Пылесборник

Напольный пылесос

Пылесо́с — устройство, которое создаёт разрежение воздуха с помощью воздушного компрессора, что позволяет ему всасывать пыль и грязь; пыль собирается фильтрующей системой внутри пылесоса. Пылесос обычно используется для очистки полов и ковровых покрытий.

Первые пылесосы были изготовлены в США в 1869 году.

Основными узлами современного пылесоса являются электродвигатель и вентилятор, вмонтированные в корпус. Комплектуются гофрированным шлангом с различными насадками.

Пылесосы бывают напольные, ручные, ранцевые, автомобильные, щётки-пылесосы и др. Наиболее распространены напольные пылесосы. По способу утилизации пыли пылесосы делятся на модели с мешком (пылесборником), с контейнером (т. н. «циклон») и модели с водяным фильтром.

В начале XXI века появился принципиально новый класс пылесосов — пылесосы-роботы, выполняющие уборку без вмешательства человека, такие как «

Основные характеристики пылесоса — это мощность всасывания (обычно считается достаточной величина в 300 Вт) и потребляемая мощность.

По источнику питания пылесосы бывают с питанием от электросети переменного тока (в России ~220 вольт) и с питанием от автомобильной сети постоянного тока (12 вольт).

В пылесосах с питанием от сети переменного тока наиболее часто применяется универсальный коллекторный двигатель (УКД).

История изобретения

Пылесосы XIX века

Первый известный патент на пылесос, патент США № 29077, получен 10 июля 1860 года американцем Дэниелом Хессом из Айовы. «Подметатель ковров», как назвал своё устройство изобретатель, был оборудован вращающейся щёткой и сложной системой мехов для создания всасывающего воздушного потока. По пути воздух проходил через две водяные камеры с целью очистки от пыли и грязи. Нет никаких свидетельств, что такая машина когда-либо производилась.^[1]

В 1868 году Айвз Макгаффни (Ives W. McGaffney) из Чикаго изобрёл пылесос «Уирлвинд» (Whirlwind). В верхней части пылесоса располагалась ручка, соединённая ременным приводом с вентилятором. Ручка приводилась в движение рукой. Пылесос был лёгким и компактным, но неудобным в эксплуатации из-за необходимости одновременно крутить ручку и толкать устройство по полу.^[2] Макгаффни получил патент на своё изобретение 5 июня 1869 года и стал продавать его, основав бостонскую компанию American Carpet Cleaning Company. Стоил пылесос 25 долл. — немалая сумма по тем временам (в то время один американский доллар составлял около 23 грамм серебра^[3][4]). Большинство пылесосов Макгаффни были проданы в Чикаго и Бостоне, и часть их, вероятно, сгорела в Великом чикагском пожаре. Лишь два «Уирлвинда» сохранились до наших дней, один из них экспонируется в историческом центре компании Hoover.^[5]

Вслед за Макгаффни другие изобретатели также стали производить и продавать механические пылесосы.

3 октября 1899 года Джон С. Тормен (John S. Thurman) получил патент США № 634042 на бензиновый пылесос. Некоторые исследователи считают его изобретателем первого пылесоса с мотором.^[1]

Патент на электрический «подметатель ковров и собиратель пыли» получила в декабре 1900 года Коринн Дюфур (Corinne Dufour) из Саванны, Джорджия. Её пылесос обладал двумя вращающимися щётками и электрическим насосом, а пыль собиралась на мокрую тряпку.^[6] Устройство было непрактичным и не пользовалось спросом.

Начало XX века

В 1901 году британец Хьюбер Сесил Бут получил патент на электрический пылесос. Он обратил внимание на применявшееся в поездах устройство для сдувания пыли с сидений и решил, что было бы гораздо практичнее всасывать пыль. Для проверки идеи Бут положил платок на сиденье обеденного стула и попытался всосать ртом как можно больше пыли. Обнаружив, что пыль собралась на нижней части платка, он понял, что его идея работоспособна. Бут сконструировал большое устройство, известное как Puffing Billy, приводимое в движение сначала нефтяным, а потом электрическим мотором. Устройство перевозилось лошадьми и парковалось снаружи дома, а для чистки ковров использовался 30-метровый шланг, протягивавшийся через окно. Бут основал British Vacuum Cleaner Company. Среди клиентов Бута была королева Виктория, а также британское адмиралтейство: очистив от пыли бараки британских моряков, компания Бута положила конец эпидемии чумы.^[1] Интересен случай, происшедший с Бутом после чистки монетного двора: его задержала полиция, обвинив в краже золота. Дело в том, что Бут забыл выбросить пыль, и в его пылесосе скопилось большое количество золотого песка. В первые годы XX века в Британии даже вошли в моду vacuum cleaner parties: леди из высшего общества пили чай, наблюдая, как служащие Бута чистят ковры в доме.

Аналогичную компанию основал Джон С. Тормен в Сент-Луисе. Услуги его компании стоили 4 долл. в 1903 году.

Один из первых пылесосов — Elmo производства компании «Сименс», 1906 г.

Ещё продолжали совершенствоваться и механические пылесосы. В 1905 году Уолтер Гриффитс из Бирмингема создал «Griffith’s Improved Vacuum Apparatus for Removing Dust from Carpets», использовавший меха для засасывания пыли. Его пылесос был портативным, компактным и напоминал современные пылесосы.

Между 1903 и 1913 годами изобретатель Дэвид Т. Кенни из Нью-Джерси получил 9 патентов на технологии, связанные с пылесосами. В 1919 году была основана Ассоциация производителей пылесосов, членство в которой требовало лицензии на его патенты.

В 1910 году П. А. Фискер (P. A. Fisker) запатентовал электрический пылесос, название которого он взял из телеграфного адреса компании: Нилфиск. Этот пылесос весил всего 17,5 кг и мог приводиться в действие одним человеком. Компания, основанная Фискером и его компаньоном Нильсеном (Nielsen) существует до сих пор и называется Nilfisk-Advance.^[7]

Nilfisk Vacuum cleaner of 1920

Но ещё до Фискера, в 1907 году, Джеймс Мюррей Спранглер создал портативный электрический пылесос из вентилятора, палки от швабры, и наволочки от подушки. Критически важным элементом пылесоса была вращающаяся щётка. Не имея средств для самостоятельного производства пылесосов, Спранглер продал свой патент на пылесос с вращающейся щёткой (полученный им в 1908 году) мужу своей кузины, У. Х. Хуверу (W. H. Hoover).

Хувер

Фирма «Упряжь и кожаные товары Хувера» искала новую продукцию, которую она могла бы производить, потому что спрос на упряжь падал по мере распространения автомобилей. Электрический пылесос Спраглера стал находкой для компании. Их первый пылесос назывался «Модель О», стоил 60 долл. и стал необычайно популярным. В том же 1908 году российский журнал «Электротехник» писал^[8]:

Говорить о вреде пыли, об опасности заражения с её помощью различными инфекционными заболеваниями значит повторять давно известные истины. Менее известно, что чистка щётками и метение совершенно бесполезны, так как лишь переносят пыль с одного места на другое… Между тем полная очистка всех вещей и помещений вполне доступна при помощи электропневматических пылевсасывателей. Они работают от тока для освещения и расходуют ничтожное количество энергии. Правда, стоят они всё ещё недёшево, но единовременный расход 130—170 руб. вполне окупается.

Компания Hoover существует до сих пор. Слово hoover в Англии и Ирландии является синонимом слова vacuum cleaner (пылесос).

Хувер знаменита также разработанным ей в 1952 году необычным пылесосом Hoover Constellation, висящем на создаваемой им воздушной подушке. Такие пылесосы были шумными, маломощными, и не могли создать воздушную подушку над коврами. Но Hoover Constellation остаются интересной машиной.

В 1959 году Hoover усовершенствовала Hoover Constellation. Новая версия их пылесоса была тихой даже по современным стандартам и могла зависать над коврами, но на твёрдом полу струя воздуха гоняла пыль по всему полу. Модель производилась до 1980 года.

Hoover Constellation, модель 1960 года

Недавно Hoover вновь начала производить Hoover Constellation (модели под номерами S3341 и S3345). Новая модель включает фильтр HEPA, 12-амперный мотор, вращающуюся щётку, приводимую в движение турбиной, и новую версию ручки, которая раньше ломалась.

Другой зависающий пылесос Hoover назывался Celebrity и производился в конце 1960-х — начале 1970-х годов Он имел форму летающей тарелки. Вскоре, однако, фирма добавила колёсики и превратила пылесос в обычную ездящую по полу модель.

После Второй мировой войны

В течение многих лет пылесосы оставались предметом роскоши, но после Второй мировой войны они стали распространённым у среднего класса предметом обстановки. Пылесосы больше распространены в западных странах, поскольку там часто встречаются большие ковры, а также вследствие несравненно более высокого уровня жизни и бытовой культуры.

Пылесосы на циклонном принципе (используется центробежная сила для отделения пыли и твёрдых частиц) стали популярны в 1990-х, хотя некоторые компании (в частности, Filter Queen и Regina) производили такие пылесосы с 1928 года. Первый пылесос без мешка для мусора, CMS 1000, запатентован компанией Amway в 1959.^[9][10] Современные циклонные пылесосы созданы британским дизайнером Джеймсом Дайсоном в 1985 году путём адаптации промышленных циклонных сепараторов. Первые его циклонные пылесосы продавались в 1980-е годы в Японии по 1800 долл. за штуку, а в 1995 году следующая версия пылесоса, DC01, стоила в Великобритании уже 200 фунтов стерлингов. Несмотря на стоимость вдвое выше, чем у обычного пылесоса, Dyson стал самым популярным пылесосом в Великобритании.

Циклонный пылесос Dyson DC07

Циклонные пылесосы не используют мешок для мусора, вместо этого пыль попадает в цилиндрическую ёмкость, которая может отделяться от пылесоса. Воздух и пыль попадают в ёмкость по касательной к её стенкам, создавая вихрь. Центробежная сила прижимает пыль к краю ёмкости, а очищенный воздух из центра ёмкости проходит через каскад всё более тонких фильтров и выбрасывается. Первый фильтр — самый грубый, он задерживает частицы, которые повредили бы следующие фильтры. После Дайсона, многие другие фирмы, включая Хувер, также выбросили на рынок свои модели циклонных пылесосов, и сейчас самые дешёвые модели не дороже, чем обычный пылесос.

С начала 2000-х многие компании стали производить «роботизированные пылесосы», такие как [11]^[12] Большинство роботизированных пылесосов предназначены для домашнего пользования, хотя есть и офисные модели.

В 2004 году британская компания выпустила Airider — пылесос, способный, подобно Hoover Constellation, висеть на воздушной подушке.

В 2008 году испортился пылесос Электролюкс после того, как проработал 70 лет.^[13]

Виды пылесосов

Пылесос со сменным пылесборником

Сюда относят модели с фильтрующим мешком-пылесборником, в котором при уборке задерживается и собирается пыль, грязь и другие мелкие частицы. Пылесборник как правило устанавливается внутрь пылесоса.

Различают две основные категории пылесборников:

1. Постоянные матерчатые пылесборники — постоянно находятся внутри пылесоса и вытряхиваются по мере наполнения, после чего, устанавливаются обратно в пылесос. Постоянные пылесборники сделаны из ткани и неэффективны, поскольку задерживают только крупную пыль, пропуская и распыляя в воздухе после уборки самую опасную мелкую фракцию пыли, аллергены и сапрофиты.
2. Сменные пылесборники — изготавливаются из бумаги или композиционного нетканого материала^[14] и выбрасываются при заполнении, после чего в пылесос вставляется новый пылесборник. Лучшие модели нетканых пылесборников способны задерживать пыль до 0,3 микрон (аллергены, микробы и запахи) и достигают класса фильтрации HEPA10.

Пылесос-циклон

Сюда относят модели с встроенным фильтром-циклоном, в котором при уборке задерживается и собирается пыль, грязь и другие мелкие частицы за счёт использования центробежных сил. В 1986 году был выпущен первый пылесос с циклонной системой фирмы Dyson. Преимущества пылесосов-циклонов перед классическими пылесосами со сменными пылесборниками не столь очевидны, как очевидна существенная разница в их цене. Ошибка производителя в проектировании циклона пылесоса оборачивается для потребителя частой заменой выходного фильтра тонкой очистки воздуха…

Пылесос с аквафильтром

Принцип фильтрации в данных пылесосах основан на распылении потока воздуха в ёмкости с водой. Тяжёлая пыль задерживается непосредственно в ёмкости с водой, а мелкая высокодисперсная пыль отделяется в специальном сепараторе, конструкция которого различается у разных производителей.

Первооткрывателем технологии очистки воздуха водой является американская фирма Rexair, которая на сегодняшний день представляет бытовой пылесос Rainbow E2. Ключевым компонентом системы Rainbow является сепаратор. Сепаратор создаёт обратную тягу, пропуская молекулы воздуха, но останавливая более крупные молекулы воды и пыли. При этом пылесос не имеет стандартных тканевых фильтров, кроме выходного HEPA. На выходе таких систем степень очистки воздуха достигает 99,7 % и выше.

Снятие патентной защиты с сепаратора образца 1956 года способствовало появлению на рынке гидропылесосов с аналогичной технологией сбора пыли, разработанных другими фирмами (Hyla, Roboclean, Pro-Aqua, Delvir, Delphin и т. д.).

Применение сепаратора значительно уменьшает мощность всасывания из-за создания обратного потока воздуха, но эта мощность сохраняется на протяжение всей уборки, что не скажешь про пылесосы с мешками и тканевыми фильтрами.

Для успешной фильтрации с помощью сепаратора необходим качественный высокоскоростной двигатель, в некоторых моделях скорость вращения достигает 27 000 оборотов в минуту. Поэтому цены на сепараторные пылесосы находятся в высоком ценовом диапазоне 1500—3000 долл.

Отказавшись от применения сепаратора, но используя один тканевый фильтр перед двигателем, компания Karcher выпустила на рынок довольно успешную модель пылесоса 5500. В нем применяется технология циркуляции воды благодаря использования перегородок внутри резервуара с водой. Такая конструкция позволила значительно увеличить мощность воздушного потока, которая может незначительно уменьшиться при загрязнении фильтра. Но при смене воды каждые 10-15 минут уборки, фильтр остаётся практически чистым и не требует мытья в течении 2-5 уборок. Подобную технологию применяют и другие компании.

Из минусов данной конструкции можно отметить меньшую защищённость к возможному попаданию воды на фильтр, и далее на двигатель, что практически отсутствует в сепараторных моделях.

Примечания

В Викисловаре есть статья «пылесос»