ВАКУУМНОЕ ЧИСТЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ УЗЕЛ С ПОДВИЖНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ДЛЯ СОЗДАНИЯ КОЛЕБЛЮЩЕГОСЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
VACUUM CLEANING DEVICE, COMPRISING UNIT WITH MOVABLE SURFACE FOR GENERATING AN OSCILLATING AIRFLOW

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к вакуумному чистящему устройству, содержащему узел для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или поверхность, подлежащую очистке, для того чтобы частицы становились вытесненными из поверхности и принимались узлом.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вакуумная чистка является общеизвестным способом для удаления пыли с поверхностей, в частности полов. В общем, в области вакуумной чистки, всасывающая сила создается и прикладывается для побуждения пыли и частиц перемещаться с поверхности, подлежащей очистке, в другое место, такое как контейнер для сбора частиц. В процессе, может быть желательным встряхивать поверхность для облегчения удаления частиц с поверхности под воздействием всасывающей силы, как упомянуто. С этой целью, является возможным использовать инструмент для фактического контакта с поверхностью, подлежащей очистке. Однако, также является известным использовать другую технологию, а именно технологию, которая включает использование своего рода воздушного насоса, в которой воздушные волны создаются для вибрации поверхности, что может помочь частицам пыли выходить из поверхности.
US 7383607 раскрывает приспособление для встряхивания, которое является подходящим для применения в чистящей головке вакуумного очистителя и которое включает первый и второй пути потока. Каждый из этих путей потока имеет резонирующую полость и впускной/выпускной порт, который объединяет полость с пространством внутри чистящей головки. Генератор, такой как динамик с диафрагмой, создает волну переменного давления между портами. Волны давления распространяются от одного из портов в соотношении противофазы с волнами давления от другого из портов, таким образом уменьшая рабочий шум. Когда вакуумный очиститель, частью которого является приспособление для встряхивания, используется для очистки ковра, движение воздуха к/от портов побуждает ворс ковра вибрировать и служит для вытягивания пыли между волокнами ковра.
US 7383607 указывает, что в известном приспособлении для встряхивания, частота колеблющегося воздушного потока предпочтительно выбирается таким образом, чтобы быть при резонансной частоте ковра, подлежащего очистке. Следовательно, является предпочтительным, если частота работы является варьируемой.
Следует отметить, что приспособление для встряхивания, известное из US 7383607, помогает пыли выходить из ковра, но оно не способно эффективно освобождать пыль изнутри ковра и делать ее летающей в воздухе. Это не может быть сделано только посредством побуждения вибрации, как упомянуто, даже если частота, с которой осуществляется вибрация, находится в резонансном диапазоне.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является обеспечение вакуумного чистящего устройства, содержащего узел для освобождения пыли из поверхности, подлежащей очистке, которое представляет собой тот же самый тип, что и устройство, известное из US 7383607, что касается рассмотрения использования подвижной поверхности для создания перемещения воздуха, однако, которое является гораздо более эффективным. Цель достигается посредством вакуумного чистящего устройства, которое содержит узел для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или поверхность, подлежащую очистке, для того чтобы частицы становились вытесненными из поверхности и принимались узлом, в котором узел содержит корпус, имеющий внутреннее пространство, ограниченное стенкой корпуса, в которой предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие, подвижную поверхность, которая встроена в стенку корпуса, и средства для приведения в движение подвижной поверхности, которые приспособлены для осуществления колебательного перемещения поверхности, которое побуждает воздух поочередно втягиваться в корпус через отверстие и выталкиваться из корпуса через отверстие, и в котором, по меньшей мере, участок стенки корпуса, в котором расположено отверстие, предусмотрен с возможностью перемещения в узле.
В соответствии с настоящим изобретением, положение отверстия в узле может изменяться, вследствие того факта, что отверстие предусмотрено в подвижном составном элементе узла, который представляет собой стенку корпуса, или, по меньшей мере, ее участок. Следовательно, является возможным управлять узлом таким образом, что положение отверстия относительно поверхности, подлежащей очистке, постоянно задано так, чтобы обеспечить наиболее эффективное использование воздушного потока на различных стадиях колебательного перемещения подвижной поверхности. В частности, является возможным непрерывно менять положение отверстия между положением, в котором оно направлено к поверхности, подлежащей очистке, и положением, в котором оно направлено от поверхности, и обратно, причем является предпочтительным, если отверстие устанавливается в первое положение, когда имеет место впуск воздуха в корпус, и во второе положение, когда имеет место выходной поток воздуха из корпуса. Таким образом, достигается то, что может иметь место эффективный захват частиц пыли, при этом одновременно, частицы пыли предохранены от выдувания обратно к поверхности, с которой они только что были удалены.
Предпочтительно, узел содержит средства для прикладывания повторяющегося перемещения к предусмотренному с возможностью перемещения участку стенки корпуса. Когда такие средства используются и работают, является возможным фактически реализовать ситуацию, в которой перемещение предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса и колебательное перемещение подвижной поверхности приспособлены друг к другу соответствующим образом. Например, предусмотренный с возможностью перемещения участок стенки корпуса может быть предусмотрен с возможностью вращения, и прикладывающие перемещение средства могут быть приспособлены для прикладывания вращательного перемещения к предусмотренному с возможностью перемещения участку стенки корпуса. Также является возможным для прикладывающих перемещение средств быть приспособленными для прикладывания колебательного перемещения к предусмотренному с возможностью перемещения участку стенки корпуса. В любом случае, результаты эффективного удаления пыли достигаются, когда приводящие в движение средства приспособлены для осуществления колебательного перемещения подвижной поверхности с заданной частотой, причем прикладывающие перемещение средства приспособлены для осуществления повторяющегося перемещения предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса с той же частотой. В этом случае, положение, в котором отверстие направлено к поверхности, подлежащей очистке, может быть связано с входным потоком воздуха, а положение, в котором отверстие направлено от поверхности, может быть связано с выходным потоком воздуха, непрерывно во время колебательного перемещения подвижной поверхности, как уже объяснено выше.
В пределах объема настоящего изобретения, различные опции существуют для осуществления синхронизации частот перемещений подвижной поверхности и предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса. Прочная и надежная взаимосвязь между двумя перемещениями может быть получена, когда имеется механическая связь. Например, узел может содержать средства, которые приспособлены для перемещения вместе с предусмотренным с возможностью перемещения участком стенки корпуса и для механического переноса существенной части перемещения на подвижную поверхность. Практический вариант осуществления таких средств представляет собой кулачковую конструкцию.
В обычном способе применения настоящего изобретения, узел содержит вращаемый цилиндр, в котором стенка цилиндра функционирует в качестве предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса, и в котором подвижная поверхность приводится в движение с синусоидальным сигналом с частотой, идентичной частоте вращения цилиндра. В этом случае, впуск воздуха осуществляется во время одной половины оборота, а выходной поток воздуха осуществляется во время другой половины оборота. В процессе, отверстие обращено к поверхности, подлежащей очистке, в течение менее половины оборота, во время которого осуществляется впуск воздуха, предполагая, что поверхность является планарной, как во многих практических ситуациях. Поэтому, осуществляется неэффективное всасывание пыли. Это может быть предотвращено посредством побуждения подвижной поверхности перемещаться только во время части оборота цилиндра, что может быть осуществлено, когда приводящие в движение средства приспособлены для осуществления прерывистого перемещения поверхности. Другое решение находится в наличии гибкого составного элемента в качестве части предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса, причем отверстие предусмотрено в гибком составном элементе. Гибкий составной элемент может использоваться для контакта с поверхностью, подлежащей очистке, во время существенной части оборота цилиндра.
В месте, где отверстие расположено в предусмотренном с возможностью перемещения участке стенки корпуса, средства могут быть предусмотрены для встряхивания поверхности, подлежащей очистке. Эти средства могут представлять собой простые механические средства и могут содержать край, ограничивающий отверстие, или выступ, такой как ребро, например. Кроме того, может быть выполнено так, что средства для встряхивания поверхности, подлежащей очистке, во время перемещения предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса предусмотрены на внешней поверхности предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса. Такие средства могут содержать щеточные щетинки, например.
Как уже отмечено выше, предусмотренный с возможностью перемещения участок стенки корпуса может иметь форму, аналогичную стенке цилиндра. Как правило, цилиндр имеет две торцевые стенки и боковую стенку, проходящую между торцевыми стенками. В случае формы цилиндра предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса, боковая стенка может иметь круглый периметр, но также возможен эллиптический периметр. В последнем случае, дополнительное преимущество улучшенного механического встряхивания поверхности, подлежащей очистке, может быть получено во время вращения или колебания стенки цилиндра. Также, отверстие может иметь форму, аналогичную щели, проходящей вдоль, по меньшей мере, существенной длины боковой стенки, и подвижная поверхность может быть предусмотрена в одной из торцевых стенок. Тем не менее, также является возможным, что предусмотрены два или более отверстий, независимо от формы предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса.
Кроме того, в случае формы цилиндра предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки корпуса, является возможным, что этот участок также содержит трубкообразный элемент, который предусмотрен на боковой стенке, причем отверстие расположено на конце трубкообразного элемента. Трубкообразный элемент может помочь в определении направления выходящего потока воздуха и может иметь, по существу, радиальную ориентацию относительно продольной оси стенки цилиндра, но также возможны другие ориентации, включая, по существу, тангенциальную ориентацию.
Предпочтительно, подвижная поверхность приводится в движение таким образом, что имеет место асимметрия между фазами всасывания и нагнетания, причем узел, который является частью вакуумного чистящего устройства в соответствии с настоящим изобретением, может рассматриваться в качестве средства для создания так называемой искусственной струи. Это имеет место, когда приводящие в движение средства приспособлены для осуществления колебательного перемещения подвижной поверхности, которое побуждает воздух поочередно втягиваться в корпус через отверстие с различных направлений у отверстия и выталкиваться из корпуса через отверстие в виде направленной струи. Является очень хорошо возможным использовать выходящую направленную струю воздуха для транспортировки частиц пыли к требуемому месту, причем традиционный всасывающий воздушный поток, создаваемый вентилятором или тому подобным, в традиционных вакуумных чистящих устройствах может быть исключен.
При заданной частоте вибрации и заданной геометрии отверстия в стенке корпуса узла, направленная струя воздуха образуется, когда скорость воздуха через отверстие является достаточно высокой. Общеизвестным числом, которое применимо здесь, является так называемое число Струхаля, которое определяется, как изложено ниже:
<mrow><mi>S</mi><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mo>⋅</mo><mi>d</mi></mrow><mi>ν</mi></mfrac></mrow>
в котором Sr представляет собой число Струхаля, f представляет собой частоту перемещения поверхности, которая является частью узла, d представляет собой характеристический размер отверстия, и v представляет собой среднюю скорость воздуха в отверстии в фазе выходного потока цикла втягивания и выталкивания воздуха. В сущности, с целью обеспечения того, что искусственная струя осуществляется, является предпочтительным, если число Струхаля находится ниже определенного максимума, причем значение этого максимума связано с характеристиками рассматриваемого отверстия, в частности формой отверстия. Если отверстие представляет собой осесимметричное отверстие, например, круглое отверстие, является предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤1, и является более предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤0,5. В этом случае, диаметр отверстия представляет собой характеристический размер. Кроме того, если отверстие имеет вытянутую прямоугольную форму, с длинной стороной, которая, по меньшей мере, в 10 раз длиннее, чем короткая сторона, является предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤0,25, и является более предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤0,1. В этом случае, длина короткой стороны отверстия представляет собой характеристический размер. В общем, является предпочтительным, если число Sr Струхаля не выше чем 1.
В принципе, отверстие может иметь любую подходящую форму. Примером другого варианта, нежели чем осесимметричная форма и вытянутая прямоугольная форма, является квадратная форма. В этом случае, длина стороны отверстия представляет собой характеристический размер. При проектировании отверстия с квадратной формой, практично использовать критерий, который применим к случаю осесимметричной формы. При проектировании отверстия с прямоугольной формой, которая не является обязательно ни вытянутой прямоугольной формой, ни также квадратной формой, возможной опцией является использование критерия, который применим к случаю вытянутой прямоугольной формы.
С целью полноты освещения темы, следует отметить, что следующие две публикации являются релевантными в области критериев образования струи:
R. Holman, Y. Utturkar, R. Mittal, B.L. Smith и L. Cattafesta; Критерий образования для искусственных струй; журнал AIAA, том 43(10), стр. 2110-2116, 2005; и
J.M. Shuster и D.R. Smith; Изучение образования и скейлинга искусственной струи; газета AIAA 2004-0090, 2004.
Более того, следует отметить, что патентный документ США US 5 400 466 A раскрывает вакуумный очиститель с соплом для всасывания с вибрацией воздуха, посредством чего вибрации воздуха, вызываемые преобразователем, поддерживающимся и заделанным в корпусе сопла, используются для высвобождения частиц из изделия, подлежащего очистке. US 5 400 466 A раскрывает сопло для всасывания с вибрацией воздуха с наличием средств управления для регулирования как частоты, так и амплитуды воздушных волн, вызываемых преобразователем.
Является возможным использовать фильтр для защиты внутреннего пространства корпуса и отверстия от загрязнения. Когда это сделано, риск проникновения в пространство слишком большого количества пыли и повреждения подвижной поверхности внутри уменьшен до минимума, тогда как характеристики воздушного потока сохраняются.
В контексте настоящего изобретения, возможны многие практические варианты осуществления, причем тот факт, что положение отверстия, которое предусмотрено в стенке корпуса, и/или ориентация участка стенки корпуса, в котором предусмотрено отверстие, являются изменяемыми, может использоваться для различных целей, которые являются предпочтительными в области вакуумной чистки, включая цель всасывания частиц пыли в месте, которое находится очень близко к поверхности, подлежащей очистке, и выброса частиц для дальнейшей транспортировки в другое место, причем повторное загрязнение поверхности частицами предотвращено.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидными из и объяснены со ссылкой на нижеследующее подробное описание вариантов осуществления узла, который предназначен для применения в вакуумном чистящем устройстве.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение теперь будет объяснено более подробно со ссылкой на фигуры, на которых равные или аналогичные части обозначены одинаковыми ссылочными позициями и на которых:
на фигуре 1 схематично показана принципиальная компоновка узла, который предназначен для применения в вакуумном чистящем устройстве;
на фигуре 2 показаны входящий поток и выходящий поток воздуха, которые создаются на двух разных стадиях работы узла;
на фигуре 3 схематично показан разрез практического варианта осуществления узла;
на фигуре 4 показаны потоки воздуха, которые создаются во время двух разных стадий работы узла, показанного на фигуре 3;
на фигуре 5 схематично показана первая опция конструкции предусмотренного с возможностью перемещения корпуса, который является частью узла, приспособленного функционировать в соответствии с принципами настоящего изобретения, причем показаны два возможных положения корпуса;
на фигуре 6 показан вариант наличия гибкого выпускного сопла в корпусе, причем показаны три возможных положения корпуса с гибким выпускным соплом;
на фигуре 7 схематично показана альтернативная опция конструкции предусмотренного с возможностью перемещения корпуса, причем показаны два возможных положения корпуса; и
на фигуре 8 показаны четыре варианта для ориентации и направления вращения и смещения корпуса, показанного на фигуре 7.
Следует отметить, что на всех фигурах, стрелки используются для обозначения направлений соответствующих воздушных потоков и направлений соответствующих перемещений.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фигура 1 схематично показывает принципиальную схему узла 1, который предназначен для применения в вакуумном чистящем устройстве, и служит для иллюстрации сущности работы узла 1. В вакуумном чистящем устройстве (не показано на фигурах), узел 1 используется в месте сопла устройства, где осуществляется действие удаления пыли с поверхности, подлежащей очистке. В дальнейшем, предполагается, что поверхность, подлежащая очистке, представляет собой ковер, что не изменяет тот факт, что узел 1 также является применимым с другими типами поверхностей. Ввиду предполагаемого применения узла 1, узел 1 в дальнейшем также будет называться вакуумным чистящим узлом 1.
С целью полноты освещения темы, следует отметить, что общеизвестным фактом является то, что вакуумное чистящее устройство служит для удаления пыли с поверхности, подлежащей очистке, которая, как правило, представляет собой поверхность пола. Помимо сопла для затягивания пыли, традиционное вакуумное чистящее устройство содержит средство для создания всасывающей силы в месте сопла и вдоль внутреннего пути от сопла до точки для сбора пыли и средство для отделения пыли от воздуха. Во многих случаях, сопло соединено с точкой сбора пыли посредством подходящей трубки.
На фигуре 1 показан тот факт, что вакуумный чистящий узел 1 содержит корпус 10, имеющий внутреннее пространство 11, ограниченное стенкой 12 корпуса. Корпус 10 может иметь различные формы и размеры, в зависимости от обстоятельств конкретной ситуации. В любом случае, в стенке 12 корпуса предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 13, которое также может иметь различные формы и размеры. Также, имеется подвижная поверхность 30, которая встроена в стенку 12 корпуса. В практических случаях, подвижная поверхность 30 может содержать гибкую мембрану или тому подобное и может быть частью динамикообразного устройства, как схематично показано на фигуре 2, или любого другого подходящего типа устройства, в котором предусмотрены средства для приведения в движение подвижной поверхности 30. Например, подвижная поверхность 30 может представлять собой концевую поверхность поршня или поверхность пьезоматериала.
Когда вакуумный чистящий узел 1 работает и средства для приведения в движение подвижной поверхности 30 побуждаются выполнять свою функцию, подвижная поверхность 30 перемещается на ее месте в стенке 12 корпуса. Приводящие в движение средства приспособлены для осуществления перемещения назад и вперед поверхности 30 таким образом, что получается колеблющийся воздушный поток. Следует отметить, что на фигуре 1 перемещение назад и вперед поверхности 30 обозначено посредством двунаправленной стрелки.
На основе перемещения назад и вперед, осуществлены входящие потоки и выходящие потоки воздуха, но перемещение назад и вперед отдельно не создает общий воздушный поток. Во время фазы нагнетания, т.е. фазы, в которой воздух побуждается вытекать из отверстия 13, имеется отрыв потока в месте отверстия 13. В пределах объема настоящего изобретения, является возможным для работы приводящих в движение средств и геометрии корпуса 10 приспосабливаться друг к другу таким образом, что отрывной поток осуществляется с достаточно небольшим числом Струхаля, которое определяется отношением между частотой перемещения поверхности 30, характеристическим размером отверстия 13 и средней скоростью воздуха в отверстии 13 в фазе выходного потока цикла втягивания и выталкивания воздуха, как изложено ниже:
<mrow><mi>S</mi><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mo>⋅</mo><mi>d</mi></mrow><mi>ν</mi></mfrac></mrow>
в котором Sr представляет собой число Струхаля, f представляет собой упомянутую частоту, d представляет собой упомянутый характеристический размер, а v представляет собой упомянутую скорость. В случае, когда отверстие 13 представляет собой осесимметричное отверстие, является предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤1, и является более предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤0,5, и в случае, когда отверстие 13 имеет вытянутую прямоугольную форму, является предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤0,25, и является более предпочтительным, если удовлетворяется следующий критерий: Sr≤0,1.
Относительно средней скорости v воздуха в отверстии 13, следует отметить, что на практике можно ожидать, что скорость имеет определенное распределение по отверстию 13 и варьируется во время фазы выходного потока цикла. Следовательно, на практике, скорость v может определяться как скорость v, которая находится как среднее различных значений внутри отверстия 13, по всей площади отверстия 13, как среднее во время фазы выходного потока. Скорость v определяется различными факторами, включающими характеристики вибрационного движения поверхности 30 и геометрию корпуса 10. В контексте этой геометрии, имеются другие определяющие факторы, такие как размер поверхности 30, размеры отверстия 13 и объем внутреннего пространства 11 корпуса 10. Скорость v может определяться любым подходящим способом, включая применение алгоритма или выполнение измерений. Следовательно, является возможным сконструировать вакуумный чистящий узел 1, в котором удовлетворяется критерий относительно числа Sr Струхаля.
Вибрационное движение поверхности 30 побуждает воздух поочередно втягиваться во внутреннее пространство 11 корпуса 10 из окружающего пространства и снова выталкиваться в окружающее пространство. Благодаря наличию достаточно небольшого числа Sr Струхаля, достигается то, что имеет место асимметрия между фазами всасывания и нагнетания. Этот факт показан на фигуре 2, на которой направления воздушных потоков обозначены посредством стрелок. На левой стороне фигуры 2, можно увидеть, что при входном потоке воздух втягивается со всех направлений во внутреннее пространство 11 корпуса, и на правой стороне фигуры 2, можно увидеть, что при выходном потоке образуется направленная струя воздуха.
Колеблющийся струйный поток является подходящим для использования у сопла вакуумного чистящего устройства для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или ковер, таким образом пыль вытесняется из ковра и становится летающей в воздухе.
Что касается рассматриваемого вакуумного чистящего узла 1, возможны многие изменения в основном воплощении, как описано выше. В дальнейшем, упоминается только один из многих возможных примеров. Корпус 10 может иметь больше отверстий 13, таким образом может создаваться множество струй. Задняя сторона подвижной поверхности 30 может быть предусмотрена в герметичной оболочке для увеличения ее резонансной частоты. Кроме того, задняя сторона поверхности 30 может быть соединена с одним или более отверстий 13 в корпусе 10 также для создания больше струй. Так как струи, которые образуются передней и задней стороной поверхности 30, находятся в противофазе, достигается преимущество уменьшения до минимума излучаемого звука. С той же целью, может использоваться множество струй, образующихся множеством подвижных поверхностей 30, приводимых в движение в противофазе. Наоборот, множество подвижных поверхностей 30 может содержаться в одном корпусе 10 и соединяться с одним отверстием 13.
Фигура 3 служит для иллюстрации практического варианта осуществления вакуумного чистящего узла 1. По существу, в этом варианте осуществления, совокупность подвижной поверхности 30 и средства для приведения в движение поверхности 30, которое в дальнейшем будет называться генератором 31 искусственной струи, используется для всасывания пыли при входном потоке и затем ее эжекции по направлению к точке сбора пыли, такой как мешок, при выходном потоке струи. Точка сбора пыли не показана на фигуре 3, но на левой стороне фигуры можно увидеть стрелку, указывающую в направлении этой точки. Направление, в котором узел 1 предпочтительно перемещается по ковру 40, обозначено посредством стрелки, которую можно увидеть на правой стороне фигуры.
В показанном примере, вакуумный чистящий узел 1 содержит два корпуса 10, 20, а именно корпус 10, как описанный ранее, который связан с генератором 31 искусственной струи, и корпус 20, который используется для получения направленного струйного потока от первого упомянутого корпуса 10. С целью ясности, первый корпус 10 будет называться корпусом 10 генератора струи, а второй корпус 20 будет называться корпусом 20 всасывающего канала. Корпус 10 генератора струи имеет внутреннее пространство 11, стенку 12 корпуса и отверстие 13 в стенке 12 корпуса, как описано выше. В показанном примере, отверстие 13 предусмотрено на конце трубкообразного участка 14 корпуса 10, который в дальнейшем будет называться каналом 14 потока. Корпус 20 всасывающего канала имеет внутреннее пространство 21, стенку 22 корпуса и отверстие 23 в стенке 22 корпуса, которое находится в сообщении с отверстием 13 корпуса 10 генератора струи. Таким образом, когда направленный струйный поток выталкивается из корпуса 10 генератора струи, поток достигает внутреннего пространства 21 корпуса 20 всасывающего канала через отверстия 13, 23, как упомянуто.
С целью обеспечения возможности протекания воздуха от ковра 40 внутрь вакуумного чистящего узла 1, в узле 1 предусмотрено отверстие 41, которое обеспечивает доступ к внутреннему пространству 21 корпуса 20 всасывающего канала в месте, которое находится в непосредственной близости от отверстий 13, 23, через которые внутренние пространства 11, 21 двух корпусов 10, 20 находятся в сообщении друг с другом. В дальнейшем, отверстие 41, которое представляет собой область взаимодействия между внутренней частью узла 1 и наружной частью узла 1, будет называться отверстием 41 узла. Участок 42 внешней поверхности узла 1, который используется для обращения к ковру 40 и обеспечения возможности расположения узла 1 непосредственно над ковром 40, является планарным, тогда как в месте отверстия 41 узла предусмотрено ребро 43, которое несколько выступает относительно планарной области 42 в направлении ковра 40. Во время работы и перемещения узла 1, ребро 43 служит для раскрывания ворса ковра, тем самым облегчая выход пыли из ковра.
Канал 14 потока, который имеет отверстие 13 корпуса 10 генератора струи на его конце, проходит непосредственно над ребром 43. Во время работы, вибрационное движение подвижной поверхности 30, которая включена в стенку 12 корпуса 10 генератора струи, создает колеблющийся поток в канале 14 потока. Когда воздух втягивается в этот канал 14, он входит со всех направлений, как изображено посредством стрелок на изображении узла 1 на левой стороне фигуры 4. Когда воздух снова выталкивается, отделение потока заставляет его вытекать из канала 14 потока в виде направленной струи, как изображено посредством стрелки на изображении узла 1 на правой стороне фигуры 4. Струя дополнительно увлекает за собой воздух из ее окрестностей, как обозначено другой стрелкой на изображении узла 1 на правой стороне фигуры 4.
Когда подвижная поверхность 30 побуждается выполнять перемещение назад и вперед на ее месте в стенке 12 корпуса 10 генератора струи, пыль всасывается из раскрытого ворса ковра в канал 14 потока корпуса 10 генератора струи во время впускной фазы и эжектируется из канала 14 потока во внутреннее пространство 21 корпуса 20 всасывающего канала, по направлению к точке сбора пыли, во время фазы выходного потока струи. Кроме того, во время фазы выходного потока струи, увлечение вызывает удаление дополнительной пыли из ковра 40. В среднем, общий воздушный поток для вытеснения пыли не используется. Требуется только небольшой поток для транспортировки пыли от отверстия 41 узла до точки сбора пыли, который может создаваться подходящим средством, таким как вентилятор, (не показано) у точки сбора пыли. Это означает, что поток через ковер 40 и систему вакуумного чистящего устройства (трубопровод, фильтры и т.д.) является минимальным, приводя к, существенно, меньшим потерям по сравнению с традиционным вакуумным чистящим устройством, в котором один всасывающий воздушный поток используется для всех процессов, которые необходимо осуществлять, включая удаление пыли с поверхности, подлежащей очистке, и транспортировку пыли внутри устройства.
Настоящее изобретение особенно применимо для корпуса 10 генератора струи. Особый признак заключается в том, что, по меньшей мере, участок стенки 12 корпуса, в котором расположено отверстие, предусмотрен с возможностью перемещения в вакуумном чистящем узле 1, таким образом является возможным изменять положение отверстия 13 в узле 1 и, тем самым, изменять положение отверстия 13 относительно ковра 40 и/или изменять ориентацию участка стенки 12 корпуса и, тем самым, изменять направления входящих и выходящих воздушных потоков относительно ковра 40. С целью перемещения предусмотренного с возможностью перемещения участка стенки 12 корпуса во время работы вакуумного чистящего узла 1, может применяться любое подходящее средство (не показано). Предпочтительно, вакуумный чистящий узел 1 с предусмотренным с возможностью перемещения участком стенки 12 корпуса выполнен и работает так, чтобы иметь асимметрию между фазами всасывания и нагнетания, таким образом и с эффектами, как описано выше, но это не является необходимым в пределах настоящего изобретения.
В дальнейшем, описываются примеры, в которых весь корпус 10 является вращаемым в вакуумном чистящем узле 1. Это не изменяет тот факт, что в пределах объема настоящего изобретения, может быть выполнено так, что только участок стенки 12 корпуса предусмотрен с возможностью перемещения, при условии, что отверстие 13 имеется в этом участке. Кроме того, это не изменяет тот факт, что участок стенки 12 корпуса может быть предусмотрен так, чтобы быть подвижным другим образом, нежели чем быть вращаемым. Например, предусмотренный с возможностью перемещения участок стенки 12 корпуса может быть предусмотрен так, чтобы быть способным выполнять колебательное перемещение, т.е. перемещение назад и вперед, когда приведен в движение.
В основном варианте осуществления, предусмотренный с возможностью перемещения корпус 10 содержит полый цилиндр, имеющий две торцевые стенки и боковую стенку, проходящую между торцевыми стенками. На фигуре 5 схематично показан поперечный разрез, в общем смысле, цилиндрообразного корпуса 10. В показанном примере, боковая стенка 16 корпуса 10 имеет круглый периметр. Кроме того, в показанном примере, предусмотренный с возможностью перемещения корпус 10 также содержит сопло 17, которое предусмотрено таким образом, чтобы выступать относительно боковой стенки 16, причем отверстие 13 предусмотрено на свободном конце сопла 17. Корпус 10 является вращаемым вокруг продольной оси боковой стенки 16, как обозначено посредством изогнутой стрелки на фигуре 5.
Подвижная поверхность 30 для создания чередующихся входящих и выходящих воздушных потоков через отверстие 13 предусмотрена в торцевой стенке корпуса 10. Во время работы, частота и фаза колебаний воздушного потока и вращение корпуса 10 подобраны таким образом, что во время фазы впуска воздуха сопло 17 направлено к ковру 40, и пыль всасывается, тогда как во время фазы выходного потока воздуха, когда пыль эжектируется из сопла 17, сопло 17 направлено от ковра 40. Первая ситуация показана на левой стороне фигуры 5, а вторая ситуация показана на правой стороне фигуры 5. Является предпочтительным, если корпус 10 расположен таким образом, что во время фазы впуска воздуха осуществляется контакт между соплом 17 и ковром 40, таким образом получается дополнительное механическое встряхивание ковра 40.
Сопло 17 может быть предусмотрено вдоль всей боковой стенки 16 корпуса 10, или, по меньшей мере, вдоль ее существенной длины. В качестве альтернативы, множество сопел или другие подходящие составные элементы, такие как трубки, могут использоваться. Предпочтительно, сопло 17 выполнено из гибкого материала, таким образом механическое встряхивание не будет повреждать ковер 40. Применение гибкого сопла 17 показано на фигуре 6. Другой эффект, который получается, когда сопло 17 имеет гибкие свойства, заключается в том, что период, во время которого сопло 17 контактирует с ковром 40 во время фазы впуска воздуха, увеличен, что приводит к повышенной эффективности процесса удаления пыли. На фигуре 6, показаны три последовательных угловых положения корпуса 10, если смотреть слева направо, причем показано, что гибкое сопло 17 более или менее тянется через ковер 40, причем концевой участок с отверстием 13 отстает, в то время как сопло 17 находится в согнутом состоянии.
На фигурах 7 и 8 показан тот факт, что сопло 17 может быть расположено тангенциально относительно продольной оси боковой стенки 16 корпуса 10, а не радиально, как показано на фигурах 5 и 6. Тангенциальное расположение приводит к увеличенному времени контакта между соплом 17 и ковром 40 во время фазы впуска воздуха. В этом варианте осуществления, механическое встряхивание ковра 40 может быть улучшено благодаря дополнительным щеткообразным щетинкам (не показаны) на внешней поверхности корпуса 10.
На фигуре 7 показаны два возможных положения корпуса 10 относительно ковра 40, причем каждое положение связано с другой стадией вращательного движения корпуса 10 во время работы. С тангенциальным расположением сопла 17, как упомянуто, является возможным выбирать из разных комбинаций ориентации сопла и направления вращения относительно направления смещения по ковру 40. Это показано на фигуре 8 для варианта осуществления, показанного на фигуре 7. В частности, на фигуре 8 показаны следующие варианты:
- на левой верхней стороне, вращение корпуса 10 с соплом 17, направленным вперед, и смещение корпуса 10 в таком направлении, что сопло 17 выступает по направлению вперед, когда находится в положении, которое является наиболее близким к ковру 40;
- на правой верхней стороне, вращение корпуса 10 с соплом 17, направленным назад, и смещение корпуса 10 в таком направлении, что сопло 17 выступает по направлению назад, когда находится в положении, которое является наиболее близким к ковру 40;
- на левой нижней стороне, вращение корпуса 10 с соплом 17, направленным назад, и смещение корпуса 10 в таком направлении, что сопло 17 выступает по направлению вперед, когда находится в положении, которое является наиболее близким к ковру 40; и
- на правой нижней стороне, вращение корпуса 10 с соплом 17, направленным вперед, и смещение корпуса 10 в таком направлении, что сопло 17 выступает по направлению назад, когда находится в положении, которое является наиболее близким к ковру 40.
Варианты, показанные на левой верхней стороне и правой нижней стороне фигуры 8, могут быть наиболее предпочтительными, так как в этих комбинациях ориентации сопла 17 и перемещений, всасываемая пыль предохраняется от выпадения из сопла 17. Кроме того, когда применяется вариант, показанный на левой верхней стороне фигуры 8, имеет место большее сопротивление смещению вдоль ковра 40, так как направление вращения корпуса 10 задано против направления смещения корпуса 10. С другой стороны, степень механического встряхивания ковра 40 выше.
В вакуумном чистящем узле 1, могут применяться любые подходящие средства для приведения в движение подвижной поверхности 30. Например, эти средства могут представлять собой средства электродинамического типа и могут содержать динамик. Приводящие в движение средства/динамик и подвижная поверхность 30 могут иметь возможность перемещаться вместе с корпусом 10, или особая конструкция требуется для обеспечения достаточно герметичного соединения между подвижной поверхностью 30 и внутренним пространством 11 корпуса 10. В качестве альтернативы, одна или обе торцевые стенки цилиндра могут представлять собой подвижную мембрану, например, которая механически приводится в движение посредством перемещения корпуса 10 благодаря использованию кулачковой конструкции или тому подобного. Это также обеспечивает предпочтительную синхронизацию между направлением воздушного потока и положением отверстия 13 относительно поверхности 30, подлежащей очистке.
Для специалиста в данной области будет очевидным, что объем настоящего изобретения не ограничен на примерах, рассмотренных выше, но что возможны несколько его изменений и модификаций, не отклоняясь от объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Хотя настоящее изобретение было подробно проиллюстрировано и описано на фигурах и описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать только иллюстративными или примерными, а не ограничивающими. Настоящее изобретение не ограничено на раскрытых вариантах осуществления.
Изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть понятыми и осуществлены специалистом в данной области при осуществлении заявленного изобретения, из изучения фигур, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает другие этапы или элементы, и единственное число не исключает множество. Простой факт, что определенные меры изложены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не обозначает, что комбинация этих мер не может использоваться в качестве преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничение объема настоящего изобретения.
В этом тексте, только слово "пыль" используется для обозначения частиц, которые могут быть удалены с поверхности 40, подлежащей очистке, посредством использования вакуумного чистящего узла 1 в соответствии с настоящим изобретением. С целью полноты освещения темы, следует отметить, что настоящее изобретение является применимым для удаления многих типов частиц, включая частицы, которые обычно назывались бы частицами грязи, нежели чем частицами пыли, и которые все предполагаются охватываться посредством использования слова "пыль" в этом тексте.
Нормальное использование вакуумного чистящего устройства в соответствии с настоящим изобретением представляет собой использование в нормальной окружающей среде, в которой воздух окружает устройство. Тем не менее, настоящее изобретение также является применимым в случае, когда другой газ, нежели чем воздух, присутствует в непосредственной близости от вакуумного чистящего устройства. Следовательно, следует отметить, что "воздух" в этом тексте и прилагаемой формуле изобретения следует понимать так, чтобы представлять собой любой возможный газ, который может использоваться в процессе всасывания/нагнетания, который выполняется, когда работает узел 1, который является частью вакуумного чистящего устройства в соответствии с настоящим изобретением.
В пределах объема настоящего изобретения, предусмотренный с возможностью перемещения участок стенки 12 корпуса может перемещаться любым подходящим образом. В любой конструкции стенки 12 корпуса, в которой является возможным иметь вращательное перемещение, колебательное перемещение также является вариантом.
Настоящее изобретение может быть обобщено, как изложено ниже. Вакуумное чистящее устройство содержит узел 1 для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или поверхность 40, подлежащую очистке, для того чтобы частицы становились вытесненными из поверхности 40 и принимались узлом 1. Узел 1 содержит корпус 10, имеющий внутреннее пространство 11, ограниченное стенкой 12 корпуса, в которой предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 13, подвижную поверхность 30, которая встроена в стенку 12 корпуса, и средства для приведения в движение подвижной поверхности 30, которые приспособлены для осуществления колебательного перемещения поверхности 30, которое побуждает воздух поочередно втягиваться в корпус 10 через отверстие 13 и выталкиваться из корпуса 10 через отверстие 13. По меньшей мере, участок стенки 12 корпуса, в частности участок стенки 12 корпуса, в котором расположено отверстие 13, предусмотрен с возможностью перемещения в узле 1, таким образом положение отверстия 13 относительно поверхности 40, подлежащей очистке, может изменяться, причем является возможным связать фазу впуска воздуха работы подвижной поверхности 30 с положением, в котором участок стенки 12 корпуса, в котором предусмотрено отверстие 13, направлен к поверхности 40, и связать фазу выходного потока воздуха работы подвижной поверхности 30 с положением, в котором участок стенки 12 корпуса, в котором предусмотрено отверстие 13, направлен от поверхности 40. Таким образом, предотвращена ситуация, в которой частицы пыли могут выдуваться обратно из корпуса 10 по направлению к поверхности 40, и эффективность удаления пыли повышена.
Предпочтительно, в колеблющемся воздушном потоке, который осуществляется подвижной поверхностью 30 во время работы, имеет место асимметрия между фазами всасывания и нагнетания таким образом, что в фазе нагнетания создается струя (воздушный импульс). В частности, струя может осуществляться, когда так называемое число Sr Струхаля, которое находится, когда частота f перемещения подвижной поверхности 30 умножается на характеристический размер d отверстия 13 и делится на скорость v воздуха в отверстии 13, не выше, чем заданный максимум.
Настоящее изобретение относится к вакуумному чистящему устройству, которое оснащено узлом 1 для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или поверхность 40, подлежащую очистке, для того чтобы частицы становились вытесненными из поверхности 40 и принимались узлом 1, в котором узел 1 содержит корпус 10, имеющий внутреннее пространство 11, ограниченное стенкой 12 корпуса, в которой предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 13, подвижную поверхность 30, которая встроена в стенку 12 корпуса, и средства для приведения в движение подвижной поверхности 30, которые приспособлены для осуществления колебательного перемещения поверхности 30, которое побуждает воздух поочередно втягиваться в корпус 10 через отверстие 13 и выталкиваться из корпуса 10 через отверстие 13, и в котором, по меньшей мере, участок стенки 12 корпуса, в частности участок стенки 12 корпуса, в котором расположено отверстие 13, предусмотрен с возможностью перемещения в узле 1.
Кроме того, настоящее изобретение относится к узлу 1 для применения в вакуумном чистящем устройстве, для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или поверхность 40, подлежащую очистке, для того чтобы частицы становились вытесненными из поверхности 40 и принимались узлом 1, содержащему корпус 10, имеющий внутреннее пространство 11, ограниченное стенкой 12 корпуса, в которой предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 13, подвижную поверхность 30, которая встроена в стенку 12 корпуса, и средства для приведения в движение подвижной поверхности 30, которые приспособлены для осуществления колебательного перемещения поверхности 30, которое побуждает воздух поочередно втягиваться в корпус 10 через отверстие 13 и выталкиваться из корпуса 10 через отверстие 13, в котором, по меньшей мере, участок стенки 12 корпуса, в частности участок стенки 12 корпуса, в котором расположено отверстие 13, предусмотрен с возможностью перемещения.
Также, настоящее изобретение относится к применению в вакуумном чистящем устройстве узла 1, который содержит корпус 10, имеющий внутреннее пространство 11, ограниченное стенкой 12 корпуса, в которой предусмотрено, по меньшей мере, одно отверстие 13, в котором, по меньшей мере, участок стенки 12 корпуса, в частности участок стенки 12 корпуса, в котором расположено отверстие 13, предусмотрен с возможностью перемещения, и в котором узел 1 дополнительно содержит подвижную поверхность 30, которая встроена в стенку 12 корпуса, и средства для приведения в движение подвижной поверхности 30, которые приспособлены для осуществления колебательного перемещения поверхности 30, которое побуждает воздух поочередно втягиваться в корпус 10 через отверстие 13 и выталкиваться из корпуса 10 через отверстие 13, для аэродинамического воздействия на частицы пыли и/или поверхность 40, подлежащую очистке, для того чтобы частицы становились вытесненными из поверхности 40 и принимались узлом 1.