Dyson dulkių siurblio cikloninio oro srauto technologija

Kaip viskas prasidėjo: nuo įprastų dulkių siurblių iki revoliucijos

Kažkada dulkių siurbliai buvo gana primityvūs įrenginiai – tiesiog variklis su ventiliatoriumi, kuris siurbė orą per audinį ar popierinį maišelį. Problema buvo akivaizdi: kuo daugiau dulkių kaupėsi maišelyje, tuo blogiau siurblys veikė. Siurbimo galia mažėjo, o kartais reikėdavo net sustoti ir išpurtyti tą prakeiktą maišelį, kad bent kiek atgautų prarastą galią.

Būtent tokią situaciją 1970-ųjų pabaigoje stebėjo britų inžinierius James Dyson. Jis dirbo savo namuose ir pastebėjo, kad jo dulkių siurblys veikia vis prasčiau, nors maišelis dar nebuvo pilnas. Tai jį erzino, nes pagal logiką – jei maišelis nepilnas, kodėl siurblys turėtų prarasti galią? Atsakymas slypi mikroskopiškose dulkių dalelėse, kurios užkemša maišelio poras ir neleidžia orui laisvai tekėti.

Dyson prisiminė pramoninę įrangą, kurią matė medžio apdirbimo gamykloje – ten naudojami ciklonai, kurie atskiria pjuvenas nuo oro sukdami jį dideliu greičiu. Ir tada jam šovė mintis: o kas, jei tą patį principą pritaikyti dulkių siurbliui?

Ciklono fizika: kodėl besisukantis oras yra toks efektyvus

Cikloninio oro srauto principas iš tikrųjų nėra naujas – jį žmonija naudoja jau daugiau nei šimtmetį pramonėje. Bet kaip tai veikia? Įsivaizduokite tornadą, tik kontroliuojamą ir naudingą.

Kai oras su dulkėmis patenka į kūgio formos kamerą tangentine (liestine) kryptimi, jis pradeda suktis spirale. Čia įsijungia centrifuginė jėga – ta pati, kuri jus spaudžia į šoną, kai automobilis greitai įsisuka į posūkį. Dulkių dalelės, būdamos sunkesnės už orą, išmetamos į išorines ciklono sienas, o švarus oras lieka viduryje ir kyla į viršų.

Dyson suprato, kad šis principas gali veikti ir mažame dulkių siurblyje, bet tik jei suksis pakankamai greitai. Mes kalbame apie oro srautą, kuris juda greičiu iki 1600 kilometrų per valandą – tai greičiau nei daugelis lėktuvų! Tokiu greičiu net mažytės dulkių dalelės, kurios paprastai praeitų pro bet kokį filtrą, yra išmetamos į šonus ir nusodinamos.

Penkeri metai ir 5127 prototipai

Kai Dyson pradėjo eksperimentuoti su ciklonais savo namuose, jis nė neįsivaizdavo, kiek laiko tai užtruks. Nuo 1979 iki 1984 metų jis sukūrė 5127 prototipus. Taip, jūs nesupratote klaidingai – penkis tūkstančius šimtą dvidešimt septynis bandymus.

Kiekvienas prototipas buvo šiek tiek kitoks. Kartais ciklonas buvo per didelis, kartais per mažas. Kartais oro srautas sukosi per lėtai, kartais per greitai ir kėlė tokį triukšmą, kad ausys skaudėdavo. Dyson bandė įvairius kūgio kampus, skirtingus įėjimo taškus, įvairias medžiagas.

Didžiausia problema buvo ta, kad vienas ciklonas negalėjo sugauti visų dulkių dydžių. Stambios dalelės buvo lengvai atskiramos, bet smulkios – tos mikroskopiškos, kurios kelia alergiją – vis dar išsprūsdavo. Sprendimas atėjo, kai Dyson sukūrė dvigubo ciklono sistemą: pirmasis ciklonas sugauna stambiąsias daleles, o antrasis, mažesnis ir greičiau besisukantis, sugauna smulkiąsias.

Kaip veikia šiuolaikinis Dyson ciklonas

Dabartiniai Dyson dulkių siurbliai naudoja ne du, o net iki 14 ciklonų, veikiančių lygiagrečiai. Tai vadinama „Radial Root Cyclone” technologija, ir ji veikia kaip gerai suderinta orkestro partija.

Pirmiausia oras su dulkėmis patenka į pagrindinį, didžiausią cikloną. Čia išsiskiria stambios šiukšlės – plaukai, trupiniai, smėlio grūdeliai. Jos nukrenta tiesiai į skaidrų konteinerį, kurį matote ant siurblio. Jau šiame etape atsiskiria apie 75 procentų visų nešvarumų.

Bet likęs oras su smulkiomis dulkėmis dar nėra švarus. Jis nukreipiamas į mažesnių ciklonų grupę, išdėstytą ratu aplink pagrindinį cikloną. Šie mažesni ciklonai sukasi dar greičiau – kai kuriuose modeliuose oro srautas pasiekia net 100 000 G jėgą (tai šimtą tūkstančių kartų stipresnė už žemės traukos jėgą!).

Tokiame sūkuryje net mikroskopiškos dulkių dalelės, mažesnės nei 0,5 mikrono (tai maždaug šimtą kartų ploniau už žmogaus plauką), yra išmetamos į sienas ir nusodinamos. Rezultatas? Iš siurblio išeinantis oras yra švaresnis nei tas, kurį įkvėpiate paprastai kambaryje.

Kodėl nereikia maišelių ir kaip tai keičia viską

Tradiciniai dulkių siurbliai su maišeliais turi fundamentalią problemą: jie pradeda prarasti siurbimo galią iš pat pirmos minutės naudojimo. Net tuščias maišelis sukuria tam tikrą oro srauto pasipriešinimą, o kai jis pradeda pildytis, situacija tik blogėja.

Dyson cikloninė technologija šią problemą išsprendžia elegantiškai. Kadangi nėra jokio filtro ar maišelio, pro kurį turėtų prasiskverbti oras, siurbimo galia išlieka pastovi. Tai, ką Dyson vadina „no loss of suction” – siurbimo galios nepraradimas.

Be to, yra ir ekonominis aspektas. Per dulkių siurblio gyvenimo laiką (tarkime, 10 metų) jūs sutaupytumėte šimtus eurų, kurių nebereikia išleisti maišeliams. Taip pat tai ekologiškiau – nereikia nuolat pirkti ir išmesti vienkartinių maišelių.

Dar vienas neakivaizdus privalumas – matote, ką siurbiate. Tas skaidrus konteineris nėra tik dizaino elementas. Kai matote, kiek dulkių prisirinkę, suprantate, kada reikia ištuštinti. Be to, jei netyčia įsiurbėte ką nors vertingo (sakykime, auskarą ar žiedą), iš karto tai pastebėsite ir galėsite atgauti.

Praktiniai patarimai: kaip išlaikyti ciklonų efektyvumą

Nors Dyson siurbliai ir nereikalauja maišelių keitimo, tai nereiškia, kad jie visiškai nereikalauja priežiūros. Štai keletas patarimų, kaip užtikrinti, kad jūsų siurblys veiktų optimaliai:

Reguliariai ištuštinkite konteinerį. Nors jis gali sutalpinti nemažai dulkių, geriausia ištuštinti, kai pripildytas iki „MAX” žymos. Jei lauksite, kol bus perpildytas, dulkės gali pradėti trukdyti ciklonų veikimui.

Kas kelis mėnesius išplaukite ciklonų bloką. Taip, jūs galite jį išimti ir išplauti po vandeniu. Tik būtinai palaukite, kol visiškai išdžius (bent 24 valandas), prieš vėl naudodami. Drėgmė gali sugadinti variklį.

Neužmirškite filtrų. Nors Dyson ir garsėja be maišelių technologija, dauguma modelių vis dar turi HEPA filtrą po variklio, kuris sugauna pačias smulkiausias daleles. Šį filtrą reikia plauti kas mėnesį ar du, priklausomai nuo naudojimo intensyvumo.

Tikrinkite, ar nesusikaupė plaukų ant šepečio. Ciklonai veikia puikiai, bet jei šepetys apvyniotas plaukais, jis negalės efektyviai pakelti dulkių nuo grindų. Daugelis Dyson modelių turi specialų įrankį plaukams pašalinti.

Konkurencija ir ciklonų technologijos evoliucija

Kai Dyson patentas baigė galioti, kiti gamintojai puolė kurti savo cikloninius dulkių siurblius. Dabar beveik kiekvienas dulkių siurblių gamintojas turi bent vieną ciklonų modelį savo asortimente. Bet ar jie visi vienodi?

Atsakymas – ne. Skirtumas slypi detalėse. Kai kurie pigūs „cikloniniai” siurbliai iš tikrųjų naudoja tik vieną cikloną ir vis tiek turi papildomus filtrus, kurie gali užsikimšti. Kiti naudoja kelių ciklonų sistemas, bet jos sukasi ne taip greitai kaip Dyson.

Pats Dyson toliau tobulina technologiją. Naujausiuose modeliuose, tokiuose kaip V15 Detect, įdiegti lazeriai, kurie apšviečia grindis ir parodo net tas dulkes, kurių nematote plikąja akimi. Yra ir akustiniai jutikliai, kurie analizuoja dulkių dydį ir automatiškai reguliuoja siurbimo galią.

Įdomu tai, kad ciklonų technologija dabar naudojama ne tik dulkių siurbliuose. Ją galima rasti pramoniniuose oro valytuvuose, statybų aikštelėse, net kai kuriuose automobilių oro filtruose. Principas, kurį Dyson pritaikė namų aplinkai, dabar grįžta į pramonę, tik daug patobulintas.

Ar ciklonai tikrai verti savo kainos

Dyson dulkių siurbliai nėra pigūs – tai faktas. Jie gali kainuoti du ar net tris kartus daugiau nei tradiciniai modeliai. Bet ar ta investicija apsimoka?

Pažiūrėkime į skaičius. Tradicinio dulkių siurblio maišeliai kainuoja vidutiniškai 10-15 eurų už paką, o per metus jums gali prireikti 6-12 pakų, priklausomai nuo naudojimo. Tai 60-180 eurų per metus, arba 600-1800 eurų per dešimtmetį. Staiga tas Dyson neatrodo toks brangus, tiesa?

Be to, yra ir našumo klausimas. Jei jūsų dulkių siurblys praranda 50% siurbimo galios, kai maišelis pusiau pilnas, iš tikrųjų jums reikia dvigubai daugiau laiko išvalyti namus. Laikas – tai pinigai, kaip sako.

Alergiškiems žmonėms ciklonų technologija gali būti tikras išgelbėjimas. Kadangi nėra maišelio, kurį reikėtų keisti (ir dulkių debesio, kuris išsiskleidžia tai darant), mažiau dulkių grįžta į orą. O tie HEPA filtrai, kuriuos turi daugelis Dyson modelių, sugauna 99,97% visų dalelių, didesnių nei 0,3 mikronų.

Žinoma, ne visiems reikia tokio galingiausio sprendimo. Jei turite mažą butą ir siurbiate retai, paprastesnis modelis gali puikiai tenkinti jūsų poreikius. Bet jei turite didelį namą, gyvūnus, vaikus ar alergijų, cikloninis siurblys gali būti ne prabanga, o būtinybė.

Ką ateitis žada ciklonų technologijai

Technologijos nesustoja vietoje, ir ciklonų sistemos toliau evoliucionuoja. Naujausi tyrimai rodo, kad galima sukurti dar efektyvesnius ciklonus, naudojant kompiuterinį modeliavimą ir dirbtinį intelektą, kuris optimizuoja oro srauto trajektorijas.

Dyson jau eksperimentuoja su skaitmeniniais varikliais, kurie sukasi iki 125 000 apsisukimų per minutę – tai beveik penkis kartus greičiau nei Formulės 1 automobilio variklis. Tokie greičiai leidžia sukurti dar kompaktiškesnius ir galingesnius ciklonus.

Matome ir judėjimą link išmaniųjų dulkių siurblių, kurie ne tik siurbia, bet ir analizuoja, ką siurbia. Jie gali atpažinti dulkių tipą, pasakyti, ar jūsų namuose yra alergijų sukeliančių medžiagų, net įspėti, jei aptinka pelėsių sporas ar erkių ekskrementus.

Robotų siurbliai taip pat pradeda naudoti ciklonų technologiją, nors tai sudėtinga dėl erdvės apribojimų. Bet inžinieriai randa būdų sumažinti ciklonus, išlaikant jų efektyvumą. Galbūt netrukus turėsime robotus siurblius, kurie veikia taip pat efektyviai kaip rankinis Dyson.

Ekologijos požiūriu, ateities ciklonai gali būti pagaminti iš perdirbamų ar biologiškai skaidomų medžiagų. Dyson jau eksperimentuoja su anglies pluoštu ir kitomis lengvomis, bet tvirčiomis medžiagomis, kurios sumažina siurblio svorį ir energijos suvartojimą.

Taigi, nuo tos dienos, kai frustruotas inžinierius stebėjo savo prastai veikiantį dulkių siurblį, iki šiandienių sudėtingų daugelio ciklonų sistemų, ši technologija nužengė ilgą kelią. Ir, panašu, kelionė dar toli gražu nesibaigė. Kas žino – gal po dešimties metų mes net nebeliečiame dulkių siurblių, nes jie visiškai automatizuoti ir naudoja dar pažangesnes oro valymo technologijas. Bet viena aišku – ciklonų principas, tas pats, kurį gamta naudoja tornaduose ir uraganuose, pasirodė esąs vienas efektyviausių būdų atskirti kietąsias daleles nuo oro. Ir tai veikia ne dėl sudėtingos elektronikos ar brangių medžiagų, o dėl paprastos, bet genialios fizikos.