Пылесос

Пылесос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к пылесосу и, в частности, к пылесосу с питанием от аккумуляторной батареи, включающему вращающуюся щетку.

В приведенном далее описании понятия, касающиеся направления и положения в пространстве, такие как «верх», «низ» и т.д., относятся к пылесосу в его нормальном пространственном положении при эксплуатации, по существу, на горизонтальной поверхности 36, как показано, например, на фиг.1, 2, 5 и 6. Понятно, однако, что пылесос может быть использован и в другом пространственном положении.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пылесосы оснащены двигателем, который стандартным образом приводит в движение крыльчатку для создания потока воздуха. В передвижной головной части пылесоса имеется отверстие в нижней стенке, через которое воздух может поступать в передвижную головную часть, при этом воздух переносит в нее грязь и мусор. Компоновка выполнена таким образом, что воздух переносит грязь и мусор но воздуховодам внутри передвижной головной части, обычно имеющим площадь поперечного сечения около 7-10 см². Грязь и мусор переносятся по воздуховодам в камеру-мусоросборник. Затем воздух проходит через один или более фильтров, прежде чем выйти из пылесоса, с помощью фильтров предусмотрено улавливание грязи и мусора внутри камеры-мусоросборника для последующей утилизации.

Камера-мусоросборник может содержать или вмещать одноразовый мешок, причем стенка мешка также выполняет функцию фильтра. Альтернативно камера-мусоросборник представляет собой приемный резервуар, который можно извлечь из пылесоса, опорожнить и вновь установить в пылесос для повторного использования.

У многих пылесосов имеется вращающаяся щетка, расположенная рядом с отверстием передвижной головной части. Щетка вращается и взаимодействует с поверхностью, очистка которой производится. Щетка помогает отделить от поверхности грязь и мусор, которые затем подхватываются воздушным потоком и переносятся в камеру-мусоросборник.

Недостатком традиционных пылесосов является то, что часть грязи и мусора, отделяемых вращающейся щеткой, падает обратно или забрасывается щеткой назад на поверхность до того, как их подхватит воздушный поток.

Другим недостатком является то, что большее количество мусора может быть скорее продвинуто вдоль передней кромки передвижной головки, чем быть собрано. Этот недостаток обусловлен близким расположением нижней части передней кромки к очищаемой поверхности. Еще одним недостатком является то, что большая часть собранного мусора может осесть в воздуховодах и засорить пылесос.

Многие пылесосы получают питание от сети, и производители пылесосов с питанием от сети часто пытаются довести до максимума электрическую и всасывающую мощность своих пылесосов в стремлении увеличить их рыночную рентабельность. Обычно отверстие передвижной головной части окружено стенкой, которая обеспечивает проход относительно небольшого воздушного потока в передвижную головную часть. Воздух принудительно проходит под стенкой, через лежащий на полу ковер или другое напольное покрытие, тем самым отделяя грязь и мусор из промежутков между волокнами ковра. Поскольку крыльчатки обычно обеспечивают эффективность порядка 10-40% при эксплуатации, и воздух недостаточно эффективен при отделении ныли, грязи и мусора, такой способ очистки является относительно неэффективным. Чтобы достичь более высокой эффективности крыльчатки, производители стремятся разрабатывать крыльчатки, вращающиеся с большей скоростью и создающие более интенсивное всасывание. Однако, поскольку скорее воздушный поток, чем всасывание отделяет грязь и мусор, такие пылесосы, в общем случае, не обеспечивают повышение эффективности сбора грязи и мусора. Производители в соответствии с этим, стремятся ссылаться скорее на электрическую и всасывающую мощность как на критерий эффективности своих устройств, чем на эффективность очистки.

Известно также исполнение пылесосов с питанием от аккумуляторной батареи. Пылесосы с питанием от аккумуляторной батареи, использующие этот традиционный подход, не могут обеспечить такую же мощность всасывания, как у пылесоса с питанием от сети, без ограничений рабочего цикла пылесоса, т.е. без неприемлемого сокращения периода между подзарядками батареи, и, таким образом, не обеспечивают сравнимых эксплуатационных характеристик при очистке.

Целью производителей большинства отечественных пылесосов (с питанием от сети и от аккумуляторной батареи) является выполнение передвижной головной части с высотой, которая позволяет пользователю осуществлять очистку под стульями, шкафами и тому подобными предметами. Изобретатель считает, что целесообразное ограничение высоты должно составлять 90 мм.

Понятно, что пылесосы не являются единственным видом устройств для очистки поверхности, известны «щетки для чистки ковров», в которых не используется принцип всасывания. Щетки для чистки ковров обычно имеют передвижную головную часть с отверстием, расположенным рядом с передней кромкой. Вращающаяся щетка смонтирована в передвижной головной части, щетка выполнена со щетиной, выступающей из отверстия. Щетка может приводиться во вращение зубчатой передачей, подсоединенной к колесам передвижной головной части, так что перемещение передвижной головной части по очищаемой поверхности приводит к вращению щетки. Щетки для чистки ковров действуют на основе механического отделения грязи и мусора от поверхности, очищаемой вращающейся щеткой. Только грязь и мусор, которые подняты с поверхности и проталкиваются в камеру-мусоросборник, будут захватываться щеткой для чистки ковров, при этом часть отделенной грязи и мусора падает обратно на поверхность. Хотя вращающаяся щетка создает воздушные потоки внутри передвижной головной части, эти воздушные потоки являются случайными и не оказывают значительного содействия процессу очистки, т.е. воздушные потоки являются турбулентными и не переносят значительное количество грязи и мусора с очищаемой поверхности в камеру-мусоросборник.

Известны также самодвижущиеся или робототехнические пылесосы, причем во многих из них имеется одна или больше вращающихся щеток для отделения грязи и мусора. Известные робототехнические пылесосы, по существу, круглые на виде сверху, что является необходимым для уменьшения вероятности того, что пылесос столкнется с предметами мебели и тому подобными объектами и застрянет. Однако необходимость вставить компоненты в круглый корпус снижает эффективность очистки, поскольку на форму воздуховодов, в частности, должно быть наложено ограничение для возможности их размещения внутри корпуса. С другой стороны, большинство пылесосов и большинство щеток для чистки ковров, по существу, прямоугольные на виде сверху, поскольку это обычно представляет самую эффективную форму в смысле упаковки и эксплуатации.

Во многих пылесосах известного уровня техники траектория между отверстием в передвижной головке и камерой-мусоросборником является относительно длинной и извилистой. Расчет в общем случае заключается в том, чтобы поддерживать высокую скорость воздуха через передвижную головную часть для вовлечения грязи и мусора в воздушный поток. Кроме того, более извилистая траектория снижает вероятность того, что грязь и мусор будут выпадать из пылесоса, в частности, после остановки воздушного потока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение направлено на то, чтобы предложить пылесос с конкретными преимуществами для низкого энергопотребления, или пылесос с питанием от аккумуляторной батареи.

В соответствии с изобретением предложен пылесос с передвижной головной частью, приспособленной для перемещения по очищаемой поверхности, при этом у передвижной головной части имеется передний конец и задний конец, причем передвижная головная часть оснащена:

вращающейся щеткой, расположенной в щеточной камере па переднем конце передвижной головной части, при этом в щеточной камере имеется отверстие, через которое выступает часть вращающейся щетки, причем отверстие и вращающаяся щетка, по существу, проходят по всей ширине передвижной головной части;

крыльчаткой;

двигателем для приведения в действие вращающейся щетки и крыльчатки;

съемной камерой-мусоросборником, проходящей, по существу, по всей ширине передвижной головной части;

фильтром, расположенным между камерой-мусоросборником и крыльчаткой, причем, фильтр также проходит, по существу, по всей ширине передвижном головной части;

и воздуховодом, сообщающим щеточную камеру с камерой-мусоросборником, при этом передний конец воздуховода расположен, по существу, тангенциально к вращающейся щетке, проходя по всей ширине передвижной головной части на всей длине воздуховода.

В испытаниях, проведенных изобретателем с вариантами осуществления изобретения, выявлена возможность достижения более высокой эффективности сбора грязи, чем при использовании современных пылесосов с питанием от сети, с уменьшением при этом, потребления электрической энергии, которое составляет менее 10% от потребляемой ими энергии.

Значительный прогресс в эффективности сбора грязи обусловлен, по меньшей мере, частично тем, что воздуховод характеризуется, по существу, полной рабочей шириной и расположен тангенциально к вращающейся щетке, при этом движущая сила, прилагаемая к грязи, мусору и воздуху вращающейся щеткой, может значительно увеличить процентную долю грязи и мусора, поступающих в камеру-мусоросборник. Устранение любых существенных сужений внутри воздуховода также считается способствующим значительному увеличению эффективности, как и камера-мусоросборник и фильтр, обладающие полной рабочей шириной, что помогает обеспечить плавный поток воздуха через передвижную головку. Изобретение, таким образом, не сужает воздуховод и иным образом не пытается увеличить скорость воздуха, протекающего по воздуховоду, а вместо этого направлено на максимальное увеличение размера воздуховода, чтобы обеспечить как можно большую плавность воздушного потока.

Площадь поперечного сечения воздуховода предпочтительно составляет значительную долю от площади поперечного сечения камеры-мусоросборника. В традиционном пылесосе, например, воздух может проходить через воздуховод с площадью поперечного сечения 7-10 см² и входит в камеру-мусоросборник с площадью поперечного сечения 300 см². Это значительное изменение площади поперечного сечения приводит к значительному изменению скорости воздуха и к значительной турбулентности. В изобретении изменение площади поперечного сечения между воздуховодом и камерой-мусоросборником происходит в гораздо меньшей степени, составляя в идеальном варианте, по существу, менее 100%, а предпочтительно - не более 25%. Воздушный поток через отверстие в передвижной головной части, через воздуховод и через камеру-мусоросборник может, таким образом, быть гораздо более плавным и соответственно более эффективно выполнять свою функцию, причем заполнение контейнера грязью и мусором, захваченными воздушным потоком, происходит непрерывно, с нарастанием, ворс и мусор сами по себе выполняют роль фильтра по мере их скопления при низкой плотности, облегчая постоянный поток воздуха, по сравнению с традиционными способами, в которых грязь стремится плотно набиться вокруг фильтра из-за мощного всасывания.

Площадь поперечного сечения воздуховода увеличена благодаря его большей ширине (т.е. за счет своего большего размера по ширине передвижной головной части), при этом площадь поперечного сечения оптимизирована, чтобы получить эффективное удаление грязи и мусора, отделенных щеткой, при одновременном поддержании, по существу, ламинарного потока воздуха от места, расположенного рядом со щеткой, до камеры-мусоросборника. При этом исключены или сведены к минимуму сужения внутри воздуховода. Преимущество оптимизации площади поперечного сечения воздуховода заключается в том, что значительно меньше вероятность того, что воздуховод засорится более крупными фрагментами мусора, собранного устройством. Как и во всех пылесосах, к воздуховоду предъявляется требование контролировать воздушные течения внутри передвижной головной части; автор изобретения в полной мере понимает, что преимущества создаются при оптимизации площади поперечного сечения воздуховода в рамках ограничений, накладываемых размерами передвижной головной части.

Желательно, чтобы камера-мусоросборник была расположена, по существу, рядом с вращающейся щеткой, так чтобы воздуховод был относительно коротким. Предпочтительно длина воздуховода меньше диаметра вращающейся щетки. Желательно также, чтобы воздуховод был относительно прямолинейным, так чтобы изменения направления воздушного потока внутри воздуховода были сведены к минимуму и осуществлялись плавно. Сведение к минимуму длины воздуховода, а также сведение к минимуму отклонений, которые может претерпевать воздушный поток, уменьшает вероятность того, что какая-либо захваченная грязь или мусор выпадут из воздушного потока перед тем, как достигнут камеры-мусоросборника.

Желательно, чтобы был предусмотрен небольшой зазор между нижней стороной переднего конца передвижной головной части и очищаемой поверхностью. Это служит направлению потока воздуха тангенциально к вращающейся щетке и содействует сбору более крупного мусора.

Желательно, чтобы относительно большая процентная доля подводимой мощности была использована посредством вращающейся щетки. Традиционные пылесосы используют примерно менее 15% своей мощности вращающейся щеткой. С помощью описанной компоновки эффективность очистки увеличена за счет использования примерно одной трети доступной мощности вращающейся щеткой и двух третей - крыльчаткой. Также, крыльчатка приводится во вращение относительно медленно, при этом устройство использует относительно высокий расход воздуха и относительно низкий уровень всасывания. Хотя такая конструкция могла не считаться эффективной при преобразовании электрической мощности в «ватты всасывания», можно продемонстрировать ее чрезвычайную эффективность при преобразовании электрической мощности в эффективность очистки.

Желательно, чтобы щетинки щетки располагались в два спиральных ряда по ступице щетки. Идеальным является расположение двух спиральных рядов диаметрально противоположно вокруг ступицы щетки. Предпочтительно щетина в одном из спиральных рядов является значительно более жесткой, чем щетина другого спирального ряда.

Использование щетины различной жесткости обладает определенными преимуществами. Более мягкие, более тонкие щетинки обеспечивают улучшенное удаление пыли на жестких полах, тогда как более жесткие щетинки обеспечивают лучшее «взъерошивание» ковров, использование мягкой и жесткой щетины обеспечивает эффективность пылесоса на этих обеих поверхностях. Кроме того, наличие щетины разной жесткости на различных частях ступицы и, в частности, на ее противолежащих сторонах создает эффект вибрации/колебаний, который служит для поднятия пыли из толщи ковра, позволяя собрать ее проходящим воздушным потоком.

Предпочтительно верхняя сторона воздуховода образована верхней стенкой, которая проходит в камеру-мусоросборник. Это помогает обеспечить нарастающую подачу грязи в камеру-мусоросборник, максимально увеличивая емкость камеры-мусоросборника перед тем, как воздуховод засорится. Кроме того, такая компоновка помогает предотвратить выпадение грязи и мусора из передвижной головной части, в частности, когда передвижную головную часть переносят, путем создания более криволинейного пути для грязи и мусора к выходу из камеры-мусоросборника.

Желательно, чтобы площадь поперечного сечения воздуховода составляла около 20-30 см².

Вращающаяся щетка и крыльчатка могут приводиться в действие одним двигателем; в идеальном случае, расположенным продольно в пылесосе. Предпочтительно, чтобы вращающаяся щетка приводилась в действие через центральную зубчатую передачу, и в идеальном случае вращающаяся щетка и воздуховод разделены на две секции, по одной с каждой стороны приводного вала.

Желательно, чтобы фильтр мог находиться над камерой-мусоросборником. Хотя это и увеличивает высоту передвижной головной части, преимущество такой компоновки в плане повышенной эффективности «перевешивает» недостаток в плане увеличенной высоты. В особенности, при размещении фильтра над камерой-мусоросборником, под действием силы тяжести грязь и мусор будут падать из фильтра, тем самым помогая дольше сохранить фильтр чистым. Известно, что фильтр, засоренный грязью и мусором, обеспечит прохождение меньшего объема воздуха, тем самым значительно снижая эффективность устройства. Изобретателем создана конструкция устройства для очистки поверхностей, которое, тем не менее, отвечает критерию высоты 90 мм, несмотря на расположение фильтра над камерой-мусоросборником.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть фильтра расположена над верхней стенкой. Это создает объем внутри камеры-мусоросборника, который заполняется особенно эффективно. В предпочтительных вариантах осуществления верхняя стенка проходит от переднего конца передвижной головной части к заднему концу передвижной головной части. В таких вариантах осуществления поток воздуха должен проходить через воздуховод, вокруг конечной кромки верхней стенки и назад, через верх стенки. Грязь и мусор проталкиваются к самой дальней точке объема непрерывным воздушным потоком, оседая в верхней части переднего конца камеры-мусоросборника, постепенно накапливаясь в обратную сторону от этого места. Это обеспечивает сохранение незасоренной части фильтра в течение более длительного времени и компактное накопление грязи по мере заполнения камеры, тем самым повышая пропускную способность для воздушного потока и грязи. Кроме того, легче обнаружить полное заполнение камеры-мусоросборника с помощью датчика внутри воздуховода.

Желательно, чтобы фильтр состоял из основного фильтрующего элемента и вспомогательного фильтрующего элемента, причем основной фильтрующий элемент стоит перед вспомогательным фильтрующим элементом на пути воздушного потока, при этом основной и вспомогательный фильтрующие элементы имеют, по существу, идентичную форму. Известно применение в пылесосах фильтров, состоящих из двух частей, где часто используется основной фильтрующий элемент, приспособленный для захвата большей части грязи и мусора, и вспомогательный фильтрующий элемент, приспособленный для захвата меньшего количества частиц грязи и мусора. Установка основного и вспомогательного фильтрующих элементов, по существу, идентичной формы обеспечивает их взаимозаменяемость.

Фильтрующие элементы изобретения, как и фильтрующие элементы пылесосов по известному уровню техники, сконструированы так, чтобы пользователь мог их демонтировать и прочистить, при этом удалив часть грязи и мусора и увеличив последующую эффективность пылесоса. Прочистка фильтра путем его механического встряхивания приводит к образованию взвешенной в воздухе пыли, что является неприятным, вредным для здоровья и непродуктивным действием для процедуры очистки. Предпочтительный способ заключается в промывке фильтра под краном, при этом происходит смыв грязи и пыли струей воды. Однако большинство пользователей обычно пытаются прочистить фильтр перед работой с пылесосом или во время нее, при этом промывка основного фильтра в таких обстоятельствах является проблематичной, поскольку фильтр нельзя быстро высушить, а его влажность обусловливает слипание частиц пыли. Слипшиеся частицы ограничивают поток воздуха в значительно большей степени, чем равномерно распределенные частицы, быстро снижая эксплуатационные характеристики фильтра. Таким образом, существующие моющиеся фильтры пригодны для прочистки только в конце работы с пылесосом, при этом имеется достаточное время для просушки фильтра перед следующей уборкой с использованием пылесоса.

Взаимозаменяемые фильтры могут существенно устранить эту проблему, тогда как они обеспечивают возможность пользователя промыть основной фильтрующий элемент (который обычно захватывает значительно больше грязи и мусора, чем вспомогательный фильтрующий элемент), а затем поменять фильтрующие элементы таким образом, что вспомогательный фильтрующий элемент после этого будет захватывать большую часть грязи и мусора, тогда как основной фильтрующий элемент получает возможность просохнуть в потоке проходящего воздуха (меньшего количества частиц, с которыми сталкивается вспомогательный фильтр, не достаточно для создания проблем конгломерации за время, которое нужно для просушки фильтра в воздушном потоке пылесоса).

Тогда как в настоящем документе делается ссылка на «крыльчатку», понятно, что изобретение может использовать вентилятор или другие средства для создания желаемого потока воздуха. Однако слово «крыльчатка» используется для включения в него и таких альтернатив, несмотря на вероятность того, что фактически будет использоваться настоящая крыльчатка, поскольку она считается наиболее эффективным средством для создания на практике желаемого потока воздуха.

Желательно, чтобы фильтр был съемным вместе с камерой-мусоросборником. Обеспечение фильтра, который можно снять вместе с камерой-мусоросборником, позволяет более надежно герметизировать фильтр с камерой-мусоросборником, уменьшив вероятность того, что воздух (и захваченная грязь) может вытекать из камеры-мусоросборника иным путем, чем через фильтр. Точнее говоря, фильтр может быть герметично смонтирован на камере-мусоросборнике, хотя эти компоненты установлены отдельно от остальной части передвижной головной части.

Желательно, чтобы у фильтра была съемная крышка. Крышка предпочтительно будет оставаться на фильтре, когда его демонтируют вместе с камерой-мусоросборником, эта крышка предотвращает нежелательный контакт с фильтрующим элементом (или элементами) и их возможное повреждение во время планового опорожнения камеры-мусоросборника. Крышка, тем не менее, является съемной, чтобы обеспечить доступ к фильтрующему элементу (элементам) для их очистки и/или замены.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения у съемной камеры-мусоросборника предусмотрен колпак или крышка. Эта крышка сама по себе может быть снята с остальной части камеры-мусоросборника, такая компоновка позволяет перенести полную камеру-мусоросборник к приемнику отходов или в подобное место при закрытой крышке. Вероятность непреднамеренного выпадения грязи или мусора из камеры-мусоросборника, таким образом, снижается. Предпочтительно фильтр является частью крышки. Это позволяет, по меньшей мере, частично очистить фильтр при каждом опорожнении камеры-мусоросборника, например, путем легкого постукивания крышки над приемником отходов так, что часть грязи, прилипшей к фильтру, или вся она отделяется от него.

Предпочтительно камера-мусоросборник оснащена трубой для двигателя. В соответствии с этим весь (или, по меньшей мере, большая часть) двигатель может быть размещен внутри выступающей части камеры-мусоросборника, но отделен от камеры-мусоросборника трубой. Тогда как местонахождение двигателя внутри выступающей части камеры-мусоросборника уменьшает объем камеры, это положение позволяет изобретателю уменьшить габаритные размеры передвижной головки и предложить особенно привлекательный и экономичный по объему пылесос. Кроме того, поскольку двигатель обычно является самым тяжелым компонентом передвижной головной части, такое расположение позволяет двигателю находиться рядом с физическим центром тяжести передвижной головной части, облегчая манипулирование устройством для очистки поверхностей при его эксплуатации.

Использование вращающейся щетки для отделения грязи и мусора и для поднятия их в воздушный поток исключает возложение этой функции на один только воздушный поток. Это позволяет уменьшить воздушный поток, повышая тем самым эффективность устройства.

Предпочтительно двигатель расположен между крыльчаткой и вращающейся щеткой. Желательно, чтобы у двигателя было два выходных вала, первый из которых подсоединен к крыльчатке, а второй - к вращающейся щетке (посредством соответствующей зубчатой передачи). Желаемая интенсивность потока воздуха обычно будет определять скорость вращения крыльчатки. Желательно, чтобы между двигателем и крыльчаткой было соединение в виде прямого привода, так чтобы нужная скорость вращения крыльчатки была напрямую увязана со скоростью вращения двигателя. Желательная скорость вращения щетки будет обычно значительно ниже, чем скорость крыльчатки, и для получения желаемой скорости вращения щетки необходимо установить зубчатую передачу. В практических вариантах осуществления крыльчатка будет вращаться со скоростью в диапазоне от 12000 до 15000 об/мин, и двигатель вращается с такой же скоростью. Зубчатая передача для вращающейся щетки предусматривает уменьшение скорости в соотношении 4:1, при этом вращающаяся щетка вращается со скоростью в диапазоне от 3000 до 3750 об/мин.

Применение вращающегося вала, соединяющего двигатель со щеткой, является факультативным и может в определенных вариантах осуществления быть более эффективным с точки зрения экономии пространства, чем ременный привод. В изобретении может, однако, по желанию использоваться ременный привод, при этом ремень предпочтительно расположен на одном конце вращающейся щетки, как и в устройствах по известному уровню техники. Компоновки с приводом от вала и с ременным приводом являются значительно более энергосберегающими, чем компоновки с турбиной, которые используются в некоторых пылесосах с питанием от сети.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение будет теперь описано более подробно, в виде примера, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

на фиг.1 представлен вид спереди пылесоса в соответствии с изобретением;

на фиг.2 - вид сбоку пылесоса на фиг.1;

на фиг.3 - вид сверху передвижной головной части пылесоса (но со снятой крышкой фильтра);

на фиг.4 - вид как на фиг.3, но со снятой камерой-мусоросборником;

на фиг.5 - продольный разрез по приблизительной линии центров пылесоса;

на фиг.6 - продольный разрез, сходный с разрезом на фиг.5, с частью слева от пунктирной линии - вдоль приблизительной линии центров, и с частью справа от пунктирной линии - смещенной от линии центров;

на фиг.7 - изображение в разобранном виде альтернативного варианта осуществления камеры-мусоросборника;

на фиг.8 - вращающаяся щетка, двигатель и крыльчатка пылесоса, и часть проходов для воздушного потока в альтернативном варианте осуществления;

на фиг.9 - вид в перспективе снизу на фильтр пылесоса;

на фиг.10 - вид в перспективе сверху на фильтр;

на фиг.11 - поперечный разрез по фильтру;

на фиг.12 - изображение фильтра в разобранном виде;

на фиг.13 - изображение в разобранном виде большинства компонентов альтернативного варианта осуществления передвижной головной части;

на фиг.14 - изображение держателя в разобранном виде;

на фиг.15 - вид в разрезе по центру части передвижной головной части и держателя;

на фиг.16 - вид в разрезе, сходный с фиг.15, но слегка смещенный от центральной линии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Пылесос 10 по изобретению представлен на фиг.1 и 2. Как и у известных пылесосов, у пылесоса 10 имеется передвижная головная часть 12, соединенная с держателем 14. При эксплуатации пользователь держится за рукоятку 16 на держателе 14 и манипулирует держателем, перемещая при этом передвижную головную часть по желаемой траектории.

Так же, как и в известных пылесосах, держатель 14 шарнирно закреплен относительно передвижной головной части, ось шарнира (не показана), по существу, горизонтальна и расположена поперечно к передвижной головной части, ось шарнира в этом варианте осуществления параллельна и расположена немного выше и впереди оси задних колес 20 (не показаны). Кроме того, держатель имеет вращающееся шарнирное соединение 22, расположенное под углом примерно 60° относительно продольной оси держателя, благодаря чему держатель может поворачиваться, и пользователь может управлять передвижной головной частью известным образом.

Передвижная головная часть 12 в этом варианте осуществления имеет высоту H, составляющую примерно 90 мм, и ширину W, составляющую примерно 292 мм, оба этих размера отвечают требованиям многих изготовителей передвижных головных частей для пылесосов.

Передвижная головная часть 12 имеет щеточную камеру 23, в которой размещена вращающаяся щетка 24 с комплектом щетины известной формы, которая может выступать через отверстие 26 (фиг.5 и 6) в передней части нижней поверхности передвижной головной части. Как видно на фиг.3 и 4, передвижная головная часть, но существу, имеет прямоугольную форму на виде сверху. Это позволяет расположить вращающуюся щетку 24 очень близко к переднему концу 28 передвижной головной части 12 и перекрыть почти всю ширину передвижной головной части 12 (как показано наиболее четко на фиг.4, длина вращающейся щетки 24 только чуть меньше, чем ширина W передвижной головки 12).

Как видно на других вариантах осуществления на фиг.5 и 8, вращающаяся щетка 24 подсоединена с помощью соответствующей зубчатой передачи 30, 130 к вспомогательному приводному валу 32, 132 электрического двигателя, при этом двигатель 34 может приводить вращающуюся щетку 24 во вращение. Понятно, что вращающаяся щетка 24 приводится во вращение в направлении по часовой стрелке, как видно на фиг.5 и 6, так что грязь и мусор, отделенные от поверхности 36, могут подхватываться по наклонной плоскости 38, через воздуховод 40 и попадать в камеру-мусоросборник 42 (фиг.6).

Основной приводной вал 44 двигателя 34 соединен с крыльчаткой 46. Когда крыльчатка 46 вращается, она приводит в движение воздух, находящийся рядом с ее центром, к краям лопастей, воздух проходит по каналу 48 (фиг.6 и 8) и наружу через выпускные отверстия 50 (фиг.2 и 8). Вращение крыльчатки 46, таким образом, создает поток воздуха через передвижную головную часть 12, представленный стрелками на фиг.6. Воздух входит в щеточную камеру 23 передвижной головной части 12 через отверстие 26. Понятно, что большая часть воздуха, который входит через отверстие, проходит через зазор G между нижней поверхностью передней кромки 28 и поверхностью 36, хотя некоторый объем воздуха проходит через зазор к боковым сторонам и к задней стороне отверстия 26, при этом некоторая его часть может проходить через материал поверхности 36, если, например, происходит чистка ковра. Воздух проходит по воздуховоду 40 и в камеру-мусоросборник 42, вверх через фильтр 52, по проходу для воздуха 54, за крыльчатку 46, по проходу 48 и наружу из передвижной головной части 12 через выпускные отверстия 50.

Понятно, что, как у щеток для чистки ковров, некоторое количество грязи и мусора может быть собрано в передвижную головную часть 12 одной только вращающейся щеткой 24, т.е. грязь и мусор могут быть механически отделены от поверхности 36 вращающейся щеткой 24 и направлены по наклонной поверхности 38 в камеру-мусоросборник 42. Наклонная поверхность 38 и воздуховод 40 выполнены такой формы, что грязь и мусор, которые приводятся в движение вращающейся щеткой 24 и которые ударяются о наклонную поверхность и/или воздуховод, будут направляться к камере-мусоросборнику 42. Таким образом, небольшая длина воздуховода 40, как и его большая площадь поперечного сечения, способствуют эффективности очистки, обусловливая то, что большая часть грязи и мусора или весь их объем, отделяемый вращающейся щеткой, направляется в камеру-мусоросборник 42, даже без содействия воздушного потока.

В общем случае щетки для чистки ковров выполняют с зазором вокруг вращающейся щетки и открытыми зонами вокруг камеры-мусоросборника, так чтобы уменьшить турбулентность и воздушный поток внутри передвижной головной части, что влияет на эксплуатационные характеристики, особенно на жестких полах, где более легкая пыль и мусор скорее сдуваются даже малыми проявлениями турбулентности, чем собираются.

Воздушный поток и турбулентность также ухудшают эксплуатационные характеристики щетки для чистки, поскольку мелкая пыль, отделенная вращающейся щеткой, становится взвешенной в воздухе и загрязняет наружные поверхности устройства, противодействуя процедуре уборки и ухудшая качество воздуха в помещении. Введение воздуховода в щетки для чистки соответственно оказалось бы нецелесообразным, поскольку воздуховод быстро бы засорился и только уменьшал бы полезную емкость камеры-мусоросборника. Таким образом, несмотря на преимущества, не предусмотрено, чтобы изобретение воплощалось на практике в отношении щеток для чистки ковров, и наличие воздуховода 40 для контроля воздушных течений внутри передвижной головной части (также как и фильтра 52 и крыльчатки 46) отличает изобретение от щеток для чистки ковров.

Площадь поперечного сечения воздуховода 40 является большой по сравнению с площадью, через которую воздух поступает в щеточную камеру 23 (т.е. зазор G в передней части передвижной головной части и соответствующие зазоры вокруг передвижной головной части), и предпочтительно большей, чем площадь, через которую поступает воздух.

Площадь поперечного сечения воздуховода 40 также является относительно большой по сравнению с площадями поперечных сечений щеточной камеры 23 и камеры-мусоросборника 42, т.е. хотя она и меньше, чем площади поперечных сечений камеры для щетки и камеры-мусоросборника, в пропорциональном отношении к этим площадям она больше, чем в пылесосах по известному уровню техники, что тем самым сводит в минимуму сужение воздушного потока, перемещаемого по воздуховоду.

Важно то, как видно на фиг.6, что фильтр 52 расположен над камерой-мусоросборником 42. Преимущество такого расположения состоит в том, что грязь и мусор, захваченные воздушным потоком и взаимодействующие с нижней стороной фильтра, будут отваливаться, либо во время работы устройства, либо при остановке воздушного потока.

Воздуховод 40 проходит, по существу, по всей ширине камеры-мусоросборника 42 и, по существу, по всей ширине вращающейся щетки 24. Дно воздуховода 40 образовано верхней стороной наклонной поверхности 38 и нижней стенкой 57, а верхняя поверхность воздуховода образована верхней стенкой 58. Пространство между нижней стенкой 57 и верхней стенкой 58 выполнено как можно большим в рамках ограничений размеров передвижной головной части, тем самым обеспечивая максимальное увеличение площади поперечного сечения воздуховода 40. Кроме того, в воздуховоде 40, насколько это возможно, нет никаких сужений и ограничений. При этом воздуховод 40 является относительно коротким, его длина L предпочтительно меньше диаметра вращающейся щетки 24, а в идеальном случае - меньше половины диаметра вращающейся щетки.

Понятно, что при большой доле воздушного потока, проходящего через зазор G, поток, проходящий за вращающуюся щетку 24, будет преимущественно тангенциальным относительно щетки. Как показано на фиг.6, воздуховод 40, по существу, расположен тангенциально к вращающейся щетке, и, по существу, по всей ширине воздуховода 40 имеет место минимальное сужение и отклонение тангенциального воздушного потока, так что грязь и мусор могут эффективно переноситься по воздуховоду 40 в камеру-мусоросборник 42. В частности, большая часть вращающейся щетки 24 и камера-мусоросборник 42 находятся на прямой линии друг с другом, по существу, на всей своей ширине, что полностью противоположно наличию суженных и извилистых воздуховодов, используемых в большинстве пылесосов.

В предпочтительном варианте осуществления, представленном на фиг.6, верхняя стенка 58 является, по существу, прямой, но в менее предпочтительном альтернативном варианте на фиг.7 верхняя стенка 158 изогнута вниз (изогнутость вниз стенки 158 не уменьшает минимальную площадь поперечного сечения воздуховода в этом варианте осуществления). В вариантах осуществления, таких как на фиг.7 и 13, в которых стенка 158 изогнута вниз,