ЦИКЛОН С ПЫЛЕСБОРНИКОМ Российский патент 2004 года по МПК A47L9/16 

Группа изобретений относится к циклону с пылесборником с уменьшенной интенсивностью создаваемой в нем турбулентности воздуха.

Находящийся в помещении воздух обычно засасывается в вакуумный очиститель с использованием всасывающей силы, а отделение посторонних примесей от воздуха осуществляется для их сбора.

Существуют различные виды циклонов с пылесборниками, в частности циклон с пылесборником, в котором впуск и выпуск воздуха производится в прямом направлении, и другой циклон с пылесборником, в котором впуск и выпуск воздуха осуществляются с изменением направления на обратное (например, US 5160356 А, 03.11.1992), или в касательных направлениях.

Известен циклон с пылесборником, в котором воздух проходит в прямом направлении (US 5350432 А, 27.04.1994).

Данный циклон содержит корпус 10 (см. фиг.1-3), входной воздуховод 11 для засасывания находящегося в помещении воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод 12 для выпуска воздуха и сборный бункер 13 для сбора посторонних примесей, отделенных от воздуха.

Входной воздуховод 11 проходит в корпус 10 циклона по касательному направлению. Отводящий воздуховод 12 имеет один конец, который проходит через верхний торец корпуса 10 циклона внутрь него. Сборный бункер 13 расположен под корпусом 10 циклона и связан с его внутренней стороной через выпускное отверстие 14 для посторонних примесей.

Таким образом, если внутри корпуса 10 создается всасывающая сила, то содержащий пыль воздух входит в корпус 10 по входному воздуховоду 11. Кроме того, входной воздуховод 11 проходит от наружного контура корпуса 10 циклона по касательному направлению, так что к входящему в корпус 10 воздуху прикладывается центробежная сила. То есть воздух и одновременно входящие в корпус 10 циклона посторонние примеси вращаются вокруг внутренней стенки корпуса 10, в результате чего создается центробежная сила. Поэтому посторонние примеси, имеющие массу, отделяются от почти не имеющего массу воздуха и проходят по внутренней стенке корпуса 10. Затем посторонние примеси опускаются под действием своего веса и собираются в сборном бункере 13, проходя через выпускное отверстие 14 для посторонних примесей.

Как следует из уравнения F=m•e•ω², где F - центробежная сила; m - масса; е - расстояние между центром корпуса циклона и его внутренней стенкой; ω - угловая скорость, воздух, имеющий массу, почти приближающуюся к нулю, не подвергается воздействию центробежной силы, тогда как посторонние примеси, имеющие массу, вращаются центробежной силой вокруг внутренней стенки корпуса 10 циклона. Воздух, отделенный от посторонних примесей, выпускается по отводящему воздуховоду 12, так же как выпускается воздух, который поднимается вдоль центральной части корпуса 10 циклона.

Однако опускающийся воздух, всасываемый в корпус 10, взаимодействует с выпускаемым воздухом, который поднимается со дна корпуса 10 циклона. Поэтому образуется турбулентная зона "А" (фиг.2).

Взаимодействие возникает из-за вращающей силы выпускаемого воздуха и ввиду того, что площадь поперечного сечения вращающегося потока в корпусе 10 циклона меньше площади поперечного сечения отводящего воздуховода 12.

Турбулентный поток увеличивает шум и вызывает падение давления при работе циклона с пылесборником, вследствие чего снижается эффективность пылеулавливания. Другими словами, пыль, проходящая к нижней части корпуса 10 и к пылесборнику 13, будет попадать в выпускаемый воздух, который выходит по отводящему воздуховоду 12, снижая тем самым суммарную эффективность пылеулавливания.

В частности, поскольку посторонние примеси, которые не выводятся, вращаются в нижней части корпуса 10 циклона, где находится выпускное отверстие 14 для посторонних примесей, то, по всей вероятности, посторонние примеси будут попадать в выпускаемый воздух.

Кроме того, выпущенная мелкая пыль может попадать в различные устройства, предназначенные для создания всасывающей силы, в частности в двигатель вентилятора, создавая тем самым угрозу его повреждения.

Поэтому для решения указанных проблем в том случае, когда в качестве вакуумного очистителя применяется циклон с пылесборником согласно уровню техники, внутри корпуса вакуумного очистителя необходимо дополнительно предусмотреть отдельный фильтр.

Известен циклон с пылесборником, содержащий корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода (JP 60-147267 А, 03.08.1985).

Однако в данном циклоне не устранен в полной мере проход мелкой пыли в выпускаемый из циклона воздух.

Задачей группы изобретений является создание циклона с пылесборником, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в предотвращении прохода мелкой пыли в выпускаемый из циклона ламинарный воздушный поток.

Этот технический результат достигается тем, что циклон с пылесборником содержит корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, образованное из множества лопастей с закрытыми торцами, разнесенных на определенное расстояние друг от друга, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода, при этом средство для создания ламинарного потока расположено на месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод.

Каждая из лопастей средства для создания ламинарного потока наклонена под определенным углом по отношению к направлению вращения посторонних примесей, вращающихся в корпусе циклона.

Средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4-0,6 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.

Предпочтительно длина составляет 0,5 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.

В варианте изобретения циклон с пылесборником содержит корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, образованное из сетчатого цилиндрического кожуха, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода, при этом средство для создания ламинарного потока расположено в месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод.

Средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4-0,6 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.

Предпочтительно длина составляет 0,5 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.

В другом варианте изобретения циклон с пылесборником содержит корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, образованное из множества плоских лопастей, пересекающихся друг с другом, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода, при этом средство для создания ламинарного потока расположено в месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод.

Средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4-0,6 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.

Предпочтительно длина составляет 0,5 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.

Как вариант изобретения циклон с пылесборником содержит корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска всасываемого в корпус циклона воздуха, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, имеющую форму юбки направляющую воздушного потока, вытянутую к отводящему воздуховоду и расположенную на противоположной стороне относительно места, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод, и расположенные с пересечением лопасти для ослабления вращательной силы и образования ламинарного потока, предусмотренные на внутренней стороне направляющей воздушного потока.

Циклон может дополнительно содержать опору, выступающую между направляющей воздушного потока и внутренней стенкой корпуса циклона на определенную высоту.

На фиг.1 изображен известный из US 5350432 циклон с пылесборником в изометрии; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.2; на фиг. 4 - циклон с пылесборником и с крестообразным лопастным устройством, функционирующим как средство для создания ламинарного потока, согласно изобретению, продольный разрез; на фиг.5 - то же, вариант выполнения циклона; на фиг. 6-8 - варианты выполнения крестообразного лопастного устройства; на фиг. 9 - цилиндрическое лопастное устройство; на фиг.10 - разрез Г-Г на фиг. 9; на фиг.11 и 12 - вариант изобретения с сетчатым цилиндрическим кожухом; на фиг. 13 - другой вариант изобретения; на фиг.14 - часть крестообразного лопастного устройства согласно фиг.13 в изометрии.

Циклон содержит корпус 15, пылесборник 16 и крестообразное лопастное устройство 17, представляющее собой средство для создания ламинарного потока, расположенное на осевой линии вдоль размещенного в корпусе 15 отводящего воздуховода и на месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод 18 (фиг.4 и 5).

Крестообразное лопастное устройство 17 образовано двумя плоскими лопастями 19, пересекающимися одна с другой, и может иметь разнообразные формы, например прямоугольную форму, треугольную форму и эллиптическую форму (фиг.6-8).

В варианте изобретения крестообразное лопастное устройство 17 может быть образовано из множества плоских лопастей 19, пересекающихся друг с другом.

Крестообразное лопастное устройство 17 имеет длину, составляющую 0,4-0,6 расстояния L между отводящим воздуховодом 18 и устройством 17. Это обусловлено тем, что крестообразное лопастное устройство расположено в месте, где всасываемый в корпус 15 циклона по его входному воздуховоду 20 воздух попадает в выпускаемый воздух, так что поток выпускаемого воздуха желательно сделать ламинарным и тем самым уменьшить потерю давления.

Если длина крестообразного лопастного устройства 17 составляет 0,4 расстояния L между отводящим воздуховодом 18 и устройством 17 и меньше, то трудно уменьшить потерю давления. Если длина крестообразного лопастного устройства 17 составляет 0,6 расстояния L между отводящим воздуховодом 18 и устройством 17 и более, то возникает трудность, связанная с воздухом, попадающим в выпускаемый воздух. Поэтому длину крестообразного лопастного устройства 17 следует задавать в пределах 0,4 - 0,6 расстояния L. Предпочтительно длина крестообразного лопастного устройства 17 составляет 0,5 расстояния L.

В таблице приведены сравнительные экспериментальные результаты, отражающие потерю давления в известном из уровня техники циклоне и в циклоне согласно изобретению, имеющем крестообразное лопастное устройство 17.

В данной таблице 0,25•L, 0,5•L и 0,75•L означают, что длина крестообразного лопастного устройства составляет 0,25, 0,5 и 0,75 расстояния L между отводящим воздуховодом 18 и крестообразным лопастным устройством 17. При этом в каждом эксперименте направление потока воздуха было одним и тем же при расходе примерно 1,2 м³/мин.

Как показано в таблице, снабженный крестообразным лопастным устройством 17 циклон с пылесборником согласно изобретению имел небольшую потерю давления. В частности, потеря давления была небольшой, когда длина крестообразного лопастного устройства составляла 0,5 расстояния L между отводящим воздуховодом 18 и крестообразным лопастным устройством 17.

В варианте изобретения согласно фиг.9-10 средство для создания ламинарного потока представляет собой цилиндрическое лопастное устройство 21, имеющее множество лопастей 22, имеющих закрытые торцы и разнесенных на определенное расстояние друг от друга. Первый опорный элемент 23 цилиндрического лопастного устройства 21 предусмотрен на одной стороне цилиндрического лопастного устройства 21, а второй опорный элемент 24 лопастного устройства, имеющий сквозное отверстие в центре, предусмотрен на его другой стороне. Первый опорный элемент 23 и второй опорный элемент 24 лопастного устройства обращены один к другому. Лопасти 22 наклонены под определенным углом на всем протяжении окружности каждой внутренней стороны опорных элементов 23 и 24 лопастного устройства. Кроме того, все лопасти 22, образующие цилиндрическое лопастное устройство 21, наклонены под определенным углом по отношению к направлению вращения посторонней примеси, вращающейся в корпусе циклона. Такая конструкция выбрана потому, что в ней поток выпускаемого воздуха можно создать ламинарным и в то же время можно предотвратить выпуск мелкой пыли, которая может попадать в выпускаемый воздух.

Другими словами, поток выпускаемого воздуха, который поднимается из нижней части корпуса циклона и пропускается в отводящий воздуховод, сохраняет определенную вращающую силу. Поскольку мелкая пыль частично попала в выпускаемый воздух, то выпускаемый воздух ударяется о цилиндрическое лопастное устройство 21.

Кроме того, соответствующие лопасти 22, образующие цилиндрическое лопастное устройство 21, наклонены под определенным углом по отношению к направлению вращения потока выпускаемого воздуха. Поэтому пыль, которая попала в выпускаемый воздух, ударяется о соответствующие лопасти 22, в результате чего мелкая пыль отскакивает к внутренней стенке корпуса циклона.

В противоположность этому воздух проходит во внутреннее пространство цилиндрического лопастного устройства 21 через имеющиеся между соответствующими лопастями 22 полости при вращении по окружности. Затем воздух выпускается по отводящему воздуховоду, связанному с внутренним пространством цилиндрического лопастного устройства.

Кроме того, поток выпускаемого воздуха теряет свою вращающую силу, когда воздух проходит во внутреннее пространство цилиндрического лопастного устройства 21. Поэтому поток выпускаемого воздуха может стать ламинарным, в результате чего уменьшаются потери давления и шум.

Средство для создания ламинарного потока согласно изобретению не ограничено конфигурациями в описанных вариантах изобретения и может быть выполнено в виде сетчатого цилиндрического кожуха 25 (фиг.11) или перфорированной трубы 26 (фиг.12), имеющей множество сквозных отверстий 27 вдоль окружности.

В варианте изобретения согласно фиг.13 и 14 в корпусе 15 циклона на стороне, противоположной месту, где в корпусе 15 находится отводящий воздуховод 18, размещены направляющая 28 воздушного потока и расположенные с пересечением лопасти 29 крестообразного лопастного устройства 30 для ослабления вращательной силы и образования ламинарного потока. Направляющая 28 воздушного потока имеет форму юбки и вытянута по направлению к отводящему воздуховоду 18. Крестообразное лопастное устройство 30 находится внутри направляющей 28 воздушного потока. Между направляющей 28 воздушного потока и внутренней стенкой корпуса 15 циклона выступает опора 31, так что между направляющей 28 воздушного потока и внутренней стенкой корпуса 15 циклона образован определенный промежуток. В этой конструкции выпускаемый воздух образуется посредством направляющей 28 воздушного потока и мелкая пыль в посторонних примесях вращается в корпусе 15 циклона без помех для выхода ее из выпускаемого воздуха.

Другими словами, направляющая 28 воздушного потока образована так, что она вытянута по направлению к отводящему воздуховоду 18, а место вращения пыли отнесено на определенное расстояние Н от места, где выпускаемый воздух формируется направляющей 28 воздушного потока. Поэтому поток выпускаемого воздуха можно сформировать должным образом и можно предотвратить включение посторонних примесей в выпускаемый воздух.

Кроме того, хотя мелкая пыль в небольшом количестве попадает в выпускаемый воздух, она отталкивается крестообразным лопастным устройством 29, предусмотренным на внутренней стороне направляющей 28 воздушного потока.

Для уменьшения потери давления крестообразное лопастное устройство 29 создает не содержащий пыли ламинарный поток выпускаемого воздуха.

Циклон с пылесборником согласно описанной группе изобретений обладает следующими преимуществами.

Поскольку в корпусе циклона предусмотрено средство для создания ламинарного потока, то турбулентность выпускаемого воздуха устраняется, в результате чего выпуск воздуха осуществляется в соответствии с поставленной задачей. Это уменьшает потерю давления и шум, обусловленный потерей давления.

Кроме того, предотвращение попадания мелкой пыли в выпускаемый воздух повышает эффективность пылеулавливания, вследствие чего выпускается только чистый воздух и отпадает необходимость в наличии в вакуумном очистителе отдельного фильтра.

Так как в корпусе циклона дополнительно образована направляющая воздушного потока, то включение посторонних примесей в выпускаемый воздух можно предотвратить.

Для специалистов в области техники, к которой относится группа изобретений, очевидно, что в циклоне с пылесборником согласно данным изобретениям можно выполнить различные модификации и изменения без отступления от сущности или объема изобретений.

Циклон с пылесборником может быть использован в вакуумном очистителе воздуха и позволяет уменьшить потери давления за счет ламинарности турбулентного потока при его выходе по отводящему воздуховоду и предотвратить проход в выпускаемый воздух мелкой пыли. Циклон содержит корпус, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода и расположенное на месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод. Средство образовано из множества лопастей с закрытыми торцами, разнесенных на определенное расстояние друг от друга. Каждая из лопастей наклонена под определенным углом по отношению к направлению вращения посторонних примесей, вращающихся в корпусе циклона. Возможно образование средства из сетчатого цилиндрического кожуха или из множества плоских лопастей, пересекающихся друг с другом. В качестве варианта выполнения циклон может содержать имеющую форму юбки направляющую воздушного потока, вытянутую к отводящему воздуховоду и расположенную на противоположной стороне относительно места, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод, и расположенные с пересечением лопасти для ослабления вращательной силы и образования ламинарного потока, предусмотренные на внутренней стороне направляющей воздушного потока. Каждая из лопастей средства для создания ламинарного потока наклонена под определенным углом к направлению вращения посторонних примесей, вращающихся в корпусе циклона. Средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4÷0,6 расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока. 4 с. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

1. Циклон с пылесборником, содержащий корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, образованное из множества лопастей с закрытыми торцами, разнесенных на определенное расстояние друг от друга, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода, при этом средство для создания ламинарного потока расположено на месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод.2. Циклон по п.1, в котором каждая из лопастей средства для создания ламинарного потока наклонена под определенным углом по отношению к направлению вращения посторонних примесей, вращающихся в корпусе циклона.3. Циклон по п.1, в котором средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4÷0,6 от расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.4. Циклон по п.3, в котором средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,5 от расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.5. Циклон с пылесборником, содержащий корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, образованное из сетчатого цилиндрического кожуха, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода, при этом средство для создания ламинарного потока расположено в месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод.6. Циклон по п.5, в котором средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4÷0,6 от расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.7. Циклон по п.6, в котором средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,5 от расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.8. Циклон с пылесборником, содержащий корпус циклона, входной воздуховод, соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска воздуха, всасываемого в корпус циклона, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, и средство для создания ламинарного потока, образованное из множества плоских лопастей, пересекающихся друг с другом, предусмотренное на осевой линии вдоль отводящего воздуховода, при этом средство для создания ламинарного потока расположено в месте, противоположном месту, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод.9. Циклон по п.8, в котором средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,4÷0,6 от расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.10. Циклон по п.9, в котором средство для создания ламинарного потока имеет длину, которая составляет 0,5 от расстояния между впускной стороной отводящего воздуховода и средством для создания ламинарного потока.11. Циклон с пылесборником, содержащий корпус циклона, входной воздуховод соединенный с корпусом циклона, для засасывания воздуха и посторонних примесей, отводящий воздуховод для выпуска всасываемого в корпус циклона воздуха, выпускное отверстие для выпуска посторонних примесей, отделенных от воздуха в корпусе циклона, имеющую форму юбки направляющую воздушного потока, вытянутую к отводящему воздуховоду и расположенную на противоположной стороне относительно места, где в корпусе циклона расположен отводящий воздуховод, и расположенные с пересечением лопасти для ослабления вращательной силы и образования ламинарного потока, предусмотренные на внутренней стороне направляющей воздушного потока.12. Циклон по п.1, который дополнительно содержит опору, выступающую между направляющей воздушного потока и внутренней стенкой корпуса циклона на определенную высоту.