Циклонное пылеулавливающее устройство для пылесоса
Предназначенное для пылесоса циклонное пылеулавливающее устройство содержит корпус циклонов, в котором втянутый снаружи воздух вращается с отделением из него загрязняющих частиц, выпускную трубку, направляющую наружу из корпуса циклонов очищенный от загрязняющих частиц воздух и содержащую разрядный электрод, к которому подается энергия от источника питания. По меньшей мере часть создающего коронный разряд разрядного электрода выполнена из проводящего материала. Противоположные концы разрядного электрода соединены с внутренней поверхностью выпускной трубки, располагаясь поперек ее внутреннего пространства. Разрядный электрод имеет по меньшей мере один разрядный выступ, который может быть выполнен за одно целое с разрядным электродом. Разрядный электрод содержит разрядный участок и соединительный участок, соединенный с источником питания для получения энергии. В устройстве при простоте его конструкции предотвращается уменьшение эффективной площади поперечного сечения выпускной трубки и увеличение в результате этого скорости воздушного потока, что позволяет ионизировать практически все мелкие частицы пыли и повысить тем самым эффективность пылеулавливания. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
Данное изобретение относится к пылесосу. В частности, данное изобретение относится к циклонному пылеулавливающему устройству для пылесоса, которое отделяет загрязняющие частицы из втянутого воздуха с помощью циклонной пылеулавливающей системы.
2. Описание уровня техники
При включении всасывающего двигателя пылесос через всасывающее устройство втягивает с поверхности загрязненный воздух и отделяет из втянутого воздуха загрязняющие частицы, очищая поверхность. Для отделения загрязняющих частиц используют пылеулавливающее устройство. В последнее время получило широкое распространение циклонное пылеулавливающее устройство, в котором загрязняющие частицы отделяются из втянутого воздуха с помощью центробежной силы, образуемой при вращении втянутого воздуха.
Такое обычное циклонное пылеулавливающее устройство более удобно для использования и более гигиенично по сравнению с мешком для пыли, однако оно имеет низкую эффективность улавливания мелких загрязняющих частиц, находящихся во втянутом воздухе. Для решения этой проблемы разработано циклонное пылеулавливающее устройство с повышенной эффективностью очистки от мелких загрязняющих частиц за счет создания в нем коронного разряда и ионизации мелких загрязняющих частиц, в результате чего мелкие ионизированные загрязняющие частицы отделяются от втянутого воздуха электромагнитным полем. Как правило, в камере циклонов обычного циклонного пылеулавливающего устройства, в котором используется коронный разряд, имеется отдельный разрядный электрод, выполненный в форме иглы. Однако движение воздуха и загрязняющих частиц в циклонном пылеулавливающем устройстве может повредить разрядный электрод, вследствие чего уменьшается срок службы пылесоса и не может быть гарантирована безопасность пользователя. Кроме того, электрический заряд вокруг разрядного электрода изменяется в радиальном или в аксиальном направлении, что ограничивает эффективность улавливания мелких загрязняющих частиц.
Известно циклонное пылеулавливающее устройство, содержащее корпус циклонов, в котором втянутый снаружи воздух вращается с отделением из него загрязняющих частиц, и выпускную трубку, направляющую наружу из корпуса циклонов втянутый воздух, очищенный от загрязняющих частиц, и содержащую разрядный электрод, выполненный из проводящего материала и создающий коронный разряд. Имеется также источник питания, подающий энергию к разрядному электроду.
Такое устройство известно из опубликованной заявки Японии №57-045356 (дата публикации 15.03.1982).
В известном устройстве наличие разрядного электрода приводит к уменьшению эффективной площади поперечного сечения выпускной трубки и увеличению скорости воздушного потока, что затрудняет ионизацию частиц пыли и тем самым снижает эффективность пылеулавливания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение направлено на создание циклонного пылеулавливающего устройства с разрядным электродом простой конструкции, позволяющей избежать уменьшения эффективной площади поперечного сечения выпускной трубки и возникающего в результате увеличения скорости воздушного потока, что позволяет ионизировать практически все мелкие частицы пыли и тем самым повысить эффективность пылеулавливания.
В соответствии с изобретением предложено циклонное пылеулавливающее устройство, содержащее корпус циклонов, в котором втянутый снаружи воздух вращается с отделением из него загрязняющих частиц, выпускную трубку, направляющую наружу из корпуса циклонов втянутый воздух, очищенный от загрязняющих частиц, и содержащую разрядный электрод, создающий коронный разряд, по меньшей мере часть которого выполнена из проводящего материала, который имеет противоположные концы, соединенные с внутренней поверхностью выпускной трубки, располагаясь поперек ее внутреннего пространства, и содержит по меньшей мере один разрядный выступ, и источник питания, подающий энергию к разрядному электроду.
Выпускная трубка может быть выполнена целиком из проводящего материала, образуя разрядный электрод.
Разрядный выступ может быть выполнен как одно целое с разрядным электродом и иметь форму конуса с острым концом.
Разрядный электрод может содержать разрядный участок и соединительный участок, причем соединительный участок соединен с источником питания для получения энергии.
Разрядный участок может быть выполнен как одно целое с соединительным участком.
Разрядный электрод может иметь форму перекладины.
Устройство может дополнительно содержать участок улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненный из проводящего материала и расположенный на внутренней поверхности корпуса циклонов для улавливания мелких загрязняющих частиц, причем мелкие загрязняющие частицы ионизируются в коронном разряде.
Участок улавливания мелких загрязняющих частиц может содержать проводящую краску, распыленную на внутреннюю поверхность корпуса циклонов.
Корпус циклонов может содержать камеру первого циклона, расположенную в центральной части корпуса циклонов, и по меньшей мере одну камеру второго циклона, охватывающую наружную сторону камеры первого циклона, приемник загрязнений, присоединенный к нижнему концу корпуса циклонов с возможностью отсоединения и служащий для приема загрязняющих частиц, выброшенных из камер циклонов, соединительный проход, направляющий втянутый воздух, выброшенный из камеры первого циклона, в указанную по меньшей мере одну камеру второго циклона, и крышку, закрывающую открытый верхний конец корпуса циклонов с образованием выпускного прохода, который направляет втянутый воздух, выброшенный из указанной по меньшей мере одной камеры второго циклона, наружу из корпуса циклонов, при расположении электрода в камере второго циклона.
Участок улавливания мелких загрязняющих частиц может быть выполнен на внутренних поверхностях указанной по меньшей мере одной камеры второго циклона и на крышке.
Устройство может дополнительно содержать центральное отверстие для выпуска воздуха, направляющее воздух, выброшенный из камеры первого циклона, в соединительный проход, и разрядную иглу, которая имеет верхний конец, соединенный с источником питания, и нижний конец, проходящий в центральное отверстие для выпуска воздуха и расположенный в камере первого циклона, а также решетчатый элемент, который расположен в центральном выпускном отверстии и охватывает разрядную иглу, и второй участок улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненный на внутренней поверхности соединительного прохода.
Устройство может также дополнительно содержать второй участок улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненный на внутренней поверхности камеры первого циклона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Указанные выше и другие аспекты, признаки и преимущества данного изобретения легче понять и оценить из приведенного ниже подробного описания варианта выполнения, сделанного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой вид пылесоса, в котором используется циклонное пылеулавливающее устройство, выполненное в соответствии с вариантом данного изобретения;
фиг.2 представляет собой вид в аксонометрии разобранного циклонного пылеулавливающего устройства, выполненного в соответствии с вариантом данного изобретения;
фиг.3 представляет собой пример циклонного пылеулавливающего устройства, выполненного в соответствии с первым вариантом данного изобретения;
фиг.4 представляет собой пример важного участка циклонного пылеулавливающего устройства, выполненного в соответствии с первым вариантом данного изобретения;
фиг.5 представляет собой вид в аксонометрии выпускной трубки, выполненной в соответствии со вторым вариантом данного изобретения;
Фиг.6 представляет собой пример важного участка циклонного пылеулавливающего устройства, выполненного в соответствии с третьим вариантом данного изобретения;
Фиг.7 представляет собой вид в аксонометрии выпускной трубки, выполненной в соответствии с четвертым вариантом данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Примеры выполнения данного изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на приложенные чертежи. На всех чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами позиций. В приведенном ниже описании для краткости и ясности изложения опущены подробные описания включенных в него известных функций и структур.
Обратимся к фиг.1 и фиг.2, на которых пылеулавливающее устройство 200, выполненное в соответствии с первым вариантом данного изобретения, установлено в корпус 100 пылесоса, соединяясь с каналом 106 для всасывания воздуха и каналом 107 для выпуска воздуха. Воздух при поступлении через всасывающий узел 105 вначале протекает через канал 106 для всасывания воздуха, а затем через трубку 211 для впуска воздуха в пылеулавливающее устройство 200. Циклонное пылеулавливающее устройство 200 отделяет загрязняющие частицы из воздуха, выбрасывает воздух из выпускного отверстия 231 для воздуха в канал 107 для выпуска воздуха и наружу из корпуса 100 пылесоса.
Циклонное пылеулавливающее устройство 200 содержит корпус 210 циклонов, приемник 220 загрязняющих частиц, крышку 230 и промежуточную крышку 240. Для предотвращения утечки воздуха между промежуточной крышкой 240 и корпусом 210 циклонов расположена прокладка 250.
Обратимся к фиг.2 и фиг.3. Корпус 210, выполненный в соответствии с первым вариантом данного изобретения, содержит камеру 310 первого циклона и несколько камер 350 вторых циклонов. Камера 310 первого циклона выполнена в центральной части корпуса циклонов 210 и имеет открытые верхнюю и нижнюю части. Камера 310 первого циклона соединена с трубкой 211 для впуска воздуха и с центральным отверстием 315 для выпуска воздуха. Трубка 211 проходит через стенку корпуса 210. Через трубку 211 для впуска воздуха воздух втекает в камеру 310 первого циклона, где вращается таким образом, что загрязняющие частицы отделяются за счет инерции. Воздух, освобожденный от загрязняющих частиц, проходит в камеры 350 вторых циклонов через решетчатый элемент 320, центральное выпускное отверстие 315 и соединительные проходы 380. Несколько камер 350 вторых циклонов выполнены так, что проходят внутрь корпуса 210 циклонов, охватывая наружную сторону камеры 310 первого циклона. Верхние участки камер 350 второго циклона соединены с выпускными трубками 360 и соединительными проходами 380, выполненными в промежуточной крышке 240. Поэтому воздух, протекая через соединительные проходы 380 в камеры 350 вторых циклонов, вращается в камерах 350 вторых циклонов. При вращении воздух отделяется от мелких загрязняющих частиц, а затем через выпускные трубки 360, выпускной проход 390 и окно 231 для выпуска воздуха выбрасывается наружу из устройства 200.
Циклонное пылеулавливающее устройство 200, выполненное в соответствии с первым вариантом данного изобретения, содержит разрядную иглу 410, разрядный электрод 420, первый, второй, третий и четвертый участки улавливания мелких загрязняющих частиц (соответственно 510, 520, 530 и 540), а также источник 650 питания для увеличения эффективности отделения мелких загрязняющих частиц за счет использования коронного разряда. Источник 650 питания содержит генератор 600 напряжения, создающий высокое напряжение, и первый 610 и второй 620 монтажные провода, соединяющие генератор 600 соответственно с разрядной иглой 410 и разрядным электродом 420.
Генератор 600 установлен в корпусе пылесоса 100 (см. фиг.1), создавая энергию, подаваемую как к разрядной игле 410, так и к разрядному электроду 420, за счет использования энергии, подаваемой в корпус 100.
Разрядная игла 410 и разрядный электрод 420 создают коронный разряд в первой 310 и второй 350 камерах циклона, так что мелкие загрязняющие частицы, содержащиеся в воздухе первой 310 и второй 350 камер циклонов, ионизируются, получая отрицательный (-) электрический заряд. Разрядная игла 410 расположена в камере 310 первого циклона таким образом, что ее верхний конец выступает в выпускной проход 390, проходя в сквозное отверстие 241 промежуточной крышки 240 (см. фиг.2), а ее нижний конец располагается в решетчатом элементе 320, проходя сквозь центральное выпускное отверстие 315. Верхний конец разрядной иглы 410, выступающий в выпускной проход 390, соединен через первый монтажный провод 610 с генератором напряжения 600, получая энергию, необходимую для коронного разряда. Разрядный электрод 420 выполнен в камерах 350 вторых циклонов. Как показано на фиг.3 и фиг.4, выпускные трубки 360, направляющие воздух, выброшенный из камер 350 вторых циклонов, выполнены из проводящего материала, так что края выпускных трубок 360, расположенные в камерах вторых циклонов, выполняют роль разрядного электрода 420. Следовательно, верхние концы выпускных трубок 360 соединены вторым монтажным проводом 620 с генератором 600, передавая энергию к разрядному электроду 420. Следовательно, среднее количество электрического заряда распределено равномерно, так что увеличивается эффективность пылеулавливания, и можно обеспечить стабильную работу при высокой скорости потока.
Первый 510 и второй 520 участки улавливания мелких загрязняющих частиц заземлены на внутренние поверхности камер 310 и 350 первого и второго циклонов. Третий 530 и четвертый 540 участки улавливания мелких загрязняющих частиц заземлены на внутренние поверхности соединительных проходов 380 и крышки 230. Следовательно, при прохождении к камерам 350 второго циклона мелкие загрязняющие частицы D после ионизации разрядной иглой 410 улавливаются первым 510 и третьим 530 участками улавливания мелких загрязняющих частиц. Мелкие загрязняющие частицы D, которые не уловлены первым 510 и третьим 530 участками улавливания мелких загрязняющих частиц, проходят в камеры 350 вторых циклонов, снова ионизируются разрядным электродом 420, а затем улавливаются вторым 520 и четвертым 540 участками улавливания мелких загрязняющих частиц. Участки 510, 520, 530 и 540 улавливания мелких загрязняющих частиц могут улавливать мелкие загрязняющие частицы D за счет использования электромагнитной силы, только если указанные участки выполнены из проводящего материала и правильно заземлены. Участки 510, 520, 530 и 540 улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненные в соответствии с данным вариантом, образованы путем нанесения распылением проводящей краски на камеру 310 первого циклона, на камеры 350 вторых циклонов, на промежуточную крышку 240, образующую соединительные проходы 380, и на крышку 230, образующую выпускной проход 390. Поэтому участки 510, 520, 530 и 540 улавливания мелких загрязняющих частиц не требуют сложной конструкции циклонного пылеулавливающего устройства 200. Однако элемент из проводящего материала может быть выполнен и отдельно.
Ниже со ссылкой на фиг.4 рассмотрен способ отделения мелких загрязняющих частиц с использованием разрядной иглы 410, разрядного электрода 420 и участков 510-540 улавливания мелких загрязняющих частиц. При втекании воздуха через соединительные проходы 380 в камеры 350 вторых циклонов происходит его вращение в этих камерах с отделением загрязняющих частиц за счет центробежной силы. За счет энергии, подаваемой от генератора напряжения 600 к разрядному электроду 420, вокруг него образуется коронный разряд С. Вследствие коронного разряда С происходит отрицательная (-) ионизация мелких загрязняющих частиц D, содержащихся в воздухе. Поскольку, как указано выше, мелкие пылинки D ионизированы отрицательно, а заземленный второй участок 520 улавливания мелких загрязняющих частиц, образованный на внутренней поверхности камер 350 вторых циклонов, играет роль положительно (+) заряженного, то он притягивает отрицательно заряженные ионизированные мелкие загрязняющие частицы D. Поэтому мелкие загрязняющие частицы D, отрицательно заряженные за счет ионизации, не выбрасываются через выпускные трубки 360 наружу из камер 350 вторых циклонов, а улавливаются на втором участке 520 улавливания мелких загрязняющих частиц, полученном распылением на внутренней поверхности камер 350 второго циклона. Ионизированные мелкие загрязняющие частицы D, которые не уловлены на внутренней поверхности камер 350 второго циклона, а выброшены из указанных камер наружу через выпускные трубки 360, улавливаются на четвертом участке 540, предназначенном для улавливания мелких загрязняющих частиц и выполненном на внутренней поверхности крышки 230, показанной на фиг.3, для предотвращения их выброса наружу из циклонного пылеулавливающего прибора 200. Поэтому циклонный пылеулавливающий прибор 200 имеет повышенную эффективность улавливания мелких загрязняющих частиц.
Разрядный электрод 420 может иметь различные формы. В случае использования разрядной иглы 410 более предпочтительной может быть форма иглы, изображенная на фиг.3, поскольку часть разрядной иглы 410 расположена в решетчатом элементе 320. Однако если разрядный электрод 420 может прочно удерживаться выпускными трубками 360, то не существует ограничений в форме разрядного электрода 420. Например, разрядный электрод 420 может быть выполнен как одно целое с выпускными трубками 360.
Фиг.5 представляет собой вид разрядного электрода 420′, выполненного в соответствии со вторым вариантом данного изобретения. Разрядный электрод 420′ является таким же, как и разрядный электрод 420, выполненный в соответствии с первым вариантом данного изобретения, в котором выпускная трубка 360′ выполнена целиком из проводящего материала. Однако разрядный электрод 420′ может отличаться от разрядного электрода 420, выполненного в соответствии с первым вариантом данного изобретения, тем, что разрядный электрод 420′ содержит несколько разрядных выступов 425′, которые выполнены как одно целое с разрядным электродом 420′, выступая внутрь камер 350 вторых циклонов (см. фиг.4). Поскольку коронный разряд легче происходит на заостренном участке, то имеются разрядные выступы 425′. Разрядные выступы 425′ могут иметь разную форму. Однако для облегчения выполнения коронного разряда предпочтительней выполнять разрядные выступы 425′ с острым концом и сторонами, сходящимися в точку.
Фиг.6 представляет собой пример разрядного электрода 420″, выполненного в соответствии с третьим вариантом данного изобретения. Обратимся к фиг.6, на которой разрядный электрод 420″ в данном варианте выполнения содержит соединительный участок 423″, вставленный в выпускные трубки 360″, и разрядный участок 421″, открытый в нижней части выпускных трубок 360″. Соединительный участок 423″ выполнен в форме трубы, охватывая внутренние поверхности выпускных трубок 360″. Следовательно, хотя промежуточная крышка 240 выполнена из синтетической смолы, разрядный электрод 420″ легко выполним. В данном варианте выполнения, как и в указанном выше втором варианте, выступающие разрядные выступы 425′ (см. фиг.5) могут быть выполнены как одно целое с разрядным электродом 420″. В этом случае коронный разряд можно осуществить более эффективно.
Фиг.7 представляет собой вид разрядного электрода 420′′′, выполненного в соответствии с четвертым вариантом данного изобретения. Обратимся к фиг.7, на которой разрядный электрод 420′′′ выполнен из проводящего материала в форме перекладины. Противоположные концы разрядного электрода 420′′′ соединены с внутренней поверхностью выпускных трубок 360′′′, располагаясь поперек внутреннего пространства выпускных трубок 360′′′. Разрядный электрод 420′′′ и выпускные трубки 360′′′ могут быть сделаны из одинакового материала и выполнены как одно целое друг с другом. Разрядный электрод 420′′′, выполненный в соответствии с данным вариантом, имеет конусный разрядный выступ 425″″, выступающий из центральной части. Действие разрядного выступа 425″″ такое же, как и разрядного выступа 425, выполненного по второму варианту, и поэтому его подробное описание не приводится.
Варианты выполнения данного изобретения объяснены на примерах, в которых циклонное пылеулавливающее устройство, использующее несколько камер циклонов, имеет разрядный электрод. Однако это не должно рассматриваться как ограничение. Варианты выполнения данного изобретения можно применить и к циклонному пылеулавливающему устройству, в котором используется одна камера циклона.
При использовании вариантов выполнения данного изобретения облегчается выполнение разрядного электрода, и он может быть более устойчиво создан в выпускной трубке. Следовательно, даже несмотря на то что в камеру циклона проходит воздух и/или загрязняющие частицы, можно избежать повреждения разрядного электрода.
Среднее количество электрического заряда вокруг области разрядного электрода распределено равномерно, так что эффективность улавливания мелких загрязняющих частиц увеличивается.
Дополнительные преимущества, цели и конкретные признаки вариантов выполнения изобретения частично сформулированы в описании, а специалистам в данной области техники они отчасти станут понятны после их экспертизы или из применения изобретения на практике. Цели и преимущества вариантов выполнения изобретения, которое можно понять и выполнить, подробно указаны в приложенной формуле изобретения.
1. Циклонное пылеулавливающее устройство, содержащее
корпус циклонов, в котором втянутый снаружи воздух вращается с отделением из него загрязняющих частиц,
выпускную трубку, направляющую наружу из корпуса циклонов втянутый воздух, очищенный от загрязняющих частиц, и содержащую разрядный электрод, по меньшей мере, часть которого выполнена из проводящего материала, который имеет противоположные концы, соединенные с внутренней поверхностью выпускной трубки, располагаясь поперек ее внутреннего пространства, и содержит, по меньшей мере, один разрядный выступ, и
источник питания, подающий энергию к разрядному электроду,
причем разрядный электрод создает коронный разряд.
2. Устройство по п.1, в котором выпускная трубка выполнена целиком из проводящего материала, образуя разрядный электрод.
3. Устройство по п.1, в котором указанный, по меньшей мере, один разрядный выступ выполнен как одно целое с разрядным электродом.
4. Устройство по п.3, в котором указанный, по меньшей мере, один разрядный выступ имеет форму конуса с острым концом.
5. Устройство по п.1, в котором разрядный электрод содержит разрядный участок и соединительный участок, причем соединительный участок соединен с источником питания для получения энергии.
6. Устройство по п.5, в котором разрядный участок выполнен как одно целое с соединительным участком.
7. Устройство по п.1, в котором разрядный электрод имеет форму перекладины.
8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее
участок улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненный из проводящего материала и расположенный на внутренней поверхности корпуса циклонов для улавливания мелких загрязняющих частиц, причем мелкие загрязняющие частицы ионизируются в коронном разряде.
9. Устройство по п.8, в котором участок улавливания мелких загрязняющих частиц содержит проводящую краску, распыленную на внутреннюю поверхность корпуса циклонов.
10. Устройство по п.8, в котором корпус циклонов содержит
камеру первого циклона, расположенную в центральной части корпуса циклонов, и, по меньшей мере, одну камеру второго циклона, охватывающую наружную сторону камеры первого циклона,
приемник загрязнений, присоединенный к нижнему концу корпуса циклонов с возможностью отсоединения и служащий для приема загрязняющих частиц, выброшенных из камер циклонов,
соединительный проход, направляющий втянутый воздух, выброшенный из камеры первого циклона, в указанную, по меньшей мере, одну камеру второго циклона, и
крышку, закрывающую открытый верхний конец корпуса циклонов с образованием выпускного прохода, который направляет втянутый воздух, выброшенный из указанной, по меньшей мере, одной камеры второго циклона, наружу из корпуса циклонов,
причем разрядный электрод расположен в указанной, по меньшей мере, одной камере второго циклона.
11. Устройство по п.10, в котором участок улавливания мелких загрязняющих частиц выполнен на внутренних поверхностях указанной, по меньшей мере, одной камеры второго циклона и на крышке.
12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее
центральное отверстие для выпуска воздуха, направляющее воздух, выброшенный из камеры первого циклона, в соединительный проход, и
разрядную иглу, которая имеет верхний конец, соединенный с источником питания, и нижний конец, проходящий в центральное отверстие для выпуска воздуха и расположенный в камере первого циклона.
13. Устройство по п.12, дополнительно содержащее
решетчатый элемент, который расположен в центральном выпускном отверстии и охватывает разрядную иглу, и
второй участок улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненный на внутренней поверхности соединительного прохода.
14. Устройство по п.10, дополнительно содержащее второй участок улавливания мелких загрязняющих частиц, выполненный на внутренней поверхности камеры первого циклона.
