ES2265492T3 - Una aspiradora. - Google Patents

Abstract

Una aspiradora (10) provista de una superficie externa y que incorpora un aparato de separación ciclónica (100) que comprende una pluralidad de ciclones (104) dispuestos en paralelo entre sí, caracterizado porque cada ciclón (104) tiene un cuerpo troncocónico (104a) que tiene una pared exterior (104b) y porque al menos una parte (104d) de cada pared exterior (104b) forma parte de la superficie externa de la aspiradora.

Description

Una aspiradora.

Esta invención se refiere a una aspiradora. En particular, pero no exclusivamente, esta invención se refiere a una aspiradora que incorpora un aparato de separación ciclónica.

En el último decenio aproximadamente, se ha desarrollado y comercializado el uso de aparatos de separación ciclónica para separar partículas de una corriente de aire en una aspiradora. Descripciones detalladas de aparatos de separación ciclónica para ser usados en aspiradoras se presentan en US 3.425.192, US 4.373.228 y EP 0 042 723, entre otras. Por estos y otros documentos de la técnica anterior puede verse que es conocido aportar dos unidades ciclónicas en serie de manera que la corriente de aire pase secuencialmente a través de al menos dos ciclones. Esto permite extraer la suciedad y los residuos más grandes de la corriente de aire en el primer ciclón y lograr que el segundo ciclón funcione bajo condiciones óptimas, separando eficazmente partículas muy finas de una manera eficiente. Se ha comprobado que este tipo de arreglo resulta eficaz cuando se trata con corrientes de aire que arrastran una diversidad de materias con una amplia distribución de tamaños de partícula. Este es el caso de las aspiradoras.

Se han propuesto algunos arreglos en los que el ciclón de corriente abajo se sustituye por una pluralidad de ciclones de corriente abajo dispuestos en paralelo. En US 3.425.192 y JP 52-14775 se presentan ejemplos. En estos dos arreglos, los ciclones de corriente abajo se alojan en el interior de una carcasa que rodea los ciclones de manera que el volumen que ocupan los ciclones no está minimizado.

Es un objeto de la presente invención aportar un aparato de separación ciclónica que ocupa un volumen relativamente pequeño. Es otro objeto de la invención aportar un aparato de separación ciclónica apto para ser usado en aspiradoras y capaz de lograr que el tamaño de la aspiradora sea el menor posible en comparación con la técnica anterior. Es aun otro objeto de la invención aportar un aparato de separación ciclónica capaz de mitigar las desventajas de la técnica anterior.

La invención aporta una aspiradora que comprende una superficie externa e incorpora un aparato de separación ciclónica compuesto por una pluralidad de ciclones dispuestos en paralelo entre sí, caracterizado porque cada ciclón tiene un cuerpo troncocónico provisto de una pared exterior y porque al menos una parte de cada pared exterior forma parte de la superficie externa de la aspiradora.

La incorporación de al menos parte de las paredes exteriores de los cuerpos troncocónicos de los ciclones en la superficie externa de la aspiradora permite que el volumen general de la aspiradora se reduzca a un mínimo. No se requiere ninguna tapa, que de otro modo se podría haber aportado simplemente para suavizar o hacer aerodinámica la superficie externa de la aspiradora. Asimismo, el efecto visual de poder ver la forma de las partes funcionales del aparato de separación ciclónica es placentero para el consumidor y por tanto deseable. Este efecto puede mejorarse disponiendo los ciclones equiangularmente alrededor de un eje del aparato de separación ciclónica y/o haciendo que cada ciclón tenga un eje que se inclina hacia el eje del aparato de separación ciclónica.

En un ejemplo de realización preferente, el aparato de separación ciclónica comprende al menos un ciclón adicional dispuesto en paralelo a la pluralidad de ciclones, y el ciclón o cada ciclón adicional tiene un cuerpo troncocónico con una pared exterior que no forma parte de la superficie externa de la aspiradora. De ahí que el número de ciclones dispuestos en paralelo entre sí no está limitado por las limitaciones físicas de la aspiradora en cuestión. Los ciclones adicionales que no forman parte de la superficie externa de la aspiradora pueden situarse dentro de un anillo de ciclones que sí forman parte de la superficie externa de la aspiradora.

Otras características preferidas se exponen en las reivindicaciones subsidiarias.

A continuación se describen ejemplos de realización de la invención con referencia a las ilustraciones adjuntas, en las que:

las figuras 1a y 1b son vistas frontal y lateral, respectivamente, de una aspiradora según la invención;

las figuras 2a, 2b y 2c son vistas frontal, lateral y en alzado, respectivamente, de un primer ejemplo de realización de un aparato de separación ciclónica que forma parte de la aspiradora de las figuras 1a y 1b;

las figuras 3a y 3b son vistas frontal y en sección, respectivamente, del aparato de separación ciclónica de las figuras 2a, 2b y 2c, y la figura 3b está tomada sobre la línea III-III de la figura 3a; y

las figuras 4a, 4b y 4c son vistas en perspectiva, en alzado y en sección, respectivamente, de una parte del aparato de separación ciclónica de las figuras 2a, 2b y 2c, y la figura 4c está tomada sobre la línea IV-IV de la figura 4b.

Las figuras 1a y 1b muestran una aspiradora doméstica 10 según la presente invención. La aspiradora 10 comprende un cuerpo vertical 12 en un extremo inferior del cual está situada una carcasa para el motor 14. Un cabezal limpiador 16 va montado de manera articulada en la carcasa del motor 14. En el cabezal limpiador 16 se aporta una entrada de aspiración 18 y unas ruedas 20 van montadas de manera rotatoria sobre la carcasa del motor 14 para permitir el desplazamiento de la aspiradora 10 sobre una superficie por limpiar.

El aparato de separación ciclónica 100 va montado sobre el cuerpo vertical 12 encima de la carcasa del motor 14. El aparato de separación ciclónica 100 reposa sobre una superficie generalmente horizontal formada por una tapa de filtro 22. La tapa de filtro 22 está situada sobre la carcasa del motor 14 y aporta una cubierta para un filtro postmotor (que no se muestra). El aparato de separación ciclónica 100 también está fijado al cuerpo vertical 12 por medio de una mordaza 24 situada en lo alto del aparato de separación ciclónica 100. El cuerpo vertical 12 incorpora conductos de corriente ascendente (que no se muestran) para llevar el aire sucio a una entrada del aparato de separación ciclónica 100 y conductos de corriente abajo 26 para llevar el aire ya limpio fuera del aparato de separación ciclónica 100.

El cuerpo vertical 12 incluye además un conjunto de manguera y vástago 28 que puede quedar retenido en la configuración que se muestra en las ilustraciones a fin de servir como mango para desplazar la aspiradora 10 sobre una superficie por limpiar. Alternativamente, el conjunto de manguera y vástago 28 puede desprenderse para permitir que el extremo distal 28a del vástago se utilice en conjunción con una herramienta de suelo (que no se muestra) para realizar una función de limpieza, por ejemplo, sobre escaleras, tapicería, etc. La estructura y el funcionamiento del conjunto de manguera y vástago 28 no son relevantes para la presente invención y no se describirán aquí con más detalle. La estructura general y el funcionamiento del conjunto de manguera y vástago 28 ilustrado en las figuras 1a y 1b son semejantes a los descritos en la patente US número Re 32.257. Asimismo, diversas herramientas y accesorios 30a, 30b, 30c están montados de manera desprendible en el cuerpo vertical 12 con propósitos de almacenamiento entre periodos de uso.

Los detalles precisos de las características de la aspiradora 10 antes descrita no son relevantes para la presente invención. La invención se refiere a los detalles del aparato de separación ciclónica 100 que forma parte de la aspiradora 10. Para que el aparato de separación ciclónica 100 entre en funcionamiento, se activa el motor situado en la carcasa del motor 14 de manera que el aire es aspirado al interior de la aspiradora a través o bien de la entrada de aspiración 18 o bien del extremo distal 28a del conjunto de manguera y vástago 28. Este aire sucio (aire que arrastra consigo polvo y suciedad) pasa al aparato de separación ciclónica 100 a través de los conductos de corriente ascendente. Una vez que el aire ha pasado a través del aparato de separación ciclónica 100, es conducido fuera del aparato de separación ciclónica 100 y baja por el cuerpo vertical 12 hasta la carcasa del motor 14 a través de los conductos de corriente abajo 26. El aire limpio se utiliza para refrigerar el motor situado en la carcasa del motor 14 antes de ser expulsado de la aspiradora 10 a través de la tapa de filtro 22.

Este principio de funcionamiento de la aspiradora 10 es conocido por la técnica anterior. Esta invención se refiere al aparato de separación ciclónica 100 que se ilustra en las figuras 2a, 2b y 2c aisladamente de la aspiradora 10.

El aparato de separación ciclónica 100 ilustrado en la figura 2 comprende una unidad ciclónica 101 de corriente ascendente compuesta por un solo ciclón de corriente ascendente 102 y una unidad ciclónica 103 de corriente abajo compuesta por una pluralidad de ciclones de corriente abajo 104. El ciclón de corriente ascendente 102 se compone esencialmente de un contenedor cilíndrico 106 que tiene una base cerrada 108. El extremo superior abierto 110 del contenedor cilíndrico está en contacto con una moldura superior circular 112 que define un extremo superior del ciclón 102 de corriente ascendente. En el contenedor cilíndrico 106 se aporta una abertura de entrada 114 para permitir la introducción del aire sucio en el interior del ciclón 102 de corriente ascendente. La abertura de entrada 114 está conformada, posicionada y configurada para que se comunique con el conducto de corriente ascendente que lleva el aire cargado de suciedad desde el cabezal limpiador 16 al aparato de separación ciclónica 100. En el contenedor cilíndrico 106 y en la moldura superior 112 se aportan respectivamente un asa 116 y un retén 118 a fin de aportar medios para liberar el contenedor cilíndrico 106 de la moldura superior 112 cuando es necesario vaciar el contenedor cilíndrico 106. En caso necesario, se puede aportar una junta hermética (que no se muestra) entre el contenedor cilíndrico 106 y la moldura superior 112.

La base 108 del contenedor cilíndrico puede estar conectada mediante bisagras con el resto del contenedor cilíndrico a fin de aportar un acceso adicional al interior del contenedor cilíndrico 106 con fines de vaciado, en caso necesario. El ejemplo de realización aquí ilustrado incluirá un mecanismo para permitir que la base 108 se abra sobre bisagras a fin de permitir el vaciado, pero los detalles de dicho mecanismo son el objeto de una solicitud copendiente y no se describirán más aquí.

En la unidad ciclónica de corriente abajo 103 se aportan siete ciclones idénticos de corriente abajo 104. Los ciclones 104 de corriente abajo están equiangularmente espaciados en torno al eje longitudinal central 150 de la unidad ciclónica de corriente abajo 103, que es coincidente con el eje longitudinal de la unidad ciclónica de corriente ascendente 101. Esta disposición se ilustra en la figura 2c. Cada ciclón de corriente abajo 104 es de forma troncocónica con el extremo más ancho del mismo situado en la posición más inferior y el extremo más estrecho arriba. Cada ciclón de corriente abajo 104 tiene un eje longitudinal 148 (véase la figura 3b) que está ligeramente inclinado hacia el eje longitudinal 150 de la unidad ciclónica de corriente abajo 103. Esta característica se describe con más detalle a continuación. Además, el punto más exterior del extremo más inferior de cada ciclón de corriente abajo 104 se extiende radialmente más lejos del eje longitudinal 150 de la unidad ciclónica de corriente abajo 103 que la pared del contenedor cilíndrico 106. Los extremos más superiores de los ciclones de corriente abajo 104 se proyectan hacia el interior de una moldura de recolección 120 que se extiende hacia arriba desde las superficies de los ciclones de corriente abajo 104. La moldura de recolección 120 soporta un asa 122 que permite transportar todo el aparato de separación ciclónica 100. En el asa 122 se aporta un retén 124 con el propósito de fijar el aparato de separación ciclónica 100 al cuerpo vertical 12 en el extremo superior del mismo. En la moldura superior 112 se aporta una abertura de salida 126 para conducir el aire ya limpio fuera del aparato de separación ciclónica 100. La abertura de salida 126 está dispuesta y configurada para cooperar con el conducto 26 de corriente abajo para llevar el aire ya limpio a la carcasa del motor 14.

Como puede verse en las figuras 4a y 4b, cada ciclón 104 tiene un cuerpo 104a que es de forma troncocónica. Cada ciclón 104 tiene una pared exterior 104b. Una primera parte 104c de la pared exterior 104b está situada dentro de la moldura de recolección 120, mientras que otra parte 104d está situada fuera de la moldura de recolección 120. La parte 104d de cada pared exterior 104b situada fuera de la moldura de recolección 120 forma parte de la superficie externa de la aspiradora, como puede verse con claridad en las figuras 1a y 1b.

La moldura de recolección 120 también lleva una palanca actuadora 128 diseñada para activar un mecanismo para abrir la base 108 del contenedor cilíndrico 106 con propósitos de vaciado, como se ha mencionado antes.

A continuación se describen las características internas del aparato de separación ciclónica 100 con referencia a la figura 3b. La figura 3a corresponde a la figura 2a e indica la línea III-III sobre la cual se ha tomado la sección de la figura 3b.

Las características internas del ciclón 102 de corriente ascendente incluyen una pared interna 132 que se extiende en toda la longitud del mismo. El espacio interior definido por la pared interna 132 comunica con el interior de la moldura de recolección 120, como se describe más adelante. El propósito de la pared interna 132 es definir un espacio de recolección 134 para el polvo fino. Situados dentro de la pared interna 132 y en el espacio de recolección 134 hay componentes para permitir que la base 108 se abra cuando se acciona la palanca actuadora 128. Los detalles precisos y el funcionamiento de estos componentes no son relevantes para la presente invención y no se describen aquí en más detalle.

Montados en el exterior de la pared interna 132 hay cuatro deflectores o aletas 136 equiespaciados que se proyectan radialmente hacia el exterior desde la pared interna 132 hacia el contenedor cilíndrico 106. Estos deflectores 136 favorecen el depósito de partículas grandes de polvo y suciedad en el espacio de recolección 138 definido entre la pared interna 132 y el contenedor cilíndrico 106 adyacente a la base 108.

Situado en el exterior de la pared interna 132 en una parte superior del ciclón 102 de corriente ascendente hay un carenado 140. El carenado se extiende hacia arriba desde los deflectores 136 y, junto con la pared interna 132, define un pasaje de aire 142. El carenado 140 tiene una parte perforada 144 que permite el paso de aire desde el interior del ciclón de corriente ascendente 102 hacia el pasaje de aire 142. El pasaje de aire 142 comunica con la entrada 146 de cada uno de los ciclones de corriente abajo 104. Cada entrada 146 está dispuesta a modo de rollo, de manera que el aire que entra en cada ciclón 104 de corriente abajo se ve forzado a seguir un recorrido helicoidal dentro del respectivo ciclón de corriente abajo 104.

Como se ha mencionado antes, el eje longitudinal 148 de cada ciclón 104 de corriente abajo está inclinado hacia el eje longitudinal 150 de la unidad ciclónica de corriente abajo 103. El extremo superior de cada ciclón 104 de corriente abajo está más próximo al eje longitudinal 150 que el extremo inferior del mismo. En este ejemplo de realización, el ángulo de inclinación de los ejes 148 relevantes es de sustancialmente 7,5º.

Los extremos superiores de los ciclones de corriente abajo 104 se proyectan en el interior de la moldura de recolección 120, como se ha mencionado antes. El interior de la moldura de recolección 120 define una cámara 152 con la que se comunican los extremos superiores de los ciclones de corriente abajo 104. La moldura de recolección 120 y las superficies de los ciclones de corriente abajo 104 definen conjuntamente un pasaje 154 que se extiende axialmente, situado entre los ciclones de corriente abajo 104, y que comunica con el espacio de recolección 134 definido por la pared interna 132. De esta manera es posible que la suciedad y el polvo que salen por los extremos más estrechos de los ciclones 104 de corriente abajo pasen desde la cámara 152 al espacio de recolección 134 a través del pasaje 154.

Cada ciclón de corriente abajo 104 tiene una salida de aire en forma de una tobera de rebose superior 156 (o vortex finder). Cada tobera de rebose superior 156 está centralmente situada en el extremo más inferior del respectivo ciclón de corriente abajo 104, como es la norma. En este ejemplo de realización, en cada tobera de rebose superior 156 está situado un cuerpo central 158. Cada tobera de rebose superior comunica con una cámara anular 160 que, a su vez, comunica con la abertura de salida 126 (véase la figura 2c).

Las figuras 4a, 4b y 4c ilustran la disposición de los ciclones 104 de corriente abajo con mayor detalle. En particular, esta figura ayuda a ilustrar la configuración del pasaje 154. La figura 4b también ayuda a ilustrar el hecho de que el lado de cada uno de los ciclones 104 de corriente abajo más próximo al eje longitudinal de la unidad ciclónica de corriente abajo 103 yace sustancialmente paralelo al mismo.

Las figuras 4a, 4b y 4c ilustran también el hecho de que cada uno de los siete ciclones de corriente abajo 104 está moldeado integralmente con los restantes seis ciclones 104 en una sola pieza. El moldeado que se ilustra en las figuras 4a, 4b y 4c se puede fabricar y se fabrica como una sola pieza y esto presenta ventajas desde el punto de vista de la fabricación y el montaje. Específicamente, el coste de fabricar los ciclones individualmente y de montarlos después en la configuración requerida. Además, fabricando los ciclones como una sola pieza se elimina el riesgo de que se produzcan errores en el proceso de montaje. Si los ciclones se fabricaran separadamente y se montaran posteriormente, aumentaría el riesgo de que se produjeran desigualdades de presión en el sistema, y esto podría afectar el rendimiento en separación del conjunto de ciclones en su totalidad.

El modo de operación del aparato descrito es el siguiente. El aire sucio (aire que arrastra polvo y suciedad) entra en el aparato de separación ciclónica 100 a través de la abertura de entrada 114. La disposición de la abertura de entrada 114 es esencialmente tangencial a la pared del contenedor cilíndrico 106, lo que causa que el aire de entrada siga un recorrido helicoidal alrededor de la parte interior del contenedor cilíndrico 106. Las partículas de polvo y suciedad de mayor tamaño, junto con la borra y otros residuos grandes, se depositan en el espacio de recolección 138 adyacente a la base 108 por efecto de las fuerzas centrífugas que actúan sobre las partículas, como es bien conocido. El aire parcialmente limpio viaja hacia dentro y hacia arriba alejándose de la base 108, y sale del ciclón 102 de corriente ascendente a través de la parte perforada 144 del carenado 140. El aire parcialmente limpio se mueve a continuación por el pasaje de aire 142 donde se divide en siete partes. Cada parte entra en uno de los ciclones 104 de corriente abajo a través de la respectiva abertura 146. Como se ha mencionado antes, cada abertura 146 es una entrada en forma de rollo que fuerza el aire entrante a seguir un recorrido helicoidal dentro del ciclón de corriente abajo 104. La forma cónica del ciclón de corriente abajo 104 causa una intensa separación ciclónica adicional dentro del ciclón de corriente abajo 104 de manera que partículas muy finas de polvo y suciedad se separan de la corriente de aire principal. Las partículas de polvo y suciedad salen por el extremo superior del ciclón 104 de corriente abajo mientras que el aire limpio retorna al extremo inferior del ciclón de corriente abajo 104 siguiendo el eje 148 del mismo y sale a través de la tobera de rebose superior 156. El aire limpio pasa de la tobera de rebose superior 156 a la cámara anular 162 y de ahí a la abertura de salida 126. Mientras tanto, el polvo y la suciedad que se han separado de la corriente de aire en el ciclón de corriente abajo 104 caen desde la cámara 152 a través del pasaje 154 hasta el espacio de recolección 134.

Cuando se desea vaciar el aparato de separación ciclónica 100, la base 108 puede separarse sobre sus bisagras de la pared lateral del contenedor cilíndrico 106 de manera que la suciedad y los residuos acumulados en los espacios de recolección 134 y 138 pueden caer hacia un receptáculo adecuado. Como se ha explicado antes, el funcionamiento detallado del mecanismo de vaciado no forma parte de la presente invención y no se describirá aquí en más detalle.

La invención no se limita a los detalles precisos de los ejemplos de realización antes descritos. Es necesario subrayar que las características de la aspiradora externa al aparato de limpieza ciclónica no son significativas para la invención. Se advertirá que no existe una particular necesidad de que el aparato esté dispuesto de manera que los ejes de las unidades ciclónicas sean verticales, y de hecho los ejes pueden estar inclinados con respecto a la vertical e incluso ser horizontales si se desea. El hecho de que la separación centrífuga no se vea muy afectada por la gravedad permite estas disposiciones siempre y cuando las áreas de recolección de las unidades ciclónicas estén dispuestas para recoger los residuos sin interferir con los recorridos de la corriente de aire necesarios para efectuar la separación. En otra variación de los ejemplos de realización antes descritos en detalle, los ciclones de corriente abajo antes ilustrados pueden disponerse de manera que sus ejes respectivos estén dispuestos en paralelo el uno al otro en vez de estar inclinados hacia el eje de la unidad ciclónica de corriente abajo como se muestra en las ilustraciones. Asimismo, como se ha mencionado antes, se pueden aportar ciclones de corriente abajo adicionales en paralelo a los ilustrados en el ejemplo de realización descrito. Esto puede lograrse aumentando el número de ciclones equiangularmente espaciados en torno al eje del aparato de separación ciclónica, añadiendo ciclones adicionales dentro del anillo de ciclones ya aportado o mediante una combinación de estos dos métodos. Otras variaciones y modificaciones serán evidentes para el lector experto.

Claims (12)

1. Una aspiradora (10) provista de una superficie externa y que incorpora un aparato de separación ciclónica (100) que comprende una pluralidad de ciclones (104) dispuestos en paralelo entre sí, caracterizado porque cada ciclón (104) tiene un cuerpo troncocónico (104a) que tiene una pared exterior (104b) y porque al menos una parte (104d) de cada pared exterior (104b) forma parte de la superficie externa de la aspiradora.

2. Una aspiradora como la reivindicada en la reivindicación 1, en la que los ciclones (104) están equiangularmente dispuestos en torno a un eje del aparato de separación ciclónica.

3. Una aspiradora como la reivindicada en la reivindicación 2, en la que cada ciclón tiene un eje (148) que se inclina hacia el eje (150) del aparato de separación ciclónica.

4. Una aspiradora como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el aparato de separación ciclónica (100) comprende al menos un ciclón adicional dispuesto en paralelo a la pluralidad de ciclones (104), y el ciclón o cada ciclón adicional tiene un cuerpo troncocónico con una pared exterior que no forma parte de la superficie externa de la aspiradora.

5. Una aspiradora como la reivindicada en la reivindicación 2 o 3 y la reivindicación 4, en la que el ciclón o cada ciclón adicional está dispuesto más cerca del eje (150) del aparato de separación ciclónica (100) que los ciclones equiangularmente espaciados alrededor del eje (150).

6. Una aspiradora como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que cada cuerpo (104a) es de forma troncocónica.

7. Una aspiradora como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que todos los ciclones (104) son sustancialmente de la misma forma y tamaño.

8. Una aspiradora como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que cada ciclón (104) tiene un extremo inferior más grande y un extremo superior más pequeño.

9. Una aspiradora como la reivindicada en la reivindicación 8, en la que el extremo más pequeño de cada ciclón (104) se abre a un área de recolección común.

10. Una aspiradora como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el aparato de separación ciclónica (100) comprende un ciclón de corriente ascendente (102) que tiene una pared exterior, al menos parte de la cual forma parte de la superficie externa de la aspiradora.

11. Una aspiradora como la reivindicada en la reivindicación 10, en la que la pared exterior del ciclón de corriente ascendente (102) es de forma sustancialmente cilíndrica.

12. Una aspiradora como la reivindicada en la reivindicación 11, en la que la pluralidad de ciclones (104) dispuestos en paralelo entre sí está situada completamente fuera de la pared exterior del ciclón de corriente ascendente (102).