Сепарационное устройство
Изобретение относится к сепарационному устройству, способу его изготовления, а также бытовому прибору и циклонному пылесосу, в которых используется указанное устройство. Сепарационное устройство включает сепарационную камеру и решетчатый экран, образующий выход из указанной сепарационной камеры, и центральный канал. При этом решетчатый экран содержит стенку, имеющую множество сквозных отверстий, и, кроме того, на внутренней поверхности стенки решетчатого экрана имеется, по меньшей мере, одна направляющая перегородка, проходящая в радиальном направлении внутрь решетчатого экрана, расположенная непосредственно ниже по потоку от сквозных отверстий и предназначенная для направления воздушного потока к центральному каналу. Технический результат заявленных изобретений заключается в устранении недостатков предыдущего уровня техники. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к сепарационному устройству, предназначенному для отделения пыли и грязи от потока воздуха. В частности, но не обязательно, изобретение относится к сепарационному устройству, подходящему для использования в пылесосе циклонного типа.
Известны пылесосы, выполненные с циклонным сепарационным устройством для отделения грязи и пыли от потока воздуха. Известны также циклонные сепарационные устройства, выполненные с двумя циклонами, расположенными последовательно, при этом выше по ходу движения воздушного потока размещен циклон с более низкой степенью очистки, и ниже по потоку размещен циклон с более высокой степенью очистки. Было обнаружено, что в такой конструкции на выходе, ведущем в циклон, расположенный выше по потоку, выгодно устанавливать так называемый решетчатый экран. Такое расположение решетчатого экрана принято в пылесосах, изготавливаемых и реализуемых на рынке фирмой Dyson Limited.
Решетчатый экран, как правило, образован стенкой, имеющей множество перфораций или сквозных отверстий, которые со стороны, расположенной выше по ходу движения воздушного потока, сообщаются с сепарационной камерой циклона, размещенного выше по потоку. Таким образом, сквозные отверстия решетчатого экрана образуют выход из указанной сепарационной камеры.
Проблема, которая может существовать в известном сепарационном устройстве, заключается в том, что по мере прохождения воздуха, насыщенного грязью и пылью, через решетчатый экран вблизи внутренней поверхности решетчатого экрана могут формироваться вихревые токи воздуха, при этом существующая турбулентность может привести к тому, что грязь и пыль будут возвращаться обратно в воздушный поток или будут скапливаться на внутренней поверхности решетчатого экрана.
Настоящее изобретение обеспечивает сепарационное устройство, содержащее сепарационную камеру и решетчатый экран, образующий выход из сепарационной камеры, при этом решетчатый экран содержит стенку с множеством сквозных отверстий и, кроме того, снабжен, по меньшей мере, одной проходящей радиально внутрь направляющей перегородкой, установленной на внутренней поверхности стенки непосредственно ниже по ходу движения потока от сквозных отверстий.
Установленная внутри решетчатого экрана направляющая перегородка, или ребро, направляет поток воздуха, входящий во внутренний объем решетчатого экрана, в сторону его центральной зоны, уменьшая тем самым взаимодействие потоков воздуха. Направляющая перегородка расположена непосредственно ниже по потоку от сквозных отверстий и оказывает положительное влияние на поток воздуха, выходящий из решетчатого экрана.
Предпочтительно на внутренней поверхности стенки решетчатого экрана имеется множество направляющих перегородок, проходящих радиально внутрь.
По меньшей мере, одна из направляющих перегородок может быть размещена таким образом, чтобы она могла взаимодействовать с элементом, соединенным с другим компонентом сепарационного устройства, таким как батарейный циклон, с тем, чтобы установить этот компонент в предварительно заданном положении и/или с заданной ориентацией. Данная особенность конструктивного выполнения способствует процессу изготовления сепарационного устройства. Оператор на линии сборки может использовать указанную особенность выполнения для того, чтобы установить упомянутый компонент с правильной ориентацией относительно решетчатого экрана.
Другим объектом является способ изготовления сепарационного устройства, включающий стадию формования решетчатого экрана и центрального канала, при этом решетчатый экран содержит стенку с множеством сквозных отверстий, и стадию формования направляющей перегородки на внутренней поверхности стенки решетчатого экрана, расположенной непосредственно ниже по потоку от сквозных отверстий и предназначенной для направления воздушного потока к центральному каналу.
Предпочтительно, направляющая перегородка установлена так, чтобы взаимодействовать с элементом, соединенным с другим компонентом, при этом данный способ, кроме того, включает стадию объединения этого элемента и направляющей перегородки для того, чтобы установить указанный компонент в заданном положении. Заданное положение включает предварительно заданную ориентацию. Другой компонент может включать в себя батарейный циклон.
Предпочтительно, направляющая перегородка выполнена как одно целое с решетчатым экраном.
Описанное выше сепарационное устройство может быть использовано в бытовых приборах, в частности в циклонных пылесосах.
Заявленное изобретение далее будет раскрыто с помощью примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Фиг.1а и фиг.1b - пылесос, содержащий сепарационное устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, вид сбоку.
Фиг.2 - решетчатый экран сепарационного устройства, показанного на фиг.1, вид сверху.
Фиг.3 - решетчатый экран, показанный на фиг.2, вид сбоку с частичным разрезом.
Фиг.4 - решетчатый экран, показанный на фиг.2 и фиг.3, вид в перспективе.
Фиг.5а - решетчатый экран сепарационного устройства, известного из уровня техники, схематический вид в плане.
Фиг.5b - решетчатый экран, показанный на фиг.2, 3 и 4, схематический вид в плане.
Фиг.6 - часть батарейного циклона сепарационного устройства согласно фиг.1, вид в перспективе сверху.
Фиг.7 - часть батарейного циклона, представленного на фиг.6, вид сбоку в частичном разрезе.
В описании изобретения одинаковые элементы конструкции обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций.
Пылесос, содержащий узел с ручкой, в соответствии с данным изобретением представлен на фиг.1а и 1b и показан в целом ссылочной позицией 1. Вертикально расположенный пылесос 1 содержит основную часть 2, которая включает в себя кожух 3 электродвигателя, опорные колеса 4 и сепарационное устройство 5 для отделения пыли и грязи. Пылесос 1, кроме того, содержит насадок 6 и узел 7 с ручкой. В представленном примере воплощения сепарационное устройство 5 для отделения грязи и пыли представляет собой устройство циклонного типа.
Циклонное сепарационное устройство 5 содержит один циклон 8, расположенный выше по ходу движения (загрязненного потока) потока, и батарейный циклон 9, расположенный ниже по потоку, включающий большое количество отдельных циклонов 9а-9g. Циклон 8, расположенный выше по потоку, содержит по существу цилиндрический накопительный резервуар с герметичным днищем 11. В цилиндрическом накопительном резервуаре 10 имеется входное отверстие 12 для обеспечения ввода загрязненного воздуха во внутренний объем циклона 8, расположенного выше по потоку. Входное отверстие 12 спрофилировано, расположено и сконфигурировано таким образом, чтобы оно сообщалось с трубопроводом 13, находящимся выше по потоку, который транспортирует загрязненный поток воздуха от насадка 6 пылесоса к сепарационному устройству 5 циклонного типа.
Днище 11 цилиндрического накопительного резервуара 10 может быть шарнирно соединено с остальной частью цилиндрического накопительного резервуара для того, чтобы, кроме того, обеспечить доступ во внутренний объем накопительного резервуара с целью его опорожнения, если это будет необходимо. Для открывания днища 11, с целью удаления из накопительного резервуара грязи и пыли, резервуар может быть снабжен каким-либо механизмом.
В верхней части циклона 8, расположенного выше по потоку, установлен решетчатый экран. Решетчатый экран 14 имеет участок с перфорационными отверстиями 15, позволяющими воздуху проходить из внутреннего объема циклона 8, расположенного выше по потоку, во внутренний воздушный канал, который сообщается с батарейным циклоном 9, расположенным ниже по потоку.
Батарейный циклон 9, расположенный ниже по потоку, состоит из семи одинаковых циклонов от 9а до 9g включительно, которые размещены на одинаковом угловом расстоянии вокруг центральной продольной оси, совпадающей с продольной осью циклона 8, расположенного выше по потоку. Каждый из циклонов от 9а до 9g имеет соответствующий вход, выполненный в виде улитки с тем, чтобы воздух, поступающий в каждый из циклонов от 9а до 9g, был вынужден перемещаться внутри соответствующего циклона по спиральной траектории.
Самые дальние концы циклонов 9, расположенных ниже по потоку, входят внутрь формованного коллектора 16, который проходит вверх от этих поверхностей батарейного циклона 9, расположенного ниже по потоку. Формованный коллектор 16 служит опорой для ручки 17, с помощью которой можно транспортировать все циклонное сепарационное устройство 5. На ручке 17 имеется фиксатор 18, предназначенный для прикрепления циклонного сепарационного устройства 5 к вертикально расположенной основной части 2 пылесоса в верхнем конце. Отвод очищенного воздуха из циклонного сепарационного устройства 5 осуществляется посредством выходного отверстия 19. Выходное отверстие 19 размещено и сконфигурировано для соединения с расположенным ниже по потоку каналом 20, служащим для транспортирования очищенного воздуха к кожуху 3 электродвигателя.
Пылесос 1, при его использовании, перемещают по поверхности, которую необходимо очистить, с помощью узла 7 с ручкой. Всасывающий вентилятор (не показан), смонтированный в основной части 2 пылесоса и приводимый в действие электродвигателем (не показан), всасывает в пылесос 1 воздух через насадок 6, из которого он проходит в сепарационное устройство 5. В сепарационном устройстве 5 воздух поступает в циклон 8, расположенный выше по потоку, и следует по спиральной траектории, при этом в накопительном резервуаре 10 происходит осаждение грязи и пыли. Частично очищенный воздух затем выходит из циклона 8, расположенного выше по потоку, через решетчатый экран 14 и направляется в циклоны батарейного циклона 9, расположенные ниже по потоку, где происходит отделение тонкодисперсных частиц грязи и пыли. Очищенный поток воздуха затем транспортируется и, перед отводом из указанного бытового прибора в атмосферу, проходит через электродвигатель, с целью охлаждения электродвигателя, и через фильтр тонкой очистки (не показан).
Решетчатый экран 14 более детально показан на фиг.2, 3 и 4. В соответствии с изобретением внутренняя поверхность стенки 21 решетчатого экрана снабжена присоединенным к нему ребром, или направляющей перегородкой. В примере воплощения, показанном на фиг.2, 3 и 4, решетчатый экран выполнен с большим количеством ребер или направляющих перегородок 22а-22f и 23. Направляющие перегородки 22, 23 проходят в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности стенки 21, вблизи участка с перфорационными отверстиями 15 решетчатого экрана 14. При этом направляющие перегородки 22, 23 размещены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг внутреннего объема решетчатого экрана с примыканием к соответствующим отверстиям 24, которые служат для позиционирования соответствующих торцов батарейного циклона, расположенного ниже по потоку, осуществляемого так, как это будет описано ниже. В данном воплощении направляющие перегородки 22, 23 выполнены заодно с решетчатым экраном 14.
Поток воздуха, входящий внутрь решетчатого экрана 14 через перфорированный участок с отверстиями 15, имеет тангенциальную составляющую скорости, как это показано на фиг.5а и 5b. Фиг.5а иллюстрирует типичный воздушный поток в решетчатом экране известного устройства. В известном устройстве тангенциальная составляющая воздушного потока приводила к формированию циркуляционных воздушных токов вокруг внутренней поверхности стенки 21 решетчатого экрана 14. Эти циркуляционные токи сталкивались с потоком воздуха, поступающим в решетчатый экран 14 через перфорационные отверстия 15, и турбулентность, как результат взаимодействия потоков, вызывала образование вихревых токов вблизи внутренней поверхности стенки решетчатого экрана. Наличие турбулентных вихревых токов приводило к тому, что тонкодисперсная грязь и пыль, переносимая воздушным потоком, осаждалась в зоне поверхности стенки, примыкающей к вихревым токам. Таким образом, существовала тенденция накапливания тонкодисперсных частиц грязи и пыли на поверхности решетчатого экрана и тем самым блокирования сквозных отверстий.
При использовании сепарационного устройства согласно данному изобретению, иллюстрируемом на фиг.5b, тангенциальный воздушный поток, входящий через перфорации 15, соударяется с направляющими перегородками 22а-22f и 23. Эти направляющие перегородки, или ребра, служат для того, чтобы направлять тангенциальную составляющую воздушного потока к центру 25 решетчатого экрана и внутрь центрального канала, который сообщается с торцами циклонов 9, расположенных ниже по потоку. В результате воздушный поток стремится проходить по большей спиральной траектории, уменьшая тем самым вероятность столкновения воздушных потоков и их неблагоприятного воздействия друг на друга. Вихревые токи, которые в известном устройстве сталкивались, в данном случае уменьшены, и воздушный поток более плавно поступает во входные отверстия циклонов, расположенных ниже по потоку. Таким образом, ребра или направляющие перегородки служат для уменьшения накапливания грязи и пыли во внутреннем объеме решетчатого экрана.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения одна из направляющих перегородок (23) имеет форму, отличающуюся от формы других направляющих перегородок 22а-22f: она короче и не проходит в осевом направлении вдоль внутренней поверхности стенки на такую же длину, как другие направляющие перегородки. Эта укороченная направляющая перегородка 23 выполнена для того, чтобы облегчить сборку сепарационного устройства при его изготовлении. Указанная укороченная направляющая перегородка 23 расположена так, чтобы взаимодействовать с элементом, имеющимся на батарейном циклоне 9, для того чтобы установить батарейный циклон, расположенный ниже по потоку, в предварительно заданном положении и с заданной ориентацией относительно решетчатого экрана.
Батарейный циклон 9, расположенный ниже по потоку, более детально показан на фиг.6 и фиг.7. Батарейный циклон 9 состоит из большого количества параллельно соединенных циклонов 9а-9g, установленных вокруг центрального отверстия 26, образующего часть канала, который сообщается с входными отверстиями соответствующих циклонов. Каждый из циклонов 9а-9g, расположенных ниже по потоку, имеет форму усеченного конуса, при этом торец меньшего диаметра находится в самом нижнем положении, а больший торец занимает самое верхнее положение. Каждый из циклонов 9а-9g, расположенных ниже по потоку, имеет продольную ось, которая немного наклонена относительно продольной оси циклона 8, при этом угол наклона, как правило, составляет порядка 7,5°.
На внешней поверхности стенки одного из циклонов, расположенных ниже по потоку, входящего в батарейный циклон 9, расположенный ниже по потоку, размещен элемент 27 наподобие ребра. Этот элемент 27 установлен для взаимодействия с направляющей перегородкой 23 меньшего размера, имеющейся в решетчатом экране 14, и плотно прилегает к этой перегородке, за счет чего батарейный циклон 9 плотно и с заданной ориентацией установлен внутри решетчатого экрана. Если пользователь пытается опустить сборный батарейный циклон 9 внутрь решетчатого экрана 14 с иной ориентацией, с поворотом батарейного циклона относительно его продольной оси, ребро 27 будет упираться в верхнюю поверхность одной из направляющих перегородок 22 большего размера. В результате батарейный циклон 9 не будет находиться в заданном положении, а будет располагаться выше. Батарейный циклон 9 снабжен круговым выступом (фланцем) 28, который в этом случае будет отделен от верхней поверхности стенки решетчатого экрана 14 некоторым промежутком. Такое взаимное расположение элементов конструкции является для оператора предупреждением о том, что батарейный циклон 9 установлен внутри решетчатого экрана 14 не в заданном положении. Следовательно, эта часть сборной конструкции не может быть присоединена к остальной части сепарационного устройства 5 до тех пор, пока неточная ориентация батарейного циклона не будет скорректирована путем его поворота вокруг продольной оси до достижения батарейным циклоном заданного положения.
Когда батарейный циклон 9 ориентирован надлежащим образом, то он располагается внутри решетчатого экрана 14 на более низком уровне. При этом круговой выступ 28 батарейного циклона 9 контактирует с верхней поверхностью стенки решетчатого экрана и установлен вровень с ней. Элемент 27, выполненный в виде ребра, устанавливают на направляющую перегородку 23 меньшего размера, имеющуюся на внутренней поверхности 21 стенки решетчатого экрана, при этом ребро является продолжением и завершением профиля этой направляющей перегородки. Каждый из других циклонов снабжен на внешней поверхности стенки ребром 29а-29f меньшего размера, которое опирается на верхнюю поверхность соответствующей направляющей перегородки 22а-22f, когда эти элементы соединены вместе. Направленные вверх стойки 30, выходящие из верхней поверхности стенки кожуха, установлены так, чтобы они входили в гнезда (не показаны), выполненные в батарейном циклоне 9. Расположенные на более низком уровне и более узкие концевые участки циклонов размещены внутри соответствующих отверстий 24, имеющихся в решетчатом экране 14.
С целью облегчения точной посадки батарейного циклона 9 в решетчатом экране решетчатый экран снабжен визуальным индикатором в виде стрелки 31. Этот индикатор показывает оператору, что при совмещении плоскости расположения элемента 27 в виде ребра, имеющегося в батарейном циклоне 9, со стрелкой 31 решетчатый экран и батарейный циклон автоматически будут установлены с надлежащим взаимным расположением.
Настоящее изобретение помогает предотвратить накапливание грязи и пыли внутри решетчатого экрана. Такое накапливание может блокировать перфорационные отверстия в решетчатом экране или приводить к возвращению грязи обратно в поток воздуха. Кроме того, зона между батарейным циклоном и верхней частью решетчатого экрана может быть недоступна для пользователя и поэтому не может быть легко очищена. С помощью сепарационного устройства, соответствующего данному изобретению, грязь и пыль транспортируются к циклонам, расположенным ниже по потоку, где они эффективно отделяются от потока воздуха и осаждаются в накопительной камере, которую пользователь может легко опорожнить.
Без выхода за пределы объема изобретения могут быть реализованы видоизменения конструкции. Например, направляющие перегородки не обязательно располагать вблизи отверстий, выполненных в батарейном циклоне, размещенном ниже по потоку, и нет необходимости размещать циклоны сборки на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг внутреннего объема решетчатого экрана. Количество направляющих перегородок не обязательно должно быть равно количеству циклонов.
Направляющие перегородки могут выступать внутрь решетчатого экрана в различной степени и проходить не обязательно только в радиальном направлении. Кроме того, направляющие перегородки могут иметь профиль, который направляет воздушный поток в центральную область, сообщающуюся с каналом, обеспечивающим входы в каждый циклон.
Для взаимодействия с дополнительными элементами в виде ребер, выполненными в батарейном циклоне, осуществляемого с целью размещения батарейного циклона в заданном положении, в решетчатом экране может быть приспособлена более чем одна направляющая перегородка. Конечно, данное изобретение не ограничено позиционированием лишь батарейного циклона: изобретение может быть использовано для установки и других элементов в заданное положение относительно решетчатого экрана.
Направляющая перегородка решетчатого элемента может взаимодействовать с пазами, фиксаторами или другими подходящими приспособлениями, имеющимися на другом компоненте, в качестве альтернативы упомянутым элементам в виде ребер.
Направляющие перегородки могут быть выполненными заодно с решетчатым экраном, или же они могут быть изготовлены отдельно. Подобным образом, элемент в виде ребра на батарейном циклоне может быть сформован заодно с ним или может быть прикреплен сформованным отдельно.
Настоящее изобретение раскрыто на примере пылесоса с вертикальным расположением, но в равной степени оно применимо к резервуарам или другим бытовым приборам, содержащим сепарационные устройства. Специалистам в данной области техники будут понятны и другие варианты выполнения.
1. Сепарационное устройство, включающее сепарационную камеру, решетчатый экран, образующий выход из указанной сепарационной камеры, и центральный канал, при этом решетчатый экран содержит стенку, имеющую множество сквозных отверстий, и, кроме того, на внутренней поверхности стенки решетчатого экрана имеется, по меньшей мере, одна направляющая перегородка, проходящая в радиальном направлении внутрь решетчатого экрана, расположенная непосредственно ниже по потоку от сквозных отверстий и предназначенная для направления воздушного потока к центральному каналу.
2. Сепарационное устройство по п.1, в котором направляющая перегородка установлена с возможностью взаимодействия с элементом, соединенным с другим компонентом сепарационного устройства, для установки этого компонента в предварительно заданном положении.
3. Сепарационное устройство по п.1, в котором на внутренней поверхности стенки решетчатого экрана установлено множество направляющих перегородок.
4. Сепарационное устройство по п.3, в котором, по меньшей мере, часть направляющих перегородок расположена непосредственно ниже по ходу движения потока от сквозных отверстий.
5. Сепарационное устройство по п.3, в котором, по меньшей мере, часть направляющих перегородок проходят в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности стенки.
6. Сепарационное устройство по п.4, в котором, по меньшей мере, часть направляющих перегородок проходит в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности стенки.
7. Сепарационное устройство по любому из пп.3-6, в котором, по меньшей мере, одна из направляющих перегородок размещена с возможностью взаимодействия с элементом, соединенным с другим компонентом сепарационного устройства, для установки этого компонента в предварительно заданном положении.
8. Сепарационное устройство по п.2, в котором указанное предварительно заданное положение включает предварительно заданную ориентацию.
9. Сепарационное устройство по п.7, в котором указанное предварительно заданное положение включает предварительно заданную ориентацию.
10. Сепарационное устройство по пп.2, 8 или 9, в котором указанный компонент включает в себя часть батарейного циклона.
11. Сепарационное устройство по п.7, в котором указанный компонент включает в себя часть батарейного циклона.
12. Сепарационное устройство по п.10, в котором батарейный циклон содержит множество параллельно соединенных циклонов.
13. Сепарационное устройство по п.11, в котором батарейный циклон содержит множество параллельно соединенных циклонов.
14. Бытовой прибор, содержащий сепарационное устройство по любому из пп.1-13.
15. Циклонный пылесос, содержащий сепарационное устройство по любому из пп.1-13.
16. Способ изготовления сепарационного устройства, включающий стадию формования решетчатого экрана и центрального канала, при этом решетчатый экран содержит стенку с множеством сквозных отверстий, и стадию формования направляющей перегородки на внутренней поверхности стенки решетчатого экрана, расположенной непосредственно ниже по потоку от сквозных отверстий и предназначенной для направления воздушного потока к центральному каналу.
17. Способ по п.16, в котором направляющая перегородка установлена так, чтобы взаимодействовать с элементом, соединенным с другим компонентом, при этом данный способ, кроме того, включает стадию объединения этого элемента и направляющей перегородки для того, чтобы установить указанный компонент в заданном положении.
18. Способ по п.17, в котором заданное положение включает предварительно заданную ориентацию.
19. Способ по п.17 или 18, в котором другой компонент включает в себя батарейный циклон.
20. Способ по любому из пп.16-18, в котором направляющая перегородка выполнена как одно целое с решетчатым экраном.
