CN101460084A - 灰尘过滤器以及包含此类过滤器的吸尘器 - Google Patents

灰尘过滤器以及包含此类过滤器的吸尘器 Download PDF

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Abstract

一种用于从气流中过滤出灰尘的灰尘过滤器，具有被折叠成为褶皱的行的过滤器膜(2)。褶皱致偏器(3A、3B)可移动地悬挂用于沿着褶皱的行移动以清洁过滤器膜(2)。当致偏器(3A、3B)以及褶皱处于未偏置状况时，致偏器(3A、3B)具有在褶皱之间延伸的自由端(9A、9B)，从而当致偏器(3A、3B)沿褶皱的行移动时，褶皱沿着行不断地被偏置和释放。致偏器(3A、3B)是柔性板(10A、10B)或者包括柔性板(10A、10B)，处于悬挂体(4)以及自由端(9A、9B)之间的柔性板(10A、10B)的至少一部分具有横截于致偏器(3A、3B)的移动方向的宽度，宽度随着距离远离悬挂体(4)而降低。由此，获得了刚性增强的致偏器，这有益于有效去除灰尘。

Description

灰尘过滤器以及包含此类过滤器的吸尘器
技术领域
本发明涉及一种用于将吸尘器中气流的灰尘过滤出去的灰尘过滤器，并且涉及一种装备有此类过滤器的吸尘器。此类过滤器还可以用作灰尘袋下游的第二过滤器或者灰尘分离旋流器(cyclone)，此类过滤器会由于形成附着至过滤器膜的灰尘块的灰尘颗粒而变得阻塞，当空气流通经过过滤器时所遇到的阻力增加，这将对吸尘器的吸入功率有所影响。定期清洁过滤器有助于避免吸入功率降低，而每次不必采用新的过滤器来替换被阻塞并导致吸入功率变得过低的原有过滤器。
背景技术
根据美国专利申请公开2005/0183233，提供了具有自由端的多个清扫元件，所述自由端可用于沿着过滤器元件的褶皱运动以将灰尘清扫或者搅动离开所述过滤器元件。
尽管这种清扫过滤器的方式是切实可行的，然而由于过滤器保持在吸尘器之中，并且被清除的灰尘保持在吸尘器内部，因而期望能够对清理过程的整体效率进行改进，尤其是关于清除细微灰尘方面。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种持续有效的方案，该方案允许从过滤器元件有效地去除灰尘、尤其是细微灰尘。根据本发明，通过提供根据权利要求1的过滤器来实现此目的。
由于在致偏器(deflector)的自由端和悬挂体(suspension)之间柔性板的至少一部分具有横断致偏器的可运动方向的宽度，该宽度随着距离远离悬挂体而降低，所以使用时在弯曲载荷相对较高的区域中，柔性板比使用时在弯曲载荷相对较低的区域中更具刚性。在没有不当降低持久性的情况下，这导致柔性板具有较高的整体刚性。由于在褶皱之上施加相对较高的力量、并且以相对较强的方式击打褶皱，从而提高的整体刚性在操作中可以有力地敲打和振动过滤器膜的褶皱，并且将灰尘有效地振动离开过滤器膜。由于柔性板刚性的提高，导致在释放之后柔性板相对快速地恢复无负载形状。致偏器朝向其原始形状的快速运动使得可能以较高频率偏置连续褶皱。此外，致偏器朝向其无负载位置的有力恢复还导致致偏器以高能量的冲击来击打相邻褶皱，从而将灰尘有效地敲打离开下一个褶皱。
柔性板刚性的提高还允许将具有较高刚性的褶皱进行偏置。褶皱刚性的提高导致褶皱在由致偏器释放之后快速弹回的运动。在被致偏器弯曲和释放之后，褶皱以高加速率和高减速率朝向其原始形状和原始位置返回，这导致更为有效地将积累的灰尘振动离开褶皱。
在从属权利要求中阐明了本发明的特定实施方式。
参考示例来详细描述本发明的其他方面、效果和细节，在示意性附图中示出了其中某些示例。
附图说明
图1是根据本发明的一个过滤器示例的透视图；
图2是图1所示过滤器的前部截面视图；
图3是装备有如图1和图2所示的过滤器的吸尘器的剖面图；
图4是根据本发明的过滤器的另一示例的透视图；
图5是图1至图3所示的过滤器的偏置条件下的致偏器以及两个褶皱的顶部截面图；以及
图6是根据图5的未偏置条件下的致偏器和褶皱的图示。
具体实施方式
在图1至图3以及图6中示出了根据本发明的过滤器的示例，该过滤器具有顶端元件5和底端元件6，褶皱的过滤器膜2处于两者之间。过滤器1的顶端元件5提供有空气通路7。轴4可旋转地悬挂于端元件5、6。轴4承载两个致偏器3A和3B。过滤器1通常是圆柱形过滤器套件(cartridge)，其中过滤器膜2永久地附接在端元件5、6之间。
过滤器膜2由一个或者多个薄片材料层形成，通过将所述材料进行褶皱以形成一行褶皱8。过滤器膜2可以由任意适合的商用过滤器材料来形成。尤其适用于作为过滤器层材料的是可以将灰尘容易地从其掸落的材料，诸如ePTFE。优选地，过滤器膜还具有用于支持的支撑层，支撑层基本不具有过滤功能。
根据本示例的过滤器1的过滤器膜2形成在褶皱的圆周圆柱壁之中，并且具有彼此结合的第一端和第二端，从而壁是环状的。过滤器膜2放置在顶端元件5和底端元件6之间，褶皱8是沿着从顶端元件5至底端元件6的方向，由此不但提供了扩大的过滤表面，而且还为过滤膜2提供了附加的强度。
轴4在顶端元件5和底端元件6两者中以轴承方式安装，并且向外延伸底端元件6以允许将轴耦合至用于驱动轴4旋转的驱动。轴4由通常的圆柱滤波器膜2悬挂在共轴位置。
至少当褶皱8和致偏器3A、3B处于未偏置状态的情况下，致偏器3A、3B分别从轴4延伸至褶皱8，并且分别具有在褶皱8之间突出的自由端9A、9B。当致偏器以及褶皱处于未偏置状态下时，自由端9A、9B优选地在过滤器褶皱8之间突出深度的5％至25％，并且更优选地是深度的10％至20％，所述褶皱深度是在两个连续褶皱壁之间的空隙的相对侧上的相邻褶皱壁的自由端定义的平面、到在两个连续褶皱壁之间的空隙的闭塞端所测量的深度，在每个褶皱的分支(leg)之间的角度优选的是小于25°。致偏器3A、3B各自包括从轴4朝向褶皱8延伸的柔性板10A、10B。
为了清洁过滤器膜2，通过旋转轴4来沿着褶皱8的行移动致偏器3A、3B的自由端9A、9B。因为致偏器3A、3B的未偏置自由端9A、9B在未偏置褶皱8之间延伸，当致偏器3A、3B沿着褶皱8移动时，褶皱8继而沿着行而偏置和释放。
当致偏器3A、3B抵靠褶皱8移动时，其自由端9向褶皱8的侧部施加力量，这导致两个褶皱8随着致偏器轴4的进一步旋转而弯曲。同时，柔性板10A、10B被弯曲至偏置的状态。图5示出了处于偏置状态的柔性板10A、10B。在特定时刻，致偏器3A、3B从褶皱8解除接合，并且褶皱8释放并朝向其未偏置状态弹回。此时，致偏器3A作为板簧朝向其未偏置状态弹回，并且将击打下一褶皱8，优选的是，在完全未偏置之前。根据褶皱8和致偏器3A的配置，致偏器3A一次可仅弯曲一个褶皱8、或者同时弯曲两个或者更多连续褶皱8，在另一褶皱8(部分地)弯曲之前仅释放褶皱8。同时由致偏器3A所弯曲的褶皱8的数量可以随着致偏器沿着褶皱行的移动而有所变化。尽管优选的是，在已经被偏置之后单独地释放褶皱8，还可以出现同时释放连续褶皱8的情况。
柔性板10A、10B各自具有与致偏器3A、3B横断移动方向的宽度，该宽度随着与轴4的距离增加而降低，其形成悬挂致偏器3A、3B的悬挂体。因为这一宽度是朝向悬挂体增加的，所以柔性板10A、10B在靠近悬挂体的位置处比距离悬挂体更远的位置处更具刚性，在使用中靠近悬挂体位置处的弯曲载荷相对较大，而在距离悬挂体更远的位置处的弯曲载荷相对较小。由此，相对于致偏器尖端的偏移，致偏器的刚性高于同等的致偏器，例如具有相同厚度和平均宽度的致偏器，而该致偏器的耐用性得到改进，这是因为弯曲变形在整个致偏器间更为平均地分布。尤其是，在靠近悬挂体的重载荷部分中的最大变形有所降低。
此外，相对较高的刚性允许致偏器将刚性的褶皱8充分地相对偏置，这比柔软的褶皱更为有效地掸落灰尘，这是因为刚性的褶皱弹回更为迅速。为了获取刚性的褶皱，对于4-10cm内部直径的过滤器，优选的是，过滤器膜具有至少150g/m2的支撑，并且优选的是200g/m2-300g/m2。优选的是，褶皱8以及致偏器的刚性是这样的：在褶皱释放的时刻，致偏器从未装载状态向变形状态的沿垂直于褶皱行的方向的变形最多等于，在释放该褶皱8时刻的从未装载状态向变形状态的沿垂直于褶皱行方向的每个褶皱的变形。
应该注意，尽管优选的是柔性板的宽度逐渐降低，然而更优选的是，该宽度与当自由端接合褶皱时施加于其上的弯曲力矩呈比例，还可以提供这样的宽度，该宽度仅在柔性板的半径长度的一部分上随着与悬挂体的距离降低，和/或该宽度逐步降低。
使用高刚性的致偏器3A、3B的另一优势在于，致偏器3A、3B在将过滤器褶皱8弯曲之后快速恢复其原始形状。这对于将下一褶皱8进行弯曲来说是必要的。有力地返回至其伸展的位置可以使得致偏器3A、3B以强有力的力量击打下一褶皱8，这可以使依附至过滤器膜2上的灰尘松动掉落。
致偏器3A、3B的自由端9A、9B具有弯曲的轮廓，并且更尤其是，在自由端9a、9B的中心部分，该轮廓的曲率半径大于自由端的侧部的曲率半径。当由致偏器3A、3B弯曲时，沿致偏器边缘24A、24B的中心部分路径的褶皱8的部分的偏置倾向于大于沿致偏器边缘24A、24B的部分路径的部分，更为偏向于致偏器边缘24A、24B的侧部。致偏器边缘24A、24B的弯曲的轮廓使得在致偏器3A、3B以及褶皱8之间的接触压力更为均匀地分布，由此将局部峰值载荷并且由此将褶皱8的局部损耗最小化。由此，在损耗导致过滤器泄露之前，可以更为频繁地清理过滤器膜。
此外，致偏器3A、3B的自由端9A、9B覆盖有塑料材料14。该塑料材料14比金属边缘更柔软并且更平滑，由此导致过滤器膜2的较小损耗。为了有效地对偏置器尖端进行注射模铸，有利的是提供如致偏器24A、24B中所示的凹陷。在此凹陷中，可以留下由注射门遗留的注入口而并不损坏过滤器膜。
如从图6最佳示出，致偏器3A、3B的自由端9A、9B至少部分地相对于可移动性34的所述方向或者意义而言反向预弯曲。这是有利的，因为这允许致偏器尖端以柔性板10A、10B的相对较小的特定变型来径向向内弯曲。
在本示例中，致偏器3A、3B的悬挂和标度，使得当致偏器3A、3B沿褶皱8的行从未装载状态(即，在未装载状态中被预偏置之前)下的基本平坦配置开始移动时，柔性板10A、10B塑性变形至如上所述的至少部分预弯曲的形状。由此，因为致偏器3A、3B预弯曲的程度依赖于过滤器膜2的褶皱8的刚性和位置，致偏器3A、3B预弯曲到的形状被精确调整至特定过滤器膜2的特征，当使用时致偏器3A、3B利用此特征进行操作。在根据本示例的过滤器中，这一特性特别有益，因为末端元件5、6永久性地捆绑至过滤器膜2，并且致偏器3A、3B安装在其间，并且由此，至少在实践上考虑为，与相同过滤器套件的过滤器膜2是不可分离的。根据此示例，当提供新的过滤器套件来替换旧的套件时，伴随而来的是在过滤器套件中预安装的不可分离的新致偏器。在新情况下，在没有向褶皱施加力的时候，致偏器在褶皱之间突出的距离优选的是至少1.5mm。在使用之后，由于致偏器以及褶皱的永久变形，此距离变得小于1.5mm。
根据本示例，过滤器1的致偏器3A、3B的柔性板10A、10B是安装在轴4并且在轴4的相对侧上延伸的单一公共板的一部分。
为了低制造成本，如果柔性板10A、10B由具有基本恒定厚度的平面薄片材料，例如，弹簧钢制成，则这是有利的。
优选的是，对于具有5cm内部直径的过滤器，柔性板是由具有0.15mm至0.25mm之间恒定厚度的弹簧钢制成。过滤器优选地具有4-10cm的内部直径。如果过滤器具有的内部直径小于或者大于5cm，则优选的是，分别针对小于或者大于对于5cm直径滤波器所优选的厚度范围来呈比例地选择弹簧的厚度，以便保持柔性板中的最大应力处于相同级别，这是由于假设在致偏器尖端的最大偏置将大约呈比例于过滤器直径以及由此随着褶皱的大小而增加。
图3示出了根据本发明的过滤器1如何在吸尘器11中形成根据本发明的吸尘器的示例。吸尘器11具有外部腔室17、中间腔室18以及流出腔室19。过滤器1放置在中间腔室18的中央，其中中间腔室18具有沿向上方向开口的空气通路7，并且过滤器1将由过滤器膜2界定的流出腔室19与中间腔室18分开。耦合至电动机26的扇15安装在空气通路7的下游。在吸尘器的较低部分中，电动机16定位并耦合至轴4用于驱动致偏器3A、3B沿着过滤器1的褶皱8旋转。软管12连接至吸尘器11的壳体并且在外部腔室17中开口。
在操作中，扇15驱动空气经由软管12和切线入口13来通过系统，由箭头20所示。空气流继续通过外部和中部环17、18，如箭头21所示，并且通过褶皱的过滤器膜2来进入腔室19。然后，被过滤的空气经由出口7上升离开过滤器1，并且经由通风缝隙来吹出吸尘器主体，分别如箭头23所示。
切线入口13导致空气和灰尘在外部的环形腔室17中流通。这产生了离心效应，该离心效应足够强以便尤其是将较大灰尘颗粒从空气流中分离至中间腔室18。较大颗粒将最终稳定在外部换17的底部。
由此，当空气通过过滤器膜2进入中央腔室19时，进入中间环形腔室18的空气至少在很大程度上仍然保持细粒度的被过滤出去的灰尘颗粒。
接着，灰尘颗粒附着至过滤器膜2，并在其表面上形成灰尘层，并且由过滤器导致的阻抗由此增加，这导致吸尘器11在软管12的入口端处生成较小的吸入功率。在很大程度上，通过将致偏器3A、3B沿着上文所述的褶皱8移动来去除所述灰尘层，优选的是，在扇15没有驱动空气流通过过滤器2的时候。褶皱8的激励导致灰尘层被掸落或者抖落离开过滤器膜2，并且下落至过滤器1之下的中间腔室的底部部分。可以通过沿缝隙25打开吸尘器并且排放所累积的灰尘来去除在外部和中间腔室17、18的底部部分所收集的灰尘颗粒。
在本示例中，空气携带的灰尘被引导从过滤器1的外部至过滤器1的内部来通过过滤器膜2。以此方式，从气流过滤出的灰尘积累在过滤器1的外部。由此，致偏器3A、3B被屏蔽远离多数灰尘，并且致偏器的操作不会受到大量灰尘以及类似于在致偏器周围累积的头发等物品的妨碍。
优选的是，电动机16适用于驱动致偏器3A、3B沿着褶皱8的行来旋转，在致偏器的自由端9A、9B处的圆周速度为至少0.3m/s，并且优选的是至少0.5m/s。
在规则的间隔，例如根据过滤器1的压力降级别、或者根据在使用吸尘器期间上次清洁之后的所经过时间，可以激活电动机16来沿着褶皱8来旋转轴4并且驱动致偏器3A、3B，同时扇15没有驱动气流通过过滤器2。在清洁处理期间，致偏器3A、3B的运动可以处于变化的速度并且可以被中断。旋转的方向可以被反向，但优选的是一直保持相同的方向。
从上文中，本领域技术人员应该理解，在权利要求书中阐明的本发明的框架还可以存在上文所述示例之外的许多变化。例如，致偏器还可以定位在过滤器的外部。还可以使得空气从过滤器的内部传送到过滤器的外部，而致偏器同样处于外部。代替两个致偏器的是，可以提供单个致偏器或者更多数量的致偏器。柔性板还可以由其他类型的材料制成，诸如包含纤维和基质材料的合成材料。此外，可以旋转过滤器而保持致偏器静止，或者可以以相反方向旋转过滤器和致偏器两者。在图4中，示出了一种备选实施方式，其中过滤器111是平面型过滤器。致偏器113在其自由端比在其连接端稍微较细，并且悬挂用于沿着褶皱112来上下运动以使灰尘松动。
尽管在附图和上文的描述中已经示出和描述了本发明，认为此类示出和描述是示出性或者示例性的，而并非限制性的；本发明不局限于所公开的实施方式。从对附图、本公开以及所附权利要求书的研究中，本领域技术人员在实践所要求的发明时，可以理解和实现对所公开实施方式的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他的元素或者步骤，并且不定冠词“一个”或者“一种”并不排除多个。单独的处理器或者其他单元可以实现在权利要求书中阐明的多个项目的功能。事实仅在于，在彼此不同的从属权利要求中阐明的特定措施并不意味将这些措施相结合使用不具有优势。在权利要求书中的任何参考标记均不得认为是对范围进行限制。
一种用于从气流中过滤出灰尘的灰尘过滤器，具有被折叠成为褶皱的行的过滤器膜。褶皱致偏器可移动地悬挂用于沿着褶皱的行移动以清洁过滤器膜。当致偏器以及褶皱处于未偏置状况时，致偏器具有在褶皱之间延伸的自由端，从而当致偏器沿褶皱的行移动时，褶皱沿着行被偏置并且接着被释放。致偏器是柔性板或者包括柔性板，处于悬挂体以及自由端之间的柔性板的至少一部分具有横截于致偏器的移动方向的宽度，该宽度随着距离远离悬挂体而降低。由此，获得了刚性增强的致偏器，这有益于有效去除灰尘。

Claims (11)

1.一种用于在吸尘器中从气流中过滤出灰尘的灰尘过滤器，包括：
-过滤器膜(2；112)，被折叠成为褶皱(8)的行；以及
-褶皱致偏器(3A、3B；113)，可移动地悬挂用于沿着所述褶皱(8)的行进行移动以清洁所述过滤器膜(2；112)，当所述致偏器(3A、3B)以及所述褶皱(8)处于未偏置状况时，所述致偏器(3A、3B；113)从悬挂物(4)突出至所述褶皱(8)并且具有在褶皱(8)之间延伸的自由端(9A、9B)，从而当所述致偏器(3A、3B；113)沿所述褶皱(8)的行移动时，所述褶皱(8)沿所述行被偏置并且接着被释放，
其中，所述致偏器(3A、3B；113)是柔性板(10A、10B)或者包括柔性板(10A、10B)，其中处于所述悬挂体(4)以及所述自由端(9A、9B)之间的所述柔性板(10A、10B)的至少一部分具有横截于所述致偏器(3A、3B；113)的所述移动方向(25)的宽度，所述宽度随着距离远离所述悬挂体(4)而降低。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述柔性板(10A、10B)是具有基本恒定厚度的平面薄片材料。
3.根据权利要求1或者2所述的过滤器，其中所述过滤器膜(2)具有第一端和第二端，所述第二端结合至所述第一端并且在流入或者流出空间周围延伸。
4.根据权利要求3所述的过滤器，其中所述过滤器膜(2)是褶皱的圆周圆柱壁的形式，并且所述致偏器(3A、3B)从与所述过滤器膜(2)共轴的轴(4)悬挂。
5.根据权利要求4所述的过滤器，包括至少两个所述致偏器(3A、3B)，所述致偏器(3A、3B)的所述柔性板(10A、10B)以公共板元件的形式安装至所述轴(4)并且在所述轴(4)的相对侧上从所述轴(4)突出。
6.根据前述一个或者多个权利要求所述的过滤器，其中所述致偏器(3A、3B)在移动性的方向或者意义上沿着所述褶皱可移动，并且其中所述致偏器(3A、3B)相对于移动性的所述方向或者意义而至少部分地向后预弯曲。
7.根据前述一个或者多个权利要求所述的过滤器，其中所述致偏器(3A、3B)悬挂和标度，使得当所述致偏器(3A、3B)沿着所述褶皱(8)的行从未装载状况的基本平坦的配置开始移动时，所述柔性板(10A、10B)塑性变形至相对于所述移动的方向或者意义而至少部分地向后预弯曲的形状。
8.根据前述一个或者多个权利要求所述的过滤器，其中所述致偏器具有自由端，所述自由端具有至少部分地弯曲的轮廓。
9.根据权利要求8所述的过滤器，其中在所述自由端的中央部分处，所述轮廓的曲率半径大于在所述自由端的侧部部分处的所述轮廓的曲率半径。
10.一种吸尘器，包括根据前述一个或者多个权利要求所述的过滤器(1)。
11.根据权利要求10所述的吸尘器，进一步包括用于驱动所述致偏器(3A、3B)沿着所述褶皱(8)的行运动的驱动，运动的速度相对于所述褶皱的尖端为至少0.3m/s，并且优选的是至少0.5m/s。
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