formacilíndrica. A extremidade inferior do depósito externo 102 éfechada por uma base 106, que é presa pivotantemente na pa-rede externa por meio de um pivô 108 e mantida em uma posi-ção fechada (ilustrada na Figura 3) por um prendedor 110. Naposição fechada, a base é vedada contra a extremidade infe-rior da parede externa 104. Liberando-se o prendedor 110,permite-se que a base 106 seja pivotada para longe da paredeexterna 104, para fins que vão ser explicados abaixo. Umasegunda parede cilíndrica 112 é localizada radialmente paradentro da parede externa 104 e espaçada dela, de modo a for-mar uma câmara anular 114 entre elas. A segunda parede ci-líndrica 112 encontra a base 106 (quando a base está na po-sição fechada) e é vedada contra ela. A câmara anular 114 édefinida geralmente pela parede externa 104, a segunda pare-de cilíndrica 112, a base 106 e uma parede superior 115, po-sicionada na extremidade superior do depósito externo 102.

Uma entrada de ar sujo 118 é proporcionada na ex-tremidade superior do depósito externo 102, abaixo da paredesuperior 116. A entrada de ar sujo 118 é disposta tangenci-almente em relação ao depósito externo 102 (consultar a Fi-gura 4), de modo a garantir que o ar sujo entrante seja for-çada para seguir uma rota helicoidal em torno da câmara anu-lar 114. Uma saída de fluido é proporcionada no depósito ex-terno 102, na forma de um invólucro 120. O invólucro 120compreende uma parede cilíndrica 122, na qual um grande nú-mero de perfurações 124 é formada. A única saida de fluido odepósito externo 102 é formada pelas perfurações 124 no in-vólucro. Uma passagem 126 é formada entre o invólucro 120 ea segunda parede cilíndrica 112, cuja passagem 126 se comu-nica com uma câmara anular 128.

A câmara anular 128 é disposta radialmente parafora da extremidade superior de um ciclone cônico 130, quese estende coaxialmente com o depósito externo 102. O ciclo-ne 130 tem uma parte de entrada superior 132, que é geral-mente de forma cilíndrica e na qual duas entradas de ar 134são formadas. As entradas 134 são espaçadas em torno da cir-cunferência da parte de entrada superior 132. As entradas134 são de uma forma de ranhura e se comunicam diretamentecom a câmara anular 128. O ciclone 130 tem uma parte cônica136, pendente da parte de entrada superior 132. A parte cô-nica 136 é de forma troncocônica e termina na sua extremida-de inferior em uma abertura cônica 138.

Uma terceira parede cilíndrica 140 se estende en-tre a base 106 e uma parte da parede externa da parte cônica136 do ciclone 130, acima da abertura cônica 138. Quando abase 106 está na posição fechada, a terceira parede cilín-drica 140 é vedada contra ela. A abertura cônica 138 assimse abre para uma diferente câmara cilíndrica fechada 142. Umdetector de vórtice 144 é proporcionado na extremidade supe-rior do ciclone 130, para permitir que o ar saia do ciclone 130.

O detector de vórtice 144 se comunica com uma câ-mara carregada 146, localizada acima do ciclone 130. Dispõe-se circunferencialmente em torno da câmara carregada 14 6 umapluralidade de ciclones 148, dispostos em paralelo entre si.Cada ciclone 148 tem uma entrada tangencial 150, que se co-munica com a câmara carregada 14 6. Cada ciclone 148 é idên-tico aos outros ciclones 148 e compreende uma parte superiorcilíndrica 152 e uma parte cônica 154 pendente dela. A partecônica 154 de cada ciclone 148 se estende para e se comunicacom uma câmara anular 156, que é formada entre as segunda eterceira paredes cilíndricas 112, 140. Um detector de vórti-ce 158 é proporcionado na extremidade superior de cada ci-clone 148, e cada detector de vórtice 158 se comunica comuma câmara de descarga 160, que tem um orifício de saida 162para canalizar o ar limpo para fora do aparelho 100.

Como foi mencionado acima, o ciclone 130 é coaxialcom o depósito externo 102. Os oito ciclones 148 são dispos-tos em um anel, que é centralizado no eixo 164 do depósitoexterno 102. Cada ciclone 148 tem um eixo 166, que é incli-nado para baixo e na direção do eixo 164. Os eixos 166 sãotodos inclinados para o eixo 164 no mesmo ângulo. Também, oângulo de conicidade do ciclone 130 é maior do que o ângulode conicidade dos ciclones 148, e o diâmetro da parte de en-trada superior 132 do ciclone 130 é maior do que o diâmetroda parte superior cilíndrica 152 de cada.um dos ciclones 148.

Em uso, o ar carregado com poeira entra no apare-lho 100 pela entrada de ar sujo 118 e, em virtude da dispo-sição tangencial da entrada 118, o fluxo de ar segue uma ro-ta helicoidal em torno da parede externa 104. Partículasmaiores de pó e poeira são depositadas por ação ciclônica nacâmara anular 114 e coletadas nela. 0 fluxo de ar parcial-mente limpo deixa a câmara anular 114 pelas perfurações 124no invólucro 122 e entra na passagem 126. 0 fluxo de ar en-tão passa para a câmara anular 128 e dela para as entradas134 do ciclone 130. A separação ciclônica é estabelecida naparte interna do ciclone 130, de modo que a separação departe do pó e da poeira, que ainda está entranhada dentro dofluxo de ar, ocorre. Os pó e poeira, que estão separados dofluxo de ar no ciclone 130, são depositados na câmara cilin-drica 142, enquanto o fluxo de ar ainda mais limpo deixa ociclone 130 pelo detector de vórtice 144. O ar então passapara a câmara carregada 146, e dela para um dos oito ciclo-nes 148, nos quais uma outra separação ciclônica remove parados pó e poeira ainda entranhados. Os pó e poeira são depo-sitados na câmara anular 156, enquanto o ar limpo deixa osciclones 148, pelos detectores de vórtice 158, e entram nacâmara de descarga 160. O ar limpo então deixa o aparelho100 pelo orifício de saida 162.

Os pó e poeira, que foram separados do fluxo dear, vão ser coletados em todas as três câmaras 114, 142 e156. Para esvaziar essas câmaras, o prendedor 110 é libera-do, para permitir que a base 106 seja pivotada em torno daarticulação 108, de modo que a base fique longe das extremi-dades inferiores das paredes cilíndricas 104, 112 e 140. Ospó e poeira coletados nas câmaras 114, 142 e 156 podem serdepois facilmente esvaziados do aparelho 100.

Vai-se considerar da descrição acima que o apare-lho 100 inclui três estágios distintos de separação ciclôni-ca. O depósito externo 102 constitui uma primeira unidade deseparação ciclônica, que consiste de um único ciclone primá-rio, que é geralmente de forma cilíndrica. Nessa primeiraunidade de separação ciclônica, o diâmetro relativamentegrande da parede externa 104 significa que, basicamente,partículas comparativamente grandes de poeira e fragmentosvão ser separadas do fluxo de ar, em virtude de que as for-ças centrífugas aplicadas à poeira e aos fragmentos seremrelativamente pequenas. Algum pó fino vai ser também separa-do. Uma grande proporção dos fragmentos maiores vão ser de-positados com segurança na câmara anular 114.

O ciclone 130 forma uma segunda unidade de separa-ção ciclônica. Nessa segunda unidade de separação ciclônica,o raio do ciclone secundário 130 é menor do que aquele daparede externa 104. O comprimento do ciclone secundário 130é relativamente pequeno e a abertura cônica 138 é relativa-mente grande. As entradas 134 e o detector de vórtice 144são ampliados em comparação a um ciclone de ajuste para ma-terial fino, de modo que a velocidade do fluxo de ar, dentrodo ciclone secundário 130, é relativamente baixa. A seleçãoadequada das dimensões do ciclone secundário 130 permite quea eficiência de separação da segunda unidade de separaçãociclônica seja selecionada para que seja igual àquela daprimeira unidade de separação ciclônica. No entanto, o de-sempenho da segunda unidade de separação ciclônica é melho-rado, em comparação aquele da primeira unidade de separaçãociclônica, porque é operada com um fluxo de ar no qual umamenor gama de tamanhos de partícula está entranhada, as par-ticulas maiores tendo sido removidas no ciclone primário daprimeira unidade de separação ciclônica.

A terceira unidade de separação ciclônica é forma-da pelos oito ciclones menores 148. Nessa terceira unidadede separação ciclônica, cada ciclone terciário 148 tem umdiâmetro ainda menor do que aquele do ciclone secundário 130da segunda unidade de separação ciclônica, e é, desse modo,capaz de separar partículas de pó e poeira mais finas do quea segunda unidade de separação ciclônica. Tem também a van-tagem incorporada de ser operada com um fluxo de ar, que jáfoi limpo pelas primeira e segunda unidades de separação ci-clônica, e, desse modo, a quantidade e o tamanho médio daspartículas entranhadas são menores do que teria sido o casode outro modo. A eficiência de separação da terceira unidadede separação ciclônica é consideravelmente mais alta do queaquela das primeira e segunda unidades de separação ciclônica.

A eficiência de separação da segunda unidade deseparação ciclônica é igual àquela eficiência de separaçãoda primeira unidade de separação ciclônica, e a eficiênciade separação da terceira unidade de separação ciclônica ésuperior àquela eficiência de separação das primeira e se-gunda unidades de separação ciclônica. Assim sendo, quer-semencionar que cada uma das eficiências de separação dos pri-meiro e ciclone secundários é mais baixa do que a eficiênciade separação de todos os oitos ciclones terciários conside-rados em conjunto.

Uma segunda modalidade do aparelho de separaçãociclônica 200 é mostrada nas Figuras 5 e 6. O aparelho 200 ésimilar em estrutura à modalidade mostrada nas Figuras 3 e 4e descrita em detalhe acima, e que é adequado para uso emquaisquer dos aparelhos de limpeza a vácuo 10, 20 nas Figu-ras 1 e 2 e compreende três unidades de separação ciclônicasucessivas.

Como na modalidade descrita acima, a primeira uni-dade de separação ciclônica consiste de um único cicloneprimário cilíndrico 202, que é delimitado por uma parede ci-líndrica externa 204, uma base 206 e uma segunda parede ci-lindrica 212. Uma entrada de ar sujo 218 é proporcionadatangencialmente à parede externa 204, para garantir que aseparação ciclônica ocorra no ciclone primário 202, e aspartículas maiores de poeira e fragmentos são coletadas nacâmara anular 214, na extremidade inferior do ciclone 202.

Como antes, a única saida do ciclone primário 202 é pelasperfurações 224 no invólucro 222, para uma passagem 216 lo-calizada entre o invólucro 222 e a segunda parede cilíndrica 212.

Nessa modalidade, a segunda unidade de separaçãociclônica consiste de dois ciclones secundários cônicos 230,dispostos em paralelo entre si. Os ciclones secundários 230são localizados lado a lado dentro da parede externa do apa-relho 200, como pode-se observar na Figura 6. Cada ciclonesecundário 230 tem uma parte entrada superior 232, na qualpelo menos uma entrada 234 é proporcionada. Cada entrada 234é orientada para introdução tangencial de ar na parte entra-da superior 232 e se comunica com uma câmara 228, que, porsua vez, se comunica com a passagem 226. Cada ciclone secun-dário 230 tem uma parte troncocônica 236, pendente da parteentrada superior 232 e terminando em uma abertura cônica238. Os ciclones secundários 230 se projetam para uma câmarafechada 242. Cada ciclone secundário 230 tem um detector devórtice 244, localizado na sua extremidade superior e se co-municando com uma câmara 246.

A terceira unidade de separação ciclônica consistede quatro ciclones terciários 248, dispostos em paralelo.Cada ciclone terciário 248 tem uma parte entrada superior252, que inclui uma entrada 250 se comunicando com a câmara246. Cada ciclone terciário 248 tem também uma parte tronco-cônica 254, pendendo da parte entrada 252 e se comunicandocom uma câmara fechada 256, por uma abertura cônica. A câma-ra 256 é fechada com relação à câmara 242 por meio de pare-des 270 (consultar a Figura 6) . Cada ciclone terciário 248tem um detector de vórtice 258, localizado na sua extremida-de superior e se comunicando com uma câmara de descarga 2 60tendo um orifício de saida 262.

0 ciclone primário 202 tem um eixo 264, cada ci-clone secundário 230 tem um eixo 265 e cada ciclone terciá-rio tem um eixo 266. Nessa modalidade, os eixos 264, 265 e266 se estendem paralelos entre eles. No entanto, os diâme-tros dos ciclones primários, secundários e terciários 202,230 e 24 8 diminuem em tamanho.

O aparelho 200 opera de uma maneira similar à ope-ração do aparelho 100, mostrado nas Figuras 3 e 4. O ar car-regado com poeira entra no ciclone primário 202 do primeiroaparelho de separação ciclônica, pela entrada 218, e circulaem torno da câmara 214, de modo que as partículas de poeirae os fragmentos maiores são separados por ação ciclônica. Ospó e poeira são coletados na parte inferior da câmara 214,enquanto que o ar limpo deixa a câmara 214 pelas perfurações224 no invólucro 222. 0 ar passa pela passagem 226 na câmara228 e depois para as entradas 234 dos ciclones secundários230. Outra separação ciclônica ocorre nos ciclones secundá-rios 230, que operam em paralelo. Os pó e poeira separadosdo fluxo de ar são depositados na câmara 242, enquanto que oar limpo adicional deixa os ciclones secundários' 230 pelosdetectores de vórtice 244. O ar então entra nos ciclonesterciários 248, pelas entradas 250, e ocorre mais separaçãociclônica neles, com os pó e poeira separados sendo deposi-tados na câmara 256. O fluxo de ar limpo sai do aparelho 200pela câmara 260 e pelo orifício de saída 262.

Na modalidade mostrada nas Figuras 5 e 6, os ci-clones secundários 230 são projetados de modo que a segundaunidade de separação ciclônica tem uma eficiência de separa-ção que é igual à eficiência de separação da terceira unida-de de separação ciclônica. Isso pode ser obtido dotando-seos ciclones secundários 230 com entradas relativamente pe-quenas 234 e um detector de vórtice 244, e dotando cada ci-clone secundário 230 com uma parte troncocônica relativamen-te fina, relativamente longa 236.

Cada unidade de separação ciclônica remove umaproporção de pó e poeira entranhados do fluxo de ar. Issopermite que as segunda e terceira unidades de separação ci-clônica operem mais efetivamente, porque são operados com umfluxo de ar, no qual uma menor gama de partículas está en-tranhada.

Cada uma das unidades de separação ciclônica podeconsistir de diferentes números e diferentes formas de ci-clones. As Figuras 7 a 9 ilustram esquematicamente essas ou-tras configurações alternativas, que se encaixam dentro doâmbito dessa invenção. Nessas ilustrações, todos os detalhesvão ser omitidos, a não ser o número e a forma genérica dosciclones, que constituem cada unidade de separação ciclônica.

Primeiramente, na Figura 7, o aparelho 300 compre-ende uma primeira unidade de separação ciclônica 310, umasegunda unidade de separação ciclônica 320 e uma terceiraunidade de separação ciclônica 330. A primeira unidade deseparação ciclônica 310 compreende um único ciclone primário312, que é de forma cilíndrica. A segunda unidade de separa-ção ciclônica 320 compreende dois ciclones secundários tron-cocônicos 322, dispostos em paralelo, e a terceira unidadede separação ciclônica 330 compreende oito ciclones terciá-rios troncocônicos 332, também dispostos em paralelo. Nessamodalidade, as dimensões dos ciclones terciários 332 sãomuito menores do que aqueles dos ciclones secundários 322, ea eficiência de separação da unidade de separação ciclônica330 é mais alta do que aquela da segunda unidade de separa-ção ciclônica 320. A eficiência de separação da segunda uni-dade de separação ciclônica 320 é ajustada para ser substan-cialmente igual àquela da primeira unidade de separação ciclônica 310.

Na disposição mostrada na Figura 8, o aparelho 400compreende uma primeira unidade de separação ciclônica 410,uma segunda unidade de separação ciclônica 420 e uma tercei-ra unidade de separação ciclônica 430. A primeira unidade deseparação ciclônica 410 compreende um único ciclone primário412, que é de forma cilíndrica. A segunda unidade de separa-ção ciclônica 420 compreende três ciclones secundários 422,dispostos em paralelo e tendo diâmetros que são considera-velmente menores do que o diâmetro do ciclone primário 410.

A terceira unidade de separação ciclônica 430 compreendevinte e um ciclones troncocônicos 432, também dispostos emparalelo. As dimensões dos ciclones terciários 432 vão sermuito menores do que aquelas dos ciclones secundários 433,e, assim, a eficiência de separação da terceira unidade deseparação ciclônica 430 vai ser mais alta do que aquela dasegunda unidade de separação ciclônica 420. A eficiência deseparação da segunda unidade de separação ciclônica 420 é denovo ajustada para ser substancialmente igual àquela da pri-meira unidade de separação ciclônica 410.

Na disposição mostrada na Figura 9, o aparelho 500compreende uma primeira unidade de separação ciclônica 510,uma segunda unidade de separação ciclônica 520 e uma tercei-ra unidade de separação ciclônica 530. A primeira unidade deseparação ciclônica 510 compreende dois ciclones primáriosrelativamente grandes 512, que são de forma troncocônica. Asegunda unidade de separação ciclônica 520 também compreendetrês ciclones secundários troncocônicos 522, dispostos emparalelo, mas tendo diâmetros que são consideravelmente me-nores do que o diâmetro dos ciclones primários 510. A ter-ceira unidade de separação ciclônica 530 compreende quatrociclones terciários troncocônicos 532, também dispostos emparalelo. As dimensões dos ciclones terciários 532 vão sermenores de novo do que aquelas dos ciclones secundários 522,mas a eficiência de separação da segunda unidade de separa-ção ciclônica 520 é ajustada para que seja substancialmenteigual àquela da terceira unidade de separação ciclônica 530.Essas eficiências de separação são mais altas do que a efi-ciência de separação da primeira unidade de separação ciclô-nica 510.

As disposições ilustradas nas Figuras 7 a 9 sãointencionadas para mostrar que os número e forma dos ciclo-nes, formando cada unidade de separação ciclônica, podem servariados. Deve-se entender que outras disposições são tambémpossíveis. Por exemplo, cada uma das primeira e segunda uni-dades de separação ciclônica pode compreender um único ci-clone e a terceira unidade de separação ciclônica pode com-preender quatorze ciclones dispostos em paralelo. Além dis-so, outra disposição adequada usa uma primeira unidade deseparação ciclônica, compreendendo um único ciclone, uma se-gunda unidade de separação ciclônica compreendendo dois ci-clones em paralelo, e uma terceira unidade de separação ci-clônica compreendendo dezoito ciclones em paralelo.

Deve-se entender que outras unidades de separaçãociclônica podem ser incorporadas a jusante da terceira uni-dade de separação ciclônica, se desejado. Deve-se também en-tender que as unidades de separação ciclônica podem ser fi-sicamente dispostas para se adequarem à aplicação relevante.Por exemplo, as segunda e/ou terceira unidades de separaçãociclônica podem ser fisicamente dispostas fora da primeiraunidade de separação ciclônica, se o espaço permitir. Igual-mente, se quaisquer das unidades de separação ciclônica in-cluir um grande número de ciclones, os ciclones podem serdispostos em dois ou mais grupos, ou incluem ciclones de di-ferentes dimensões. Além do mais, os ciclones incluídos den-tro de uma unidade de separação multiciclônica podem serdispostos em dois ou mais grupos, ou incluem ciclones de di-ferentes dimensões. Além do mais, os ciclones incluídos den-tro de uma unidade de separação multiciclônica podem serdispostos de modo que os seus eixos se estendam a diferentesângulos de inclinação com o eixo central do aparelho. Issopode facilitar as soluções de acondicionamento compacto.

Claims (16)

1. Aparelho de separação ciclônica compreendendo:uma primeira unidade de separação ciclônica incluindo pelomenos um ciclone primário; uma segunda unidade de separaçãociclônica, localizada a jusante da primeira unidade de sepa-ração ciclônica, e incluindo pelo menos um ciclone secundá-rio; e uma terceira unidade de separação ciclônica, locali-zada a jusante da segunda unidade de separação ciclônica, eincluindo pelo menos um ciclone terciário, CARACTERIZADO pe-lo fato de que a eficiência de separação da segunda unidadede separação ciclônica é substancialmente igual à eficiênciade separação de quaisquer da primeira unidade de separaçãociclônica ou da terceira unidade de separação ciclônica.

2. Aparelho de separação ciclônica, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a eficiên-cia de separação da segunda unidade de separação ciclônica éigual à eficiência de separação da primeira unidade de sepa-ração ciclônica.

3. Aparelho de separação ciclônica, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a eficiên-cia de separação da segunda unidade de separação ciclônica éigual a eficiência de separação da terceira unidade de sepa-ração ciclônica.

4. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelofato de que a primeira unidade de separação ciclônica com-preende um único ciclone primário.

5. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADOpelo fato de que o ou cada ciclone primário é substancial-mente cilíndrico.

6. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADOpelo fato de que a segunda unidade de separação ciclônicacompreende uma pluralidade de ciclones secundários dispostosem paralelo, e a terceira unidade de separação ciclônicacompreende uma pluralidade de ciclones terciarios dispostosem paralelo.

7. Aparelho de separação ciclônica, de acordo coma reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que os ciclo-nes secundários são substancialmente idênticos entre si, e osciclones terciarios são substancialmente idênticos entre si.

8. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADOpelo fato de que os ou cada um dos ciclones secundário eterciario é de forma cônica.

9. Aparelho de separação ciclônica, de acordo coma reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que os ou cadaum dos ciclones secundário e terciario é troncocônico.

10. Aparelho de separação ciclônica, de acordo coma reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o ângulode conicidade do ou de cada ciclone secundário é maior doque o ângulo de conicidade do ou de cada ciclone terciario.

11. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADOpelo fato de que o ou cada ciclone secundário tem pelo menosduas entradas, que se comunicam com a primeira unidade deseparação ciclônica.

12. Aparelho de separação ciclônica, de acordo coma reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que as entra-das para o ou cada ciclone secundário são espaçadas circun-ferencialmente em torno de um eixo do ciclone secundário re-levante .

13. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADOpelo fato de que cada unidade de separação ciclônica tem umcoletor, que pode ser esvaziado simultaneamente com os ou-tros coletores.

14. Aparelho de separação ciclônica, de acordo comqualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADOpelo fato de que compreende ainda unidades de separação ci-clônica adicionais a jusante da terceira unidade de separa-ção ciclônica.

15. Aparelho de separação ciclônica CARACTERIZADOpelo fato de que é substancialmente como descrito acima comreferência a quaisquer das modalidades apresentadas nos de-senhos em anexo.

16. Aparelho de limpeza a vácuo CARACTERIZADO pelofato de que incorpora um aparelho de separação ciclônica deacordo com qualquer uma das reivindicações anteriores.