БЕЗМЕШКОВЫЙ ПЫЛЕСОС
BAGLESS VACUUM CLEANER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к безмешковому пылесосу, использующему циклон для отделения загрязняющих частиц от воздуха.
Предпосылки к созданию изобретения
US 2012/0145009 раскрывает пылесборное устройство для влажного применения пылесоса, которое включает в себя первый отделяющий узел, выполненный с возможностью фильтрации и выгрузки загрязняющих частиц под действием центробежных сил, создаваемых вращающимся воздухом, который проходит через первое входное отверстие для воздуха, и множество вторых центробежных отделяющих узлов, выполненных с возможностью фильтрации загрязняющих частиц из воздуха, который выпускается из первого отделяющего узла, и выполненных с возможностью удаления загрязняющих частиц из всасываемого воздуха с помощью воды, которая наполнена внутри вторых центробежных отделяющих узлов.
Краткое описание настоящего изобретения
Целью изобретения является создание усовершенствованного пылесоса. Изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В одном аспекте изобретения в безмешковом пылесосе, который содержит циклонный сепаратор, имеющий трубку циклона, и емкость для содержания жидкости, диаметр емкости, по меньшей мере, в 2 раза больше диаметра трубки циклона. Предпочтительно, в емкости находится элемент, имеющий центр на одной линии с центром трубки циклона, причем форма элемента имеет грибоподобную форму или приблизительно грибоподобную форму.
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - первый вариант осуществления изобретения;
фиг.2 - первый набор размеров варианта осуществления изобретения;
фиг.3 - предпочтительные размеры варианта осуществления; и
фиг.4 - предпочтительный вариант осуществления изобретения, имеющий край определенной формы для регулировки количества жидкости, поступающей в трубку циклона.
Описание вариантов осуществления изобретения
Пылесосы имеются в наличие в двух основных вариантах конструкции: мешковые и безмешковые. Безмешковые варианты конструкции основаны на отделении загрязняющих частиц за счет работы циклона, фильтров, фильтрации воды и сочетания этих систем.
Фильтрация воды использует воду в качестве основной фильтровальной среды. Воздух принудительно проходит в воду, где частицы удерживаются в воде при перемещении воздуха через нее. Вместо воды может использоваться другая очищающая жидкость.
В циклонных системах центробежные силы создаются за счет вращения воздуха внутри камеры. Высокоскоростной вращающийся поток (воздуха) образуется внутри цилиндрической или конической емкости, называемой циклоном. Воздух проходит по винтовой траектории, начиная сверху циклона и заканчивая на нижнем конце перед выходом из циклона через центр циклона и верхнюю часть. Частицы во вращающемся потоке имеют слишком большую инерцию для следования по кривой малого радиуса потока и ударяются о наружную стенку, затем падают в нижнюю часть циклона, из которой они могут быть удалены. Геометрия циклона вместе со скоростью потока образует границу разделения частиц циклоном, т.е., размер частиц, которые будут удаляться из потока с эффективностью 50%.
Для достижения наилучшей работы пылесоса задачей является достижение наибольшей эффективности отделения при наличии падения давления в системе, которое является как можно небольшим. Обычно, более высокая эффективность отделения сопровождается большим падением давления, что приводит к меньшей всасывающей силе и, следовательно, меньшей эффективности пылесоса. Следовательно, это изобретение нацелено на лучшую пропускную способность фильтра без уменьшения эффективности всасывающей силы.
Как описано выше, частицы во вращающемся потоке, которые имеют слишком большую инерцию, чтобы следовать по кривой малого радиуса, будут ударяться о наружную стенку. Затем, они падают в нижнюю часть циклона, где они хранятся, в то время как чистый воздух выходит из циклона в средней части через так называемую сливную насадку. Однако, некоторые частицы, которые ударяются о наружную стенку, увлекаются обратно от стенки в центр циклона за счет небольших перемещений воздуха (вихревых потоков), которые возникают. Кроме того, трудно удерживать частицы в нижней части циклона в пылесборной области, так как даже очень небольшие скорости потока могут поднимать их и перемещать их снова в циклон. Эти оба явления уменьшают эффективность отделения циклона.
На фиг.1 изображен первый вариант осуществления изобретения, в котором вода 7 находится в нижней части циклона, так что частицы удерживаются водой и предотвращены от прохождения снова в циклон. Кроме того, часть стенки циклона смачивается в этом процессе, заставляя частицы сначала прилипать к стенке и затем смываться в нижнюю часть циклона, где хранятся собранные частицы.
Циклон расположен таким образом, что емкость 3 для загрязняющих частиц расположена в нижней части циклона. При заполнении водой 7, сливная насадка 5 направлена к воде. Загрязненный воздух 1 всасывается непосредственно в циклон. Загрязняющие частицы и воздух разделяются в циклоне. Загрязняющие частицы проходят с воздушным потоком 2 вниз вдоль стенки трубки 6 циклона и падают в воду в нижней части емкости 3. Чистый воздух 4 всасывается через сливную насадку к всасывающему электродвигателю (не показан). Диаметр емкости 3 больше диаметра трубки 6 циклона.
На фиг.2 и 3 показаны относительные размеры вариантов осуществления изобретения. При уменьшении диаметра емкости скорость вращения воды увеличивается и в результате вода становится более турбулентной. Следовательно, расстояние от воды до верхней части сливной насадки 5 должно быть увеличено для предотвращения всасывания воды в сливную насадку 5. Это приводит к увеличению общей высоты устройства. Иными словами, увеличенная ширина емкости 3 обеспечивает уменьшение ее высоты с тем же количеством воды.
Предпочтительно, в емкости содержится, по меньшей мере, 0,5 л воды. Небольшой диаметр в сочетании с требуемым количеством 0,5 л воды приводит к более высокой емкости для обеспечения содержания 0,5 л воды.
Учитывая оптимальную высоту пылесоса для обеспечения устойчивого устройства (не наклоняющегося при перемещении), размеры, показанные на фиг.2, оказались очень выгодными, в то время как размеры на фиг.3 являются даже более предпочтительными. В нижеследующей таблице приведено сравнение относительных размеров на фиг.2 и 3 с размерами в фактическом варианте осуществления пылесоса фирмы Sumsung, как описано в US 2012/0144509.
Фиг.2
Фиг.3
US 2012/0144509
Диаметр трубки 6 циклона относительно диаметра емкости 3
100/200=0,5
100/240=0,4
100/172=0,58
Диаметр емкости 3 относительно расстояния между нижней частью емкости 3 и концом сливной насадки 5
200/70=2,8
240/80=3,0
172/121=1,4
Диаметр трубки 6 циклона относительно расстояния между поверхностью воды и концом сливной насадки 5
100/55=1,8
100/70=1,4
Не известно
Следует понимать, что конец сливной насадки 5 является самой нижней частью, где воздух может входить в сливную насадку 5.
Проблемой в циклонной системе, содержащей воду (или в циклонной системе известного уровня техники или циклонной системе на фиг.1), является то, чтобы не допускать попадание воды во всасывающий электродвигатель. Обычно, действие циклона обеспечивает это за счет отделения капелек воды при помощи центробежных сил к наружной стенке таким образом, что воздух и вода разделяются перед вхождением воздуха в сливную насадку. Сила, обеспечивающая отделение капелек воды от воздуха, является центробежной силой. Сила имеет вид
2
Fc=mωr (ω=угловая скорость, m=масса, r=расстояние относительно центра циклона)
Из формулы следует, что когда расстояние до центра почти равно нулю, результирующая сила также приближается к нулю. Следовательно, капельки в центре не находятся под действием центробежных сил и не отделяются от воздуха. Это может привести к всасыванию капелек воды, проходящих из центра в сливную насадку и во всасывающий электродвигатель.
При введении в действие системы на фиг.1 вода не находится в центре из-за вращения воды в емкости 3 для загрязняющих частиц (сравнимое с водоворотом). Вода в емкости 3 для загрязняющих частиц вращается, и сухое пятно возникает в середине. Однако, при включении устройства вода еще не вращается, и, следовательно, сухое пятно еще не образуется, и вода всасывается через сливную насадку и во всасывающий электродвигатель.
Для этой цели вариант осуществления, как показано на фиг.2, содержит элемент 8 конкретной формы, который предотвращает нахождение воды в середине емкости 3 для загрязняющих частиц при включении, который не создает помехи для циклона, когда система находится в стационарном режиме. Следует отметить, что преимущества этой конкретной формы могут быть использованы как в варианте осуществления изобретения на фиг.1, так и в известном уровне техники, как показано, например, в US 2012/0144509.
Предпочтительная форма элемента 8 является формой гриба, как показано на фиг.2. При этой форме не образуется «плоское пятно» (такое как, когда элемент имел бы плоскую верхнюю поверхность), где вода может скапливаться, и, тем не менее, центр области под циклоном «заполнен» до такой степени, что имеющаяся вода будет всегда подвергаться воздействию центробежных сил. Грибоподобный вид формы, как показано на фиг.2, не будет выполнять функцию стабилизатора завихрений, что случилось бы, если бы элемент имел треугольную форму над поверхностью воды).
Грибоподобный элемент 8 не должен касаться сливной насадки 5 или находиться слишком близко к сливной насадке 5, так как капиллярные силы между поверхностью грибоподобного элемента 8 и поверхностями сливной насадки 5 будут «захватывать» воду. Это будет приводить к всасыванию воды через сливную насадку 5.
Простая треугольная форма будет приводить к тому, что капельки воды получают возможность всасываться вдоль наклона треугольного элемента, проходя в сливную насадку 5. Особенно когда вода перемещается вследствие перемещения устройства, вода будет находиться на наклонах и может, таким образом, легко всасываться. Однако, возможно, чтобы элемент имел множество наклонов, например, первый наклон под углом менее 45° (например, 20°) с горизонталью в самой верхней части элемента, за которым следует второй наклон под углом более 45° (например, 70°) с горизонталью, это будет почти соответствовать идеальной форме гриба.
Кроме того, элемент 8 предпочтительно имеет часть 9, имеющую меньший диаметр (как показано на фиг.2). Эта часть (углубление) 9 должна иметь такую же высоту, что и высота воды. Этот элемент предотвращает легкое прохождение воды к наклону элемента, когда устройство перемещается/качается.
Другой проблемой циклонной системы в сочетании с водой является поддержание системы как можно чистой. Чем меньше частей, которые становятся грязными, чем более удобным будет устройство относительно легкости очистки.
Степень загрязнения циклонных частей значительно зависит от количества воды, проходящей в циклон из емкости 3 для загрязняющих частиц. Если больше воды проходит в трубку 6 циклона, большая часть ее становится мокрой и, следовательно, грязной. Подобный тип зависимости может быть установлен для эффективности отделения, которая также значительно зависит от количества воды в циклоне. Чем влажнее становится циклон, тем лучше будет эффективность отделения. С точки зрения потребителя эффективность отделения должна быть как можно оптимальной, в то время как устройство должно оставаться как можно чистым. Это приводит к противоречию с предпочтительным количеством воды, проходящей в циклон.
Для установки оптимального режима целесообразна регулировка количества воды, проходящей в циклон.
В варианте осуществления без края 10, как показано на фиг.2, вода будет перемещаться к верхней части емкости 3 для загрязняющих частиц, из которой она будет всасываться в трубку 6 циклона под действием дополнительного потока, выходящего из середины циклона через верхнюю часть емкости снова в циклон. Количество воды, проходящей в циклон, не регулируется в таком варианте осуществления без края 10.
Благодаря краю 10 на фиг.2 вода перемещается от верхней крышки емкости 3 к краю 10, где вертикальный угол в сочетании с гравитационными силами заставляет воду падать с края. Затем, центробежные силы, создаваемые вращающимся воздухом, отделяют воду от циклона. Это решение обеспечивает минимальное количество воды, проходящей в циклон. Как показано на фиг.2, край 10 расположен на конце трубки 6 циклона в месте перехода трубки 6 циклона в емкость 3 для загрязняющих частиц.
Край 10 предпочтительно больше 1 мм и должен иметь острый кромочный конец. В варианте осуществления край 10 имеет отверстие 11 для обеспечения прохождения части воды в трубку 6 циклона. Количество и форма таких отверстий 11 обеспечивают регулировку количества воды, которая проходит в трубку 6 циклона.
Изобретение может быть использовано при оптимальной установки содержания воды в емкости 3, а также при такой установке, когда в емкости 3 нет воды, в зависимости от предпочтения потребителя.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут осуществлять многие альтернативные варианты осуществления без отхода от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, расположенные в скобках, не должны истолковываться как ограничивающие формулу изобретения. Слово «содержащий» не исключает наличие элементов или этапов в отличие от элементов или этапов, перечисленных в пункте форму изобретения. Элемент, приведенный в единственном числе, не исключает наличия множества таких элементов. В пункте устройства, перечисляющим несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены с помощью одного и того же изделия. Сам по себе тот факт, что конкретные меры перечислены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что сочетание этих мер не может быть использовано для получения преимущества.