ES2288346A1 - Aparato de tipo ciclon de recogida de polvo. - Google Patents
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Abstract
Aparato de tipo ciclón de recogida de polvo que presenta un cuerpo de ciclón provisto de una entrada de aire para succionar aire cargado de contaminantes y una salida de aire conectada con una fuente de aspiración al vacío. El vacío proporcionado por la fuente de vacío succiona aire desde la salida de aire, que discurre a través del cuerpo de ciclón desde la entrada de aire. Cuando el aire circula por el cuerpo de ciclón, forma una corriente turbulenta en éste. La corriente turbulenta crea una fuerza centrífuga sobre las partículas en suspensión en el aire que, por su mayor masa, hace que se separen del aire succionado desde la corriente turbulenta y hacia la salida de aire por la fuente de vacío. La salida de aire presenta un elemento de guía de paso, que disminuye la velocidad del aire descargado por ella y guía un flujo de forma aerodinámica.
Description
Aparato de tipo ciclón de recogida de polvo.
La presente solicitud de patente reivindica la
prioridad de la solicitud de patente coreana n° 2004 - 66369
presentada el 23 de agosto de 2004 ante la Oficina Coreana de
Propiedad Intelectual, cuyo contenido se incorpora en su integridad
a la presente memoria como referencia.
La presente invención se refiere, en particular,
a un aparato de tipo ciclón de recogida de polvo para aspiradora en
el que se separa por fuerza centrífuga polvos y contaminantes del
aire.
Una aspiradora succiona aire exterior mediante
el uso de una fuerza de succión generada por un motor de aspiración
en un cuerpo principal de una aspiradora. La succión o vacío
creados por el ventilador aspira polvos y aire cargado de
contaminantes desde una superficie exterior que es objeto de
limpieza.
Las aspiradoras de la técnica anterior suelen
utilizar una bolsa de polvo y/o filtro de polvo para recoger el
polvo pero recientemente se han utilizado dispositivos de tipo
ciclón para la recogida de polvo en una aspiradora porque presentan
un ventilador de duración ilimitada, son fáciles de vaciar y
fáciles de limpiar.
La solicitud de modelo de utilidad coreana n°
1993-4891 titulada "Aspiradora provista de un
ciclón" y la solicitud de patente coreana n°
1993-5099 titulada "Aspiradora" son ejemplos
de una aspiradora que dispone de un aparato de tipo ciclón para
recogida de polvo. El aparato de tipo ciclón de recogida de polvo
comprende un cuerpo de ciclón, que presenta una entrada de aire y
una salida de aire. El cuerpo de ciclón forma una corriente
turbulenta con aire cargado de contaminantes aspirado a través de
la entrada de aire hacia el interior del cuerpo de ciclón, donde las
partículas son separadas por fuerza centrífuga a partir del aire
aspirado. El aire limpio se descarga a través de la salida de aire
al exterior.
Como se conoce, el flujo de aire que sale desde
la salida de aire es turbulento debido a las fuerzas inerciales de
la corriente de turbulencia a la salida del aire. La corriente de
aire turbulento que fluye a través de la salida de aire choca con la
pared interior de la salida de aire o colisiona con aire
recientemente limpiado que fluye desde el cuerpo de ciclón, de tal
modo que la presión del aire y el volumen que fluye a través de la
salida del aire pueden perderse en dicha salida de aire. La pérdida
de presión en la salida de aire aumenta la carga sobre la fuente de
vacío en una aspiradora. Por lo tanto, se incrementa el consumo de
energía eléctrica.
Si la salida de aire presenta una sección
transversal más pequeña que el cuerpo de ciclón, la velocidad del
aire limpio, que fluye a través de la salida de aire, se
incrementará en consecuencia. Lamentablemente, un aumento en la
velocidad del aire a la salida hará que se produzca una elevación
del nivel de ruido, de modo que podría necesitarse un dispositivo
de reducción de ruidos.
El objetivo de la presente invención es resolver
los problemas mencionados que se producen en la técnica anterior y
un aspecto de la presente invención se refiere a un aparato de tipo
ciclón de recogida de polvo perfeccionado para su empleo en una
aspiradora u otros dispositivos de separación de partículas, que
presenta una mayor capacidad para recoger partículas diminutas de
polvo con un nivel de ruido reducido.
Para poder conseguir estos aspectos, se
proporciona un aparato de tipo ciclón de recogida de polvo para una
aspiradora u otro dispositivo de separación de partículas que
comprende un cuerpo de ciclón que presenta una entrada de aire para
succionar el aire cargado de contaminantes y una salida de aire
conectada con un recurso de aspiración. El cuerpo de ciclón forma
una corriente turbulenta con respecto al aire succionado a la
salida de aire y un elemento de guía de paso dispuesto en la salida
de aire. El cuerpo de ciclón reduce la velocidad de salida del aire
limpio descargado a través de la salida de aire y crea así un flujo
aerodinámico del aire limpio.
El elemento de guía de paso comprende una
pluralidad de nervaduras de guía que se extienden dentro de la
corriente de aire, formando un paso de aire en el centro de la
salida de aire. Las nervaduras de guía pueden estar dispuestas en
una distancia separada de una entrada de la salida de aire. El
elemento de guía de paso puede sobresalir también desde una
superficie interior de la salida de aire.
Las nervaduras de guía pueden disponerse a un
intervalo de 90 grados alrededor de la circunferencia de la salida
de aire. Las nervaduras de guía pueden formarse cada una que
presenta una parte curvada configurada para quedar situada frente a
una entrada de la salida de aire y una parte lineal que se extiende
en sentido opuesto en la parte curvad hacia la salida de aire. Las
partes curvadas de las nervaduras de guía opuestas pueden curvarse
en direcciones opuestas.
El elemento de guía de paso puede comprender
también una nervadura de guía en forma de S que divide la corriente
de salida de aire en dos partes que están separadas entre sí por
la nervadura de guía en forma de S. El elemento de guía de paso
puede comprender también dos nervaduras de guía en forma de S
dispuestas entre sí para dividir la salida de aire en dos partes en
sección transversal.
Las dos nervaduras de guía en forma de S pueden
estar dispuestas para ser atravesadas entre sí. El elemento de
guía de paso puede comprender nervaduras de guía divididas en la
parte central en dos extremos, que se curvan en direcciones
opuestas.
Según se describió anteriormente, el elemento de
guía de paso reduce la turbulencia en el aire que circula desde la
descarga del cuerpo de ciclón. La turbulencia reducida en la
corriente de aire descargada reducirá las pérdidas de potencia y
por lo tanto, disminuirá la carga sobre una fuente de aspiración al
vacío en una aspiradora que utilice el elemento de guía de paso con
un colector de polvo de tipo ciclón. Además, puesto que el elemento
de guía de paso reduce la velocidad del aire extraído a través de
la salida de aire, también se reducirá el nivel de ruido generado
en la salida de aire.
Los anteriores y otros aspectos, características
y ventajas de la presente invención se pondrán más claramente de
manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada
considerada con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en sección transversal
de la realización preferida de un aparato de tipo ciclón de
recogida de polvo;
La Figura 2 es una vista en perspectiva de un
elemento de guía de paso de una salida de aire del aparato de tipo
ciclón de recogida de polvo ilustrado en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en sección longitudinal
de la Figura 2;
La Figura 4 es una vista desde debajo de la
Figura 2;
La Fig. 5 es una vista en perspectiva de una
salida de aire que está provista un elemento de guía de paso, que
es una parte esencial para un aparato de tipo ciclón de recogida de
polvo para la segunda realización de la presente invención;
La Figura 6 es una vista en perspectiva de una
salida de aire que está provista un elemento de guía de paso que es
una parte esencial para un aparato de tipo ciclón de recogida de
polvo según la tercera realización de la presente invención; y
La Figura 7 es una vista en perspectiva de una
salida de aire que está provista un elemento de guía de paso que es
una parte esencial para un aparato de tipo ciclón de recogida de
polvo según la cuarta realización de la presente invención.
A continuación, se describirán detalladamente
unas formas de realización de la presente invención haciendo
referencia a los dibujos adjuntos.
En la siguiente descripción, se utilizan
referencias numéricas iguales para los mismos elementos de
diferentes dibujos. Las realizaciones descritas en la presente
memoria se proporcionan únicamente a título de ejemplo y no
pretender limitar el campo de aplicación de la invención que se
estipula, en cambio, según las reivindicaciones adjuntas. Además,
no se describen con detalle algunas funciones o estructuras bien
conocidas, puesto que irían en detrimento de la claridad expositiva
de la invención reivindicada mencionar detalles innecesarios.
La Fig. 1 es una vista en sección transversal de
la realización preferida de un aparato de tipo ciclón de recogida
de polvo. El aparato de tipo ciclón de recogida de polvo comprende
un cuerpo o recipiente tipo ciclón 110 y un elemento de guía de paso
113. Una entrada de aire 111 establece un conducto para extraer el
aire cargado de contaminantes. Una salida de aire 112 está
conectada a un recurso de aspiración (no ilustrado) que succiona
aire a través del cuerpo de ciclón 110 haciendo que el aire
extraído a través de la entrada de aire 111 forme una corriente
turbulenta o ciclón según se ilustra en la Figura 1. El flujo de
aire tipo ciclón separa, por fuerza centrífuga los contaminantes
del aire.
Un depósito de recogida de contaminantes 120 se
puede montar de forma amovible a la parte inferior del cuerpo de
ciclón 110 para recoger los contaminantes separados por la fuerza
centrífuga.
El elemento de guía de paso 113 está montado en
la salida de aire 112. Reduce la turbulencia en el aire que circula
a través de la salida de aire 112 y disminuye la velocidad del aire
succionado a través de la salida de aire 112 mediante el cual se
reduce el nivel de ruido generado en la salida de aire 112 y también
disminuye la magnitud de la potencia necesaria para desplazar aire
en un volumen especificado en una cantidad de tiempo también
especificada.
El elemento de guía de paso 113 se puede montar
en el tubo o conducto de salida de aire 112 como un elemento
estructural separado. Además, puede estar íntegramente formado con
la salida de aire 112, tal como mediante moldeo. Haciendo caso
omiso de cómo se forme o sea montado en la corriente del aire de
salida, el elemento de guía de paso 113 sobresale dentro de la
corriente de aire que circula a través de la salida de aire
112.
La configuración óptima del elemento de guía de
paso 113 (es decir, su geometría, tamaño, forma, construcción,
rugosidad superficial, etc.) se determina mejor por medios
experimentales porque la capacidad del elemento de guía de paso 113
para suprimir la turbulencia dependerá de varios factores
incluyendo, sin limitación: la forma de la sección transversal de
la salida de aire 112 y su área de sección transversal. La
capacidad para suprimir la turbulencia dependerá también del caudal
requerido a través de la salida de aire 112. Otros factores que
afectan a la capacidad del elemento de guía de paso para suprimir
la turbulencia comprenden su forma, la manera en que se instale (¿se
utilizan rellenos y redondeos para eliminar las esquinas interiores
y exteriores?) incluyendo la rugosidad de su superficie.
El elemento de guía de paso 113, según una
primera realización preferida de la presente invención comprende
cuatro nervaduras de guía 210 sobresaliendo cada una desde la
superficie interior de la salida de aire 112. Las cuatro nervaduras
de guía 210 en esta realización forman un paso de aire 211 según se
ilustra en las Figuras 2 a 4.
Las nervaduras de guía 210 ilustradas en las
Figuras 2 a 4, comprenden cada una una parte curvada 210a y una
parte lineal 210b según se ilustra en la Figura 3. Las nervaduras
están instaladas en la salida de aire 112 de modo que la parte
curvada 210a quede situada frente al extremo de entrada de la
salida de aire 112.
La parte curvada 210a presenta una superficie
plana relativamente ancha contra la cual incidirá el aire que
circula a través de la salida de aire 112, reduciendo así la
velocidad del aire extraído hacia la salida de aire 112. La parte
curvada 210a de las nervaduras de guía encaminan el aire en
circulación hacia la parte lineal 210b.
La parte lineal 210b se extiende desde la parte
curvada 210a hacia un extremo de la salida de aire 112. La parte
lineal 210b facilita la circulación de aire guiado desde la parte
curvada 210a, reduciendo así la turbulencia en el flujo y tendiendo
a hacer el flujo laminar o un flujo casi laminar.
Las cuatro nervaduras de guía 210 están
uniformemente separadas alrededor de la salida de aire en sección
transversal circular 112. Por lo tanto, se considera que están
"configuradas" a intervalos de 90° con respecto una de la otra
y un eje central de la salida de aire 112 alrededor del cual están
uniformemente espaciadas. Las partes curvadas 210a de las
nervaduras de guía opuestas 210 están curvadas en direcciones
opuestas según se ilustra en la Figura 2.
Según la anterior estructura, las partes
curvadas 210a tienden a formar una corriente de aire giratoria o
turbulenta y guían con suavidad el aire en rotación hacia la salida
de aire 112 para recudir así la rotación del aire limpio. Además,
bloquean parcialmente el paso del aire succionado de tal modo que
se reduce la velocidad de corriente de aire cuando sale por el
orificio de salida de aire 112. Una velocidad del aire de salida
reducida a través y desde la salida de aire 112 produce una
reducción en el nivel de ruido que se genera en dicha salida de
aire 112.
Según se ilustra en la Figura 3, las nervaduras
de guía 210 pueden montarse alejadas de la entrada de la salida de
aire 112. En la Figura 3, las nervaduras de guía están separadas de
la entrada de la salida de aire 222 en una distancia D.
El paso de aire 211 puede configurarse en una
parte sustancialmente centrada de la salida de aire 112 según se
ilustra en las Figuras 2 y 4. En la realización ilustrada en las
Figuras 2 y 4, las cuatro nervaduras de guía 210 presentan cada una
sustancialmente la misma anchura. Las líneas imaginarias A1, A2, A3
y A4, ilustradas en la Figura 2, se extienden a través de la
anchura de cada una de las cuatro nervaduras de guía 210 en la
salida de aire 112. Su intersección mutua define el área de la
sección transversal del paso de aire 211, que está marcado en la
Figura 2 mediante un rayado.
El aire limpio descargado a través del paso de
aire 211 fluye desde la salida de aire 112 sin obstrucción alguna.
A continuación, la corriente de aire principal fluye a la fuente de
vacío con más rapidez que lo haría si fuera guiada por las
nervaduras de guía 210. En consecuencia, las nervaduras de guía 210
forman una corriente de aire de forma aerodinámica en una zona que
es contigua a la superficie interior de la salida de aire 112, de
tal modo que puede impedirse la generación de una corriente
turbulenta cuando la corriente principal descargada a través del
paso de aire 211 y la superficie interior de la salida de aire 112
entren en colisión mutua.
Para confirmar el efecto de un elemento de guía
de paso provisto de las nervaduras de guía 210, se realizó un
experimento utilizando ocho clases de polvo, cada una con un tamaño
de partícula medio de 7,5 \mum y una velocidad de descarga de 20
m/s cuando se descarga a través de la salida de aire 112. Cuando el
elemento de guía de paso 113 está estructurado o "configurado"
para tener cuatro nervaduras de guía 210 según se ilustra en las
Figuras 2 a 4, la pérdida de presión se reduce aproximadamente en
un 7 \sim 13%. Además, fue determinado, por medios
experimentales, que el flujo de aire en el cuerpo de ciclón 110 no
resulta afectado por la presencia o ausencia de las nervaduras de
guía 210.
El hecho de que existan cuatro nervaduras de
guía 210 ilustradas en las Figuras 2 a 4 no debe interpretarse como
un requisito ni como una limitación. Dos, tres o varias nervaduras
de guía se pueden disponer a una distancia espaciada entre sí en la
salida de aire 112.
El elemento de guía de paso 113, según la
segunda realización, puede ser una nervadura de guía en forma de S
220 según se ilustra en la Figura 5. Ambos extremos de la una
nervadura de guía en forma de S 220 están unidos a la salida de aire
112 para dividir la salida de aire 112 en dos partes
sustancialmente de la misma área, cuando se miran desde un extremo
de la salida de aire 112, en sección transversal.
En otra realización alternativa, el elemento de
guía de paso 113 puede ser dos o más nervaduras de guía en forma de
S 220, estando cada una superpuesta sobre otra, según se ilustra en
la Figura 6. En otra realización alternativa (no ilustrada) dos o
más nervaduras de guía en forma de S se pueden interponer entre sí
aunque las nervaduras de guía en forma de S 220 se dispongan
preferentemente de modo que una atraviese a la otra.
El elemento de guía de paso según una cuarta
realización de la presente invención puede ser según se ilustra en
la Figura 7, en la que dos nervaduras de guía 230 se dividen en la
parte central en dos partes curvadas en direcciones opuestas.
Si los elementos de guía de paso 113 están,
según se indicó anteriormente, en cualquiera de las
reivindicaciones y sus equivalentes, la inclusión de elementos de
guía de paso 113 en la corriente del aire de salida, que fluye a
través de la salida de aire 112, reducirá o eliminará la
turbulencia con lo que se puede reducir la pérdida de presión en la
salida de aire 112. La velocidad del aire extraído a través de la
salida de aire 112 disminuye, por lo tanto, reduciendo así el nivel
de ruido que se genera.
Según se describió anteriormente, un elemento de
guía de paso 113 reduce la turbulencia y disminuye la pérdida de
presión causada por un flujo turbulento generado durante la
descarga de aire limpio. Por lo tanto, se recude la carga sobre la
fuente de vacío, reduciendo así el consumo de potencia para
accionar el aparato de tipo ciclón de recogida de polvo.
Además, el elemento de guía de paso reduce la
velocidad corriente del aire succionado hacia la salida de aire, de
modo que pueda disminuirse el ruido generado en la salida de
aire.
La anterior realización y sus ventajas son
solamente a título de ejemplo y no han de interpretarse como
limitativa de la presente invención.
Para los expertos en la materia se entenderá que
el aparato de tipo ciclón de recogida de polvo anteriormente
descrito se puede utilizar con facilidad en numerosas
aplicaciones.
El aparato de tipo ciclón de recogida de polvo
puede utilizarse, por supuesto, en aspiradoras verticales y tipo
canister (cartucho), tales como las citadas en las patentes de la
técnica anterior indicadas con anterioridad. Puesto que se conoce
que las aspiradoras requieren una fuente de vacío, tal como un
ventilador motorizado, una manguera y una unidad de recogida de
polvo que se utilice sobre un suelo distinto a la superficie objeto
de limpieza, una nueva descripción de dichos componentes de
aspiradores bien conocido se omite en aras de la brevedad.
Las presentes enseñanzas también pueden
utilizarse para separar partículas en otros sistemas de filtración
de gas y aire, en los cuales se puede separar, por la fuerza
centrífuga, pequeñas partículas suspendidas en el aire u otros
gases. Por lo tanto, las reivindicaciones adjuntas no deben
interpretarse como limitadas únicamente a aplicaciones de
aspiradoras sino que pueden emplearse para separar partículas
suspendidas en el aire y otros gases y deben interpretarse en
sentido amplio como un separador de partículas suspendidas en
gases.
Claims (14)
1. Aparato de tipo ciclón de recogida de polvo,
caracterizado porque comprende:
un cuerpo de ciclón que presenta una entrada de
aire, a través de la cual circula aire cargado de contaminantes
hacia el interior del cuerpo de ciclón, en el que por lo menos
parte del aire succionado en el cuerpo de ciclón forma una corriente
turbulenta;
presentando dicho cuerpo de ciclón una salida de
aire que está acoplada a una fuente de vacío que succiona aire a
través de la salida de aire, desde la corriente turbulenta, y
un elemento de guía de paso en la salida de
aire, que reduce la velocidad del aire succionado a través de la
salida de aire y que disminuye la turbulencia del aire que circula
a través de la salida de aire.
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque la salida de aire comprende además una
entrada, en la proximidad de la corriente turbulenta y al elemento
de guía de paso, que está separada de la entrada de la salida de
aire.
3. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento de guía de paso comprende
una pluralidad de nervaduras de guía que sobresalen desde una
superficie interior de la salida de aire.
4. Aparato según la reivindicación 2,
caracterizado porque el elemento de guía de paso comprende
una pluralidad de nervaduras de guía que sobresalen desde una
superficie interior de la salida de aire que forman un paso de aire
sustancialmente en el centro de la salida de aire.
5. Aparato según la reivindicación 4,
caracterizado porque las nervaduras de guía están dispuestas
en un intervalo de 90 grados alrededor del eje central de la salida
de aire.
6. Aparato según la reivindicación 5,
caracterizado porque las nervaduras de guía comprenden cada
una una parte curvada situada frente a la entrada de la salida de
aire y una parte lineal que se extiende desde la parte curvada hacia
una salida de la salida de aire.
7. Aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque las partes curvadas de nervaduras de
guía opuestas están curvadas en direcciones opuestas entre sí.
8. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento de guía de paso comprende
una nervadura de guía en forma de S, que divide la salida de aire
en dos partes.
9. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento de guía de paso comprende
una pluralidad de nervaduras de guía en forma de S dispuestas para
dividir la salida de aire en una pluralidad de partes.
10. Aparato según la reivindicación 9,
caracterizado porque las dos nervaduras de guía en forma de
S están dispuestas para atravesarse una a la otra.
11. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento de guía de paso comprende
unas nervaduras de guía divididas en la parte central en dos
extremos que están curvados en direcciones opuestas.
12. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además un depósito de
recogida de contaminantes, operativamente acoplado al cuerpo de
ciclón, en el que se recogen los contaminantes separados por la
corriente turbulenta.
13. Utilización de un aparato de tipo ciclón de
recogida de polvo según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores en una aspiradora, caracterizada porque
comprende:
una fuente de vacío;
un cuerpo de ciclón acoplado a la fuente de
vacío y presentando una entrada de aire a través de la cual se
succiona el aire cargado de contaminantes y disponiendo de una
salida de aire acoplada a la fuente de vacío, cuya fuente de vacío
succiona aire desde la salida de aire que circula a través del
cuerpo de ciclón desde la entrada de aire, presentando dicho cuerpo
de ciclón una parte interior entre la entrada de aire y la salida
de aire, en la que el aire circula a través del cuerpo de ciclón
formando una corriente turbulenta,
un depósito de recogida de contaminantes,
operativamente acoplado al cuerpo de ciclón, en el que se recogen
los contaminantes separados por la corriente turbulenta, y
un elemento de guía de paso dispuesto en la
salida de aire para reducir la velocidad del aire que circula a
través de la salida de aire, reduciendo dicho elemento de guía de
paso la turbulencia en la salida de aire y guiando un flujo de forma
aerodinámica.
14. Utilización de un aparato de tipo ciclón de
recogida de polvo según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores en un separador de partículas suspendidas en gases,
caracterizado porque comprende:
una fuente de vacío;
un cuerpo de ciclón acoplado a la fuente de
vacío y presentando una entrada de aire a través de la cual se
succiona el aire cargado de contaminantes y disponiendo de una
salida de aire acoplada a la fuente de vacío, cuya fuente de vacío
succiona aire desde la salida de aire que circula a través del
cuerpo de ciclón desde la entrada de aire, presentando dicho cuerpo
de ciclón una parte interior entre la entrada de aire y la salida
de aire, en la que el aire circula a través del cuerpo de ciclón
forma una corriente turbulenta,
un depósito de recogida de contaminantes,
operativamente acoplado al cuerpo de ciclón, en el que se recogen
los contaminantes separados por la corriente turbulenta, y
un elemento de guía de paso dispuesto en la
salida de aire para reducir la velocidad del aire que circula a
través de la salida de aire, reduciendo dicho elemento de guía de
paso la turbulencia en la salida de aire y guiando un flujo de forma
aerodinámica.
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