Практическое занятие 5. Анализ конструкции бытовых приборов: пылесос
Пылесо́с — устройство для уборки пыли и загрязнений с поверхностей за счёт всасывания потоком воздуха. Пыль и загрязнения накапливаются в пылесборнике, из которого они должны регулярно удаляться. Первые пылесосы были изготовлены в США в 1869 году.
Рисунок 1 – Пылесос с ручным приводом 19го века
Пылесосы можно разделить:
По предназначению на бытовые и промышленные.
По мобильности — на переносные и стационарные.
По конструкции пылесборника - пылесос с мешком-пылесборником, пылесос-циклон, пылесос с водяным фильтром.
По компоновке – напольный пылесос, пылесос-щётка, встраиваемый пылесос, робот-пылесос.
Рисунок 1 – Обобщённое устройство пылесос
Виды пылесосов по типу пылесборника
Пылесос с мешком-пылесборником
Сюда относят модели с фильтрующим мешком-пылесборником, в котором при уборке задерживается и собирается пыль, грязь и другие мелкие частицы. Пылесборник может располагаться внутри корпуса пылесоса (такая конструкция наиболее распространена в Европе) или на рукоятке (американский вариант).
Различают две основные категории пылесборников:
Несменные матерчатые пылесборники — постоянно находятся внутри пылесоса и вытряхиваются по мере наполнения, после чего, устанавливаются обратно в пылесос. Несменные пылесборники сделаны из ткани и задерживают только крупную пыль, пропуская и распыляя в воздухе после уборки опасную мелкую фракцию пыли.
Сменные пылесборники — изготавливаются из бумаги или композиционного нетканого материала и промываются или выбрасываются при заполнении, после чего в пылесос вставляется новый пылесборник. Лучшие модели нетканых пылесборников способны задерживать пыль до 0,3 микрон и достигают класса фильтрации HEPA14.
Для людей с астмой рекомендуются пылесосы класса фильтрации HEPA H12 и выше (например HEPA H13). Преимущество таких пылесосов, прежде всего, в простоте и надёжности конструкции. К недостаткам можно отнести необходимость регулярной покупки фильтров и снижение мощности всасывания по мере заполнения фильтра.
Пылесос-циклон
В пылесосах, использующих «Циклон» для очистки воздуха, отсутствует мешок для сбора пыли — вместо этого пыль за счёт центробежных сил отделяется от потока воздуха и скапливается в специальном съёмном контейнере. Воздух последовательно проходит через каскад циклонов разного размера, но окончательная очистка воздуха производится в сменном фильтре тонкой очистки.
Рисунок 2 – Фильтр циклон
К преимуществам таких пылесосов можно отнести отсутствие необходимости использования сменных фильтров (за исключением микрофильтра) и очистки мешков, а также постоянную мощность всасывания, не зависящую от степени заполнения контейнера. Из недостатков — большее потребление энергии, сильнее шум, так как в циклонах воздушные потоки создают турбулентность. Кроме того, ошибка или заложенные при проектировании циклона параметры частиц пыли могут привести к тому что эффективного отделения мелкой и легкой пыли, волокон в циклоне происходить не будет и она будет быстро забивать фильтр крупных частиц после циклона, моторный фильтр, фильтр тонкой очистки, то есть необходимости слишком частой покупки и замены этих фильтров.
Пожалуй, весьма подходящим данный вариант пылесоса будет для очистки полов в помещениях где в составе грязи на полу превалирует песок и другие тяжелые и относительно крупные частицы (например коридоры общественных зданий, проходные), которые оседая на дне в циклоне не повлияют на силу всасывания пылесоса и не заставят пользователя опустошать контейнер дольше чем при использовании в жилых помещениях.
Пылесос с водяным фильтром
В пылесосах такого типа очистка воздуха производится путём его распыления в ёмкости с водой. Распространены три типа таких пылесосов: барботажные, сепараторные и с использованием скрубераВентури (THOMAS). В барботажных пылесосах всасываемый воздух проходит через колбу с водой, тяжёлая пыль задерживается непосредственно в ёмкости с водой, и на выходе воздух фильтруется пористыми фильтрами. В сепараторном пылесосе сепаратор отделяет даже самую мелкую пыль от воздуха и смешивает её с водой. Конструкция сепаратора различается у разных производителей. Применение сепаратора не уменьшает мощность всасывания, эта мощность сохраняется на протяжении всей уборки. Для успешной фильтрации с помощью сепаратора необходим качественный высокооборотный двигатель, в некоторых моделях скорость вращения достигает 28 000 оборотов в минуту. Поэтому цены на сепараторные пылесосы находятся в высоком ценовом диапазоне 900—3500 долларов. Наиболее эффективной в настоящий период и доступной по цене (200—400 $) на рынке признана система 2-х ступенчатой аквафильтрации со скруббером Вентури в качестве первой ступени.
Скруббер Вентури — устройство для очистки газов от примесей. Работа его основана на дроблении воды турбулентным потоком газа, захвате каплями воды частиц пыли, коагуляции этих частиц с последующим осаждением в каплеуловителе инерционного типа.
Отказавшись от применения сепаратора, но используя один тканевый фильтр перед двигателем, компания Karcher выпустила на рынок довольно успешную модель пылесоса, в котором применяется технология циркуляции воды благодаря использованию перегородок внутри резервуара с водой.
Такая конструкция позволила значительно увеличить мощность воздушного потока, которая может уменьшиться при загрязнении фильтра. Но при смене воды каждые 10-15 минут уборки фильтр остаётся практически чистым и не требует очистки в течение 2-5 уборок.
Рисунок 3 – Барботажныйаквафильтр
Подобную технологию применяют и другие компании. К минусам данной конструкции можно причислить меньшую защищённость от возможного попадания воды на фильтр и далее на двигатель, в отличие от сепараторных моделей. А также при последующих включениях часть пыли, микроорганизмы и плесневый грибок, накопленные на фильтре, вылетает обратно в помещение, что может быть причиной появления аллергии.