Отделительное устройство - RU2531897C2
Код документа: RU2531897C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к отделительному устройству, которое предназначено для отделения частиц от потока текучей среды. В частности, помимо прочего, изобретение относится к пылесосу, содержащему такое отделительное устройство, которое предназначено для удаления частиц пыли из запыленного потока воздуха.
Известные отделительные устройства, помимо прочего, используются в пылесосах и являются, например, циклонными отделительными устройствами. Известно, что такие циклонные отделительные устройства содержат низкоэффективный циклон, предназначенный для отделения сравнительно больших частиц, и высокоэффективный циклон, который расположен по потоку после низкоэффективного циклона и предназначен для отделения мелких частиц, оставшихся в потоке воздуха (смотри, например, документ ЕР 0042723 В).
Независимо от типа используемого отделительного устройства, существует риск прохождения небольшого количества грязи и пыли через отделительное устройство и его попадания в вентиляторный блок, приводимый в действие двигателем. Нежелательно, чтобы частицы грязи и пыли проходили через вентилятор двигателя и вентиляторный блок, так как в результате этого вентилятор может быть поврежден или может работать менее эффективно.
Для решения этой проблемы некоторые пылесосы содержат фильтр тонкой очистки, расположенный на пути течения воздуха между отделительным устройством и генератором потока воздуха. Этот фильтр, известный как фильтр, расположенный перед двигателем, используется для извлечения любых мелких частиц пыли и грязи, остающихся в потоке воздуха после его прохождения через отделительное устройство.
Также известно, что фильтр можно располагать на пути течения воздуха по потоку после генератора воздушного потока с целью извлечения любых оставшихся частиц грязи и пыли до выхода воздушного потока из устройства. Этот тип фильтров известен как фильтры, расположенные после двигателя. Фильтры, расположенные после двигателя, также захватывают частицы, образовавшиеся из щеток двигателя.
Фильтры в сборе используют в пылесосах фирмы Dyson, например, в моделях DC04, DC07, DC12, DC14 и DC15. Принцип, согласно которому работают фильтры в сборе этого типа, описан в документах GB 2349105 и ЕР 1239760 В.
В пылесосах желательно, чтобы эффективность отделения пыли была настолько высокой, насколько возможно при одновременном поддержании подходящего срока эксплуатации фильтра.
Соответственно, в настоящем изобретении предложено отделительное устройство, содержащее первую ступень циклонной очистки, вторую ступень циклонной очистки, расположенную по потоку после первой ступени циклонной очистки, и фильтр, расположенный по потоку после второй ступени циклонной очистки, при этом фильтр, по меньшей мере, частично окружен первой ступенью циклонной очистки.
Это обеспечивает компактную конструкцию. В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтр может быть заграждающим фильтром. Здесь под «заграждающим фильтром» понимается фильтр, который улавливает и удерживает частицы грязи и пыли в корпусе фильтра.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтр может быть удлиненным. Другими словами, предпочтительно, чтобы размеры фильтра в длину были больше размеров в ширину. В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтр может быть расположен продольно в отделительном устройстве. Предпочтительно, чтобы продольная ось фильтра находилась на одной линии с продольной осью отделительного устройства. В идеале фильтр может проходить продольно через центр отделительного устройства.
В поперечном сечении фильтр может иметь любую форму, например, его поперечное сечение может быть круглым, квадратным или треугольным. В качестве альтернативы фильтр может быть рукавным фильтром. Здесь под «рукавным фильтром» понимается, в общем, трубчатый фильтр с закрытым нижним концом. Фильтр может быть деформируемым, например, он может быть выполнен из мягкого складного материала или ткани. Фильтр может быть расположен в корпусе фильтра, например удлиненном корпусе фильтра. Кроме того, фильтр может содержать одно или несколько уплотнений, например, уплотнение, выполненное из деформируемого материала, например, пластика или резинового материала. Наиболее предпочтительно, чтобы уплотнение было расположено так, чтобы при использовании отделительного устройства весь или по существу весь воздух, который проходит вторую ступень циклонной очистки, проходил через фильтр.
Фильтр может быть выполнен из любого подходящего материала, например стекла, флиса, полиэфира, полипропилена, полиуретана, политетрафторэтилена или любого другого подходящего пластикового материала. В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтрующий материал может быть сетчатым пластиковым пеноматериалом с открытыми ячейками, например пенополиуретаном. Пенополиуретан может быть получен или из полиэфира или полиэстра.
В альтернативном варианте осуществления изобретения фильтр может быть выполнен из органического материала, например хлопка, целлюлозы, бумаги или активированного угля.
Размер пор фильтрующего материала может составлять от 3, или 10, или 50, или 100, или 500, или 1000 пор на 2,54 см, при этом диаметр пор составляет от 0,1 мкм, или 0,5 мм, или 1 мм, или 1,5 мм, или 2 мм, или 2,5 мм, или 3 мм, или 3,5 мм до 4 мм, или 4,5 мм, или 5 мм, или 5,5 мм, или 6 мм, или 6,5 мм, или 7 мм, или 7,5 мм, или 8 мм. В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтр может быть высокоэффективным сухим воздушным фильтром или сухим воздушным фильтром сверхвысокой эффективности.
Размер пор или тип фильтрующего материала могут быть разными вдоль длины фильтрующего материала. Например, размер пор может уменьшаться или увеличиваться в направлении вниз по потоку. Такое изменение размера пор может быть постепенным, встречающимся в едином фильтрующем материале, или фильтрующий материал может быть сформирован из собранных вместе нескольких участков фильтрующего материала, при этом размер пор фильтрующего материала будет разным вдоль его длины. Снова размер пор может уменьшаться или увеличиваться в направлении вниз по потоку или в качестве альтернативы он может изменяться другим случайным или неслучайным образом.
В альтернативном варианте осуществления изобретения фильтр может быть электростатическим фильтром, например, он может быть фрикционным электростатическим фильтром, электростатическим фильтром с электретным материалом или может быть электростатическим фильтром, соединенным с высоковольтным источником электропитания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения высоковольтное электропитание может генерироваться печатной платой, которая предпочтительно расположена в отделительном устройстве, например в выпускном коллекторе отделительного устройства. Тем не менее, печатная плата может быть расположена на основной части устройства для обработки поверхности, к которой при использовании отделительное устройство присоединено съемным образом.
В качестве альтернативы фильтр может быть выполнен из комбинации любых из упомянутых выше материалов. Например, он может быть выполнен из одного или нескольких слоев фильтрующего материала, которые могут быть склеены, скреплены или сшиты вместе любым подходящим образом.
В идеале первая ступень циклонной очистки содержит один цилиндрический циклон и пылеулавливающий бачок. Пылеулавливающий бачок может представлять собой нижнюю часть самого цилиндрического циклона или может быть выполнен в виде отдельного пылеулавливающего бачка, съемным образом присоединенного к основанию цилиндрического циклона.
Первая ступень циклонной очистки или ее часть расположена вокруг фильтра, так что фильтр частично или полностью окружен первой ступенью циклонной очистки. В идеале внешняя поверхность фильтра не испытывает воздействие вихревого потока воздуха внутри первой ступени циклонной очистки. Другими словами фильтр не находится внутри одного цилиндрического циклона, а расположен в первой ступени циклонной очистки и окружен указанной ступенью.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения первая ступень циклонной очистки может быть расположена вокруг второй ступени циклонной очистки или части второй ступени циклонной очистки, так что вторая ступень циклонной очистки или ее часть окружена первой ступенью циклонной очистки. Следовательно, в этом варианте осуществления изобретения вторая ступень циклонной очистки или ее часть расположена внутри первой ступени циклонной очистки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения вторая ступень циклонной очистки или ее часть может быть расположена продольно в первой ступени циклонной очистки. Следовательно, форма первой ступени циклонной очистки может быть кольцеобразной.
В конкретном варианте осуществления изобретения вторая ступень циклонной очистки может содержать несколько вторичных циклонов, расположенных параллельно, и пылеулавливающий бачок, который может быть расположен под вторичными циклонами. В предпочтительном варианте осуществления изобретения вторичные циклоны могут образовывать кольцо над первой ступенью циклонной очистки или, по меньшей мере, частично над первой ступенью циклонной очистки. В идеале вторичные циклоны отцентрированы относительно продольной оси первой ступени циклонной очистки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения пылеулавливающий бачок второй ступени циклонной очистки может быть расположен продольно в отделительном устройстве, так что он окружен первой ступенью циклонной очистки и расположен в указанной ступени.
В идеале фильтр расположен продольно и проходит через центр второй ступени циклонной очистки. В таком варианте осуществления изобретения пылеулавливающий бачок второй ступени циклонной очистки также может иметь кольцеобразную форму. В таком варианте осуществления изобретения первая ступень циклонной очистки, вторая ступень циклонной очистки и фильтр могут быть расположены концентрически. Предпочтительно, чтобы их ось совпадала с общей центральной осью отделительного устройства. Предпочтительно, чтобы вторичные циклоны окружали верхнюю часть фильтра, а пылеулавливающий бачок второй ступени циклонной очистки окружал нижнюю часть фильтра.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтр отделен от второй ступени циклонной очистки, но сообщен с указанной ступенью. Под термином «отделен» понимается следующее: при использовании фильтр не подвергается действию вихревого потока воздуха внутри ступеней циклонной очистки.
Фильтр может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно второй ступени циклонной очистки или может быть сообщен со второй ступенью циклонной очистки через проход для воздуха.
В конкретном варианте осуществления изобретения фильтр может отходить от верхнего края второй ступени циклонной очистки и доходить до основания отделительного устройства или до места, расположенного рядом с указанным основанием. Предпочтительно, чтобы фильтр мог располагаться вдоль 40, или 45, или 50, или 55, или 60, или 65, или 70, или 75, или 80, или 85, или 90, или 95, или 100 процентов расстояния между верхним краем второй ступени циклонной очистки и основанием отделительного устройства. В качестве альтернативы фильтр может располагаться вдоль 50, или 55, или 60, или 65, или 70, или 75, или 80, или 85, или 90, или 95, или 100 процентов длины отделительного устройства.
Вторым объектом изобретения является пылесос, содержащий описанное выше отделительное устройство. В конкретном варианте осуществления изобретения отделительное устройство может быть съемным образом присоединено к основной части пылесоса.
Далее изобретение будет описано на примере и со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан пылесос с контейнером, содержащий отделительное устройство согласно изобретению;
на фиг.2 - вертикальный пылесос, содержащий отделительное устройство согласно изобретению;
на фиг.3а - отделительное устройство, показанное на фиг.1 и 2, вид в продольном разрезе;
на фиг.3b - отделительное устройство, показанное на фиг.1 и 2, вид в горизонтальном разрезе;
на фиг.4 - электростатический фильтр, показанный на фиг.3, вид в разрезе;
на фиг.5 - альтернативный вариант выполнения отделительного устройства, вид в разрезе;
на фиг.6а - альтернативный вариант выполнения отделительного устройства, вид в продольном разрезе;
на фиг.6b - вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.6а, вид в горизонтальном разрез;
на фиг.7 - альтернативный вариант выполнения отделительного устройства, вид в разрезе;
на фиг.8а - альтернативный вариант выполнения отделительного устройства, вид в разрезе;
на фиг.8b - перепускная трубка в сборе отделительного устройства, показанного на фиг.8а, вид в перспективе;
на фиг.9а - фильтр согласно изобретению, вид в разрезе;
на фиг.9b - фильтр согласно изобретению, вид в разрезе.
В описании одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым частям.
На фиг.1 и 2 показан пылесос, в целом обозначенный ссылочной позицией 1.
Как показано на фиг.1, пылесос 1 содержит основную часть 2, колеса 4, установленные на основной части 2 и предназначенные для обеспечения перемещения пылесоса 1 по очищаемой поверхности, и отделительное устройство 6, съемным образом установленное на основной части 2. Шланг 8 сообщен с отделительным устройством 6, а двигатель и вентиляторный блок (не показан) расположены в основной части 2 и предназначены для всасывания запыленного воздуха в отделительное устройство 6 через шланг 8. Обычно чистящая пол насадка (не показана) присоединена к дальнему концу шланга 8 через переходник, чтобы облегчить перемещение впускного отверстия 10 для грязного воздуха вдоль очищаемой поверхности.
При использовании запыленный воздух, всасываемый в отделительное устройство 6 через шланг 8, содержит частицы пыли, отделяемые в отделительном устройстве 6. Грязь и пыль собираются внутри отделительного устройства 6, а очищенный воздух проходит через двигатель с целью его охлаждения и далее выбрасывается из пылесоса 1.
Показанный на фиг.2 вертикальный пылесос 1 содержит основную часть 2, в которой установлены двигатель и вентиляторный блок (не показан) и к которой присоединены колеса 4, обеспечивающие возможность перемещения пылесоса 1 по очищаемой поверхности. Чистящая головка 14 с возможностью поворота установлена на нижнем конце основной части 2, а впускное отверстие 10 для грязного воздуха расположено на нижней стороне чистящей головки 14 и направлено к очищаемой поверхности. Отделительное устройство 6 съемным образом установлено на основной части 2, а система 16 трубок обеспечивает взаимодействие впускного отверстия 10 для грязного воздуха и отделительного устройства 6. Устройство 18 с переходником и рукояткой съемным образом установлено на основной части 2 сзади отделительного устройства 6.
При использовании двигатель и вентиляторный блок всасывают запыленный воздух в пылесос 1 через впускное отверстие 10 для грязного воздуха или через переходник 18. Запыленный воздух перемещается в отделительное устройство 6 через систему 16 трубок, и частицы пыли, увлеченные воздухом, отделяются в отделительном устройстве 6 и остаются в указанном устройстве. Очищенный воздух проходит через двигатель с целью его охлаждения и далее выбрасывается из пылесоса 1.
Отделительное устройство 6, образующее часть каждого пылесоса 1, более подробно показано на фиг.3а, 3b, 5, 6а, 6b и 7. Конкретная общая форма отделительного устройства 6 может быть разной в соответствии с типом пылесоса 1, в котором используется отделительное устройство 6. Например, общая длина отделительного устройства 6 может быть больше или меньше диаметра отделительного устройства 6.
Отделительное устройство 6 содержит первую ступень 20 циклонной очистки, вторую ступень 22 циклонной очистки и электростатический фильтр 70, расположенный продольно в отделительном устройстве 6. Вариант выполнения электростатического фильтра можно подробно рассмотреть на фиг.4.
Первая ступень 20 циклонной очистки представляет собой кольцеобразную камеру 38, расположенную между внешней стенкой 24, которая по существу является цилиндрической, и второй цилиндрической стенкой 36, которая расположена по радиусу внутрь относительно внешней стенки 24 на некотором расстоянии от нее. Нижний конец первой ступени 20 циклонной очистки закрыт основанием 26, которое с возможностью поворота присоединено к внешней стенке 24 с помощью шарнира 28 и удерживается в закрытом положении с помощью защелки 30. В закрытом положении основание 26 герметизировано относительно нижних концов стенок 24, 36. Освобождение защелки 30 обеспечивает возможность поворота основания 26 от внешней стенки 24 и второй цилиндрической стенки 36 с целью опустошения первой ступени 20 циклонной очистки и второй ступени 22 циклонной очистки.
В этом варианте осуществления изобретения верхняя часть кольцеобразной камеры 38 образует цилиндрический циклон 32 первой ступени 20 циклонной очистки, а нижняя часть образует пылеулавливающий бачок 34. Вторая ступень 22 циклонной очистки содержит 12 вторичных циклонов 50, которые расположены параллельно друг другу, и второй пылеулавливающий бачок 64.
Во внешней стенке 24 циклона первой ступени 20 выполнено впускное отверстие 40 для запыленного воздуха. Впускное отверстие 40 для запыленного воздуха расположено тангенциально к внешней стенке 24, чтобы поступающий запыленный воздух следовал по винтообразному пути вдоль кольцеобразной камеры 38. Выпуск для текучей среды из первой ступени 20 циклонной очистки имеет вид кожуха 42. Кожух 42 содержит цилиндрическую стенку 44, в которой выполнено множество отверстий 46. Единственным выпуском для текучей среды из первой ступени 20 циклонной очистки являются отверстия 46 кожуха 42.
По потоку после кожуха 42 образован проход 48. Проход 48 сообщен со второй ступенью 22 циклонной очистки. Проход 48 может иметь вид кольцеобразной камеры, которая ведет к впускным отверстиям 52 вторичных циклонов 50 или может иметь вид нескольких отдельных проходов для воздуха, каждый из которых ведет к отдельному вторичному циклону 50.
Третья цилиндрическая стенка 54 отходит вниз от пластины 56 разгрузочных насадок, которая образует верхнюю поверхность каждого из вторичных циклонов 50, до основания 26. Третья цилиндрическая стенка 54 расположена по радиусу внутри второй цилиндрической стенки 36 на некотором расстоянии от нее, так что между ними образуется вторая кольцеобразная камера 58.
Когда основание 26 находится в закрытом положении, третья цилиндрическая стенка 54 может доходить до основания 26 и может быть герметизирована относительно основания 26, как показано на фиг.5 и 6а. В качестве альтернативы, как показано на фиг.3а и 7, третья цилиндрическая стенка 54 может не доходить до основания 26, и может быть герметизирована с помощью пластины 60 основания электростатического фильтра.
Вторичные циклоны 50 расположены по кругу по существу над первой ступенью 20 циклонной очистки или полностью над указанной ступенью. Части вторичных циклонов 50 могут выступать в верхнюю часть первой ступени 20 циклонной очистки. Вторичные циклоны 50 расположены кольцом, центр которого расположен на оси первой ступени 20 циклонной очистки. Каждый вторичный циклон 50 имеет ось, которая наклонена вниз и по направлению к оси первой ступени 20 циклонной очистки.
Каждый вторичный циклон 50 имеет форму усеченного конуса и содержит раствор 62 конуса, который открыт в верхнюю часть вторичной кольцеобразной камеры 58. При использовании, пыль, отделенная вторичными циклонами 50, будет выходить через растворы 62 конусов, и будет накапливаться во вторичной кольцеобразной камере 58. Таким образом, вторичная кольцеобразная камера 58 образует пылеулавливающий бачок 64 второй ступени 22 циклонной очистки. На верхнем конце каждого вторичного циклона 50 расположена разгрузочная насадка 66. Разгрузочные насадки 66 могут составлять одно целое с пластиной 56 разгрузочных насадок или разгрузочные насадки 66 могут проходить через пластину 56 разгрузочных насадок. Во всех вариантах осуществления изобретения показанные разгрузочные насадки сообщены с электростатическим фильтром 70.
В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.3а, 5 и 7, разгрузочные насадки 66 ведут к трубкам 68, которые на фиг.3а и 5 сообщены с проходом 74 для воздуха, ведущим к нижнему концу электростатического фильтра 70, и которые на фиг.7 напрямую сообщены с верхним концом электростатического фильтра 70. Тем не менее, разгрузочные насадки 66 могут быть сообщены с камерой повышенного давления или коллектором 98, который в свою очередь сообщен с проходом для воздуха или сообщен непосредственно с электростатическим фильтром 70. На фиг.6а показано, что разгрузочные насадки 66 сообщены с камерой 98 повышенного давления, которая напрямую сообщена с верхним концом электростатического фильтра 70.
На фиг.3а и 3b показано, что проход 74 для воздуха проходит вниз вдоль центра отделительного устройства 6. Электростатический фильтр 70 расположен вокруг прохода 74 для воздуха, так что проход 74 для воздуха частично или полностью окружен электростатическим фильтром 70. Верхний конец электростатического фильтра 70 сообщен с выходным отверстием 96 отделительного устройства 6 через выпускной коллектор 94. Выпускной коллектор 94, по меньшей мере, частично окружает трубки 68, в результате чего получается выпускной коллектор, содержащий два отдельных прохода для воздуха, причем первым является сам выпускной коллектор 94, а вторым являются трубки 68.
На фиг.5 показано, что проход 74 для воздуха является кольцеобразным и, по меньшей мере, частично окружен электростатическим фильтром 70. Проход 74 для воздуха расположен так, чтобы обеспечивать канал для текучей среды или отдельные каналы для текучей среды, ведущие к нижнему концу электростатического фильтра 70. Выпускной проход 100 представляет собой канал для текучей среды между верхним концом электростатического фильтра 70 и выходным отверстием 96, которое расположено на нижнем конце отделительного устройства 6. Выпускной проход 100 проходит вниз вдоль центра отделительного устройства 6. Проход 74 для воздуха расположен вокруг выпускного прохода 100, так что выпускной проход 100 частично или полностью окружен проходом 74 для воздуха.
На фиг.6а показано, что камера 98 повышенного давления сообщена с разгрузочными насадками 66 и электростатическим фильтром 70. Нижний конец электростатического фильтра 70 сообщен с выходным отверстием 96 отделительного устройства 6, которое расположено на нижнем конце отделительного устройства 6. В этом варианте осуществления изобретения отсутствует проход для воздуха или выпускной проход.
На фиг.7 показано, что трубки 68 ведут непосредственно к электростатическому фильтру 70. Кольцеобразный выпускной проход 100 расположен вокруг электростатического фильтра 70, так что электростатический фильтр 70 проходит вниз вдоль центра отделительного устройства 6 и частично или полностью окружен кольцеобразным выпускным проходом 100. Верхний конец кольцеобразного выпускного прохода 100 сообщен с выходным отверстием 96 отделительного устройства 6 через выпускной коллектор 94, расположенный на верхнем конце отделительного устройства 6. Снова выпускной коллектор 94, по меньшей мере, частично окружает трубки 68, в результате чего получается выпускной коллектор 94, содержащий два отдельных прохода для воздуха, причем первым является сам выпускной коллектор 94, а вторым являются трубки 68.
Во всех описанных выше вариантах осуществления изобретения электростатический фильтр 70 проходит вниз продольно отделительному устройству 6, так что вторичные циклоны 50 и, по меньшей мере, часть пылеулавливающего бачка 64 окружают электростатический фильтр 70. Ясно, что вторичные циклоны 50 окружают верхнюю часть электростатического фильтра 70, и пылеулавливающий бачок 64 окружает электростатический фильтр 70. Также ясно, что электростатический фильтр 70 отходит от пластины 56 разгрузочных насадок и заканчивается рядом с основанием 26.
В варианте осуществления изобретения, который показан на фиг.3а, 3b, 4 и 5, электростатический фильтр 70 содержит концентрически расположенные цилиндрические первый, второй и третий электроды 76, 78, 80. Между первым и вторым электродами 76, 78 и между вторым и третьим электродами 78, 80 расположен фильтрующий материал 82.
Также электростатический фильтр 70 содержит средство, создающее коронный разряд и выполненное в виде электрода 84 коронного разряда и двух электродов 86 с малым изгибом. Тем не менее, электростатический фильтр 70 может работать и без средства, создающего коронный разряд.
Первый электрод 86 с малым изгибом является продолжением первого электрода 76 и продолжается под нижней поверхностью 88 фильтрующего материала 82, а второй электрод 86 с малым изгибом является продолжением третьего электрода 80 и продолжается под нижней поверхностью 88 фильтрующего материала 82.
Электрод 84 коронного разряда выполнен в виде пилообразного нижнего края 90 второго электрода 78, который расположен под нижней поверхностью 88 фильтрующего материала 82. Электроды 86 с малым изгибом выступают как вверх, так и вниз относительно пилообразного нижнего края 90 электрода 84 коронного разряда.
Первый и третий электроды 76, 80 находятся под напряжением 0 В, а второй электрод 78 находится под напряжением от -4 до -10 кВ. Электроды 76, 78, 80 соединены с высоковольтным источником электропитания. Высоковольтное электропитание генерируется печатной платой 93, которая предпочтительно расположена в выпускном коллекторе 94.
Электроды 76, 78, 80 могут быть выполнены из любого подходящего электропроводного материала, например алюминия.
В варианте осуществления изобретения, который показан на фиг.6а и 6b, электростатический фильтр 70 содержит несколько первых и вторых плоско-пластинчатых электродов 76, 78, которые расположены параллельно. Фильтрующий материал 82 расположен между каждыми соседними первым и вторым электродами 76, 78, в результате чего формируется многослойный электростатический фильтр 70. Форма поперечного сечения электростатического фильтра 70 может быть произвольной, но предпочтительно, чтобы она была цилиндрической. Первый и второй электроды 76, 78 расположены внутри третьей цилиндрической стенки 54, обеспечивающей трубчатый проход, который образует внешнюю поверхность электростатического фильтра 70. Первый и второй электроды 76, 78 расположены продольно с целью получения нескольких параллельных проходов, которые идут продольно через электростатический фильтр 70.
Электростатический фильтр 70 также содержит средство, создающее коронный разряд и выполненное в виде электродов 84 коронного разряда и электродов 86 с малым изгибом. Тем не менее, электростатический фильтр 70 может работать и без средства, создающего коронный разряд. Каждый электрод 86 с малым изгибом является продолжением первого электрода 76 над верхней поверхностью 102 фильтрующего материала 82. Электроды 84 коронного разряда выполнены в виде пилообразных верхних краев 91 вторых электродов 78, которые проходят выше верхних поверхностей 102 фильтрующего материала 82. Электроды 86 с малым изгибом выступают как вверх, так и вниз относительно пилообразных верхних краев 91 электродов 84 коронного разряда.
Первые электроды 76 находятся под напряжением 0 В, а вторые электроды 78 находятся под напряжением от -4 до -10 кВ. Электроды 76, 78 соединены с высоковольтным источником электропитания.
На фиг.7 показано, что описанный выше электростатический фильтр 70 заменен электростатическим фильтром 70 альтернативного типа. В этом варианте осуществления изобретения электростатический фильтр 70 может являться фрикционным электростатическим фильтром или электростатическим фильтром 70 с электретным материалом. В качестве альтернативы указанный фильтр может быть фильтром любого подходящего типа, например, фильтром, выполненным из пластика и/или органического материала.
Конечно, этот электростатический фильтр 70 может быть заменен электростатическим фильтром 70, описанным при рассмотрении фиг.3а, 3b, 4, 5, 6а и 6b. Также электростатический фильтр 70, описанный при рассмотрении фиг.3а, 3b, 4, 5, 6а и 6b, может быть заменен фильтром 70 другого типа, например, фрикционным электростатическим фильтром, электростатическим фильтром с электретным материалом, фильтром, выполненным из пластика и/или органического материала.
При использовании описанных выше вариантов осуществления изобретения запыленный воздух попадает в отделительное устройство 6 через впускное отверстие 40 запыленного воздуха и, благодаря тангенциальному расположению впускного отверстия 40, запыленный воздух проходит по винтообразному пути вдоль внешней стенки 24. Благодаря центробежной силе большие частицы грязи и пыли собираются в кольцеобразной камере 38 и накапливаются в пылеулавливающем бачке 34. Частично очищенный запыленный воздух выходит из кольцеобразной камеры 38 через отверстия 46 кожуха 42 и попадает в проход 48. Далее частично очищенный запыленный воздух проходит в тангенциально расположенные впускные отверстия 52 вторичных циклонов 50. Циклонное отделение установлено во вторичных циклонах 50 так, что осуществляется отделение части частиц пыли, которые еще содержатся в потоке воздуха. Частицы пыли, которые отделяются от потока воздуха во вторичных циклонах 50, накапливаются во второй кольцеобразной камере 58, которая образует, по меньшей мере, часть пылеулавливающего бачка 64 второй ступени 22 циклонной очистки. Далее дополнительно очищенный запыленный воздух выходит из вторичных циклонов 50 через разгрузочные насадки 66. Затем дополнительно очищенный запыленный воздух попадает в электростатический фильтр 70.
В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.3а и 3b, дополнительно очищенный запыленный воздух выходит из разгрузочных насадок 66, перемещается вдоль трубок 68 и перемещается вниз по проходу 74 для воздуха по направлению к нижнему концу электростатического фильтра 70. Далее воздух перемещается за средство, создающее коронный разряд и выполненное в виде электрода 84 коронного разряда и электродов 86 с малым изгибом, так что любые частицы пыли, остающиеся в дополнительно очищенном запыленном воздухе, приобретают электрический заряд. Дополнительно очищенный запыленный воздух, содержащий заряженную пыль, далее перемещается вверх через фильтрующий материал 82. В фильтрующем материале 82 создана разность потенциалов, в результате чего заряженные частицы пыли притягиваются к соответствующим положительным и отрицательным концам фильтрующего материала 82, и таким образом фильтрующий материал 82 захватывает их.
Затем очищенный воздух выходит сверху электростатического фильтра 70 через отверстия 92 в пластине 56 разгрузочных насадок и попадает в выпускной коллектор 94. Далее очищенный воздух выходит из отделительного устройства 6 через выходное отверстие 96.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.5, дополнительно очищенный запыленный воздух выходит из разгрузочных насадок 66, перемещается вдоль трубок 68 и перемещается вниз по проходу 74 для воздуха по направлению к нижнему концу электростатического фильтра 70. Далее воздух перемещается за средство, создающее коронный разряд и выполненное в виде электрода 84 коронного разряда и электродов 86 с малым изгибом, так что любые частицы пыли, остающиеся в дополнительно очищенном запыленном воздухе, приобретают электрический заряд. Дополнительно очищенный запыленный воздух, содержащий заряженную пыль, далее перемещается вверх через фильтрующий материал 82. В фильтрующем материале 82 создана разность потенциалов, в результате чего заряженные частицы пыли притягиваются к соответствующим положительным и отрицательным концам фильтрующего материала 82, и таким образом фильтрующий материал 82 захватывает их.
Затем очищенный воздух выходит сверху электростатического фильтра 70 и попадает в выпускной проход 100, который направляет воздух вниз через центр отделительного устройства 6 в выходное отверстие 96, расположенное на нижнем конце отделительного устройства 6.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.6а и 6b, дополнительно очищенный запыленный воздух выходит из разгрузочных насадок 66 и попадает в камеру 98 повышенного давления. Воздух проходит камеру 98 повышенного давления и попадает в верхнюю часть электростатического фильтра 70. Далее воздух перемещается за средство, создающее коронный разряд и выполненное в виде электрода 84 коронного разряда и электродов 86 с малым изгибом, так что любые частицы пыли, остающиеся в дополнительно очищенном запыленном воздухе, приобретают электрический заряд. Дополнительно очищенный запыленный воздух, содержащий заряженную пыль, далее перемещается вниз через фильтрующий материал 82. В фильтрующем материале 82 создана разность потенциалов, в результате чего заряженные частицы пыли притягиваются к соответствующим положительным и отрицательным концам фильтрующего материала 82, и таким образом фильтрующий материал 82 захватывает их.
Затем очищенный воздух выходит из нижнего конца электростатического фильтра 70 и выходит из отделительного устройства 6 через выходное отверстие 96, расположенное на нижнем конце отделительного устройства 6.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, дополнительно очищенный запыленный воздух выходит из разгрузочных насадок 66, перемещается вдоль трубок 68 и попадает в электростатический фильтр 70. Дополнительно очищенный запыленный воздух перемещается вниз через электростатический фильтр 70. Далее очищенный воздух выходит из нижнего конца электростатического фильтра 70 и перемещается вверх по выпускному проходу 100 с целью выхода из отделительного устройства 6 через выходное отверстие 96, расположенное на нижнем конце отделительного устройства 6.
Из описания ясно, что отделительное устройство 6 содержит две отдельные ступени циклонного отделения и отдельную ступень электростатической фильтрации. Первая ступень 20 циклонной очистки содержит один цилиндрический циклон 32. Сравнительно большой диаметр внешней стенки 24 циклона 32 означает, что из воздуха будут отделены сравнительно большие частицы пыли и грязи, так как центробежные силы, действующие на грязь и мусор, сравнительно невелики. Также будет отделена некоторая часть мелкой пыли. Большая часть мусора большого размера будет скапливаться в пылеулавливающем бачке 34.
Существует 12 вторичных циклонов 50, диаметр каждого из которых меньше диаметра цилиндрического циклона 32, и соответственно вторичные циклоны 50 способны отделять более мелкие частицы пыли и грязи по сравнению с цилиндрическим циклоном 32. Также они обладают дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что через них проходит воздух, уже очищенный цилиндрическим циклоном 32, и соответственно количество частиц пыли и их средний размер меньше по сравнению со случаем отсутствия цилиндрического циклона 32. Эффективность отделения вторичными циклонами 50 значительно выше по сравнению с цилиндрическим циклоном 32, тем не менее, некоторые небольшие частицы все еще проходят через вторичные циклоны 50 в электростатический фильтр 70.
Во всех описанных выше вариантах осуществления изобретения фильтрующий материал 82 выполнен из любого подходящего материала, например сетчатого пенополиуретана с открытыми ячейками, полученного из полиэфира.
Размер пор фильтрующего материала 82 может находиться в диапазоне от 6 до 12 пор на 2,54 см, а предпочтительно - от 8 до 10 пор на 2,54 см. Размер пор фильтрующего материала 82, показанного на фиг.3, изменяется вдоль его длины, так как указанный материал выполнен из двух участков с разными размерами пор. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, размер пор расположенной выше по потоку части равен 8 пор на 2,54 см, а размер пор расположенной ниже по потоку части равен 10 пор на 2,54 см.
Еще один вариант осуществления изобретения показан на фиг.8. В этом варианте осуществления изобретения отделительное устройство содержит фильтр 136. Фильтр содержит край 600, нижнюю крышку 602 и четыре цилиндрических фильтрующих элемента, расположенных между краем 600 и нижней крышкой 602. В целом фильтр 136 имеет цилиндрическую форму и содержит центральную открытую камеру 612, ограниченную краем 600, нижней крышкой 602 и расположенным наиболее близко к центру первым фильтрующим элементом 604.
Фильтр 136 выполнен так, что он является гибким и упругим. Край 600 является кольцеобразным и его ширина в направлении Z, перпендикулярном оси X, равна W. Край 600 выполнен из материала такой твердости и деформируемости, которые позволяют пользователю деформировать край 600 (и таким образом фильтр 136), вручную нажимая или захватывая край 600 и скручивая и сдавливая фильтр 136, в частности, по время операции промывания. В этом варианте осуществления изобретения край 600 и нижняя крышка 602 выполнены из полиуретана.
Каждый фильтрующий элемент фильтра 136 является прямоугольным. Таким образом, четыре фильтрующих элемента соединяют вместе вдоль их наиболее длинного края путем сшивания, склеивания или другим подходящим образом, чтобы получить участок фильтрующего материала в виде трубки, по существу, цилиндрической формы с открытым концом. Верхний конец каждого цилиндрического элемента присоединяют к краю 600, а нижний конец каждого фильтрующего элемента соединяют с нижней крышкой 602, предпочтительно с помощью литья поверх полиуретанового материала края 600 и нижней крышки 602 при изготовлении фильтра 136 в сборе. Альтернативными способами крепления фильтрующих элементов являются склеивание и центробежное литье полиуретана вокруг верхнего и нижнего концов фильтрующих элементов. Таким образом, фильтрующие элементы упаковываются в полиуретан при изготовлении, что делается с целью получения усиленной конструкции, способной выдерживать манипуляции пользователя, в частности, во время промывки фильтра 136.
Первый фильтрующий элемент 604 содержит слой сетчатого материала с открытой тканой или сетчатой структурой. Второй фильтрующий элемент 606 окружает первый фильтрующий элемент 604 и выполнен из нетканого фильтрующего материала, такого как флис. Форма и объем второго фильтрующего элемента 606 выбраны так, чтобы по существу заполнять объем, ограниченный шириной W края 600 и высотой фильтра 136. Следовательно, ширина второго фильтрующего элемента 606 по существу совпадает с шириной W края 600.
Третий фильтрующий элемент 608 окружает второй фильтрующий элемент 606 и содержит электростатический фильтрующий материал, закрытый с обеих сторон защитной тканью. Слои удерживаются вместе известным образом с помощью сшивания или другим герметичным способом.
Четвертый фильтрующий элемент 610 окружает третий фильтрующий элемент 608 и содержит слой сетчатого материала с открытой тканой или сетчатой структурой.
При изготовлении, верхняя часть первого фильтрующего элемента 604 присоединена к краю 600 и нижней крышке 602 непосредственно рядом со вторым фильтрующим элементом 606. Верхняя часть третьего фильтрующего элемента 608 присоединена к краю 600 и нижней крышке 602 непосредственно рядом со вторым фильтрующим элементом 606, а верхняя часть четвертого фильтрующего элемента 610 присоединена к краю 600 и нижней крышке 602 непосредственно рядом с третьим фильтрующим элементом 608. Таким образом, фильтрующие элементы 604, 606, 608, 610 удерживаются на месте в фильтре 136 в сборе относительно края 600 и нижней крышки 602, так что поток воздуха проникает сначала через первый фильтрующий элемент перед тем, как пройти в свою очередь второй, третий и четвертый фильтрующие элементы. Что касается третьего фильтрующего элемента 608, содержащего электростатический фильтрующий материал, покрытый с обеих сторон защитной тканью, предпочтительно, чтобы все слои третьего фильтрующего элемента 608 были прикреплены к краю 600 и нижней крышке 602, чтобы при использовании уменьшить риск отслаивания второго фильтрующего элемента 606.
В этом варианте осуществления изобретения, при использовании, когда воздух прошел вторую ступень 22 циклонной очистки, он перемещается через центральную открытую камеру 612 и его направляют тангенциально наружу к фильтрующим элементам фильтра 136. Поток воздуха попадает сначала в первый фильтрующий элемент 604, далее проходит второй фильтрующий элемент 606, третий фильтрующий элемент 608 и четвертый фильтрующий элемент 610, причем при прохождении потоком воздуха каждого фильтрующего элемента из потока извлекаются грязь и пыль.
Поток воздуха, выпущенный из фильтра 136, проходит в цилиндрическую камеру 132 и всасывается в выпускные трубы 176 фильтра для выхода через верхний конец 72 отделительного устройства.
Благодаря конструкции фильтра 136 в этом варианте осуществления изобретения отделительное устройство дополнительно содержит перепускную трубку 138 в сборе. Перепускная трубка 138 в сборе показана на фиг.8b и содержит кольцеобразное уплотнение 162 и перепускную трубку 164. В предпочтительном варианте осуществления изобретения уплотнение 162 выполнено из резины и закреплено вокруг внешней поверхности перепускной трубки 164 с помощью посадки с трением. Перепускная трубка 164 содержит верхнюю часть и нижнюю часть. Уплотнение 162 расположено на верхней части перепускной трубки 164. Верхняя часть перепускной трубки 164 содержит в целом чашеобразную часть 166, которая обеспечивает выход для текучей среды из отделительного устройства и форма внешней поверхности которой предпочтительно является полусферической. Нижняя часть перепускной трубки 164 содержит кромку 168 и цилиндрический внешний кожух 170, форма которого такова, чтобы соответствовать размеру и форме цилиндрической камеры 132. Форма кромки 168 такова, чтобы ее диаметр был немного больше диаметра цилиндрического внешнего кожуха 170, и кромка 168 направлена к верхнему концу цилиндрического внешнего кожуха 170. Впускная камера 172 расположена между верхней и нижней частями перепускной трубки 164. Впускная камера 172 ограничена нижней поверхностью чашеобразной части 166, верхней поверхностью цилиндрического внешнего кожуха 170 и кромкой 168.
Перепускная трубка 164 содержит первый набор трубок, в которых воздух проходит в первом направлении через перепускную трубку 164, и второй набор трубок, в которых воздух проходит во втором направлении через перепускную трубку 164, причем второе направление отлично от первого. В этом варианте осуществления изобретения в цилиндрическом внешнем кожухе 170 перепускной трубки 164 расположено восемь трубок. Эти трубки содержат первый набор из четырех впускных трубок 174 фильтра и второй набор из четырех выпускных трубок 176 фильтра. Впускные трубки 174 фильтра расположены кольцеобразно с центром на оси X, причем впускные трубки 174 фильтра расположены на одинаковых расстояниях друг от друга. Выпускные трубки 176 фильтра аналогично расположены на одинаковых расстояниях друг от друга вокруг оси X, но они смещены относительно впускных трубок 174 фильтра на угол, равный примерно 45 градусам.
Как показано на фиг.8а, трубки 68 сообщаются с перепускной трубкой 138 в сборе. Выход каждой трубки 68 заканчивается во впускной камере 172 перепускной трубки 138 в сборе.
Каждая впускная трубка 174 фильтра содержит входное отверстие, направленное к верхней поверхности цилиндрического внешнего кожуха 170 и прилегающее к впускной камере 172, и выходное отверстие, направленное к основанию цилиндрического внешнего кожуха 170. Каждая впускная трубка 174 фильтра содержит проход 184, расположенный между входным и выходным отверстиями. Поперечное сечение прохода 184 постепенно изменяется с целью уменьшения шума и турбулентности потока воздуха, проходящего через перепускную трубку 164.
Каждая выпускная трубка 176 фильтра содержит входное отверстие 188, расположенное во внешней поверхности цилиндрического внешнего кожуха 170, и выходное отверстие 190, предназначенное для направления очищенного воздуха из фильтра 136 в сборе. Проход 186, расположенный между входным отверстием 188 и выходным отверстием 190, проходит сквозь цилиндрический внешний кожух 170 от внешней поверхности цилиндрического внешнего кожуха 170 по направлению к оси X. Следовательно, выходное отверстие 190 расположено ближе к оси X, чем внешнее отверстие 188. Предпочтительно, чтобы выходное отверстие было круглым.
На фиг.9а и 9b показаны альтернативные конструкции. В этих вариантах осуществления изобретения отсутствуют первая и вторая ступени циклонной очистки. Фильтры 136 расположены аналогично фильтру 136, показанному на фиг.8. Тем не менее, нет необходимости в описанной выше перепускной трубке.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.9а, воздух, проходящий от второй ступени циклонной очистки, перемещается вниз по внешнему воздушному пути 650, который окружает фильтр 136. Далее воздух проходит через фильтр 136 и выходит сверху фильтра 136 через центральный выпускной проход 652.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.9b, воздух, проходящий от второй ступени циклонной очистки, проходит через центральную открытую камеру 612 и тангенциально наружу направляется к фильтрующим элементам фильтра 136 в сборе. В этом варианте осуществления изобретения поток воздуха, выходящий из фильтра 136, проходит во внешнюю цилиндрическую камеру 132 по направлению к выходному отверстию 96, находящемуся в нижнем конце 72 отделительного устройства.
Реферат
Настоящее изобретение относится к отделительному устройству, предназначенному для отделения частиц пыли от потока текучей среды. В частности, помимо прочего, изобретение относится к пылесосу, содержащему такое отделительное устройство, которое предназначено для удаления частиц пыли из запыленного потока воздуха. Отделительное устройство содержит первую ступень циклонной очистки, вторую ступень циклонной очистки, расположенную по потоку после первой ступени циклонной очистки, и удлиненный фильтр, расположенный по потоку после второй ступени циклонной очистки, при этом фильтр, по меньшей мере, частично окружен первой ступенью циклонной очистки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.
