УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА И СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТ
DEVICE FOR PRE-PURIFICATION OF AIR AND ELECTRICAL TOOL CONTAINING IT

Настоящее изобретение относится к электродвигателям, в частности к области предварительной очистки воздуха, используемого для обдува электродвигателей.
Электродвигатели, используемые, например, в электроинструментах, часто охлаждаются воздушным потоком, содержащим механические примеси, попадание которых внутрь рабочего механизма может привести к серьезному повреждению электроинструмента. Поэтому уровень содержания механических примесей в воздушном потоке желательно уменьшать в каком-либо месте, находящемся перед рабочим механизмом (таким как электродвигатель или другое устройство) по потоку. Для отделения механических примесей от воздушного потока обычно используются устройства для предварительной очистки воздуха, также называемые предочистителями воздуха. В настоящее время эта задача обычно решается в промышленности путем оснащения электроинструмента сепаратором с независимой системой питания или сложным подключаемым к электроинструменту сепаратором, что, тем не менее, имеет такие недостатки, как дороговизна и сложность конструкции.
Из публикации US 8348727 В2 известно устройство для предварительной очистки воздуха, проходящего через электродвигатель электроинструмента, в частности угловой шлифовальной машины. Известное устройство содержит, помимо приводимого от ротора вентилятора, свободно вращающийся в воздушном потоке вентилятор, создающий силы, достаточные для удаления из воздушного потока механических примесей. Недостатком известного устройства является применение для очистки воздуха вращающегося узла, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность.
Поэтому имеется потребность в усовершенствованиях, способных преодолеть технические проблемы, существующие в уровне техники.
Основной проблемой, решение которой положено в основу настоящего изобретения, является проблема предварительной очистки воздуха, поступающего в электродвигатель.
Для решения вышеуказанной технической проблемы в одном аспекте изобретения предложен электроинструмент (технологическая машина с электрическим приводом), содержащий корпус и рабочий механизм, собранный в корпусе и содержащий шпиндель (выходной вал), выполненный с возможностью крепления на нем оснастки (принадлежности электроинструмента), и электродвигатель для прямого (безредукторного) или непрямого (осуществляемого посредством передаточного механизма) привода шпинделя, причем электродвигатель содержит статор и ротор, смонтированный на валу и снабженный вентилятором, способным создавать воздушный поток, проходящий через электродвигатель, причем на пути воздушного потока перед электродвигателем расположен циклонный сепаратор, содержащий по меньшей мере один входной воздушный канал, циклонную сепарационную камеру, сообщающуюся с входным воздушным каналом, циклонную пылесборную камеру, сообщающуюся с циклонной сепарационной камерой и расположенную у внешней периферии циклонной сепарационной камеры, и выходной воздушный канал, сообщающийся с циклонной сепарационной камерой и расположенный у внутренней периферии циклонной сепарационной камеры, причем электродвигатель расположен по потоку за выходным воздушным каналом.
В еще одном аспекте изобретения предложено устройство для предварительной очистки воздуха, содержащее электродвигатель, имеющий статор и ротор, смонтированный на валу в сборе с вентилятором, способным во время вращения создавать проходящий через электродвигатель воздушный поток, причем электродвигатель расположен по потоку перед вентилятором, причем на пути воздушного потока перед электродвигателем расположен циклонный сепаратор, содержащий по меньшей мере один входной воздушный канал, циклонную сепарационную камеру, сообщающуюся с входным воздушным каналом, циклонную пылесборную камеру, сообщающуюся с циклонной сепарационной камерой и расположенную у внешней периферии циклонной сепарационной камеры, и выходной воздушный канал, сообщающийся с циклонной сепарационной камерой и расположенный у внутренней периферии циклонной сепарационной камеры, причем электродвигатель расположен по потоку за выходным воздушным каналом.
В соответствии с изобретением циклонный сепаратор, расположенный по потоку перед электродвигателем, позволяет пропускать через электродвигатель очищенный в циклонном фильтре воздух, выходящий из выходного воздушного канала циклонного сепаратора, при том, что изобретение обеспечивает компактность и простоту конструкции, а также повышение эксплуатационной надежности.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен электроинструмент, содержащий корпус и рабочий механизм, собранный в корпусе и содержащий шпиндель, выполненный с возможностью крепления на нем оснастки, и электродвигатель для прямого или непрямого привода шпинделя, причем электродвигатель содержит статор и ротор, смонтированный на валу и снабженный вентилятором, способным создавать воздушный поток, проходящий через электродвигатель, отличающийся тем, что на пути воздушного потока перед электродвигателем расположен циклонный сепаратор, содержащий входной воздушный канал, циклонную сепарационную камеру, сообщающуюся с входным воздушным каналом, циклонную пылесборную камеру, сообщающуюся с циклонной сепарационной камерой и расположенную у внешней периферии циклонной сепарационной камеры, и выходной воздушный канал, сообщающийся с циклонной сепарационной камерой и расположенный у внутренней периферии циклонной сепарационной камеры, причем электродвигатель расположен по потоку за выходным воздушным каналом.
При осуществлении изобретения воздушный поток проходит через зазор между статором и ротором электродвигателя, также называемый радиальным воздушным зазором, и/или через зазор между электродвигателем и корпусом.
В частном варианте осуществления изобретения циклонная пылесборная камера выполнена с отверстием для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей.
В частном варианте осуществления изобретения циклонная пылесборная камера также содержит крышку, выполненную с возможностью закрытия отверстия для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей за счет разрежения, создаваемого воздушным потоком.
В частном варианте осуществления изобретения электроинструмент снабжен выключателем для управления работой электродвигателя, а циклонная пылесборная камера содержит крышку, кинематически связанную рычажным механизмом с выключателем для открытия и закрытия отверстия для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей.
В частном варианте осуществления изобретения кинематическая связь выключателя с крышкой такова, что перед пуском электродвигателя сначала закрывается крышка, а перед открытием крышки сначала останавливается электродвигатель.
В частном варианте осуществления изобретения шпиндель расположен перпендикулярно смонтированному на валу ротору и имеет свободный конец, обращенный к рабочей стороне, причем отверстие для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей открывается к рабочей стороне.
В частном варианте осуществления изобретения циклонная пылесборная камера продлена до рабочей стороны с образованием кармана пылесборной камеры, причем отверстие для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей выполнено в нижней части кармана пылесборной камеры.
В частном варианте осуществления изобретения циклонный сепаратор имеет несколько входных воздушных каналов, распределенных в окружном направлении и входящих в циклонную сепарационную камеру в тангенциальном направлении.
В частном варианте осуществления изобретения корпус снабжен воздухозаборными решетками, соответствующими входным воздушным каналам.
В частном варианте осуществления изобретения циклонный сепаратор выполнен в виде предварительно изготовленного цельного изделия, установленного в виде модуля в электроинструмент.
В частном варианте осуществления изобретения внутренняя стенка циклонной пылесборной камеры выполнена с полосообразными или точечными выступами для осаждения отделяемых от воздуха механических примесей.
В частном варианте осуществления изобретения циклонная пылесборная камера выполнена полностью или частично светопропускающей для возможности визуальной оценки количества собравшейся в ней пыли.
В частном варианте осуществления изобретения электроинструмент выполнен в виде угловой шлифовальной машины, электрического отбойного молотка, циркулярной пилы, электрической дрели, перфоратора или режущей машины.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложено устройство для предварительной очистки воздуха перед входом в электродвигатель электроинструмента, имеющий статор и ротор, смонтированный на валу в сборе с вентилятором, выполненным с возможностью создания воздушного потока, проходящего через электродвигатель, причем электродвигатель расположен по потоку перед вентилятором, отличающееся тем, что оно содержит циклонный сепаратор, расположенный на пути воздушного потока перед зазором, образованным между статором и ротором, или зазором, образованным между электродвигателем и корпусом электроинструмента, и содержащий по меньшей мере один входной воздушный канал, циклонную сепарационную камеру, сообщающуюся с входным воздушным каналом, циклонную пылесборную камеру, сообщающуюся с циклонной сепарационной камерой и расположенную у внешней периферии циклонной сепарационной камеры, и выходной воздушный канал, сообщающийся с циклонной сепарационной камерой и расположенный у внутренней периферии циклонной сепарационной камеры, причем электродвигатель расположен по потоку за выходным воздушным каналом.
В частном варианте осуществления изобретения циклонный сепаратор имеет несколько входных воздушных каналов, распределенных в окружном направлении и входящих в циклонную сепарационную камеру в тангенциальном направлении.
В частном варианте осуществления изобретения циклонная пылесборная камера выполнена с отверстием для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей.
В частном варианте осуществления изобретения циклонная пылесборная камера содержит крышку для открывания и закрывания отверстия для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей, способную активно или пассивно открывать и закрывать это отверстие.
Ниже приводится подробное описание конкретных вариантов осуществления изобретения, поясняемое чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 схематическое изображение предлагаемого в изобретении электроинструмента в перспективе;
на фиг. 2 схематическое изображение показанного на фиг. 1 электроинструмента в продольном разрезе;
на фиг. 3 - схематическое изображение показанного на фиг. 1 электроинструмента с пространственным разделением деталей;
на фиг. 4 - схематическое изображение показанного на фиг. 3 циклонного сепаратора в продольном разрезе;
на фиг. 5 схематическое изображение предлагаемого в изобретении циклонного сепаратора в поперечном разрезе плоскостью А-А, обозначенной на фиг. 1;
на фиг. 6 схематическое частичное изображение в продольном разрезе, показывающее крышку предлагаемого в изобретении электроинструмента во втором варианте его выполнения, находящуюся в открытом состоянии; и
на фиг. 7 - схематическое частичное изображение в продольном разрезе, показывающее изображенную на фиг. 6 крышку в закрытом состоянии.
Ниже со ссылками на чертежи рассматриваются конкретные варианты выполнения предлагаемого в изобретении электроинструмента 100.
Как показано на фиг. 1-5, электроинструмент 100 в данном варианте осуществления изобретения представляет собой угловую шлифовальную машину, содержащую корпус 10 и собранный в корпусе 10 рабочий механизм 20. Корпус 10 содержит передний корпус 101 и задний корпус 102, причем рабочий механизм 20 электроинструмента собран, в частности, в переднем корпусе 101. Рабочий механизм 20 электроинструмента содержит шпиндель 201, выполненный с возможностью крепления на нем оснастки, зубчатую передачу 203, приводящую шпиндель 201 во вращение, и электродвигатель 205, приводящий зубчатую передачу 203, причем электродвигатель 205 содержит статор 2051 и ротор 2053, смонтированный на валу и снабженный вентилятором 207, способным создавать воздушный поток F. Электродвигатель 205 расположен по потоку перед вентилятором 207. Воздушный поток F проходит через электродвигатель 205. На пути воздушного потока F перед электродвигателем 205 расположен циклонный сепаратор 30. Циклонный сепаратор 30 содержит входной воздушный канал 301, циклонную сепарационную камеру 303, сообщающуюся с входным воздушным каналом 301, циклонную пылесборную камеру 305, сообщающуюся с циклонной сепарационной камерой 303 и расположенную у внешней периферии циклонной сепарационной камеры 303, и выходной воздушный канал 307, сообщающийся с циклонной сепарационной камерой 303 и расположенный у внутренней периферии циклонной сепарационной камеры 303, причем выходной воздушный канал 307 направляет воздух к электродвигателю 205. Вентилятор 207 всасывает воздух, в результате чего в циклонной сепарационной камере 303 образуется вихревое течение, в котором относительно тяжелые частицы механических примесей, такие как пылевые частицы, отделяются от воздуха и попадают в циклонную пылесборную камеру 305, а обработанный в циклонном сепараторе чистый воздух направляется через выходной воздушный канал 307 к электродвигателю 205 для участия в работе электроинструмента, причем описанная выше очистка воздуха реализована с применением простой и эффективной конструкции, обеспечивающей эксплуатационную надежность электродвигателя и электроинструмента. Электроинструмент также содержит выключатель 209, управляющий пуском электродвигателя 205, причем циклонный сепаратор 30 и выключатель 209 смонтированы на заднем корпусе 102. Передний и задний корпуса конструктивно выполнены таким образом, что циклонный сепаратор 30 практически помещается в заднем корпусе 102, а рабочий механизм 20 электроинструмента - в переднем корпусе 101, с возможностью легкой разборки электроинструмента, что позволяет разделять эти компоненты и уменьшает время сборки и разборки и требования к точности.
Электродвигатель 205 в данном варианте осуществления изобретения расположен по потоку перед вентилятором 207, причем воздушный поток F в данном случае проходит через зазор G1 между статором и ротором электродвигателя 20 и/или через зазор G2 между электродвигателем и корпусом. Циклонный сепаратор 30 расположен на пути воздушного потока перед зазором G1 между статором и ротором и/или зазором G2 между электродвигателем и корпусом, а циклонная пылесборная камера 305 имеет отверстие 3051 для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей, таких как пыль, которые со временем собираются в циклонной пылесборной камере 305. Шпиндель 201 расположен перпендикулярно смонтированному на валу ротору 2053 и имеет свободный конец 2011, обращенный к рабочей стороне, причем отверстие 3051 для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей открывается к рабочей стороне. Конструктивное решение, согласно которому отверстие 3051 для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей, как и шпиндель 201, расположено с рабочей стороны, не только соответствует привычным для пользователя навыкам обращения с угловой шлифовальной машиной, но и удовлетворяет требованию компактности конструкции самой угловой шлифовальной машины.
Циклонная пылесборная камера 305 также содержит крышку 3053, способную закрывать отверстие 3051 для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей за счет разрежения, создаваемого воздушным потоком F. Крышка может быть выполнена в виде створки, шарнирно закрепленной с возможностью поворота, но может быть выполнена и в виде рукава из мягкой резины, если она может притягиваться для закрытия вышеупомянутого отверстия, когда вентилятор 207 работает, создавая разрежение. Циклонная пылесборная камера 305 продлена к рабочей стороне с образованием кармана 3055 пылесборной камеры, а отверстие 3051 для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей предусмотрено в нижней части кармана 3055 пылесборной камеры. Циклонная пылесборная камера 305 имеет форму усеченного конуса, а карман 3055 пылесборной камеры выполнен в виде углубления с рабочей стороны у большего основания усеченного конуса, в результате чего частицы механических примесей, падающие в карман 3055 пылесборной камеры, покидают основную область циклона, и им относительно трудно подняться снова, благодаря чему также объективно повышается степень улавливания пыли в циклонной пылесборной камере 305. Внутренняя стенка циклонной пылесборной камеры 305 снабжена несколькими полосообразными или точечными выступами (на чертежах не показаны), которые способствуют осаждению отделяемых от воздуха механических примесей, помогая затормаживанию и последующему оседанию частиц этих примесей.
Далее, как показано на фиг. 1-5, циклонный сепаратор 30 является предварительно изготовленным цельным изделием, устанавливаемым в виде модуля в электроинструмент 100, благодаря чему при нарастании на поверхности стенки циклонного сепаратора слоя пыли после продолжительного использования циклонный сепаратор можно легко демонтировать, очистить и поставить на место. Разумеется, циклонный сепаратор 30 также может быть частично ограничен существующей конструкцией: например, циклонная пылесборная камера 305 может быть частично открыта по наружной стенке, где она может ограничиваться стенкой корпуса вблизи выключателя. Корпус 10 снабжен несколькими воздухозаборными решетками 103, соответствующими входному воздушному каналу 301. Таким образом может осуществляться грубая фильтрация воздуха, поступающего в циклонный сепаратор 30, для предотвращения попадания в циклонный сепаратор 30 чрезмерно крупных частиц, которые могут повредить его. Для повышения расхода всасываемого воздуха в циклонном сепараторе 30 имеется несколько входных воздушных каналов 301, распределенных в окружном направлении. Входные воздушные каналы 301 входят в циклонную сепарационную камеру 303 в тангенциальном направлении, обеспечивая подачу воздуха в направлении, близком к направлению касательной к стенке циклонной сепарационной камеры 303, в результате чего поток, вводимый в циклонную сепарационную камеру, закручивается, что повышает эффективность разделения фаз. Кроме того, циклонная пылесборная камера 305 также может быть выполнена полностью или частично светопропускающей с возможностью визуальной оценки количества собравшейся в ней пыли, что позволяет своевременно и интуитивно понятным образом совершать действия по обслуживанию устройства для предварительной очистки воздуха.
В описанном выше первом варианте осуществления изобретения крышка 3053 может быть выполнена и установлена любым образом, если только обеспечивается возможность ее притяжения для перевода в закрытое состояние или удержания в закрытом состоянии под действием разрежения, тогда как других вариантах осуществления изобретения может быть отдельно предусмотрен выключатель управления крышкой, а кроме того, крышка может быть кинематически связана с существующим выключателем управления двигателем. Например, во втором варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 6 и 7, электроинструмент 100 имеет выключатель 209 для управления пуском электродвигателя 205, а циклонная пылесборная камера 305 также содержит крышку 3053, кинематически связанную рычажным механизмом с выключателем 209 для закрытия отверстия 3051 для выгрузки отделенных от воздуха механических примесей. Выключатель 209 посредством качающегося рычага 3054 обеспечивает следующее соотношение пуска и останова электродвигателя 205 с открытием и закрытием крышки 3053: перед пуском электродвигателя 205 сначала закрывается крышка 3053, а перед открытием крышки 3053 сначала останавливается электродвигатель 205. Циклонный сепаратор 30 предпочтительно расположен между электродвигателем 205 и выключателем 209, причем такое расположение не только выгодно с точки зрения размещения рычажного механизма, но и является независимым от рабочего механизма 20, что позволяет обслуживать устройство для предварительной очистки воздуха, не разбирая главную часть корпуса 10.
Описанные выше конкретные варианты приведены лишь для иллюстрации возможностей осуществления настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие объем патентных притязаний на изобретение. Например, хотя в рассмотренных вариантах шпиндель и электродвигатель связаны между собой зубчатой передачей, в других вариантах могут использоваться другие виды передач и даже безредукторный привод шпинделя (непосредственно от двигателя). Кроме того, хотя в качестве примера выше было рассмотрено применение настоящего изобретения в угловой шлифовальной машине, в действительности область применения циклонного сепаратора шире он может использоваться как часть устройства для предварительной очистки воздуха в электрических отбойных молотках, циркулярных пилах, электрических дрелях или перфораторах, режущих машинах и даже в неэлектрическом механизированном инструменте. Основными в контексте настоящего изобретения являются следующие признаки: устройство для предварительной очистки воздуха содержит электродвигатель, имеющий статор и ротор, смонтированный на валу в сборе с вентилятором, способным во время вращения создавать проходящий через электродвигатель воздушный поток, причем электродвигатель расположен по потоку перед вентилятором; на пути воздушного потока перед электродвигателем расположен циклонный сепаратор; циклонный сепаратор содержит по меньшей мере один входной воздушный канал, циклонную сепарационную камеру, сообщающуюся с входным воздушным каналом, циклонную пылесборную камеру, сообщающуюся с циклонной сепарационной камерой и расположенную у внешней периферии циклонной сепарационной камеры, и выходной воздушный канал, сообщающийся с циклонной сепарационной камерой и расположенный у внутренней периферии циклонной сепарационной камеры, причем выходной воздушный канал сообщается с электродвигателем.
Таким образом, специалист может изменять и дорабатывать описанные выше варианты осуществления изобретения, не выходя за рамки патентных притязаний, определяемых формулой изобретения. Соответственно, под патентные притязания, определяемые формулой изобретения, также подпадают любые эквивалентные технические решения.