Циклонный сепаратор пыли и пылесос с таким сепаратором - RU2272555C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к циклонному сепаратору пыли и пылесосу, имеющему такой сепаратор, и в частности - к циклонному сепаратору с первым циклоном и несколькими вторыми циклонами, в котором в нижнем центре крышки входящего потока/исходящего потока, соединяющей первый и вторые циклоны, образован конический направляющий элемент для направления выходящего потока воздуха из первого циклона во вторые циклоны, и к пылесосу, имеющему такой циклонный сепаратор пыли.

В общем, циклонный сепаратор пыли завихряет поток воздуха в своей циклонной камере и использует центробежную силу, создаваемую завихренным воздухом, для отделения пыли от втянутого воздуха. Пылесос с типичным примером упоминаемого выше циклонного сепаратора пыли раскрыт в патентах США №№3,425,192 и 4,373,228, которые раскрывают циклонный пылеуловитель, который отделяет и улавливает пыль из втянутого воздуха с помощью нескольких циклонов. В раскрываемой системе относительно крупные частицы пыли отделяются от воздуха, втянутого в первый циклон. Прошедший первую фильтрацию поток воздуха идет во вторые циклоны или дополнительные циклоны, где мелкие частицы пыли отделяются от воздуха. В частности, патент США 3,425,192 раскрывает циклонную систему, в которой дополнительный циклон выполнен в верхней части первого циклона, в результате чего относительно крупные частицы пыли отделяются в основном циклоне, и при этом частично очищенный воздух идет в дополнительный циклон и очищается далее. Патент США 4,373,228 раскрывает циклонную систему с несколькими циклонами. Циклонная система согласно патенту США №4,373,228 имеет дополнительный циклон внутри первого циклона. Но обычные циклонные сепараторы, раскрытые в патентах США №№3,425,192 и 4,373,228, имеют много проблем.

Во-первых, по причине довольно сложной конструкции соединения первого циклона с дополнительным циклоном всасывающая сила, создаваемая в основном корпусе пылесоса, возможно будет поступать неровно, в результате чего ухудшатся рабочие показатели. Во-вторых, из-за громоздкости конструкции первого циклона и дополнительного циклона размер циклонного сепаратора, использующего эту систему, увеличен, чтобы обеспечивать те же качественные характеристики пылеулавливания. Поскольку циклонный сепаратор становится громоздким, то пылесос, использующий этот циклонный сепаратор, также становится громоздким и поэтому неудобным для пользователя при работе с ним и для его хранения. В-третьих, поскольку конструкция соединительного прохода между первым циклоном и дополнительным циклоном сложная, поэтому необходимо использование большего числа деталей, и цена изделия в связи с этим повышается.

Поэтому в промышленности имеется нерешенная задача устранения указанных недостатков.

Наиболее близкими аналогами являются циклонный сепаратор для пылесоса и пылесос, описанные в международной патентной публикации заявки WO 01/95780 (кл. А 47 L 9/16, опубл. 20.12.2001). При этом, известный из WO 01/95780 сепаратор для пылесоса содержит первый циклон для отделения пыли от воздуха, несколько вторых циклонов для отделения мелких частиц пыли от воздуха с помощью центробежной силы после отделения пыли в первом циклоне и крышку; а известный из WO 01/95780 пылесос содержит корпус пылесоса для создания всасывающей силы и втягивания пыли и воздуха, нижнюю щетку для втягивания пыли с очищаемой поверхности с помощью всасывающей силы, сообщающуюся по текучей среде с корпусом пылесоса, и установленный в корпусе пылесоса циклонный сепаратор, имеющий первый циклон для отделения пыли от воздуха, несколько вторых циклонов для отделения мелких частиц пыли от воздуха с помощью центробежной силы после отделения пыли в первом циклоне и крышку.

Настоящее изобретение разработано для решения указанных и других проблем известного уровня техники. Задача настоящего изобретения заключается в создании циклонного сепаратора пыли с повышенными показателями улавливания пыли за счет использования нескольких циклонных пылеуловителей, выполненного с возможностью исключения ослабления всасывающей силы с помощью компактной конструкции; и в создании пылесоса, имеющего такой циклонный сепаратор.

Указанные задачи и/или прочие признаки настоящего изобретения по существу решены и реализованы за счет создания циклонного сепаратора пыли для пылесоса, содержащего первый циклон для отделения пыли от воздуха, несколько расположенных по внешнему периметру вторых циклонов для отделения мелких частиц пыли от воздуха с помощью центробежной силы после отделения пыли в первом циклоне, и крышку, установленную на верхней части первого циклона и вторых циклонов и имеющую направляющий выступ, который выполнен снизу в ее центре и направляет выходящий из первого циклона воздух во вторые циклоны по воздушным проходам на крышке.

Предпочтительно, направляющий выступ имеет коническую форму.

Предпочтительно, крышка содержит направляющую текучей среды для формирования внешней части воздушного прохода, при этом соединяющие первый циклон со вторыми циклонами воздушные проходы направляют выходящий из первого циклона во вторые циклоны воздух более мелкими воздушными потоками по радиусу.

Предпочтительно, воздушный проход проходит от конического направляющего выступа по радиусу, соединяясь со вторыми циклонами, соответственно.

Предпочтительно, направляющая текучей среды соединена с первым циклоном и вторыми циклонами и имеет линейную часть при соединении с первым циклоном и скругленную часть при соединении со вторыми циклонами для закручивания воздуха, входящего во вторые циклоны.

Предпочтительно, крышка содержит несколько проходящих через нее выходных проходов для выхода через них воздуха из вторых циклонов.

Предпочтительно, крышка соединена со вторыми циклонами и часть выходных проходов входит во вторые циклоны, соответственно, и воздух из вторых циклонов выходит через выходной проход.

Предпочтительно, один конец каждого из выходных проходов соединен со вторым выходом, выполненным на одной стороне, и другой конец каждого из выходных проходов открыт к верхней части крышки.

Предпочтительно, первый циклон содержит первую камеру, в которой пыль отделяется от воздуха за счет центробежной силы, первый вход, который сформирован в первой камере и через который поступает воздух и пыль, и первый выход в первой камере, через который выходит воздух.

Предпочтительно, каждый из вторых циклонов содержит вторую камеру, в которой пыль далее отделяется от воздуха после отделения пыли в первом циклоне, второй вход, который сформирован во второй камере и через который воздух входит из первого циклона, и второй выход, который сформирован во второй камере и через который выходит воздух после удаления из него пыли.

Предпочтительно, первая камера имеет цилиндрическую, или по существу цилиндрическую, форму, а определенная часть второй камеры имеет форму усеченного конуса.

Предпочтительно, содержит крышку циклона, установленную на верхней части крышки, и пылеуловитель, соединенный с возможностью отсоединения с первым циклоном и вторыми циклонами.

Предпочтительно, крышка циклона имеет коническую форму с открытыми верхним и нижним пространствами.

Предпочтительно, вторые циклоны установлены по периферии первого циклона, окружая его, и первый и вторые циклоны выполнены за одно целое друг с другом.

Предпочтительно, вторые циклоны отделены друг от друга перегородкой.

Крышка содержит направляющий выступ, выполненный снизу в центре для направления воздуха, выходящего из первого циклона, во вторые циклоны. Направляющий выступ имеет форму конуса. Крышка имеет воздушный проход, соединяющий первый циклон со вторыми циклонами, в результате чего воздух, выходящий из первого циклона, направляется в виде меньших потоков по радиусу и поступает во вторые циклоны; причем внешнюю часть воздушного прохода образует направляющая текучей среды.

Воздушный проход проходит от конического направляющего выступа по радиусу и сообщается со вторыми циклонами, соответственно. Направляющая текучей среды соединена с первым циклоном и вторыми циклонами таким образом, что направляющая текучей среды имеет линейную часть, соединяющуюся с первым циклоном, и скругленную часть, соединяющуюся со вторыми циклонами, чтобы осуществлять вращение воздуха, поступающего во вторые циклоны. Крышка также содержит совокупность выходных проходов, которые проходят через крышку, чтобы воздух из второго циклона смог выходить через них. Крышка соединена со вторыми циклонами таким образом, что часть выходных проходов вставлена во вторые циклоны, соответственно; и воздух из вторых циклонов выходит через выходной проход. Один конец каждого из выходных проходов соединен со вторым выходом, сформированным на одной стороне; и другой конец каждого из выходных проходов открыт в сторону верхней части крышки.

Первый циклон имеет первую камеру, в которой пыль отделяется от воздуха центробежной силой, и первый вход, сформированный в первой камере и по которому поступает воздух и пыль; и первый выход, сформированный в первой камере, через которую выходит воздух. Каждый из вторых циклонов содержит вторую камеру, в которой продолжается улавливание пыли из воздуха после отделения пыли в первом циклоне, и второй вход, сформированный во второй камере, через который воздух входит из первого циклона; и второй выход, сформированный во второй камере, через который выходит воздух, из которого удалена пыль.

Первая камера имеет цилиндрическую форму, и определенная часть второй камеры имеет форму усеченного конуса. Также обеспечена крышка циклона, расположенная на верхней части крышки, и пылеуловитель, соединенный с возможностью отсоединения с первым циклоном и вторыми циклонами. Крышка циклона имеет форму конуса, с открытыми верхним и нижним пространствами. Вторые циклоны расположены по периферии первого циклона, окружая его, и первый и второй циклоны выполнены за одно целое друг с другом. Вторые циклоны отделены друг от друга перегородкой.

Кроме того, указанные задачи и/или прочие признаки настоящего изобретения по существу решены и реализованы за счет создания пылесоса, содержащего корпус пылесоса для создания всасывающей силы и для втягивания пыли и воздуха, нижнюю щетку для втягивания пыли с очищаемой поверхности с помощью всасывающей силы, нижнюю щетку, сообщающуюся по текучей среде с корпусом пылесоса, и циклонный сепаратор, установленный в корпусе пылесоса и содержащий первый циклон для отделения пыли от воздуха, несколько расположенных по внешнему периметру вторых циклонов для отделения мелких частиц пыли от воздуха с помощью центробежной силы после отделения пыли в первом циклоне, и крышку, установленную на верхней части первого циклона и вторых циклонов и имеющую направляющий выступ, который выполнен снизу в ее центре и направляет выходящий из первого циклона воздух во вторые циклоны по воздушным проходам на крышке.

Предпочтительно, направляющий выступ имеет коническую форму.

Прочие системы, способы, признаки и преимущества настоящего изобретения будут ясны специалисту при изучении прилагаемых чертежей и подробного описания. Предполагается, что все дополнительные системы, способы, признаки и преимущества входят в данное описание, находятся в объеме настоящего изобретения и охраняются прилагаемой формулой изобретения.

Упоминаемые выше особенности и другие признаки настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже подробного описания некоторых его вариантов воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Компоненты на чертежах необязательно даны в масштабе, и они в первую очередь предназначаются для пояснения принципов настоящего изобретения. При этом на чертежах аналогичные ссылочные позиции обозначают соответствующие детали на всех чертежах.

Фиг.1 - вид в перспективе, с пространственным разделением деталей, основной части циклонного сепаратора пыли согласно варианту воплощения настоящего изобретения,

Фиг.2 - сечение циклонного сепаратора пыли согласно варианту воплощения настоящего изобретения,

Фиг.3 - частичное сечение и вид в перспективе циклонного сепаратора пыли согласно варианту воплощения настоящего изобретения,

Фиг.4 - вид снизу крышки для входа и выхода циклонного сепаратора пыли согласно варианту воплощения настоящего изобретения,

Фиг.5 - вид снизу первого циклона и второго циклона циклонного сепаратора пыли согласно варианту воплощения настоящего изобретения,

Фиг.6 - схематическое сечение циклонного сепаратора пыли для горизонтального пылесоса согласно варианту воплощения настоящего изобретения, и

Фиг.7 - схематическое изображение в перспективе циклонного сепаратора пыли согласно варианту воплощения настоящего изобретения для вертикального пылесоса.

Циклонный сепаратор пыли согласно настоящему изобретению содержит первый циклон 111, несколько вторых циклонов 113, крышку 190, установленную на верхней части первого циклона 111 и вторых циклонов 113, для обеспечения входа в циклоны 111 и 113 и выхода из них; крышку 191 циклона и пылеуловитель 165. Вторые циклоны 113 расположены по внешнему периметру первого циклона 111 охватом.

Первый и вторые циклоны 111 и 113 выполнены за одно целое друг с другом, и перегородка 250 расположена между вторыми циклонами 113 (см. фиг.3). Перегородка 250 разделяет пространство между вторыми циклонами 113, и конструкция циклонного сепаратора 100 в целом усилена.

Вокруг вторых циклонов 113 образована цилиндрическая стенка 147 камеры. Стенка 147 камеры может иметь различные конфигурации, напр. конфигурацию прямоугольника, в зависимости от конструкции основного корпуса 10 пылесоса (см. фиг.5 и 6).

Первый циклон 111 имеет первую камеру 115, первый вход 121, первый выход 123 и решетчатый элемент 130. Первая камера 115 имеет цилиндрическую, или по существу цилиндрическую, форму, и содержащий пыль воздух завихряется в виде быстро вращающегося воздуха в первой камере 115 с обеспечением центробежного эффекта. Решетчатый элемент 130 расположен на стороне верхнего первого выхода 123 потока, чтобы отделенные от воздуха пыль или мусор не уходили обратно через первый выход 123. Решетчатый элемент 130 имеет корпус 131 решетки с совокупностью проходов для текучей среды, отверстие 133 решетки и уплотнительный элемент 135. Отверстие 133 решетки сформировано на одной стороне корпуса 131 решетки, с обеспечением сообщения по текучей среде, чтобы чистый воздух смог выходит через него. Уплотнительный элемент 135 сформирован на другой стороне корпуса 131 решетки, чтобы отделенные от воздуха пылевые загрязнители не могли уходить обратно.

Каждый циклон из числа вторых циклонов 113 содержит вторую камеру 145, второй вход 141 и второй выход 143. Конец второй камеры 145 имеет форму усеченного конуса. Пыль и загрязнители отделяются от воздуха за счет центробежного эффекта во второй камере 145. Воздух, выходящий из первого циклона 111, проходит через второй вход 141; и воздух, очищенный за счет центробежного эффекта во второй камере 145, выходит через второй выход 143.

Крышка 190 расположена на верхней части первого циклона 111 и вторых циклонов 113. Крышка 190 имеет воздушный проход 197, который соединяет, в виде сообщения по текучей среде, выход 123 первого циклона 111 со вторым входом 141 второго циклона 113; и направляющую 181 текучей среды, которая формирует выходной проход 199 и внешнюю сторону прохода 197 текучей среды. Конический направляющий выступ 183 образован снизу в центре крышки 190 и направляет воздух, выходящий из первого циклона 111, во вторые циклоны 113. Нужно отметить, что форму конического направляющего выступа 183 можно изменить. То есть, конический направляющий выступ 183 может иметь другую форму, такую как форма усеченного конуса, при условии, чтобы конический направляющий выступ 183 не ослаблял всасывающей силы воздуха, выходящего из первого циклона 111, чтобы воздушный поток эффективно направлялся во вторые циклоны 113.

Воздушные проходы 197 проходят от конического направляющего выступа 183 во вторые циклоны 113 по радиусу, в результате чего воздух из первого циклона 111 по радиусу направляется во вторые циклоны 113 меньшими потоками. Направляющая 181 текучей среды соединена с первым циклоном 111 и вторыми циклонами 113. Направляющая 181 текучей среды имеет линейную форму при соединении с первым циклоном 111 и скругленную форму при соединении со вторыми циклонами 113. Выходной проход 199 сообщается по текучей среде со вторым выходом 143 вторых циклонов 113 и вставлен во второй выход 143 крышки 190.

Соответственно, когда крышка 190 соединена со вторыми циклонами 113, то часть выходного прохода 199 вставлена во второй выход 143, чтобы чистый воздух мог выходить через выходной проход 199. Один конец выходного прохода 199 соединен со вторым выходом 143 вторых циклонов 113, и его другой конец выходит к верхней части крышки 190. Крышка 191 циклона выполнена в виде конуса или по существу в виде конуса, открытого к верхнему и нижнему пространствам. Крышка 191 циклона съемно установлена на верхней части крышки 190. Когда воздух, выходящий из вторых циклонов 113 через второй выход 143, накапливается, он выходит из циклонного сепаратора 100 пыли через верхнее отверстие 193, выполненное в верхнем пространстве крышки 191 циклона.

Пылеуловитель 165 имеет первый пылесборник 161 и второй пылесборник 163. Первый и второй пылесборники 161 и 163, соответственно, выполнены за одно целое друг с другом. Второй пылесборник 163 имеет цилиндрическую, или по существу цилиндрическую, форму и является полым. Второй пылесборник 163 съемным образом соединен с цилиндрической стенкой 147, сформированной на другой стороне вторых циклонов 113. Первый пылесборник 161 имеет цилиндрическую, или по существу цилиндрическую, форму и является полым. Первый пылесборник 161 расположен внутри второго пылесборника 163 и соединен с возможностью отсоединения с камерой 115 первого циклона 111.

Как показано на фиг.6, перегородка 17 установлена внутри корпуса 10 пылесоса, образуя камеру 12 для пыли на определенной стороне внутреннего пространства корпуса 10 пылесоса. В камере 12 для пыли установлен циклонный сепаратор 100 пыли. Первый вход 121 сформирован на внешней поверхности и на верхней стороне циклонного сепаратора 100 пыли. Когда электродвигатель (не показан) создает всасывающую силу, то воздух и пыль с очищаемой поверхности втягиваются в циклонный сепаратор 100 пыли через первый вход 121. Верхнее отверстие 193 образовано сверху в центре циклонного сепаратора 100 пыли, и поэтому воздух, очищаемый центробежной силой своего вращения, выходит вверх через верхнее отверстие 193.

Циклонный сепаратор 100 пыли применим не только для пылесоса горизонтального типа, но также и для пылесоса вертикального типа. Фиг.7 показывает пример применения циклонного сепаратора 100 пыли в пылесосе вертикального типа, и описывается подробно ниже.

Приводной узел электродвигателя (не показан) установлен в корпусе 10 пылесоса и действует для создания разрежения. Помимо этого, всасывающая щетка 60 подвижно соединена с нижней стороной корпуса 10 пылесоса. Установочная деталь 65 циклона расположена в средней части передней стороны корпуса 10 пылесоса. Проход 70, всасывающий воздух и по текучей среде сообщающийся с щеткой 60 всасывания, и проход 75 для выхода воздуха, по текучей среде сообщающийся с приводным узлом (не показан) электродвигателя, выполнены на внутренней стороне установочной детали 65 циклона, соответственно.

Первый вход 121 циклонного сепаратора 100 пыли по текучей среде сообщается с проходом 70, всасывающим воздух, и верхнее отверстие 193 по текучей среде сообщается с проходом 75 для выхода воздуха. Соответственно, запыленный воздух втягивается через щетку 60 всасывания и потом, после удаления пыли из втянутого воздуха в циклонном сепараторе 100 пыли, очищенный воздух проходит через верхнее отверстие 193 и проход 75 для выхода воздуха, и выходит наружу.

При создании всасывающей силы воздух и пыль втягиваются в корпус 10 пылесоса через нижнюю щетку 60, которая по текучей среде сообщается с корпусом 10 пылесоса. Втянутые воздух и пыль входят в первую камеру 115 через первый вход 121 циклонного сепаратора 100 пыли по касательной по отношению к первой камере 115. Пыль отделяется от втянутого воздуха в первом циклоне 111, и отделенная пыль и мусор улавливаются в первом пылесборнике 161. Запыленный воздух втягивается в первый циклон 111 за счет всасывающей силы, созданной в корпусе 10 пылесоса, и пыль отделяется в первом циклоне 111. To есть, воздух входит в первую камеру 115 первого циклона 111 через первый вход 121 и завихряется вдоль внутренней стенки первой камеры 115 по касательной по отношению к первой камере 115. Соответственно, воздух быстро вращается, создавая центробежную силу.

Поскольку относительно более легкие частицы более подвержены воздействию центробежной силы, поэтому меньшие и более легкие частицы собираются к центру первой камеры и выходят в потоке, который идет к первому выходу 123. Относительно более тяжелые частицы мусора выходят через первый выход 123 первой камеры 115, проходят через проходы 197 для воздуха и поступают во вторую камеру 145 через второй вход 141 вторых циклонов 113.

Поскольку воздушные проходы 197 проходят от центра крышки 190 по радиусу, то единый поток воздуха разделяется на несколько меньших воздушных потоков, что обеспечивает возможность более эффективной сепарации воздуха во вторых циклонах 113. В частности, воздух из первого циклона 111 разветвляется на меньшие воздушные потоки, которые частично вращаются при их прохождении по коническому направляющему выступу 183, расположенному снизу в центре крышки 190, и меньшие воздушные потоки втягиваются во вторые циклоны через воздушные проходы 197, которые по текучей среде сообщаются с коническим направляющим выступом 183.

Поскольку направляющие 181 текучей среды, формирующие внешнюю сторону воздушных проходов 197, скруглены в местах соединения между воздушными проходами 197 и вторыми циклонами 113, то поступающий воздух принимает вид спирального потока, когда входит во вторые циклоны 113. Таким образом создается повышенная центробежная сила, и поэтому исключается ослабление всасывающей силы.

Воздух далее очищается во второй камере 145 за счет центробежной силы. Более мелкие частицы мусора улавливаются во втором пылесборнике 163. Мелкие частицы пыли отделяются во вторых циклонах 113 и улавливаются во втором пылесборнике 163. Перегородка 250, сформированная между вторыми циклонами 113, предотвращает обратный уход пыли, а также облегчает улавливание пыли, когда отделенная пыль попадает во второй пылесборник 163. После отделения пыли чистый воздух скапливается на крышке 191 циклона через второй выход 143 второго циклона 113 и выходной проход 199 крышки 190 и выходит через верхнее отверстие 193, образованное в верхней части крышки 191 циклона (см. фиг.2).

То есть, воздух, который сначала очищается в первом циклоне 111, снова очищается во вторых циклонах 113, и относительно более мелкие частицы пыли удаляются во вторых циклонах 113. Поскольку втянутый воздух очищается в первом циклоне 111 для удаления крупных частиц пыли и снова очищается в нескольких вторых циклонах 113 для мелких частиц пыли, поэтому циклонный сепаратор 100 пыли обеспечивает эффективную очистку.

В циклонном сепараторе 100 пыли описываемой выше конструкции со ссылкой на определенный вариант воплощения настоящего изобретения соединительное расстояние между первым и вторым циклонами 111 и 113 короткое. При этом крышка 190, которая соединяется с первым и вторыми циклонами 111 и 113, исключает ослабление всасывающей силы и содействует потоку воздуха и также повышает эффективность пылеулавливания, поскольку поступающий во вторые циклоны 113 воздух образует вращающийся поток воздуха. Когда воздух выходит из циклонного сепаратора 100 пыли, воздух идет через корпус 10 пылесоса и выходит наружу.

Обычные циклонные сепараторы имеют ограниченную эффективность пылеулавливания и работают даже с ухудшением пылеулавливания. Но в описываемом выше циклонном сепараторе пыли крышка обеспечивает компактную соединительную конструкцию между первым и вторыми циклонами и исключает ослабление всасывающей силы. Поэтому эффективность пылеулавливания повышается.

Описанный вариант воплощения и преимущества приводятся только в качестве примера, и они не должны истолковываться как ограничивающие настоящее изобретение. Излагаемое здесь техническое решение легко применимо для других типов устройств. Описание осуществлений настоящего изобретения является пояснительным и не ограничивает объем притязаний; и специалистам в данной области техники будут очевидны многие варианты, модификации и изменения.

Реферат

Циклонный сепаратор пыли может быть использован в пылесосе и позволяет повысить эффективность улавливания пыли и исключить ослабление всасывающей силы с помощью компактной конструкции. Циклонный сепаратор содержит первый циклон для отделения пыли от воздуха, несколько расположенных по внешнему периметру вторых циклонов для отделения мелких частиц пыли от воздуха с помощью центробежной силы после отделения пыли в первом циклоне, и крышку, установленную на верхней части первого циклона и вторых циклонов и имеющую направляющий выступ конической формы, который выполнен снизу в ее центре и направляет выходящий из первого циклона воздух во вторые циклоны по воздушным проходам на крышке. Пылесос содержит корпус для создания всасывающей силы и для втягивания пыли и воздуха, нижнюю щетку для втягивания пыли с очищаемой поверхности с помощью всасывающей силы, нижнюю щетку, сообщающуюся по текучей среде с корпусом пылесоса, и указанный циклонный сепаратор, установленный в корпусе пылесоса. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула