УЗЕЛ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ВОЗДУХА, СОДЕРЖАЩЕГО ЧАСТИЦЫ, И ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ОТ ВОЗДУХА
ASSEMBLY FOR DELIVERY OF AIR CONTAINING PARTICLES, AND FOR SEPARATION OF PARTICLES FROM AIR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к узлу для нагнетания воздуха, содержащего частицы, и для отделения частиц от воздуха, причем узел содержит:
- корпус, содержащий пространство для приема и накопления частиц;
- по меньшей мере одно отверстие в корпусе для допуска воздуха, содержащего частицы, в пространство для накопления частиц;
- по меньшей мере одно отверстие в корпусе для выпуска воздуха; и
- устройство нагнетания воздуха, которое расположено внутри корпуса и которое содержит два полых вентилятора, расположенных последовательно, которые вращаются во время работы узла, в котором один из вентиляторов служит для нагнетания воздуха из пространства для накопления частиц в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию, и другой из вентиляторов расположен в таком местоположении, чтобы противодействовать первому основному вентилятору, и в результате обеспечить отделение частиц от воздуха, в котором сепараторный вентилятор имеет меньшую мощность нагнетания, чем основной насос.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Узел для нагнетания воздуха, содержащего частицы, и для удаления частиц из воздуха подходит для использования в большом количестве применений, включающих в себя пылесос.
Обычно в области техники пылеудаления воздух используется в качестве средства для подхвата сора в форме небольших частиц и для транспортировки частиц в пространство для накопления частиц. Когда воздух, содержащий частицы, достигает пространства для накопления частиц, в пространстве остаются лишь частицы, которые должны быть удалены. Традиционно в процессе отделения используются мешки для фильтрования. Однако использование мешков для фильтрования имеет несколько значительных недостатков, включающих в себя обстоятельство, состоящее в том, что поток воздуха во время прохождения через мешок для фильтрования ослабевает по причине увеличенного сопротивления мешка для фильтрования, что является неизбежным результатом увеличенного количества частиц, которые остаются в мешке для фильтрования. Более того, мешки для фильтрования занимают пространство и предоставляют среду для развития микроорганизмов, что негигиенично.
Другой тип процесса сепарации включает в себя применение так называемого циклонного принципа. Согласно этому принципу воздух, содержащий частицы, нагнетается с большой скоростью в пространство для накопления частиц в направлении по касательной к стенке, окружающей пространство, таким образом, что образуется завихрение. Соринки вынуждены перемещаться по стенке, окружающей пространство, под воздействием центробежной силы, а чистый воздух из центра завихрения выводится из пространства.
Еще один другой процесс сепарации включает в себя применение так называемого активного циклона, который по существу является видом центробежного вентилятора, который последовательно соединен с вентилятором, который обычно используется в пылесосе и т.п. Циклонный вентилятор, который здесь и далее будет именоваться как сепараторный вентилятор, размещается таким образом, что во время работы он является противодействующим обычному вентилятору, при этом он стремится нагнетать воздух в противоположном направлении. Обычный вентилятор сконструирован таким образом, что способен осуществлять более сильное нагнетание, чем сепараторный вентилятор, таким образом, нагнетание воздуха осуществляется обычным вентилятором через сепараторный вентилятор. В этом процессе воздух входит в сепараторный вентилятор по внешней окружности, а выходит из сепараторного вентилятора в центре. Следовательно, воздух, входящий в сепараторный вентилятор, нагнетается вопреки центробежной силе этого вентилятора. На основании того, что соринки имеют значительно большую плотность, чем воздух, и того, что воздух недостаточно сильно удерживает частицы для того, чтобы тянуть их против действия поля центробежной силы, частицы не могут сопротивляться действию поля центробежной силы. В таком процессе частицы отделяются от воздуха.
Преимущество активного циклона состоит в том, что может быть воплощена очень надежная конструкция, которая может быть достаточно небольшой по сравнению с другими конструкциями для выполнения процесса сепарации. Более того, активный циклон имеет те же самые преимущества, как и у обычного циклона. Среди прочего, во время использования сопротивление сора остается постоянным, таким образом, уменьшение мощности всасывания с течением времени не происходит, а в случае процесса влажной уборки не происходит выхода сора вместе с водой, поскольку постоянно происходит сушка под действием влияния центробежных эффектов.
US 5902386 раскрывает сепараторную сборку, использующуюся в пылесосе, причем пылесос является пылесосом с ванной для жидкости, которая удерживает соринки. Сепараторная сборка включает в себя сепаратор, который является сводчатым элементом, имеющим некоторое количество щелей и дископодобную пластину. Во время работы пылесоса вентиляторная сборка и сепаратор с высокой скоростью вращаются вокруг центральной оси. Вентиляторная сборка производит мощную силу всасывания, осуществляющую засасывание воздуха, увлекающего соринки в пылесос для контакта с жидкостью в ванне. Частицы, которые не захватываются ванной с жидкостью, перемещаются вентиляторной сборкой по направлению к сепаратору.
Сепаратор функционирует для отделения от принятого воздуха соринок за счет центробежной силы, порожденной в результате его быстрого осевого вращения. Затем воздух, освобожденный от частиц, проходит через щели сепаратора и, в конечном счете, выводится назад в окружающую среду.
Пространство, в котором присутствует сепаратор, отделяется стенкой от пространства, в котором присутствует сборка вентилятора таким образом, что пространство, где присутствуют частицы, отделяется от пространства, где присутствует лишь чистый воздух. Однако между сборкой вентилятора-сепаратора и разделительной стенкой присутствует зазор, чтобы обеспечить свободное вращательное движение вентиляторной-сепараторной сборки. Следовательно, возникает задача по устранению утечки сора. Дископодобная пластина сепараторной сборки играет роль в решении этой задачи. В частности, поскольку пластина вращается вместе с сепаратором, порождается противодействующий воздушный поток, который помогает предотвратить обход сепаратора и попадание водяных капель и соринок внутрь пространства, в котором присутствует вентиляторная сборка, через зазор между вентиляторной-сепараторной сборкой и разделительной стенкой.
US 3292347 раскрывает устройство для удаления пыли и пушинок, включающее в себя сепараторный корпус, который имеет цилиндрическую форму и открыт на одном конце для соединения с сушилкой для белья посредством канала, при этом цилиндрический сепаратор установлен в корпусе, используя общую ось. Вентиляторный корпус установлен на другом закрытом конце корпуса. Цилиндрический вентилятор расположен, используя общую ось, в пределах вентиляторного корпуса, при этом он в рабочем порядке соединен с приводным двигателем и сепаратором для перемещения насыщенного пушинками и пылью воздуха по направлению к сепаратору и далее через выпускное отверстие на вентиляторном корпусе, которое связано с атмосферой. Для того чтобы предотвратить прохождение воздуха, находящегося в пространстве для очищения воздуха, в вентиляторный корпус, образовано лабиринтное уплотнение за счет предоставления пылезащитного кольца, которое установлено на внешней окружности барабана в непосредственной близости к концевой пластине. Пылезащитное кольцо образовано как неотъемлемая часть относительно узкого цилиндрического основания с окружной дискообразной перегородкой, продолжающейся во внешнюю сторону от задней части основания, и окружной разделительной перегородкой, продолжающейся во внутреннюю сторону от переднего конца основания. Разделительная перегородка обеспечена центральным отверстием таким образом, что сепараторная камера сообщается с вентиляторным корпусом. Первый участок лабиринтного уплотнения образован участком дисковой перегородки, который удален от конечной пластины для образования узкого канала или зазора. На дисковой перегородке образуется наклонная задняя кромка, которая является эффективной для отбрасывания по существу всех частиц пыли и пушинок из пространства для очистки воздуха. Оставшийся участок лабиринтного уплотнения продолжается в промежуточном корпусе и включает в себя щель, которая расположена между промежуточным корпусом и вентиляторным корпусом. Поскольку пылезащитное кольцо установлено для вращения на барабан, действие по нагнетанию и уплотнению осуществляется в зазоре, который обычно предотвращает прохождение воздуха, насыщенного пушинками из пространства для очистки воздуха в промежуточный корпус. Однако воздух, покидающий лопасти вентилятора, отображает последствия кинетической энергии или динамического давления и образует вихрь, который приводит к пониженному давлению, действующему на щель. Для того чтобы предотвратить частичное разрежение, образующееся в промежуточном корпусе в результате такого пониженного давления в щели, которое будет причиной прохождения воздуха, насыщенного влагой, через зазор в вентиляторный корпус, в сепараторном кольце предусмотрено некоторое количество отверстий. Таким образом, возможно содействовать подавлению частичного разрежения, которое в противном случае будет образовано в промежуточном корпусе, а также пропускать относительно более холодный атмосферный воздух через отверстия в вентиляторный корпус и в пространство для очищения воздуха.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хотя использование дископодобной пластины с сепаратором, как это известно из US 5902386, может обеспечить удовлетворительные результаты для предотвращении утечки сора из пространства для накопления частиц в пространство, предусмотренное лишь для чистого воздуха, существует потребность в альтернативных решениях. Задача настоящего изобретения - обеспечить такие альтернативные решения, т.е. решения, согласно которым пренебрегают применением дископодобной пластины для создания противодействующего потока воздуха снаружи сепаратора и согласно которым предотвращается утечка сора на основе других мер.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения задача решается узлом для нагнетания воздуха, который содержит частицы, и для отделения частиц от воздуха, причем узел содержит:
- корпус, содержащий пространство для приема и накопления частиц;
- по меньшей мере одно отверстие в корпусе для допуска воздуха, содержащего частицы, в пространство для накопления частиц;
- по меньшей мере одно отверстие в корпусе для выпуска воздуха; и
- устройство нагнетания воздуха, которое расположено внутри корпуса и которое содержит два полых вентилятора, расположенных последовательно, которые вращаются во время работы узла, причем в котором один из вентиляторов служит для нагнетания воздуха из пространства накопления частиц в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию, и в котором другой из вентиляторов расположен в таком местоположении, чтобы противодействовать первому основному вентилятору, и в результате обеспечить отделение частиц от воздуха, в котором сепараторный вентилятор имеет меньшую мощность нагнетания, чем основной насос;
при этом между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и корпусом присутствует зазор для обеспечения свободного вращения вентиляторов в узле; и
по меньшей мере, основная часть основного вентилятора не покрыта.
Решение согласно первому аспекту настоящего изобретения основано на том, что основной вентилятор обладает функцией вторичного нагнетания, когда нечто подобное стенке или стенка для разделения пространства накопления частиц и пространства, предусмотренного только для чистого воздуха, расположена близко к вентилятору. Обычно вращающийся диск, находящийся около неподвижной стенки, вызывает вращение воздуха, находящегося между диском и стенкой, в результате чего выполняется функция по вторичному нагнетанию. Поскольку основной вентилятор является более сильным, чем сепараторный вентилятор, функция по вторичному нагнетанию основного вентилятора является более действенной, чем функция по вторичному нагнетанию сепараторного вентилятора. Это обстоятельство представляет опасность существования потока воздуха через зазор между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и корпусом, который направляется из пространства для накопления частиц в пространство, предусмотренное лишь для чистого воздуха. Настоящее изобретение устраняет опасность тем, что никакой стенки рядом с основным вентилятором не присутствует, таким образом, не существует эффекта по вторичному нагнетанию основного вентилятора. Например, согласно настоящему изобретению основной вентилятор не ограничен какой-либо стенкой корпуса, т.е. не покрыт такой стенкой, которая может в ином случае присутствовать в узле.
Кроме того, в узле согласно настоящему изобретению присутствует зазор между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и корпусом, причем этот проход находится в положении между пространством для накопления частиц с одной стороны и пространством, в которое основным вентилятором выводится чистый воздух с другой стороны. Однако в связи с тем, что основной вентилятор способен выполнять только функцию основного нагнетания, поток воздуха будет поступать через зазор из пространства для чистого воздуха в пространство для накопления частиц, поскольку мощный основной вентилятор создает пониженное давление в пространстве для накопления частиц, в результате того, что не существует свободно поступающего потока воздуха, а существует сопротивление, созданное впускным отверстием.
Кроме преимущества настоящего изобретения, выраженного в предотвращении утечки сора, узел согласно настоящему изобретению имеет преимущество, выраженное простотой сборки. В узле, содержащем разделительную стенку между пространством, в котором находится основной вентилятор, и пространством, где находится сепараторный вентилятор, сборку необходимо осуществлять по меньшей мере в два этапа. В узле настоящего изобретения требуется лишь один этап, а именно один этап, на котором устройство нагнетания воздуха размещают в корпусе.
В практическом варианте осуществления узла согласно настоящему изобретению сепараторный вентилятор и существенный участок основного вентилятора расположены внутри пространства для накопления частиц. Основной вентилятор может иметь такую форму, чтобы постепенно сужаться по направлению к сепараторному вентилятору, а зазор между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и корпусом может находиться рядом со стороной выпуска воздуха основного вентилятора. В таком случае отделенным от пространства для накопления частиц остается лишь только участок основного вентилятора, где выпускается чистый воздух. Что касается зазора между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и корпусом отмечено, что может быть использовано любое подходящее уплотнение. Согласно настоящему изобретению утечка сора через зазор пресекается, но все же преимущественно уплотнить зазор, для того, чтобы довести до минимума утечку свежего воздуха, таким образом, эффективность узла может поддерживаться на приемлемом уровне.
В пределах объема настоящего изобретения возможно использовать конструкцию узла настолько простую, насколько это возможно, причем корпус может иметь форму, которая лишь закрывает пространство, в котором размещается устройство нагнетания воздуха, которое не имеет пересечений со стенкой корпуса. При использовании простой конструкции требуется меньше материала, а процесс производства узла может быть более простым и менее затратным.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусматривается узел для нагнетания воздуха, содержащего частицы, и для удаления частиц из воздуха, который содержит следующие компоненты:
- корпус, содержащий пространство для приема и накопления частиц;
- по меньшей мере одно отверстие в корпусе для допуска воздуха, содержащего частицы, в пространство для накопления частиц;
- по меньшей мере одно отверстие в корпусе для выпуска воздуха; и
- устройство нагнетания воздуха, которое расположено внутри корпуса и которое содержит два полых вентилятора, расположенных последовательно, которые вращаются во время работы узла, в котором один из вентиляторов служит для нагнетания воздуха из пространства для накопления частиц в направлении от впускного отверстия к выпускному отверстию, и в котором другой из вентиляторов расположен в таком местоположении, чтобы противодействовать первому основному вентилятору и, следовательно, чтобы допускать отделение частиц от воздуха, в котором сепараторный вентилятор имеет меньшую мощность нагнетания, чем основной насос; в котором корпус содержит по меньшей мере два участка, разделенных стенкой, в котором основной вентилятор размещен внутри одного из участков, который имеет отверстие для вывода воздуха, и в котором сепараторный вентилятор размещен внутри другого из участков, который образует пространство для приема и накопления частиц и который имеет отверстие для допуска воздуха;
в котором между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой находится зазор для того, чтобы способствовать свободному вращению вентиляторов узла; и
в котором по меньшей мере одно отверстие размещено в корпусе для допуска воздуха в пространство, где размещен основной вентилятор.
В таком типе узла корпус содержит по меньшей мере два участка, причем для разделения этих участков предусмотрена стенка. По причине присутствия стенки, основной вентилятор действует в качестве вторичного нагнетателя, и это обстоятельство способствует возникновению опасности прохождения воздушного потока через зазор между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой, который направлен из пространства для накопления частиц в пространство, предусмотренное лишь для чистого воздуха, подобным образом, как разъяснено выше. Настоящее изобретение устраняет опасность возникновения вторичного нагнетания, вызванного основным вентилятором.
В узле согласно настоящему изобретению вторичное нагнетание основного вентилятора питается воздухом, следующим в узел, а более конкретно в пространство, где размещается основной вентилятор, снаружи корпуса. Следовательно, достигается то, что точка впадения для вторичного нагнетания больше не находится внутри пространства для накопления частиц, а находится внутри пространства, где размещен основной вентилятор, которое является пространством, предусматриваемым для чистого воздуха. На основании этого обстоятельства вторичное нагнетание осуществляется за счет нагнетания чистого воздуха, а не воздуха, содержащего частицы, а действие по вторичному нагнетанию воздуха, содержащего частицы, т.е. воздуха, который находится внутри пространства для накопления частиц, исключается. В этом случае поток воздуха через зазор между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой будет проходить из пространства для чистого воздуха в пространство для накопления частиц, причем направление потока определяется тем обстоятельством, что в пространстве для накопления частиц действует пониженное давление, как было объяснено выше.
В практическом варианте осуществления узла согласно настоящему изобретению внутри пространства, где расположен основной вентилятор, предусмотрена дополнительная стенка для препятствования прямому потоку от отверстия для допуска воздуха к отверстию для выпуска воздуха. Таким образом, воздух не может попасть в пространство, в котором расположен основной вентилятор, пока он не подвергнется вторичному нагнетанию основного насоса, следовательно, гарантируется то, что вторичное нагнетание основного вентилятора питается свежим воздухом, и фактически можно достичь требуемого подавления вторичного нагнетания.
Используя решение, в котором имеется дополнительная стенка, как упомянуто выше, возможно присутствие, по меньшей мере, участка дополнительной стенки, находящегося на небольшом расстоянии в отношении основного вентилятора, при этом между внутренним концом дополнительной стенки, т.е. концом дополнительной стенки, который является наиболее близким к центральной оси основного вентилятора, и основным вентилятором находится зазор. Местоположение дополнительного зазора, как упомянуто выше, определяется конструкцией дополнительной стенки и может быть выбрано таким образом, чтобы значительный участок основного вентилятора использовался в процессе нагнетания свежего воздуха. Более того, в дополнительном зазоре возможно обеспечить преобладание избыточного давления. Когда предпринимаются меры для того, чтобы гарантировать то, что сопротивление потока между дополнительным зазором и зазором, который находится между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой, является большим, чем сопротивление между дополнительным зазором и отверстием для допуска воздуха в пространство, где размещен основной вентилятор, поток свежего воздуха может пройти от этого отверстия по направлению к дополнительному зазору и через зазор, при этом исключается ситуация, в которой дополнительный зазор и зазор, который находится между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой, влияют друг на друга в процессе использования потока воздуха. Это является практическим способом, гарантирующим осуществление желаемых эффектов основного вентилятора, нагнетающего чистый воздух, а поток воздуха через зазор, находящийся между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой, направляется из пространства для чистого воздуха в пространство для накопления частиц. В целом, для того чтобы конструкция, имеющая дополнительный зазор на конце дополнительной стенки, функционировала оптимальным образом, является преимущественным принять меры, нацеленные на реализацию того, чтобы потоку было бы проще следовать из отверстия допуска воздуха в дополнительный зазор, чем из пространства для накопления частиц к дополнительному зазору через зазор, который находится между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и разделительной стенкой.
Из приведенного выше следует, что настоящее изобретение предусматривает альтернативные решения к тем, в которых необходима дископодобная пластина, которая ассоциирована с сепараторным вентилятором, при этом пластина в действительности служит для усиления эффекта вторичного нагнетания сепараторного вентилятора за счет обеспечения большей поверхности для вращения воздуха. Согласно настоящему изобретению решения закладываются со стороны основного вентилятора, а не со стороны сепараторного вентилятора, при этом могут быть приняты меры, которые преследуют целью предотвратить вторичное нагнетание, которое захватывает воздух, содержащий частицы, из пространства для накопления частиц, или которые преследуют целью устранить вторичное нагнетание основного вентилятора, как в случае вышеописанных примеров. В любом случае применения настоящего изобретения не возникает утечки сора через зазор из пространства для накопления частиц в пространство для чистого воздуха, который находится в положении между вентиляторной конструкцией устройства нагнетания воздуха и корпусом, при этом не существует потребности в применения дископодобной пластины, подобной пластине, известной из US 5902386.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на следующее подробное описание двух вариантов осуществления пылеочистительного узла согласно настоящему изобретению, которым предшествует подробное описание пылеочистительного узла согласно уровню техники.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет далее объяснено в больших подробностях со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые или подобные части указаны одинаковыми ссылочными позициями, на которых:
на фиг. 1 схематично показан вид в разрезе пылеочистительного узла согласно уровню техники;
на фиг. 2 схематично показан вид в разрезе пылеочистительного узла согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 3 схематично показан вид в разрезе пылеочистительного узла согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 показан пылеочистительный узел 1 согласно уровню техники. Пылеочистительный узел 1 содержит корпус 10, включающий в себя пространство 20 для накопления соринок. На чертежах для иллюстрации показано некоторое количество частиц, которые указаны посредством ссылочной позиции 5. Для полноты понимания, отмечено, что в контексте этой заявки термин "соринки" используется для указания на любой тип частицы, которая будет всосана пылеочистительным узлом 1, включая частицы пыли. Также отмечается, что частицы, которые должны быть всосаны пылеочистительным узлом 1, также могут быть, например, каплями, при этом вода собирается в пространстве 20, как упомянуто выше. В целях допуска воздуха, содержащего частицы 5, в корпусе 10 расположено по меньшей мере одно впускное отверстие 11, а в целях вывода чистого воздуха в корпусе 10 расположено по меньшей мере одно выпускное отверстие 12. Поток воздуха, содержащий частицы 5, впускного отверстия 11 и поток чистого воздуха выпускного отверстия 12 указаны стрелками на чертежах.
Пылеочистительный узел 1 содержит устройство 30 нагнетания воздуха и двигатель 40 или другое подходящее средство для привода устройства 30 нагнетания воздуха с тем, чтобы оно вращалось вокруг центральной оси. На чертежах поворотное движение схематично указано посредством двухглавой стрелки. Устройство 30 нагнетания воздуха размещается внутри корпуса 10 и содержит два полых вентилятора 31, 32, а именно первый, основной вентилятор 31 для создания пониженного давления, посредством чего осуществляется всасывание воздуха таким образом, как это общеизвестно в области устройств для уборки пыли, и второй вентилятор 32 для отделения соринок 5 из всосанного воздуха.
В частности, сепараторный вентилятор 32 размещается таким образом, чтобы противодействовать основному вентилятору 31. Более того, основной вентилятор 31 сконструирован таким образом, чтобы при вращении вентиляторов 31, 32 осуществлять более сильное нагнетание воздуха, чем сепараторный вентилятор 32. Соответственно во время работы воздух входит в сепараторный вентилятор 32 на внешней окружности через щели 33 или другие подходящие отверстия, расположенные на вентиляторе 32, и выходит из сепараторного вентилятора в центре. Впоследствии воздух входит в основной вентилятор в центре и выходит из основного вентилятора на внешней окружности. Однако для частиц 5, переносимых всосанным воздухом, невозможно проследовать по тому же самому пути следования через пылеочистительный узел 1, поскольку первая часть пути следования проходит против центробежной силы сепараторного вентилятора 32. Вода и сор имеют намного большую плотность, чем воздух, т.е. плотность может быть даже в 700 раз большей, и воздух может иметь слабую способность захвата капель воды и соринок 5 для перемещения их вопреки действию поля центробежной силы, исходя из конкретного размера капель и частиц. Это означает, что в позиции сепараторного вентилятора 32 частицы 5 не могут преодолеть действие поля центробежной силы и отфильтровываются из воздуха.
Корпус 10 имеет стенку 13 для отделения пространства 20 для накопления частиц от другого пространства 21 корпуса 10, которое является пространством 21, в котором размещен основной вентилятор 31, и которое является пространством 21, предусмотренным лишь для чистого воздуха. За счет этой стенки 13 разделения предотвращается свободное попадание соринок 5 из пространства 20 для накопления соринок в другое пространство 21, таким образом, вероятность загрязнения воздуха в пространстве 21 для чистого воздуха доводится до минимума. Однако между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и разделительной стенкой 13 существует зазор 22, таким образом, что допускается свободное вращение вентиляторов 31, 32 вокруг центральной оси. Поскольку этот зазор 22 также является зазором между пространством 20 для накопления частиц и пространством 21 для чистого воздуха, возникает задача по устранению утечки сора.
Фактическая утечка сора возникает, когда существует поток воздуха из пространства 20 для накопления частиц в пространство 21 для чистого воздуха. Подобный поток воздуха отсутствует на основании первичной функции нагнетания устройства 30 нагнетания воздуха. В частности, когда вентиляторы 31, 32 вращаются, первичный вентилятор 31 выполняет функцию нагнетания, а сепараторный вентилятор 32 осуществляет небольшое нагнетание в противоположном направлении. Поскольку основной вентилятор 31 является более сильным, чем сепараторный вентилятор 32, в зазоре 22 возникает поток и/или разница давлений. На основе доминантного действия по нагнетанию основного вентилятора 31 и того обстоятельства, что пространство 20 для накопления частиц имеет одно или больше относительно небольших впускных отверстий 11, в пространстве 20 для накопления частиц возникает низкое давление, и чистый воздух проходит из пространства 21 для чистого воздуха в пространство 20 для накопления частиц, следуя со стороны высокого давления в сторону низкого давления через зазор 22. Ясно, что такой поток воздуха не ставит под угрозу процесс отделения частиц 5 от воздуха, поскольку подобный процесс не осуществляет перенос частиц 5 из пространства 20 для накопления частиц в пространство 21 для чистого воздуха.
Кроме первичной функции нагнетания устройства 30 нагнетания воздуха, как описано выше, существует функция вторичного нагнетания, которая существует в области, где поверхность вентилятора вращается близко к неподвижной поверхности. В пылеочистительном узле 1 основной вентилятор 31 производит относительно сильное вторичное нагнетание в связи с тем, что поверхности основного вентилятора 31 и разделительной стенки 13 находятся рядом друг с другом. Положение сепараторного вентилятора 32 является таковым, что он почти не взаимодействует с любыми другими поверхностями, таким образом, действие по вторичному нагнетанию сепараторного вентилятора 32 является относительно слабым. Следовательно, в случае непринятия никаких мер, через зазор 22 будет осуществляться утечка сора на основании действия по вторичному нагнетанию основного вентилятора 31. Однако найденным решением является предоставление диска 34 и ассоциирование этого диска 34 с сепараторным вентилятором 32, причем диск 34 размещают на устройстве 30 нагнетания воздуха и располагают так, чтобы он размещался между сепараторным вентилятором 32 и разделительной стенкой 13. В результате присутствия диска 34, действие по вторичному нагнетанию сепараторного вентилятора 32 усиливается, причем усиление может осуществляться до такой степени, что действие по вторичному нагнетанию основного вентилятора 31 сводится к нулю или даже превышается. В этом случае больше не существует вероятности осуществления загрязнения потоком из пространства 20 для накопления частиц пространства 21 для чистого воздуха.
Подводя итоги, когда пылеочистительный узел 1 работает, а вентиляторы 31, 32 вращаются, воздух, содержащий частицы 5, всасывается в корпус 10 через впускное отверстие(я) 11 и принимается в пространстве 20 для накопления частиц. На основе действия по нагнетанию основного вентилятора 31, воздух дополнительно всасывается в корпус 10. В этом процессе воздух входит в устройство 30 нагнетания воздуха через щели 33 в сепараторном вентиляторе 32 и проходит через устройство 30 нагнетания воздуха в пространство 21 для чистого воздуха. Однако частицы 5 не могут двигаться вопреки действию поля центробежной силы сепараторного вентилятора 32 и остаются в пространстве 20 для накопления частиц. Таким образом, воздух отделяется от частиц 5 и чистый воздух выдувается из корпуса 10 через выпускное отверстие(я) 12.
Утечки сора из пространства 20 для накопления частиц в пространство 21 для чистого воздуха не может возникнуть на основании присутствия разделительной стенки 13 между этими пространствами 20, 21. В местоположении зазора 22 между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и разделительной стенкой 13 утечка сора предотвращается на основе присутствия диска 34, который служит для усиления действия по вторичному нагнетанию устройства 30 нагнетания воздуха со стороны пространства 20 для накопления частиц.
На фиг. 2 и 3 показаны два варианта осуществления пылеочистительного узла согласно настоящему изобретению. Как и в случае пылеочистительного узла 1 согласно уровню техники, предпринимаются меры для того, чтобы избежать утечки сора из пространства 20 для накопления частиц в пространство 21 для чистого воздуха. Однако меры не включают применение диска 34 со стороны пространства 20 для накопления частиц для усиления действия по вторичному нагнетанию устройства 30 нагнетания воздуха со стороны этого пространства. Вместо этого настоящее изобретение предлагает другие меры для решения задач по утечке сора, вызванных относительно сильным действием по вторичному нагнетанию основного вентилятора 31.
В целом пылеочистительные узлы согласно настоящему изобретению имеют большую степень сходства с пылеочистительным узлом 1 согласно уровню техники. В частности эти пылеочистительные узлы также содержат корпус 10, имеющий по меньшей мере одно впускное отверстие 11 и по меньшей мере одно выпускное отверстие 12, пространство 20 для накопления частиц и пространство 21 для чистого воздуха, устройство 30 нагнетания воздуха, содержащее основной вентилятор 31 и сепараторный вентилятор 32, и по меньшей мере один двигатель 40 или подобное для привода вентиляторов 31, 32. Как упомянуто выше, диск 34 в пылеочистительных узлах согласно изобретению не используется.
При сравнении первого варианта осуществления пылеочистительного узла согласно настоящему изобретению, который показан на фиг. 2 и указан ссылочной позицией 2, с пылеочистительным узлом 1 согласно уровню техники, обнаруживается, что пылеочистительный узел 2 согласно настоящему изобретению не содержит разделительной стенки 13, имеющей поверхность, продолжающуюся вблизи основного вентилятора 31. Таким образом, осуществляется то, что основной вентилятор 31 не способен выполнять действия по вторичному нагнетанию.
В пылеочистительном узле 2 согласно настоящему изобретению зазор 22 между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и корпусом 10 находится со стороны выпускного отверстия для воздуха основного вентилятора 31. Во время работы, когда вентиляторы 31, 32 вращаются, воздух, содержащий частицы 5, всасывается в корпус 10 через впускное отверстие(я) 11 и принуждается к движению с одной стороны корпуса 10 на другую сторону, при этом воздух течет через устройство 30 нагнетания воздуха. В результате функционирования сепараторного вентилятора 32 частицы 5 могут оставаться на месте. Чистый воздух выходит из корпуса 10 через выпускное отверстие(я) 12.
В частности, в пылеочистительном узле 2 согласно настоящему изобретению частицы 5 не могут пройти через зазор 22, который находится между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и корпусом 10. Причина в том, что не существует эффекта действия вторичного нагнетания, который может вызвать течение потока из пространства 20 для накопления частиц в пространство 21 для чистого воздуха через зазор 22. Если воздух проходит через зазор 22, он течет в другом направлении под влиянием пониженного давления, действующего в пространстве 20 для накопления частиц по причине относительно сильного действия по первичному нагнетанию основного вентилятора 31. Следовательно, если воздух следует через зазор 22, он является чистым воздухом, следующим из пространства 21 для чистого воздуха в пространство 20 для накопления частиц.
Кроме того, что в этом варианте осуществления согласно настоящему изобретению пылеочистительный узел 2 функционирует удовлетворительно, этот вариант осуществления также предлагает значительное преимущество в отношении его процесса сборки. В пылеочистительном узле 1 согласно уровню техники между двумя вращающимися компонентами должна быть расположена разделительная стенка 13, а именно между диском 34 и основным вентилятором 31 с входной стороны, т.е. стороны, где находятся сепараторный вентилятор 32 и диск 34. Следовательно, существует потребность иметь по меньшей мере два этапа в процессе сборки пылеочистительного узла 1 согласно уровню техники. Однако в пылеочистительном узле 2 согласно настоящему изобретению устройство 30 нагнетания воздуха может быть размещено в корпусе 10 на одном этапе. Таким образом, во время процесса сборки экономятся время и затраты, а также материал, который в противном случае потребовался бы для образования разделительной стенки 13.
Для того чтобы усилить эффект удерживания частиц 5 только с одной стороны зазора 22, который находится между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и корпусом 10, в местоположении зазора 22 преимущественно применять хорошо известный принцип лабиринтного уплотнения. В таком случае элемент, который присутствует на внешней окружности вентиляторной конструкции устройства 30 нагнетания воздуха, и элемент, выступающий из корпуса 10, имеют такую форму, чтобы образовывать два элемента лабиринтного уплотнения и чтобы представлять собой изогнутый переходной путь для следования воздуха.
При сравнении второго варианта осуществления пылеочистительного узла согласно настоящему изобретению, который показан на фиг. 3 и указан ссылочной позицией 3, с пылеочистительным узлом 1 согласно уровню техники, выясняется, что пылеочистительный узел 3 согласно настоящему изобретению оснащается по меньшей мере одним впускным отверстием 14 в пространстве 21 для чистого воздуха и стенкой 15 для образования барьера между впускным отверстием(ми) 14 и выпускным отверстием(ми) 12. Впускное отверстие(я) 14 служит для допуска чистого воздуха в пространство 21 для чистого воздуха, а барьерная стенка 15 имеет небольшую продолжительность в отношении внешней поверхности основного вентилятора 31 таким образом, что существует возможность направления чистого воздуха от впускного отверстия(ий) 14 к свободному концу 16 и от этой точки вдоль внешней окружности основного вентилятора 31 к выпускному отверстию(ям) 12. Таким образом, достигается то, что основной вентилятор 31 не способен выполнять действие по вторичному нагнетанию воздуха, содержащего частицы 5, через зазор 22, который находится между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и разделительной стенкой 13 корпуса 10.
Во время работы пылеочистительного узла 3 согласно настоящему изобретению, когда вентиляторы 31, 32 вращаются, воздух, содержащий частицы 5, всасывается в корпус 10 через впускное отверстие(я) 11 и вынуждается передвигаться от одной стороны корпуса 10 к другой стороне, при этом воздух течет через устройство 30 нагнетания воздуха. В результате функционирования сепараторного вентилятора 32 частицы 5 могут оставаться на месте. Чистый воздух выходит из корпуса 10 через выпускное отверстие(я) 12.
Более того, в пространство 21 для чистого воздуха через впускное отверстие(я) 14 всасывается чистый воздух, и чистый воздух следует по направлению к свободному концу 16 барьерной стенки 15. Место всасывания для вторичного нагнетания, образованного основным вентилятором 31, находится в этой точке, а не в пространстве 20 для накопления частиц. Следовательно, чистый воздух нагнетается из впускного отверстия(ий) 14 к свободному концу 16 барьерной стенки 15 и выходит из выпускного отверстия(ий) 12. Для того чтобы добиться этого эффекта на практике, является преимущественным, чтобы размер впускного отверстия(ий) 14 являлся достаточным для создания избыточного давления на свободном конце 16 барьерной стенки 15.
В частности, в пылеочистительном узле 3 согласно настоящему изобретению частицы 5 не могут пройти через зазор 22, который находится между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и разделительной стенкой 13. Причина состоит в том, что со стороны пространства 20 для накопления частиц действует пониженное давление, тогда как со стороны пространства 21 для чистого воздуха действует избыточное давление. Таким образом, если воздух следует через зазор 22, он течет в другом направлении под воздействием разницы давления относительно зазора 22. Следовательно, если воздух следует через зазор 22, он является чистым воздухом, следующим из пространства 21 для чистого воздуха в пространство 20 для накопления частиц.
Для надежного функционирования пылеочистительного узла 3 согласно настоящему изобретению, является преимущественным, чтобы сопротивление потоку между зазором 22 и зазором 17, который находится на свободном конце 16 барьерной стенки 15, являлось более высоким, чем сопротивление потоку между любым одним из зазоров 17, 22 и впускным отверстием 14 таким образом, чтобы выполнялось то, что любой из зазоров 17, 22 всасывал воздух из пространства, которое находится между разделительной стенкой 13 и барьерной стенкой 15, не влияя друг на друга в этом процессе. Один практический способ получения такого отношения сопротивлений потоков, как упомянуто выше, состоит в использовании относительно большого размера впускного отверстия(й) 14 для того, чтобы реализовать относительно низкое сопротивление, причем относительно низкое сопротивление преобладает от входного отверстия(й) 14 к зазорам 17, 22, а зазоры 17, 22 расположены на некотором расстоянии по отношению друг к другу.
Специалисту в данной области техники будет ясно, что объем настоящего изобретения не ограничен примерами, обсужденными выше, при этом возможно некоторое количество их корректировок и модификаций, не выходя из объема настоящего изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения. Хотя настоящее изобретение было подробно проиллюстрировано и описано на чертежах и в описании, такое иллюстрирование и описание должны быть приняты во внимание лишь в качестве иллюстративных или примерных, а не ограничивающих. Настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.
Изменения для раскрытых вариантов осуществления могут быть очевидны и осуществлены специалистом в данной области техники при применении заявленного изобретения на основании рассмотрения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других этапов или элементов, а единственное число не исключает множества. Простое обстоятельство, что определенные критерии перечислены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не служит признаком того, что сочетание этих критериев не может быть использовано с выгодой. Любые символы ссылок в формуле изобретения не должны истолковываться в качестве ограничивающих объем настоящего изобретения.
Отмечено, что в устройстве 30 нагнетания воздуха нагнетатели 31, 32 могут быть соединены друг с другом как в том случае, который показан на примерах, но это не является обязательным в пределах объема настоящего изобретения. Особенно для второго варианта осуществления пылеочистительного узла 3 согласно настоящему изобретению, для нагнетателей 31, 32 также возможно раздельное расположение, при этом для привода нагнетателей 31, 32 могут быть даже использованы различные двигатели. Более того, отмечено, что нагнетающая воздух сборка может содержать большее количество нагнетателей, чем два 31, 32, как упоминалось в примерах. В частности в практическом варианте осуществления узла 2, 3 согласно настоящему изобретению, устройство 30 нагнетания воздуха может содержать три нагнетателя, но это не свидетельствует о том, что необходимо как можно большее возможное количество нагнетателей.
Итоги настоящего изобретения могут быть такими, как следует ниже. Узел 2, 3 для нагнетания воздуха, содержащего частицы 5, и для отделения частиц 5 от воздуха содержит корпус 10, имеющий пространство 20 для приема и накопления частиц 5, по меньшей мере одно отверстие 11 в корпусе 10 для допуска воздуха, содержащего частицы 5, в пространство 20 для накопления частиц и по меньшей мере одно отверстие 12 в корпусе 10 для выпуска воздуха. Более того, узел 2, 3 содержит устройство 30 нагнетания воздуха, которое расположено внутри корпуса 10 и которое содержит два полых вентилятора 31, 32, размещенных последовательно, которые вращаются во время работы узла 2, 3, при этом один из вентиляторов 31, 32, который указывается как основной вентилятор 31, служит для нагнетания воздуха из пространства 20 для накопления частиц, а другой из вентиляторов 31, 32 способен отделять частицы 5 от воздуха. Между вентиляторной конструкцией устройства 30 нагнетания воздуха и корпусом 10 присутствует зазор 22 для того, чтобы обеспечить свободное вращение вентиляторов 31, 32 в узле 2, 3.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения для того, чтобы избежать прохождения потока воздуха, содержащего частицы 5, через зазор 22, по меньшей мере, больший участок основного вентилятора 31 не является покрытым, таким образом, можно избежать относительно сильного действия по нагнетанию воздуха на основе взаимодействия внешней поверхности основного вентилятора 31 с неподвижной стенкой, что может вызвать нежелательный поток воздуха. Другое решение для устранения нежелательного потока воздуха включает в себя использование дополнительного потока чистого воздуха в пространстве 21 для чистого воздуха корпуса 10 и направление потока чистого воздуха вдоль достаточно большого участка внешней поверхности основного вентилятора 31.