6.1. Общие сведения
Бытовые электропылесосы предназначены для уборки помещения, чистки одежды, ковров и мягкой мебели, а также для других работ, связанных с использованием разрежения или движения воздуха.
Применение пылесосов сокращает время и усилия, затрачиваемые на уборку квартиры, а также значительно улучшает санитарно-гигиеническое состояние жилища. Принцип действия пылесоса заключается в следующем. Воздуховсасывающий агрегат, помещенный в корпус пылесоса, через систему фильтров, шлангов и специальных насадок втягивает воздух вместе с пылью и мелким мусором.
Фильтры задерживают крупные и мелкие частицы, а очистившийся воздух выхолит наружу. Сила всасывания зависит от мощности воздуховсасывающего агрегата, обеспечивающего ту или иную скорость воздушного потока, от площади поперечного сечения всасывающих патрубков, сопротивления всасывающего тракта.
Отечественные пылесосы бывают двух типов: ПН — напольные и ПР — ручные. По направлению воздушного потока в корпусе пылесоса типа ПН классифицируются на П — прямоточные и В — вихревые. Пылесосы типа ПР кроме обычного исполнения в зависимости от конструктивных особенностей и способа эксплуатации классифицируются на Ш — штанговые, Р — ранцевые, Щ — щетки и А — автомобильные.
Пылесосы работают от электрической сети однофазного переменного тока напряжением 220 В. Автомобильные пылесосы работают от сети постоянного тока напряжением 12 В.
Основные технические характеристики пылесосов приведены в табл. 6.1. Корректированный уровень звуковой мощности (уровень звука) пылесосов при номинальном напряжении не должен превышать 78 дБА для изделий высшей категории качества и 80 дБА для изделий первой категории.
В пылесосах с номинальной потребляемой мощностью 280 Вт и более предусматривается регулирование расхода воздуха.
Разрежение, создаваемое пылесосом, является одним из основных параметров, определяющих его функциональные способности.
Разрежение, создаваемое пылесосом, — уменьшение плотности и соответственно давления воздуха вследствие того, что вентиляторное устройство работающего пылесоса в результате образовавшегося на нем перепада давлений непрерывно выбрасывает находящийся в пылесосе воздух, на место которого поступают новые его порции.
При оценке бытовых пылесосов их сравнивают по максимально создаваемому разрежению, т. е. разрежению при закрытом всасывающем отверстии. Степень разрежения определяется по величине статического давления — давления воздушного потока у стенок аэродинамической камеры, скорость которого равна нулю.
Конструкция пылесосов повышенной комфортности всех типов предусматривает наличие не менее четырех устройств из следующего перечня:
— указатель (сигнализатор) заполнения пылесборника пылью или устройство для автоматического отключения двигателя при заполнении пылесборника — обязателен в пылесосах всех типоразмеров:
— устройство регулирования мощности электродвигателя — в пылесосах ПН-800;
— устройство автоматической намотки шнура — в пылесосах ПН-400. ПН-600 и ПН-800;
— сменные бумажные фильтры разового заполнения или устройство для прессования пыли — в пылесосах всех типоразмеров;
— устройство для хранения принадлежностей — в пылесосах всех типоразмеров;
— устройство регулирования расхода воздуха — в пылесосах всех типоразмеров.
В комплект пылесоса в зависимости от типоразмера должны входить также принадлежности:
— насадка для чистки ковров, полов — в пылесосах ПР-100, ПР-140, ПР-280, ПР-400, ПН-400, ПН-600, ПН-800, и ПН-1000;
— мебельная насадка — в пылесосах ПР-280, ПР-400 ПН-400, ПН-600, ПН-800 и ПН-1000;
— одежная и щелевая насадки — в пылесосах ПР-100, ПР-280 ПР-400, ПН-400, ПН-600, ПН-800 и ПН-1000;
— разбрызгиватель — в пылесосах ПР-400, ПН-400, ПН-600, ПН-800 и ПН-1000;
— шланг-воздухопровод — в пылесосах ПН-400, ПН-600, ПН-800 и ПН-1000;
— удлинитель воздухопровода — в пылесосах ПР-100, ПР-280, ПР-400, ПН-400, ПН-600, ПН-800 и ПН-1000.
Корпуса электропылесосов изготовлены из листовой стали, из пластика АБС или из полистирола.
Сетевые шнуры в электропылесосах применяются марок ШБВЛ, ШБВА-ВП, ПВС, ШБВЛ-ВПО, ШБВЛ-Б сечением 2x0,5: 2x0,75; 2x1 мм с опрессованной вилкой. Длина шнура пылесосов 6 м, пылесоса ПР-100 — 4 м и пылесоса ПР-70 — 2 м.
Замки пылесборника применяются накидные, накидные и скоба, пластмассовые, рычажного типа, пружинные, накидные и упор, замок и шарнирное соединение, пластинчатые с кнопкой.
Выключатели — ползунковые, кнопочные, клавишные и типа тумблера.
Шланги-воздухопроводы — гибкие, гофрированные растягивающиеся и не растягивающиеся в капроновой оплетке. Длина шлангов-воздухопроводов в напольных пылесосах 2 м, в ручных пылесосах — 1 м.
Удлинительные трубки изготовляют из алюминия или стали диаметром 30,32, 34,35, 36, 39,42 мм. Применяются отдельные, соединяющиеся удлинительные и телескопические трубки. Длина удлинителей воздухопроводов для напольных и ручных пылесосов 1 м, для ручных автомобильных пылесосов ПР-100 0,3 м.
Щетки-насадки изготовляют из этрола, хребтовой щетины, конского волоса, полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, алюминиевого сплава и фенопласта. Конструктивное исполнение насадок разнообразно. Форма щели может быть круглой, прямоугольной, овальной, эллипсной.
В зависимости от основного способа отрыва пыли от очищаемой поверхности насадки (щетки) делят на три группы:
— щеточные, обеспечивающие механический отрыв пыли от очищаемой поверхности;
— коллекторные с ровной рабочей поверхностью (без ворса), производящие отрыв пыли за счет аэродинамического воздействия;
— комбинированные, имеющие неподвижные или подвижные щетки и щель с ровными краями.
По назначению насадки делят на пять групп:
— для чистки одежды, мягкой мебели, портьер и т. п.; их выполняют в виде коллекторного сопла со щелью или в виде овальной щетки;
— для чистки труднодоступных мест; они имеют вид щелевого сопла, т. е. трубки, сплющенной на одном конце;
— для чистки стен, пола и других больших поверхностей; их изготовляют в виде коллекторных сопел с длинной цепью или больших продолговатых волосяных щеток;
— для чистки плинтусов, углов помещения, мебели (круглые щетки с длинным мягким волосом);
— комбинированные для чистки ковров, дорожек и т. п., имеющие разные конструкции; чаще всего это либо продолговатая щель с однорядной щеткой (пружинящей или неподвижной), либо щель с ударяющими устройствами, либо щель с вращающимися цилиндрическими щетками.
Электродвигатель — важнейшая сборочная единица бытовых машин и приборов, так как в нем электрическая энергия преобразуется в механическую через специальные устройства (редуктор, муфту, ремень и др.), образующие вместе с электродвигателем электропривод и приводящие в действие рабочие органы (компрессор в холодильниках, лопастной диск или барабан в стиральных машинах, воздуховсасывающий агрегат в пылесосах и т. д.).
Воздуховсасывающий агрегат бытового пылесоса (АВП) состоит из конструктивно связанных коллекторного электродвигателя и вентилятора (табл. 6.2).
Агрегаты изготовляются на номинальное напряжение 220 В однофазного переменного тока частотой 50 Гц.
Средний уровень звука на расстоянии 1 м от наружного контура агрегатов устанавливается: при максимальной производительности до 0,0315 м3/с — 85 дБА; при максимальной производительности от 0,0315 до 0,0580 м3/с — 87 дБА, при максимальной производительности от 0,0580 м3/с — 90 дБА.
Основные параметры агрегата определяют при проведении аэродинамических испытаний на специальной установке.
Аэродинамические характеристики (рис. 6.1) дают в виде графиков зависимости статического давления Psv, развиваемого вентилятором, от потребляемой мощности N, статического коэффициента μs от производительности Q при изменении частоты вращения.
Рис. 6.1. Аэродинамические характеристики агрегата АВП пылесосов
Воздуховсасывающий агрегат состоит из верхнего 2 (рис. 6.2) и нижнего 1 корпусов, щита 5 и электродвигателя с вентиляторным устройством 15, конструктивно связанных между собой. Электродвигатель коллекторного типа. Якорь 13 электродвигателя установлен на двух подшипниках 4 и 9. Верхний подшипник закрыт крышкой 8, нижний — крышкой 3. Свободный обьем подшипников заполнен смазкой ЦИАТИМ-202. Вращение якоря левое.
Статор 12 электродвигателя закреплен на щите 5 и верхнем корпусе 2 с помощью винтов 6. В верхней части агрегата на щите 5 расположены щеткодержатели 7 угольных щеток 11. Щетки закрыты колпачком 10. В нижней части агрегата на валу якоря расположены турбинки 14 вентиляторного устройства и закреплены гайкой 16.
Указатель (сигнализатор) заполнения пылесборника пылью расположен в верхней части корпуса пылесоса. Обычно указатель состоит из стеклянной трубки, внутри которой находится поршень 4 (рис. 6.3), закрепленный на пружине 2. С одной стороны цилиндр с помощью специального переходного патрубка соединяется с камерой пылесоса, с другой — с атмосферой. При увеличении запыленности фильтра в камере пылесоса (за фильтром) возрастает разрежение, которое передается в трубку к подвижному поршню.
Рис. 6.2. Конструкция поэдуховсасывающего агрегата (АВП):
1 — нижний корпус, 2 — верхний корпус; 3, 8 — крышки подшипников; 4, 9 — подшипники; 5 — щит; 6 — винт; 7 — щеткодержатель; 10 — колпачок; 11 — угольные щетки; 12 — статор; 13 — якорь; 14 — турбинки; 15 — вентиляторное устройство; 16 — гайка
Рис. 6.3. Конструкций указателя (сигнализатора) заполнения пылесборника:
1 — стеклянная трубка; 2 — пружина; 3 — лента или трубка пластмассовая; 4 — поршень; 5 — патрубок; 6 — заглушка
Поршень смещается, растягивая пружину. В конце рабочей зоны пылесоса, когда поршень переместится на определенное расстояние, проводят красную черту, указывающую на необходимость чистки фильтра и освобождение от пыли пылесборника. Вместо поршня и цилиндра чувствительными элементами могут быть сильфоны и мембраны, с помощью которых разность давления преобразуется в световой или звуковой сигнал.
Размеры указателя заполнения пылесборника: длина 75 мм, высота вместе с патрубком 25 мм.
Разработана упрощенная конструкция индикатора запыленности фильтра пылесоса. В качестве индицирующего элемента используется тиратрон холодного свечения, причем его анод через токоограничивающий резистор подсоединен к выводу для подключения якорной обмотки электродвигателя пылесоса, а катод — к другому выводу якорной обмотки. Между анодом и катодом включен подстроечный резистор, образующий с токоограничивающим резистором делитель напряжения, сетка тиратрона через первый и второй резисторы смещения соединена с отводами для подключения якорной обмотки электродвигателя пылесоса.
Фильтр-пылесборник используется в некоторых пылесосах и основан на принципе разделения пыли на фракции и ее прессования. Это позволяет на 70 % повысить вместимость пылесборника, не увеличивая его размеры. Такой эффект достигается за счет использования двойного фильтра, один из которых (для грубой очистки) представляет собой металлическую сетку, в ней задерживается и уплотняется волокнистая фракция, а другой (для тонкой очистки) — обычный тканевый, в котором задерживается остальная пыль. Перед удалением пыли обе фракции объединяются в пылесборнике с помощью специальной рычажной системы. Уплотнение осуществляется при подборе оптимального перепада давления. Выпускаемые в настоящее время бытовые электропылесосы оснащены тканевыми фильтрами (молескин, вельветон) в виде специальных мешков, которые очищают обычным встряхиванием и выбиванием.
С целью повышения комфортности и улучшения санитарно-гигиенических условий эксплуатации пылесосов разработаны унифицированные конструкции бумажных фильтров для всех типов пылесосов.
Сменные бумажные фильтры разового пользования после заполнения до определенного объема выбрасывают вместе с пылью. Это создает определенные удобства, улучшает очистку пылесоса от пыли. Бумажные фильтры выполнены в виде мешка. Для лучшей герметизации камеры пылесоса в месте присоединения крышки (в прямоточных пылесосах) к корпусу пылесоса бумажный фильтр изготовляют с фланцем из картона. Некоторые конструкции бумажных фильтров вихревых и прямоточных пылесосов имеют резиновую диафрагму с круглым отверстием. В это отверстие вставляют всасывающий патрубок пылесоса.
Бумага, применяемая для изготовления фильтров, содержит не менее 50 % вискозного штапельного волокна. Степень пылезадержания слоя бумаги при скорости фильтрации 0,5 м/с не менее 90 %. Разрывное усилие в продольном направлении полоски бумаги шириной 15 мм не менее 25,48 Н. Толщина не белее 20 мкм; масса 1 м3 38 г.
Устройство для автоматической уборки шнура представляет собой вращающийся барабан (кассету), насаженный на неподвижную ось и приводящийся во вращение спиральной пружиной. Устройство работает по принципу измерительной рулетки, т. е. при приложении усилий соединительный шнур вытягивается на определенную длину, при этом положение барабана фиксируется собачкой. При нажатии кнопки собачка освобождает пружину, барабан вращается в обратную сторону и наматывает шнур. На торцах поверхности барабана укреплены два контактных кольца. К ним присоединен шнур, намотанный на барабан. Питание на электродвигатель подается при помощи двух неподвижных контактов, присоединенных к электродвигателю и к подвижным контактным кольцам барабана для намотки шнура.
Обычно в комплекте к бытовым пылесосам помимо шланга-воздухопровода и удлинителя воздухопровода прилагаются насадки: для уборки ковров и пола, мебельная, одежная и разбрызгиватель.
Энергетические характеристики пылесосов включают следующие показатели: номинальное напряжение, потребляемая мощность, пылеочистительная способность, пылевместимость пылесборника, время очистки, нитесборочная способность, создаваемое разрежение и уровень громкости звука.
Потребляемая мощность пылесосов проверяется ваттметром при полностью открытом всасывающем отверстии. При периодических испытаниях потребляемая мощность определяется при работе пылесоса с чистыми пылесборником и фильтром при номинальном напряжении по формуле
Р = 0,5∙(Pf + Рi),
где Рf — потребляемая мощность после работы пылесоса в течение 3 мин с полностью открытым всасывающим отверстием;
Pi — потребляемая мощность после 20 с работы пылесоса с закрытым всасывающим отверстием, следующей сразу после работы с открытым отверстием.
Пылеочистительной способностью пылесосов называют их эффективность при очистке от пыли определенной поверхности в течение заданного числа циклов чистки. Выражается эффективность очистки в виде процентного соотношения между количеством внесенной и собранной пыли. Под циклом чистки понимают одно двойное движение насадки (щетки) — вперед и назад. Пылеочистительную способность определяют на разных поверхностях (ковры с разной высотой ворса и переплетением, твердые гладкие полы, обивка мебели, твердые полы с выбоинами и трещинами), применяя для этой цели зернистую пыль определенного гранулометрического состава.
Пылевместимость пылесосов оценивают по количеству пыли, которую может вместить фильтр (пылесборник) до его очистки. По мере накопления пыли в пылесосе пылеуборочная способность снижается и наступает момент, когда пылесос практически не собирает пыль, его надо очистить. Пылевместимость зависит от вида пыли (при волокнистой пыли пылевместимость выше), площади фильтров, скорости воздуха при фильтрации, материала фильтра и т. п.
Под разрежением, создаваемым пылесосом, понимается уменьшение плотности и соответственно давления воздуха вследствие того, что вентиляторное устройство работающего пылесоса в результате образовавшегося перепада давлений непрерывно выбрасывает находящийся в пылесосе воздух, на место которого поступают новые порции. Разрежение, создаваемое пылесосом, является одним из основных показателей, определяющих его функциональное назначение. При оценке бытовых пылесосов их сравнивают по максимально создаваемому разрежению, т. е. разрежению при закрытом всасывающем отверстии. Степень разрежения определяется по величине статического давления — давления воздушного потока у стенок аэродинамической камеры, скорость которого равна нулю.
Уровень громкости звука, создаваемый электропылесосом во время работы измеряется шумомером.