Щеточный узел и пылесос, содержащий щеточный узел
Щеточный узел содержит основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха и камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха; турбину, установленную в камере для турбины; и соединительную трубу, предназначенную для соединения основного корпуса пылесоса с основным корпусом щетки, причем соединительная труба дополнительно имеет входную часть соединительной трубы; при этом турбина установлена только в пределах части канала для прохода воздуха и расположена в центре входной части соединительной трубы так, что турбина перекрывает центральный участок входной соединительной части трубы. Щеточный узел входит в состав пылесоса. Использование данной группы изобретений позволяет повысить эффективность чистки и уменьшить шум, создаваемый пылесосом. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к пылесосам и, более точно, к щеточному узлу, имеющему конструкцию, разработанную для повышения эффективности очистки, и к пылесосу, содержащему щеточный узел.
Описание известного уровня техники
Как правило, щеточный узел, используемый в пылесосе, обеспечивает приведение в действие вращающейся щетки путем использования кинетической энергии потока воздуха. Щеточный узел обычно содержит основной корпус щетки, при этом щетка контактирует с поверхностью, подлежащей чистке пылесосом и т.п., для очистки поверхности от грязи путем использования вращательного движения щетки. Также предусмотрена соединительная труба для направления посторонних частиц, таких как пыль, в пылесборник основного корпуса пылесоса и турбина, которая приводит щетку в действие.
В патенте США No. 5701633 описан щеточный узел для пылесоса, имеющего описанную выше конструкцию. Щеточный узел, описанный в вышеуказанном патенте, имеет турбину, смонтированную над каналом для прохода воздуха в камере для турбины. Щеточный узел может обеспечить увеличение исходной вращающей силы турбины, однако частицы грязи, имеющие сравнительно большой размер, не могут проходить по каналу для прохода воздуха и захватываются лопаткой турбины или прилипают к лопатке турбины, в результате чего уменьшается вращающая сила турбины и впоследствии уменьшается всасывающая сила пылесоса.
Пыль, захваченная всасываемым воздухом, поступает в камеру турбины и проходит через резко сужающуюся входную часть соединительной трубы, так что скорость потока в ней увеличивается, и возникает нежелательный шум.
Толщина лопатки турбины, как правило, является постоянной, так что всасывающая сила пылесоса не может быть полностью передана турбине, и в том случае, когда посторонние частицы, такие как пыль или грязь, проходят по поверхности лопатки, посторонние частицы не могут легко проходить по ней и поэтому могут подвергнуться прилипанию к поверхности лопатки.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение было создано для решения вышеуказанных проблем, возникающих в известных пылесосах, и цель настоящего изобретения состоит в создании щеточного узла, имеющего конструкцию, разработанную для повышения эффективности чистки и для уменьшения шума, создаваемого пылесосом, и в создании пылесоса, в котором используется такой щеточный узел.
Для достижения вышеуказанных целей разработан щеточный узел, содержащий основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха и камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха, турбину, установленную в камере для турбины, и соединительную трубу, предназначенную для соединения основного корпуса пылесоса с основным корпусом щетки, причем турбина установлена только в части канала для прохода воздуха. Соединительная труба имеет входную часть соединительной трубы, и турбина может быть установлена с одной стороны входной части соединительной трубы или в центре входной части соединительной трубы в камере для турбины так, что она будет перекрывать только участок входной части соединительной трубы.
Турбина предпочтительно имеет множество лопаток, при этом каждая лопатка имеет равномерно изменяющуюся толщину при измерении ее от окружности внутреннего диаметра турбины в направлении окружности наружного диаметра турбины. Каждая из лопаток имеет толщину, постепенно уменьшающуюся от окружности внутреннего диаметра турбины к окружности наружного диаметра турбины.
Входная часть соединительной трубы может дополнительно иметь участок с постепенно уменьшающимся диаметром и участок с постоянным диаметром. Кроме того, входная часть соединительной трубы может быть выполнена в форме фаллопиевой трубы.
Для достижения вышеуказанных целей разработан пылесос, содержащий основной корпус пылесоса, имеющий пылесборник, основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха и камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха, турбину, установленную в камере для турбины, и соединительную трубу, имеющую входную часть соединительной трубы и соединяющую основной корпус пылесоса с основным корпусом щетки, причем турбина установлена только в пределах части канала для прохода воздуха.
Турбина может быть установлена или с одной стороны входной части соединительной трубы, или, альтернативно, в центре входной части соединительной трубы в камере для турбины так, что турбина будет перекрывать только участок входной части соединительной трубы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при понимании нижеприведенного подробного описания, рассматриваемого со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет выполненный с частичным пространственным разделением элементов, вид в перспективе пылесоса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2А и фиг. 2В - выполненные с местным разрезом виды в перспективе альтернативных вариантов осуществления изобретения, показывающие взаимное расположение турбины и входной части соединительной трубы щеточного узла, показанного на фиг. 1;
фиг. 3 - сечение турбины в щеточном узле, показанном на фиг. 1, включая подробное изображение места контакта лопатки турбины;
фиг. 4А - вид в перспективе соединительной трубы, используемой в щеточном узле, показанном на фиг. 1;
фиг. 4В - сечение части соединительной трубы, выполненное по линии IV-IV на фиг. 4А; и
фиг. 5 - местный разрез щеточного узла и соединительной трубы, выполненный по линии V-V на фиг. 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи.
В нижеприведенном описании одни и те же ссылочные позиции на чертежах используются для обозначения одинаковых или аналогичных элементов на различных фигурах чертежей. Объекты, определенные в описании, такие как детализированная конструкция и элементы, описанные ниже, приведены для того, чтобы способствовать всестороннему пониманию изобретения, и их не следует рассматривать как ограничивающие изобретение. Настоящее изобретение может быть реализовано без использования некоторых или даже большинства из описанных ниже элементов. Кроме того, хорошо известные функции или конструкции подробно не описаны, поскольку они бы затруднили понимание изобретения из-за ненужных подробностей.
Фиг. 1 представляет выполненный с частичным пространственным разделением элементов, вид в перспективе пылесоса согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Щеточный узел 200 включает в себя основной корпус 210 щетки, имеющий отверстие 212 для всасывания воздуха и камеру 211 для турбины, турбину 220, установленную в камере 211 для турбины, щетку 240, предназначенную для контактирования с поверхностью, подлежащей чистке пылесосом, и выполненную с возможностью вращения для сдвигания грязи и очистки поверхности от грязи, соединительный элемент 230, предназначенный для передачи вращающей силы турбине 220 с целью обеспечения вращения щетки 240, и соединительную трубу 250 для направления насыщенного пылью воздуха в пылесборник (непоказанный), расположенный в основном корпусе 100 пылесоса.
Камера 211 для турбины служит для обеспечения опоры и приема турбины 220 так, что турбина 220 свободно вращается под действием воздушного потока, создаваемого пылесосом.
Множество лопаток 221 расположено по окружности для образования турбины 220 таким образом, что всасываемый воздушный поток, создаваемый пылесосом через основной корпус 210 щетки, заставляет турбину 220 вращаться. Конфигурация лопаток 221 будет подробно описана ниже.
Как показано на фиг. 2А и 2В, соединительная труба 250 направляет насыщенный пылью воздух, всасываемый в пылесос, в камеру (непоказанную), расположенную внутри основного корпуса 100 пылесоса. Ниже подробно будет описана конфигурация входной части 251 соединительной трубы, образованной в соединительной трубе 250, в альтернативных вариантах осуществления.
Когда турбина 220 приводится во вращение под действием всасываемого воздушного потока, создаваемого пылесосом, соединительный элемент 230 передает вращающую силу турбины 220 щетке 240. Соединительный элемент 230 предпочтительно представляет собой ремень; однако это не следует рассматривать как ограничение. Для специалиста в данной области техники очевидны различные альтернативные конструкции для обеспечения выполнения функции вращения, такие как зубчатая передача.
Щетка 240 (фиг. 1) выполнена с возможностью вращения с помощью элемента 241 для создания опоры для щетки, который установлен на основном корпусе 210. Турбина 220 установлена с возможностью вращения на перегородке 213 камеры 211 для турбины посредством оси 222 турбины.
Когда воздух проходит через отверстие 212 для всасывания воздуха и вызывает вращение турбины 220, вращающая сила турбины 220 передается через соединительный элемент 230 щетке 240, которая выполнена с возможностью вращения относительно оси, установленной в элементе 241 для создания опоры для щетки.
Щетку 240 перемещают по поверхности, подлежащей чистке пылесосом, в плотном контакте с данной поверхностью, и щетка 240 смещает пыль и грязь с поверхности с тем, чтобы дать возможность пылесосу легче осуществить очистку поверхности от грязи. Грязь, удаленная с поверхности, собирается через отверстие 212 для всасывания воздуха и проходит по соединительной трубе 250 в пылесборник (непоказанный), расположенный в основном корпусе 100 пылесоса.
Фиг. 2А и фиг. 2В представляют собой выполненные с местным разрезом виды в перспективе, показывающие альтернативные варианты взаимного расположения турбины и входной части соединительной трубы щеточного узла, показанного на фиг. 1. Турбина 220 установлена в камере 211 для турбины так, что она перекрывает участок входной части 251 соединительной трубы, обеспечивающей сообщение по текучей среде с основным корпусом 210.
Турбина 220 может быть расположена так, что она будет смещена вбок к одной стороне относительно входной части 251 соединительной трубы и будет перекрывать участок входной части 251 соединительной трубы.
Более точно, если предположить, что входная часть 251 соединительной трубы имеет ширину А, то турбина 220 установлена со смещением ее вбок к одной стороне входной части 251 соединительной трубы, при этом остается свободная зона с шириной В в камере 211 для турбины. Входная часть 251 соединительной трубы, имеющая ширину А, в альтернативном варианте может быть выполнена с возможностью установки турбины 220 центрально во входной части 251 соединительной трубы в камере 211 для турбины, при этом турбина 220 будет удалена на одинаковое расстояние С от обеих сторон входной части 251 соединительной трубы, как показано на фиг. 2В.
Соотношение между шириной D турбины 220 и шириной А входной части 251 соединительной трубы может составлять по существу 1:2, принимая во внимание обеспечение прохода насыщенного пылью воздуха через входную часть 251 соединительной трубы и выполнение лопатки 221 с надлежащими размерами для соответствующего восприятия всасывающей силы от пылесоса.
При описанной выше конструкции проход, через который проходит насыщенный пылью воздух, будет достаточно широким, так что насыщенный пылью воздух будет всасываться плавно, и на вращение турбины не будут оказывать отрицательного воздействия зубочистки, деревянные палочки для еды или другие мешающие предметы, захватываемые турбиной.
Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение турбины, показанной в щеточном узле по фиг. 1. Множество лопаток 221 расположено по окружности для образования турбины 220. Толщина каждой лопатки 221 в поперечном направлении изменяется заранее заданным равномерным образом при измерении ее от центральной части к окружности наружного диаметра турбины 220.
Более точно, часть рядом с центром турбины 220 имеет толщину Е. Если "двигаться" по лопаткам 221 наружу к окружности наружного диаметра турбины 220, то видно, что толщина каждой лопатки 221 уменьшается до толщины F, и, таким образом, лопатки 221 проходят радиально наружу от центра к окружности наружного диаметра турбины 220.
Конец G лопатки скруглен, как показано в точке G', для эффективного уменьшения сопротивления насыщенного пылью воздуха.
Поскольку лопатка имеет описанную выше конструкцию, насыщенный пылью воздух проходит плавно вдоль разнесенных в радиальном направлении и криволинейных поверхностей I лопаток 221 по существу в направлении стрелки Н, и воздух направляется в сторону от лопаток 221 у скругленного конца G', так что ударная сила насыщенного пылью воздуха эффективно передается концам лопаток 221, и, следовательно, вращающая сила турбины 220 дополнительно увеличивается.
То есть, вследствие того, что турбина перекрывает участок входной части (непоказанной) соединительной трубы, а не всю входную часть соединительной трубы, вращающая сила турбины может быть уменьшена. Тем не менее, уменьшенная вращающая сила может быть компенсирована описанной выше конструкцией турбины, главным образом благодаря разнесенным в радиальном направлении и изогнутым лопаткам.
Кроме того, если описанная выше конструкция используется для турбины, вращающая сила щетки (непоказанной), приводимой во вращение за счет движущей силы турбины 220, также увеличивается, так что щетка может сильнее воздействовать на грязь и сдвигать грязь на поверхности, подлежащей чистке пылесосом. Соответственно, можно легче удалить грязь с поверхности.
В результате пользователь может легче очистить поверхность, подлежащую чистке пылесосом, так что эффективность очистки повышается, и посторонние частицы, такие как пыль, проходят по радиально изогнутой поверхности G лопатки 221 в направлении стрелки Н, так что посторонние частицы просто всасываются в пылесос и не прилипают к лопатке 221.
Фиг. 4А представляет собой вид в перспективе соединительной трубы, обеспечивающей присоединение щеточного узла, показанного на фиг. 1, к удлинительным трубам пылесоса, и фиг. 4В представляет собой выполненный по линии IV-IV, местный разрез соединительной трубы, показанной на фиг. 4А.
Входная часть 251 соединительной трубы ограничена частью соединительной трубы 250, соответствующей отрезку Y соединительной трубы 250 и образующей соединительную часть от сечения большего диаметра J до сечения меньшего диаметра К соединительной трубы.
Описанная выше конструкция, использованная для выполнения входной части 251 соединительной трубы, схематично имеет форму фаллопиевой трубы, что может представлять собой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.
Если диаметр входной части 251 соединительной трубы изменяется от большего диаметра J до меньшего диаметра К, участок между сечением большего диаметра J и сечением меньшего диаметра К будет образован с наклонной поверхностью L, имеющей кольцевую форму усеченного конуса с плавно искривленной поверхностью.
Как описано выше, когда насыщенный пылью воздух, поступающий от турбины (непоказанной), проходит от зоны большего диаметра J к зоне меньшего диаметра К, воздух проходит вдоль наклонной поверхности L, что позволяет уменьшить шум, который может быть вызван насыщенным пылью воздухом, когда он приобретает кинетическую энергию при проходе его от зоны большего диаметра J к зоне меньшего диаметра К входной части 251 соединительной трубы.
Фиг. 5 представляет собой сечение щеточного узла, выполненное приблизительно по линии V-V на фиг.1, после сборки элементов, показанных на виде по фиг.1 с пространственным разделением элементов. Посторонние частицы, такие как пыль, удаленные с поверхности, подлежащей чистке пылесосом, с помощью щетки 240, проходят в направлении стрелок Н через турбину 220, которая установлена в камере 211 для турбины так, что турбина 220 перекрывает участок входной части 251 соединительной трубы. Входная часть 251 выполнена в соединительной трубе 250, которая соединена с основным корпусом 210 щетки, и турбина 220 имеет множество лопаток 221, проходящих радиально наружу к наружной окружной периферии турбины 220, и каждая лопатка 221 имеет толщину, равномерно изменяющуюся от окружности внутреннего диаметра к окружности наружного диаметра турбины. Предпочтительно посторонние частицы проходят по соединительной трубе 250, входная часть 251 которой имеет форму фаллопиевой трубы, при этом диаметр плавно изменяется от большего диаметра J до меньшего диаметра К, и участок между сечением большего диаметра J и сечением меньшего диаметра К имеет наклонную поверхность L, имеющую плавно искривленную поверхность. После прохода по соединительной трубе 250 посторонние частицы скапливаются в пылесборнике (непоказанном) в основном корпусе 100 пылесоса (фиг. 1).
Как описано выше, при использовании щеточного узла и пылесоса, в котором используется щеточный узел согласно варианту осуществления настоящего изобретения, посторонние вещества, такие как пыль, не застревают в турбине пылесоса, так что щетка, соединенная с турбиной, может быть эффективно приведена в действие, и тем самым уменьшается шум в изобретенной конструкции входной части соединительной трубы, так что можно уменьшить неприятный шум, который в противном случае создается при чистке.
Дополнительные преимущества, цели и признаки различных вариантов осуществления изобретения частично приведены в предшествующем описании и частично могут стать очевидными для обычных специалистов в данной области техники при изучении нижеприведенной формулы изобретения.
1. Щеточный узел, содержащий основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха и камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха; турбину, установленную в камере для турбины; и соединительную трубу, предназначенную для соединения основного корпуса пылесоса с основным корпусом щетки, причем соединительная труба дополнительно имеет входную часть соединительной трубы; при этом турбина установлена только в пределах части канала для прохода воздуха и расположена в центре входной части соединительной трубы так, что турбина перекрывает центральный участок входной соединительной трубы.
2. Щеточный узел, содержащий основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха и камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха; турбину, установленную в камере для турбины; и соединительную трубу, предназначенную для соединения основного корпуса пылесоса с основным корпусом щетки, причем соединительная труба дополнительно имеет входную часть соединительной трубы; при этом турбина установлена только в пределах части канала для прохода воздуха, причем турбина содержит множество лопаток, каждая из которых имеет равномерно изменяющуюся толщину при измерении ее от окружности внутреннего диаметра к окружности наружного диаметра турбины.
3. Щеточный узел по п.2, в котором каждая лопатка имеет толщину, постепенно уменьшающуюся от окружности внутреннего диаметра к окружности наружного диаметра турбины.
4. Щеточный узел, содержащий основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха в камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха; турбину, установленную в камере для турбины; и соединительную трубу, предназначенную для соединения основного корпуса пылесоса с основным корпусом щетки, причем соединительная труба дополнительно имеет входную часть соединительной трубы; при этом турбина установлена только в пределах части канала для прохода воздуха и входная часть соединительной трубы дополнительно имеет участок с постепенно уменьшающимся диаметром и участок с постоянным диаметром.
5. Щеточный узел по п.4, в котором входная часть соединительной трубы, по существу, выполнена в форме фаллопиевой трубы.
6. Пылесос, содержащий основной корпус пылесоса, имеющий пылесборник; основной корпус щетки, имеющий отверстие для всасывания воздуха и камеру для турбины, причем камера для турбины имеет канал для прохода воздуха; турбину, установленную в камере для турбины; и соединительную трубу, соединяющую основной корпус пылесоса с основным корпусом щетки, причем соединительная труба имеет входную часть соединительной трубы, при этом турбина установлена только в пределах части канала для прохода воздуха и расположена в центре входной части соединительной трубы так, что турбина перекрывает только центральный участок входной части соединительной трубы.
