Злой циклонный строительный пылесос. Эпизод 2

Продолжаю свои изыскания по теме хорошего строительного пылесоса.
Создаем новый циклонный пылесос — в 48 раз циклонистее прежнего!

↑ Предыстория

Предыдущий опыт создания собственного пылесоса был вполне удачным. Удалось создать изделие, на голову превосходящее промышленные образцы по производительности. Однако, и у него нашлись слабые места.
В конструкции всё же оставался бумажный фильтр, который рано или поздно забивался, а чистить его было не очень удобно. Наилучшая прочистка достигалась продуванием струей воздуха из компрессора, а компрессора на стройке чаще всего нет.
Кроме того, застрявшие микрочастицы задувались внутрь, что не идет ему на пользу. При первом включении после такой прочистки из мотора вылетало некоторое количество пыли.

Нам не хотелось мириться с потерей производительности по мере забивания фильтра, и мы решили попробовать очевидное решение: если можно создать циклонный фильтр, который отсеивает пыль средней тонкости, почему бы не создать точно такой же, но отсеивающий и самую тонкую пыль?

Напоминаю, как работает циклон:


Качество фильтрации циклона зависит от центробежного ускорения, которое придается воздуху внутри него. Чем выше скорость и чем меньше радиус вращения, тем более мелкие частицы он способен отсеивать. Скорость мы сильно увеличить не можем, значит надо уменьшать диаметр.

У крошечного циклона центробежное ускорение может быть просто запредельным (сотни и тысячи g!), но маленький циклон не может справиться с большим количеством воздуха. Чтобы не терять в сечении, нужно использовать их сразу много параллельно!

Посмотрите, как это сделано в пылесосах Dyson:


К сожалению, строительных они не делают, а бытовые на стройке не справятся, да и цены у них… заградительные. Но мы и сами не лыком шиты! Главное, что принцип сформулирован, и можно приступать к его воплощению.

↑ Изобретаем промпылесос аля Дайсон

Если вы хотите сделать несколько десятков циклонных фильтров, те конструктивные решения, которые опробованы на большом фильтре, не прокатят. Нужно создать более технологичную конструкцию, которую можно было бы сделать легко и быстро, при малых затратах.

Вот примерно что я придумал:

Воздушные каналы для всех циклонов формируются в одной цельной детали из фанеры. Рисуем в любой подходящей CAD программе, отдаем на лазерную резку. Конусы вклеиваются в ещё одну фанерку, в которой точно так же лазером вырезаны отверстия для них. Третья фанерка будет крышкой для всех конусов, в которую втыкаются выходные патрубки.

Сами конусы сначала хотел печатать на 3D-принтере, но передумал. Точнее, жаба переубедила! Профильные конторы заломили такую цену, что захотелось найти другое решение.

Подходящие конусы нашлись на Aliexpress. Вообще-то они предназначены для капельного полива цветов в горшках, но нам они вполне годятся. Хороший прочный пластик, годная геометрия, гладкие изнутри. Требуют лишь незначительной доработки — лишнее спиливается точилом за 15 минут.
Я заказал 48 штук, и именно под это количество нарисованы фанерные детали


Прикидываем аэродинамику. Выбираем суммарное сечение входных каналов несколько меньше сечения остального тракта, а выходных — несколько больше. Перерисовываем модель более тщательно:

Как видите, тут есть две камеры. В середине входная камера, из которой забирают загрязненный воздух входы циклонов.
Над циклонами выходная камера, через которую очищенный воздух попадает в мотор. Идеальным решением было бы подавать воздух во входную камеру снизу, но в нашем случае этому мешают компоновочные соображения, ведь мы модифицируем уже существующий пылесос. Придется пропустить трубу в нижнюю камеру сквозь верхнюю, а мотор сдвинуть на несколько сантиметров вбок. Ничего страшного, асимметрия на характеристики повлиять не должна.

Экспортируем шаблоны, отправляем на резку


Приходит вот такая красота:

↑ Сборка конструкции

Собираем на столярный клей. Для взаимной центровки деталей по контуру предусмотрены маленькие центровочные отверстия, в них следует вставить подходящие 3 мм стержни.

Клей лучше наносить без фанатизма. Излишки выдавятся в посадочные места для конусов и будут мешать при их вклейке.

Далее вклеиваем выходные патрубки на цианакрилат. Трубочки я нарезал из подходящих фломастеров. Диаметр выбран таким образом, чтобы проходное сечение было заведомо больше сечения входных каналов.

Наконец, вклеиваем конусы. Я забыл заснять, что и как оттуда срезается, но вроде и так всё понятно.
Работать с цианакрилатом следует только на свежем воздухе или под вытяжкой! Он едкий, воняет, режет глаза. Берегите здоровье!


После того, как сам фильтр готов, его нужно установить в пылесос.
Поскольку старые отверстия с новыми не совпадают, а всю деревяху менять не хочется, выпиливаем переходную фанерку.

Приклеиваем фильтр, просовываем трубу.
90-градусный патрубок вставлен для центровки при склеивании. Вообще в это отверстие вставляется труба заподлицо.

Вот так всё это выглядит в итоге. Почти ничем не отличается от исходного пылесоса, только кожух и труба уехали в сторону.

↑ Испытания пылесоса

Включение оставило двоякие впечатления.
Хорошая новость: эти «циклончики» фильтруют! На выходе чистейший воздух. Пыль не определятеся ни визуально, ни по запаху, хотя на её пути нет ни одной мембраны!

Однако, слабоват поток воздуха на входе. Упала мощность всасывания. Камни уже не засасывает. Похоже, не угадали с сечениями входных каналов. Тут компромисс: делаешь сечение больше — скорость воздуха ниже, фильтрация слабее, но производительность выше. Делаешь сечение меньше — всё наоборот. Короче говоря, вместо одной 6 мм фанерки с каналами следовало бы использовать две. Это удвоит сечение, уменьшит потери, но очистка от самой мелкой пыли может стать менее эффективной.

↑ Выводы

В нынешнем виде пылесос сносно работал бы как бытовой, но не как строительный.

По крайней мере мы получили то, что называется «proof of concept». Идея работоспособна, даже в нашей криворукой реализации, есть лишь некие сложности в деталях, но и они устранимы.

В ближайшее время мы проведем работу над ошибками, так что не за горами следующий эпизод циклонной эпопеи.

↑ Файлы

🎁Шаблоны для резки и 3D-модель (dxf/автокад)  1.56 Mb ⇣ 20

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации