APP下载

新型吸尘器过滤结构设计

2020-05-25周梦德

科技资讯 2020年10期
关键词:吸尘器结构设计

摘  要:吸尘器是常用的家用电器之一,通过吸收空气带走灰尘。吸尘器中的过滤结构可以允许空气通过,并且将尘埃固定下来。为了保证吸尘器的性能,就需要做好过滤结构的设计,满足清洁的要求,而且避免出现性能的削弱。该文研究了吸尘器过滤结构的设计。首先分析了吸尘器的工作原理和应用发展,然后研究了不同种类的吸尘器过滤结构的设计发展,包括集尘袋、尘杯和旋风过滤装置,帮助设计人员更好地了解吸尘器的过滤结构设计,推动吸尘器技术水平的提升。

关键词:吸尘器  结构设计  灰尘过滤

中图分类号:TM92    文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2020)04(a)-0035-02

1  吸尘器的工作原理和发展

1.1 吸尘器的工作原理

吸尘器工作是内部电机带动叶片高速旋转,让内部尘杯呈现出负压甚至真空状态,进而从进气口吸入空气,然后通过滚刷、软管,进入尘杯的滤尘袋,将灰尘截留在滤尘袋内,干净的空气则进入电机,经过出口过滤器排出。吸尘器的过滤架构就是进行灰尘的过滤,用过滤片来防止滤尘网破裂,用过滤片来防止滤尘网破裂之后灰尘进入电机造成故障。

由于电机在运行过程中会有磨损,所以会在吸尘设备的吸气口前再增加一道滤网,过滤材料比较细密,能够过滤掉体积比较小的灰尘,但是透气度相对比较差,会导致电机吸入的进风量低,降低吸尘器的效率。所以一般会使用波浪形网来增加透气面积。

1.2 家用吸尘器的发展

家用吸尘器经过了较长时间的发展,已经成为了家庭清洁的重要设备。人们通过使用气流来将灰尘吸入到容器当中,是吸尘器最开始的形态。后来,人们意识到吸尘器中的空气可以从容器中抽出,这样可以创造一个真空状态,从而完成吸尘的工作。1898年,美国人瑟曼圣易路斯提供了地毯吸尘器的专利,这个吸尘器的原理在于压缩空气将吸尘器吸入到容器当中,也成为了比较现代的吸尘器。但是由于这种吸尘器操作不利,当时并没有得到普及,所以吸尘器并没有得到大规模的生产,而是以租赁的形式交给有需要的客户。尤其是吸尘器最初并没有实现小型化,体积十分庞大,并不容易移动,很不适合家庭使用。

随着技术的发展,真空吸尘器被人们创造破出来,吸尘器最初并没有刷头和滚刷作为辅助,仅仅是通过长管来进行吸尘,使用内燃机来提供动力。随着高速电机技术和过滤技术的成熟,原有的体积庞大的吸尘器被逐步淘汰,操作简便、体积小巧的现代吸尘器被广泛地使用。尤其是目前无线吸尘器的发展,让女性也能轻松地在室内到处进行清洁工作,降低了日常生活打扫的压力。

2  吸尘器的过滤结构

2.1 袋式过滤

袋式过滤式吸尘器过滤结构的最早出现的形式,通过在吸尘器的内部安装一个具有过滤能力的集尘袋,就能够实现对灰尘的收集和过滤工作。为了提高袋式过滤的性能,对袋式过滤的设计思想为:过滤器要处于折叠状态,这样在灰尘随着空气进行吸尘器之前,过滤器都会折叠,在灰尘进入之后,由于灰尘和进入空气的增多,折叠会在吸尘器的内部慢慢展开,这样就增加了过滤面积,从而提高过滤的效果。但是这种方式的过滤袋在吸尘器吸入固定的量之后,不会允许吸尘器存在大量的褶叠,避免吸尘器的灰尘积累达到了吸尘器的额定容量。过滤袋的结构设计经过了一定的改进,通过食用纤维材料,利用纤维吸附来吸附灰尘,避免了由于褶叠所导致的资源消耗,但是纤维吸附的性能比较差,如果有大体积的垃圾或者大颗粒的灰尘进入,会导致纤维缝隙的堵塞,导致吸尘器的过滤效果降低。为此,又进一步进行了改进,在吸尘器吸入空气和灰尘以后,灰尘会先进入粗过滤的海绵结构,这样能够将大颗粒、大体积的灰尘和垃圾进行拦截,然后再由过滤袋进行小体积灰尘的过滤,获得了较好的效果。

2.2 尘杯过滤器

使用过滤袋式的过滤方法垃圾把过滤袋填满之后,过滤袋需要和垃圾一同扔掉,会造成大量浪费,也不利于循环利用,还会继续造成环境上的污染。为了解决这个问题,尘杯式过滤器就此提出。尘杯式过滤结构是使用尘杯替代传统的过滤袋,来进行吸入空气的灰尘过滤,尘杯里面灰尘满了之后,就要将尘杯中的灰尘手动倒出,尘杯能重复使用。尘杯也同样要面临大颗粒灰尘落入其中的问题,如果没有采取其他措施,就会导致吸尘器排出的气流中也有一定的灰尘,这就会导致电机周围充满灰尘,增加电机的发热,甚至影响电机气隙,最终影响吸尘器的性能和使用寿命。其次,含有灰尘的气流还会对空气产生二次污染,不仅没能提高居住环境的清洁程度,反而造成环境的破坏,会给生活带来很多的困扰。

为了解决尘杯的问题,可以在尘杯的排风口加入高效过滤器来解决。使用高效过滤器(比如折叠海帕等)能够对吸尘器的气流进行再过滤,在排尘口处通过设置过滤器的基础上,还可以在尘杯的排风口处设置海绵等富有吸附能力的材料,这样也能够将灰尘吸附住,避免排出的空气不干净。这些思路的问题在于海绵和高效过滤器的过滤能力都比较有限,导致在吸尘器吸附的过程中容易出现堵塞的情况,使得吸尘的效率降低,并且如果发生堵塞,吸尘器的吸尘功能无法正常使用。为了解决洗吸尘器的问题,就需要对过滤器进行敲打才能够继续使用。除了加裝海绵或者高效过滤器,还有的企业针对过滤结构进行了改装,比如,在过滤器上设置凸棱,这样能够改善排气结构周围的气体流动情况,让尘杯能够充分利用气流的动能,提高过滤的效果。

2.3 旋风过滤器

旋风过滤器的主要特点在于,带着灰尘进入吸尘器的空气会在吸尘器的内部形成旋风,由于灰尘颗粒本身有一定的质量,依靠离心力的作用就会和容器壁碰撞,然后会跌入集尘盒中,从而让吸尘器的灰尘和空气更好地分离。这种使用离心力的工作原理可以让吸尘器保持长时间的吸尘能力,并且具备非常好的过滤效果。

旋风过滤器的概念在很早以前就被提出过,戴森技术公司在1981年提出了使用单个旋风过滤器进行过滤的方案,2002年中国苏州的泰怡凯电气提出专利申请,让整个过滤桶都有螺旋气流通过。旋风过滤器的安装可以拥有更大的面积,会产在旋风分离的时候离心力很大,这样就增加了过滤的面积,提高了对灰尘过滤的效果。通过对旋风分离器和过滤材料的改良,也能够在吸尘器内部形成螺旋气流,这样就能够对质量较大的垃圾进行离心分离,再对滤流进行二次过滤,就保证了过滤的效果。

除了通过过滤器结构和材料的改进,也可以在设计时增加旋风过滤器的数量来获得更好的效果,比如,在过滤结构中进行两个或者多个过滤器的组合,通过反复过滤来保证过滤的效果。再比如,双旋风筒过滤器,就是通过两个旋风过滤器组合而得到的结构,这样的机构能够获得很强的过滤效果。乐金电子在旋风过滤器的设计当中,使用了二级旋风分离技术,这样就能从外部吸入空气异物时通过旋风流动进行双重过滤,有效提升了过滤器的效果。戴森使用了多旋风筒双层的旋风分离器,让吸尘器获得了更好的过滤效果,通过多层旋风分离,获得较高的过滤效果,提升了吸尘器的整体性能。

3  结语

吸尘器的过滤结构设计对吸尘器而言十分重要,就目前的性能来看,旋风过滤是比较好的设计结构,下一步就是在旋风过滤器上优化结构,比如多旋风过滤器的串联、并联等。甚至可以使用干净空气反冲高效过滤器,达到一键自清洁,延长过滤器寿命。企业仍然需要加强对过滤结构的研发和投入,提高吸尘器的性能。

参考文献

[1] 徐晓梅,余俊荣.从专利角度看吸尘器过滤技术[J].中国新通信,2017,19(12):52-53.

[2] 胡震禹,万卉.一种负压式黑板擦吸尘器的设计及应用[J].武汉船舶职业技术学院学报,2006(5):61-64.

[3] 崔华胜,王晓燕,冯伟,等.袋式真空吸尘器与水过滤式真空吸尘器道路尘土收集方法对比研究[J].环境卫生工程,2018,26(1):48-51,55.

作者简介:周梦德(1986—),男,汉族,江苏泰州人,本科,助理工程师,研究方向:商用净水器研发。

猜你喜欢

吸尘器结构设计
基于可靠度的沥青罩面结构设计研究
“双减”背景下的小学数学教学内容结构设计例谈
一种水陆两栖飞机普通框结构设计
大战吸尘器
一种轻量化自卸半挂车结构设计
一种轻量化自卸半挂车结构设计
吸尘器(1)
吸尘器(2)
绿色建筑结构设计指南
魔法吸尘器