Архив рубрики: ‘Механика’

Типы пылесосов

Они такие разные

Сейчас все пылесосы делятся на несколько типов, все они отличаются схемой устройства и даже принципом фильтрации пыли.

Пылесосы с мешком.

Самый простой и привычный всем тип пылесосов, пыль, выбиваемая щеткой их поверхности ковра или собираемая с пола всасываеться через шланг и попадает в мешок, который одновременно является фильром. Как правило для удержания остаточной пыли за мешком ставится еще один фильтр, который надо иногда промывать.

Пылесосы HEPA.

Пылесос с фильром HEPA (High Efficiency Particulate Air или High Efficiency Particulate Absorbing) Фильтр частиц повышенной эффективности. Такие пылесосы обладают намного большей способностью удерживать пыль чем обычные мешковые. Вообще фильтры HEPA это фильтры тонкой очитки и применяются они обычно на выходе их пылесоса, для ужержания самых мелких частич, уже прошедших фильтрацию через мешок или другие фильтры. Они были изобретены для фильтрации воздуха, зараженного радиоактивной пылью в рамкая ядерной программы в США. Применялись напредприятих ядерной промышленности.

Фильтр представляет собой сложенный гармошкой волокнистого материала и корпуса-рамки удерживающего фильтр в сборе.

Эффективность таких фильтров оценивают по количеству частиц размером до 0.06 микрона на литр воздуха.  Подразделяются на классы

Пылесосы с таким фильтром часто используют в домах где есть люди страдающие аллергией и астмой.

Пылесосы с водным фильром.

Как было сказано в предыдущей статье пылесосы с водным фильром были изобретены в 1860

году изобретателем Даниэлем Хессом (Daniel Hess). Однако даже в наши дни это высокотехнологичные устройства. Принцип действия этих пылеосов таков:

При всасывании воздушный поток направляется в камеру с водой, где проходит скозь нее напрямую. Крупные пылинки, шерсть и прочие тяжелые частицы смачиваются водой и остаются в ней. Более мелкие, не смачиваемые в обычных условиях выныривают и подхватываемые воздушным потоком направляются в сторону центробежного сепаратора. Сепаратор это полый цилиндр с лопастями, вращающийся со скоростью 25 тыс оборотов в минуту, и создает мелкодисперсную взвесь из воды и мельчайших пылинок, которые в таких условиях смачиваются мельчайшими каплями воды и оседают на стенки сепаратора. Воздух выходит из сепаратора практически чистым благодаря специальной форме лопастей. Эффективность очистки воздуха с помощью сепаратора достигает 99,9991%. Игонда вместо сепаратора в таких пылесосах используеться фильтр HEPA.

Вихревые или циклонные пылесосы.

Пылесос Dyson

Их еще называют пылесосами без мешка для сбора пыли. Принцип действия основан на центробежной силе, которая действует на тело тем более, чем больше его масса. Вихревой пылесос снабжен несколькими циллиндрическими камерами-сепараторами, сужающимися книзу.

Воздушный поток вместе с засасанной пылью влетает на большой скорости в верхнюю (широкую) часть цилиндров. Тяжелые частицы (в данном случае пыль) сразу же выталкиваются к стенкам цилиндра и начинают об них тереться в вихре, постепенно теряя свою кинетическую энергию и оседая все ниже и ниже. На счет того, что форма сужается, потеря мощности и скорости происходит особенно эффективно. В конце концов пыль выпадает через отверстие в нижней части цилиндра и оказывается в пылесборнике ввиде цилиндра, который остаеться вытряхнуть и сполоснуть.

Воздух, выходит сверху цилиндра и направляеться в на следующий уровень сепарации. После прохождения всех (двух или трех) стадий очистки проходит через фильтр тонкой очистки HEPA, после чего выходит наружу.

Первый пылесос-циклон без мешка для мусора, CMS 1000, был запатентован компанией Amway в 1959 году. Компании Filter Queen и Regina выпускали циклонные пылесосы еще в 1928 году. Современные циклонные пылесосы были разработаны дизайнером Джеймсом Дайсоном (Sir James Dyson) в 1985 году. В основу своей идеи Дайсон положил принцип работы промышленных циклотронных сепараторов.

Моющие пылесосы.

Моющий пылесос был несбываемой мечтой многих домохозяек из бывшего СССР. Но когда они наконец стали доступны оказалось что это громоздкие машины, требующие надлежащего ухода и вообще относяться скорее к профессиональному оборудованию, как по цене, так и по сложности в обращении.

А принцип таких пылесосов прост. В насаадку во время уборки подается жидкость для мытья или обычная вода. Через форсунки на щетке вода распределяется по всей рабочей зоне, смачивает частицы пыли, а лишняя вода засасываеться обратно и подается в другой резервуар пылесоса, специально для отработанной воды.

Встроенные пылесосы

3 - розетки пылесоса, 4 - выброс на улицу, 6- сам пылесос в подвале

Встроенные пылесосы это пожалуй самый радикальный способ избавиться от пыли в доме впринципе. Такие пылесосы обычно используются в небольших гостиницах или в домах, заранее спроектированных с учетом такой системы. Внешне встроенный пылесос выглядит как розетка. Открыв герметичный лючок нужно вставить в него шланг с металлическим циллиндром, замыкающий контакты низковольтной сети и агрегат стоящий в подсобном помещении начнет свою работу. Т.к. все остальные воздуховоды будут в этот момент закрыты крышками, пылесосу хватить мощности прокачать весь трубопровод.

Производители утвержают, что пылесос удаляет практически 100% пыли, а также полностью освобождает помещение от мелкодиспресной взвеси, которая все равно остается в помещении после уборки другими пылесосами. Микроскопическая пыль, не задерживаемая ни одним фильром выбрасываеться непосредственно на улицу, через выхлопное окошко пылесоса.

История пылесосов

История создания и интересные факты

Пылесос уже стал настолько обыденным, что в воображении многих он представляется серым скучным агрегатом покрытым пылью и стоящим в углу на вечном хранении. Но удивительное, как водится, рядом, Мы, с присущим нам вниманием к деталям техники и механики решили повнимательнее присмотреться к пылесосам. Как современным, так и довольно старым.

История создания пылесоса

Как утверждают все аворитетные источники первый пылесос был изобретен и придуман в 1860 году изобретателем Даниэлем Хессом (Daniel Hess). Первый пылесос был с двумя водными фильтрами, т.е. модные и новые нынче пылесосы с водной очисткой были придуманы еще на заре пылесосостроения. Но тем не менее он никогда не производился.

Следующим стал пылесос Whirlwind, созданый в 1869 г. Ивом Маккафи из Чикаго. Стоит вспомнить о том, что в те времена электричества в привычном нам виде просто не существовало, поэтому все, на что могли надеяться домохозяйки это на силу собственных рук. В пылесососе Whirlwind вентилятор приводился в движение вращением ручки, одновременно с этим пылесос нужно было толкать.

После того, как в обиход широко вошли ДВС свой вариант пылесоса создал англичанин Сесил Бут (H. Cecil Booth). Его пылесос можно было назвать первым в мире промышленым пылесосом Puffing Billy (Пыхтящий Билли).

Первые модели этого пылесоса возились на конной повозке с командой из 4-х человек. Работали от дизельного двигателя, позже на них устанавливались электрические.
Шланги длинной до 30 метров заносили в окна домов. Несколько позже, когда Бут обзавелся постоянной клиентурой дамы собирались на cleantea — посмотреть за чашечкой чая на процесс уборки чудо-машиной.

Прославились Бут и Билли после того, как не много ни мало остановили эпидемию чумы, вычистив чумные бараки в лондонских доках. После этого его порекомендовали королевскому двору: необходимо было вычистить огромный и неподьемный голубой ковер Вестминского аббатства в преддверии коронации Эдуарда VII.
После этого подвига Бута «распиарили» по королевски, показывая его пылесос всем высокопоставленным гостям.

Компания Бута существует до сих пор и сейчас она называется Quirepace Ltd. Сейчас они занимаются не только промышленными пылесосами но и пневматическим траспортом.

Пылесос башенного типа

Классический пылесос башенного типа изобрел американец Джеймс Мюррей Спенглер (James Murray Spangler), работавщий уборщиком на фабрике кожевенных изделий Уильяма Хувера.
В 1907 году он смастерил свой пылесос из ручки от швабры, вениллятора, помещенного в корпус и наволочки, в которую задувалась пыль. Также он применил вращающуся щетку для большей эффективности устройства.
Но сам он не смог начать производство своих пылесосов, поэтому продал патент на изобретение Вильяму Генри Хуверу (William Henry Hoover).
Хувер усовершенствовал пылесос, поместив его в металлический корпус, снабдив более мощным мотором а также дополнительными щетками. В 1908 г. он выпустил пылесос Hoover Model 0. В настоящее время сохранилось два таких пылесоса.

Летающие пылесосы

Сейчас компания Hoover является практически синонимом слов «vacuum cleaner». Они выпускают широчайший спектр пылесосов всех форм и назначений. Одним из самый выдающихся их пылесосов был летающий Constellation. Принцип задумки был прост и гениален — зачем таскать с собой пылесос на колесиках, если он может летать за тобой по комнате. Первый пылесос на воздужной подушке был представлен в 1952 г. Но на практике он мог летать только над ковром, имел малую мощность всасывания и очень сильно шумел.
В 1972 году Constellation переродился и стал очень тихим даже по современным стандартам, но по прежнему не мог летать над ровным полом.

Чуть позже Hoover выпустили второй летающий пылесос назвав его Celebrity.

Недавно Hoover снова стал выпускать пылесос Constellation.
Его оснастили мощным 1440 ваттным мотором, новыми щетками, современным фильтром HEPA и начали выпускать в двух вариантах — в корпусе из нержавеющей стали и жемчужно белым.

Обновленный Hoover Constellation

Еще одним пионерами с сфере производства бытовых пылесосв стала фирма Electrolux. Но свое современно назвыание она получит позже. Её хозяином станет швед Аксель Веннер-Грен (Axel Wenner-Gren), который в 1910 году вдохновился идеей пылесосов.

В 1912 году Аксель с командой инженеров создал первый по настоящему бытовой пылесос Lux 1.

Дальнейшие работы по улучшению и одомашниванию пылесосов  привели к созданию Model V, сверхкомпактного домашнего пылесоса, которым можно было носить на плече. Эта модель стала основополагающей формулой на многие годы. Самым знакомым Россиянам пылесосом, сконструированным по этой схеме был советский пылесос «Ракета».

Горизонтальный переносной пылесос Ракета

Пылесосы плотно вошли в нашу жизнь. Однако при их использовании стоит помнить,  что мокрая уборка простой тряпкой более эффективна с точки зрения удаления пыли, чем самый лучший пылесос.

Турбийон — вращение внутри себя

Все очень сложно закручено.

Создатель турбийона.

В 1795 году гениальный изобретатель часовых механизмов Абрахам Луи Бреге (Abraham-Louis Breguet) нашел решение одной из самых больших проблем часовых механизмов ого времени. Он нашел способ побороть гравитацию, и связанные с ней погрешности хода. В то время часы были далеки от той точности, которую сейчас показывают даже самые простые и дешевые наручные часы.

Виной тому было гравитационное поле земли. Когда карманные часы лежали строго горизонтально, весь механизм был расположен перпендикулярно оси земного притяжения. Но такие ясные моменты случались в их жизни не часто, и большую часть своего времени pocketwatch проводили в специальном кармане, в вертикальном положении, когда на все детали действовали силы тяжести, заставляя пружину бороться с земным притяжением либо наоборот. А поскольку математический центр тяжести детали практически никогда не совпадал в физическим, ход часов еще более «уходил в разнос» в зависимости от положения часов в пространстве.

Само слово турбийон (tourbillon), французское, означает вихрь. Полное, авторское название Regulateur a Tourbillion. Официальным денм рождения турбийона считается 14 апреля 1801 года. Это дата, поставленная  Бреге на письме к французскому министру внутренних дел, с сообщением о его новом изобретении и просьбой закрепить за ним патент на 10 лет.

Сама идея турбйиона довольно проста — чтобы скомпенсировать влияние гравитации на подвижные и сбалансированные детали механизма, а именно баланс, спираль и спуск, нужно заставить вращаться вокруг собственной оси внутри корпуса часов! Додуматься, положим до этого мог любой хороший инженер, но гениальность Бреге в том, что он смог воплотить это в жизнь.

Устройство часов

Чтобы понять внутреннюю «кухню» часов с турбийоном, надо сначала хотя бы поверхностно изучить устройство обычных часов.

Сейчас все наручные и карманные часы устроены по одному принципу. Сердцем механизма является балансирный механизм, который сочетает в себе балансирное колесо, пружину, вилку, градусник и храповик.  В данной статье мы рассмотрим швейцарский спусковой механизм.

Швейцарский часовой механизм

Спусковой механизм приводит в движение колебательный элемент часов, в роли которого выступает балансирное колесо. Сам он получает энергию от зубчатой шестерни, которая получает энергию в виде толчков от пружины, или, как в случае с турбийонной системой, от двух пружин. Спусковой механизм, состоящий из вилки и храповика задает частоту колебания и ограничивает пружины от неконтролируемого раскручивания всей системы. Это позволяет храповику равномерно колебаться, вращаясь, двигая весь механизм отсчёта времени часов с постоянной скоростью. Одновременно с этим, маятник поддерживает колебания колеса, небольшими толчками. Одновременно с этим швейцарский спусковой механизм способен вновь запуститься самостоятельно после неудачного встряхивания.

Каждое колебание маятника, заставляет храповик поворачиваться на одну шестерню, из-за этого часы тикают. Для регулировки скорости колебания маятника используется градусник, специальный винт, выводящий из действия некоторую часть пружины маятника.

Принцип действия турбийона.

И вот, чтобы обеспечить безукоризненный ход часов, Бреге ставит весь спусковой механизм на раму, которая постоянно вращается вокруг своей оси, устраняя погрешности хода. Один оборот турбийона обычно равен одной минуте, что позволяет использовать эту частоту заодно и для задания хода секундной стрелке.

Спусковой механизм закреплен на платформе — «каретке», также на ней закреплено зубчатое колесо в виде короны, или триб, он вращается вместе с храповиком, и передает вращение «наружу», через колесную передачу, от которой впоследствии приводятся в движение стрелки и весь механизм.

Турбийон очень сложен изготовлении, сам Бреге собрал всего 30 подобных механизмов. Даже сейчас механихм весом всего несколько карат может состоять из нескольких десятков деталей, и порой доходить до сотни.

Вы представляете себе, сколько деталей в наручных часах, с турбийоном, полным набором стрелок, автоподзаводом и например указанием дня и месяца, а также дня или ночи? Поэтому даже сейчас, с появлением лазерной прецизионной резки металлов и новейших способов их обработки даже самые именитые компании выпускают не более 10-20 турбийонов в год. Сегодня необходимость в этом теническом изыске отпала, поскольку часы и без того стали точными, и остается в конструкции только самых дорогих из них, как дань высокому часовому искусству.

Существуют не только «минутные» турбийоны, создавались и создаются механизмы со временем обращения 4,6 или 8 минут. В начале 20 века создавались часы с поворотом катерки 52,5 минуты, 59 минут и 60 минут. Для получения такой скорости вращения в каретку помещалось еще одно промежуточное колесо, ходящее в зацепление с трибом.

Турбийон это красиво

На данный момент существует две основные схемы по которым собираются турбийоны. Первая — классическая, когда каретка закреплена с обоих сторон по оси вращения. Такой способ крепление предполагает размещение с лицевой части механизма «моста», арочной конструкции, как правило с тремя точками опоры, через пролеты которой виден остальной механизм. В него встраивается шарикоподшипник, сделанный из рубинов.

Второй тип — парящий. Здесь мост отсутствует, а каретка закреплена только с одной стороны, таким образом ничто не мешает любоваться работой механизма.

С появлением турбийона не утихали споры о его нужности и полезности. По сути он хорошо работает только тогда, когда часы находятся в вертикальном положении, в горизонтальном он не нужен. И вообще наручные часы иногда принимают весьма нестандартные положения в пространстве.

Ответом на все эти споры послужила разработка двухосевого турбийона, которыйдвигался не только по собственной горизонтали, но и оборачивался по вертикали.

Двухосевой турбийон

Такая конструкция запатентована еще в 1978 году англичанином Энтони Рэнделлом и реализована в экспериментальных карманных часах. Но такой турбийон занимал крайне много места, и до 2003 года в карманные часы не помещался никем. Это удалось только Франку Мюллеру и прецизионным технологиям. Часы Revolution 2 обладают именно таким турбийоном.

При всей своей сложности, этот турбийон еще и вращается с разной скоростью. На циферблате часов размещены две стрелки: правая отсчитывает минуты, и заодно оборот турбийона по оси баланса, а вторая показывается его обороты по перпендикулярной оси и имеет 8 минутную разметку.

Механизм турбийона в часах Joseph Chevalier
Калибр CH 1760

Полноценный подшипник из рубинов, размером около миллиметра

Весь механизм турбийона отдельно

фото взяты с сайта horology.ru

Чтобы понять что такое турбийон на деле надо один раз увидеть.