CN108354518A - 用于真空吸尘器的清洁器头 - Google Patents

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CN108354518A CN201810379479.2A CN201810379479A CN108354518A CN 108354518 A CN108354518 A CN 108354518A CN 201810379479 A CN201810379479 A CN 201810379479A CN 108354518 A CN108354518 A CN 108354518A
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T.麦克维伊
S.B.考特尼
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Dyson Ltd
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Abstract

一种用于真空吸尘器(2)的清洁器头(8)，包括搅拌器，该搅拌器为刷棒(18)的形式，该刷棒(18)包括多个径向延伸鬃毛(46)和被布置在鬃毛(46)之间的密封材料(52)。密封材料(52)在鬃毛(46)之间的刷棒区域的大体整个周向和轴向范围上延伸。该清洁器头(8)还包括壳体(22)，壳体(22)限定腔(24)，腔(24)至少部分地围绕刷棒，在腔(24)的下部部分中的脏空气进口，和前部开口，其在壳体(22)的前部处暴露刷棒(18)。刷棒(18)被支撑用于关于壳体(22)旋转且被布置在腔(24)内以致刷棒(18)密封抵靠壳体(22)从而限制穿过前部开口的空气流动。

Description

用于真空吸尘器的清洁器头
本申请是中国发明专利申请(申请号：201480054195.6，申请日：2014年7月24日，发明名称：用于真空吸尘器的清洁器头)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于真空吸尘器的清洁器头，且特别地，但不排他的，涉及一种用于手持式真空吸尘器的清洁器头。
背景技术
用于真空吸尘器的清洁器头通常包括刷棒，该刷棒位于壳体内。抽吸开口被提供在壳体的下表面中，其通常被认为是底板，携带脏物的空气穿过该开口被抽吸进入清洁器头。
与传统的清洁器头相关的难题是底板和要被清洁的表面之间为了保持拾起性能而需要的紧密的距离意味着较大的碎屑倾向于被清洁器头推过要被清洁的表面而不是穿过抽吸开口被抽吸进入清洁器头。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于真空吸尘器的清洁器头，该清洁器头包括搅拌器和壳体，该搅拌器为刷棒的形式，该刷棒包括多个径向延伸鬃毛和被布置在鬃毛之间的密封材料，该密封材料在刷棒在鬃毛之间的区域的大体整个周向和轴向范围上延伸，该壳体限定腔，该腔至少部分地围绕刷棒；脏空气进口，在腔的下部部分中；以及前部开口，在壳体的前部处暴露刷棒，该刷棒被支撑为关于壳体旋转且被布置在腔内以致刷棒密封抵靠壳体从而限制穿过前部开口的空气流动。
密封材料可为可变形材料。特别地，密封材料可为弹性可变形材料。
刷棒可大体封闭前部开口。
鬃毛的径向范围可等于密封材料的径向范围。鬃毛的径向范围可大于密封材料的径向范围。
清洁器头可被提供有支撑件，用于支撑清洁器头在要被清洁的表面上，刷棒被布置以致在使用中鬃毛接触要被清洁的表面。鬃毛可在支撑件下方延伸。
该密封材料可被布置以致在使用中密封材料通过支撑件从要被清洁的表面间隔开。
前部开口可由壳体的上部前边缘和相对侧边缘限定。该上部前边缘可在刷棒的旋转轴线之上方。该上部前边缘可在刷棒的顶部之下方。
前部开口可在刷棒的纵向轴线前方的平面中延伸。刷棒的至少一部分可突出穿过前部开口。
壳体的顶部部分可越过刷棒的顶部向前延伸以形成防护件，其防止碎屑被刷棒远离壳体向上甩。
密封材料可密封抵靠壳体的前部部分的内表面。
鬃毛可被布置为多排(起动件)，其关于刷棒纵向地延伸。密封材料可包括簇状材料。
鬃毛可包括碳纤维鬃毛，其沿径向方向具有比密封材料刚硬度更大的刚硬度。
清洁器头可包括后部滚筒。
根据本发明的第二方面，这里提供了一种真空吸尘器，包括与本发明的第一方面一致的清洁器头。
根据本发明的第三方面，这里提供了一种刷棒，该刷棒包括多个径向延伸鬃毛和被布置在鬃毛之间的密封材料，该密封材料在鬃毛之间的刷棒的区域的大体整个周向和轴向范围上延伸。
密封材料可为可变形材料。特别地，密封材料可为弹性可变形材料。
鬃毛的径向范围可等于密封材料的径向范围。
鬃毛的径向范围可大于密封材料的径向范围。
该密封材料可包括簇状材料。该密封材料可具有范围为从1x105Ω/sq到1x1012Ω/sq的表面电阻系数。
鬃毛可包括碳纤维鬃毛。碳纤维鬃毛可具有比沿径向方向的密封材料刚硬度更大的刚硬度。
碳纤维鬃毛可具有1x103Ω/sq和1x106Ω/sq之间的表面电阻系数。具有在这个范围的表面电阻系数的材料的选择可确保地面表面上的任何静电通过第二搅拌器件有效地被放电。这里讨论的表面电阻系数的值是使用检测方法ASTMD 257测量的。
每个鬃毛的直径可不大于10μm。鬃毛可被布置为多排，其关于刷棒纵向地延伸。每排的宽度可不大于5mm，例如不大于2mm。鬃毛排可被布置为大体螺旋配置，围绕或部分地围绕刷棒延伸。
鬃毛的鬃毛密度不少于每10mm长度10000鬃毛。不少于10000鬃毛的鬃毛密度是特别有效地，因为它提供了刷棒抵靠本体的有效密封。刷棒包括鬃毛排，其具有小于2mm的宽度以及大于10000的鬃毛密度，被预期提供良好的密封特性和细小灰尘拾起性能。每根鬃毛的长度可在4mm和8mm之间。
特别地，刷棒包括碳纤维鬃毛，其具有不大于10μm的直径和在4mm和8mm之间的长度，且其被布置为排，该排具有不少于每10mm10000鬃毛的鬃毛密度，其预期在从硬表面拾起脏物和灰尘上特别有效。
附图说明
为了更好的理解本发明，为了更清晰地示出本发明如何被执行，本发明现在将仅通过举例的方式参考如下附图进行描述：
图1是手持式真空吸尘器的透视图；
图2是图1中示出的真空吸尘器的清洁器头的透视图；
图3是图2中示出的清洁器头的正视图；
图4是图2中示出的清洁器头的侧视图；
图5是图2中示出的清洁器头的后视图；
图6是图2中示出的清洁器头的下侧视图；
图7是沿图2中示出的清洁器头的横向方向的剖视图。
具体实施方式
图1示出了手持式真空吸尘器2，包括主体4，棒6和清洁器头8。
主体4包括分离系统10(其为旋风分离器的形式)，被布置为抽吸空气穿过分离系统10的电机和叶轮(不可见的)以及用于供电到电机的电源12(其为蓄电池的形式)。主体4具有手柄14(其由用户抓握)和清洁空气出口16，已穿过分离系统10的空气穿过该出口被排出。
棒6在一端处被附接到主体4且在另一端被附接到清洁器头8。棒6提供了清洁器头8和分离系统10之间的流体连通，且在使用期间支撑清洁器头8。
图2至图7示出了独立状态下的清洁器头8。该清洁器头8包括搅拌器(其为刷棒18的形式)，后部滚筒20，和壳体22，该壳体22限定腔24，刷棒18和后部滚筒20至少部分地被布置在该腔24内。
该壳体22通过枢转装置26被连接到棒，该枢转装置26包括上部和下部枢转接头28,30，该上部和下部枢转接头28,30能够使清洁器头8关于棒6偏转和俯仰地枢转。柔性软管32从枢转装置26的连接部分34延伸入腔24的上部区域。软管32的延伸进入腔24的端部限定从腔24的脏空气出口36(示出在图6和7中)，空气穿过脏空气出口36被抽吸进入棒6且穿过分离系统10。
该刷棒18和后部滚筒20在它们的相应的端部的每个处由壳体22的侧壁38,40支撑。该刷棒18和后部滚筒20每个由侧壁38,40可旋转地支撑，使得它们可关于壳体22旋转。
参考图7，刷棒18包括芯部42(其为硬管的形式)，刷棒电机(未示出)和变速器44被布置在该硬管内。电机和变速器44被布置为驱动刷棒18。该刷棒18包括四个鬃毛条46，也被成为“起动件”，其围绕芯部42周向地间隔开。鬃毛条46以相同的分离角度(也就是90度)从彼此间隔开。每个鬃毛条46包括径向延伸的鬃毛的排，其通过定位条48保持。鬃毛可密集地挤满，或间隔开为一丛丛或独立地间隔开。
每个鬃毛条46关于刷棒18纵向地和周向地以大体螺旋配置延伸。每个鬃毛条46在刷棒18的长度上周向地延伸过90度的角度。每个鬃毛条46的定位条48被固定到芯部42，在相应的凹槽50内，该凹槽50被设置在芯部42的外表面中。每个凹槽50具有沿凹槽50的每个边缘的相对的唇部，该唇部与定位条48互锁以将鬃毛条46固定到芯部42。
密封材料条52被固定到芯部的外表面，在鬃毛条46之间。该密封材料为局部可变形的，使得压入材料的碎屑至少部分地由材料包围。该密封材料还可为弹性的以便一旦碎屑已被取出，材料恢复到名义形状。然而，应理解在使用期间作用于刷棒18上的离心力可将密封材料恢复到它的名义形状。
在所示实施例中，密封材料是簇状材料。该材料可，例如，为具有短密绒的簇状材料，且可由编织到织物基底的细丝形成。绒的细丝可由尼龙，或具有相对低的刚硬度(stiffiness)的其他适当材料制造。簇状密封材料的刚硬度将取决于材料的弹性性能，细丝直径，细丝长度和绒密度。在所示实施例中，该簇状材料由尼龙制造且具有在30μm和50μm之间(优选30μm)的细丝直径，0.005m的细丝长度以及60000细丝/25mm2的绒密度。该密封材料不是必须为簇状材料，而是可以是泡沫材料，比如闭室泡沫材料或提供足够流动限制的其他适当的材料。将理解，尽管可变形的密封材料是优选的，这不是必要的。
总共有四个密封材料条52。每个密封材料条52的厚度(也就是径向深度)是大体不变的，且密封条52是大体相同的。
密封材料条52的每个在相邻鬃毛条46之间的硬管42的外表面的大体整个径向和轴向范围上延伸。例如，密封材料条52的每个可在刷棒18的75至90度，优选80至90度的角度的周向范围上延伸。间隙54可被形成在一个或多个鬃毛条46和相邻的密封材料条52之间。在所示实施例中，密封材料条52的每个延伸过80度的角度且延伸过5度的角度的每个间隙54被形成在每个鬃毛条46的每侧(参考标号被提供给在仅一个鬃毛条46的相对侧上的的间隙54)。间隙54允许鬃毛条46在不接触密封材料条52的情况下些微地弯曲。将理解，密封材料条52可邻接鬃毛条46以便没有间隙被提供在密封材料条52和鬃毛之间。这预计会提高密封效果。
更少或更多的鬃毛条46可被提供，在这种情况下相应数量的密封材料条52被使用。例如，两个或三个鬃毛条46可被提供。
鬃毛条46的径向长度大于密封材料条52的径向长度。也就是说鬃毛条46的末端和刷棒18的旋转轴线之间的径向距离大于密封材料条52的周边和刷棒18的旋转轴线之间的径向距离。刷棒18的半径被定义为刷棒18的轴线和鬃毛条46的末端之间的距离。
鬃毛条46的鬃毛优选由比被布置在鬃毛条38之间的密封材料更刚硬的材料制造。该鬃毛条可包括碳纤维细丝，该碳纤维细丝具有5μm和10μm之间的厚度，优选7μm的厚度。在所示实施例中，碳纤维细丝长为5.9mm且鬃毛条38的鬃毛密度(也就是鬃毛条38每毫米长度中细丝的数量)是每10mm中12000根鬃毛。鬃毛被布置为捆，其沿每个鬃毛条38的纵向方向从彼此间隔开。每个鬃毛条38的每10mm长度中具有6捆。
后部滚筒20包括芯部56，该芯部为被包在簇状材料条中的实心轴的形式。该簇状材料可与刷棒18的簇状材料相同。
壳体22的下侧是敞开的。在所示实施例中，壳体22包括后部底板58(示出在图6中)，该后部底板58关于清洁器头8从壳体的侧壁38,40的一个到另一个横向地延伸。轮子60形式的支撑件由底板58支撑。轮子60被设置入底板58以便仅仅每个轮子60的下部部分从底板58突出。
每个侧壁38,40具有下部边缘62,64。底板28具有引导边缘66，其是工作边缘，从下部边缘62,64的一个延伸到另一个。该侧壁38，40的下部边缘62,64和底板58的引导边缘66一起限定腔24的脏空气进口68的侧部和后部周边边缘。
该脏空气进口68的前部周边边缘由刷棒18限定。特别地，脏空气进口68的前部周边由密封材料条52的最下部的径向周边限定。
轮子60支撑清洁器头在要被清洁的表面上以致底板58，侧壁38,40和密封材料条52从该表面间隔开。在所示实施例中，刷棒18被布置为使得密封材料条52从要被清洁的表面间隔开一个量，该量提供密封材料条52从表面的间隙，但其不损害密封材料条52和表面之间的密封效果。
底板58和侧壁38,40相比于密封材料条52进一步从要被清洁的表面间隔开。后部密封条70因此沿被提供在底板58的下侧邻近引导边缘66。侧部密封条71,72也沿侧壁38,40的下部边缘62,64被提供。在使用期间，密封条70,71,72被布置为密封抵靠要被清洁的表面。密封条70,71,72包括具有绒的材料，例如簇状织物/类似刷子的织物，其具有适当材料制造的细丝，比如尼龙。
壳体22具有上部前边缘74，其关于清洁器头8横向地延伸。上部前边缘74在刷棒18的旋转轴线之上，且在刷棒18的顶部之下。刷棒18延伸到上部前边缘74的前方。上部前边缘74和侧壁38,40的前边缘75，77(示出在图3和4中)限定腔24的前部开口。
限定腔24的一部分的壳体22的前部区域的内表面弯曲越过刷棒18的顶部。腔24的内表面的曲率半径对应于鬃毛条46的末端的半径。壳体22的临近前边缘74的前部区域提供了防护，其防止碎屑在使用期间被刷棒18向上和/或向前猛甩。然而，应理解在替代实施例中，壳体不是必须布置为防护件，也不是必须延伸到刷棒18的顶部的前方。将理解，小的间隙可被提供以防止鬃毛的末端和壳体22之间的干扰。刷棒18被布置为使得密封材料约束在刷棒18和邻近前边缘74的壳体的内表面之间的流动。
隔离物74被布置在腔24内在刷棒18和腔出口36之间。该隔离物关于清洁器头8横向地延伸且将腔24划分为隔离物76和腔出口36之间的沉积区域24a和隔离物76前方的搅拌区域24b。
隔离物76包括前壁78和后壁80，该后壁80延伸跨过腔24。前壁78在每端处由壳体22的侧壁38,40支撑。前壁78在大体切向于刷棒18的平面中延伸，且关于清洁器头8的垂直方向向后倾斜。前壁78具有沿前壁78的长度延伸的上部边缘84和下部边缘82。下部边缘82和侧壁38,40限定第一碎屑开口86，该第一碎屑开口在前壁78下方，为槽的形式。第一碎屑开口86沿平行于刷棒18的旋转轴线的方向延伸。
后壁80被布置在前壁78和腔出口36之间，且从腔24的上部区域沿大体平行于前壁78的方向向下延伸。
后壁80具有连接部分88，其邻接壳体22。连接部分88具有前边缘90。前壁78的上部边缘84和连接部分88的前边缘90限定第二碎屑开口92，其为槽的形式。第二碎屑开口92沿平行于刷棒18的旋转轴线的方向延伸。前边缘90大体与刷棒18的旋转轴线处于相同水平且形成唇部，该唇部悬于前壁78的上部边缘84之上(也就是前边缘90关于刷棒18的旋转轴线从上部边缘84向内径向突出)。
前壁78和后壁80限定碎屑回收通道，该通道从第二碎屑开口92向下和向前延伸。该通道在下端处敞开到腔24的沉积区域24a中。连接部分88在后壁80和前边缘90之间的一部分具有倾斜的前表面94，该表面94相对清洁器头8的垂直方向向前倾斜35度和65度之间的角度。该倾斜的前表面94形成用于将碎屑沿由前壁和后壁78,80限定的通道向下偏转的偏转器。
在使用中，真空吸尘器2的清洁器头被放置在地面上，例如具有硬表面的地面。清洁器头8由滚筒60支撑在该表面上，以致密封条70,71,72连同刷棒18的密封材料的下部周边密封抵靠要被清洁的表面。腔24因此通过密封条70,71,72和刷棒18的密封材料52围绕脏空气进口68的周边被密封。附加地，刷棒18在邻近前边缘74处密封抵靠壳体22的上部内表面。
在说明书的背景下，属于“密封”将被理解为意味着在真空吸尘器2使用期间能够维持预定压力差。例如，假设在正常使用(也就是当被用于清洁硬/牢固的表面时)期间穿过腔24的空气流动被限制到足以在腔24的内侧和周围环境之间保持至少0.65kPa的压力差的量，腔24可被认为是密封的。同样地，刷棒18可被认为密封抵靠壳体22，如果穿过前部开口的空气流动通过刷棒18被限制以致在正常使用期间在腔24的内侧和周围环境之间的至少0.65kPa的压力差被保持。
电机和叶轮抽吸空气穿过壳体22中的脏空气进口68进入腔24，且向上穿过腔出口36，穿过棒6且进入分离系统10。脏物在被排出穿过清洁空气出口16之前通过分离系统10从空气中提取出。
刷棒18沿向前方向(其为图7中的逆时针方向)被驱动。刷棒18在相对高的旋转速度下被驱动，例如600rpm和3000rpm之间，优选在600rpm和1400rpm之间。增加旋转速度可预期提高细小灰尘拾起性能。密封材料52和鬃毛条46附近的边界层效应导致腔24的搅拌区域24b内的沿刷棒18的旋转方向的旋转流动。该旋转流动动态地密封刷棒18和壳体22的前边缘74之间的间隙。腔24的这个动态密封有助于通过进一步地限制刷棒18和壳体22之间的流动保持腔24内的压力。
当清洁器头8被运动跨过要被清洁的表面时，鬃毛条46的鬃毛的末端接触表面且朝向第一碎屑开口85向后打扫碎屑。鬃毛在从裂缝移除细小的灰尘且搅拌在要被清洁的表面上的已经被压缩的灰尘方面特别有效。沿鬃毛条46的每侧延伸的间隙54在鬃毛被挤压抵靠地面的表面时适应鬃毛的弯曲。
当清洁器头8被运动越过较大的碎屑(也就是大于密封材料的周边和地面之间的间隙的碎屑)时，例如稻谷，燕麦，面食谷物或诸如此类，密封材料52被碎屑局部地变形。
密封材料52的局部变形确保对于大部分较大的碎屑，清洁器头8不会骑到碎屑上，这将减少密封条70,71,72，刷棒18上的密封材料52和地面表面之间的密封效果。刷棒18和要被清洁的表面之间的密封由此不被不利地影响，且因此有效拾起性能被保持。由密封材料52大体包围的较大碎屑于是向后释放穿过第一碎屑开口86进入腔24的沉积区域24a。较小的碎屑或粘住地面的碎屑，比如压实的灰尘，通过鬃毛条46被搅动且向后打扫穿过第一碎屑开口86进入腔24的沉积区域24a。该碎屑，以及其他可被直接向上抽吸穿过脏空气进口68的碎屑被抽吸穿过腔出口36到分离系统10，如上所述。
将理解，密封材料52还变形以适应要被清洁的表面上的小变化，而不导致表面的刮擦。
在一些情况下，碎屑具有相对高的惯性，比如较大的碎屑(例如稻谷或较大的灰尘微粒)，弹离腔24的沉积区域24a的后壁，向回穿过第一碎屑开口86，而没有被向上抽吸穿过腔出口36。这样的碎屑与刷棒18碰撞且被打扫为向回穿过第一碎屑出口86或被沿隔离物76的前壁78的前表面朝向第二碎屑开口92向上驱动。悬伸的前边缘90拦截碎屑且向后朝向连接部分88的倾斜的前表面94引导该碎屑。悬伸的前边缘90因此防止碎屑被刷棒18沿腔24的内表面打扫且穿过前部开口离开。
与倾斜的前表面94碰撞的碎屑沿隔离物76的前壁和后壁78,80之间的通道被向下引导进入腔24的沉积区域24a。碎屑与前壁和后壁78,80的每次碰撞驱散碎屑的一些动能，从而减少它的惯性。因此，沿通道向下跌入沉积区域24a的碎屑由流动穿过腔24的空气卷吸且抽吸腔出口36到分离系统10。
壳体22的前部开口允许刷棒18被向上推动抵靠要被清洁的表面上的物体或抵靠壁，因此刷棒可邻近物体或壁拾起碎屑。这提高了总体拾起性能。
后部滚筒20被布置为滚动在要被清洁的表面上的碎屑。因此，碎屑不会沿要被清洁的表面刮擦，其否则会刮擦表面。
清洁器头8对小的和大的碎屑以及被压实的灰尘的拾起是有效的。清洁器头8在硬地面上是特别有效的，在该表面上较大的碎屑突出于表面上或在该表面上灰尘被压实。

Claims (6)

1.一种用于真空吸尘器的清洁器头，包括：
单个搅拌器，其为刷棒的形式，所述刷棒包括在刷棒的大体整个周向和轴向范围上延伸的密封材料，所述密封材料包括簇状材料；
壳体，限定腔，所述腔至少部分地围绕刷棒；脏空气进口，在腔的下部部分中；和前部开口，在壳体的前部处暴露刷棒，所述刷棒被支撑用于关于壳体旋转且被布置在腔内，
其中，刷棒包括芯部，所述芯部为硬管的形式，电机和变速器被布置在该硬管内，电机和变速器被布置为驱动刷棒，密封材料被固定到芯部的外表面。
2.根据权利要求1所述的清洁器头，其中，前部开口由壳体的上部前边缘和相对侧边缘限定。
3.根据权利要求2所述的清洁器头，其中，上部前边缘在刷棒的顶部之下。
4.根据前述任一项权利要求所述的清洁器头，其中，壳体的顶部部分越过刷棒的顶部向前延伸以形成防护件，其防止碎屑通过刷棒被远离壳体向上甩。
5.根据前述任一项权利要求所述的清洁器头，其中，簇状材料由尼龙细丝制成。
6.根据前述任一项权利要求所述的清洁器头，其中，刷棒密封抵靠壳体从而限制穿过前部开口的空气流动。
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