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龙卷风式吸尘器的技术关键是龙卷风发生器的设计,电动吸尘器刚被发明

龙卷风式吸尘器的吸风口在离灰尘面有一定距离的情况下在吸风口与灰尘面之间引起一个龙卷风,布斯当时发明的吸尘器是个大家伙

如今随着居民生活水平的不断提高,对居家环境改善的要求也不断提高,以及消费观念的变化,在众多清洁家电之中,吸尘器可以说是公认的清洁神器之一。而龙卷风吸尘器是受关注度较高的品类。但依然还是有很多朋友不清楚龙卷风吸尘器的工作原理,今天就让小编带您去了解一下龙卷风吸尘器的工作原理跟龙卷风吸尘器价格吧。

理工男发明的白色家电

吸尘器的英文是Vacuum
Cleaner,直译过来应该是“成真空清扫器”。和20世纪很多精巧电气化的发明一样,19世纪末20世纪初,随着电气化的普及,人们渴望通过这种清洁便宜的能源来帮主人们进行家务劳动,曾经有很多人在思考让电器帮助主妇清扫房间。不过,第一个吸尘器产品专利却是一个改进自别人的发明。

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法国的吸尘火车

1901年,英国土木工程师布斯在伦敦参观美国工业发明展览,他看到一种车箱除尘器的表演。这种机器用压缩空气把尘埃吹入容器内,布斯认为此法并不高明,回到家后,他自己仿造了一个装置,不过反其道而行之,用强力电泵把空气吸入软管,通过布袋将灰尘过滤,清洁效果不错。于是,他在1901年8月申请了吸尘器专利,并成立了吸尘公司。布斯当时发明的吸尘器是个大家伙,他的公司把汽油驱动的真空泵装在马车上,在大街上“沿街叫卖”服务清扫服务,把三四条长长的软管从窗子伸进房间吸尘,和我们现在小巧的吸尘器完全不是一回事。不过,从那时起,一直到现在,吸尘器的原理基本没有太大变化。

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1910年,电动吸尘器刚被发明

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最具“流体力学原理”的吸尘器

现在,上过中学的人都能看明白吸尘器的原理:把夹杂着灰尘的空气吸进来,通过过滤网滤掉灰尘,排出干净空气。这种结构虽然简单,但是有一个顽疾:吸尘器末端的滤网(现在通常是布质或纸质集尘袋)会被越来越多的灰尘堵塞,这样会阻碍空气泵排出空气,让吸尘器吸力下降。有没有什么办法让吸尘器既能留住灰尘,又能保障顺畅排气呢?

1979年,英国人詹姆斯•戴森(James
Dyson)也苦恼于吸尘器日益肮脏的集尘袋和不断下降的吸力。他拆除了吸力渐弱的吸尘器中的集尘袋,并用纸板制成的气旋装置取而代之,创造了一台吸力永不减弱的无尘袋吸尘器。

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早期的戴森DC07吸尘器

这是一台利用流体力学原理的吸尘器:通过真空泵,在吸尘器机体内制造一个旋转的气旋,灰尘和各种杂质在其选中旋转起来,被自身的离心力甩出气旋中心,落到气旋周围的尘杯中。这样一来,气旋中心部分的真空区域始终是相对干净的空气,再也不用集尘袋这种累赘的设计了。

詹姆斯•戴森的设计和专利一开始并不被传统吸尘器厂商所看好,这其中有很多商业利益的阻挠。因为在1990年代,仅在英国,每年一次性集尘袋的销售额就超过100万英镑。于是从1993年开始,戴森成立的自己的公司,生产以自己名字为品牌的气旋式真空吸尘器。

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采用Radial Root Cyclone(多圆锥气旋)技术的DC37吸尘器

如今,戴森公司已经推了采用Radial Root
Cyclone(多圆锥气旋)技术最新款吸尘器DC37、DC45等型号。Radial Root
Cyclone(多圆锥气旋)技术采用在尘杯的顶端又增加了一圈圆锥型的小的气旋发生器,其作用原理就像我们见过的龙卷风:较大的颗粒和杂质在低空就被甩出,而较轻小的微粒会被卷的更高,旋转速度更快,最终被更大的离心力甩出。

如果是《生活大爆炸》里的Sheldon买吸尘器,一定会选择这款看上去有点像涡轮喷气发动机,原理上又符合流体力学的产品,虽然它价格大约是普通吸尘器的6~7倍。

除了气旋式吸尘器,戴森公司还具有“无扇叶风扇”气流倍增器(Air
Amplifier)的专利,看上去更加Geek范,而且更是空气动力学在家居生活中应用的典范哦。

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詹姆斯•戴森和他的气流倍增器

扩展阅读:

  • 《DIY戴森无叶风扇》:

参考文献:

  • 真空吸尘器:
  • James Dyson:

龙卷风吸尘器的工作原理

龙卷风式吸尘器是利用龙卷风气流的原理在吸风口不接触灰尘面(离灰尘面30毫米~100毫米)的情况下吸进灰尘或非金属颗粒物,可应用于普通吸尘器的吸风口进不去的容器内的吸尘,以及仪器或电器件内部的吸尘。

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龙卷风式吸尘器的吸风口在离灰尘面有一定距离的情况下在吸风口与灰尘面之间引起一个龙卷风,而在中间形成一个真空区,灰尘或颗粒物随龙卷风的流向进入真空区,再通过管路到达过滤器,从而实现吸尘。龙卷风式吸尘器的技术关键是龙卷风发生器的设计,主要参数:发生器锥形导向面的锥度;发生器吸风口的直径;吸风口与吹风口之间的高度。主要技术指标:吸尘面积;吸尘距离;灰尘外泄率。其中灰尘外泄率不能超过3%。

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通过真空泵和气旋发生装置,在吸尘器机体内制造一个旋转上升的涡旋,就像一场小规模的龙卷风,灰尘和各种杂质在涡旋中旋转起来,被自身的离心力甩出气旋中心,落到气旋周围的尘杯中。由于各种灰尘、杂质的质量不同,大块头的颗粒离心力大,最先甩出气旋中心,而小质量的颗粒会继续上升,我们看到在戴森吸尘器的顶部,还有一圈更小的圆锥体,这就是它采用的Radial
Root
Cyclone技术,微小质量的颗粒进入涡旋上层后,进入了这些直径更小的椎体,变成了直径更小的涡旋,圆周速度进一步提升,直到被自身的离心力甩出涡旋重心,落入周围的尘杯中。这样一来,气旋中心部分的真空区域始终是相对干净的空气,因此可以采用一个更加致密的滤芯来作为最后的屏障。

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