ПЫЛЕСБОРНИК ПЫЛЕСОСА
VACUUM CLEANER DUST RECEPTACLE

Настоящее изобретение в целом относится к области вакуумных мусороуборщиков (которые в большинстве случаев и в настоящем документе называются пылесосами) и, в частности, к пылесборнику пылесоса.
Пылесосы, как правило, состоят из всасывающего сопла, через которое в пылесос втягиваются грязь, пыль и другие подобные частицы, а также корпуса с двигателем и ротором, которые и генерируют силу всасывания. Насыщенный пылью воздух поступает через сопло в корпус, где пыль определенным образом отделяется от воздуха, к примеру, за счет вихревых движений в циклонном блоке и/или благодаря действию пористого фильтра, не пропускающего частицы пыли. Отделенная пыль задерживается в аккумулирующей части пылеотделительной установки и впоследствии может быть удалена.
В настоящем документе под пылью следует понимать всасываемые частицы разнообразной величины, от микронов и до миллиметров или даже сантиметров, уловленные потоком воздуха, генерируемого пылесосом. Всасываются также волокна, в том числе шерсть животных и волосы человека, а также остатки ткани, бумаги, пластмассы и т.д. Все указанные частицы в настоящем документе обобщены термином «пыль» и любая система в составе пылесоса, предназначенная для отделения и сбора пыли, должна справляться со всеми указанными частицами.
Проблема, возникающая при использовании таких систем, заключается в том, что низкая плотность частиц пыли подразумевает необходимость в относительно большом объеме аккумулирующей части пылесоса, в частности, когда всасываются волокна и пух. В циклонном пылеотделителе значительное место необходимо для одного или нескольких циклонов, в связи с чем для хранения отделенной пыли места остается значительно меньше. Чем меньше пространства для хранения отделенной пыли, тем чаще пользователю необходимо очищать пылесос от собранной пыли.
Кроме описанных выше проблем, процесс удаления пыли из пылесоса очень часто приводит к тому, что свободные частицы хранимой пыли начинают переноситься по воздуху, что усложняет процесс чистки компонентов пылесоса и на первых порах в определенной степени сводит на нет удаление пыли из окружающей среды. Кроме того, увеличение содержания пыли в воздухе может усугубить состояние здоровья людей, страдающих, например, астмой.
Предлагаемые решения заключаются в уплотнении собранной пыли в пылесосе, в результате чего для ее хранения требуется меньше пространства. В EP 1671570 описан пылеулавливающий блок пылесоса, в котором контейнер для сбора пыли содержит пластину, разграничивающую верхний отсек для отделения пыли и нижний отсек для хранения пыли. Пластина опирается на блок из поршня и цилиндра, который сжимается за счет отрицательного давления, генерируемого двигателем и вентилятором пылесоса, и приводит в движение пластину, утрамбовывающую пыль в отсеках контейнера, предназначенных для ее хранения.
В JP 2003038396 A описана камера циклонного пылеотделителя с сильфоном, сжимаемым тогда, когда на внутреннюю часть циклона в рабочем режиме подается низкое давление. В режиме бездействия на внутреннюю часть сильфона действует атмосферное давление, под действием которого он расширяется и утрамбовывает пыль в камере. В US 4363156 описан пылеулавливающий контейнер пылесоса с сильфоном, на внутреннюю часть которого подается положительное давление, генерируемое двигателем и вентилятором пылесоса, благодаря которому сильфон расширяется и уплотняет пыль в пылесборном мешке.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, предлагается пылесборник пылесоса, состоящий из пылеулавливающей камеры с отверстием для входа пыли, при этом входное отверстие для пыли связано с потоком воздуха в направлении источника всасывания; и прессующего устройства, состоящего из прессующего элемента, перемещающегося в пределах камеры для утрамбовки содержащейся в ней пыли, и полого расширяемого элемента, приводящего в движение прессующий элемент внутри камеры, при этом расширяемый элемент расширяется тогда, когда в его внутренней части устанавливается давление воздуха, превышающее давление внутри камеры, действующее на его наружную часть, и сжимается тогда, когда на его внутреннюю часть действует более низкое давление воздуха, при этом периоды действия на расширяемый элемент более высокого давления и последующего снижения давления одинаковы, что обуславливает поочередное расширение и сжатие расширяемого элемента во время эксплуатации пылесоса.
Более высокое давление воздуха внутри расширяемого элемента устанавливается в результате впуска в него воздуха под действием атмосферного давления. Как правило, компоненты канала с потоком воздуха, расположенные в пылесосе на входе вентилятора с электроприводом, генерирующего всасывающий поток воздуха, находятся преимущественно под действием давления немного ниже атмосферного в связи с сопротивлением потоку воздуха со стороны каналов и пылеотделителей (как циклического типа, так и фильтрационного типа) на входе вентилятора. Во время эксплуатации пылесоса внутри пылеулавливающей камеры, в связи с тем, что пыль в нее поступает из пылеотделителя, также может установиться давление ниже атмосферного.
Как вариант, воздух, находящийся под более высоким давлением, может поступать из выпускной трубы вентилятора, генерирующего в пылесосе всасывающий поток воздуха. В большинстве пылесосов за вентилятором устанавливают выпускной фильтр как конечное средство защиты против выброса каких-либо частиц пыли, который в некоторой степени перенимает на себя функции пылеотделителя(ей) и улавливает, к примеру, пыль, возникающего во время работы щеточного механизма электродвигателя, приводящего в движение вентилятор. Давление воздуха на входе такого выпускного фильтра может быть немного выше атмосферного.
Для периодического создания более высокого давления воздуха внутри расширяемого элемента устанавливают клапан. Такой клапан может открываться через определенные, предварительно заданные промежутки времени, к примеру, под управлением электрического таймера с помощью таких рабочих органов, как соленоид, электродвигатель и др.
Как вариант клапан открывается на определенный период времени каждый раз, когда расширяемый элемент полностью или практически полностью сжимается.
Для управляемого выравнивания давления внутри и снаружи расширяемого элемента предусмотрено выпускное отверстие.
Структура расширяемого элемента может быть сильфонной, а для обеспечения возможности расширения и сокращения по всей длине в его состав включены компоненты из гибкого материала.
Расширяемый элемент может представлять собой отрезок всасывающей трубы такого типа, который чаще всего используется в пылесосах: способного расширяться под действием продольного натяжения и сокращаться в случае отсутствия такого натяжения. Такой шланг, как правило, состоит из упругого спирального элемента, к примеру, из металлического провода, поддерживающего гибкий материал, например, пластмассу соответствующего вида. Шланг сокращается за счет упругости спирального элемента.
Прессующий элемент может состоять из пластины, перемещаемой в пределах пылеулавливающей камеры, а также отверстий, расположенных между его противоположными поверхностями и пропускающих крупные частицы пыли.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается пылеулавливающий и пылеотделяющий блок пылесоса, состоящий из пылесборника, описанного выше, и пылеотделителя с выходным отверстием, через которое отделенная пыль поступает в пылеулавливающую камеру.
В состав пылеотделителя входит, как правило, хотя бы один циклон.
В некоторых циклонах пыль выгружается сбоку от пылеотделяющей камеры, в которой происходит вихревое движение воздуха, т.е. поперечно, например, по касательной, оси, вокруг которой происходит вихревое движение воздуха.
В пылесосе могут быть установлены основной и дополнительный отделители-уловители. Воздух из основного отделителя-уловителя пыли поступает в один или более дополнительных отделителей-уловителей, а затем к вентилятору пылесоса. Такой дополнительный отделитель-уловитель состоит из одного или более дополнительных циклонных пылеотделителей, которые по размеру могут быть меньше, чем основной(ые) циклон(ы), что позволяет отделять более мелкие частицы пыли, не отделяемые основным(и) циклоном(ами) и/или одним или более фильтров.
В соответствии с другим аспектом изобретения, предлагается пылесос с отделителем-уловителем пыли, описанным во втором аспекте изобретения.
Данные и другие признаки изобретения, а также его преимущества описаны далее на примерах с привязкой к соответствующим фигурам:
На фиг.1 показан пылесборник в поперечном разрезе, соединенный с пылеотделяющей камерой.
На фиг 2 показан вид сверху на установку, показанную на фиг.1, с изображением вторичного циклонного пылеуловителя рядом с указанной установкой.
На фиг.3 представлено схематичное перспективное изображение части пылесборника, показанного на фиг.1.
На фиг.4 показан пылесос в продольном разрезе с пылесборником, соответствующим настоящему изобретению.
Сначала рассмотрим фиг.1 и 3. Пылесборник 10 пылесоса состоит из пылеулавливающей камеры, в целом обозначенной номером 14, рядом с пылеотделяющей камерой 12. Пылеулавливающая камера 14 состоит из верхнего отсека 38 и нижнего отсека 39. От дна 18 нижнего отсека вверх простирается круглая периферийная стенка 20 в направлении верхнего отсека 38 камеры. Как показано на фигуре, периферийная стенка 20 немного сужается по направлению от нижней части к верхней, но при этом может быть цилиндрической. В верхнем отсеке 38 пылеулавливающей камеры 14 имеется входное отверстие для пыли 16, соединяющее пылеулавливающую камеру с пылеотделяющей камерой 12.
Пылеотделяющая камера 12 представляет собой циклонную камеру с тангенциальным входным отверстием 48 для потока воздуха с уловленной пылью. Тангенциальная направленность входного отверстия 48 обеспечивает вихревое движение воздуха в камере 12 вокруг ее центральной вертикальной оси, в результате чего пыль отделяется от воздуха и выводится из камеры в поперечном направлении через тангенциальный выходной канал 13, соединенный с входным отверстием 16. Воздух, от которого была отделена пыль, выходит из камеры через отверстие 42, расположенное в верхней части камеры 12 на ее центральной оси.
С верхнего края периферийной стенки 20 камеры 14, расположенной над входным отверстием для пыли 16 на небольшом расстоянии от него, находится кольцевая стенка 36, простирающаяся радиально внутрь. Над стенкой 36 находится часть стенки 37, которая, как показано на фигуре, имеет форму усеченного конуса, и другая кольцевая стенка, за которой расположена простирающаяся вверх немного суженная стенка, образующая часть корпуса 46. В верхней части пылесборника находится крыша 32, перекрывающая верхушку части корпуса 46. Пылеулавливающая камера 14 оборудована прессующим устройством, состоящим из полого расширяемого элемента 30 и прессующего элемента 22. Прессующий элемент 22 имеет форму кольца и разделяется на верхнюю поверхность 26 и нижнюю поверхность 24, соединительная часть 28 которого простирается вверх в направлении от центра к верхней поверхности 26. Прессующий элемент 22 совершает вертикальные возвратно-поступательные движения в камере 14 между верхним предельным положением и нижним предельным положением. В верхнем предельном положении (показано на фиг.1 сплошными линиями) верхняя поверхность 26 прессующего элемента соприкасается с частью кольцевой стенки 36, а в нижнем предельном положении (показано прерывистыми линиями) нижняя поверхность 24 прессующего элемента соприкасается с дном 18. В верхнем предельном положении прессующий элемент 22 плотно прилегает к круговой стенке 20 камеры, а в нижнем предельном положении от круговой стенки 20 его отделяет небольшое расстояние в результате небольшого сужения стенки 20 по направлению вверх.
Прессующее устройство, кроме того, состоит из полого расширяемого элемента 30, установленного между соединительной частью 28 прессующего элемента и соединительным штуцером на крыше 32 камеры. Расширяемый элемент сжимается тогда, когда прессующий элемент находится в верхнем предельном положении, и расширяется тогда, когда прессующий элемент находится в нижнем предельном положении, как показано на фиг.1 прерывистыми линиями. Расширяемый элемент 30 характеризуется упругостью, благодаря чему, когда на элемент не действуют никакие внешние силы, он сжимается и выталкивает прессующий элемент 22 в крайнее верхнее положение. Расширяемый элемент, как правило, имеет сильфонную структуру и в большинстве случаев представляет собой отрезок расширяемого всасывающего шланга такого типа, который часто используется в пылесосах: такой шланг состоит из гибкого пластмассового элемента, опирающегося на спиральный упругий провод, благодаря чему в обычном состоянии он сжат, однако расширяется под действием продольного натяжения.
Прессующий 26 представляет собой круглый пластинчатый элемент и содержит ряд отверстий 27, расположенных между его верхней поверхностью 26 и нижней поверхностью 24. Данные отверстия пропускают частицы пыли и грязи через элемент тогда, когда прессующий элемент находится в пылеулавливающей камере под отверстием для пыли 16, что описано ниже. В результате пыль задерживается в нижнем отсеке 39 камеры, на нижней стенке 18. Для опорожнения камеры нижнюю стенку 18 необходимо открыть, например, покрутив относительно стенки 20 камеры.
Отверстия прессующего элемента могут быть различной формы и размера, однако должны пропускать через прессующий элемент в самый нижний отсек камеры лишь те частицы пыли, с которыми справится пылесос. На крыше 32 камеры находится устройство, благодаря которому внутренняя часть расширяемого элемента 30 сообщается с наружным воздухом, а, следовательно, подвергается действию атмосферного давления. Такое устройство зачастую состоит из клапана 40, открывающего и закрывающего отверстие в крыше 32. Во время эксплуатации пылесоса благодаря действию источника всасывания, направляющего воздух через пылеотделяющую камеру 12, давление воздуха внутри пылеулавливающей камеры 14, как правило, примерно на 10-20 кПа ниже атмосферного давления, а при закупорке входного отверстия пылесоса разность давления может увеличиться. На наружную часть расширяемого элемента 30 во время работы пылесоса, безусловно, действует давление ниже атмосферного.
Расширяемый элемент 30 изготовлен из непроницаемого материала, однако для обеспечения возможности прохождения воздуха между его внутренней и наружной частями с предварительно заданной скоростью предусмотрено небольшое выпускное отверстие. Выпускное отверстие может находиться в стенке расширяемого элемента либо в соединительной части 28 прессующего элемента 22. Когда поток воздуха проходит между внутренней и наружной частями расширяемого элемента, существующая разность давления между ними становится меньше, если не действуют какие-либо другие факторы.
Клапан 40 может быть различного типа. Он открывается и пропускает воздух, находящийся под атмосферным давлением, внутрь расширяемого элемента 30 благодаря действию прессующего элемента 22. Таким образом, клапан открывается, когда прессующий элемент находится в крайнем верхнем положении или практически в нем, и закрывается, когда прессующий элемент перемещается на определенное расстояние ниже крайнего верхнего положения. К примеру, внутри расширяемого элемента 30 устанавливают удлиненный стержень, простирающийся вверх от соединительной части 28 прессующего элемента. Такой удлиненный стержень может быть соединен со створчатым клапаном, который открывается стержнем в случае, если прессующий элемент находится в самой верхней точке. Закрытие створчатого клапана после перемещения прессующего элемента ниже крайнего верхнего положения может происходить постепенно. В результате, во время опускания прессующего элемента и до отсоединения удлиненного стержня от клапана последний остается открытым в течение короткого дополнительного периода времени, например, 0,3 секунд.
Если во время запуска пылесоса прессующий элемент находится в крайнем верхнем положении, когда в камере 14 устанавливается давление ниже атмосферного, а внутри расширяемого элемента действует атмосферное давление, прессующий элемент начинает опускаться. Когда прессующий элемент опустится в точку, в которой закрывается клапан, давление внутри расширяемого элемента начнет сравниваться с давлением в пылеулавливающей камере благодаря наличию выпускного отверстия, описанного выше. Прессующий элемент будет опускаться до тех пор, пока сила, приложенная в результате уменьшения разности давления, не будет уравновешена натяжением в расширяемом элементе. Когда давление станет одинаковым, прессующий элемент начнет подниматься под действием силы натяжения, прикладываемой расширяемым элементом во время его расширения. Во время работы пылесоса прессующий элемент поочередно опускается и поднимается, тем самым несколько утрамбовывая расположенную под ним пыль. Как описано выше, в прессующем элементе 22 находятся отверстия, через которые пыль подается в камеру 14 из прессующего элемента. Поскольку прессующий элемент направляется в пылеулавливающей камере неточно, путь его перемещения в крайнее нижнее положение в пылеулавливающей камере всегда немного отличаются, что обуславливает различную степень утрамбовки всех частиц пыли в нижнем отсеке камеры.
Вместо клапана, автоматически срабатывающего в зависимости от положения прессующего элемента, может использоваться клапан, управляемый соленоидным механизмом, например, таймером и др. Как вариант может быть установлен клапан, например, поворотный, с заданным временем срабатывания под управлением электродвигателя и аналогичного устройства.
Скорость опускания прессующего элемента зависит от площади поперечного сечения расширяемого элемента и разности давления между его внутренней и наружной частями. Скорость его возврата в верхнюю часть пылеулавливающей камеры зависит от скорости, с которой поток воздуха проходит через выпускное отверстие, соединенное с расширяемым элементом, а, следовательно, и от скорости уменьшения разности давления между его внутренней и наружной частями.
Если в пылеулавливающую камеру 14 проникают большие частицы грязи и оседают под прессующим элементом 22, эффективность контакта нижней поверхности 24 прессующего элемента 22 с пылью снижается. Однако в описанном выше варианте осуществления изобретения прессующий элемент находится в камере не только в горизонтальном положении, но может быть также наклонен, тем самым обеспечивая в определенной степени эффективную утрамбовку уловленной пыли.
В некоторых случаях желательно выполнить стабилизацию прессующего элемента, чтобы во время вертикального возвратно-поступательного движения в камере он оставался в горизонтальном положении. Для этой цели устанавливают одну или несколько направляющих. К примеру, устанавливают ряд отделенных друг от друга направляющих прессующего элемента, простирающихся от его периферии вверх и/или вниз и обеспечивающих постоянство его положения за счет контакта с периферийной стенкой камеры. Как вариант устанавливают периферийную юбку прессующего элемента, простирающуюся от него в направлении вверх и/или вниз и контактирующую с периферийной стенкой камеры в случае, если прессующий элемент начинает значительно отклоняться от горизонтального положения.
Как еще один из вариантов на периферийной стенке камеры устанавливают одну или более вертикальных направляющих, соединенных с соответствующими частями прессующего элемента для направления последнего. Еще в одном из вариантов в центре пылеулавливающей камеры устанавливают цилиндрическую направляющую, простирающуюся вверх от крайней верхней и крайней нижней точек движения прессующего элемента в камере или близлежащих точек. Диаметр такой направляющей может быть меньше внутреннего диаметра расширяемого элемента, благодаря чему во время опускания прессующего элемента направляющая попадает внутрь расширяемого элемента. В состав прессующего элемента может входить деталь, достаточно тесно соединенная с направляющей, что позволяет контролировать положение прессующего элемента.
В качестве альтернативы расширяемому элементу сильфонного типа, представляющему собой отрезок расширяемого всасывающего шланга, в рамках изобретения предлагается телескопически расширяемый блок полых участков, перемещаемых относительно друг друга в продольном направлении, либо поршнево-цилиндрический блок или блоки.
Как описано выше, циклонный пылеотделитель «сбрасывающего» типа (боковая выгрузка отделенной пыли) располагается вдоль пылеулавливающей камеры, однако в изобретении могут использоваться также пылеотделители других типов. На фиг.2 показан вид сверху на расположение циклонной пылеотделяющей камеры 12 вдоль пылеулавливающей камеры 14, а также входного отверстия 48 пылеотделяющей камеры 12 и выводной канал для пыли 13, соединенный с пылеотделяющей камерой 12. Воздушное выходное отверстие 42 пылеотделительной камеры может простираться, за счет соответствующих трубопроводов, которые на фигуре не показаны, до дополнительного циклонного пылеотделителяющего и пылеулавливающего блока, в целом обозначенного номером 50. Такой дополнительный циклонный пылеотделителяющий и пылеулавливающий блок 50 может состоять из множества отдельных дополнительных циклонов 52, соединенных параллельно между собой и ведущих к выходному отверстию 42 пылеотделителя 12, благодаря чему общий поток воздуха разделяется между ними. Каждый отдельный дополнительный циклон 52 имеет относительно небольшой диаметр, в результате чего они выводят из потока воздуха частицы значительно меньшего размера, чем те, которые могут быть выведены циклонным пылеотделителем 12, поэтому практически все частицы за счет последовательного действия пылеотделителей 12, эффективно выводятся из потока воздуха 50. В состав циклонов 52 может входить циклонная камера, имеющая форму усеченного конуса, при этом отделенная пыль, поступающая из нижних концов циклона меньшего диаметра, аккумулируется в дополнительной пылеулавливающей камере, расположенной под циклонами.
Воздух, от которого дополнительные циклоны 52 продолжают отделять частицы пыли, направляется, снова через соответствующие каналы и трубопроводы, а зачастую и расположенный перед двигателем фильтрующий элемент, к двигателю и вентилятору, которые создают в пылесосе всасывающий поток воздуха. Таким образом, наружу выводится чистый воздух, который зачастую предварительно проходит через выпускной фильтр, задерживающий все мелкие частицы пыли, не захваченные на предыдущих этапах ее отделения, а также грязи, выбрасываемой двигателем вентилятора.
Настоящее изобретение относится к пылеотделителям и пылеуловителям пылесосов цилиндрического и вертикального типов. Пользователь выбирает точное взаиморасположение пылеотделяющих и пылеулавливающих камер 12, 14 в зависимости от дизайна и технических характеристик определенного оборудования, в котором они используются. Аналогичным образом, для соответствия параметрам определенного оборудования, дополнительный пылеотделяющий и пылеулавливающий блок устанавливают в необходимое положение по отношению к основному блоку. К примеру, в пылесос вертикального типа, в отличие от пылесоса цилиндрического типа, можно без труда вмонтировать сравнительно высокий, но при этом узкий пылеотделяющий и пылеулавливающий блок. Значит, в пылесос цилиндрического типа вмонтировать дополнительный циклонный блок отделителя-уловителя рядом с основным блоком отделителя-уловителя, как показано на фиг.2, легче, при этом установить такой блок позволяют пылесосы обоих типов.
На фиг.4 показан пылесос вертикального типа в продольном разрезе с чистящей головкой 60, перемещаемой по поверхности очищаемого пола на колесиках 62, а также всасывающим отверстием 64, расположенным спереди головки 60 по отношению к колесикам 62. Блок отделителя-уловителя обозначен номером 66, нижний отсек пылеулавливающей камеры 68 - номером 14. Отдельные циклоны 52 дополнительного циклонного блока отделителя-уловителя 70 расположены на фигуре относительно высоко по сравнению с пылеулавливающей камерой 68. К примеру, они могут располагаться рядом с либо вокруг периферийной части самого верхнего отсека основной пылеулавливающей камеры 68 и выводить все частицы пыли, отделенные от потока воздуха, проходящего через них по направлению к пылеулавливающей камере, расположенной в самом верхнем отсеке блока отделителя-уловителя. Было предложено множество возможных вариантов основного и дополнительных циклонных пылеотделяющих и пылеулавливающих блоков пылесоса, и настоящее изобретение, по сути, относится ко многим из них.
Настоящее изобретение относится к пылесосам «вертикального», «цилиндрического», или «кассетного» типов.
В контексте настоящей спецификации и формул изобретения термины «состоять» и «состоящий» и их производные означают, что указанные признаки, шаги или целые числа включены в их состав. Данные термины не исключают наличия других признаков, шагов или компонентов.
Признаки, представленные далее, или описанные ниже формулы изобретения, или сопроводительные чертежи, показанные в определенной форме или через средства выполнения описываемой функции, или метод, или процесс, направленный на достижение описываемого результата, в соответствующих случаях, могут отдельно либо в сочетании с другими признаками использоваться для реализации изобретения в его различных вариантах.