МУЛЬТИЦИКЛОННОЕ ПЫЛЕОТДЕЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПЫЛЕСОСА
MULTI-CYCLONE DUST SEPARATION DEVICE OF VACUUM CLEANER

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Приоритет данной заявки заявляется согласно § 119(а) раздела 35 Кодекса законов США по корейской патентной заявке №10-2007-0039764, поданной 24 апреля 2007 года в Корейское Бюро по Интеллектуальной Собственности, полное описание которой целиком включено в данный документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
Данное изобретение относится к пылесосу. Более конкретно, данное изобретение относится к мультициклонному пылеотделяющему устройству пылесоса, который всасывает наружный воздух, а затем в несколько ступеней выделяет из него пыль или загрязнения.
2. Описание уровня техники
Как правило, циклонное пылеотделяющее устройство пылесоса представляет собой устройство, которое закручивает запыленный или загрязненный воздух и выделяет из него пыль или загрязнения. До недавних пор такое циклонное пылеотделяющее устройство имело широкое применение, поскольку его можно было использовать почти без изменений и любого рода неудобств, связанных с частой заменой мешков для пыли.
Обычно циклонное пылеотделяющее устройство имеет одноциклонную конструкцию, которая включает циклон, предназначенный для превращения втянутого воздуха в вихревой поток и таким образом для выделения пыли или загрязнений из втянутого воздуха; воздуховсасывающую часть, предназначенную для направления втянутого воздуха в циклон в тангенциальном направлении; и пылесборник, предназначенный для улавливания и накопления в нем выделенной пыли или загрязнений. Циклонное пылеотделяющее устройство, имеющее вышеописанную одноциклонную конструкцию, одновременно выделяет все крупные, средние и мелкодисперсные частицы пыли или загрязнений из втянутого воздуха. Следовательно, сравнительно крупная и тяжелая пыль или загрязнения могут быть легко отфильтрованы, но сравнительно мелкая пыль или загрязнения, например микрочастицы, могут быть выброшены при смешивании с воздухом. В итоге обычное циклонное пылеотделяющее устройство имеет пониженную эффективность пылеотделения.
Для того чтобы избежать вышеуказанной проблемы, с недавних пор интенсивно разрабатывается мультициклонное пылеотделяющее устройство, в котором установлены несколько циклонов, предназначенных для многоступенчатого выделения из втянутого воздуха пыли или загрязнений. Указанное мультициклонное пылеотделяющее устройство имеет преимущество, которое состоит в том, что, поскольку устройство отделяет пыль или загрязнения в несколько этапов или многоступенчато, оно может удалять даже мелкую пыль и загрязнения, например микрочастицы, тем самым повышая эффективность пылеотделения. Однако в мультициклонном пылеотделяющем устройстве возникают трудности, связанные с тем, что, поскольку корпус каждого из циклонов выполнен в форме линейного цилиндра, диаметр которого не меняется в его продольном направлении, или же в форме тела, нижняя часть которого представляет собой усеченный конус, то после того, как втянутый воздух проходит в корпус циклона и выходит через воздуховыпускающую часть корпуса циклона, скорость его протекания увеличивается. Данное повышение скорости протекания воздуха в воздуховыпускающей части не только увеличивает потери давления, но, кроме того, приводит к увеличению шума, возникающего в процессе работы. Повышенные потери давления могут приводить к повышению мощности двигателя пылесоса, создающего всасывание, которая необходима для достижения прежнего значения эффективности пылеотделения, тем самым пылесос будет потреблять больше энергии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один аспект настоящего изобретения направлен на решение по меньшей мере вышеуказанных проблем и/или недостатков и на создание по меньшей мере описанных ниже преимуществ. Следовательно, аспект настоящего изобретения заключается в создании мультициклонного пылеотделяющего устройства, обладающего пониженным уровнем рабочего шума и меньшей потерей давления.
Согласно аспекту настоящего изобретения мультициклонное пылеотделяющее устройство содержит циклонный узел, включающий первый циклон, который расположен таким образом, что его продольная ось расположена, по существу, вертикально, и который отделяет сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений из воздуха, втянутого через первую воздуховсасывающую часть, а также вторые циклоны, каждый из которых расположен таким образом, что его продольная ось расположена, по существу, вертикально, и имеет вторую воздуховсасывающую часть, сообщающуюся с первым циклоном, и воздуховыпускающую часть, предназначенную для выпуска воздуха, причем каждый из указанных вторых циклонов отделяет сравнительно мелкие частицы пыли или загрязнений из воздуха, втянутого через вторую воздуховсасывающую часть, и пылеулавливающий узел, расположенный под циклонным узлом и предназначенный для сбора и хранения пыли или загрязнений, выделенных из воздуха циклонным узлом. Корпус каждого из указанных вторых циклонов выполнен в форме выпуклого цилиндра, диаметр которого максимален вблизи входа воздуховыпускающей части.
Корпус каждого из указанных вторых циклонов может быть выполнен путем соединения по меньшей мере двух выпуклых цилиндрических частей, диаметры которых постепенно увеличиваются. При этом указанные две выпуклые цилиндрические части могут иметь одинаковую либо разную длину в направлении их продольной оси.
В альтернативном варианте корпус каждого из указанных вторых циклонов может быть выполнен путем соединения по меньшей мере одной линейной цилиндрической части, диаметр которой постоянен, и по меньшей мере одной выпуклой цилиндрической части, диаметр которой постепенно изменяется. При этом указанные две цилиндрические части могут иметь одинаковую либо разную длину в направлении их продольной оси.
Кроме того, и первая, и вторая воздуховсасывающие части могут быть выполнены либо в форме тангенциального впускного патрубка, через который воздух протекает в корпус первого циклона или в каждый из вторых циклонов, контактируя при этом непосредственно с внутренней периферической поверхностью корпуса циклона; либо в виде спирального впускного патрубка, через который воздух постепенно подается в форме спирали к одной оконечной поверхности корпуса первого циклона или каждого из вторых циклонов с наружной стороны этой оконечной поверхности корпуса циклона, а затем протекает в корпус циклона, контактируя при этом с внутренней периферической поверхностью корпуса циклона; либо в форме эвольвентного впускного патрубка, через который воздух постепенно подается в форме завитка к наружной периферической поверхности и внутренней периферической поверхности корпуса первого циклона или каждого из вторых циклонов с наружной стороны наружной периферической поверхности корпуса циклона, а затем протекает в корпус циклона, контактируя при этом с внутренней периферической поверхностью корпуса циклона.
Кроме того, пылеулавливающий узел может содержать пылесборный корпус в форме выпуклого цилиндра, предназначенный для сбора и хранения пыли или загрязнений. При этом предпочтительно, но необязательно, пылесборный корпус совместно с корпусом первого циклона образует единый выпуклый цилиндр.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения корпус первого циклона может быть выполнен либо в форме, в нижней части которой имеется участок в виде усеченного конуса, либо в форме линейного цилиндра постоянного диаметра.
Помимо этого, вторые циклоны могут быть расположены вокруг первого циклона или над ним.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные и другие цели, характерные особенности и преимущества некоторых типичных вариантов выполнения настоящего изобретения станут более понятными из приведенного ниже описания, выполненного со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой вид в аксонометрии разобранного мультициклонного пылеотделяющего устройства пылесоса, выполненного в соответствии с первым типовым вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг.2 представляет собой разрез по линии II-II на фиг.1;
фиг.3А, 3В, 3С, 3D и 3Е представляют собой разрезы модифицированных образцов корпуса первого циклона мультициклонного пылеотделяющего устройства, представленного на фиг.1;
фиг.4А и 4В представляют собой частичные виды в аксонометрии модифицированных образцов впускной трубки мультициклонного пылеотделяющего устройства, представленного на фиг.1;
фиг.5А, 5В, 5С, 5D и 5Е представляют собой разрезы модифицированных образцов корпуса второго циклона мультициклонного пылеотделяющего устройства, представленного на фиг.1;
фиг.6 представляет собой разрез модифицированного примера мультициклонного пылеотделяющего устройства, представленного на фиг.1;
фиг.7 представляет собой разрез мультициклонного пылеотделяющего устройства пылесоса, выполненного в соответствии со вторым типовым вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг.8 представляет собой частичный вид в аксонометрии вторых циклонов мультициклонного пылеотделяющего устройства, представленного на фиг.7;
фиг.9 представляет собой разрез модифицированного примера мультициклонного пылеотделяющего устройства, представленного на фиг.7;
фиг.10 представляет собой разрез мультициклонного пылеотделяющего устройства пылесоса, выполненного в соответствии с третьим типовым вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг.11 представляет собой вид сверху по линии ХI-ХI на фиг.10.
Разумеется, что на всех чертежах одинаковые номера позиций относятся к одинаковым элементам, деталям и конструкциям.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи будет подробно описано мультициклонное пылеотделяющее устройство пылесоса, выполненное в соответствии с конкретным примерным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг.1 и 2 представляют собой соответственно покомпонентный вид в аксонометрии и разрез мультициклонного пылеотделяющего устройства пылесоса, выполненного в соответствии с первым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как видно из фиг.1 и 2, мультициклонное пылеотделяющее устройство 100, выполненное в соответствии с первым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит циклонный узел 110, крышку 149, присоединенную к верхней части циклонного узла 110, и пылеулавливающий узел 150, соединенный с нижней частью узла 110 циклона.
Циклонный узел 110 имеет первый циклон 120 и вторые циклоны 142. Первый циклон 120 состоит из кожуха 121, корпуса 123, впускной трубки 129 и решетчатого элемента 127. Кожух 121 формирует внешний вид первого циклона 120 и выполнен в форме, приближенной к цилиндрической.
Корпус 123 первого циклона образует камеру 122 первого циклона и установлен в кожухе 121. Корпус 123 первого циклона имеет выпуклую цилиндрическую форму. То есть, корпус 123 первого циклона выполнен в виде двух выпуклых цилиндрических частей, симметрично соединенных друг с другом посередине корпуса (линия 0-0'), при этом диаметры указанных частей постепенно увеличиваются соответственно от их верхнего и нижнего концов к середине. В альтернативном варианте корпус 123 первого циклона может иметь форму 123', когда соединены друг с другом две выпуклые цилиндрические части, имеющие разные длины в направлении их продольной осей (смотри фиг.3А); форму 123'' или 123''', когда соединены друг с другом линейная цилиндрическая часть постоянного диаметра и выпуклая цилиндрическая часть, диаметр которой постепенно уменьшается или увеличивается, при этом указанные части имеют одинаковую длину в направлении их продольных осей (смотри фиг.3В и 3С); либо форму 123'''' или 123''''', когда вдоль линии 0-0' соединены друг с другом линейная и цилиндрическая части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей (смотри фиг.3D и 3Е). При такой конфигурации корпуса 123 первого циклона воздух, протекающий к камере 122 первого циклона через впускную трубку 129 и перемещающийся в указанной камере, не образует крутого изменения потока.
Между кожухом 121 и корпусом 123 первого циклона образовано пространство 128, в котором расположены вторые циклоны 142.
Корпус 123 первого циклона открыт в своей нижней части, а его верхняя часть открыта через первое отверстие 125 для выпуска воздуха. В корпусе 123 первого циклона образовано первое отверстие 124 для впуска воздуха, которое соединено с впускной трубкой 129. Диаметр первого отверстия 125 для выпуска воздуха меньше, чем внутренний диаметр корпуса 123 первого циклона. С внутренней стороны корпуса 123 первого циклона установлена воздухонаправляющая стенка 130. Воздухонаправляющая стенка 130 образована таким образом, что на определенной ее части высота стенки в периферическом направлении постепенно уменьшается, например, по спирали. Следовательно, воздух, протекающий внутрь через первое отверстие 124 для впуска воздуха, направляется стенкой 130 таким образом, что он протекает в камеру 122 первого циклона, образуя при этом вихревой поток.
Впускная трубка 129, которая образует первую часть для впуска воздуха в камеру 122 первого циклона, направляет поток запыленного или загрязненного воздуха в камеру 122. Как показано на фиг.1, впускная трубка 129 выполнена таким образом, что соединена с корпусом 123 первого циклона в виде тангенциального впускного патрубка, через который запыленный или загрязненный воздух протекает в корпус 123 первого циклона, контактируя непосредственно с внутренней периферической поверхностью указанного корпуса после прохождения через кожух 121. Впускное отверстие 126, образованное снаружи трубки 129, имеет некруглое поперечное сечение.
В альтернативном варианте, который изображен на фиг.4А и 4В, впускная трубка 129 может быть выполнена в форме спирального впускного патрубка 129', через который воздух плавно протекает по спирали к верхнему концу корпуса 123 первого циклона от верхней поверхности верхнего конца этого корпуса 123, а затем протекает в корпус 123 первого циклона, входя при этом в контакт с верхним концом и внутренней периферической поверхностью корпуса 123; либо в форме эвольвентного патрубка 129'', через который воздух плавно протекает в виде завитка к верхней части и внутренней периферической поверхности корпуса 123 первого циклона от наружной поверхности верхней части этого корпуса 123, а затем протекает в корпус 123, входя при этом в контакт с внутренними периферическими поверхностями указанного корпуса.
Решетчатый элемент 127 присоединен в верхней части корпуса 123 первого циклона. Решетчатый элемент 127 удерживает сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений, выделенные из воздуха методом центрифугирования в корпусе 123 первого циклона, от протекания в обратном направлении и от выхода из корпуса 123 первого циклона по направлению к первому отверстию 125 для выпуска воздуха. Решетчатый элемент 127 имеет решетчатый корпус 131 с множеством мелких сквозных отверстий и юбку 132, присоединенную к нижней части корпуса 131 решетки. Решетчатый корпус 131 открыт в его верхней части и имеет форму цилиндра. Верхняя часть решетчатого корпуса 131 присоединена к первому отверстию 125 для выпуска воздуха. Нижняя часть решетчатого корпуса 131 зафиксирована, и на наружную периферическую поверхность нижней части заходит юбка 132. Юбка 132 препятствует протеканию в обратном направлении пыли или загрязнений, выделенных из воздуха методом центрифугирования в корпусе 123.
Вторые циклоны 142 расположены таким образом, что они входят в пространство 128, образованное между кожухом 121 и корпусом 123 первого циклона соответственно. Вторые циклоны 142 расположены на определенном расстоянии друг от друга по периферии вокруг корпуса 123 первого циклона. Кроме того, вторые циклоны 142 расположены вокруг наружной периферической поверхности корпуса 123, за исключением его участка, на котором расположена впускная трубка 129.
Каждый из вторых циклонов имеет камеру 148 второго циклона, корпус 146 второго циклона, образующий камеру 148 второго циклона, вторую часть 147 для впуска воздуха и выпускную трубку 143.
Подобно корпусу 123 первого циклона корпус 146 второго циклона имеет выпуклую цилиндрическую форму. То есть, корпус 146 второго циклона образован в виде, когда две выпуклые цилиндрические части присоединены симметрично друг к другу посередине корпуса, при этом диаметры указанных частей постепенно увеличиваются соответственно от их верхнего и нижнего конца к середине (линия 0-0' на фиг.2). При этом две выпуклые цилиндрические части соединены именно посередине корпуса 146 второго циклона для того, чтобы максимально увеличить диаметр корпуса 146 второго циклона в непосредственной близости от входа выпускной трубки 143 с целью уравновешивания сильного потока воздуха, который поступает во вход выпускной трубки 143, через которую воздух выбрасывается.
В альтернативном варианте, при условии, что вблизи входа выпускной трубки 143 диаметр корпуса 146 второго циклона становится максимальным, корпус 146 второго циклона может быть выполнен в форме 146', когда две выпуклые цилиндрические части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей, соединены друг с другом вдоль линии 0-0' (смотри фиг.5А); либо в форме 146'' или 146''', когда вдоль линии 0-0' соединены друг с другом линейная цилиндрическая часть постоянного диаметра и выпуклая цилиндрическая часть, диаметр которой постепенно уменьшается или увеличивается, при этом указанные части имеют одинаковую длину в направлении их продольных осей (смотри фиг.5В и 5С); либо в форме 146'''' или 146''''', когда вдоль линии 0-0' соединены друг с другом линейная цилиндрическая и цилиндрическая выпуклая части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей (смотри Фиг.5D и 5Е). При такой конфигурации корпуса 146 второго циклона воздух, протекающий к камере 148 второго циклона через вторую часть 147 для впуска воздуха и перемещающийся в указанной камере, не образует крутого изменения потока вблизи входа выпускной трубки 143.
Каждый из корпусов 146 вторых циклонов открыт как сверху, так и снизу. Запыленный или загрязненный воздух опускается, образуя при этом в каждом из корпусов 146 закручивающийся поток, и таким образом находящиеся в воздухе мелкие частицы пыли или загрязнений методом центрифугирования отделяются от воздуха и выбрасываются через нижнюю часть каждого из корпусов 146. Открытый верхний конец каждого из корпусов 146 соединен с опорным корпусом 138. Для взаимосвязи в опорном корпусе 138 расположены вторые части 147 для впуска воздуха, в которые проходит воздух, выброшенный из первого циклона 120, и выпускные трубки 143, пропускающие воздух, из которого методом центрифугирования в камере 148 второго циклона отделена и удалена пыль или загрязнения.
Каждая из вторых частей 147 для впуска воздуха, выброшенного из первого отверстия 125 для выпуска воздуха первого циклона 120, которая вводит воздух в камеру 148 второго циклона каждого из вторых циклонов 142, проходит в радиальном направлении от центра опорного корпуса 138 и соединена с соответствующим корпусом 146 второго циклона в форме спирального впускного патрубка, через который воздух плавно приближается в виде спирали к верхнему концу соответствующего корпуса 146 второго циклона от верхней поверхности верхнего конца корпуса 146 второго циклона, а затем протекает в корпус 146 второго циклона, входя при этом в контакт с верхней частью и внутренней периферической поверхностью корпуса 146 второго циклона. В альтернативном варианте каждая из вторых частей 147 для впуска воздуха может быть выполнена в форме тангенциального впускного патрубка, как, например, впускная трубка 129 первого циклона 120, представленного на фиг.1, или в форме эвольвентного впускного патрубка, как например, впускная трубка 129'' первого циклона 120, представленного на фиг.4В.
Следовательно, воздух из первого циклона 120 быстро поднимается к центру опорного корпуса 138 и перемещается во всех направлениях вдоль каждой из вторых частей 147 для впуска воздуха. Каждый из корпусов 146 вторых циклонов направляет воздух, поступивший внутрь через каждую из вторых частей 147 для впуска воздуха, поддерживая постоянный вихревой поток в каждой камере 148 второго циклона. Для этого на внутренней поверхности каждого из корпусов 146 вторых циклонов установлен воздухонаправляющий элемент 157 в виде спирали. Каждая из выпускных трубок 143 в качестве воздуховыпускающей части проходит внутри соответствующего корпуса 146 второго циклона и проходит вниз к участку корпуса 146 второго циклона, имеющего максимальный диаметр или чуть далее его. Каждая из выпускных трубок 143 выпускает по направлению к крышке 149 очищенный воздух, из которого методом центрифугирования отделены и удалены мелкие частицы пыли или загрязнений.
Крышка 149 присоединена к опорному элементу 138, закрывая указанный элемент. На верхней части крышки 149 выполнена воздуховыпускающая трубка 145, так что она сообщается с выпускной трубкой 143 каждого из вторых циклонов 142. Трубка 145 направляет воздух, выброшенный из каждого из вторых циклонов 142, наружу устройства 100.
Пылеулавливающий узел 150 собирает и накапливает сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений, а также мелкие частицы пыли или загрязнений, выделенные из воздуха первым и вторыми циклонами 120 и 142 соответственно методом центрифугирования. Пылеулавливающий узел 150 имеет такую конфигурацию, при которой верхняя часть открыта, а его нижняя часть перекрыта. Для легкого удаления уловленной и накопленной пыли или загрязнений пылеулавливающий узел 150 соединен с нижней частью циклонного узла 110 с возможностью разъединения. Пылеулавливающий узел 150 имеет пылесборный корпус 151, формирующий его внешний вид; первую пылеулавливающую камеру 152, предназначенную для сбора пыли или загрязнений, выделенных методом центрифугирования из первого циклона 120; вторую пылеулавливающую камеру 153, предназначенную для сбора пыли или загрязнений, выделенных методом центрифугирования из вторых циклонов 142; и перегородку 154, предназначенную для разделения друг от друга первой и второй камер 152 и 153. Из днища корпуса 151 выступает стойка 155. Стойка 155 препятствует подъему пыли или загрязнений, собранных в первой пылеулавливающей камере 152, вместе с вихревым потоком, образованным в первой пылеулавливающей камере 152. Между стойкой 155 и внутренней стенкой корпуса 151 проходит разделяющий элемент 156, который препятствует вращению или перемещению пыли или загрязнений, уловленных и накопленных в корпусе 151.
Несмотря на то что в устройстве 100, выполненном в соответствии с вышеописанным первым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, как корпус 123 первого циклона, так и корпусы 146 вторых циклонов изображены и описаны как имеющие выпуклую цилиндрическую форму, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, как изображено на фиг.6, мультициклонное пылеотделяющее устройство 100' может иметь такую конфигурацию, в которой корпус 123' первого циклона имеет форму линейного цилиндра или форму, в нижней части которой имеется участок в виде усеченного конуса, в то время как в обычной конфигурации только корпусы 146 вторых циклонов имеют выпуклую цилиндрическую форму.
Вышеописанное устройство 100 или 100', выполненное в соответствии с первым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, имеет такую конфигурацию, при которой корпус 123 или 123' первого циклона и/или корпуса 146 вторых циклонов выполнены в форме выпуклого цилиндра. Следовательно, уменьшается скорость потока воздуха, выброшенного через первое отверстие 125 для выпуска воздуха и выпускные трубки 143, и таким образом уменьшаются уровень рабочего шума и падение давления в пылесосе. Данное уменьшение падения давления снижает выходную мощность двигателя пылесоса, создающего всасывание (не показан), которая необходима для получения прежней эффективности пылеотделения, тем самым пылесос может работать на меньшей мощности.
Далее со ссылкой на фиг.1 и 2 будет подробно объяснена работа устройства 100, выполненного в соответствии с вышеописанным первым типовым вариантом выполнения настоящего изобретения.
Запыленный или загрязненный воздух протекает в камеру 122 первого циклона через первое отверстие 124 для впуска воздуха по впускной трубке 129. Воздух опускается, образуя при этом закручивающийся поток. Сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений, находящиеся в воздухе, выделяются из воздуха методом центрифугирования и падают вниз, чтобы накапливаться и храниться в первой пылеулавливающей камере 152 пылеулавливающего узла 150. Итак, воздух, из которого удалена пыль, поднимается, проходит через решетчатый элемент 127 и выходит из первого отверстия 125 для выпуска воздуха. При этом частицы пыли или загрязнений, размер которых превышает мелкие сквозные отверстия решетчатого элемента 127, не проходят сквозь указанный элемент 127, а улавливаются им. Воздух, поднимающийся через первое отверстие 125 для выпуска воздуха, распыляется при сталкивании с опорным корпусом 138 и направляется в каждый из корпусов 146 вторых циклонов через часть 147 для впуска воздуха каждого из вторых циклонов 142. Воздух, протекающий в каждый из корпусов 146 вторых циклонов, формируется в закручивающийся поток выпускной трубкой 143, имеющейся в каждом из вторых циклонов 142, для того, чтобы из воздуха дополнительно выделились мелкие частицы пыли или загрязнений. То есть воздух опускается, образуя при этом закручивающийся поток, и таким образом мелкие частицы пыли или загрязнений, которые не были удалены из воздуха в первом циклоне 120, методом центрифугирования отделяются от воздуха и падают вниз, собираясь и накапливаясь в камере 153 второго пылесборника пылеулавливающего узла 150.
Воздух, из которого удалена пыль, выбрасывается через соответствующие выпускные трубки 143 вторых циклонов 142, а воздух, выброшенный из соответствующих выпускных трубок 143, смешивается и выбрасывается наружу устройства 100 через крышку 149 и трубку 145. При этом двигатель пылесоса, образующий всасывающее усилие, может быть непосредственно или через дополнительные элементы соединен с трубкой 145.
На фиг.7 изображено мультициклонное пылеотделяющее устройство 209 пылесоса, выполненное в соответствии со вторым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как показано на фиг.7, устройство 209 пылесоса, выполненное в соответствии со вторым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит первый циклон 230, узел 210 вторых циклонов, соединенный с первым циклоном 230 и размещенный над ним, пылеулавливающий узел 250, соединенный с первым циклоном 230 и расположенный под ним, а также крышку 260.
Первый циклон 230 имеет корпус 232, впускную трубку 231, предназначенную для втягивания воздуха в корпус 232 первого циклона, и решетчатый элемент 237, предназначенный для выделения пыли или загрязнений из воздуха.
Корпус 232 первого циклона открыт в его нижней части, а его внутреннее пространство разделено перегородкой 243 на первую камеру 240 и вторую камеру 244. Перегородка 243 соединена с пылевыпускающей направляющей 215 узла 210 вторых циклонов, который описан ниже. Первая камера 240 закручивает втянутый воздух, а вторая камера 244 направляет выброшенные пыль или загрязнения по направляющей 215 во вторую пылеулавливающую камеру 263 пылеулавливающего узла 250, который описан ниже.
Кроме того, корпус 232 первого циклона выполнен в форме выпуклого цилиндра, диаметр которого постепенно увеличивается по направлению к его нижней части. Таким образом, корпус 232, выполненный в форме выпуклого цилиндра, закручивает воздух в первой камере 240 и выпускает его оттуда, не оказывая воздуху сопротивления.
Впускная трубка 231, служащая в качестве первой части для впуска воздуха и предназначенная для того, чтобы втягивать в первую камеру 240 корпуса 232 первого циклона запыленный или загрязненный воздух, выполнена так, что она соединена с корпусом 232 первого циклона в виде тангенциального впускного патрубка, через который запыленный или загрязненный воздух протекает в корпус 232 первого циклона через впускной патрубок 234 указанного корпуса, входя при этом в контакт непосредственно с внутренней периферической поверхностью корпуса 232 первого циклона. В альтернативном варианте трубка 231 может быть выполнена в виде впускного патрубка винтовой или скрученной формы, подобно трубкам 129' и 129'' первого примерного варианта выполнения, представленного на фиг.4А и 4В.
Решетчатый элемент 237 имеет решетчатый корпус 238 с множеством выполненных в нем мелких сквозных отверстий и юбку 239, присоединенную к нижней части решетчатого корпуса 238 вокруг перегородки 243. Верхний конец решетчатого корпуса 238 соединен с отверстием 233 для впуска воздуха кожуха 248 узла 210 вторых циклонов, который описано ниже. Низ корпуса 238 перекрыт, а юбка 239 проходит вокруг наружной периферической поверхности нижнего конца корпуса 238. Юбка 239 препятствует протеканию в обратном направлении пыли или загрязнений, выделенных из воздуха методом центрифугирования в первой камере 240 корпуса 232 первого циклона.
Узел 210 вторых циклонов выделяет пыль или загрязнения, которые не были выделены из воздуха в первом циклоне 230, и имеет кожух 248, вторые циклоны 211, соединенные с опорным корпусом 258 в кожухе 248, и пылевыпускающую направляющую 215, соединенную с перегородкой 243 корпуса 232 первого циклона под вторыми циклонами 211.
Кожух 248 в его верхней части перекрыт опорным корпусом 258, а в его нижней части имеет отверстие 233 для впуска воздуха, соединенное с верхним концом корпуса 238 решетчатого элемента с обеспечением сообщения с ним.
Как показано на фиг.8, ряд вторых циклонов 211 (например, двенадцать) расположены по кругу под опорным корпусом 258. Чтобы переместить и выбросить воздух, протекающий из первого циклона 230 в вертикальном направлении вместе с вихревым потоком, каждый из вторых циклонов 211 расположен таким образом, что его центральная осевая линия, по существу, параллельна центральной осевой линии вихревого потока первого циклона 230. Каждый из вторых циклонов 211 имеет корпус 217 второго циклона, часть 216 для впуска воздуха, предназначенную для втягивания воздуха в корпус 217 второго циклона, выпускную трубку 212, выполненную в корпусе 217, и направляющую 215. Поскольку вторые циклоны 211 имеют одинаковую конструкцию и одинаковый принцип работы, подробно будет описан только один второй циклон.
Корпус 217 второго циклона имеет камеру 220 второго циклона, предназначенную для закручивания воздуха, втекающего в нее из первого циклона 230. В корпусе 217 установлена выпускная трубка 212, которая способствует формированию воздуха в плавный вихревой поток, а также выпускает воздух.
Корпус 217 выполнен в форме выпуклого цилиндра, верхняя часть которого соединена с опорным корпусом 258 и перекрыта им, а нижняя часть цилиндра открыта. То есть, корпус 217 образован в виде, когда посередине корпуса симметрично друг другу соединены две выпуклые цилиндрические части, диаметры которых постепенно увеличиваются от их верхнего и нижнего конца соответственно к середине (линия 0а-0а' на фиг.7). В альтернативном варианте, подобно циклонным корпусам 146', 146'', 146''', 146'''' и 146''''' первого варианта выполнения, при условии, что вблизи входа выпускной трубки 212 диаметр корпуса 217 второго циклона становится максимальным, корпус 217 второго циклона может быть выполнен в форме, когда соединены друг с другом две выпуклые цилиндрические части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей, или в форме, когда соединены друг с другом линейная цилиндрическая часть и выпуклая цилиндрическая часть, имеющие одинаковую или разную длину в направлении их продольных осей.
При такой конфигурации воздух, протекающий ко второй камере 220 корпуса 217 второго циклона и перемещающийся в указанной камере, не образует крутого изменения потока вблизи входа выпускной трубки 212, когда выбрасывается через указанную трубку. В результате уменьшается скорость потока воздуха, выброшенного через крышку 260 и воздуховыпускающую трубку 261, которая описана ниже, и таким образом уменьшается падение давления в пылесосе.
Часть 216 для впуска воздуха, служащая в качестве второй части для впуска воздуха и предназначенная для втягивания воздуха из кожуха 248 в камеру 220 корпуса 217 второго циклона, расположена снаружи верхней части корпуса 217 второго циклона с обеспечением сообщения с воздушной камерой 249 кожуха 248. Как показано на фиг.8, часть 216 выполнена в виде, когда снаружи верхней части корпуса 217 второго циклона вырезан участок в виде прямоугольника, позволяя тем самым воздуху, закручивающемуся в воздушной камере 249, протекать в корпус 217 второго циклона вдоль внутренней периферической поверхности указанного корпуса в тангенциальном к нему направлении. При этом предпочтительно, но необязательно, части 216 для впуска воздуха вторых циклонов 211 расположены на участке в 30°. В альтернативном варианте, не изображенном на чертежах, части 216 для впуска воздуха могут быть выполнены в виде впускного патрубка спиральной или эвольвентной формы, от которого отрезан выступающий участок впускной трубки 129' или 129'' первого варианта выполнения, представленного на фиг.4А и 4В.
Направляющая 215 имеет воронкообразную форму и установлена под корпусами 217 вторых циклонов для направления мелких частиц пыли или загрязнений, выделенных методом центрифугирования из воздуха в камерах 220 вторых циклонов корпусов 217 вторых циклонов, ко второй пылеулавливающей камере 263 пылеулавливающего узла 250 через вторую камеру 244 первого циклона 230.
Пылеулавливающий узел 250 соединен с нижней частью корпуса 232 первого циклона с возможностью разъединения. Пылеулавливающий узел 250, в котором по отдельности улавливаются и хранятся сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений и мелкие частицы пыли или загрязнений, выделенные методом центрифугирования в первом циклоне 230 и во вторых циклонах 211 соответственно разделен на первую пылеулавливающую камеру 253 и вторую пылеулавливающую камеру 263 перегородкой 256, находящейся в пылесборном корпусе 252.
Корпус 252 выполнен в форме выпуклого цилиндра, диаметр которого постепенно уменьшается по направлению к его нижней части и который симметричен корпусу 232. То есть, корпус 252 и корпус 232 образуют отдельный выпуклый цилиндр, в котором симметрично соединены две выпуклые цилиндрические части.
В альтернативном варианте подобно корпусам 123', 123'', 123''', 123'''' и 123''''' первого циклона первого варианта выполнения, представленного на фиг.3А-3Е, корпус 252 и корпус 232 могут образовывать форму, когда соединены друг с другом две выпуклые цилиндрические части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей, либо форму, когда соединены друг с другом линейная цилиндрическая часть и выпуклая цилиндрическая часть, имеющие одинаковую или разную длину в направлении их продольных осей. Следовательно, воздух, поступающий в первую камеру 240 и первую пылеулавливающую камеру 253, может закручиваться в указанных камерах, а затем, не встречая сопротивления, перемещаться в узел 210 вторых циклонов через решетчатый элемент 237.
Крышка 260 присоединена к опорному элементу 288, закрывая указанный элемент. На верхней части крышки 260 выполнена воздуховыпускающая трубка 261, сообщающаяся с выпускной трубкой 212 каждого из вторых циклонов 211. Каждая из трубок 261 направляет воздух, выброшенный из каждого из вторых циклонов 211 через каждую из выпускных трубок 212, выпуская его наружу мультициклонного пылеотделяющего устройства 209.
Несмотря на то что в устройстве 209, выполненном в соответствии с вышеописанным вторым типовым вариантом выполнения настоящего изобретения, как корпусы 217 вторых циклонов, так и корпус 232 первого циклона, а также корпус 252 изображены и описаны как имеющие выпуклую цилиндрическую форму, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, как изображено на фиг.9, мультициклонное пылеотделяющее устройство 209' может иметь такую конфигурацию, при которой пылесборный корпус 252' и корпус 232' первого циклона выполнены в форме линейного цилиндра, как в обычной конфигурации, и только корпусы 217 вторых циклонов выполнены в форме выпуклого цилиндра.
Вышеописанное устройство 209 или 209', выполненное в соответствии со вторым типовым вариантом выполнения настоящего изобретения, имеет конфигурацию, в которой корпусы 217 вторых циклонов и/или корпус 232 первого циклона, а также корпус 252 пылесборника выполнены в форме выпуклого цилиндра. Следовательно, уменьшается скорость потока воздуха, выброшенного через верхний конец решетчатого элемента 237 и выпускную трубку 212, и таким образом уменьшаются уровень рабочего шума и падение давления в пылесосе. Данное уменьшение падения давления снижает выходную мощность двигателя пылесоса, создающего всасывание, которая необходима для получения прежней эффективности пылеотделения, тем самым позволяя пылесосу работать на меньшей мощности.
Ниже со ссылкой на фиг.7 и 8 подробно объяснена работа устройства 209, выполненного в соответствии с вышеописанным вторым примерным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как показано на фиг.7, запыленный или загрязненный воздух протекает в камеру 240 корпуса 232 первого циклона через впускную трубку 231. Воздух направляется внутренней периферической поверхностью корпуса 232 первого циклона, превращаясь в закручивающийся поток. Сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений падают вниз вследствие центробежного действия вихревого потока и собираются и хранятся в первой пылеулавливающей камере 253 пылеулавливающего узла 250. Сравнительно чистый воздух проходит через решетчатый элемент 237, поднимается через отверстие 233 для впуска воздуха и проходит в кожух 248. Воздух, поступающий в кожух 248, проникает в каждую из камер 220 корпусов 217 вторых циклонов через каждую из частей 216 для впуска воздуха вторых циклонов 211. Поступивший внутрь воздух формируется в вихревой поток при помощи выпускной трубки 212, имеющейся в каждой камере 220 вторых циклонов, так что из воздуха повторно выделяются пыль или загрязнения. Следовательно, мелкие частицы пыли или загрязнений, которые не были выделены из воздуха в первом циклоне 230, покидают каждый из вторых циклонов 211 через нижнюю часть каждого из корпусов 217 вторых циклонов благодаря центробежной силе, и улавливаются, и остаются во второй пылеулавливающей камере 263 пылеулавливающего узла 250 посредством пыленаправляющей 215 и второй камеры 244 первого циклона 230. Итак, вихревой поток, свою очередь, выходит из каждого из вторых циклонов 211 по направлению к крышке 260 через каждую из выпускных трубок 212 вторых циклонов 211. Воздух, выброшенный в крышку 260, выпускается наружу через воздуховыпускающую трубку 262.
На фиг.10 и 11 изображено мультициклонное пылеотделяющее устройство 309 пылесоса, выполненное в соответствии с третьим примерным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как показано на фиг.10, устройство 309, выполненное в соответствии с третьим примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит первый циклон 330, вторые циклоны 310, расположенные горизонтально над первым циклоном 330, и пылеулавливающий узел 350, расположенный над первым циклоном 330 и вокруг него.
Первый циклон 330 имеет корпус 332, расположенный внутри пылеулавливающего узла 350, направляющий элемент 334, предназначенный для направления воздуха, втянутого в корпус 332, с подъемом в виде спирали, и решетчатый элемент 337, соединенный с направляющим элементом 334.
Корпус 332 первого циклона открыт в его верхней части. Во внутреннем пространстве корпуса 332 расположен направляющий элемент 334 и решетчатый элемент 337.
Корпус 332 выполнен в виде, когда две выпуклые цилиндрические части, диаметры которых постепенно увеличиваются от их верхнего и нижнего конца соответственно, соединены друг с другом симметричным образом. В альтернативном варианте подобно корпусам 123', 123'', 123''', 123'''' и 123''''' первого циклона первого варианта выполнения, представленного на фиг.3А-3Е, корпус 332 может быть выполнен в форме, когда соединены друг с другом две выпуклые цилиндрические части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей, или в форме, когда соединены друг с другом линейная цилиндрическая часть и выпуклая цилиндрическая часть, имеющие одинаковую или разную длину в направлении их продольных осей. Следовательно, воздух, поступающий в корпус 332 первого циклона, может закручиваться вдоль направляющего элемента 334, а затем перемещаться во вторые циклоны 310, не встречая серьезного сопротивления. В нижней части корпуса 332 выполнена впускная трубка 331, которая втягивает поток воздуха в корпус 332 первого циклона и может быть выполнена в виде впускного патрубка тангенциальной формы, впускного патрубка спиральной или эвольвентной формы, подобно впускной трубке 129, 129' и 129'' первого варианта выполнения, представленного на фиг.1, 4А и 4В. Направляющий элемент 334 поднимает воздух, протекающий в корпус 332 первого циклона, закручивая его при этом по спирали и таким образом направляя пыль или загрязнения, находящиеся в воздухе, в первую пылеулавливающую камеру 353 пылеулавливающего узла 350 через верхнюю часть корпуса 332 первого циклона вдоль внутренней периферической поверхности указанного корпуса. На верхней части направляющего элемента 334 расположен решетчатый элемент 337, в котором имеется множество мелких сквозных отверстий. Решетчатый элемент 337 втягивает воздух, содержащий мелкие частицы пыли или загрязнений, которые не были выделены при помощи элемента 334 из воздуха и остались в нем, и направляет его во вторые циклоны 310.
Как показано на фиг.11, ряд вторых циклонов 310 (например, восемь) радиально расположены вокруг воздуховыпускающей трубки 311 и соединены с ней. Каждый из вторых циклонов 310 имеет корпус 317, первую трубку 312 и вторую трубку 313, выполненную в корпусе 317, часть 316 для впуска воздуха, предназначенную для втягивания воздуха в корпус 317, часть 316 для впуска воздуха, пылевыпускающую трубку 315 и воздуховыпускающее отверстие 318, предназначенное для сообщения с трубкой 311.
Восемь вторых циклонов 310 расположены в радиальном направлении в соответствии с восемью частями 316 для впуска воздуха. Поскольку восемь вторых циклонов 310 имеют одинаковую конструкцию и одинаковый принцип работы, подробно будет описан только один второй циклон 310.
Корпус 317 второго циклона имеет циклонную камеру 320, предназначенную для закручивания в ней воздуха, втекающего внутрь из первого циклона 330. Для того чтобы способствовать формированию плавного вихревого потока, на обоих концах корпуса 317, на одной и той же центральной оси, друг против друга расположены вторая трубка 313 и первая трубка 312 соответственно. Часть 316 для впуска воздуха, которая втягивает воздух в циклонную камеру 320 корпуса 317, сообщается с верхней частью решетчатого элемента 337 и расположена радиально, соответствуя циклонной камере 320. Хотя это не проиллюстрировано на чертежах, часть 316 может соединяться с корпусом 317 второго циклона в виде впускного патрубка тангенциальной формы, впускного патрубка спиральной или эвольвентной формы, подобно второй части 147 для впуска воздуха первого варианта выполнения.
Корпус 317 выполнен в форме выпуклого цилиндра. То есть, корпус 317 образован в виде, когда две выпуклые цилиндрические части, диаметры которых постепенно увеличиваются от их обоих концов (линия 0b-0b' на чертеже) к середине корпуса 317 соответственно, соединены симметрично друг другу посередине корпуса 317. При этом причина, по которой две выпуклые цилиндрические части соединены посередине (линия 0b-0b' на чертеже) корпуса 317 заключается в максимизации диаметра корпуса 317 вблизи входа второй трубки 313 для того, чтобы уравновесить сильный поток воздуха, который втекает во вход указанной трубки. В альтернативном варианте, при условии, что вблизи входа второй трубки 313 диаметр корпуса 317 становится максимальным, корпус 317 может быть выполнен в форме, когда друг с другом соединены две выпуклые цилиндрические части, имеющие разную длину в направлении их продольных осей, или в форме, когда соединены друг с другом выпуклая цилиндрическая часть и линейная цилиндрическая часть, имеющие одинаковую или разную длину в направлении их продольных осей. При такой конфигурации воздух, протекающий к корпусу 317 и перемещающийся в нем, не образует резкого изменения потока вблизи входа второй трубки 313. В результате уменьшается скорость потока воздуха, выброшенного через воздуховыпускную трубку 311, и таким образом уменьшается падение давления в пылесосе.
Пылевыпускающая трубка 315 расположена вертикально сбоку каждого из корпусов 317, отправляя мелкую пыль или загрязнения, выделенные из воздуха методом центрифугирования в корпусе 317, во вторую пылеулавливающую камеру 363 узла 350. Каждое из отверстий 318 выполнено в нижней части воздуховыпускной трубки 311 для сообщения с каждой из вторых трубок 313.
Узел 350 соединен с нижними частями вторых циклонов 310 с возможностью разъединения. Конфигурация узла 350, который по отдельности улавливает и хранит сравнительно крупные частицы пыли или загрязнений и мелкие частицы пыли или загрязнений, выделенные методом центрифугирования в первом циклоне 330 и вторых циклонах 310 соответственно, такова, что перегородкой 356, находящейся в корпусе 352 пылесборника, он поделен на первую пылеулавливающую камеру 353 и вторую пылеулавливающую камеру 363.
Работа устройства 309, выполненного в соответствии с третьим примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, имеющим вышеописанную конструкцию, почти такая же, как работа мультициклонного пылеотделяющего устройства 209, описанного со ссылкой на фиг.7 и 8. Поэтому подробное описание работы устройства 309 не приведено.
Из приведенного выше описания очевидно, что согласно примерным вариантам выполнения настоящего изобретения мультициклонное пылеотделяющее устройство выполнено таким образом, что корпуса вторых циклонов и/или корпус первого циклона и корпус пылесборника имеют выпуклую цилиндрическую форму. Следовательно, уменьшается скорость потока воздуха, выброшенного из первого циклона и/или вторых циклонов, и таким образом уменьшаются уровень рабочего шума и падение давления в пылесосе. Данное уменьшение падения давления снижает выходную мощность двигателя пылесоса, создающего всасывание, которая необходима для получения прежней эффективности пылеотделения, тем самым позволяя пылесосу работать на меньшей мощности.
Несмотря на то что представленные варианты выполнения настоящего изобретения изображены и описаны для того, чтобы проиллюстрировать принцип настоящего изобретения, данное изобретение не ограничено в специфических вариантах выполнения. Разумеется, что специалистами в данной области техники могут быть выполнены различные модификации и изменения, не отходящие от сущности и объема правовой охраны изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, будет считаться, что данные модификации, изменения и эквиваленты изобретения находятся в рамках настоящего изобретения.