旋风分离器设计尺寸(旋风分离器的比例尺寸)

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导读：

戴森（Dyson）最具标志性的产品--双气旋真空吸尘器被看作是自1908年真空吸尘器诞生以来的首次重大突破，而詹姆斯·戴森在研发该产品时最关键的思路是采用旋风分离器设计尺寸了锯木行业的除尘原理和解决方案--旋风分离法。如此伟大的突破和发明，竟来源于其它行业的一个成熟应用的解决方案。

这给我们的启示是：99%的发明、创新和解决方案都不是全新的，都已经以某种形式在本行业或者其它行业成熟运用，工程师要做的事情就是找到它，然后为我所用。只有1%的的发明、创新和解决方案需要去进行研究。

如果我们能够像戴森一样思考，像戴森一样创新，那么我们也有可能发明出突破性的产品。

1戴森如何发明双气旋真空吸尘器

詹姆斯·戴森自述发明双气旋真空吸尘器的经历：

1979年我开始研究真空吸尘器，购买旋风分离器设计尺寸了当时号称是最强大的真空吸尘器--Hoover 牌吸尘器。但是，它基本上毫无用处，它不但不能吸灰尘，反而把灰尘弄得满屋子都是。

有一天，我经过锯木厂，注意到工业锯木机上正在应用一种尺寸巨大的旋风分离器把木屑从空气中分离开来。我想相同的分离原理也可以用在吸尘器上面。我做了一个简易的原型，确实如此。

我变得很着迷。整整五年时间，我没有做其它任何事情都，全部用在制造和验证原型机上。我太太全力支持我，但是其他大多数人都认为我疯了。

▲年轻的詹姆斯·戴森

下面我们跟随詹姆斯·戴森的脚步和思路，看看旋风分离器是如何应用到吸尘器上，并最终铸就了戴森最大的发明--双气旋真空吸尘器。

1.1 传统集袋吸尘器的缺点

传统集袋吸尘器工作时，由电动机驱动风叶旋转，使空气高速排出，风机前端吸尘部内的空气不断补充给风机，使吸尘器内产生瞬间真空，与外界大气压形成负压差，在此压差作用下，吸入含有尘屑的空气，经过滤器过滤，排出清净空气。

▲1980年代传统的集袋吸尘器

过滤器会过滤掉99.99%尺寸低达0.3微米的粒子，使用集尘袋的吸尘器随着使用时间的推移，真空度会下降，导致吸力变小，而且作为用户来说不可能每次使用完就去更换尘袋，所以螨虫之类的微生物会在尘袋中继续滋生，在清理尘袋时这些螨虫就会对周围的环境产生二次的污染。

（作者注：我曾经用过一款传统吸尘器，用了一段时间之后就必须清洗过滤网，很麻烦，否则吸力会变小；同时，在取出过滤网时，如果不小心，确实会把小灰尘颗粒弄得满屋。）

▲传统集袋吸尘器的过滤网

▲长期使用后严重堵塞的过滤网

缺点，换成另外的话就是问题点，也是痛点。这非常符合后来戴森对于伟大设计的定义：Good design has to solve a probelm。詹姆斯·戴森正是看到了传统吸尘器所急需改进的痛点，并以此作为突破去寻找解决方向和解决方案。

1.2 旋风分离器

旋风分离器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。旋风除尘器的原理与干衣机、过山车或旋转木马的原理有些类似。

▲旋风分离器的原理

▲巨大的旋风分离器实物

1.3 双气旋真空吸尘器

詹姆斯·戴森在一次散步中路过锯木厂，注意到工业锯木机应用一个巨大的旋风分离器把木屑和空气分离之后，工程师的灵感激发了他：相同的原理可以用在吸尘器上吗旋风分离器设计尺寸？可以把旋风分离器的尺寸做得更小一些吗？

戴森于是用硬纸板 *** 了一个旋风分离器原型，并用皮绳捆在Hoover吸尘器上，尽管看上去很粗糙，但确实能把灰尘分离。

▲吸尘器中旋风分离器的不同原型图纸

戴森在后来的5年时间里，研制了5127个原型机，不断失败、不断改进，终于成功的把旋风分离器的原理应用在吸尘器上。这种吸尘器被称为双气旋真空吸尘器。

▲戴森研发的第一款双气旋真空吸尘器G-Force（授权给日本企业）

双气旋真空吸尘器没有传统吸尘器所需的集尘袋或过滤器系统，而是使气流沿着一条高速螺旋形的路径流经一个或多个圆筒。当气流沿螺旋形路径快速运动时，所有灰尘颗粒都会因强大的离心力作用，被甩出气流。这样，无需使用任何类型的过滤器就可将灰尘与气流分离，灰尘被收集在圆筒底部。

▲多气旋真空吸尘器分离灰尘与空气的示意图（图中非G-Force）

双气旋真空吸尘器大获成功，解决了自吸尘器1908年问世以来就一直未能解决的简单问题：当集尘袋塞满脏东西后，就会堵住进气孔，切断吸力。双气旋真空吸尘器被看作是自1908年真空吸尘器诞生以来的首次重大突破。

2戴森思考和创新的思路

2.1 戴森思考和创新的三部曲

通过对戴森发明双气旋真空吸尘器过程的分析，可以把戴森思考和创新的思路总结为三部曲：

第一部曲：寻找现有产品的痛点

Good design has to solve a probelm。詹姆斯·戴森看到了传统吸尘器中的过滤器容易堵塞、造成吸力降低的问题，这是现有产品的一个痛点，迫切需要改进。

第二部曲：跨行业寻找解决方向

发现痛点之后，需要跨行业寻找解决方向。戴森正是从吸尘器之外的行业寻找到了过滤器容易堵塞问题的解决方向。

第三部曲：不停的验证、不停的失败、不停的改进

找到解决问题的大方向，意味着创新和发明找对了大方向。但是大方向走对，并不意味着成功。

工业锯木机行业与吸尘器行业在除尘上在着本质上的相同之处：即把灰尘或杂质与空气分离；旋风分离器的原理在两个行业都可以运用。

但是二者在具体应用时存在着天差之别：工业锯木机可以做的尺寸很大，很笨重，噪音大一点也可以，但是吸尘器必须做的小、轻和噪音小。要把工业锯木机上成熟应用的旋风分离器用在吸尘器中绝对不是一件容易的事情。

所以，在找到解决问题的大方向之后，还必须马上原型 *** ，不停的验证，不要惧怕失败，失败是成功的妈妈，失败之后再改进。戴森在发明双气旋真空吸尘器时，在5年时间内， *** 了5127个原型进行验证。

如果我们能够按照戴森思考和创新的三部曲，像戴森一样思考，那么我们就有机会像戴森一样创新。本文重点专注于第二部曲：跨行业寻找解决方向。关于第一部曲和第三部曲，我后续会继续写相关文章，敬请关注。

2.2 跨行业寻找解决方向

为了解决传统集袋吸尘器中的问题，戴森并没有把自己的思维方式局限在吸尘器行业中，而是主动扩大视野，向其它行业寻找解决方案。而最终的结果也证明了其它行业的现有成熟解决方案恰恰可以解决吸尘器中的问题。

这告诉我们的一个事实是：工程师在进行发明、创新和解决问题时，最佳方案往往都不是来源于本行业，而是来源于其它行业。

换句话说：99%的发明、创新和解决方案都不是全新的，都已经以某种形式在本行业或者其它行业成熟运用，工程师要做的事情就是找到它，然后为我所用。只有1%的的发明、创新和解决方案需要去进行全新的研究。

像戴森双气旋真空吸尘器这么高大上、这么具有突破性的发明，其解决方案都不是全新的，而是其它行业已经应用的。那么，对于层次更低的其它发明来说，其解决方案更不可能是全新的，百分之百是其它行业已经在成熟应用的。

对于这一点我真的是感触非常之深，这基于两个事实：

我毕业后碰到的第一个产品开发技术难题，是关于电脑上长方形机箱按钮的均匀透光问题，最终的解决方案就是采用了电视机行业的显示屏均匀透光方案。这让我第一次感触到跨行业解决问题的重要性。详情请参考文章产品开发遇到技术难题怎么办？别急，搜索一下资料先：我在10年的工作经历时间内换了7家公司，让我有机会涉足不同行业、不同公司；同时，在写作《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计：降本设计之道》这两本书的过程中，我阅读了大量中外问书籍和资料，让我对不同行业、不同公司有了更深的了解；另外，感谢各位工程师和企业对我的厚爱，让我最近几年有机会在不同的行业、不同的公司进行培训和咨询，让我更进一步加深对不同行业、不同公司的了解。随着我对不同行业、不同公司的了解加深，一个非常有趣和典型的现象浮出水面：某一行业、某一公司在产品开发过程中困扰已久的技术难题，在另一行业、另一公司早已经有了成熟的解决方案（这里是指原理上相同，并不是指一模一样的方案可以完全拷贝）。这类似于传统集袋吸尘器中的过滤网灰尘堵塞问题，但是在锯木行业早已经使用旋风分离器解决。当有公司向我咨询技术难题时，尽管我对该公司的产品并不熟悉，但是我掐指一算，回想起我曾经的产品开发经历、回想起我曾经看到的资料，解决方案也许就有了。如果没有，我会按照这个思路，主动去搜索其它行业的解决方案，也会产生解决方案。（类似于詹姆斯·戴森一样，碰到难题时主动去锯木厂散散步）

那么，我们回过头来看，如果没有跨行业的意识，仅仅局限在自身行业去看待问题、解决问题，去发明和创新，那后果会怎么样呢？

后果显然是自己突破不了自己。对于身处吸尘器行业的企业来说，习惯了传统的除尘方案，思维僵化，很难跳出固有的思维模式，同时对传统的缺点也认为理所当然的：这个方案就是容易堵住进气孔，这么多年了没有人能够解决，未来也不会有人解决。这一方面会造成工程师不愿意去探索新方案，另一方面即使是发现了新的方案也会拒绝之。

2.3 如何去跨行业寻找解决方向

在詹姆斯·戴森发明双气旋真空吸尘器的1980年代，要去跨行业寻找解决方向，不是一件容易事情，往往是被动的、巧合的、幸运的。要么是刚好自身有跨行业的背景，要么刚好散步路过一个锯木厂。而当前我们处在2020年，正如我之前文章所说，这是一个知识爆炸的时代，跨行业寻找解决方向不是一件困难的事情。例如，对于除尘原理，我们要做的是仅仅需要在搜索引擎中输入“除尘原理”，就会出现众多不同行业的解决方案。如果通过英文搜索，得到的解决方案还会更多。

在知识爆炸年代，我们唯一缺少的是对于跨行业解决问题重要性的认识、以及主动去跨行业寻找解决方向的态度。

3吸尘器的下一个重大突破方向在哪里？

戴森颠覆了传统吸尘器，那么，谁来颠覆戴森吸尘器呢？吸尘器的下一个重大突破方向在哪里？

就我本身的使用感受来说，由于受够了传统吸尘器的苦，后来使用了戴森V7吸尘器，觉得V7实在是再完美不过了。如果要挑痛点的话，我觉得有噪音稍大，另外吸灰尘没问题，但是吸污渍不行。

痛点找到后，我们再来看看其它行业的除尘原理，是不是有机会为吸尘器所用？

目前，在其它行业的除尘原理如下表所示（仅列出部分，还有更多），也许下一代吸尘器就会采用下述的原理之一。