ВИХРЕУЛОВИТЕЛЬ ЦИКЛОННОГО СЕПАРАТОРА Российский патент 2024 года по МПК A47L9/16 B04C5/13 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к вихреуловителю циклонного сепаратора и к пылесосу, содержащему такой вихреуловитель.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В безмешковом пылесосе для отделения частиц пыли от воздуха используется циклон. Циклон состоит из цилиндрической камеры, в которой быстро вращается воздушный поток. Центробежная сила, создаваемая круговым потоком воздуха, отбрасывает частицы пыли к стенке циклонной камеры, откуда они попадают в сборную камеру. Очищенный воздух проходит в противоположном направлении через центр циклона и выходит через вихреуловитель в выпускное отверстие циклона. Функция вихреуловителя заключается в создании устойчивого вращательного потока для повышения эффективности сепарации. Вихреуловитель обычно имеет множество лопастей, направляющих воздух к выпускному отверстию.

В US2012167336 раскрыт пылесос с сепарационным модулем, который содержит вытяжную решетку, расположенную с возможностью переноса текучей среды между сепарационной камерой и выпускным отверстием для воздуха. Вытяжная решетка может содержать корпус, имеющий множество жалюзийных заслонок и множество впускных отверстий, образованных между соседними жалюзийными заслонками. По меньшей мере одна из жалюзийных заслонок имеет аэродинамический профиль, выполненный с возможностью отведения пыли в сторону по меньшей мере от одного из множества впускных отверстий. Передний конец жалюзийной заслонки может включать в себя аэродинамический край, выполненный с возможностью отклонения частиц пыли от зазора. В одном варианте осуществления аэродинамический край образован криволинейной направляющей поверхностью, образованной на передней по ходу потока поверхности. Направляющая поверхность может быть расположена на наиболее удаленной от центра части передней по ходу потока поверхности. Направляющая поверхность может иметь меньший радиус кривизны в направлении к переднему концу по сравнению с радиусом кривизны передней по ходу потока поверхности в направлении к заднему концу. Направляющая поверхность включает в себя точку перегиба, которая определяет точку, в которой наклон первой касательной на стороне точки перегиба ближе к переднему концу меньше, чем наклон второй касательной на стороне точки перегиба ближе к заднему концу, что приводит к образованию вогнутой серповидной конфигурации на передней по ходу потока поверхности аэродинамического края.

В WO2015150435 раскрыт вихреуловитель циклонного сепаратора, через который воздух, проходящий по спиральной траектории вокруг оси циклонной камеры, проходит к выпускному отверстию. Вихреуловитель содержит множество неподвижных перекрывающихся лопастей, проходящих в осевом направлении и разнесенных в радиальном направлении вокруг оси, причем лопасти расположены по отношению друг к другу так, что спиральный поток воздуха вокруг оси циклонной камеры проходит по внешней поверхности лопастей, а часть воздушного потока перенаправляется вокруг передней кромки каждой лопасти через зазор между соседними лопастями к выпускному отверстию. В любой точке вдоль оси часть внешней поверхности каждой лопасти лежит на окружности, центр которой расположен соосно этой оси, при этом указанная внешняя поверхность каждой лопасти имеет часть, которая ведет к передней кромке и которая проходит внутрь от указанной окружности, так что передняя кромка каждой лопасти, вокруг которой воздух перенаправляется через зазор между лопастями, расположена в пределах области, ограниченной этой окружностью, для создания области избыточного давления на внешней поверхности соседней лопасти вблизи зазора.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Помимо прочего, задачей изобретения является создание усовершенствованного вихреуловителя. Изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения. Обеспечивающие преимущество варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Один аспект изобретения предлагает вихреуловитель циклонного сепаратора, содержащий множество неподвижных лопастей, вокруг которых поступающий воздух направляется в вихреуловитель, в котором сторона лопастей, обращенная к поступающему воздуху, имеет выступ в точке заторможенного потока. Выступ может иметь такую форму, чтобы направлять поступающий воздух в вихреуловитель, и может иметь вогнутую сторону, повторяющую форму соседней лопасти, и закругленную вершину. Выступ предпочтительно имеет высоту в диапазоне от 70% до 130%, более предпочтительно в диапазоне от 85% до 115% от ширины зазора между лопастями. В другом предпочтительном варианте осуществления ширина зазора между соседними лопастями постепенно увеличивается от внешней части к внутренней части вихреуловителя. Пылесос, содержащий циклонный сепаратор, предпочтительно имеет такой вихреуловитель.

В значительной степени варианты осуществления настоящего изобретения аналогичны варианту осуществления по WO2015150435, включенному в настоящий документ посредством ссылки. Основное различие состоит в форме лопастей вихреуловителя.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут более понятными и будут подробнее объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показан воздушный поток, подобный тому, который наблюдается с лопастями, охватываемыми нашей неопубликованной также находящейся на рассмотрении заявкой EP 19158400.2; и

Фиг.2А-4В иллюстрируют варианты осуществления вихреуловителя согласно настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показан воздушный поток, подобный тому, который наблюдается с лопастями, охватываемыми нашей неопубликованной также находящейся на рассмотрении заявкой EP 19158400.2 (номер в патентном реестре 2019P00168EP). Хотя большая часть воздушного потока входит в вихреуловитель F в результате всасывания электровентилятором пылесоса (не показан), фактически некоторая часть воздушного потока наталкивается на лопасть V, а другая часть проходит вокруг лопасти V. Там, где воздух наталкивается на лопасть V, будет накапливаться пыль. Место, где воздух наталкивается на лопасть V, называется точкой S заторможенного потока, которую обычно определяют (см., например, Википедию) как точку в поле потока, где локальная скорость текучей среды равна нулю. Точки заторможенного потока существуют на поверхности объектов в поле потока там, где текучая среда оказывается остановлена объектом.

В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления изобретения сторона лопастей V, обращенная к поступающему воздуху A, снабжена выступом P в точке S заторможенного потока, чтобы тем самым предотвратить накапливание пыли на лопастях V в точках S заторможенного потока. Таким образом, загрязнение может быть значительно уменьшено без влияния на эффективность сепарации или потерю давления.

Следует отметить, что хотя выступы P описаны здесь в контексте лопастей V, имеющих только одну острую кромку E, где воздух отделяется от лопасти V внутри вихреуловителя F, охватываемого нашей неопубликованной также находящейся на рассмотрении заявкой EP 19158400.2, проблема накапливания пыли в точках заторможенного потока, где воздух наталкивается на лопасти вихреуловителя, и решение снабдить боковые стороны лопастей выступами не ограничена такими лопастями, и может также возникать с другими лопастями (например, описанными в US2012167336 или WO2015150435), которые также будут иметь преимущества благодаря выступам для предотвращения случаев накапливания пыли.

Важно, чтобы выступы P располагались как можно ближе к точкам S заторможенного потока. На фиг.12b в WO2015150435 показаны внешние задние кромки 45, полученные в результате вырезания части из лопастей 41. Однако это решение не сможет предотвратить накапливание пыли внутри полых частей на задних поверхностях 42, в которых расположены точки заторможенного потока. Таким образом, в этом известном решении в точках заторможенного потока нет выступов, которые предотвращают накапливание пыли в точках заторможенного потока, а есть полости, которые собирают пыль.

На фиг.2A и 2B показан первый вариант осуществления лопастей V, снабженных выступами P для предотвращения накапливания пыли. В этом случае обе стороны выступов P являются вогнутыми.

На фиг.3A и 3B показан второй вариант осуществления лопастей V, снабженных выступами P для предотвращения накапливания пыли. В этом случае стороны выступов P, обращенные внутрь вихреуловителя F, являются вогнутыми, а стороны выступов P, обращенные наружу от вихреуловителя F, являются выпуклыми.

Вогнутые формы, представленные на фиг.2A - 3B, служат для того, чтобы форма выступов P обеспечивала относительно плавное направление поступающего воздуха A в вихреуловитель F.

Выступы P предпочтительно имеют закругленную вершину, которая более практична с точки зрения производственных допусков, чем острая вершина. Однако возможна и острая вершина.

В практическом варианте осуществления лопасти разделены зазорами, имеющими ширину около 1,75 мм; при другой ширине зазора величина других размеров, обсуждаемых ниже, должна быть пересчитана соответствующим образом.

В варианте осуществления, показанном на фиг.2A и 2B, задача, заключающаяся в том, чтобы выступы P были расположены как можно ближе к точкам S заторможенного потока, означает, что выступы P предпочтительно отклоняются менее чем на 1 мм от точек S заторможенного потока. Диаметр любой из закругленных вершин выступов P предпочтительно находится в диапазоне от 0,25 мм до 0,35 мм, например, составляет около 0,3 мм. По сравнению с основной формой лопастей, показанной на фиг.1-4, высота выступов P предпочтительно находится в диапазоне от 0,75 мм до 1,25 мм, например, составляет около 1 мм. Величина основания выступов P предпочтительно находится в диапазоне от 2,5 мм до 3,5 мм, например, составляет около 3 мм.

В варианте осуществления, показанном на фиг.3A и 3B, вогнутые стороны выступов P предпочтительно имеют такую форму, что ширина зазора между соседними лопастями V по существу постоянна, то есть эти вогнутые стороны повторяют форму соседних лопастей. По сравнению с основной формой лопастей, как показано на фиг.1-4, высота выступов P предпочтительно находится в диапазоне от 1,25 мм (70% от ширины зазора 1,75 мм) до 2,25 мм (130% 1,75 мм) и более предпочтительно в диапазоне от 1,5 мм ( 85% от 1,75 мм) до 2,0 мм (115% от 1,75 мм), например около 1,75 мм, что лучше всего обеспечивает расположение выступов P в точках S заторможенного потока. Вогнутые стороны выступов P предпочтительно имеют такую форму, что от основной формы лопасти в направлении вершин выступов P можно провести непрерывную кривую. Диаметр любой из закругленных вершин выступов P предпочтительно находится в диапазоне от 0,15 мм до 0,25 мм, например, составляет около 0,2 мм.

В вариантах осуществления, показанных на фиг.4A и 4B, выступы P имеют такую форму, что ширина зазора между соседними лопастями V увеличивается от внешней части вихреуловителя F в направлении его внутренней части. Ширина зазора предпочтительно увеличивается постепенно и/или непрерывно. В результате зазор приобретает форму подобную диффузору. Диффузоры известны, например, из Справочника по гидравлическому сопротивлению, (1960), I.E. Idel’chik. Увеличение ширины зазора (в данном случае между криволинейными формами соседних лопастей V) предпочтительно сравнимо с увеличением ширины зазора между плоскими пластинами, расположенными под углом от 5° до 30°, более предпочтительно около 12°. В одном примере зазор имеет начальную ширину W_i, равную 0,9 мм, а за выступом P ширину W_e, равную 1,75 мм. Выступ P имеет закругленную вершину, высоту, равную 2,3 мм, и основание FP, равное 7 мм.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, при этом специалисты в данной области техники смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не выходя за пределы объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, помещенные в круглые скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие формулу изобретения. Слово «содержащий» не исключает наличия элементов или этапов, отличных от перечисленных в пункте формулы изобретения. Присутствие одного элемента не исключает наличия множества таких элементов. Заявленный признак, что лопасти V имеют выступ P в точке S заторможенного потока, означает не то, что выступ P должен находиться точно в точке S заторможенного потока, а лишь то, что выступы P расположены вблизи точек S заторможенного потока. Меры, изложенные в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, для получения преимущества могут быть использованы в комбинации.

Предложенная группа изобретений относится к вихреуловителю циклонного сепаратора и к пылесосу, содержащему такой вихреуловитель. Вихреуловитель для циклонного сепаратора содержит множество неподвижных лопастей, вокруг которых поступающий воздух направляется в вихреуловитель. Сторона лопастей, обращенная к поступающему воздуху, снабжена выступом в точке заторможенного потока. Выступ имеет такую форму, чтобы направлять поступающий воздух в вихреуловитель. Выступ имеет вогнутую форму, повторяющую форму соседней лопасти. Выступ имеет закругленную вершину. Пылесос содержит циклонный сепаратор, имеющий вышеуказанный вихреуловитель. Технический результат – уменьшение загрязнения без влияния на эффективность сепарации или потерю давления. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Вихреуловитель (F) для циклонного сепаратора, содержащий: множество неподвижных лопастей (V), вокруг которых поступающий воздух (A) направляется в вихреуловитель (F), при этом сторона лопастей (V), обращенная к поступающему воздуху (A), снабжена выступом (P) в точке (S) заторможенного потока.

2. Вихреуловитель (F) по п. 1, в котором выступ (P) имеет такую форму, чтобы направлять поступающий воздух (A) в вихреуловитель (F).

3. Вихреуловитель (F) по п. 1 или 2, в котором выступ (P) имеет вогнутую форму, повторяющую форму соседней лопасти.

4. Вихреуловитель (F) по любому из предшествующих пунктов, в котором выступ (P) имеет закругленную вершину.

5. Вихреуловитель (F) по любому из предшествующих пунктов, в котором выступ (P) имеет высоту в диапазоне от 70% до 130% от ширины зазора между лопастями (V).

6. Вихреуловитель (F) по п. 5, в котором выступ (P) имеет высоту в диапазоне от 85% до 115% ширины зазора между лопастями (V).

7. Вихреуловитель (F) по любому из предшествующих пп. 1-4, в котором ширина зазора между соседними лопастями (V) увеличивается от внешней части к внутренней части вихреуловителя (F).

8. Пылесос, содержащий циклонный сепаратор, имеющий вихреуловитель (F) по любому из предшествующих пунктов.