Многоступенчатое пылеулавливающее устройство

Многоступенчатое пылеулавливающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Приоритет данной заявки заявляется по предварительной заявке на патент США №60/666094, поданной 29 марта 2005 года, а также, согласно §119(а) раздела 35 Свода Законов США, по заявке на патент Кореи №2005-38323, поданной 9 мая 2005 года, полное содержание которых включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к многоступенчатому пылеулавливающему устройству для пылесоса, в особенности к многоступенчатому пылеулавливающему устройству, которое отделяет и собирает грязь из втягиваемого в пылесос воздуха в несколько этапов.

Описание уровня техники

Как известно, пылеулавливающее устройство для традиционного пылесоса использует мешок для пыли. Однако мешок для пыли необходимо заменять, когда он наполняется, и, таким образом, это вызывает неудобство и заставляет пользователя выполнять неприятную работу. В попытке решить эту проблему все чаще используются так называемые циклонные пылеулавливающие устройства, отделяющие грязь от втягиваемого воздуха с помощью центробежной силы.

В настоящее время для увеличения эффективности сбора пыли было предложено многоступенчатое циклонное пылеулавливающее устройство. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство выполняет как минимум два этапа центробежного отделения грязи от втянутого воздуха. Однако в этом случае многоступенчатое циклонное пылеулавливающее устройство имеет удлиненный канал для воздушного потока и, таким образом, снижается всасывающее усилие.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение задумано для решения указанных выше проблем, свойственных предшествующему уровню техники. Соответственно, цель настоящего изобретения состоит в создании многоступенчатого пылеулавливающего устройства, которое способно достичь высокой эффективности сбора пыли, а также поддерживать постоянное всасывающее усилие.

Указанные выше и другие цели достигаются путем создания многоступенчатого пылеулавливающего устройства, содержащего первый пылеуловитель, имеющий дно, соединенное с всасывающей трубой для воздуха, через которую втягивается наружный воздух, и предназначенный для отделения частиц грязи из воздуха, втягиваемого через всасывающую трубу, за счет использования силы тяжести и инерции, и сбора в нем отделенных частиц грязи, второй пылеуловитель, расположенный вокруг первого пылеуловителя и предназначенный для центробежного отделения мелких частиц грязи из воздуха, втягиваемого из первого пылеуловителя, и сбора в нем отделенных мелких частиц грязи, и покрывающий узел, расположенный над первым и вторым пылеуловителями и предназначенный для направления воздуха, выпускаемого из первого пылеуловителя, ко второму пылеуловителю и выпуска наружу воздуха, выпускаемого из второго пылеуловителя.

Первый пылеуловитель предпочтительно, но не обязательно, содержит первый пылесборник цилиндрической формы, имеющий первое входное отверстие, соединенное с всасывающей трубой для воздуха, и первое выходное отверстие для выпуска воздуха, и собирающий частицы грязи, отделенные из воздуха, и направляющий элемент для воздуха, расположенный внутри первого пылесборника и направляющий воздух, втягиваемый через первое входное отверстие, в направлении внутренней поверхности первого пылесборника с обеспечением отделения частиц грязи из воздуха за счет силы тяжести и инерции.

Направляющий элемент для воздуха предпочтительно, но не обязательно, имеет форму дуги с заданным радиусом кривизны.

Конец направляющего элемента для воздуха предпочтительно, но не обязательно, расположен на заданной высоте от дна первого пылесборника и на заданном расстоянии от внутренней поверхности первого пылесборника.

Конец направляющего элемента для воздуха предпочтительно, но не обязательно, наклонен вниз в направлении дна первого пылесборника.

Первый пылеуловитель также предпочтительно, но не обязательно, содержит фильтрующий элемент, расположенный в канале для потока воздуха вблизи первого выходного отверстия и предназначенный для удаления частиц грязи из воздуха, выпускаемого к первому выходному отверстию.

Первый пылеуловитель также предпочтительно, но не обязательно, содержит элемент предотвращения перемещения грязи, выступающий из дна первого пылесборника на заданную высоту и предназначенный для предотвращения возвращения частиц грязи, собранных на дне первого пылесборника, назад к первому входному отверстию.

Второй пылеуловитель предпочтительно, но не обязательно, содержит второй пылесборник, формирующий внешний контур второго пылеуловителя и собирающий мелкие частицы пыли из воздуха; и циклоны, расположенные на внутренней периферии второго пылесборника и предназначенные для центробежного отделения мелких частиц грязи из воздуха, втягиваемого из первого пылеуловителя.

Каждый циклон предпочтительно, но не обязательно, содержит циклонную камеру для центробежного отделения мелких частиц грязи из воздуха, втягиваемого из первого пылеуловителя, стенку камеры, расположенную между первым пылесборником и вторым пылесборником и образующую циклонную камеру, второе входное отверстие для втягивания воздуха, выпускаемого из первого пылеуловителя в циклонную камеру, и второе выходное отверстие для выпуска наружу воздуха, очищенного от мелких частиц грязи в циклонной камере.

Покрывающий элемент предпочтительно, но не обязательно, содержит крышку, направляющие каналы для втекающего воздуха, проточно сообщающиеся с первым выходным отверстием первого пылеуловителя и вторыми входными отверстиями циклонов, направляющие каналы для вытекающего воздуха, проточно сообщающиеся с вторыми выходными отверстиями циклонов, и трубу для выпуска воздуха, расположенную на крышке и предназначенную для сбора воздуха, выпускаемого из соответствующих направляющих каналов для вытекающего воздуха, и выпуска воздуха наружу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные выше и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны и скорее оценены из последующего описания варианта выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает в аксонометрии многоступенчатое пылеулавливающее устройство в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.2 изображает в аксонометрии внутреннюю часть многоступенчатого пылеулавливающего устройства, показанного на фиг.1.

Фиг.3 изображает разрез устройства, показанного на фиг.1, по линии III-III.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ

Ниже многоступенчатое пылеулавливающее устройство в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения описано со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Как показано на фиг.1, многоступенчатое пылеулавливающее устройство 100 содержит пылеулавливающий узел 200 цилиндрической формы и покрывающий узел 500, расположенный на верхней части узла 200. Всасывающая труба 210 для воздуха расположена под узлом 200 и предназначена для направления внешнего воздуха внутрь первого пылеуловителя 300 (см. фиг.2) узла 200. Пылеулавливающий узел 200 отделяет частицы грязи от воздуха, втянутого через трубу 210 и выпускает очищенный воздух. Труба 540 для выпуска воздуха расположена на верхней части покрывающего узла 500 и предназначена для выпуска воздуха, выпущенного из пылеулавливающего узла 200, наружу устройства 100.

Как показано на фиг.2 и 3, пылеулавливающий узел 200 содержит первый пылеуловитель 300, предназначенный для отделения частиц грязи из втягиваемого воздуха за счет использования силы тяжести и инерции на первом этапе, и второй пылеуловитель 400, расположенный на внешней периферии первого пылеуловителя 300 и предназначенный для отделения за счет центробежной силы мелких частиц грязи, которые еще не были отделены в первом пылеуловителе 300, на втором этапе.

Первый пылеуловитель 300 содержит первый пылесборник 310, направляющий элемент 320 для воздуха, элемент 330 предотвращения перемещения грязи и фильтрующий элемент 340.

Первый пылесборник 310 формирует внешний контур первого пылеуловителя 300 и имеет цилиндрическую форму. Первый пылесборник 310 имеет первое входное отверстие 311 для втягивания через него воздуха, выполненное в его дне 314 и проточно соединенное с всасывающей трубой 210. Первый пылесборник 310 имеет первое выходное отверстие 312 для выпуска воздуха, выполненное в его верхней части. Относительно большие и тяжелые частицы грязи, заключенные в воздухе, втягиваемом через первое входное отверстие 311, отфильтровываются в первом пылесборнике 310, и очищенный от грязи воздух выпускается ко второму пылеуловителю 400 через первое выходное отверстие 312. Частицы грязи, отделенные от воздуха, собираются на дне 314 первого пылесборника 310. Как описано выше, поскольку частицы грязи отделяются и собираются в первом пылесборнике 310, то дополнительного пылесборника не требуется. Следовательно, объем устройства 100 может быть значительно уменьшен.

Направляющий элемент 320, расположенный в первом пылесборнике 310, направляет воздух, втянутый в первый пылесборник 310, в направлении внутренней поверхности 313 первого пылесборника 310 и таким образом отделяет частицы грязи от воздуха за счет использования силы тяжести и инерции. Направляющий элемент 320 предпочтительно имеет форму дуги с заранее заданным радиусом кривизны. Из-за направляющего элемента 320 воздух, втянутый через первое входное отверстие 311, движется по дуге, испытывая меньше трения и сопротивления, и, соответственно, уменьшается потеря давления, которая может быть вызвана сопротивлением воздуха.

Конец 321 элемента 320 расположен на заранее заданном расстоянии от дна 314 первого пылесборника 310, а также расположен на заранее заданном расстоянии от внешней поверхности 313 первого пылесборника 310. Таким образом, воздух проходит между концом 321 элемента 320 и внутренней поверхностью 313 первого пылесборника 310.

Как описано выше, элемент 320 направляет загрязненный воздух в направлении внутренней поверхности 313 пылесборника 310. В результате частицы грязи сталкиваются с этой поверхностью 313 и таким образом отделяются от воздуха. Конец 321 элемента 320 наклонен вниз и в направлении дна 314 пылесборника 310. Частицы грязи, заключенные в воздухе, втянутом в пылесборник 310, имеют тенденцию продолжать опускаться под действием силы тяжести и инерции, и, следовательно, опускаются в направлении дна 314 пылесборника 310. С другой стороны, воздух, отделенный от грязи, поднимается благодаря всасывающему усилию всасывающего двигателя (не показан), расположенного в пылесосе (не показан).

Как описано выше, так как частицы грязи отделяются от втянутого воздуха за счет использования силы тяжести и инерции, то может быть уменьшена потеря давления, а также поддерживаться постоянным всасывающее усилие. Помимо этого, так как первое входное отверстие 311 выполнено в дне 314 первого пылесборника 310, то предотвращается внезапное изменение направления потока воздуха, а также не возникает ограничений в конструкции устройства 100. Например, циклоны могут быть расположены вокруг первого пылеуловителя 300, образуя кольцо.

Элемент 330 выступает из дна 314 первого пылесборника 310 на заранее заданную высоту. Заранее заданная высота элемента 330 предпочтительно меньше, чем заранее заданное расстояние, на котором направляющий элемент 320 расположен от дна 314. Элемент 330 предотвращает возвращение назад частиц грязи, собранных на дне 314 первого пылесборника 310, к первому входному отверстию 311.

Фильтрующий элемент 340 расположен в первом пылесборнике 310 в канале для потока воздуха вблизи первого выходного отверстия 312. Воздух, поднимающийся из первого пылесборника 310, проходит через элемент 340, прежде чем он выходит через первое выходное отверстие 312. Если некоторые частицы грязи еще не отделены от воздуха за счет силы тяжести и инерции, то они отфильтровываются фильтрующим элементом 340. Хотя фильтрующий элемент 340 может иметь различные формы и быть выполненным из различных материалов, предпочтительно выполнить этот элемент из сетки с мелкой ячейкой в форме простой пластины. Фильтрующий элемент 340 пластинчатой формы предотвращает проникновение частиц пыли во второй пылеуловитель 400, и, таким образом, увеличивает эффективность сбора пыли.

Второй пылеуловитель 400 содержит второй пылесборник 410 цилиндрической формы, формирующий внешний контур второго пылеуловителя 400, и циклоны 420, расположенные на внутренней периферии второго пылесборника 410. Циклоны 420 отделяют мелкие частицы грязи, которые еще не были отделены в первом пылеуловителе 300, а второй пылесборник 410 собирает внутри себя частицы пыли, отделенные в соответствующих циклонах 420. Поскольку второй пылесборник 410 собирает частицы пыли, отделенные в циклонах 420, дополнительного пылесборника не требуется. Каждый циклон 420 содержит циклонную камеру 421, стенку камеры, формирующую циклонную камеру 421, второе входное отверстие 423 и второе выходное отверстие 424. Стенка 422 камеры имеет форму перевернутого конуса с диаметром, постепенно уменьшающимся к нижнему концу, часть которого отрезана. Воздух, заключающий в себе мелкие частицы пыли, опускается в циклонных камерах 421, образуя завихрение. Мелкие частицы грязи отделяются наружу путем центрифугирования и собираются на дне второго пылесборника 410, Воздух, выпущенный из первого пылеуловителя 300, втекает через вторые входные отверстия 423, а воздух, отделенный от мелких частиц в циклонных камерах 421, выпускается через вторые выходные отверстия 424.

Покрывающий узел 500, расположенный над первым и вторым пылеуловителями 300 и 400, содержит крышку 510, соединенную со вторым пылесборником 410, направляющие каналы 520 для втекающего воздуха, направляющие каналы 530 для вытекающего воздуха и трубу 540 для выпуска воздуха, расположенную над крышкой 510. Направляющие каналы 520 проточно сообщаются с первым выходным отверстием 312 первого пылеуловителя 300 и вторыми входными отверстиями 423 циклонов 420, а направляющие каналы 530 проточно сообщаются со вторыми выходными отверстиями 424 циклонов 420. Крышка 510 может составлять единое целое с направляющими каналами 520 и 530 или может быть изготовлена отдельно от них. Труба 540 расположена над крышкой 510 и проточно соединена с направляющими каналами 530. Труба 540 выпускает воздух, выпущенный из циклонов 420 через направляющие каналы 530, наружу устройства 100. В этом варианте выполнения труба 540 расположена над крышкой 510, но это не стоит рассматривать как ограничение. Труба 540 может также быть расположена сбоку от крышки 510.

Со ссылкой на фиг.3 ниже описана работа устройства 100 в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.

Когда пылесос (не показан) подключен к источнику питания, создается всасывающее усилие. За счет всасывающего усилия загрязненный воздух втягивается в первый пылесборник 310 через трубу 210 и отверстие 311.

Воздух, втянутый через отверстие 311, направляется элементом 320, течет в направлении внутренней поверхности 313 первого пылесборника 310, поднимается на заранее заданную высоту, а затем опускается. В результате относительно большие и тяжелые частицы грязи сталкиваются с внутренней поверхностью первого пылесборника и отделяются от воздуха за счет силы тяжести и инерции. Отделенные частицы грязи падают на дно 314 первого пылесборника 310.

Воздух, отделенный от больших частиц грязи, поднимается и выходит из промежутка между концом 321 направляющего элемента 320 и внутренней поверхностью 313 первого пылесборника 310. В результате некоторые частицы грязи, заключенные в поднимающемся воздухе, отфильтровываются фильтрующим элементом 340 и прилипают к фильтрующему элементу или падают в первый пылесборник 310.

Воздух, проходящий через фильтрующий элемент 340, выходит через первое выходное отверстие 312 и втекает в направляющие каналы 520 узла 500. Воздух, проходящий через каналы 520, втекает в соответствующие циклонные камеры 421 через вторые входные отверстия 423. Мелкие частицы грязи центробежно отделяются от воздуха в камерах 421 и собираются на дне второго пылесборника 410.

Как описано выше, устройство 100 согласно настоящему изобретению на первом этапе отделяет и собирает относительно большие и тяжелые частицы грязи за счет использования силы тяжести и инерции, а на втором этапе отделяет и собирает мелкие частицы грязи за счет использования центробежной силы. Соответственно, по сравнению с традиционным циклонным пылеулавливающим устройством, использующим центробежную силу на обоих этапах отделения, первом и втором, потеря давления может быть уменьшена, а всасывающее усилие может поддерживаться постоянным. Следовательно, может быть уменьшено потребление энергии.

Кроме того, так как и первый, и второй пылеуловители 300 и 400 отделяют частицы грязи от воздуха и сами собирают отделенные частицы грязи, то дополнительный пылесборник не требуется. Соответственно, объем многоступенчатого пылеулавливающего устройства значительно уменьшается.

Поскольку фильтрующий элемент 340 выполнен в первом пылеуловителе 300, тем самым предотвращается вход частиц грязи во второй пылеуловитель 400. Также, так как циклоны 420 выполнены во втором пылеуловителе 400, увеличивается эффективность сбора мелких частиц грязи.

Так как первое входное отверстие 311 расположено на дне 314 первого пылеуловителя 300 для втягивания через него воздуха, конструкция многоступенчатого пылеулавливающего устройства 100 становится проще.

Вышеуказанные вариант выполнения и преимущества являются иллюстративными, и их не следует толковать как ограничивающие настоящее изобретение. Настоящее изобретение легко может быть применено к другим типам устройств. Также, описание вариантов выполнения настоящего изобретения предназначено для иллюстрации и не ограничивает объем формулы изобретения. Для специалиста в данной области очевидны возможности многих вариантов, видоизменений и модификаций.

1. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство, содержащее

первый пылеуловитель, имеющий дно, соединенное с всасывающей трубой для воздуха, через которую втягивается наружный воздух, и предназначенный для отделения частиц грязи от воздуха, втягиваемого через указанную трубу, с использованием силы тяжести и инерции и сбора в нем отделенных частиц грязи;

второй пылеуловитель, расположенный вокруг первого пылеуловителя и предназначенный для центробежного отделения мелких частиц грязи от воздуха, втягиваемого из первого пылеуловителя, и сбора в нем отделенных мелких частиц грязи; и

покрывающий узел, расположенный над первым и вторым пылеуловителями и предназначенный для направления воздуха, выпускаемого из первого пылеуловителя, ко второму пылеуловителю и выпуска наружу воздуха, выпускаемого из второго пылеуловителя,

причем первый пылеуловитель содержит

первый пылесборник цилиндрической формы, имеющий первое входное отверстие, соединенное с всасывающей трубкой для воздуха, и первое выходное отверстие для выпуска воздуха, и собирающий внутри себя частицы грязи, отделенные от воздуха;

направляющий элемент для воздуха, выполненный в форме дуги, имеющей заданный радиус кривизны, расположенный внутри первого пылесборника и направляющий воздух, втягиваемый через первое входное отверстие, в направлении внутренней поверхности первого пылесборника с обеспечением отделения частиц грязи из воздуха за счет силы тяжести и инерции.

2. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство по п.1, в котором конец направляющего элемента для воздуха выступает на заданную высоту над дном первого пылесборника и расположен на заданном расстоянии от внутренней поверхности первого пылесборника.

3. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство по п.2, в котором конец направляющего элемента для воздуха наклонен вниз в направлении дна первого пылесборника.

4. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство по п.1, в котором первый пылеуловитель дополнительно содержит фильтрующий элемент, расположенный в канале для потока воздуха вблизи первого выходного отверстия и предназначенный для удаления частиц грязи из воздуха, выпускаемого к первому выходному отверстию.

5. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство по п.1, в котором первый пылеуловитель дополнительно содержит элемент предотвращения перемещения грязи, выступающий из дна первого пылесборника на заданную высоту и предназначенный для предотвращения возвращения частиц грязи, собранных на дне первого пылесборника, назад к первому входному отверстию.

6. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство по п.1, в котором второй пылеуловитель содержит

второй пылесборник, формирующий внешний контур второго пылеуловителя и собирающий мелкие частицы грязи, отделенные из воздуха;

циклоны, расположенные на внутренней периферии второго пылесборника и предназначенные для центробежного отделения мелких частиц грязи от воздуха, втягиваемого из первого пылеуловителя,

причем каждый циклон содержит

циклонную камеру для центробежного отделения мелких частиц грязи от воздуха, втягиваемого из первого пылеуловителя;

стенку камеры, расположенную между первым пылесборником и вторым пылесборником и образующую циклонную камеру;

второе входное отверстие для втягивания воздуха, выпускаемого из первого пылеуловителя, в циклонную камеру; и

второе выходное отверстие для выпуска наружу воздуха, очищенного от мелких частиц грязи в циклонной камере.

7. Многоступенчатое пылеулавливающее устройство по п.6, в котором покрывающий узел содержит

крышку;

направляющие каналы для втекающего воздуха, проточно сообщающиеся с первым выходным отверстием первого пылеуловителя и вторыми входными отверстиями циклонов;

направляющие каналы для вытекающего воздуха, проточно сообщающиеся с вторыми выходными отверстиями циклонов; и

трубу для выпуска воздуха, расположенную на крышке и предназначенную для сбора воздуха, выпускаемого из соответствующих направляющих каналов для вытекающего воздуха, и выпуска воздуха наружу.