МУЛЬТИЦИКЛОННЫЙ ПЫЛЕОТДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК A47L9/16 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

В соответствии с §119 (а) раздела 35 свода законов США приоритет настоящей заявки заявляется по заявке на патент Кореи №2005-95103, поданной 10 октября 2005 года в Корейское Бюро по Интеллектуальной Собственности, описание которой целиком включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область применения изобретения

Данное изобретение относится к пылесосу и в особенности к мультициклонному пылеотделителю, который используется в пылесосе для осуществляемой по меньшей мере в два этапа центробежной фильтрации загрязнителей, втянутых вместе с воздухом с очищаемой поверхности.

2. Описание уровня техники

Как правило, пылесос содержит установленную на его днище щетку для всасывания пыли с очищаемой поверхности вместе с воздухом, отсек электропривода, в котором находится привод, и корпус, снабженный циклонным улавливающим устройством.

Указанное циклонное улавливающее устройство выполнено так, что загрязненный пылью воздух, который вводится из щетки, образует вихревой поток, так что пыль отделятся от воздуха за счет центробежной силы, и выпуск очищенного воздуха осуществляется в отсек электропривода. В последние годы для улучшения эффективности пылеулавливания был предложен мультициклонный пылеотделитель, который отделяет пыль, содержащуюся в воздухе, по меньшей мере в два этапа и содержит по меньшей мере один второй циклон.

Обычные циклонные пылеотделители вышеупомянутого типа описаны в международных публикациях WO 02/067755 и WO 02/067756 (Dyson Ltd.). Однако подобный обычный мультициклонный пылеотделитель обладает недостатком, который заключается в том, что расположенный выше по потоку (первый) циклон и расположенный ниже по потоку (второй) циклон установлены вертикально, увеличивая тем самым общую высоту пылеулавливающего устройства, и вследствие этого их в основном применяют в пылесосе вертикального типа, но их трудно применить в пылесосе контейнерного типа. Кроме того, поскольку полная траектория потока воздуха в циклонном пылеотделителе является длинной, возникает проблема, заключающаяся в значительной потере всасывающего усилия, создаваемого приводом.

Для решения указанных проблем заявителем был предложен мультициклонный пылеотделитель (заявка на патент Кореи №2003-62520), показанный на фиг.1. Как показано на чертеже, мультициклонный пылеотделитель 10 содержит корпус 20 циклона с первым циклоном 30 и вторыми циклонами 40, которые расположены по периферии первого циклона 30, узел 60 крышки, установленный на верхней части корпуса 20 циклона, и пылесборник 70, присоединенный к днищу корпуса 20 циклона. Корпус 20 циклона имеет впускной воздуховод 21, так что окружающий воздух, вводимый в первый циклон 30, проходит через корпус 20 циклона, а крышка циклона 60 имеет выпускной воздуховод 62, через который выпускается очищенный воздух. Подобный мультициклонный пылеотделитель 10 обладает повышенной эффективностью улавливания пыли благодаря расположению множества вторых циклонов 40 вокруг первого циклона 30.

Однако, как показано на фиг.1, мультициклонный пылеотделитель 10 конструктивно решен с возможностью введения окружающего воздуха в верхнюю часть первого циклона 30, а затем выпуска к указанной верхней части. Другими словами, введенный воздух сначала проходит вниз (стрелка В), затем меняет направление и проходит наверх (стрелка С), далее уходит из верхнего участка первого циклон 30 через решетчатый элемент 80 и проходит во вторые циклоны 40. Аналогично, в данном случае существует проблема, которая заключается в том, что траектория потока воздуха от места введения воздуха в пылеотделитель 10 до места его выпуска наружу все еще весьма длинная.

Кроме того, несмотря на то, что вышеописанный мультициклонный пылеотделитель 10 может быть уменьшен по общей высоте по сравнению с существующим уровнем техники, продолжаются попытки, направленные на снижение высоты пылеотделителя для уменьшения размеров пылесосов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагается для устранения вышеуказанных проблем, существующих в данной области техники, и, следовательно, целью настоящего изобретения является создание мультициклонного пылеотделителя, усовершенствованного с обеспечением уменьшения в нем траектории потока воздуха для снижения потери всасывающего усилия.

Другой целью настоящего изобретения является создание мультициклонного пылеотделителя, общая высота которого уменьшена, чтобы его можно было использовать в пылесосе небольших габаритов.

Для достижения вышеупомянутых целей предлагается мультициклонный пылеотделитель, содержащий корпус циклона, включающий основной циклон и несколько циклонных конусов, которые сообщаются с основным циклоном, расположены вокруг его нижней части и каждый из которых выполнен в форме обратного конуса, диаметр которого уменьшается по мере приближения к его верхнему концу, верхнюю крышку, установленную на верхней части корпуса циклона и имеющую впускной воздуховод, предназначенный для введения окружающего воздуха в основной циклон, и выпускную крышку, установленную на нижней части основного циклона с обеспечением улавливания и выпуска воздуха, выпускаемого из циклонных конусов, причем наибольшая часть воздуха, вводимого в верхнюю часть основного циклона через впускной воздуховод, выпускается к нижней части основного циклона без изменения направления на восходящее и тем самым вводится в указанные несколько циклонных конусов.

В предпочтительном случае указанные несколько циклонных конусов расположены симметрично относительно внутренней стенки основного циклона.

Также предпочтительно, чтобы центральная ось вихревого потока, создаваемого в основном циклоне, и центральная ось вихревого потока, создаваемого в каждом циклонном конусе, были не параллельны друг другу.

Каждый циклонный конус может быть выполнен так, что расстояние между центральной осью создаваемого в нем вихревого потока и центральной осью вихревого потока, создаваемого в основном циклоне, увеличивается по мере приближения к верхнему концу конуса.

Верхняя крышка может быть присоединена к корпусу циклона с возможностью отсоединения.

Пыль после отделения ее от воздуха в основном циклоне и циклонных конусах собирается в корпусе циклона.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен мультициклонный пылеотделитель, содержащий корпус циклона, включающий основной циклон и несколько циклонных конусов, которые расположены вокруг нижней части основного циклона и каждый из которых выполнен в виде обратного конуса, диаметр которого уменьшается по мере приближения к его верхнему концу, и верхнюю крышку, установленную на верхней части корпуса циклона и имеющую впускной воздуховод спиральной формы, причем воздух, вводимый через впускной воздуховод, отделяется от пыли за счет вихревого движения в основном циклоне и вводится в указанные циклонные конуса с обеспечением вторичного отфильтровывания тонкодисперсной пыли, содержащейся в указанном воздухе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные аспекты и свойства настоящего изобретения станут более очевидны из описания некоторых вариантов выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает разрез обычного мультициклонного пылеотделителя;

фиг.2 изображает вид в аксонометрии снаружи мультициклонного пылеотделителя в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

фиг.3 изображает покомпонентный вид в аксонометрии мультициклонного пылеотделителя, показанного на фиг.2;

фиг.4 изображает вид в аксонометрии снизу циклонных конусов, показанных на фиг.3;

фиг.5 изображает разрез по линии V-V на фиг.2;

фиг.6 изображает график, иллюстрирующий потери всасывающего усилия в обычном мультициклонном пылеотделителе в сравнении с мультициклонным пылеотделителем в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Ниже приведено подробное описание предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Как показано на фиг.2-4, мультициклонный пылеотделитель 300 содержит корпус 310 циклона, верхнюю крышку 370 и выпускную крышку 390.

В корпусе 310 вводимый снаружи воздух, содержащий пыль, приводится в вихревое движение, так что пыль отфильтровывается из воздуха в два этапа. Корпус 310 содержит основной циклон 320 и циклонные конусы 330.

Основной циклон 320 содержит наружную стенку 312 и внутреннюю стенку 323, образующую циклонную камеру 322 (см. фиг.5). Содержащий пыль воздух вводится в циклонную камеру 322 через впускной воздуховод 372, образованный верхней крышкой 370, и образует вихревое движение внутри циклонной камеры 322, так что пыль отделятся из воздуха. Пыль, отделенная из воздуха, собирается в нижней части циклонной камеры 322.

В центральной части циклонной камеры 322 расположен решетчатый элемент 360, содержащий корпусную часть 362, нижний участок которой присоединен к верхней части впускного канала 341, и фильтрующую часть 361 сетчатого типа, присоединенную к верхнему участку корпусной части 362 и предназначенную для отфильтровывания пыли от воздуха. Воздух, отделенный от пыли в камере 322, проходит к ее нижней части через элемент 360.

Тонкодисперсная пыль, отфильтрованная циклонными конусами 330, собирается в промежутке 352 между стенками 322 и 312 (см. фиг.5).

Циклонные конусы 330 вторично отфильтровывают тонкодисперсную пыль, содержащуюся в воздухе, который вводится в них посредством основного циклона 320. Циклонные конусы 330 расположены с отступом друг от друга и приблизительно параллельно друг другу вокруг нижней части основного циклона 320, так что они проходят симметрично друг другу относительно основного циклона 320. В предпочтительном случае циклонные конусы 330 имеют одинаковые размеры и форму. Кроме того, циклонные конусы 330 расположены симметрично относительно центра основного циклона 320.

Между тем, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку основной циклон 320 выполнен с направленным вниз выпуском, циклонные конусы 330 также выполнены с возможностью введения воздуха через их нижние части с тем, чтобы уменьшить траекторию потока воздуха. Для этой цели каждый циклонный конус 330 имеет форму обратного конуса, т.е. конуса, диаметр которого уменьшается по мере приближения к его верхнему концу.

В соответствии с фиг.4 и 5 каждый циклонный конус 330 содержит вход 331 и наружную стенку 333, образующую конусообразную камеру 332. Вход 331 конуса сообщается с циклонной камерой 322 камеры 320 основного циклона через соединительный канал 340. Камера 332 обеспечивает вихревое движение содержащего пыль воздуха, вводимого через вход 331, так что тонкодисперсная пыль отделяется из воздуха.

Как проиллюстрировано на чертежах, наружная стенка 333 каждого циклонного конуса 330 имеет такую форму, что он более наклонен к наружной стенке 312 корпуса 310 циклона по мере приближения к его верхнему концу 333а. Другими словами, центральные оси 335 вихревого потока, образованного циклонными конусами 330, не совпадают с центральной осью 325 вихревого потока, образованного в основном циклоне 320. Тонкодисперсная пыль, отделенная из воздуха в камерах 332, выпускается наружу из циклонных конусов 330. При наклонном расположении циклонных конусов 330 пыль, отделенная из воздуха, не может повторно войти в камеру 332. Следовательно, указанная пыль может быть легко уловлена и выпущена,

Кроме того, поскольку относительно крупная пыль отфильтровывается основным циклоном 320, а сравнительно тонкодисперсная пыль отфильтровывается конусами 330, предпочтительно, чтобы нижняя часть каждой циклонной камеры 332 имела большой объем. Следовательно, конусы 330 предпочтительно расположены так, что расстояние между центральными осями 335 вихревых потоков и центральной осью 325 вихревого потока, образованного основным циклоном 320, увеличивается при приближении к верхним концам наружных стенок 333а конусов.

Между тем к нижним частям циклонных конусов 330 присоединен соединительный канал 340, содержащий впускной канал 341, вставленный в циклонную камеру 322 с возможностью выпуска воздуха, совершающего в ней вихревое движение, и несколько распределительных воздушных каналов 342, подсоединенных к впускному каналу 341 с возможностью распределения воздуха в циклонные конусы 330. Распределительные каналы 342 расположены так, что они радиально распределены вокруг впускного канала 341, причем распределительные каналы принимают спиралеобразную форму по мере их приближения к циклонному конусу 330. Несмотря на то что, как проиллюстрировано на чертежах, канал 340 выполнен за одно целое с циклонными конусами 330, он может быть выполнен отдельно.

Вернемся снова к фиг.3, на которой показана крышка 370, установленная на верхней части корпуса 310 и выполненная с впускным воздуховодом 372, через который окружающий воздух вводится в циклонную камеру 322.

Воздуховод 372 имеет спиралеобразную конструкцию, так что окружающий воздух может образовывать вихревой поток при введении в камеру 322. Хотя в этом варианте выполнения воздуховод 372 показан с прямоугольным поперечным сечением, настоящее изобретение этим не ограничивается. Другими словами, впускной воздуховод может иметь любую другую форму, например, с круглым, треугольным и полукруглым поперечным сечением.

Между тем верхняя крышка 370 установлена на верхней части корпуса 310 циклона с возможностью отсоединения. Следовательно, при выбрасывании пыли по окончании уборки пользователю достаточно лишь снять верхнюю крышку 370 одной рукой, чтобы выбросить пыль, собранную в корпусе 310 циклона. Таким образом, возможно простое и легкое выбрасывание пыли из пылесоса с улучшением удобства для пользователя.

В соответствии с фиг.3 выпускная крышка 390 установлена на нижней части корпуса 310 циклона и содержит выпускные каналы 391 и выпускной воздуховод 392. Один конец 391а каждого выпускного канала 391 вставлен в соответствующий циклонный конус 330, так что воздух, вводимый в циклонные конусы 330, и воздух, выпускаемый из циклонных конусов 330, не сталкиваются друг другом. После отделения пыли из воздуха в циклонных конусах 330 воздух выпускается через выпускные каналы 391. Выпускной воздуховод 392 подсоединен к другому концу каждого выпускного канала 391. Воздух, выпускаемый через каждый выпускной канал 391, собирается в выпускном воздуховоде 392, а затем выпускается наружу.

Аналогично в соответствии с настоящим вариантом выполнения мультициклонный пылеотделитель 300 конструктивно решен таким образом, что впускной воздуховод 372 проходит через верхнюю крышку 370, при этом воздух выпускается через нижнюю часть циклонной камеры 322, в соответствии с чем циклонные конусы 330 могут быть симметрично расположены вокруг основного циклона 320. Другими словами, в обычном мультициклонном пылеотделителе существует проблема, которая заключается в том, что впускной воздуховод для введения воздуха в основной циклон проходит через корпус циклона, вследствие чего циклонные конусы не могут быть расположены в определенной области. Однако в соответствии с настоящим изобретением существует преимущество улучшения эффективности улавливания пыли мультициклонным пылеотделителем благодаря возможности расположения большего количества циклонных конусов 330 при ограниченном размере и объеме размещения без вышеупомянутых ограничений.

Между тем вследствие того что улавливание пыли осуществляется внутри корпуса 310 циклона, отдельный пылесборник 70, как показано на фиг.1, в данном случае отсутствует. Таким образом, благодаря уменьшению высоты и объема мультициклонного пылеотделителя появляется преимущество выполнения компактного мультициклонного пылеотделителя 300.

Ниже приведено описание работы мультициклонного пылеотделителя 300, имеющего вышеописанную конструкцию, со ссылкой на фиг.5.

При запуске привода (не показан) пылесоса воздух, содержащий пыль, вводится через впускной воздуховод 372 и направляется в циклонную камеру 322. Воздух, введенный в циклонную камеру 322, проходит вниз, образуя в то же время вихревой поток. Одновременно относительно крупная пыль, содержащаяся в воздухе, сходится к внутренней стенке 323 за счет центробежной силы и перемещается вниз под действием своего веса, при этом она собирается на нижней части циклонной камеры 322. Тогда как наибольшая часть воздуха, вводимого в циклонную камеру 322 и отделенного от пыли, меняет направление на обратное и проходит вверх, а затем выходит из циклонной камеры через фильтровальную часть 361 и корпусную часть 363 решетчатого элемента 360.

Далее, воздух вводится во впускной канал 341 и затем радиально распространяется посредством распределительных воздуховодов 342, проходя таким образом в соответствующие циклонные конусы 330. Введенный воздух проходит вверх с формированием вихревых потоков в конусообразных камерах 332. Одновременно тонкодисперсная пыль, содержащаяся в воздухе, сходится к наружным стенкам 333 конусов и выпускается наружу из циклонных конусов 330 благодаря восходящему воздушному потоку. Воздух после удаления из него пыли проходит вниз и выпускается через выпускные каналы 391. Воздух, выпущенный через каждый выпускной канал 391, выходит из мультициклонного пылеотделителя 300 через выпускной воздуховод 392. Затем воздух выпускается наружу из пылесоса через отсек электропривода (не показан), в котором находится привод (не показан).

Как показано на чертежах, в соответствии с настоящим изобретением мультициклонный пылеотделитель 300 выполнен так, что воздух, вводимый через верхнюю часть основного циклона 320, выходит непосредственно из нижней части основного циклона 320 через решетчатый элемент 360, а затем вводится в циклонные конусы 330. Другими словами, поток воздуха не изменяет направление на обратное в основном циклоне 320, и воздух проходит вниз, как показано стрелкой D. Аналогично, в мультициклонном пылеотделителе 300 в соответствии с этим вариантом выполнения настоящего изобретения, поскольку поток воздуха не меняет направление на обратное в основном циклоне 320, возможно уменьшение траектории потока воздуха. Следовательно, существует возможность уменьшения потери всасывающего усилия привода (не показан) пылесоса. Несомненно, что часть воздуха может образовывать обратный воздушный поток даже в настоящем варианте выполнения. Однако это влияние можно проигнорировать, поскольку объем указанного воздуха весьма мал.

Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий потери всасывающего усилия, вызываемые обычным мультициклонным пылеотделителем 10, показанным на фиг.1, и предлагаемым мультициклонным пылеотделителем 300, в котором измерения потери всасывающего усилия проводились посредством многократных экспериментов.

На этом графике первая пара значений (суммарная) на оси абсцисс показывает потери всасывающего усилия, вызываемые всем устройством для обычного мультициклонного пылеотделителя и предлагаемого мультициклонного пылеотделителя соответственно, а другие пары значений (между 1 и 12) показывают потери всасывающего усилия, вызываемые каждым циклонным конусом соответственно для обычного мультициклонного пылеотделителя и предлагаемого мультициклонного пылеотделителя. Как показано на графике, потеря всасывающего усилия (падение давления), создаваемого всем устройством для обычного мультициклонного пылеотделителя 10, составляет около 325 мм H₂O, а потеря всасывающего усилия (падение давления), создаваемого всем устройством для предлагаемого мультициклонного пылеотделителя 300, составляет около 270 мм Н₂О. Таким образом, можно видеть, что потеря всасывающего усилия в предлагаемом мультициклонном пылеотделителе 300 снижается приблизительно на 17% по сравнению с обычным мультициклонным пылеотделителем. Как можно видеть из графика, потеря всасывающего усилия для каждого циклонного конуса также может быть снижена в предлагаемом мультициклонном пылеотделителе 300 по сравнению с обычным устройством.

Из вышеописанного следует, что мультициклонный пылеотделитель в соответствии с настоящим изобретением имеет следующие полезные эффекты:

i) возможно снижение потери всасывающего усилия от привода в силу того, что окружающий воздух вводится в верхнюю часть основного циклона, а выпускается через его нижнюю часть, при этом воздух, введенный в основной циклон, выходит из него без изменения направления на обратное, чтобы пройти в циклонные конусы;

ii) возможно компактное выполнение конструкции мультициклонного пылеотделителя, обусловленное улавливанием пыли внутри корпуса циклона;

iii) отсутствует ограничение в схеме расположения циклонных конусов, обусловленное введением воздуха в верхнюю часть основного циклона и выпуском через его нижнюю часть; другими словами, возможно улучшение эффективности улавливания благодаря возможности расположения большего числа циклонных конусов по сравнению с обычным мультициклонным пылеотделителем, а также возможности выполнения симметричной схемы расположения циклонных конусов;

iv) при наклонном расположении циклонных конусов возможно легкое улавливание и высвобождение пыли из мультициклонного пылеотделителя;

v) возможно улучшение удобства работы пользователя за счет того, что для высвобождения накопленной пыли достаточно лишь снять верхнюю крышку.

Несмотря на то что представленные варианты выполнения настоящего изобретения показаны и описаны с целью иллюстрации принципа настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничивается указанными конкретными вариантами выполнения. Следует понимать, что специалистами данной области техники возможно выполнение различных модификаций и изменений без отклонения от сущности и объема правовой охраны настоящего изобретения, изложенных в прилагаемой формуле изобретения. Таким образом, предусматривается, что подобные модификации, изменения и их эквиваленты включены в объем правовой охраны настоящего изобретения.

Мультициклонный пылеотделитель предназначен для очистки воздуха в пылесосе и содержит корпус циклона, верхнюю крышку и выпускную крышку. Корпус циклона содержит основной циклон и несколько циклонных конусов, сообщающихся с основным циклоном, расположенных вокруг его нижней части и выполненных с возможностью введения воздуха через их нижние части. Каждый циклонный конус выполнен в виде обратного конуса, диаметр которого уменьшается по мере приближения к его верхнему концу. Верхняя крышка установлена на верхней части корпуса циклона и имеет впускной воздуховод, вводящий окружающий воздух в основной циклон. Выпускная крышка установлена на нижней части основного циклона и предназначена для улавливания и выпуска воздуха, выпускаемого из циклонных конусов. Наибольшая часть воздуха, вводимого в верхнюю часть основного циклона через впускной воздуховод, выпускается к нижней части основного циклона без изменения направления на восходящее и затем вводится в указанные несколько циклонных конусов. Конструкция пылеотделителя позволяет снизить потери всасывающего усилия за счет сокращения траектории движения в нем потока воздуха, уменьшить общую высоту пылеотделителя и обеспечить тем самым возможность использования его в пылесосах небольших габаритов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Мультициклонный пылеотделитель, содержащий:

корпус циклона, содержащий основной циклон и несколько циклонных конусов, сообщающихся с основным циклоном, расположенных вокруг его нижней части и выполненных с возможностью введения воздуха через их нижние части, причем каждый циклонный конус выполнен в форме обратного конуса, диаметр которого уменьшается по мере приближения к его верхнему концу,

верхнюю крышку, установленную на верхней части корпуса циклона и имеющую впускной воздуховод, предназначенный для введения окружающего воздуха в основной циклон, и

выпускную крышку, установленную на нижней части основного циклона с обеспечением улавливания и выпуска воздуха, выпускаемого из циклонных конусов;

причем наибольшая часть воздуха, вводимого в верхнюю часть основного циклона через впускной воздуховод, выпускается к нижней части основного циклона без изменения направления на восходящее и тем самым вводится в указанные несколько циклонных конусов.

корпус циклона, содержащий основной циклон и несколько циклонных конусов, которые расположены вокруг нижней части основного циклона, выполнены с возможностью введения воздуха через их нижние части, и каждый из которых выполнен в виде обратного конуса, диаметр которого уменьшается по мере приближения к его верхнему концу; и

верхнюю крышку, установленную на верхней части корпуса циклона и имеющую впускной воздуховод спиральной формы;

причем воздух, вводимый через впускной воздуховод, отделяется от пыли за счет вихревого движения в основном циклоне и вводится в указанные циклонные конуса с обеспечением вторичного отфильтровывания тонкодисперсной пыли, содержащейся в указанном воздухе.