СПОСОБ ОПТИМИЗИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВСАСЫВАНИЯ ПЫЛИ, СОДЕРЖАЩЕГО РУЧНОЙ, КОМПАКТНЫЙ ИЛИ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПЫЛЕСОС И ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МЕШОК
METHOD OF DEVICE OPTIMIZING FOR SUCKING DUST CONTAINING THE MANUAL COMPACT OR VERTICAL VACUUM CLEANER AND FILTER BAG

Область техники
Изобретение относится к способу оптимизирования системы для всасывания пыли, включающей в себя пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, и фильтровальный мешок, при этом пылесос включает в себя узел двигателя и вентилятора с определенной характеристикой двигателя и вентилятора, полость для размещения фильтровального мешка, присоединительный патрубок для фильтровального мешка и напольную насадку, причем фильтровальный мешок содержит нетканый фильтрующий материал. Кроме того, изобретение относится к системе для всасывания пыли, в которой для ее разработки и/или изготовления применен такой способ оптимизирования.
Применяемые стандарты и определения
Стандарт EN 60312
Ссылки в последующем описании и в пунктах формулы изобретения на стандарт EN 60313 относятся исключительно к версии: ENTWURF DIN EN 60312-1 «Пылесосы для домашнего применения - Пылесосы для сухой уборки - Методы испытаний для определения потребительских свойств» (IEC 59F/188/CDV:2009); немецкая редакция FprEN 60312-1:2009 от 21 декабря 2009.
Пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб
Понятие пылесоса, по существу не содержащего шлангов и труб, применяют в настоящем случае для разграничения между так называемым напольным пылесосом, имеющим корпус, который на роликах и/или на салазках может перемещаться по полу, и в котором находятся узел двигателя и вентилятора и полость для сбора пыли. В таком напольном пылесосе корпус соединяют при помощи длинного шланга с длинной трубой, на конце которой размещена всасывающая насадка, преимущественно в форме сменной напольной насадки. Эти напольные пылесосы не являются предметом настоящего изобретения. В таких напольных пылесосах длины шланга и трубы находятся в диапазоне от 1,4 м до 1,9 м для шланга и от 0,6 м до 1,0 м для трубы. Между трубой и шлангом находится обычно изогнутый промежуточный элемент в форме рукоятки. Этот промежуточный элемент обычно имеет длину от 0,3 м до 0,4 м. В напольном пылесосе трубу обозначают также как всасывающая труба, а шланг - как всасывающий шланг.
В противоположность этому, примером относящегося к настоящему изобретению пылесоса, по существу не содержащего шлангов и труб, является ручной пылесос. Он состоит из корпуса, содержащего узел двигателя и вентилятора и полость для размещения фильтровального мешка с фильтровальным мешком. На одном конце корпуса находится рукоятка. На другом его конце посредством очень короткой трубы размещена с возможностью замены напольная насадка. При очистке пола корпус вместе с напольной насадкой перемещают туда и обратно, и с полом контактируют лишь напольная пластина и ходовые ролики напольной насадки. Такая конструкция не требует шланга и длинной трубы. Обычно применяемые в таких устройствах трубы или же соединительные трубы не длиннее, чем 0,4 м.
Следующие относящиеся к настоящему изобретению пылесосы, по существу не содержащие шлангов и труб, принадлежат к группе вертикальных пылесосов.
Вертикальный пылесос является комбинацией напольного элемента с напольной насадкой, которая зачастую имеет приводимый электродвигателем щеточный валик, и верхней части, в которой предусмотрен контейнер для сбора пыли. Напольная насадка не является сменной и соединена посредством шланга и/или трубы с контейнером для сбора пыли. Эту трубу и этот шланг в вертикальных пылесосах обозначают также как соединительная труба и соединительный шланг. Узел двигателя и вентилятора может быть расположен в напольной части или в верхней части. К изобретению относятся вертикальные пылесосы, в которых общая длина шланга и/или трубы меньше 0,5 м. В частности, если фильтровальный мешок предусмотрен в головной части (то есть, с отверстием вниз), то соединение между напольной насадкой и фильтровальным мешком, состоящее из шланга и/или трубы, может быть выполнено очень коротким (менее 0,3 м).
В противоположность этому, вертикальные пылесосы из группы, в которой общая длина шланга и/или трубы больше 0,5 м, не относятся к настоящему изобретению.
Другим примером относящегося к настоящему изобретению пылесоса, почти полностью не содержащего шлангов и труб, является компактный пылесос. Он состоит из корпуса, содержащего узел двигателя и вентилятора и полость для размещения фильтровального мешка, а также фильтровального мешка, который размещен непосредственно на напольной насадке или же в нее интегрирован. Этот корпус при помощи стержня соединен с рукояткой.
Узел двигателя и вентилятора
Узлом двигателя и вентилятора обозначают комбинацию электродвигателя с одноступенчатым или многоступенчатым вентилятором. Обычно оба компонента смонтированы на одной общей оси и оптимально согласованы друг с другом в отношении мощности.
Воздушный поток, разрежение, мощность всасывания, характеристика воздушного потока (параметры воздуха)
Для определения этих так называемых параметров воздуха пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, вместе с фильтровальным мешком подвергают измерениям согласно EN 60312 (см., в частности, EN 60312, глава 5.8, параметры воздуха). Ручной пылесос без напольной насадки непосредственно присоединяют при помощи адаптера к измерительному шкафу, который описан в EN 60312, глава 7.2.7. Вертикальный пылесос и компактный пылесос присоединяют с напольной насадкой, то есть, как щеточный пылесос, как это описано в главе 5.8.1 EN 60312.
На фиг. 1a показано, как ручной пылесос согласно настоящему изобретению должен присоединяться к измерительному шкафу. Фиг. 1b-1e являются техническими чертежами конкретного выполнения присоединения к измерительному шкафу, который пригодны для непосредственного производства по готовому образцу. Наряду с этим выполнением возможны также произвольные другие выполнения, если только внутренние размеры воздушных каналов не изменяются (например, радиус 20 мм на фиг. 1b, «detail 02», или внутренний диаметр присоединительного элемента на фиг. 1c, «detail 05».
На фиг. 1i и 1j показано схематическое изображение адаптера, который применялся для известного по состоянию техники ручного пылесоса Vorwerk VK140. Элемент адаптера, который показан на фиг. 1j, соединен через элемент адаптера, который показан на фиг. 1b, с измерительным шкафом. В отношении адаптера согласно фиг. 1i следует отметить, что внутренний диаметр трубчатого элемента составляет 33 мм.
Кроме того, на обоих чертежах видны также всасывающие патрубки для соответствующего стандарту заполнения системы для всасывания пыли (см. ниже раздел «Соответствующее стандарту заполнение системы для всасывания пыли 400 г стандартной пыли DMT8). В случае ручных пылесосов согласно изобретению внутренний диаметр может быть взят из фиг. 1c. При наличии адаптера согласно фиг. 1i он составляет 16 мм. Для измерений параметров воздуха этот всасывающий патрубок герметично закрывают. В связи с настоящим изобретением был применен исключительно измерительный шкаф варианта выполнения B (см. главу 7.2.7.2, рис. 20c). Параметры воздуха определяются с различными диафрагмами (от 0 до 9), которые отличаются друг от друга внутренним диаметром своего отверстия (от 0 мм до 50 мм, см. в этом отношении таблицу в главе 7.2.7.2). Посредством различных диафрагм моделируется различная нагрузка, которая при повседневной эксплуатации обусловлена напольной насадкой и подвергаемым чистке пылесосом основанием.
1
Измерению подвергают разрежение h и потребляемую мощность P, которые устанавливаются при различных диафрагмах от 0 до 9.
В качестве электрической потребляемой мощности пылесоса в связи с настоящим изобретением определяют потребляемую мощность с диафрагмой 8 (40 мм). Это дает наиболее важные для практики значения, так как на различных напольных покрытиях преимущественно работают примерно при этом состоянии дросселирования.
1m
В качестве средней потребляемой мощности P [Вт] определено среднее значение потребляемой мощности с диафрагмой 0 (0 мм) и с диафрагмой 9 (50 мм).
max
Воздушный поток q (обозначаемый по состоянию техники также как поток всасываемого воздуха или объемный поток) соответственно определяют для каждой диафрагмы из измерения разрежения (см. EN 60312, глава 7.2.7). Измеренные значения при определенных обстоятельствах следует корректировать согласно EN 60312, в частности, в отношении стандартной плотности воздуха (см. EN 60312, глава 7.2.7.4). Характеристика h(q) воздушного потока описывает зависимость между разрежением и воздушным потоком пылесоса. Она получается посредством интерполяции, как это описано в EN 60312 (см. в этом отношении EN 60312, глава 7.2.7.5), между парами значений, полученными для различных диафрагм, из соответственно измеренного разрежения и определенного воздушного потока. Точка пересечения с осью X дает максимально достижимый для устройства воздушный поток q. При этом разрежение равно 0, и таким образом, устройство работает без дросселирования.
max
Точка пересечения с осью Y дает максимально достижимое при помощи устройства разрежение h. Воздушный поток равен 0, и устройство максимально дросселируется. Это значение получается при диафрагме 0.
Предписанная в стандарте EN 60312 линейная интерполяция между точками измерений для определения характеристики воздушного потока является в случае центробежных вентиляторов очень хорошей аппроксимацией и поэтому в настоящем случае применяется всегда, если узел двигателя и вентилятора является узлом центробежного типа. В противоположность этому, для осевых и диагональных вентиляторов аналогично стандарту EN 60312 применяется квадратичная интерполяция.
Точки пересечения характеристики воздушного потока с осями координат являются (независимо от выбранного способа интерполяции) характеристическими для геометрических параметров вентилятора, потребляемой мощности и сопротивлений потоку в пылесосе.
2
2max
2
1
max
Посредством перемножения воздушного потока и разрежения из характеристики воздушного потока может быть выведена характеристика мощности P всасывания (см. EN 60312, глава 5.8.3; по состоянию техники эту мощность всасывания обозначают также как производительность по воздуху). Максимум этой кривой обозначают как максимальная мощность P всасывания пылесоса. Коэффициент η полезного действия рассчитывают как отношение соответствующих друг другу значений (то есть, значений при одном и том же воздушном потоке) мощности P всасывания и потребляемой мощности P. Максимум этой кривой соответствует максимальному коэффициенту η полезного действия пылесоса. Согласно EN 60312 коэффициент η полезного действия указывают в [%].
Воздушный поток, разрежение, мощность всасывания, характеристика двигателя и вентилятора (параметры воздуха) для узла двигателя и вентилятора
Характеристика двигателя и вентилятора описывает зависимость между воздушным потоком и разрежением не установленного в пылесос узла двигателя и вентилятора при различных состояниях дросселирования, которые, в свою очередь, моделируются различными диафрагмами. Определение характеристики двигателя и вентилятора осуществляют аналогично определению характеристики воздушного потока согласно EN 60312.
Для этого узел двигателя и вентилятора непосредственно и герметично устанавливают на измерительный шкаф и подвергают измерениям при различных диафрагмах от 0 до 9 согласно EN 60312. В остальном действуют как при измерении характеристики воздушного потока. Фиг. 1f-1g и фиг. 1b являются техническими чертежами конкретного выполнения присоединения узла двигателя и вентилятора, который применен в настоящем изобретении, к измерительному шкафу. При этом стенка измерительного шкафа обозначена на фиг. 1f позицией I. Наряду с этим выполнением возможны также произвольные другие выполнения, если только внутренние размеры воздушных каналов не изменяются (радиус 20 мм на фиг. 1f, «detail 02», и коническое расширение воздушного канала с 35 мм до 40 мм на фиг. 1g, «detail 10»). Узел двигателя и вентилятора, известный по состоянию техники, то есть, узел ручного пылесоса Vorwerk VK140, присоединяют к измерительному шкафу соответствующим образом.
max
max
Измерению подвергают разрежение и потребляемую мощность при различных диафрагмах от 0 до 9. Эти измеренные значения при определенных обстоятельствах корректируют (см. выше). Воздушный поток для соответствующих диафрагм определяют из измеренных значений разрежения. Характеристика h(q) двигателя и вентилятора описывает взаимосвязь между разрежением и воздушным потоком подвергнутого измерению узла двигателя и вентилятора. Она в свою очередь получается посредством линейной или же квадратичной интерполяции (в зависимости от применяемого узла двигателя и вентилятора, см. выше) между полученными с различными диафрагмами парами значений, состоящих из соответственно измеренного разрежения и определенного воздушного потока. При этом точка M пересечения характеристики с осью X определяет в свою очередь максимально достижимый при помощи узла двигателя и вентилятора воздушный поток q. Разрежение в этой точке равно 0, и узел двигателя и вентилятора работает без дросселирования. Точка пересечения с осью Y в свою очередь определяет максимальное разрежение h. Воздушный поток в этой точке равен 0, и устройство полностью дросселируется (диафрагма 0).
2
2max
2
1
max
Путем перемножения воздушного потока и разрежения для каждой точки измерения из характеристики двигателя и вентилятора может быть выведена характеристика мощности P всасывания. Максимум этой кривой обозначают как максимальная мощность P всасывания узла двигателя и вентилятора. Коэффициент η полезного действия рассчитывают как отношение соответствующих друг другу значений (то есть значений при одном и том же воздушном потоке) мощности P всасывания и потребляемой мощности P. Максимум этой кривой соответствует максимальному коэффициенту η полезного действия узла двигателя и вентилятора. Согласно EN 60312 коэффициент η полезного действия указывают в [%].
Уменьшение коэффициента полезного действия
Уменьшение коэффициента полезного действия определяют для ручного пылесоса как разность между максимальным коэффициентом полезного действия узла двигателя и вентилятора и максимальным коэффициентом полезного действия системы для всасывания пыли при порожнем фильтровальном мешке и без напольной насадки. В компактном пылесосе и в вертикальном пылесосе напольная насадка неотделима от устройства или является интегральной составной частью устройства. В этих случаях уменьшение коэффициента полезного действия определяют как разность между максимальным коэффициентом полезного действия узла двигателя и вентилятора и максимальным коэффициентом полезного действия системы для всасывания пыли при порожнем фильтровальном мешке вместе с напольной насадкой.
Уменьшение коэффициента полезного действия является мерой потерь системы для всасывания пыли. Уменьшение коэффициента полезного действия указывают в [%].
Соответствующее стандарту всасывание
Соответствующее стандарту всасывание производят на стандартном уилтонском ковре, как это описано в EN 60312, глава 5.3. Данные стандартного уилтонского ковра находятся в EN 60312, глава 7.1.1.2.1 и в приложении C.1 к EN 60312.
Коэффициент полезного действия и мощность всасывания при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре:
При соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре коэффициент полезного действия определяют следующим образом.
Измерение производят по образцу измерения поглощения пыли согласно EN 60312, глава 5.3, на стандартном уилтонском ковре при помощи управляющего устройства согласно главе 4.8. В отличие от этого предписания не произведено нанесение пробной пыли. Вследствие этого п.п. 5.3.4-5.3.7 EN 60312 исключаются.
Во время измерения измеряют скорость потока выходящего воздуха пылесоса при помощи крыльчатого анемометра типа Капотах Model 6813 с крыльчатым зондом АРТ275, имеющим диаметр 70 мм (изготовителем этого анемометра является фирма Капотах, 219 US Hwy 206, PO Box 372 Andower, NJ 07831, www.kanomax-usa.com). Для этого крыльчатый зонд был закреплен над выпускным отверстием пылесоса в положении, в котором упомянутый выше анемометр показывал скорость потока, находящуюся примерно в середине диапазона измерений анемометра, то есть, примерно 20 м/с. Это служит для того, чтобы скорость потока выходящего воздуха находилась в области измерений анемометра. После закрепления анемометра точно измеряют значение скорости потока. В случае ручного пылесоса его затем без напольной насадки присоединяют при помощи соответствующих адаптерных элементов к измерительному шкафу варианта выполнения B, с целью измерения параметров воздуха согласно EN 60312, глава 5.8, с диафрагмой 8 (см. в этом отношении фиг. 1i, 1j и 1b для ручного пылесоса Vorwerk VK140, известного по состоянию техники, и фиг. 1а для ручных пылесосов согласно изобретению). Если имеют место компактный пылесос или относящийся к изобретению вертикальный пылесос, то их присоединяют к измерительному шкафу как щеточный пылесос, как это описано в главе 5.8.1 EN 60312.
Затем устанавливают такое же значение скорости потока выходящего воздуха пылесоса, которое было измерено при определении поглощения пыли на стандартном уилтонском ковре. Это установление скорости потока осуществляют путем соответствующей адаптации рабочего напряжения узла двигателя и вентилятора. При этом важно, чтобы по сравнению с измерением поглощения пыли положение анемометра по отношению к выпускному отверстию не изменялось. Фактическое положение анемометра при этом не является критичным.
При помощи этой конструкции определяют значение разрежения согласно EN 60312, глава 5.8.3, и воздушный поток согласно EN 60312, глава 7.2.7.2.
2
1
Полученное таким образом значение воздушного потока переносят на определенную характеристику воздушного потока, чтобы иметь возможность считать соответствующее разрежение и определить из обоих значений мощность P всасывания, и совместно с потребляемой мощностью P, соответствующей воздушному потоку, определить коэффициент полезного действия при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре.
Значение разрежения может быть также вычислено, а именно, посредством того, что определяют прямую регрессии характеристики воздушного потока, и подставляют значение воздушного потока непосредственно в это уравнение регрессии (в зависимости от типа узла двигателя и вентилятора это уравнение регрессии является линейным или квадратичным; см. выше) с целью расчета разрежения (см. в этом отношении также EN 60312, глава 7.2.7.5).
Соответствующее стандарту заполнение системы для всасывания пыли 400 г стандартной пыли DMT8
Соответствующее стандарту заполнение системы для всасывания пыли 400 г стандартной пыли DMT8 осуществляют согласно главе 5.9 EN 60312. Применяемые для различных пылесосов адаптеры показаны на фиг. 1i (состояние техники) и фиг. 1c (изобретение) и описаны выше в связи с этими чертежами. Также следует предусмотреть стандартную пыль DMT8 согласно EN 60312.
Поглощение пыли
Поглощение пыли от ковров определяют согласно EN 60312, глава 5.3. Способность к всасыванию при заполненном фильтровальном мешке определяют согласно главе 5.9. В отличие от условий прекращения испытаний в главе 5.9.1.3, принципиально подвергают всасыванию 400 г пыли DMT8.
Плоский мешок, стенка фильтровального мешка, складка, длина, высота и ширина, а также направление складки, поверхностная складчатая структура, максимальная высота поверхностной складчатой структуры
Понятия плоский мешок, стенка фильтровального мешка, складка, длина, высота и ширина, а также направление складки, поверхностная складчатая структура, максимальная высота поверхностной складчатой структуры применяют в настоящем описании и в пунктах формулы изобретения согласно определениям, приведенным в EP 2366321 A1.
Определение поверхности прямоугольника, соответствующего открытой поверхности:
Поверхность прямоугольника, соответствующего открытой поверхности, определяют в рамках настоящего изобретения при помощи так называемого минимального описывающего прямоугольника, который достаточно известен из технологии обработки изображений (см. например, Tamara Ostwald, "Objekt-Identifikation anhand Regionen beschreibender Merkmale in hierarchisch partitionierten Bildern", Aachener Schriften zur medizinischen Informatik, Band 04, 2005).
Для определения поверхности прямоугольника следует различать, лежит ли открытая поверхность в плоскости (двухмерная открытая поверхность с двухмерным краем), или открытая поверхность выходит за пределы плоскости (трехмерная открытая поверхность с трехмерным краем).
Для двухмерной открытой поверхности поверхность прямоугольника, соответствующего открытой поверхности, определяют непосредственно при помощи поверхности минимального прямоугольника, описывающего двухмерный край открытой поверхности.
n
n
n
n
n
При наличии трехмерной поверхности, прежде чем она может быть определена при помощи описывающего прямоугольника, вначале трехмерный край преобразуют в двухмерный край. Для этого край разделяют на N равных частей. Посредством этого разделения на трехмерном крае фиксируют N точек P (n=1, …, N). Затем определяют центр SP тяжести этого трехмерного края и расстояние d от каждой из N точек P до центра SP тяжести. Отсюда затем получается массив точек в полярных координатах K (d; (360×n/N)°). Если N назначают очень большим, то из этого массива точек получается соответствующий трехмерному краю двухмерный край, для которого может быть определен описывающий прямоугольник. Для преобразования согласно настоящему изобретению применяют N=360.
Поверхность прямоугольника, соответствующего открытой поверхности, представляет собой хорошую и однозначную аппроксимацию открытой поверхности пылесоса, которая может быть простым способом определена даже для комплексных открытых поверхностей и краев.
В смысле настоящего изобретения поверхность фильтровального мешка определяют на фильтровальном мешке, когда он плоско лежит на основании в полностью расправленной форме, то есть, в двухмерной форме. В фильтровальном мешке с не приваренными боковыми складками для определения поверхности складки полностью расправляют. Если, в противоположность этому, фильтровальный мешок имеет приваренные боковые складки, то их при определении поверхности не учитывают. Например, поверхность фильтровального мешка с прямоугольной формой получается посредством того, что фильтровальный мешок извлекают из своей упаковки, полностью расправляют, измеряют его длину и ширину и перемножают их друг с другом.
Приваренные и не приваренные боковые складки
Плоские мешки в смысле настоящего изобретения могут также иметь так называемые боковые складки. При этом данные боковые складки могут быть выполнены с возможностью полного расправления. Плоский мешок с такими боковыми складками описан, например, в DE 202005000917 U1 (см. там фиг. 1 со сложенными боковыми складками и фиг. 3 с расправленными боковыми складками). Альтернативно боковые складки могут быть сварены с частями периферийного края. Такой плоский мешок описан в DE 102008006769 A1 (см. там, в частности, фиг. 1).
Объем поглощения фильтровального мешка в полости для его размещения, максимальный объем поглощения
Объем поглощения фильтровального мешка в полости для его размещения в соответствии с настоящим изобретением определяют согласно EN 60312, глава 5.7.
Максимальный объем поглощения фильтровального мешка в соответствии с настоящим изобретением определяют аналогично EN 60312, глава 5.7. При этом единственным отличием по сравнению с EN 60312, глава 5.7 является то, что фильтровальный мешок расположен свободно висящим в камере, объем которой является по меньшей мере настолько большим, что фильтровальному мешку не создается препятствий для его полного расширения до максимально возможного размера при полном заполнении. Этому требованию удовлетворяет, например, кубическая камера с длиной ребра, которая равна квадратному корню из суммы квадратов максимальной длины и максимальной ширины фильтровального мешка.
Поверхность фильтровального мешка, поверхность полости для размещения фильтровального мешка
Поверхность фильтровального мешка в смысле настоящего изобретения определена как удвоенная поверхность, которую занимает фильтровальный мешок, когда он плоско лежит на основании в полностью расправленной форме, то есть, в двухмерной форме. Поверхность входного отверстия и поверхность сварных швов не учитывают, так как они являются сравнительно малыми по сравнению с фактической фильтрующей поверхностью. Равным образом остаются неучтенными возможные складчатые структуры, предусмотренные в самом фильтрующем материале (для увеличения поверхности фильтрующего материала). Таким образом, поверхность прямоугольного фильтровального мешка (согласно приведенному выше определению) получается просто посредством того, что его извлекают из своей упаковки, полностью расправляют, измеряют его длину и ширину, перемножают их друг с другом, и результат умножают на два.
Поверхность полости для размещения фильтровального мешка в смысле настоящего изобретения определена как поверхность, которую имела бы полость для размещения фильтровального мешка, если бы остались неучтенными (если они имеются) все устройства (ребра, участки в форме ребер, скобы и т.д.), которые предусмотрены в полости для размещения фильтровального мешка для того, чтобы фильтрующий материал фильтровального мешка оставался на расстоянии от стенки полости для размещения фильтровального мешка (что требуется для гладкого фильтрующего материала, чтобы обеспечить возможность протекания воздуха через фильтровальный мешок). Таким образом, поверхность имеющей форму прямоугольного параллелепипеда полости для размещения фильтровального мешка, содержащей ребра, получается как произведение максимальной длины на максимальную ширину и максимальную высоту полости для размещения фильтровального мешка, без учета при этом размеров ребер.
Так как поверхность полости для размещения фильтровального мешка входит в приведенное выше соотношение лишь в качестве нижней границы, то для определения, может ли для определенного пылесоса в комбинации с фильтровальным мешком использоваться описанное выше усовершенствование, в частности, если полость для размещения фильтровального мешка имеет более сложную геометрическую форму, полезным является определение поверхности прямоугольного тела, которое полностью окружает полость для размещения фильтровального мешка. Поверхность такого тела получается, например, если определяют поверхность прямоугольного параллелепипеда с длинами ребер, которые соответствуют максимальному распространению фактической полости для размещения фильтровального мешка в направлении длины, ширины и высоты (при этом, разумеется, направления длины, ширины и высоты перпендикулярны друг другу).
Уровень техники
Вследствие ограниченности ресурсов в возрастающей мере становится более важной экономия энергии в областях повседневной жизни, например, в области устройств для домашнего хозяйства, в частности, систем для всасывания пыли. При этом желательно, чтобы функционирование таких систем для всасывания пыли не ограничивалась по сравнению с известными до сих пор устройствами.
Предпосылкой такой экономии энергии является то, что системы для всасывания пыли подвергают оптимизации в отношении их потребления энергии, при этом функционирование оптимизированных таким образом систем для всасывания пыли, в частности, поглощение пыли, не должно ухудшаться.
По состоянию техники компоненты системы для всасывания пыли, включающей в себя пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, и фильтровальный мешок, при этом пылесос содержит узел двигателя и вентилятора с определенной характеристикой двигателя и вентилятора, полость для размещения фильтровального мешка и напольную насадку, причем фильтровальный мешок включает в себя нетканый фильтрующий материал, оптимизируют таким образом, что при заданной электрической потребляемой мощности, кратко обозначаемой как потребляемая мощность, достигается максимальная мощность всасывания согласно EN 60312. В доступных в настоящее время на рынке устройствах, которые представляют как экологические устройства с уменьшенной потребляемой мощностью, потребляемая мощность составляет примерно 900 Вт.
Например, оптимизированной таким образом системой для всасывания пыли является Vorwerk VK 140. С его помощью при порожнем фильтровальном мешке пылесоса на стандартном уилтонском ковре может быть достигнуто поглощение пыли согласно стандарту EN 60312 примерно 84%. Однако при этом следует учесть, что хорошие значения поглощения пыли осуществляются при помощи поддержки приводимой электродвигателем напольной насадки. Потребляемая мощность напольной насадки должна прибавляться к электрической потребляемой мощности пылесоса, чтобы иметь возможность оценки производительности и эффективности устройства.
На фиг. 2a показаны параметры воздуха узлов двигателя и вентилятора, применяемых в системе для всасывания пыли Vorwerk VK 140, на фиг. 2b показаны параметры воздуха этой системы для всасывания пыли при вложенном порожнем фильтровальном мешке, а на фиг. 2c показаны параметры воздуха этой системы для всасывания пыли при вложенном фильтровальном мешке, заполненном 400 г пыли DMT8. Эти измерения были произведены вместе с поставляемыми фирмой Vorwerk к этому пылесосу оригинальными принадлежностями и оригинальными фильтровальными мешками. Полученные параметры еще будут обсуждаться ниже в связи с параметрами системы для всасывания пыли согласно изобретению.
Ввиду такого состояния техники в основе изобретения лежит задача оптимизировать системы для всасывания пыли, которые состоят из пылесосов, по существу не содержащих шлангов и труб, и фильтровальных мешков, таким образом, что электрическая потребляемая мощность пылесоса системы может быть существенно уменьшена без ухудшения поглощения пыли согласно EN 60312.
Раскрытие изобретения
Эта задача решена посредством способа согласно п. 1 формулы изобретения.
В частности, предложен способ оптимизирования системы для всасывания пыли, включающей в себя пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, и фильтровальный мешок, при этом пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, включает в себя узел двигателя и вентилятора с определенной характеристикой двигателя и вентилятора, полость для размещения фильтровального мешка, присоединительный патрубок для фильтровального мешка и напольную насадку, причем фильтровальный мешок содержит нетканый фильтрующий материал, который включает в себя следующий этап:
взаимное согласование характеристики двигателя и вентилятора, размеров, формы и материала фильтровального мешка, размеров и формы полости для размещения фильтровального мешка и внутреннего диаметра присоединительного патрубка для фильтровального мешка и напольной насадки таким образом, что в системе для всасывания пыли при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при порожнем фильтровальном мешке достигнут коэффициент полезного действия по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 33% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 36%, при этом соответствующее стандарту всасывание производят согласно стандарту EN 60312, и предусмотрен стандартный уилтонский ковер согласно стандарту EN 60312.
Неожиданным образом оказалось, что при описанном выше оптимизировании потребляемая мощность может быть значительно уменьшена по сравнению с прежними системами для всасывания пыли.
Так например, с электрической потребляемой мощностью примерно 400 Вт без проблем может быть реализовано поглощение пыли согласно EN 60312 на стандартном уилтонском ковре в размере 80% при усилии сдвигания 32 Н.
При несущественно лучшем поглощении пыли в размере 84% Vorwerk VK 140 имеет электрическую потребляемую мощность 942 Вт для пылесоса и дополнительно примерно 130 Вт для электрической щетки. Электрическая потребляемая мощность системы для всасывания пыли, оптимизированной согласно изобретению, может быть уменьшена по сравнению с Vorwerk VK 140 на 63%.
Предложенный в изобретении способ может быть усовершенствован таким образом, что вначале из характеристики двигателя и вентилятора, размеров, формы и материала фильтровального мешка и размеров и формы полости для размещения фильтровального мешка определяют характеристику воздушного потока, которую согласуют с напольной насадкой, так что при всасывании на стандартном уилтонском ковре достигается максимально высокий коэффициент полезного действия. Это усовершенствование представляет собой особенно эффективную реализацию описанного выше способа.
Все описанные выше способы могут быть также усовершенствованы таким образом, что взаимное согласование дополнительно приводит к тому, что после соответствующего стандарту заполнения системы для всасывания пыли 400 г стандартной пыли DMT8 при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре достигнут коэффициент полезного действия по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 23% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 25%, при этом предусмотрена стандартная пыль DMT8 согласно стандарту EN 60312.
Согласно этому усовершенствованию обеспечено, что система для всасывания пыли кроме того имеет большой срок службы.
Все описанные выше способы могут быть также усовершенствованы в том отношении, что взаимное согласование приводит к тому, что уменьшение коэффициента полезного действия между максимальным коэффициентом полезного действия узла двигателя и вентилятора и максимальным коэффициентом полезного действия системы для всасывания пыли при порожнем фильтровальном мешке и без напольной насадки составляет менее 15%, предпочтительно менее 13% и наиболее предпочтительно менее 10%.
Согласно этому усовершенствованию остальные компоненты системы для всасывания пыли особенно эффективно согласуются с узлом двигателя и вентилятора.
Согласно другому усовершенствованию во всех описанных выше способах взаимное согласование может дополнительно приводить к тому, что уменьшение коэффициента полезного действия между максимальным коэффициентом полезного действия узла двигателя и вентилятора и максимальным коэффициентом полезного действия системы для всасывания пыли при фильтровальном мешке, заполненном 400 г стандартной пыли DMT8, и без напольной насадки, составляет менее 40%, предпочтительно менее 30% и наиболее предпочтительно менее 25%.
Это усовершенствование отличается особенно эффективным согласованием остальных компонентов системы для всасывания пыли с узлом двигателя и вентилятора при длительном сроке службы.
Во всех описанных выше способах взаимное согласование может быть усовершенствовано таким образом, что оно приводит к тому, что мощность всасывания системы для всасывания пыли при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при порожнем фильтровальном мешке составляет по меньшей мере 100 Вт, предпочтительно по меньшей мере 150 Вт и особенно предпочтительно по меньшей мере 200 Вт, и/или что мощность всасывания системы для всасывания пыли при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при фильтровальном мешке, заполненном 400 г стандартной пыли DMT8, составляет по меньшей мере 70 Вт, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт и наиболее предпочтительно по меньшей мере 130 Вт.
Приведенные здесь значения показывают, что на уилтонском ковре для обеспечения хорошего поглощения пыли в распоряжении имеются как достаточный воздушный поток, так и достаточное разрежение.
Наряду с описанными выше альтернативными вариантами взаимного согласования или в дополнение к ним, система может быть дополнительно согласована таким образом, что воздушный поток при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при порожнем фильтровальном мешке составляет по меньшей мере 20 л/с, предпочтительно по меньшей мере 23 л/с и особенно предпочтительно по меньшей мере 26 л/с, и/или что воздушный поток при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при фильтровальном мешке, заполненном 400 г стандартной пыли DMT8, составляет по меньшей мере 20 л/с, предпочтительно по меньшей мере 23 л/с и особенно предпочтительно 25 л/с.
Если систему подвергают согласованию таким образом, то обеспечено, что минимальная применяемая электрическая мощность приводит к удовлетворительной мощности всасывания при продолжительном сроке службы.
Все описанные выше способы могут быть усовершенствованы таким образом, что применяется фильтровальный мешок в форме плоского мешка, содержащего первую и вторую стенки фильтровального мешка, при этом первая и/или вторая стенки фильтровального мешка имеют по меньшей мере пять складок, причем по меньшей мере пять складок образуют по меньшей мере одну поверхностную складчатую структуру, максимальная высота которой перед первым запуском в эксплуатацию фильтровального мешка в пылесосе, по существу не содержащем шлангов и труб, меньше, чем максимальная ширина, соответствующая максимальной высоте. Предпочтительно в таком плоском мешке каждая складка перед первым запуском в эксплуатацию в пылесосе, по существу не содержащем шлангов и труб, может иметь длину, которая соответствует по меньшей мере половине общего расширения фильтровального мешка в направлении складки, предпочтительно по существу общему расширению фильтровального мешка в направлении складки. При этом в особенно предпочтительном усовершенствовании каждая складка установленного плоского мешка перед первым запуском в эксплуатацию фильтровального мешка в пылесосе, по существу не содержащем труб и шлангов, может иметь высоту складки от 3 мм до 50 мм, предпочтительно от 5 мм до 15 мм и/или ширину складки от 3 мм до 50 мм, предпочтительно от 5 мм до 15 мм. Такие плоские мешки известны из EP 2366321 A1 и представляют собой варианты выполнения плоских мешков, которые особенно пригодны для всех описанных выше предложенных в изобретении способов оптимизирования систем для всасывания пыли.
Кроме того, каждая поверхностная складка установленного фильтровального мешка может иметь области, которые лежат в плоскости стенки фильтровального мешка, и области, которые выступают над поверхностью стенки фильтровального мешка и могут расправляться при работе пылесоса, при этом пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, имеет полость для размещения фильтровального мешка с жесткими стенками, причем на стенках полости для размещения фильтровального мешка предусмотрено по меньшей мере одно первое дистанционное устройство, таким образом, что оно удерживает лежащие в плоскости стенки фильтровального мешка области по меньшей мере одной поверхностной складчатой структуры на расстоянии от стенки полости для размещения фильтровального мешка, а по меньшей мере одно второе дистанционное устройство предусмотрено таким образом, что оно удерживает расправленные области по меньшей мере одной поверхностной складчатой структуры на расстоянии от стенки полости для размещения фильтровального мешка.
В описанном в последнем абзаце усовершенствовании высота первого и/или второго дистанционного устройства по отношению к стенке полости для размещения фильтровального мешка может находиться в диапазоне от 5 мм до 60 мм, предпочтительно от 10 мм до 30 мм.
Благодаря наличию этого специального дистанционного устройства (устройств) для областей поверхностной складчатой структуры (структур), которые лежат в плоскости стенки фильтровального мешка, и специальных дистанционных устройств для областей поверхностных складчатых структур, которые выступают за эти плоскости, поверхностная складчатая структура может расправляться таким образом, что подвергаться протеканию может большая часть поверхности фильтрующего материала, образующего поверхностную складчатую структуру. Вследствие этого увеличивается эффективная фильтрующая поверхность фильтровального мешка (по сравнению с применением в традиционном пылесосе), так что емкость поглощения пыли фильтровального мешка может быть дополнительно увеличена при более высокой производительности сепарации и более длительном сроке службы по сравнению с традиционными устройствами. Поэтому такие дистанционные устройства особенно пригодны для способа оптимизирования, предложенного в изобретении.
Кроме того, описанные выше способы могут быть усовершенствованы посредством того, что применяют узел двигателя и вентилятора, характеристика двигателя и вентилятора которого предусмотрена таким образом, что с диафрагмой 0 создается разрежение от 6 кПа до 23 кПа, предпочтительно от 8 кПа до 20 кПа и наиболее предпочтительно от 8 кПа до 15 кПа, и создается максимальный воздушный поток по меньшей мере 50 л/с, предпочтительно по меньшей мере 60 л/с и наиболее предпочтительно по меньшей мере 70 л/с.
Неожиданным образом узлы двигателя и вентилятора с такой характеристикой двигателя и вентилятора привели к системам для всасывания пыли с особенно низкой электрической потребляемой мощностью.
Согласно другому усовершенствованию всех описанных выше способов с целью оптимизирования могут применяться фильтровальный мешок в форме плоского мешка и пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, имеющий полость для размещения фильтровального мешка с жесткими стенками, при этом полость для размещения фильтровального мешка имеет выполненное с возможностью закрывания при помощи заслонки отверстие с заданной открытой поверхностью, через которое фильтровальный мешок вставляют в полость для размещения фильтровального мешка, причем отношение поверхности прямоугольника, соответствующего открытой поверхности, и поверхности фильтровального мешка больше 1,0.
Если открытая поверхность по отношению к поверхности фильтровального мешка удовлетворяет этому соотношению, то обеспечено, что фильтровальный мешок в полости для размещения фильтровального мешка может быть размещен по существу в полностью расправленном виде. Таким образом предотвращается перекрытие обоих отдельных слоев или перекрытие одного из обоих отдельных слоев с самим собой. Перед началом эксплуатации (для этого фильтровального мешка) в распоряжении имеется большая часть общей фильтрующей поверхности фильтровального мешка, и фильтрующие свойства фильтровального мешка, в частности, достижимая для фильтровального мешка емкость поглощения пыли при высокой производительности сепарации и длительном сроке службы, оптимально используются с самого начала.
Также согласно одному усовершенствованию всех описанных выше способов оптимизирования могут применяться фильтровальный мешок в форме плоского мешка и пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, имеющий полость для размещения фильтровального мешка с жесткими стенками, при этом отношение объема поглощения фильтровального мешка в полости для его размещения к максимальному объему поглощения фильтровального мешка больше 0,70, предпочтительно больше 0,75 и наиболее предпочтительно больше 0,8.
Если полость для размещения фильтровального мешка выполнена таким образом, что предусмотренный для нее фильтровальный мешок удовлетворяет упомянутым выше условиям, то обеспечено, что в течение всей эксплуатации пылесоса (вплоть до замены фильтровального мешка) в распоряжении имеется большая часть общей фильтрующей поверхности фильтровального мешка, и таким образом, фильтровальный мешок оптимально заполняется в течение эксплуатации. Благодаря этому фильтрующие свойства фильтровального мешка, в частности, достижимая фильтровальным мешком емкость поглощения пыли при высокой производительности сепарации и длительном сроке службы, оптимально используются вплоть до замены фильтровального мешка.
Выгодным образом в обоих последних описанных усовершенствованиях отношение поверхности полости для размещения фильтровального мешка и поверхности фильтровального мешка может быть больше 0,90, предпочтительно больше 0,95 и наиболее предпочтительно больше 1,0. Если полость для размещения фильтровального мешка и предусмотренный для нее фильтровальный мешок выполнены таким образом, что это условие выполнено, то оба они особенно благоприятно согласованы друг с другом, так что оптимально используются фильтрующие свойства фильтровального мешка, в частности, достижимая фильтровальным мешком емкость поглощения пыли при высокой производительности сепарации и длительном сроке службы.
Все описанные выше способы могут быть усовершенствованы так, что компоненты согласованы друг с другом таким образом, что при порожнем фильтровальном мешке получается характеристика воздушного потока, при которой с диафрагмой 0 создается разрежение от 8 кПа до 20 кПа, предпочтительно от 8 кПа до 15 кПа и наиболее предпочтительно от 8 кПа до 13 кПа, и создается максимальный воздушный поток по меньшей мере 40 л/с, предпочтительно по меньшей мере 44 л/с и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 л/с, и/или что компоненты согласованы друг с другом таким образом, что с фильтровальным мешком, заполненным 400 г пыли DMT8, получается характеристика воздушного потока, при которой с диафрагмой 0 создается разрежение от 8 кПа до 20 кПа, предпочтительно от 8 кПа до 18 кПа и наиболее предпочтительно от 8 кПа до 15 кПа, и создается максимальный воздушный поток по меньшей мере 30 л/с, предпочтительно по меньшей мере 35 л/с и наиболее предпочтительно 40 л/с.
Неожиданным образом оказалось, что оптимизированные таким способом системы не только очень хорошо удаляют пыль с основания (в частности, на ковровых полах), но и обеспечивают хорошую транспортировку удаленной пыли в систему для всасывания пыли.
Все описанные выше способы могут быть усовершенствованы посредством того, что в рамках оптимизирования внутренний диаметр присоединительного патрубка выбирают таким образом, что он больше, чем наименьший внутренний диаметр соединения, состоящего из трубы и/или шланга, и, в частности, меньше либо равен наибольшему внутреннему диаметру соединения, состоящего из трубы и/или шланга.
Благодаря этому предотвращается то, что присоединительный патрубок вводит дополнительный дроссель в систему, и вследствие этого воздушный поток уменьшается. Внутренний диаметр, который больше, чем наибольший внутренний диаметр соединения, состоящего из трубы и/или шланга, хотя и не вредит, но и не дает никакого дополнительного преимущества.
Кроме того, изобретение относится к системе для всасывания пыли, включающей в себя пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, и фильтровальный мешок, при этом пылесос, по существу не содержащий шлангов и труб, имеет узел двигателя и вентилятора с определенной характеристикой двигателя и вентилятора, полость для размещения фильтровального мешка, присоединительный патрубок для фильтровального мешка и напольную насадку, причем фильтровальный мешок включает в себя нетканый фильтрующий материал, при этом при разработке и/или при изготовлении системы реализован один из описанных выше способов.
Краткое описание чертежей
Чертежи служат для пояснения применяемых методов измерений, состояния техники и изобретения. На них изображено:
фиг. 1a-1j - опытные конструкции для измерения параметров, применяемых для описания настоящего изобретения, согласно и аналогично стандарту EN 60312;
фиг. 2a-2c - параметры воздуха для узла двигателя и вентилятора и ручной системы для всасывания пыли согласно состоянию техники;
фиг. 3 - схематический вид полотна фильтрующего материала и полотна нетканого материала при изготовлении фильтрующего материала для фильтровальных мешков с поверхностной складчатой структурой в виде зафиксированных складок в форме ласточкина хвоста, а также поперечное сечение фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой, примененной согласно изобретению, на котором указаны размеры поверхностных складок в [мм];
фиг. 4 - схематические виды полости для размещения фильтровального мешка, предназначенной для плоского мешка без поверхностной складчатой структуры, который применен согласно изобретению;
фиг. 5 - схематические виды полости для размещения фильтровального мешка, предназначенной для фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой, примененного согласно изобретению; в сечении B-B с целью наглядности изображены лишь дистанционные скобы, которые расположены по соседству с впускным и выпускным отверстиями;
фиг. 6 - схематический вид полости для размещения фильтровального мешка, предназначенной для фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой, примененного согласно изобретению, который соответствует виду в сечении A-A на фиг. 5 с вложенным фильтровальным мешком;
фиг. 7 - вид полости для размещения фильтровального мешка для предпочтительных вариантов выполнения согласно фиг. 4 и фиг. 5, на котором указаны размеры этой полости для размещения фильтровального мешка; с целью наглядности дистанционные скобы не показаны;
фиг. 8 - вид в поперечном сечении примененного согласно изобретению фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой, а также его вид в поперечном сечении с указанием размеров;
фиг. 9a-9g - схематические виды варианта выполнения пылесоса, по существу не содержащего шлангов и труб, который получается в результате применения предложенного в изобретении способа; и
фиг. 10a-10c - параметры воздуха узла двигателя и вентилятора варианта выполнения пылесоса, по существу не содержащего шлангов и труб, который получается в результате применения предложенного в изобретении способа.
Описание предпочтительных вариантов выполнения
Согласно первому варианту выполнения изобретения различные узлы двигателя и вентилятора с различными характеристиками двигателя и вентилятора, фильтровальные мешки с различными размерами, различными формами и состоящие из различных материалов, различно сформированные полости для размещения фильтровального мешка, различно сформированные присоединительные патрубки и различные напольные насадки комбинируют друг с другом, пока в системе для всасывания пыли при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при порожнем фильтровальном мешке не установится коэффициент полезного действия по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 33% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 36%.
Согласно второму варианту выполнения изобретения вначале для различных узлов двигателя и вентилятора с различными характеристиками двигателя и вентилятора, для различных фильтровальных мешков с различными размерами, различными формами и состоящих из различных материалов, для различно сформированных полостей для размещения фильтровального мешка и для различно сформированных присоединительных патрубков определяют характеристику воздушного потока. Затем ее согласуют с различными напольными насадками таким образом, что в системе для всасывания пыли при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре при порожнем фильтровальном мешке достигнут коэффициент полезного действия по меньшей мере 30%, предпочтительно по меньшей мере 33% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 36%.
Согласно третьему предпочтительному варианту выполнения изобретения различные узлы двигателя и вентилятора с различными характеристиками двигателя и вентилятора, фильтровальные мешки с различными размерами, различными формами и состоящие из различных материалов, различно сформированные полости для размещения фильтровального мешка, различно сформированные присоединительные патрубки и различные напольные насадки комбинируют друг с другом, пока после соответствующего стандарту заполнения системы для всасывания пыли 400 г стандартной пыли DMT8 при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре не установится коэффициент полезного действия по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 23% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 25%.
Согласно следующим предпочтительным вариантам выполнения предложенного в изобретении способа оптимизирование производят таким образом, что дополнительно выполняются критерии оптимизирования, которые приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Возможны также произвольные комбинации этих критериев.
Ниже представлены особенно благоприятные результаты предложенного в изобретении способа оптимизирования, то есть, особенно благоприятные комбинации пылесосов, по существу не содержащих труб и шлангов, с фильтровальными мешками. В частности, представлено особенно благоприятное оптимизирование в отношении различных узлов двигателя и вентилятора и в отношении различных согласований фильтровальных мешков с полостью для размещения фильтровального мешка. Отдельно производимое оптимизирование в отношении присоединительных патрубков и напольных насадок здесь подробно не рассматривается. В представленных ниже пылесосах, по существу не содержащих шлангов и труб, были всегда применены одни и те же присоединительные патрубки и одни и те же напольные насадки. Эти применяемые компоненты проявили себя в рамках опытов как особенно благоприятные. Тем не менее, при помощи предложенного способа могут исследоваться результаты с отличающимися от них присоединительными патрубками и напольными насадками.
1. Присоединительные патрубки и напольная насадка для особенно благоприятных результатов предложенного в изобретении способа оптимизирования
Все полученные в результате предложенного в изобретении способа оптимизирования пылесосы, по существу не содержащие шлангов и труб, которые представлены ниже, имеют присоединительный патрубок, который показан на фиг. 1e, включая его размеры. В качестве напольной насадки была применена напольная насадка типа RD295 фирмы Wessel (можно заказать на Wesselwerk GmbH, 51573 Reichshof-Wildbergerhütte).
2. Фильтровальный мешок и полость для размещения фильтровального мешка для особенно благоприятных результатов предложенного в изобретении способа оптимизирования
В качестве результата предложенного в изобретении способа оптимизирования особенно благоприятными проявили себя две комбинации, состоящие из фильтровального мешка и полости для размещения фильтровального мешка.
Эти обе комбинации представляли собой во-первых, плоский мешок без боковых складок и без поверхностных складчатых структур с согласованной с ним полостью для установки, а во-вторых, плоский мешок с зафиксированными поверхностными складчатыми структурами с согласованной с ним полостью для установки.
2
2
2
2
2
2
В качестве фильтрующего материала для обоих фильтровальных мешков был применен CS50. Этот материал является слоистым материалом со следующим строением, начиная со стороны вытекания: фильерный нетканый материал 17 г/м, сетка 8 г/м, материал, полученный выдуванием расплава 40 г/м, фильерный нетканый материал 17 г/м, полипропиленовые штапельные волокна от 50 до 60 г/м, кардированный нетканый материал из штапельных волокон 22 г/м. Детальное описание слоя полипропиленовых штапельных волокон содержится в EP 1795247 A1. Фильтрующий материал CS50 может быть заказан на фирме Eurofilters N.V. (Lieven Gevaertlaan 21, Nolimpark 1013, 3900 Overpelt, Belgien). Фильтровальные мешки, как с поверхностной складчатой структурой, так и без нее, имеют размер 290 мм × 290 мм.
2
Складки фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой были зафиксированы внутри мешка посредством полос из нетканого материала. На фиг. 3 показано, как может быть выполнена фиксация для складок в форме ласточкина хвоста. При этом на фиг. 3 показан вид сверху на полотно фильтрующего материала, которое включает в себя складки в форме ласточкина хвоста, и лежащее на нем полотно нетканого материала, из которого в конечном итоге образуются полосы нетканого материала, применяемые для фиксации складок. Из полотна нетканого материала (которое, например, может состоять из фильерного нетканого материала с плотностью 17 г/м) были высечены прямоугольные отверстия в размере 10 мм × 300 мм. Показанный вид в поперечном сечении проходит вдоль линии A-A. Из этого вида в сечении видно, что части полотна нетканого материала, которые применены для фиксации складок, соединены посредством линий сварки с полотном фильтрующего материала. Полоса нетканого материала, которая фиксирует складки, из соображений лучшей наглядности показана на виде в поперечном сечении в несколько преувеличенно выпуклом виде. Фактически полотно нетканого материала плоско лежит на полотне фильтрующего материала. Кроме того, на фиг. 3 указаны расстояния между точками сварки и расстояния между высеченными отверстиями, а также ширина полотна фильтрующего материала и перфорированного полотна нетканого материала и длина точек сварки в [мм].
Два слоя этого фильтрующего материала, состоящего из двух полотен, укладывают друг на друга и сваривают на ширине 290 мм с образованием фильтровального мешка. Остающийся материал в размере примерно 20 мм на каждом крае отрезают.
Следующие варианты выполнения и пояснения в отношении фиксирования складок находятся также в EP 2366321 A1.
2
2
2
Фильтровальные мешки с поверхностной складчатой структурой были оснащены диффузорами. Диффузоры в фильтровальных мешках пылесосов известны по состоянию техники. Так например варианты, применяемые согласно настоящему изобретению, описаны в EP 2263507 A1. В настоящем варианте они состоят из 22 полос с шириной 11 мм и длиной 290 мм. В качестве материала для диффузоров был применен LT75. LT75 является слоистым материалом со следующим строением: фильерный нетканый материал 17 г/м, слой штапельных волокон 75 г/м, фильерный нетканый материал 17 г/м. Слои подвергнуты соединению при помощи ультразвука, при этом применен рисунок соединения Unright U4026. Фильтрующий материал LT75 также может быть заказан на фирме Eurofilters N.V.
Полость для размещения фильтровального мешка, предназначенная для фильтровального мешка без поверхностной складчатой структуры, имеет на своих внутренних сторонах решетку, которая должна предотвращать то, что фильтрующий материал прилегает по плоскости к стенке корпуса и не может более подвергаться протеканию. Полость для размещения фильтровального мешка, предназначенная для фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой, отличается выполненными в форме скобы ребрами, которые входят между поверхностными складками фильтровального мешка, чтобы способствовать расправлению складок. Не считая выполненных в форме скобы ребер, полость для размещения фильтровального мешка имеет одинаковые размеры для обоих вариантов выполнения.
На фиг. 4 показаны схематические изображения полости для размещения фильтровального мешка, предназначенной для фильтровального мешка без поверхностной складчатой структуры. На фиг. 4 полость для размещения фильтровального мешка показана на виде сверху. На этом виде сверху она имеет форму квадрата с длиной стороны 300 мм. Кроме того, на фиг. 4 показаны виды в сечении вдоль линий A-A и B-B. Как видно на фиг. 4, полость для размещения фильтровального мешка имеет наибольшую высоту 160 мм. На фиг. 7 указаны дополнительные значения высот полости для размещения фильтровального мешка, показанной на фиг. 4. Форма, которую описывают внутренние стенки полости для размещения фильтровального мешка, напоминает форму подушки. Плоский мешок без поверхностной складчатой структуры во время работы пылесоса принимает точную форму подушки. В этом смысле следует также понимать, что полость для размещения фильтровального мешка имеет форму, которая примерно соответствует форме огибающей заполненного фильтровального мешка.
Кроме того, на фиг. 4 показана решетка. В этом варианте выполнения решетка имеет расстояние от стенки примерно 10 мм. Благодаря этому обеспечена свободная циркуляция очищенного воздуха в полости для размещения фильтровального мешка.
На фиг. 5 показано схематическое изображение полости для размещения фильтровального мешка, предназначенной для фильтровального мешка с поверхностными складчатыми структурами. Внутренние размеры полости для размещения фильтровального мешка являются такими же, как размеры полости для размещения фильтровального мешка согласно фиг. 4. В этом отношении можно также сделать ссылку на размеры согласно фиг. 7. Плоский мешок с зафиксированными поверхностными складчатыми структурами также принимает во время работы пылесоса форму подушки, так что полость для размещения фильтровального мешка имеет форму, которая примерно соответствует форме огибающей заполненного фильтровального мешка.
Вместо решетки (как в случае фильтровального мешка без поверхностной складчатой структуры, см. фиг. 4) полость для размещения фильтровального мешка (для плоского мешка с поверхностной складчатой структурой) имеет выполненные в форме скоб ребра с различной высотой. Кроме того, в этом варианте выполнения в области перед выпускным отверстием предусмотрено устройство в форме небольшой решетки, которое предотвращает всасывание фильтровального мешка в выпускное отверстие вследствие потока всасываемого воздуха.
Фиг. 6 соответствует сечению A-A на фиг. 5, при этом вложен фильтровальный мешок с зафиксированной поверхностной складчатой структурой в форме складок в виде ласточкина хвоста. Выполненные в форме скобы ребра входят между поверхностными складками фильтровального мешка и способствуют таким образом расправлению поверхностных складчатых структур. Это схематически показано на фиг. 6. Одновременно стенка фильтровального мешка удерживается на расстоянии от стенки полости для размещения фильтровального мешка, чтобы обеспечить таким образом протекание через всю фильтрующую поверхность фильтровального мешка. Как видно на фиг. 6, выполненные в форме скобы ребра имеют по направлению снаружи внутрь высоту 10 мм, 15 мм и 15 мм на обращенной от решетки стороне, и по направлению снаружи внутрь на обращенной к решетке стороне высоту 10 мм, 20 мм и 35 мм. Благодаря тому, что ребра имеют разрывы, обеспечивается свободная циркуляция очищенного воздуха в полости для размещения фильтровального мешка.
Кроме того, на фиг. 6 видна стенка полости для размещения фильтровального мешка. Вложенный фильтровальный мешок имеет несколько поверхностных складок, которые схематически показаны частично расправленными. Очищаемый воздух всасывается в фильтровальный мешок через впускное отверстие (обозначено стрелкой, направленной в полость для размещения фильтровального мешка), и выпускается через выпускное отверстие полости для размещения фильтровального мешка (обозначено стрелкой, направленной из полости для размещения фильтровального мешка). Перед выпускным отверстием находится решетка, которая предотвращает возможность блокирования выпускного отверстия фильтровальным мешком.
На фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7 впускное и выпускное отверстия показаны лишь схематически. Точные размеры впускного и выпускного отверстий полости для размещения фильтровального мешка приведены на фиг. 9b-9f.
Модель, которая точно воспроизводит размеры полости для размещения фильтровального мешка согласно фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 7, может быть заказана через Eurofilters N.V.
На фиг. 8 показан вид в поперечном сечении применяемого согласно изобретению фильтровального мешка с поверхностной складчатой структурой, а также его вид в поперечном сечении с размерами.
3. Узел двигателя и вентилятора для особенно благоприятных результатов предложенного в изобретении способа оптимизирования
В качестве узла двигателя и вентилятора был применен узел двигателя и вентилятора типа Domel KA 467.3.601-4 (можно заказать через Domel, d.o.o Otoki 21, 4228 Železniki, Slovenija). Посредством регулирования сетевого напряжения при помощи трансформатора моделировались узлы двигателя и вентилятора с различными средними потребляемыми мощностями. На фиг. 10a в качестве примера показаны параметры воздуха для узла двигателя и вентилятора со средней потребляемой мощностью 340 Вт.
Кроме того, в таблице 1 показаны характеристики для следующих средних потребляемых мощностей этого узла двигателя и вентилятора, а именно, для 425 Вт, 501 Вт, 665 Вт и 825 Вт. В таблице 1 кроме того показаны специфические параметры воздуха для узла двигателя и вентилятора, применяемого в ручном пылесосе, известном по состоянию техники (см. в этом отношении также фиг. 2a).
Если сравнивать узел двигателя и вентилятора Domel с низкой средней потребляемой мощностью 500 Вт и меньше с узлом двигателя и вентилятора, применяемым по состоянию техники, то можно констатировать, что он при аналогичном максимальном воздушном потоке и аналогичном коэффициенте полезного действия создает меньшее разрежение и меньшую максимальную производительность по воздуху, чем узел, известный по состоянию техники. В противоположность этому, узлы двигателя и вентилятора Domel, работающие при сетевом напряжении, при котором средняя потребляемая мощность получается выше 600 Вт, обнаруживают значительно больший максимальный воздушный поток, чем узел, применяемый в Vorwerk.
4. Ручные пылесосы в качестве особенно благоприятных результатов предложенного в изобретении способа оптимизирования
На фиг. 9a-9g показана схематическая конструкция ручных пылесосов, которые оказались особенно благоприятными в результате предложенного в изобретении способа оптимизирования.
В частности, на фиг. 9a, фиг. 9b и фиг. 9c показана полость для размещения фильтровального мешка (см. также фиг. 4-7). Как показано на фиг. 9c, на этой полости для размещения фильтровального мешка предусмотрен присоединительный элемент, который в деталях уже показан на фиг. 1e. К этому присоединительному элементу посредством присоединительных элементов "detail 03", "detail 04" и "detail 05", уже показанных на фиг. 1, и адаптерных элементов "detail 14" и "detail 15", показанных на фиг. 9f и фиг. 9g, присоединяют напольную насадку.
Верхняя часть присоединительного элемента согласно фиг. 1e является присоединительным патрубком для фильтровального мешка. Фиксирующая пластина и впускное отверстие фильтровального мешка должны быть согласованы с ним таким образом, что фильтровальный мешок может быть герметично вложен в полость для размещения фильтровального мешка.
Как также видно из фиг. 9c, присоединение полости для размещения фильтровального мешка к узлу двигателя и вентилятора осуществляется посредством присоединительного элемента, детально показанного на фиг. 9d и фиг. 9e.
Узел двигателя и вентилятора смонтирован в звукоизолирующем корпусе (см. фиг. 9a и фиг. 9b). Конструкция звукоизолирующего корпуса видна из фиг. 9b. Пластина звукоизолирующего корпуса, на которой закреплен узел двигателя и вентилятора, изготовлена из алюминия толщиной 5 мм. Для остальных пластин звукоизолирующего корпуса применены алюминиевые пластины с толщиной 2 мм. Этот корпус подвергнут демпфированию (исключая отверстия, показанные на фиг. 9a) при помощи звукопоглощающей пены с толщиной 25 мм. Такой звукоизолирующий узел предусмотрен во всех ручных пылесосах. Само собой разумеется, что в серийном устройстве полость для размещения фильтровального мешка и звукоизолирующий узел с интегрированным узлом двигателя и вентилятора будут предусмотрены в одном корпусе, содержащем выпускное отверстие в окружающую среду. В показанном на фиг. 9a прототипе корпус такого типа не рассматривался.
Фиг. 1c, фиг. 1e и фиг. 9d-9g являются техническими чертежами конкретного варианта выполнения присоединения полости для размещения фильтровального мешка к напольной насадке и к узлу двигателя и вентилятора, которые применены в настоящем изобретении. Эти технические чертежи обеспечивают возможность немедленного изготовления присоединительных элементов по готовому образцу. Наряду с этим выполнением возможны также произвольные другие варианты выполнения, если только внутренние размеры воздушных каналов не изменяются.
В таблице 2 приведены специфические параметры воздуха, которые частично получаются из фиг. 2b для состояния техники и из фиг. 10b согласно изобретению, описанному выше. Кроме того в данной таблице приведены также специфические параметры воздуха для следующих вариантов выполнения ручных систем для всасывания пыли согласно изобретению, в частности, при применении узлов двигателя и вентилятора с другой средней потребляемой мощностью.
В таблице 2 в строке «Специфические значения» указаны средняя потребляемая мощность и максимальные значения разрежения, воздушного потока, производительности по воздуху и коэффициента полезного действия. Кроме того, указаны параметры воздуха, которые устанавливаются с диафрагмой 40 мм при соответствующем стандарту всасывании на твердых полах (см. EN 60312, глава 5.1) и при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре. В частности, параметры воздуха обоих последних строк представляют особый интерес для повседневной эксплуатации системы для всасывания пыли.
Из значений таблицы 2 непосредственно получается, что для всех ручных пылесосов согласно изобретению коэффициент полезного действия при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре существенно выше, чем это известно по состоянию техники. По сравнению с системой Vorwerk получается возрастание более чем на 100%.
Коэффициент полезного действия на твердых полах у ручных систем для всасывания пыли согласно изобретению также существенно выше, чем у ручных систем для всасывания пыли, известных по состоянию техники. Иначе говоря, в системах для всасывания пыли согласно изобретению прикладываемая электрическая мощность существенно более эффективно преобразуется в производительность по воздуху, что обеспечивает возможность достижения при помощи значительно меньшей электрической потребляемой мощности такой же производительности по воздуху (например, на уилтонском ковре при помощи предложенной в изобретении системы, содержащей фильтровальный мешок с поверхностной складчатой структурой, при средней электрической потребляемой мощности 386 Вт достигается такая же производительность по воздуху, как при помощи системы Vorwerk при 936 Вт).
Эти результаты, значительно улучшенные по сравнению с состоянием техники, получаются вследствие того, что системы для всасывания пыли согласно изобретению оптимизированы не только в отношении того, что при заданной электрической потребляемой мощности достигается максимальная мощность всасывания, как это было обычным по состоянию техники, но и в отношении того, что воздушный поток при соответствующем стандарту всасывании на стандартном уилтонском ковре является максимально большим.
Таблица 3 соответствует таблице 2, однако при этом в ручной пылесос был установлен не порожний фильтровальный мешок, а фильтровальный мешок, заполненный 400 г стандартной пыли DMT8. Различия между известным состоянием техники и ручными системами для всасывания пыли согласно изобретению здесь даже еще больше, чем при порожнем фильтровальном мешке.
Это означает, что системы для всасывания пыли согласно изобретению не только обладают значительным превосходством при только что замененном фильтровальном мешке, но и кроме того, является меньшим снижение производительности в течение работы пылесоса, то есть, в течение заполнения фильтровального мешка. В соответствии с этим срок службы системы для всасывания пыли согласно изобретению больше, чем срок службы системы, известной по состоянию техники.
В таблицах 4 и 5 показаны потери, которые возникают, если узел двигателя и вентилятора монтируют в ручной пылесос: в таблице 4 для ручного пылесоса с порожним фильтровальным мешком, а в таблице 5 для ручного пылесоса с фильтровальным мешком, заполненным 400 г стандартной пыли DMT8.
Из таблицы 4 непосредственно следует, что в системе для всасывания пыли согласно изобретению характеристические потери применяемого узла двигателя и вентилятора в пылесосе существенно меньше, чем по состоянию техники. Характеристическими потерями являются потери максимального воздушного потока, максимальной производительности по воздуху и максимального коэффициента полезного действия. Максимальное разрежение как в системе согласно изобретению, так и в системе, известной по состоянию техники, изменяется лишь несущественно. В то время как в системе согласно изобретению потребляемая мощность едва изменяется, в системе Vorwerk она снижается.
Это показывает, что согласование узла двигателя и вентилятора с остальными компонентами системы для всасывания пыли в системах согласно изобретению также способствует превосходству этих систем по сравнению с состоянием техники.
То же самое можно увидеть из таблицы 5. Это означает, что узлы двигателя и вентилятора систем для всасывания пыли согласно изобретению не только лучше согласованы с остальными компонентами системы при только что замененном фильтровальном мешке, но и это согласование обеспечивается также в течение работы пылесоса, то есть, в течение заполнения фильтровального мешка.
Результаты, полученные для ручной системы для всасывания пыли, означают что для компактной системы для всасывания пыли, которая состоит из тех же самых компонентов, результаты станут еще лучше, чем для соответствующей ручной системы для всасывания пыли, так как в компактной системе для всасывания пыли предусмотрено обусловленное конструкцией более короткое соединение между напольной насадкой и полостью для размещения фильтровального мешка, так что эффект дросселирования, обусловленный соединением между напольной насадкой и полостью для размещения фильтровального мешка, может быть дополнительно уменьшен.
Так как вертикальные системы для всасывания пыли, по существу не содержащие шлангов и труб, имеют по сравнению с ручными системами для всасывания пыли лишь незначительно более длинное соединение между напольной насадкой и полостью для размещения фильтровального мешка, то значения для такой вертикальной системы для всасывания пыли будут лишь незначительно хуже, чем для ручной системы для всасывания пыли, так что по сравнению с состоянием техники всегда может быть достигнуто существенное улучшение.