Odkurzacze są jednym z najbardziej poręcznych domowych urządzeń czyszczących używanych obecnie. Jego prosta, ale skuteczna konstrukcja wyeliminowała konieczność ręcznego czyszczenia kurzu i innych małych cząstek z powierzchni, a sprzątanie domu stało się bardziej wydajne i dość szybkie. Używając tylko ssania, próżnia usuwa brud i przechowuje go do usunięcia.

Jak działają ci bohaterowie domu?

Podciśnienie

Najprostszym sposobem na wyjaśnienie, w jaki sposób odkurzacz może zasysać zanieczyszczenia jest myślenie o nim jak o słomce do picia. Kiedy bierzesz łyk napoju przez słomkę, działanie ssania tworzy ujemne ciśnienie powietrza wewnątrz słomki: ciśnienie, które jest niższe niż w otaczającej atmosferze. Podobnie jak w filmach kosmicznych, gdzie wyłom w kadłubie statku kosmicznego zasysa ludzi w kosmos, odkurzacz wytwarza podciśnienie wewnątrz, które powoduje przepływ powietrza do niego.

Silnik elektryczny

Odkurzacze wykorzystują silnik elektryczny, który obraca wentylator, zasysając powietrze – i wszelkie małe cząsteczki złapane w nim – i wypychając go na drugą stronę, do worka lub zbiornika, w celu wytworzenia podciśnienia. Można by pomyśleć, że po kilku sekundach przestanie działać, ponieważ można tylko wpuścić określoną ilość powietrza do ograniczonej przestrzeni. Aby to rozwiązać, podciśnienie ma otwór wylotowy, który wypuszcza powietrze z drugiej strony, umożliwiając normalne funkcjonowanie silnika.

Filtr

Powietrze jednak nie tylko przechodzi i zostaje wyrzucone z drugiej strony. Byłoby to bardzo szkodliwe dla ludzi korzystających z próżni. Dlaczego? Poza brudem i kurzem, które zbiera próżnia, zbiera również bardzo drobne cząstki, które są prawie niewidoczne dla oka. Jeśli są wdychane w wystarczająco dużych ilościach, mogą spowodować uszkodzenie płuc. Ponieważ nie wszystkie te cząstki są uwięzione przez worek lub zbiornik odkurzacz przepuszcza powietrze przez co najmniej jeden filtr dokładny i często filtr HEPA (wysokowydajny filtr zatrzymujący cząstki stałe), aby usunąć prawie cały kurz. Dopiero teraz powietrze jest bezpieczne do ponownego oddychania.

Dodatki

Moc odkurzaczy zależy nie tylko od mocy silnika, ale także od wielkości portu wlotowego, części zasysającej. Im mniejszy rozmiar wlotu, tym większa moc ssania jest generowana, ponieważ wyciskanie tej samej ilości powietrza przez węższy korytarz oznacza, że powietrze musi poruszać się szybciej. Z tego powodu osprzęt do odkurzaczy z wąskimi, małymi portami wejściowymi wydaje się mieć znacznie większe ssanie niż większy.

Istnieje wiele różnych typów odkurzaczy, ale wszystkie działają na tej samej zasadzie tworzenia podciśnienia za pomocą wentylatora, zatrzymując zasysany brud, oczyszczając powietrze wylotowe, a następnie uwalniając je. Bez nich świat byłby bardziej brudny. Więcej dowiesz się tutaj.

Szczotki i worki do odkurzacza

Ssanie utworzone przez obrotowy wentylator odkurzacza tworzy przepływający strumień powietrza poruszający się przez port wlotowy i wylotowy. Ten strumień powietrza działa jak strumień wody. Poruszające się cząstki powietrza ocierają się o luźny kurz lub zanieczyszczenia podczas ruchu, a jeśli zanieczyszczenia są wystarczająco lekkie, a ssanie jest wystarczająco silne, tarcie przenosi materiał przez wnętrze odkurzacza.

Jest to ta sama zasada, która powoduje, że liście i inne zanieczyszczenia unoszą się w strumieniu. Niektóre konstrukcje próżniowe mają również obrotowe szczotki w porcie wlotowym, które wyrzucają kurz i brud luźno z dywanu, dzięki czemu można go odebrać przez strumień powietrza. Gdy powietrze wypełnione brudem trafia do otworu wylotowego, przechodzi przez worek odkurzacza.

Worki te są wykonane z porowatego materiału tkanego (zazwyczaj tkaniny lub papieru), który działa jak filtr powietrza. Małe otwory w torbie są wystarczająco duże, aby przepuścić cząstki powietrza, ale zbyt małe, aby większość cząstek brudu mogła się zmieścić. Tak więc, gdy prąd powietrza przepływa do torby, całe powietrze porusza się przez materiał, ale brud i zanieczyszczenia zbierają się w torbie.

Worek odkurzacza można umieścić w dowolnym miejscu wzdłuż ścieżki między rurą wlotową a wylotem, o ile przepływa przez niego prąd powietrza. W odkurzaczach pionowych worek jest zazwyczaj ostatnim przystankiem na ścieżce: natychmiast po przefiltrowaniu powietrze przepływa z powrotem na zewnątrz. W odkurzaczach zbiornikowych worek może być umieszczony przed wentylatorem, dzięki czemu powietrze jest filtrowane zaraz po wejściu do próżni.

Korzystając z tej podstawowej idei, projektanci tworzą wszelkiego rodzaju odkurzacze, o szerokim zakresie wydajności ssania.

Ssanie będzie silniejsze lub słabsze w zależności od:

  • Moc wentylatora: aby wygenerować silne ssanie, silnik musi obracać się z dobrą prędkością.
  • Zablokowanie korytarza powietrza: gdy duża ilość zanieczyszczeń gromadzi się w worku próżniowym, powietrze napotyka większy opór podczas wychodzenia. Każda cząstka powietrza porusza się wolniej z powodu zwiększonego oporu. Dlatego odkurzacz działa lepiej, gdy właśnie wymieniłeś worek, niż gdy odkurzasz przez jakiś czas.
  • Wielkość otworu na końcu portu wlotowego: ponieważ prędkość wentylatora próżniowego jest stała, ilość powietrza przechodzącego przez odkurzacz na jednostkę czasu jest również stała. Bez względu na rozmiar portu wlotowego, ta sama liczba cząstek powietrza będzie musiała co sekundę przechodzić do odkurzacza. Jeśli port będzie mniejszy, poszczególne cząstki powietrza będą musiały poruszać się znacznie szybciej, aby wszystkie mogły się przedostać w tym czasie. W miejscu, w którym prędkość powietrza wzrasta, ciśnienie spada, ze względu na zasadę Bernoulliego. Spadek ciśnienia przekłada się na większą siłę ssania w porcie wlotowym. Ponieważ tworzą one większą siłę ssania, węższe przystawki próżniowe mogą wychwytywać cięższe cząstki brudu niż szersze przystawki.

Kiedy podłączysz odkurzacz do prądu i włączysz go, rozpoczyna się jego praca:

  1. Prąd elektryczny napędza silnik. Silnik jest przymocowany do wentylatora, który ma kątowe łopatki (jak śmigło samolotu).
  2. Gdy łopatki wentylatora obracają się, wymuszają powietrze do przodu, w kierunku otworu wylotowego.
  3. Gdy cząstki powietrza są napędzane do przodu, gęstość cząstek (a tym samym ciśnienie powietrza) zwiększa się przed wentylatorem i zmniejsza się za wentylatorem.