УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ВСАСЫВАНИЯ ПЫЛЕСОСА
DEVICE FOR AUTOMATIC ADJUSTMENT OF VACUUM CLEANER SUCTION CAPACITY

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к устройству для автоматического регулирования мощности всасывания пылесоса, моторно-вентиляторный узел которого приводится в действие посредством предназначенной для этого электрической или электронной схемы регулирования, и перед пылеуловителем которого расположено всасывающее сопло.
Уровень техники
Потери мощности всасывания, обусловленные, например, забиванием пор мешка-пылесборника в пылесосе, во многих известных пылесосах могут компенсироваться ручным регулированием мощности всасывания, следствием чего часто является перерегулирование и перерасход энергии. Известные на сегодня устройства регулирования не учитывают этого.
Например, из патентной заявки ЕР 0678271 B1 известна схема для регулирования мощности всасывания пылесоса, к двигателю воздуходувного устройства которого присоединен полупроводниковый переключательный элемент, который может управляться посредством схемы управления. Схема управления этой схемы содержит сравнивающее устройство, на которое подается периодически изменяющийся сигнал и регулируемый управляющий сигнал, и на основании его выходного сигнала формируются управляющие импульсы для полупроводникового элемента. Управляющий сигнал для схемы управления может, на выбор, устанавливаться вручную на определенное значение или переключаться между двумя различными заданными значениями при помощи пневматического выключателя. Недостаток этой схемы заключается в том, что, во-первых, при регулировании мощности всасывания не учитываются свойства пола, а во-вторых, не учитывается степень наполнения пылесборника.
Из патентной заявки DE 4323222 С2 известен способ индикации уровня наполнения пылесборника в пылесосе, согласно которому пылесборник помещается в потоке воздуха, всасываемого воздуходувным устройством, в приемный отсек корпуса пылесоса, в целях индикации уровня наполнения производится измерение разности давлений внутри и снаружи пылесборника (в приемном отсеке пылесоса), а управление индикатором зависит от разности давлений. При этом пониженное давление измеряется в различных точках внутри приемного отсека, а следующее значение разности давлений между точками измерения рассчитывается на основании данных этих измерений и сравнивается с разностью давлений между внутренним пространством пылесборника и приемным отсеком, а индикация уровня наполнения пылесборника управляется в зависимости от результата этого сравнения. Недостаток такой схемы заключается в том, что предложенное измерение разности давлений позволяет сгенерировать только сигнал для оценки уровня наполнения пылесборника.
Из патентной заявки DE 3117507 С2 известно устройство для автоматического управления мощностью всасывания, предназначенное для двигателя с электрическим или электронным регулированием числа оборотов, приводящегося от него воздуходувного устройства и пылесоса с пылесборником, причем предусмотрены регуляторы числа оборотов, реагирующие на величину создаваемого пылесосом пониженного давления, причем, по меньшей мере, один выключатель, срабатывающий от разрежения, расположен в области пониженного давления пылесоса и имеет, по меньшей мере, два различных дискретных переключающих положения, соответствующих различным значениям пониженного давления, и причем выключатель, срабатывающий от разрежения, переключаясь, замыкает контакты, ступенчато управляя числом оборотов в зависимости от величины пониженного давления. Недостаток предложенной конструкции заключается в том, что она не учитывает уровень наполнения пылесборника.
Кроме того, известны устройства регулирования для пылесосов, которые регулируют мощность всасывания в зависимости от уровня наполнения пылеуловителя на основании показаний датчика давления и построенной характеристики прибора. Недостаток такого устройства регулирования заключается в том, что при замене всасывающего сопла для гладких покрытий на всасывающее сопло для мягких покрытий существенно увеличивается втягивающее усилие сопла. См., например, патентную заявку ЕР 0379680 В1.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение недостатков известных устройств для регулирования мощности всасывания. В частности, необходимо разработать устройство для пылесоса, которое обеспечит приблизительно постоянную мощность всасывания на сопле, независимо от уровня наполнения пылеуловителя и/или качества покрытия.
Поставленная задача решена признаками, раскрываемыми в пункте 1 формулы изобретения. Выгодные варианты исполнения изобретения, которые могут применяться по отдельности или в комбинации друг с другом, раскрываются в зависимых пунктах формулы.
Изобретение относится к устройству для пылесоса, в частности, пылесоса для полов, которое содержит: автоматическое электронное устройство регулирования мощности всасывания, воздуходувное устройство которого приводится от электродвигателя (в дальнейшем - моторно-вентиляторный узел) посредством приданной ему электрической или электронной схемы регулирования, и в котором перед пылеуловителем расположено всасывающее сопло; первый датчик давления, предназначенный для измерения пониженного давления (разрежения), создаваемого моторно-вентиляторным узлом и прикладываемого к пылеуловителю, и образующий вместе со схемой регулирования первый регулирующий контур, позволяющий на основании сигнала первого датчика давления поддерживать на заданном уровне пониженное давление (разрежение), прикладываемое к области за пылеуловителем; второй датчик давления, предназначенный для измерения пониженного давления (разрежения), прикладываемого к всасывающему соплу, и образующий вместе со схемой регулирования второй регулирующий контур, позволяющий на основании сигнала второго датчика давления поддерживать пониженное давление (разрежение), прикладываемое к всасывающему соплу, ниже заданного уровня, причем схема регулирования, как только сигнал второго датчика давления приближается к верхнему пороговому значению, прежде всего уменьшает мощность всасывания, регулируемую первым регулирующим контуром, и причем схема регулирования, как только сигнал второго датчика давления приближается к нижнему пороговому значению, прежде всего увеличивает мощность всасывания, регулируемую первым регулирующим контуром.
Предпочтительно, уменьшение или увеличение мощности всасывания зависит от величины, на которую сигнал второго датчика давления отстоит от пороговых значений. Выгодным образом это позволяет это позволяет представить пороговые значения в виде полосы с задаваемым диапазоном регулирования.
Также может оказаться выгодным соответствующее повышение или понижение верхнего и нижнего порогового значения для второго датчика давления в зависимости от пониженного давления, прикладываемого к всасывающему соплу. В частности, изменение порогового значения происходит, предпочтительно, в зависимости от распознанного качества покрытия.
Схема регулирования целесообразным образом отключает первый регулирующий контур, как только сигнал второго датчика давления превысит верхнее пороговое значение. Как только сигнал второго датчика давления опустится ниже нижнего порогового значения, первый регулирующий контур включается (снова).
Первый датчик давления, предпочтительно, располагается во всасывающем канале перед моторно-вентиляторным узлом.
Второй датчик давления может располагаться в подводящем штуцере, расположенном перед пылеуловителем, в рукоятке или, предпочтительно, в самом всасывающем сопле.
В частности, по соображениям экономии, в качестве второго датчика давления может использоваться пневматический выключатель.
Согласно следующему предпочтительному варианту исполнения изобретения максимальная мощность всасывания схемы регулирования может быть предварительно установлена путем ручного дискретного или плавного регулирования мощности посредством регулятора мощности. Так, на пылесосе можно установить диапазон мощности, подходящий, в том числе, для очистки чувствительных поверхностей.
Кроме того, выгодно построение в схеме управления специфичной для пылесоса характеристики моторно-вентиляторного узла. Это позволяет правильно интерпретировать даже малые отклонения в показаниях датчиков давления.
Вместо традиционного неподвижного сопла пылесос может оснащаться подвижным (приводимым) соплом. Это позволяет придать ему средство для определения качества покрытия, которое посредством контроля потока обеспечивает дополнительное распознавание качества покрытия. См. в этой связи более раннюю патентную заявку DE 102007021299.4 (в полном объеме). Такой сигнал, подаваемый на схему регулирования в качестве альтернативы или дополнения к сигналу второго датчика давления, выгодным образом позволяет повысить точность автоматического регулирования мощности всасывания. В частности, это позволяет по необходимости изменять пороговые значения и/или связанную с ними ширину диапазона регулирования.
Наконец, оказался достоверным способ, согласно которому вывод об уровне наполнения пылеуловителя делается на основании пониженного давления, измеренного в различных точках, и этот результат выводится в виде визуального и/или акустического сигнала.
В основе предлагаемого изобретения лежит принцип использования двух датчиков давления, которые, с одной стороны, измеряют пониженное давление на сопле, а с другой стороны - определяют разницу между пониженным давлением со стороны всасывания и пониженным давлением на моторно-вентиляторном узле, причем каждый из датчиков образует самостоятельный регулирующий контур, причем вышестоящая схема регулирования принимает решение о том, который из двух регулирующих контуров выполняет функции основного регулятора мощности воздуходувного устройства. Предпочтительно, датчики давления выполнены в варианте датчиков пониженного давления и подают на электронный блок линейные выходные сигналы.
Изобретение, в частности, обеспечивает автоматическое поддержание во время процесса всасывания приблизительно постоянной мощности всасывания на сопле в пределах установленного пользователем вручную диапазона мощности. Мощность всасывания на сопле, которую может ощущать пользователь, поддерживается, в целом, на постоянном уровне, независимо от уровня наполнения пылеуловителя. Также мощность всасывания автоматически подстраивается под различное качество покрытия. Так, при переходе на твердые полы мощность воздуходувного устройства уменьшается, а при переходе на ковровое покрытие увеличивается. Необходимости в ручном изменении диапазона мощности больше нет. Устройство позволяет точно распознавать различные режимы работы на основании измерения различных значений пониженного давления и, вместе со схемой регулирования, обеспечивает точную подстройку мощности всасывания.
Устройство согласно изобретению, предназначенное для пылесоса, увеличивает электрическую мощность моторно-вентиляторного узла лишь настолько, насколько это необходимо для оптимальной очистки конкретных поверхностей и насколько это требует соответствующий режим работы пылесоса. Тем самым устройство обеспечивает экономию энергии. Устройство поддерживает постоянную эффективность очистки в течение всего срока службы пылесоса. Поскольку на всасывающем сопле имеет место постоянная мощность всасывания, частицы пыли и грязи всегда забираются и направляются в пылеуловитель с постоянной мощностью всасывания. Это также способствует бережной обработке очищаемых поверхностей.
Краткое описание чертежей
Прочие выгодные варианты описываются ниже на основании представленного на фигурах варианта исполнения, которым, впрочем, изобретение не ограничивается. На фигурах схематично изображено:
Фигура 1: пылесос в варианте напольного пылесоса.
Фигура 2: блок-схема устройства, используемого в пылесосе.
Фигура 3: стилизованный график пониженного давления на втором датчике давления при различных режимах работы.
Осуществление изобретения
В приведенном ниже описании предпочтительных вариантов исполнения предлагаемого изобретения одинаковые обозначения относятся к одинаковым или сравнимым компонентам.
На фиг.1 схематично представлен пылесос 1, в данном случае - напольный пылесос, с корпусом 2 пылесоса и расположенным в нем пылеуловителем 3, который находится в потоке 4 всасываемого воздуха и соединяется с рукояткой 6 через подводящий штуцер 5 и гибкий всасывающий шланг посредством трубки 7 переменной длины с всасывающим соплом 8. В отсеке 9, в котором находится моторно-вентиляторный узел 10, перед узлом 10 обычно устанавливается защитный фильтр 12 двигателя.
Пылеуловитель 3 в настоящем описании обозначает как известный мешок-пылесборник, так и пылесборник без мешка (так называемый контейнер). Мелкая пыль, затягиваемая при всасывании, забивает или закупоривает поры мешка-пылесборника во все возрастающей степени, вследствие чего повышается внутреннее сопротивление воздуха. То же самое приблизительно справедливо для так называемого контейнера.
Мощность Р2 всасывания пылесоса зависит, в целом, от двух параметров. С одной стороны - от пониженного давления [мбар], создаваемого всасывающим устройством, с другой стороны - от потока воздуха [л/с]. Таким образом, мощность Р2 всасывания пылесоса является произведением пониженного давления и объема перемещаемого воздуха и изменяется пропорционально двум этим относительным величинам. Мощность Р2 всасывания пылесоса уменьшается с увеличением количества втянутой грязи, так как забитые поры мешка-пылесборника пропускают все меньше воздуха. Следствием является увеличение давления в приемном отсеке пылеуловителя 3.
На фиг.2 в качестве блок-схемы схематично представлена схема 24 регулирования с двумя регулирующими контурами 31 и 32, а также с присоединенными к ним датчиками 21 и 22 давления. Прикладываемое пониженное давление измеряется первым датчиком 21 давления и передается на схему 24 регулирования в виде электрического сигнала. Предпочтительно, первый датчик 21 давления располагается во всасывающем канале 11 моторно-вентиляторного узла 10. Благодаря этому в первый регулирующий контур 31 входит также установленный перед этим узлом защитный фильтр 12 двигателя. Первый регулирующий контур 31 повышает мощность на моторно-вентиляторном узле 10, если мешок-пылесборник повышает сопротивление воздуха, вследствие чего первый датчик 21 давления регистрирует повышенное давление. Мощность моторно-вентиляторного узла 10 изменяется подобным образом также в том случае, когда в потоке 4 всасываемого воздуха перед пылеуловителем 3 наблюдается изменение сопротивления. Пример такой ситуации - переход всасывающего сопла 8 с твердого пола на ковровое покрытие. Щетинки ковра затрудняют пропускание воздуха к всасывающему соплу 8, и давление на первом датчике 21 давления повышается. При переходе всасывающего сопла 8 с коврового покрытия на твердый пол давление на первом датчике давления понижается, через всасывающее сопло 8 может проходить больший объем воздуха, и, поэтому, первый регулирующий контур 31 уменьшает мощность моторно-вентиляторного узла 10.
Второй датчик 22 давления измеряет пониженное давление в потоке 4 воздуха в точке перед пылеуловителем 3. Возможны также альтернативные точки расположения второго датчика 22 давления в потоке 4 воздуха: подводящий штуцер 5, рукоятка 6, трубка 7 или непосредственно всасывающее сопло 8. Нет необходимости в физическом размещении датчиков 21, 22 пониженного давления в указанных точках. Достаточно забирать в этих точках пониженное давление посредством малых соединительных шлангов и передавать его на соответствующие датчики 21, 22 давления, которые могут быть расположены в других местах, в том числе, в отдельных малых корпусах. Если понижение давление на втором датчике 22 давления происходит слишком сильно, то схема 24 регулирования включается таким образом, что снижается мощность, выдаваемая моторно-вентиляторным узлом 10, вследствие чего пониженное давление на втором датчике 22 давления приближается к своему нижнему пороговому значению 42. Такое повышение давления на втором датчике 22 давления наблюдается в том случае, когда, например, всасывающее сопло 8 притягивается к ковру. Второй регулирующий контур 32 остается активным до тех пор, пока пониженное давление на втором датчике 22 давления снова не приблизится к своему нижнему пороговому значению 42.
На фиг.3 представлена типичная характеристика пониженного давления, измеренного вторым датчиком 22 давления в случае наличия препятствий для потока 4 воздуха во всасывающем сопле 8. Пониженное давление постоянно растет.При приближении к верхнему пороговому значению 41 мощность, выдаваемая моторно-вентиляторным узлом 10, уже снижена. После превышения верхнего порогового значения 41 мощность, выдаваемая моторно-вентиляторным узлом 10, резко повышается, и давление падает ниже нижнего порогового значения 42. Затем снова включается первый регулирующий контур 31, и мощность, выдаваемая моторно-вентиляторным узлом 10, повышается до тех пор, пока не будет достигнуто верхнее пороговое значение 41 или установившееся отрегулированное состояние.
Устройство для пылесоса согласно изобретению выгодным образом увеличивает электрическую мощность моторно-вентиляторного узла 10 лишь настолько, насколько это необходимо для оптимальной очистки конкретных поверхностей и насколько это требует соответствующий режим работы пылесоса 1. Тем самым устройство обеспечивает экономию энергии. Устройство поддерживает постоянную эффективность очистки в течение всего срока заполнения пылесборника пылесоса 1. Поскольку на всасывающем сопле 8 практически всегда имеет место постоянная мощность всасывания, частицы пыли и грязи всегда забираются и направляются в пылеуловитель 3 с постоянной мощностью всасывания. Это также способствует бережной обработке очищаемых поверхностей.