CN102300649A - 用于非接触式颗粒物去除的便携式装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于移除和/或捕捉被积聚在各种表面或物体的颗粒物的便携式装置。所述装置包括主体部和鼻部，其中，所述鼻部从所述主体部向外延伸。高压组件产生高压气流直接通向鼻部的喷嘴组件。所述喷嘴组件，高压气流可从多个喷嘴以一系列气流猝发被排放出，分散地接触颗粒物被移除的表面。每一个喷嘴的配置，以及所有喷嘴的总体安排及位置一起，被用于告知装置需要移除的颗粒物特征，且所述装置可结合真空气流在移除颗粒物后去除颗粒物。

Description

用于非接触式颗粒物去除的便携式装置

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2008年12月3日提交的美国临时申请第61119586号的优先权，其公开的全部内容通过参照纳入此处。

技术领域

本发明涉及一种不接触表面便可去除其上悬浮的或粘固的颗粒物及碎屑的装置，特别是，涉及一种用于移除积聚在各种表面上的颗粒物及碎屑的便携式装置。

背景技术

在许多环境中，悬浮的或粘固颗粒物及碎屑，如过敏原、灰尘、污垢、泥土和/或其他物质的存在，会产生各类问题。一些悬浮的或粘固的颗粒物及碎屑会积聚在各种表面并难以在需要时被移除或移动。此外，当大量的粘固颗粒物及碎屑已经充分地粘在表面时，将更难被移除或移动。

为管理、控制或影响悬浮的或粘固的颗粒物及碎屑的飘流或积聚，许多已知装置和程序被用于颗粒物及碎屑聚集的特定的环境或表面。例如，人们发明了用于建筑物内部的各类空气净化和清洁装置，通过该装置从建筑物的内部环境抽取空气，来通过该装置中的气流过滤并去除过敏原、灰尘或其他颗粒物。但是，此类装置无法完全消除粘固和积累的灰尘、过敏原、碎屑、污垢、沙子、泥土和/或其他悬浮的或粘固的颗粒物。

从一定的表面上去除粘固颗粒物及碎屑已被证明特别繁琐或困难。例如，从有许多小型可移动物品的区域上去除粘固颗粒物及碎屑，通常需要从底层支持面去除这些物品。

此外，去除这些小型物品自身上的粘固颗粒物及碎屑，同样已被证明相当繁琐。在一些设置中，须从底层支持面搬除小型物品并物理地操作，使小型物品的各个外表面向去除粘固颗粒物及碎屑的装置露出。

在家庭环境中，各种装置，如真空吸尘器及其附件，已相继出台，以减少执行粘固颗粒物及碎屑去除工作所需的时间。但是，此类装置大多数比较大和笨重。因此，用户在去除粘固颗粒物及碎屑时必须移动此类装置，如真空吸尘器，因为用户被如真空软管拴到装置上了。

同时，在家庭环境中，其他装置，如各种手持式真空气吸尘器也已被提出，以简化一些粘固颗粒物及碎屑的去除工作。但是，此类装置无法抽取足够的真空压力使顽固粘在表面的粘固颗粒物及碎屑移除，尤其是不实际接触表面的话。换而言之，手持式吸尘器所产生的真空压力通常不够强大来去除比如收藏品或制作精致的家具上的粘固颗粒物及碎屑。由于手持式真空吸尘器的用户经常接触灰尘表面，手持式吸尘器自身也被弄脏，因此，用户不愿意使用此类装置靠近精美的收藏品及类似物体。手持式真空吸尘器通常具有狭窄的横向延伸槽作为进气口，导致它们无法被用于常规的一侧到另一侧除尘方法。此外，此类装置往往较重且噪音较大，由此，长时间的使用会使用户沮丧和/或疲劳。

另外，在一些设置或环境中，物品不可从底层支持面被搬除或物理地操作使物品的各个外表面向去除粘固颗粒物及碎屑的装置露出。这些物品可能特别脆弱、细腻，可能被固定在底层的支持面，也可能特别沉重，和/或移动或物理操作时具有其它潜在的危险。因此，充分执行颗粒物及碎屑的去除工作需要相当长的时间。

在商业、工业和/或室外环境，各种气动装置已被尝试使用，来去除灰尘、木屑、金属碎末、沙子、污垢和/或其他碎屑。虽然这些尝试已至少在某种程度上成功，但此类装置通常使用来自固定式空气压缩机的连续气流，其需要产生大量压缩空气。此类装置，由于需要大量压缩空气，也就相应地需要大量的电力来运行(大量输出)压缩机。其他类似的装置独立地使用加压液体或配合使用加压空气流来去除粘固颗粒物及碎屑，因此，此类装置必受存在的液体体积的有效限制。

此外，其他泥土去除装置通常是使用连续的流体流的方式，产生强力的气流。此类装置不适合在脆弱、细腻或具有潜在危险的物品表面去除粘固颗粒物及碎屑，此类物品的表面在颗粒物及碎屑去除过程中会被损坏。如应用于地下古物的发掘，高力气流会损坏埋在地下的公用设施管线。

因此，需要一种可从各种表面移除积聚的颗粒物及碎屑的体积小的便携式装置，尤其是，在某些情况下为非接触式方式的装置。

发明内容

技术方案

如上所述，根据本发明的实施例和大致描述，提出一种非接触式的去除颗粒物的便携式装置，通过适当地说明，使普通技术人员可结合技术制作和使用本发明。

根据本发明的第一个实施例，一种用于从表面移除颗粒物的装置，包括主体部、高压组件和喷嘴组件。所述装置也可进一步包括鼻部，其从所述主体部延伸。高压组件用于产生高压流体流，被提供为指示流体从鼻部送出并接触颗粒物被移除的表面。喷嘴组件，被提供于鼻部内及沿鼻部延伸。所述喷嘴组件可操作地连接到高压气流组件并从中排放流体。所述喷嘴组件包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被互相隔开，并被配置为排放一系列分散脉冲流体。比如，以多个喷嘴中的每一个在颗粒物被移除的表面上定义爆破直径的方式，其中，所述多个喷嘴的爆破直径的组合定义累积爆破模式，所述累积爆破模式定义覆盖区域，所述覆盖区域大小对应于所述喷嘴组件的向下面临区域的面积值。

根据本发明的一个实施例，爆破模式覆盖区域至少与所述鼻部的向下面临区域一样大。

根据本发明的另一个实施例，所述多个喷嘴的爆破直径互相重叠以定义爆破模式，所述爆破模式沿着所述覆盖区域的长或宽延续。

根据本发明的另一个实施例，所述高压气流组件进一步包括旋转阀，分散地向所述多个喷嘴输送大量流体。所述旋转阀进一步包括旋转部件，杆向地延伸入内套筒并被支持杆支持，所述支持杆从高压组件接收加压流体。所述旋转部件，由被原动机驱动的齿轮组来进行旋转。所述齿轮组，除所述旋转组件之外，还可驱动至少一个其他部件。

根据本发明的实施例，所述喷嘴，以在随时间情节变化的相应压力模拟方波的方式，以一系列分散脉冲排放流体流。

根据本发明的另一个实施例，所述旋转阀进一步包括内套筒，被提供为处于歧管套筒里面中心处并支持岐管套筒。

根据本发明的另一个实施例，提出了一种用于移除及捕捉积聚在各种表面或物体的颗粒物的装置。所述装置的低压系统和高压系统生成反向气流，并可在使用时密切地相互连接。通过低压系统，真空气流被引入所述装置，在被清洁的表面上定义真空影响区。并指出真空气流不仅影响表面，还活动于被一般定义的所述装置和被清洁的表面之间的的立体空间，由此去除悬浮的颗粒物；通过高压系统，高压气流被排放，并穿越反向真空气流接触被清洁的表面，由此移除颗粒物。所述高压气流也可选择不穿越真空气流，但优选是在大幅度相反的方向，紧跟真空气流流动或与之密切连接。所述高压气流可从多个喷嘴被排放出，以一系列气流阵分散地接触被清洁的表面。用于装置根据颗粒物特点进行移除的配置有：1、每个喷嘴的配置；2、所有喷嘴的总体安排及位置；3、所述多个喷嘴的特定发射或放电序列；4、每一个高压气流阵的持续时间和功率或幅度。此外，所述低压系统的出气口和进气口被优选地尺寸化，被配置来优化颗粒物的捕捉。

根据本发明的另一个实施例，所述装置包括手柄和鼻部，鼻部从手柄向外延伸。真空气流进入鼻部，在被清洁的表面定义真空影响区。高压气流退出鼻部，并穿越真空气流或紧跟真空气流流动，接触被清洁的表面。在此配置中，所述高压气流至少从被清洁的表面移除一些被真空气流捕捉的颗粒物。因此，所述装置可在被清洁的表面执行非接触的颗粒物去除。

根据本发明的实施例，所述高压气流以超音速从喷嘴被排放出。

根据本发明的另一个实施例，所述高压气流以一系列分散脉冲被排放。所述分散脉冲可从多个高压喷嘴被排放，沿鼻部的长度互相隔开，或以其它方式。

根据本发明的另一个实施例，所述装置的重量小于5磅，优选是小于2磅。

根据本发明的实施例，所述装置包括至少一个附件用于机械地从被清洁的表面移除颗粒物。此附件可为橡皮刷、一次性除尘布、刷子和/或其它附件。

根据本发明的另一个实施例，所述装置包括至少一个基本真空进气口和至少一个辅助真空进气口。基本真空进气口为真空气流进入鼻部定义路径，辅助真空进气口从基本真空进气口中被隔开或去除。所述辅助真空进气口可被用于收集较大的碎屑，比如大面包屑。真空入口可被提供于所述装置的手柄组件，主体部或鼻部。当提供于鼻部时，辅助真空入口可被利用于比如驱动移动或可移动部分，类似鼻部的遮面或遮盖。

根据本发明的另一个实施例，低压气流从鼻部被排放，所述低压气流至少部分地包括真空气流和/或高压气流，因此也影响被清洁的表面的真空影响区。优选是用户可控制或区分从鼻部排放的低压气流的速度，或根据需要停止及开始从鼻部排放低压气流。

根据本发明的另一个实施例，所述装置包括辅助高压喷嘴，允许用户来选择目标性的高压气流。所述辅助高压喷嘴不需要穿越真空气流，而是可从鼻部末端流出，有助于用户瞄准辅助高压气流，比如脉冲。由此可证明，在去除由基本高压喷嘴所定义的平面垂直的表面上的颗粒物时，或限制用户需适当调整基本高压喷嘴的被局限于空间中的颗粒物时，特别有效。

根据本发明的另一个实施例，所述装置具备可视指示器来显示高压喷嘴的位置。例如，可视指示器被提供于所述装置的鼻部或主体的上表面或其它部位。所述可视指示器可被写入，打印或其它标记类似成型于鼻部上表面的突起或凹陷。

根据本发明的另一个实施例，所述可视指示器为从鼻部排放光线，比如LED光线或是其它照明源。

根据本发明的另一个实施例，本发明包括一种使用手持式便携式装置非接触式的去除颗粒物的方法。在使用中，真空气流被引入所述装置，远离被清洁的表面上所积聚的颗粒物。高压气流退出所述装置，流过真空气流，从被清洁的表面移除至少一些颗粒物。至少一些被移除的颗粒物被带入所述真空气流，由此，所述装置不接触表面可使至少一些颗粒物从表面被去除或被收集。

根据本发明的另一实施例，所述装置具备符合人体工学的手柄和安装在顶部的ON/OFF开关

根据本发明的一个示例性实施例，所述装置一般包括手柄组件、主体组件、和喷嘴组件。所述主体组件包括曲线收容，有效地定义曲线流于所述主体组件与所述喷鼻组件之间。低压风扇被安装在曲线收容的底面与曲线流进行流体交流。高压旋转阀被安装在主体组件的前部分，适用于将空气注入喷嘴组件。根据本发明的一个实施例，风扇和旋转阀由共享发动机供电；根据本发明的进一步的实施例，压缩空气通过由发动机驱动的压缩机被输送至旋转阀；根据本发明的一个实施例，发动机是额定电压为20VDC，额定电流为8安培的带刷直流发动机(DC Motor)；手柄组件的末端是用于保存电池组的收容，根据优选的实施例，电池组为一组充电电池；根据本发明的进一步的实施例，所述收容具备电极，在电池组被加载入所述收容后，用于连接电池组；在所述装置被置于合适的支承座后，允许电池进行充电，优选是完全充电的电池组将被允许连续运行15分钟；根据本发明的一个实施例，所述电池组具有电流消耗为4.5安培的12VDC的额定电压。

根据本发明的示例性实施例，热成型的过滤器被处于主体组件中，通过透明盖使其安放在主体组件。所述透明盖使用户不用去除盖子可决定什么时候需替换或清洁过滤器。

附图说明

以下，参照附图中记载的内容对本发明的优势和特点，典型机制和结构进行详细说明。根据本发明的示例性实施例并非受限制或限定，各附图中出示的相同的参考符号显示出相同的附载。

图1是示出根据本发明的一个实施例，一种用于非接触式的去除颗粒物的手持式便携式装置的俯视图。

图2是示出图1中所示的手持式便携式装置的侧视图。

图3是示出图1中所示的手持式便携式装置的底视平面图。

图4是示出图1至图3中所示的手持式便携式装置的俯视投影图。以虚影显示出装置的被选定部分并隐藏手持式便携式装置的内部件。

图5与图4相类似，是示出图1至图3中所示的手持式便携式装置的底部投影图。

图6是示出图1至图5中所示的手持式便携式装置的收容部分的侧视图。

图7是示出图6所示的收容部分的底视图。

图8是示出手持式便携式装置的附加部件与图6、图7中所示的收容部分相连接的投影图。

图9是示出图1至图5中所示的用于手持式便携式装置的喷嘴的投影图。

图10是示出图9中所示的喷嘴的侧视图。

图11是示出图9和图10中所述的喷嘴的沿图10中的A-A线所示的剖面视图。

图12至16是示出用于手持式便携式装置的风扇的几种角度的示图。

图17是示出用于手持式便携式装置的旋转阀组件的原理布局图。

图18是示出图17中所示的旋转阀组件的旋转杆的示意图。

图19是示出图17中所示的旋转阀组件的内套筒的示意图。

图20是示出图17中所示的旋转阀组件的护环的示意图。

图21是示出图17中所示的旋转阀组件的歧管套筒的示意图。

图22是示出图17中所示的旋转阀组件的支持杆的示意图。

图23是示出图17中所示的旋转阀组件的外套筒的示意图。

图24是示出图1至图5中所示的手持式便携式装置的动力变速器组件的投影图。

图25是示出图24中所示的动力变速器组件的分解图。

图26是示出图24和图25中所示的动力变速器组件的齿轮布局的简单示意图。

图27是示出图1至图5中所示的手持式便携式装置的电源电路的原理图。

图28是示出图27中所示的使用电源电路时控制增长速度的电路的原理图。

图29是示出手持式便携式装置的收容内空气流通路径的示意图。

如图所示的本发明的优选的实施例，为清晰起见采取特定的术语。但是，本发明不受实施例所限制，每个特定的术语包括所有的技术等值，以类似的方式达到类似的目的。例如，“连接”，“附加”，或其他类似的术语，其并不仅限于直接连接，还包括通过其他元件连接。

具体实施方式

根据本发明的实施例并非受限制或限定，以下针对本发明的各种功能和优势进行详细说明。

A.系统概述

参考图1至图3，本发明的便携式装置可被配置为一种手持式便携式装置，或基于需要被配置成最终理想的配置。附图为各种手持式便携装置中的一个例子，装置30是用于非接触式或非接触去除颗粒物。装置30一般包括鼻部32、主体部34和手柄部36。

参考图4和图5，装置30被配置用于去除灰尘或去除其它颗粒物的清洁工作且无须接触被清洁的表面的基板。为提供此类非接触式的颗粒物去除，装置30包括低压系统40和高压系统42，相互合作气动地从被清洁的表面去除颗粒物。根据本发明典型的实施例，低压系统40使用一个或多个低压气流部件，例如，高容量的低压气流组件用于捕捉、保留、及去除颗粒物。

低压系统40可进一步包括正压或输出气流部件，可被用于至少部分地侧面地抑制装置的气动式去除颗粒物现象的各种气流，因此低压输出气流部件作为比如空气幕。空气幕可由高容量低压气流定义从装置30中被排放，其可至少部分地气动地限制装置30的各种其他气流。优选是，如果空气幕被并入低压系统，需要的话，其流量可被调整或被完全关闭。根据本发明的一个实施例，所述空气幕完全空缺。

低压系统40被配置为将粘固的或传播颗粒物拉入装置30，且不需要装置30接触被清洁的表面或基板。但是，其指出在许多清洁的状况下，例如，当执行各种家务除尘工作时，至少在一定的范围内，一些颗粒物会被卡住，沉淀或黏附在表面。在这种情况下，低压系统40在去除这些颗粒物会遇到困难，由此高压系统42可被充分利用。

高压系统42被配置为从装置输出高压气流来移除被卡住，沉淀或黏附在表面的颗粒物。例如，高压系统42气动地抑制颗粒物和基板或表面之间的引力，类似静电，黏附的，机械的或其它。优选是，高压系统42以分散的脉冲输送高压气流。当然本发明不被限制于脉冲的气流。这些脉冲可被高速度地输送，例如超音速。与此相对应，高压系统42的气动气流松动颗粒物或使其降落，使颗粒物更容易受到低压系统40的真空影响。另一种方式为，高压系统42驱动或移除颗粒物，且低压系统40去除和捕捉颗粒物。

大多数用户，低压系统40和高压系统42被同时使用。其允许以一般同步及持续的方式移除，去除和捕捉颗粒物。无论如何，按需要，用户可启用或禁用低压系统40和高压系统42一方或双方的某些气流组件。当只需要移除，或有别的需要且不用建立反向气流时，用户可关闭低压系统40，和/或指示装置30的资源少于高压系统42的所有部件，对此将在别处做更详细的说明。当只需要捕捉，或有别的需要且不用建立反向气流时，用户可关闭高压系统42，和/或指示装置30的资源少于低压系统40的所有部件，对此将在别处进行更详细地说明。

低压系统40和高压系统42结构紧凑，装置30的配置容易拆卸，其适用于众多终端应用。终端应用的范例包括但不限于：家庭除尘、其他家庭颗粒物的去除、汽车内部除尘、其他汽车内部颗粒物的去除、汽车外部除尘、其他汽车外部颗粒物的去除、商业/工业除尘、其他商业/工业颗粒物的去除和/或其它。其进一步指出，装置30不仅可从坚硬的或其他特别脏的陈旧物品表面去除颗粒物，也实用于被发现沉积颗粒物的许多其他表面和基板。例如，装置30可用于颗粒物的去除或其他类型的软面的处理，例如，室内装饰、布和灯罩、窗帘和帐幔、各种收藏品和/或其他细腻的需小心使用的物品，比如尖锐突起的或具有其他物理特性的，使其不适合常规式的包裹或其他接触式除尘。

B.优选的实施例的具体说明

根据本发明的实施例，参照以下非限制性的例子进一步说明各种功能的重要性。所述例子只是为了方便了解本发明而实行，并进一步使这些技能在技术领域实践本发明的方法。因此，本发明的实施例不限制本发明的范围。

1.装置部件概述及系统构造

参照图1至图5，根据本发明的一个优选的实施例，手柄部36提供用于操作装置30的基础用户界面。开关44，优选是常规的开/关触发式开关，被提供为在用户开动开关44时，装置30通电。在释放开关44时，装置30断电。手柄部进一步提供用于收容一个或多个电池46的电池盒38，根据本发明的一个实施例为可充电的电池组。

主体部34提供用于低压系统40和高压系统42的收容。示例性的，低压系统40和高压系统42的移动和/或发热部件包括高速的或其他的直流电DC，也可选择交流电AC，发动机48，低压风扇50，高压压缩机52，和高压旋转阀54。

参照图24至图26，发动机48直接驱动低压风扇50，或优选是，驱动变速器56的输入杆55。变速器56优选是有三个输出杆。变速器56的第一个输出杆57旋转低压风机50，且变速器56的第二个输出杆59旋转，比如，高压压缩机52的输入杆。第三个输出杆61可操作地连接发动机48至高压旋转阀54。换句话说，变速器56优选是分离由发动机48提供的电源，因此一个单独的发动机48可驱动低压风扇50；高压压缩机52；和旋转阀54。变速器56具有一组齿轮，在图26中被示出，用于连接发动机48，压缩机54，旋转阀56。特别是，齿轮布局63包括由发动机48驱动的环齿轮65、托辊环齿轮67、压缩机环齿轮69、另一个托辊环齿轮71和瓣环齿轮73。优选是，单独的发动机驱动压缩机、旋转阀、和风扇，其拟分离的发动机可被使用，或上述机械部件中的一个可被分离的发动机驱动，其他机械部件被共享发动机驱动。

鼻部32一般为拉长的，空心的，零件被尺寸化及被配置成至少为合作部件的配置上的一部分，以及装置30的最终使用。优选是，鼻部32约3到8英寸长，更优选是约5到7英寸长，并定义更确切的狭宽和高度尺寸，比如，低于3英寸，也可选择小于2英寸及相对较小的横截区域。以一个适当的横截区域的例子，鼻可锥形向下从相邻主体部34相对大的2英寸2英寸区域至末端部分相对小的1英寸1英寸区域。不考虑特定的尺寸，鼻部32被配置提供长幅带或路径，允许快速除尘，还需足够纤细在排列紧密的物品或空间之间轻松地穿越或通过，来减少不经意碰撞物品的可能性。拟当然，鼻部32的长度可小于其宽度。

鼻部32收容各种管道结构中的至少一些部分，指示各种气流进入或退出装置。示例性的，气流部件指示结构包括真空进气口58及低压系统40和高压力系统42的高压喷嘴60，收容所有的基本进气口和出气口，如真空进气口58和在鼻部32内的高压喷嘴60，装置30，一般能将低压系统40和高压系统和42的气流输入和输出集中于被清洁的表面区域或影响区。

如图5和图6所示，主体部34一般为曲线形。对此将作更详细的解释，此曲线度提供曲线流路径，从鼻部32至位于风扇50之上的残留物存储室62，然后进入过滤器(未显示)，优选是被加载用于收集灰尘，且通过真空喷嘴60捕捉其他残留物。

参照图6至图8，主体部34和鼻部32，被优选地构成为单一主体，当然本发明不受限制。手柄部36优选地以常规方式附于主体部34，但，手柄部36也可与主体部34及鼻部32整体形成。根据本发明的实施例，手柄部36以一些方式与主体部34铰接，允许装置有效地折叠或弯曲，有利于高水平表面的除尘，如相对高的货架。相对主体部34的鼻部32和手柄部36的方向被特别地图示在图6中。如下将描述的，流路径被定义为从鼻部32至主体部3，且在特定情况下至残留物存储室62。发动机48，变速器42，压缩机52都包含在一个机械部件外壳64中，被定义在主体部34的下部。所述机械部件外壳64通过可移动的盖子66被关闭，其在图8中被示出，为一般的鞍状。盖子66包括通风口68，其重要性将在下文中被说明。

再如图8所示，过滤器盖70，优选是由透明的塑料材料所制成，关闭残留物存储室62。参照图8，以优选的结构，电池盖72与电池组存储室38连接，使电池组或电池安全放入电池组存储室38。此外，棒盖74与鼻部32连接，一般靠近鼻部32的工作部件，如旋转阀54。

2.一般低压系统

低压系统40操作类似低压风扇50的功能，优选是通过发动机48和变速器56的组件被驱动。如图12至16所示，低压风扇50包括多个旋转叶片76，由杆78向外散发，优选地被垂直排列在主体部34。风扇50的特别配置基于装置30的最终用途实施被选定，因此，风扇50可为任何一类的适当的设计，例如，离心风扇、轴流风扇、混流式风扇、鼠笼式风扇和/或其他。优选是，风扇50定义流率为10-40立方英尺CFM(Cubic Feet per Minute)，或优选是，约25-30CFM，并能建立气压，约1-10英寸的水柱。

风扇50为叶轮被优选地配置为沿轴向路径引入或吸入空气，但气流的排气有辐向和轴向部件两种。为做到混流式排放功能，风扇50包括第一个和第二个锥形零件，比如，圆锥轮毂80和锥形外壳82的轴向地相互隔开，并指出，锥形轮毂80可延长或内嵌入锥形外壳82。

圆锥轮毂80和外壳82每一个定义一个外表面，其一般为圆锥形。优选是，圆锥轮毂80的圆锥形外表面以比锥形外壳82更陡峭或更大角度地向下收敛或锥形向下。在此，当从外壳82穿越至圆锥轮毂80时，锥形外壳82的内表面和圆锥轮毂80的外表面之间的空隙的宽度减小。多个散热片84在圆锥轮毂80和外壳82之间辐向地延伸。散热片84也具角度地延长至风扇50的旋转轴，根据本发明的实施例，可有一个或多个曲线沿各自的长度或锐角的角度弯曲。

圆锥轮毂80和外壳82最后面的部分，由散热片84相互隔开，将开口86定义在其之间。混合流，比如，结合的轴向和径向流、气流，通过开口86，退出风扇50。

再参照图4至图5，风扇50的进气侧被利用，用于为装置30提供负压或真空压力。低压风扇50的进气侧或真空侧流畅地被连接至一个或多个开口或基本真空进气口58，并也可选择，提供辅助进气口(未显示)于鼻部32中。鼻部32的特定部分，基于装置30的最终使用特征被选择，引入真空气流。因此，真空气流可通过，比如，鼻部32下部中的一个部分和/或整个长度被引入，或通过鼻部32中的其他地方，如一个或多个侧壁部分。

因此，基本真空进气口58的特定位置，形状，和尺寸是基于所安装的鼻部32部分的至少一部分被选择的。例如，根据本发明的典型的实施例，真空进气口58被提供于鼻部32的向下面临的表面。真空的进气口58优先是占据向下面临的表面区域的主要部分，更优先是占据向下面临的表面区域的绝大部分。其指出，真空进气口58可为多个，分散开口于鼻部32向下面临的表面，或可定义为单一的一个，单独的拉长开口。单一的真空进气口，其宽度随离风扇的距离而增加，被发现特别有利于进气口沿开口的全长保持更一致的真空吸力。

如上所述，根据本发明的一些实施例，真空气流可通过基本真空进气口58被引入，或根据需要通过辅助真空进气口(未显示)。因此设想，辅助真空进气口可由遮盖被遮住(未显示)，因此其在默认位置被脱离。当辅助真空进气口被利用，遮盖从真空进气口纵向地滑开，有效地显露出辅助进气口及指引真空气流穿过其中。

如上所述，风扇50位于残留物存储室62下方，其通常连同过滤器被加载。在此，过滤器(未显示)位于鼻部32和低压风扇50的进气口或真空侧。在此配置中，低压风扇50通过鼻部32引入真空气流，使真空气流在通过低压风扇50之前以过滤器的方式过滤，捕捉被装置30去除的微粒物。

如上所述，优选是残留室62由清晰，透明或半透明的盖子覆盖或盖子70使用户能迅速地判断过滤器是否足够脏来决定是否更换。也可选择，提供过滤完全指示器于装置30上，从视觉上提醒用户当过滤器组件50或过滤材料须更换时。过滤器的过滤材料被选择于最终使用环境，包括HEPA过滤器，纤维过滤器，开孔泡沫过滤器等无纺纤维过滤器，或根据需要，波纹过滤器，粘性物质覆盖过滤器，静电过滤器和/或其他。其进一步指出，过滤元件的特定类型和数量，以及过滤器中所利用的元件的位置应与装置30的最终用途相对应。换句话说，根据本发明的实施例，过滤器为耐用的，可水洗的，根据本发明的另外的优选的实施例，过滤器为一次性的和可更换的。此外，过滤器的材料或介质或可被处理为带气味或消毒剂的，例如，处理低压排气气流。优选是，过滤真空气流进入底压风扇50的进气或真空侧，穿过风扇50，被排放至大气中，通过通风口68形成于盖子66中。当然，其他类型的排气设想也可被使用。当气流从风扇50流至通风口68时，气流的一部分还用于冷却发动机，压缩机，变速器。

进一步设想，当气流退出装置时，其可被处理为，比如，带香味的，可消除异味的，带清洗或消毒的物质，允许用户从表面或物品清洁颗粒物，同时改善附近任何异味。

另外，从低压风机50排出的过滤的正压气流被指示，通过适当的管道(未显示)，回到鼻部32，以空气幕式气流退出。优选是真空气流进入低压风机50的低压侧和排出气流的正压侧，经过装置的鼻部32和其他部分。因此，针对鼻部30，管道和/或其他分离结构保持真空和排出的低压气流互相密封，由此反向气流在进入和退出相互沟通，同时，分别鼻部32。根据本发明的另外一个实施例，低压系统40，仅仅是装置30外部的低压气流和相邻的气流影响被清洁的表面部分，即真空气流和空气幕，互相密切连接。空气幕不仅可用于包含颗粒物，但在某些情况下也可用于协助从表面移除颗粒物。例如，可使用化学清洗剂通过空气幕从表面移除颗粒物的。

3.一般高压系统

高压系统42作为优选是由发动机48的部件和变速器56驱动的高压缩机52的功能操作。高压空气在一个备用的体现，是提供一个可更换的压缩空气容器。高压系统42包括高压压缩机52，高压旋阀54，一个或多个高压喷嘴60，和一个可选的辅助高压喷嘴(未显示)。根据本发明的实施例，单一的拉长高压喷嘴被使用，根据本发明的其他实施例，一系列隔开的喷嘴被使用。

再参照图4和图5，高压压缩机52是一种泵来压缩被高压输出的空气。用于形成高压输出的泵包括各种单缸，比如，摆动活塞，泵和其他所需要的。优选是，高压压缩机52可操作在大约10-50磅的压力范围内。从高压压缩机52输出的高压气流直接通往旋转阀54。旋转阀54定期计量及释放高压空气的猝发，通过合适的管道，空气管路，或其他管道，个别地至各自的高压喷嘴60。另一种方式，高压压缩机52和旋转，例如，旋转阀54，配合高压喷嘴60建立和输送高压空气至被清洁的表面的影响区。

参照图17至图23，旋转阀54，可包括一个旋转部件88，延伸入内套筒90。所述内套筒90被保持在歧管套筒92里，然后安装在外套筒94里。旋转部件88与支持杆96连接，由变速器56驱动。旋转阀54通过护环98对变速器56来说相对安全。在使用过程中，旋转部件88中的插槽在歧管套筒92内对齐开口100，允许高度加压空气从压缩机52传递至歧管套筒92，经由进气口102，然后至开口100，并穿过管道配件，与管道或空气管路连接引至喷嘴60。因此，高压旋转阀54的配置的影响气流猝发的脉冲特性，并直接通往喷嘴60且穿过喷嘴60。

旋转阀54与喷嘴60合作来释放气流猝发，且突发的，模仿快速关闭系统的瞬时输送，同时仍然提供充分的空气流量来移除颗粒物。

由高压阀旋转54提供的尖锐分散的猝发作为从60高压喷嘴排放出的猝发，以在随时间情节变化的相应压力模拟方波的方式，可节省装置30的电源消耗；每分钟消耗相对较少立方英尺(CFM)的空气；和更有效移除或卡住颗粒物，优选是，喷嘴60为超音波喷嘴，由此，其被配置来加快气流猝发至超声速。当然，非超音波喷嘴也可被使用。

还是参照图9至图11，每个喷嘴60具有排放开口102，一般由圆锥形法兰104被定义从侧壁106延伸。圆锥形法兰104的对面为螺纹体108，螺线式地将喷嘴60连接至相应的鼻部32中的高压导管。开口102的形状影响表面区域，且受气流猝发的影响在被清洁的表面制形。与此相对应，喷嘴60的特定数字，其之间的间距，在鼻部32内的方向和/或安排，都被选择用于提供所需的气流猝发。

因此，喷嘴60开放的周边形状和轮廓和轴向孔110的内径延伸穿过，至少部分定义爆破半径或爆破直径于被清洁的表面。喷嘴60的间距及特定的顺序和排放被配置来提供所需的累积爆炸模式和相应的覆盖区域于被清洁的表面，其为直线，曲线，重叠，行距，或以其他方式。

4.电源电路

参照图27和图28，根据本发明的优选的实施例，电源由电池组46提供给发动机48从而驱动风扇50、压缩机52、阀54。跷板开关，比如按钮44，关闭电池组46和发动机48之间的电路。也就是说，当按下按钮44至ON的位置，电路被关闭且发动机48被供电。相反，当按下按钮44到OFF位置，发动机48孤立于电池组46。如图28所示电源电路112，还包括一个坡道增长速度控制电路114。

速度控制电路114具有微处理器116，或类似的情报器，提供脉冲宽度调制控制发动机48。特别是，如所述微处理器116提供适当的控制于发动机控制器118控制发动机运转。

C.系统的使用

在使用过程中，鼻部32被定位于约0.5至4英寸之间，也可选择约1到3英寸，优选是约1英寸的表面或物品，但无论如何，用户需要不接触或以其他方式接触装置30。且用户驱动开关44，从而发动发动机48、变速器56、低压风扇50和高压压缩机52，向低压系统40和高压力系统42提供电源。其用户可分离或移除和捕捉或以非接触式的方式去除灰尘或其他颗粒物，甚至为悬垂结构的底部的物质，无需从休息场所至悬垂结构的底部去除物质。

参照图29，如上所述，装置30建立低压真空气流120和高压气流猝发122。如图29所示，在鼻部32有线性部件120a，弯曲的部件120b，真空气流120一般被定义在鼻部32和主体部30的接口，且线性部件120c定义于主体部34当气流接近残留物存储室62且过滤器弃置于内。当高压喷嘴60被定位在鼻部32内，例如，中间地及线性地定位，高压气流猝发122穿越或邻近真空气流120。在此，高压气流猝发122可从被清洁的表面移除至少一些颗粒物，且真空气流120去除颗粒物，并将其捕捉在过滤器中。使其允许以非接触式技术的方式从表面及艺术品上去除颗粒物。

根据本发明的实施例，可选的低压空气幕输出气流同心地围绕真空气流及定义最外层的处理的气流，用于将移除的灰尘和碎屑纳入其周边。装置30从表面或物体去除灰尘或碎屑时无需触及，接触或移动表面或物体。相对减少用户在执行各种家庭灰尘或碎屑移除工作时所需的时间。但是，根据本发明的实施例，至少包含一个附件用于机械地从被清洗表面移除颗粒物，因此，需要的话，除装置30所允许的非接触式技术之外，用户还可使用接触式清洁技术。例如刷子或蓬松的抹布。

根据本发明的优选的实施例，装置30由可充电的电池(未显示)提供电源。根据本发明的进一步的实施例，可充电的电池组(未显示)的电池被纳入位于手柄的末端一个电池盒38中。将电池放入手柄部的末端，使装置的总重量有利地远离机械部件，保持装置的重心使用户可舒适地握在手中。设想电池盒可接收充电座(未显示)，可被配置为对接座，在充电或重复充电时用于控制装置30。也可选择，使用其他电池组在充电座充电后更换电池组。根据本发明的另外的实施例，充电座可为装置30的不可分割的部件，因此，其作为交流电AC至直流电DC的转换器，且假定装置30为“有线”的配置。根据本发明未进一步的实施例，装置30为有线装置，但没有交流电AC至直流电的转换器，因此，这里任何电子装置为交流电AC。

根据本发明的优选的实施例，手持式便携式装置重量小于等于两磅，可操作地捕捉到约70％的从表面移除的灰尘。据了解，执行大于70％捕捉是可能的，但可能需要牺牲装置的总体尺寸和/或重量。优选是，每一个高压喷嘴冲击力为15psi约17克。优选是，电池组充电被控制在约30分钟，且完全充电的电池可提供连续运行约15分钟。虽然过滤器可用于不同的操作参数，优选是过滤器至少具有70％的效率用于大于或等于3微米的颗粒物，可保存约1000毫克的灰尘。

如上所述，单一发动机用于驱动风机、压缩机、和旋转阀。根据本发明的优选的实施例，发动机是额定电压为20VDC及额定电流为8A的带刷直流发动机，来提供目标速度为24000RPM，约为8OW的额定输出电源。优选是，发动机的目标速度至少具有约76％的营运效率。

如上所述，根据本发明的优选的实施例，发动机驱动变速器的三个独立输出杆。根据本发明的优选的实施例，变速器具有输入杆，以23000RPM的速度进行旋转，且压缩机的输出杆以2500RPM的速度进行旋转，旋转阀的输出杆以400RPM的速度进行旋转，风扇的输出杆以14000RPM的速度进行旋转。根据本发明的优选的实施例，变速器，包括互连在发动机与动力变速器之间的圆盘变速轮。圆盘变速轮旋转输入杆至风扇，也带动输入杆旋转至动力变速器。用于压缩机的杆和旋转阀带动动力变速器。

根据本发明的优选的实施例，发动机由含镍氢电池的12VDC电池组供电。充电电池可使用120VAC，60Hz的电源电压进行充电，并被提供一个符合适用标准UL1310的2类电源的充电器。优选是，电池组可以30分钟快速充电。并指出，也可用锂离子电池或与其他化学电池。

压缩机优选是在压缩机的输出口提供19psi的压缩空气。压缩机优选是以2500RPM的速度运行，并提供流量为0.21CFM的压缩空气流。旋转阀，优选是操作400转的额定转速，并在约6毫秒的时间提供每脉冲约为10毫升的脉冲空气。优选是，旋转阀提供每分钟约1600脉冲的额定转速。此外，根据本发明的优选的实施例，旋转阀的出气口为直角形，但其他几何形状都有可能。

高压喷嘴优选是融合不同的超音速喷嘴。根据本发明的优选的实施例，所述装置具有4个喷嘴线形隔开于约1.25英寸的喷嘴之间。喷嘴至进气口的空气压力约18psi，而在喷嘴出气口的空气压力约为17psi。

风扇优选是构造为操作14000RPM的额定转速，高度约为0.9305英寸，外径约为2.9007英寸。风扇最优选是混流式风扇，如所述，提供流量为30CFM的空气。

以上所述为本发明的发明者的最佳模式，本发明的范围不局限于此。依据发明的意点及构思的范围，可进行各种添加，修改，变形。此外，装置使用于相对低洼的表面时，比如，在室外环境及其他地方，其应进一步包括车轮，适合滑动，或安装合适的底盘，在从低洼的表面去除颗粒物时可方便舒适地使用。但其可能会导致手柄部段的不必要性。

此外，单个部件不局限于所述的形状或被组装成所述的配置，其可被提供为任何形状，或被组装成任何配置。此外，除非功能互相排斥，每个实施例中所述的所有功能可被结合或取代其他实施例中说明的功能。图中显示的尺寸仅为示例性，本发明不受所显示的尺寸所限制。

因此，本发明的范围不受说明的实施例的局限或定义，对于各种添加，修改和变形，由后附的权利要求范围以及权利要求范围等同内容定义。

Claims (10)

1.一种用于从表面移除颗粒物的便携式装置，所述便携式装置包括：

主体部，其可相对于颗粒物被移除的表面移动；

高压组件，其可操作地连接到所述主体部，并产生用于向颗粒物被移除的表面排放的高压流体流；和

喷嘴组件，其可操作地连接到高压气流组件并从中接收流体流，所述喷嘴组件包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被互相隔开，并被配置为以一系列分散脉冲排放流体流，使多个喷嘴中的每一个在颗粒物被移除的表面上定义爆破直径，且

其中，所述多个喷嘴的爆破直径的组合定义累积爆破模式，所述累积爆破模式定义覆盖区域，所述覆盖区域大小对应于所述喷嘴组件的下方面临区域的面积值。

2.如权利要求1所述的便携式装置，其进一步包括：

鼻部，其从所述主体部延伸，所述鼻部将所述喷嘴组件收容其中，且其中，爆破模式覆盖区域至少与所述鼻部的下方面临区域一样大。

3.如权利要求1所述的便携式装置，其中，所述多个喷嘴的爆破直径互相重叠以定义爆破模式，所述爆破模式沿着所述覆盖区域的长或宽延续。

4.如权利要求1至3所述的便携式装置，所述高压气流组件进一步包括：

旋转阀，其分散地向所述多个喷嘴输送大量流体。

5.如权利要求4所述的便携式装置，其中，所述喷嘴，以在随时间情节变化的相应压力模拟方波的方式，以一系列分散脉冲排放流体流。

6.如权利要求4所述的便携式装置，其中，所述旋转阀进一步包括：

内套筒，其被提供为处于歧管套筒里面中心处并支持岐管套筒。

7.如权利要求6所述的便携式装置，其中，所述旋转阀进一步包括：

旋转部件，其轴向地延伸入内套筒并被支持杆支持，所述支持杆从高压组件接收加压流体。

8.如权利要求7所述的便携式装置，其中，所述旋转部件，由被原动机驱动的齿轮组来进行旋转。

9.如权利要7所述的便携式装置，其中，所述齿轮组，除所述旋转部件之外，还驱动至少一个其他部件。

10.权利要求1所述的便携式装置，其中，所述多个喷嘴中的每一个进一步包括：

圆锥形法兰，其定义在所述多个喷嘴的尾部；和

开口，其轴向地延伸至入所述圆锥形法兰。

Images