ПЫЛЕСОС
VACUUM CLEANER

Область применения изобретения
Изобретение относится к пылесосу, содержащему
- вход для приема во время использования воздуха, подлежащего очистке, причем воздух, подлежащий очистке, содержит частицы, переносимые воздухом;
- выход для выпуска воздуха наружу из пылесоса;
- вентилятор для создания потока воздуха через пылесос посредством всасывания воздуха, подлежащего очистке, через вход пылесоса и посредством выпуска воздуха через выход наружу из пылесоса; и
- сепаратор, установленный с возможностью вращения вокруг оси вращения, для создания во время использования столба вращающегося воздуха для отделения по меньшей мере части частиц, переносимых воздухом, от потока воздуха, причем сепаратор содержит ряд лопаток для создания столба вращаемого воздуха, и каждая лопатка содержит переднюю поверхность и заднюю поверхность.
Предпосылки к созданию изобретения
Известен пылесос из заявки на патент США 2004/0068826 A1, посредством которого воздух с переносимыми воздухом макрочастицами и каплями воды перемещают от отверстия для входа воздуха к сепаратору. Сепаратор содержит чашеобразный корпус, содержащий дно и стенку, дополнительно определенный множеством лопаток, проходящих вверх от дна к открытому верху. Лопатки содержат изогнутую поверхность обтекания для повышенной сепарации макрочастиц и снижения аэродинамических потерь. Лопатки проходят в продольном направлении относительно корпуса и обычно имеют коническую форму в радиальном направлении относительно оси вращения сепаратора подобно аэродинамическому профилю. Изогнутая поверхность обтекания проходит вдоль длины каждой из лопаток. Сепаратор содержит лопатки для понуждения к перемещению воздуха и макрочастиц, переносимых воздухом, для вращения вокруг оси вращения сепаратора. Благодаря центробежным силам макрочастицы, переносимые воздухом, перемещаются в направлении от лопаток. Лопатки, проходящие в продольном направлении, определяют множество продольных зазоров или проемов, сформированных между ними. Текучую среду и макрочастицы затягиваются в наружное пространство сепаратора через зазоры. В сепараторе, вращаемом с относительно высокой угловой скоростью, на макрочастицы, воздух и воду, затянутые в сепаратор, воздействуют центробежные силы. Макрочастицы выбрасываются наружу из корпуса сепаратора, где они могут быть отброшены назад в водяную баню. Очищенный воздух затем выпускают из сепаратора через выход.
В Европейском патенте EP 1219223 A2 раскрыт пылесос со вспомогательной системой с жидкостью, снабженный сепаратором, вращаемым с высокой скоростью, имеющим форму усеченного конуса, сформированным из ряда радиальных спиральных лопаток, немного вогнутых наружу, ширина и толщина которых уменьшаются от толстого кольца, составляющего большое основание, к меньшему основанию с плоским низом, где упомянутые лопатки надежно удерживают с помощью внутреннего кольца; где упомянутый сепаратор предпочтительно выполнен в виде одной части из пластикового материала, отбалансированной посредством регулирования (в пресс-форме, используемой для ее формования) глубины полостей, выполненных в толстом кольце и в дне; на внутренние и наружные поверхности нанесено покрытие из эпоксидной краски для предотвращения образования влажных областей, которые могли бы приводить к колебаниям размеров, что в свою очередь могло бы вызывать вибрацию.
В Европейском патенте EP 0890335 A1 раскрыт сепараторный блок для пылесосов с жидкостной баней, используемый для отделения из вводимого воздуха частиц грязи и/или пыли, всасываемых с каплями воды, где сепараторный блок содержит по меньшей мере полый корпус, сформированный в виде усеченного конуса, собранного на ведущем валу всасывающего узла пылесоса; где полый корпус содержит с боковых сторон множество продольных прорезей для вывода введенных частиц грязи/пыли и/или капель жидкости; где сепараторный блок содержит опорный элемент в виде диска, снабженного отверстиями в осевом направлении и закрепленного на ведущем валу; где опорный элемент соединен с полым корпусом посредством периферического края с зубом для соединения с верхним краем полого корпуса; где опорный элемент содержит множество радиальных отверстий для пропуска всасываемого воздуха и множество выпускных прорезей, выполненных в радиальном направлении в части периферического края, определяющего зуб.
В заявке на патент США 2004/098958 A1 раскрыт сепаратор пылесоса для влажной уборки, содержащий дно и боковую стенку, соединенную с дном. Боковая стенка содержит пластины, которыми разграничены пазы, где через пазы проходит поток воздуха/газа во внутреннее пространство сепаратора, ограниченное дном и боковой стенкой, где поток воздуха/газа содержит частицы грязи/пыли и/или капли воды. Каждая пластина содержит по меньшей мере одну радиальную, наружную, расширенную секцию, проходящую в направлении вращения сепаратора, и по меньшей мере одну остальную секцию пластины, где по меньшей мере одной радиальной, наружной, расширенной секцией и по меньшей мере одной остальной секцией пластины (вместе) разграничена, соответственно, турбулентная камера. В настоящее время для обеспечения устойчивого развития существует потребность в устройствах с малой затратой энергии или в энергосберегающих устройствах. В результате этого имеет место постоянное стремление к снижению потребления энергии домашними аппаратами, например пылесосами.
Краткое описание изобретения
Целью изобретения является создание пылесоса упомянутого выше вида, обладающего повышенной эффективностью сепарации.
Эта цель достигается посредством использования пылесоса согласно изобретению, в котором передние поверхности лопаток наклонены относительно оси вращения для транспортирования частиц, переносимых воздухом, по меньшей мере в осевом направлении в зону уменьшенного соотношения между тянущими силами и центробежными силами.
Перед выпуском воздуха наружу из пылесоса поток воздуха подвергают воздействию сепаратора для отделения как можно большего количества частиц или макрочастиц, переносимых потоком воздуха, для очистки воздуха. Воздух, обладающий малой удельной массой, всасывают в сепаратор посредством вакуума, генерируемого турбиной или вентилятором. Частицы, переносимые воздухом, также всасываются в сепаратор вместе с воздухом, которым они переносятся. Вблизи сепаратора частицы, переносимые воздухом, попадают в столб вращающегося воздуха, создаваемый посредством вращения сепаратора с высокой скоростью. В верхней зоне тянущих сил, которыми транспортируют частицы к сепаратору и в столб вращающегося воздуха, частицы, переносимые воздухом, подвергают воздействию центробежных сил благодаря действию столба вращающегося воздуха. Следовательно, в столбе вращающегося воздуха частицы, переносимые воздухом, с одной стороны подвергают воздействию центробежных сил, которые стремятся выбросить частицы из сепаратора, а с другой стороны подвергают воздействию тянущих сил, которые стремятся захватить частицы, переносимые воздухом, и нести их в сепаратор и через сепаратор. Имеет место равновесие между тянущими силами и центробежными силами, благодаря чему действует процесс сепарации, и его эффективность специально определяют.
Если тянущие силы, действующие на частицу, переносимую воздухом, превосходят центробежные силы, действующие на упомянутую частицу, то частица заходит в сепаратор, таким образом нарушая общую эффективность сепарации. И наоборот, если центробежные силы превосходят тянущие силы, действующие на частицу, переносимую воздухом, то она выбрасывается из столба вращающегося воздуха и не проходит через сепаратор, таким образом приводя в результате к успешной сепарации и к повышению эффективности сепарации.
Сепаратор снабжен рядом лопаток, которыми транспортируют воздух при его заходе в сепаратор. Если рассматривать траекторию молекулы воздуха, заходящего в сепаратор, т.е. если рассматривать линию потока, то можно различить так называемые «переднюю поверхность» и «заднюю поверхность» лопатки. Это ведет к стороне или части лопатки, которая первой приближается к потоку воздуха, протекающему вдоль линии потока при вращении сепаратора; эту сторону называют «передней поверхностью» лопатки. Когда воздух продолжает движение вокруг лопатки, он затем достигает другой стороны лопатки, называемой «задней поверхностью» лопатки. Передняя поверхность лопатки является краем или стороной лопатки, которая обращена к потоку воздуха, который проходит к сепаратору и лопатке; задняя поверхность лопатки является последним краем или стороной движимой лопатки, как это показано направлением потока воздуха. Направление, параллельное оси вращения сепаратора, называют «осевым направлением».
Как пояснено выше, равновесие между тянущими силами и центробежными силами, действующими на частицы, переносимые воздухом, обуславливает эффективность сепарации. Это равновесие между тянущими силами и центробежными силами в осевом направлении обычно колеблется. Например, сепаратор может содержать ближнюю сторону, расположенную вблизи вентилятора, и отдаленную сторону, расположенную на отдалении от вентилятора. При такой конфигурации возможная картина потока, идущего от вентилятора и сепаратора, известна как так называемый «всасывающий поток». В таком всасывающем потоке тянущие силы вблизи вентилятора относительно высоки в сравнении с тянущими силами у отдаленного конца вентилятора, где центробежные силы подвержены меньшим колебаниям в осевом направлении. В контексте такого всасывающего потока важным является то, что скорости объемов воздуха, находящихся вблизи вентилятора, относительно высоки в сравнении со скоростями объемов воздуха, находящихся на относительно большом расстоянии от вентилятора. Как следствие этого, тянущие силы относительно велики вблизи вентилятора в сравнении с тянущими силами на большем расстоянии от вентилятора. Величина тянущих сил приблизительно сопоставима с обратной величиной квадрата скорости воздуха. Следовательно, в зоне уменьшенного соотношения тянущих сил и центробежных сил равновесие между тянущими силами и центробежными силами находится на стороне центробежных сил, что благоприятно для эффективности сепарации. Учитывая этот результат в повышении эффективности сепарации, изобретением признано, что благоприятным является направление частиц, переносимых воздухом, в зону уменьшенного соотношения между тянущими силами и центробежными силами. Это условие осуществляется посредством использования пылесоса согласно изобретению, в котором передняя поверхность расположена под наклоном для подачи воздуха и частиц, переносимых им, в осевом направлении, параллельном направлению оси вращения, предпочтительно в зону с уменьшенными тянущими силами относительно центробежных сил, где тянущие силы легче преодолевать посредством центробежных сил, воздействующих на упомянутые частицы. Таким образом, также относительно маленькие и легкие частицы могут быть отделены от потока воздуха. Повышение эффективности сепарации может быть реализовано без повышения скорости вращения сепаратора.
Сепаратор может быть изготовлен из жесткого материала, например полистирола с наполнителем из стекловолокна и т.п., и может быть получен литьевым формованием. Обычно формуемому компоненту сепаратора придают угол литьевого уклона для обеспечения возможности извлечения формованного компонента из его формы. Этот угол литьевого уклона создают посредством уменьшения толщины лопаток в осевом направлении. Толщина лопатки - это расстояние между первой точкой на передней поверхности и второй точкой на задней поверхности лопатки, где первая и вторая точки расположены на одинаковом расстоянии в радиальном направлении от оси вращения. Угол литьевого уклона определяется разницей наклонов передней поверхности и задней поверхности. Такой угол литьевого уклона не существенен для создания предвидимого воздействия на транспортирование или понуждения к перемещению частиц, переносимых воздухом, в осевом направлении. В противоположность этому наклон передней поверхности, требующийся для понуждения к перемещению частиц в осевом направлении и требующийся для существенного повышения эффективности сепарации согласно изобретению, превосходит величину угла литьевого уклона. Альтернативно тангенс угла наклона передней поверхности больше отношения толщины материала к длине лопатки в осевом направлении для получения предвидимой эффективности сепарации.
Утверждение «передние поверхности лопаток наклонены» не исключает наличия ненаклоненной точки (ненаклоненных точек) у передних поверхностей лопаток и, таким образом, это утверждение должно формулироваться как «по меньшей мере части передних поверхностей лопаток наклонены».
В варианте осуществления пылесоса согласно изобретению передняя поверхность содержит первую часть и вторую часть, где первая часть наклонена в положительном направлении, а вторая часть наоборот наклонена в отрицательном направлении, где упомянутые положительное и отрицательное направления являются противоположными направлениями, для направления частиц, переносимых воздухом, по меньшей мере в соответствующих противоположных осевых направлениях.
Целью понуждения к перемещению частиц в осевом направлении является транспортирование частиц, переносимых воздухом, в зону благоприятного соотношения между тянущей и центробежной силами, т.е. в зону повышенной эффективности сепарации. Благодаря обеспечению первой и второй частей, каждая из которых наклонена в другом направлении, поток воздуха, приближающийся к передней поверхности, либо разделяется и направляется к двум эффективным зонам, либо концентрируется и направляется к одной эффективной зоне. Этим укорачивают длину пути в осевом направлении, который частицы, переносимые воздухом, должны пройти, чтобы попасть в эффективную зону сепарации. Если эффективная зона расположена ближе в осевом направлении к середине лопатки, то частицы, переносимые воздухом, должны быть понуждены к перемещению к середине лопатки. Если эффективные зоны расположены ближе в осевом направлении к концам лопаток, то поток должен разделиться и двигаться к эффективным зонам, расположенным вблизи концов лопаток.
В очень благоприятном варианте осуществления пылесоса согласно изобретению вентилятор расположен соосно с сепаратором, где каждая лопатка содержит ближний и отдаленный концы, где ближние концы расположены между вентилятором и отдаленными концами, передние поверхности наклонены относительно оси вращения в таком направлении, чтобы направлять частицы, переносимые воздухом, к отдаленным концам.
В осевом направлении в сторону отдаления от вентилятора отношение между тянущими силами и центробежными силами существенно меньше, чем в местах, расположенных ближе в осевом направлении к вентилятору. Посредством наклона передних поверхностей генерируют встречный поток воздуха, способствующий предотвращению прохода частиц, переносимых воздухом, например частиц пыли и грязи, через сепараторный конец, и попаданию, загрязнению или даже повреждению различных отделений и компонентов пылесоса.
В другом варианте осуществления пылесоса согласно изобретению сепаратор содержит по меньшей мере одну пластину, расположенную перпендикулярно оси вращения, где лопатки расположены по меньшей мере с одной стороны пластины, где передние поверхности лопаток наклонены для транспортирования частиц, переносимых воздухом, в осевом направлении к пластине.
Около такой пластины дополнительные силы сверх тянущих и центробежных сил воздействуют на воздух поверхностью воздуха. Таким образом, посредством поверхности пластины и пограничного слоя воздуха, образующегося вблизи поверхности пластины, обеспечивают дополнительное выталкивающее воздействие или выталкивающую силу, противодействующую тянущим силам и способствующую центробежным силам выходу из столба вращающегося воздуха. Воздух «прилипает» к поверхности пластины. Сочетанием центробежных сил и выталкивающих сил, т.е. сил, вызываемых дополнительным выталкивающим действием, можно легче преодолевать тянущие силы, чем только одними центробежными силами таким образом, чтобы частицы, переносимые воздухом, выбрасывались из столба вращающегося воздуха более эффективно, обеспечивая в результате даже более успешную сепарацию. Так как пластина имеет две стороны, то лопатки могут быть расположены с обеих сторон, и выталкивающее действие может быть обеспечено как у лопаток, расположенных в осевом направлении над пластиной, так и у лопаток, расположенных в осевом направлении под пластиной. Кроме того, наклон лопаток, расположенных над пластиной, может быть таким, чтобы понуждать к перемещению частицы, переносимые воздухом, вниз к верхней поверхности пластины, а наклон лопаток, расположенных под пластиной, может быть таким, чтобы понуждать к перемещению частицы, переносимые воздухом, вверх к нижней поверхности пластины.
В дополнительном варианте осуществления пылесоса согласно изобретению сепаратор содержит две пластины, расположенные перпендикулярно оси вращения, присоединенные к противоположным в осевом направлении концам лопаток, где противоположные осевые направления расходятся в противоположные в осевом направлении стороны.
В таком варианте осуществления вблизи каждого конца в осевом направлении каждой лопатки относительно маленькие частицы могут легко отдаляться от сепаратора. Две пластины и лопатки, расположенные между ними, образуют конструкцию сегмента. Если два или большее количество таких сегментов выстроено вместе в осевом направлении, то получается сегментный сепаратор, содержащий соответствующее множество зон повышенной эффективности сепарации. В такой сегментной сборке сепаратора длина в осевом направлении путей потоков, т.е. длины путей, вдоль которых требуется нести частицы к зоне повышенной эффективности сепарации, могут быть значительно сокращены.
В еще одном другом варианте осуществления пылесоса согласно изобретению пластина имеет радиус, больший максимального расстояния между кромкой лопаток и осью вращения.
Во время вращения сепаратора над пластиной создается воздушный поток, противодействующий потоку воздуха, поступающему в сепаратор, и он вызывает силу, идущую от оси вращения, являющуюся дополнительной по отношению к центробежным силам. Чем больше пластина, тем больше сила, идущая от оси вращения.
В другом варианте осуществления пылесоса согласно изобретению по меньшей мере в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения, каждая лопатка изогнута от внутреннего края к наружному краю в направлении, противоположном направлению вращения, где внутренний край расположен ближе к оси вращения, чем наружный край.
Благодаря использованию лопаток, изогнутых таким образом, частицы с передней стороны лопаток понуждаются лопатками к перемещению от оси вращения.
В другом варианте осуществления пылесоса согласно изобретению лопатки содержат часть, расположенную спирально.
Такие лопатки могут быть легко изготовлены, так как угол, под которым передние поверхности наклонены относительно оси вращения, является постоянным вдоль длины лопатки в осевом направлении, т.е. вдоль осевой длины лопатки.
В другом варианте осуществления пылесоса согласно изобретению наклонная лопатка образует угол относительно оси вращения, который изменяется вдоль длины лопатки в осевом направлении; при использовании такой конструкции частицы, переносимые воздухом, понуждаются к перемещению посредством наклонных лопаток.
Посредством применения переменного угла наклона тенденцию к перемещению частиц, переносимых воздухом, в осевом направлении можно приспособить к их положению в осевом направлении, в котором они приближаются к сепаратору. Частицы, уже находящиеся вблизи эффективной зоны сепарации, не требуют такого большого перемещения в осевом направлении, как частицы, находящиеся относительно далеко от эффективных зон сепарации. Следовательно, посредством применения переменного угла наклона можно настраивать и дополнительно повышать общую эффективность сепарации.
Краткое описание чертежей
Изобретение ниже описано более подробно со ссылками на чертежи, на которых изображено:
на фиг.1 - схематический разрез вакуумного устройства согласно изобретению;
на фиг.2 - схематический вид в перспективе сепаратора вакуумного устройства, показанного на фиг.1;
на фиг.3 - вид сбоку в увеличенном масштабе части сепаратора, показанного на фиг.2;
на фиг.4A и 4B - виды снизу в увеличенном масштабе части сепаратора, показанного на фиг.2;
на фиг.5 - вид сбоку в увеличенном масштабе части сепаратора согласно другому варианту осуществления вакуумного устройства согласно изобретению;
на фиг.6 - схематическое представление лопатки.
Подобные части обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций.
Подробное описание вариантов осуществления
На фиг.6 схематически изображено поперечное сечение лопатки 25 сепаратора 15. Лопатку 25 вращают по часовой стрелке вокруг оси вращения 21 сепаратора 15. Направление вращения указано изогнутой стрелкой R. Фактический вариант осуществления сепаратора 15 обычно снабжен рядом таких лопаток; однако на фиг.6 показана только одна лопатка. Если рассматривать траекторию движения 32 молекулы воздуха, проходящего в сепаратор, т.е. если рассматривать линию потока, то можно различить так называемую переднюю поверхность 26 и заднюю поверхность 27 лопатки 25. Она ведет к стороне или части лопатки, которая первой приближается к воздуху, протекающему вдоль линии потока 32 при вращении сепаратора; эту сторону называют «передней поверхностью лопатки». Когда воздух продолжает свой путь вокруг лопатки, он затем достигает другой стороны лопатки, называемой «задней поверхностью» 27 лопатки. Передняя поверхность 26 лопатки - это сторона лопатки, обращенная к воздуху, идущему к сепаратору и к лопатке; задняя поверхность 27 лопатки - это последняя сторона движущейся лопатки, если смотреть в направлении движения потока воздуха.
На фиг.1 показан пылесос 1, содержащий корпус 2, в котором установлены две щетки 3, 4 с возможностью вращения вокруг осей 5, 6. Щетки 3, 4 приводят в движение от двигателя (не показан). Щетка 3 установлена с возможностью вращения по часовой стрелке (направление вращения указано стрелкой P3), а щетка 4 установлена с возможностью вращения против часовой стрелки (направление вращения указано стрелкой P4) вокруг соответствующих горизонтальных осей 5, 6. Щетки 3, 4 полностью укрыты корпусом 2 за исключением нижней стороны. Корпус 2 снабжен колесами (не показаны), поддерживающими оси 5, 6 на предварительно определенном расстоянии от поверхности, подлежащей чистке. Корпус 2 снабжен ручкой 7 со стороны, отдаленной от щеток 3, 4. Между ручкой 7 и щетками 3, 4 пылесос 1 снабжен резервуаром 8 для очистки жидкости в виде воды и контейнером 9 для сбора сора, жидкости и частиц 10, поднимаемых с поверхности 11, подлежащей чистке. Контейнер 9 для сбора сора обеспечен полой трубой 12, проходящей от отверстия 13 для входа воздуха между щетками 3, 4 в контейнер 9 для сбора сора. Со стороны контейнера 9 для сбора сора, противоположной трубе 12, расположены вакуумный вентилятор 14 и сепаратор 15, установленный с возможностью вращения.
При использовании пылесос 1 перемещают в направлении, указанном стрелкой P1, по поверхности 11, подлежащей чистке. Во время упомянутого перемещения щетки 3, 4 вращаются в противоположных направлениях P3, P4, т.е. вращаются навстречу друг другу вблизи поверхности 11, подлежащей чистке. Чистящую жидкость из резервуара 8 наносят с помощью щетки 3 на поверхность 11. Перемещая щетки 3, 4 по поверхности 11, подлежащей чистке, частицы грязи и других материалов отделяют от поверхности 11. Одновременно поверхность 11 очищают чистящей жидкостью. При дальнейшем перемещении пылесоса 1 в направлении, указанном стрелкой P1, отделенные частицы 10 и чистящую жидкость с поверхности перемещают вверх в отверстие 13 для входа воздуха благодаря вращательному движению щеток 3, 4, т.е. жидкость и частицы 10, поднятые с поверхности 11, подлежащей чистке, становятся взвешенными в воздухе. Кроме того, воздух с частицами 10, переносимыми воздухом, и чистящей жидкостью перемещают от отверстия 13 для входа воздуха в трубу 12 к контейнеру 9 для сбора сора посредством вакуумного вентилятора 14. В контейнере 9 для сбора сора большие частицы падают непосредственно вниз на дно контейнера 9 для сбора сора в грязную жидкость 16, уже поднятую или уже находящуюся в контейнере 9. Имеются также частицы, которые вместо падения непосредственно на дно контейнера 9 обладают тенденцией к перемещению к вакуумному вентилятору 14. Попадание этих частиц, обладающих тенденцией к перемещению вверх к вентилятору 14, в вентилятор 14 предотвращают с помощью сепаратора 15, действие которого обратно действию вакуумного вентилятора 14. Относительно тяжелые частицы перемещаются из сепаратора 15 и падают вниз в грязную жидкость 16. Относительно легкий воздух проходит через сепаратор 15 и проходит через вакуумный вентилятор 14, и очищенный воздух выходит из пылесоса через выпускное отверстие для воздуха.
На фиг.2-4B показаны другие виды сепаратора 15, установленного с возможностью вращения вокруг оси вращения 21. Сепаратор 15 содержит две круглые пластины 22, 23, имеющие различные диаметры. Центральная ось пластин 22, 23 представляет ось вращения 21. Пластина 22 имеет меньший диаметр, чем пластина 23, и снабжена центральным отверстием 24. Эта пластина 22 расположена ближе к вакуумному вентилятору 14, чем пластина 23. Пластины 22, 23 расположены на расстоянии друг от друга и соединены друг с другом лопатками 25. Каждая лопатка 25 имеет переднюю поверхность 26 и заднюю поверхность 27, если смотреть в направлении вращения R (см. фиг.2, 4A, 4B). Лопатки 25 наклонены относительно оси вращения 21, как это показано на фиг.3, и передняя поверхность 26 образует угол A с пластиной 23. Каждая лопатка 25 изогнута от внутреннего края 28 к наружному краю 29 в направлении, противоположном направлению вращения R, где внутренний край 28 расположен ближе к оси вращения 21, чем наружный край 29. Между лопатками 25 образованы проходы 30, через которые проходит воздух из контейнера 9 для сбора сора к вакуумному вентилятору 14 в направлении, показанном стрелкой P1 (см. фиг.2).
При вращении сепаратора 15 вокруг оси вращения 21 в направлении вращения R создается столб вращающегося воздуха посредством высокоскоростного вращения сепаратора 15. Воздух, обладающий малой удельной массой в сравнении с грязью и частицами, переносимыми воздухом, засасывается в сепаратор 15 под действием тянущих сил, вызываемых вакуумом, генерируемым вакуумным вентилятором 14. Частицы, переносимые воздухом, также увлекаются в сепаратор 15 вместе с воздухом, в котором они находятся во взвешенном состоянии. Вблизи сепаратора 15 частицы, переносимые воздухом, попадают в столб вращающегося воздуха. На верху тянущих сил, которые транспортируют частицы к сепаратору 15, и в столбе вращающегося воздуха частицы, переносимые воздухом, подвергаются воздействию центробежных сил благодаря действию столба вращающегося воздуха.
air
На фиг.4B показана относительная эпюра скоростей v воздуха и частиц, переносимых воздухом, в проходе 30 между задней поверхностью 27 одной лопатки 25 и передней поверхностью 26 другой лопатки 25 относительно лопатки 25. Как должно быть понятно специалисту в данной области, эта скорость относится к задней поверхности, так как лопатки вращают с высокой угловой скоростью. Как показано на чертежах, скорость воздуха около передней поверхности 26 намного меньше, чем около задней поверхности 27.
На фиг.4A и 4B показана траектория 32 молекулы воздуха 31, проходящего в сепаратор 15. После перемещения к передней поверхности 26 молекула воздуха 31 проходит вокруг наружного края 29 к задней поверхности 27. Затем она проходит через проход 30 и через отверстие 24 (см. фиг.2) к вакуумному вентилятору 14. Более тяжелая частица 10, переносимая воздухом, подвергается воздействию тянущих сил и центробежных сил. Если центробежные силы превосходят тянущие силы, то частица 10, переносимая воздухом, выбрасывается из столба вращающегося воздуха и не проходит через сепаратор 15. Более тяжелая частица 10 следует вдоль траектории 32 к передней поверхности 26 и от нее.
Благодаря кривизне лопаток 25 от внутреннего края 28 к наружному краю 29 в направлении, противоположном направлению вращения R, передние поверхности 26 также прикладывают толкающую силу к частицам 10 в направлении от оси вращения 21. Лопатка, оказывающая такое воздействие, известна как так называемая «незахватывающая» лопатка.
Как показано на фиг.3, частицы 10 направляются наклонными передними поверхностями 26 лопаток 25 в осевом направлении к пластине 23, расположенной дальше от вакуумного вентилятора 14, чем пластина 22. Вблизи пластины 23 тянущие силы меньше, чем вблизи пластины 22. Кроме того, вращаемая пластина 23 с большим диаметром создает выталкивающее воздействие на воздух вблизи пластины 23 в направлении от оси вращения 21. Благодаря выталкивающему воздействию выталкивающая сила действует на воздух и частицы 10, переносимые воздухом. Это выталкивающее воздействие противодействует тянущим силам и способствует центробежным силам, оказываемым со стороны столба вращающегося воздуха. Вблизи пластины 23 сочетание центробежных сил и выталкивающих сил может легко превосходить тянущие силы таким образом, чтобы также относительно легкие частицы, переносимые воздухом, выбрасывались из столба вращающегося воздуха вниз в грязную воду в контейнере 9, приводя в результате к успешной сепарации.
На фиг.5 показан вид сбоку сепаратора 41 согласно другому варианту осуществления пылесоса согласно изобретению. Сепаратор 41 содержит две пластины 42, 43 и лопатки 44, проходящие между пластинами 42 и 43. Обе пластины 42 и 43 имеют радиус, больший радиуса лопаток 44. Лопатки 44 изогнуты в плоскости, перпендикулярной оси вращения, для обеспечения незахватывающего действия, как это описано выше согласно ссылке на предыдущий вариант осуществления. Лопатки 44 также изогнуты в плоскости, параллельной оси вращения, как это показано на фиг.5. Кривизна в плоскости, параллельной оси вращения, такова, что передняя поверхность 45 содержит первую часть 46 и вторую часть 47, наклоненные в положительном направлении и в отрицательном направлении соответственно. Упомянутые положительное и отрицательное направления противоположны. Частицы 10 направляются любой частью, первой частью или второй частью, передней поверхности 45 лопатки 44 в противоположные стороны в осевом направлении к пластинам 42, 43.
Можно также использовать пластины, имеющие форму, отличную от круглой. Однако, учитывая то, что сепаратор должен обеспечивать сепарацию при высоких угловых скоростях, пластины предпочтительно не должны вносить слишком большой дисбаланс.
Может быть также установлен ряд сепараторов 15 один поверх другого, где центральное отверстие 24 проходит через все пластины, за исключением пластины, обращенной к контейнеру 9 для сбора сора, для предотвращения непосредственного захода воздуха и частиц, переносимых воздухом, в отверстие 24.
Другие варианты раскрытых вариантов осуществления, в которых применено изобретение, могут быть поняты и эффективно использованы на практике специалистами в данной области посредством изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слова, подобные словам «содержащий» и «обладающий», не исключают применения других элементов или этапов, а неопределенные артикли «a» или «an» не исключают множественности. Тот факт, что определенные меры повторяются во взаимозависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть с успехом использовано. Любые номера позиций, указанные в формуле изобретения, не следует толковать как ограничивающие объем изобретения.