CN118303782A - 手持式真空吸尘器 - Google Patents

Abstract

一种手持式真空吸尘器包括污物分离器。污物分离器包括腔室，该腔室具有入口，载有污物的流体通过该入口进入，以及出口，清洗后的流体通过该出口离开该腔室。位于出口处的盘绕旋转轴线旋转并且包括供清洗后的流体穿过的孔。

Description

手持式真空吸尘器

本申请是申请日为2018年7月27日、申请号为201880052111.3、发明名称为“手持式真空吸尘器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种手持式真空吸尘器。

背景技术

手持式真空吸尘器可以包括过滤器或旋风分离器，作为去除污物的主要装置。然而，这两种类型的分离器都有其缺点。例如，过滤器通常具有较差的分离效率，而旋风分离器消耗的压力可能很高。

发明内容

本发明提供了一种手持式真空吸尘器，其包括污物分离器，该污物分离器包括：腔室，该腔室具有入口，载有污物的流体通过该入口进入腔室，以及出口，清洗后的流体通过该出口离开腔室；和位于出口处的盘，该盘布置成绕旋转轴线旋转并且包括供清洗后的流体穿过的孔。

进入腔室的载有污物的流体与旋转盘接触，从而向流体施加切向力。随着载有污物的流体径向向外移动，由盘施加的切向力增加。然后，流体通过盘上的孔被吸入，同时由于其更大的惯性，污物继续向外移动并收集在腔室的底部。

本发明的手持式真空吸尘器相对于采用过滤器或旋风分离器作为去除污物的主要装置的常规手持式真空吸尘器具有优势。例如，过滤器通常具有差的分离效率和/或很快被灰尘堵塞。使用本发明的手持式真空吸尘器，盘上的孔的大小可以设计成实现良好的分离效率，同时盘的旋转有助于确保盘上的孔通常保持清洁。真空吸尘器的旋风分离器通常包括两个或更多个分离级。第一级通常包括用于去除粗污物的单个较大的旋风室，而第二级包括用于去除细污物的多个较小的旋风室。结果，旋风分离器的整体尺寸可能较大。旋风分离器的另一个困难是，它需要高的流体速度以实现高的分离效率。另外，移动通过旋风分离器的流体在从入口流向出口时通常遵循相对较长的路径。结果，与旋风分离器相关的压降会很高。利用本发明的手持式真空吸尘器，可以以更紧凑的方式实现相对较高的分离效率。特别地，污物分离器可以包括具有单个腔室的单个级。此外，分离主要是由于转盘施加给污物的角动量而发生的。结果，在相对低的流体速度下可以实现相对高的分离效率。另外，流体从腔再上帽室的入口移动到出口所采取的路径相对短。结果，跨过污物分离器的压降可以小于跨过具有相同的分离效率旋风分离器的压降。

在真空吸尘器的污物分离器内设置旋转的盘是已知的。然而，存在如下偏见，即污物分离器必须包括旋风室以将污物与流体分离。然后，盘仅用作辅助过滤器，以在流体离开旋风室时从流体中清除残留的污物。结果，污物分离器的整体尺寸相对较大，并且不适合用于手持式真空吸尘器。本发明基于这样的认识，即使用旋转盘可以实现有效的分离而无需旋流。结果，可以实现具有适用于手持式真空吸尘器的尺寸的污物分离器。

进入腔室的载有污物的流体可被引导至盘。也就是说，载有污物的流体可以沿着与盘相交的流动轴线经由入口进入腔室。如上所述，尽管在真空吸尘器的污物分离器内设置旋转盘是已知的，但是存在的偏见是污物分离器必须包括旋风腔室以将污物从流体中分离出来。还有一个偏见是必须保护旋转盘免受进入旋风腔室的大量污物的影响。结果，载有污物的流体以避免与盘直接碰撞的方式被引入旋风腔室中。然而，通过将载有污物的流体引导至盘，污物在与旋转的盘接触时受到相对较高的切向力。然后，流体内的污物被径向向外抛出，而流体则轴向地穿过盘中的孔。结果，不需要旋流就可实现有效的污物分离。

进入腔室的载有污物的流体可被引导至盘的中心。也就是说，流动轴线可以与盘的中心相交。这样的优点是，载有污物的流体在盘表面上的流动可以更均匀地分布。相反，如果载有污物的流体在盘处偏心引导，则流体很可能不均匀地分布。然后，移动通过孔的流体的轴向速度在盘上负载最重的那些区域处增加，从而导致分离效率降低。另外，从流体中分离出的污物可在腔室内不均匀地聚集，从而损害了污物分离器的容量。污物的再次夹带也可能增加，导致分离效率进一步降低。引导载有污物的流体偏心的另一缺点是盘可能承受不均匀的结构载荷。导致的不平衡可能引起振动和噪音增加，和/或可能会缩短用于支撑旋转的盘的任何轴承的使用寿命。

从载有污物的流体分离的污物可聚集在腔室的底部，并在朝腔室顶部的方向上逐渐填充。然后，出口可以位于腔室的顶部处或附近，并且腔室的底部可以与腔室的顶部轴向地间隔开。通过将出口定位在腔室的顶部处或附近，可以使盘保持没有聚集在腔室内的分离的污物。结果，当腔室充满污物时，可以保持有效的分离。腔室的底部与腔室的顶部轴向间隔开(即，在平行于旋转轴线的方向上)。这样的益处是，由盘径向向外抛出的污物和流体不太可能干扰聚集在腔室的底部处的污物。另外，腔室内的任何涡流可能在腔室周围移动而不是在腔室上下移动。结果，可以减少聚集在腔室中的污物的再次夹带，从而提高分离效率。

与立式或罐式真空吸尘器相比，手持式真空吸尘器的取向通常会随着使用真空吸尘器清洁不同表面而变化。例如，当清洁地板时，真空吸尘器可以朝下，而在清洁天花板时则朝上。在两个取向之间切换时，已经收集在腔室中的污物可能会落到盘上。这可能会损坏盘或降低污物分离器的分离效率。因此，腔室可以在平行于旋转轴线的方向上在盘的上方和下方延伸。然后，当以第一取向使用真空吸尘器(例如清洁地板)时，与载有污物的流体分离的污物收集在腔室的位于盘下方的下部中，并且当以第二取向使用真空吸尘器(例如清洁天花板)时，收集在下部的污物移动到腔室的位于盘上方的上部。结果，当真空吸尘器的取向改变时，可以更好地保护盘免受沿腔室向下移动的污物的影响。

入口可由入口管道的端部限定，并且腔室可以围绕入口管道。也就是说，腔室可以沿着在腔室内延伸的入口管道的整个长度围绕入口管道。结果，污物不太可能被截留在入口管道和腔室的围壁之间。

入口可由入口管道的端部限定，入口管道延伸穿过腔室的壁，并且入口管道的相对端部可附接到真空吸尘器的不同附件。特别地，入口管道可附接到真空吸尘器的不同附件工具。通过提供可以直接附接不同附件的入口管道，可以在不同附件和污物分离器之间提供相对较短的路径。结果，可以减少压力损失。

入口可由在腔室内线性地延伸的入口管道的端部限定。这样具有的优点是，载有污物的流体沿着直线路径移动通过入口管道，并且因此可以减少压力损失。

入口可以由入口管道的端部限定，腔室的壁可以在打开位置和关闭位置之间移动，并且入口管道可以附接到壁并随之移动。具有在打开位置和关闭位置之间移动的壁简化了污物分离器的排空。当壁移到打开位置时，具有附接到壁并可随之移动的入口管道有助于鼓励去除污物。例如，当壁移动到打开位置时，移动的入口管道可将污物推入或拉出腔室。此外，如果当壁移动到打开位置时入口管道将保留在腔室内，则污物可能会保持在入口管道与腔室的周围壁之间。

盘可以由金属形成。与例如由塑料制成的盘相比，这具有至少两个益处。第一，可以实现具有相对较高的刚度的相对较薄的盘。第二，盘不易受到流体携带的坚硬或尖锐物体的损坏。这是特别重要的，因为进入腔室的载有污物的流体被引导至盘。

本发明还提供了一种杆式真空吸尘器，包括如前段中任一段所述的手持式真空吸尘器，该手持式真空吸尘器通过细长管附接到吸尘器头，细长管沿着平行于旋转轴线的轴线延伸。

通过具有平行于旋转轴线延伸的细长管，可将载有污物的流体沿着相对笔直的路径从吸尘器头运送至污物分离器和旋转盘。结果，可以减少压力损失。

污物分离器可以包括延伸穿过腔室壁的入口管道，入口由入口管道的第一端部限定，并且细长管附接到入口管道的第二端部。通过提供细长管直接附接到的入口管道，可以在吸尘器头与污物分离器之间提供相对短的路径。结果，可以减少压力损失。

附图说明

为了可以更容易地理解本发明，现在将参考附图，通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是真空吸尘器的透视图；

图2是通过真空吸尘器的一部分的截面；

图3是通过真空吸尘器的污物分离器的截面；

图4是污物分离器的盘的平面图；

图5示出了载有污物的流体通过污物分离器的流动；

图6示出了污物分离器的排空；

图7是当真空吸尘器用于地板上方清洁时通过真空吸尘器的一部分的截面。

图8示出了在入口导管的圆周上由盘施加到载有污物的流体的切向力，该切向力(a)在盘的中心处指向，和(b)偏心指向；

图9是通过第一替代污物分离器的截面；

图10是通过具有第二替代污物分离器的真空吸尘器的一部分的截面；

图11是通过第三替代污物分离器的截面；

图12是通过具有第三替代污物分离器的真空吸尘器的一部分的截面；

图13示出了第三替代污物分离器的排空；

图14是通过第四替代污物分离器的截面；以及

图15示出了替代盘组件，其可以形成任何一个污物分离器的一部分。

具体实施方式

图1的真空吸尘器1包括通过细长管3附接到吸尘器头4的手持单元2。细长管3可从手持单元2拆卸，使得手持单元2可用作独立的真空吸尘器。

现在参考图2至图7，手持单元2包括污物分离器10、马达前过滤器11、真空马达12和马达后过滤器13。马达前过滤器11位于污物分离器10的下游但在真空马达12的上游，马达后过滤器13位于真空马达12的下游。在使用过程中，真空马达12使载有污物的流体抽吸通过吸尘器头4下侧的吸入口。从吸尘器头4，沿着细长管3抽吸载有污物的流体并使其进入污物分离器10。然后将污物与流体分离并保留在污物分离器10内。清洁后的流体离开污物分离器10，并被抽吸通过马达前过滤器11，其在流体通过真空马达12之前从流体中清除残留的污物。最后，由真空马达12排出的流体通过马达后过滤器13，并通过手持单元2中的通风口14从真空吸尘器1中排出。

污物分离器包括容器20、入口管道21和盘组件22。

容器20包括共同限定腔室36的顶壁30、侧壁31和底壁32。顶壁中心的开口限定了腔室36的出口38。底壁32通过铰链33附接至侧壁31。附接到底壁32的卡扣34与侧壁31中的凹部接合以将底壁32保持在关闭位置。然后释放卡扣34使底壁32摆动到打开位置，如图6所示。

入口管道21向上延伸穿过容器20的底壁32。入口管道21在腔室36内居中延伸并终止于距盘组件22一短距离。入口管道21的一端限定腔室36的入口37。当手持单元2用作独立吸尘器时，入口管道21的相对端部可附接到细长管3或附件工具。

盘组件22包括联接到电马达41的盘40。电马达41位于腔室36的外部，并且盘40位于腔室36的出口38处并覆盖腔室36的出口38。当通电时，电马达41使盘40绕旋转轴线48旋转。盘40由金属形成，并且包括由穿孔区域46围绕的中心非穿孔区域45。盘40的周边覆盖容器20的顶壁30。当盘40旋转时，盘40的周边接触顶壁30并与顶壁30形成密封。为了减少盘40和顶壁30之间的摩擦，可以在顶壁30周围设置低摩擦材料(例如PTFE)的环。

在使用过程中，真空马达12使载有污物的流体通过入口37吸入腔室36中。入口管道21在腔室36内沿着与盘40的旋转轴线48重合的轴线中心地延伸。结果，载有污物的流体沿轴向方向(即，沿平行于旋转轴线48的方向)进入腔室36。此外，载有污物的流体被引导到盘40的中心处。盘40的中心非穿孔区域使载有污物的流体转向并径向向外(即，在垂直于旋转轴线的方向上)运动。旋转的盘40将切向力施加到载有污物的流体上，从而引起流体涡旋。当载有污物的流体径向向外移动时，由盘40施加的切向力增加。在到达盘40的穿孔区域46时，流体通过盘40中的孔47被轴向抽吸。这就要求在流体方向上进一步转动。较大和较重的污物的惯性太大而无法使污物跟随流体流动。结果，污物不被抽吸通过孔47，而是继续径向向外移动并且最终聚集在腔室36的底部。较小和较轻的污物可能会跟随流体通过盘40。然后通过马达前过滤器和马达后过滤器11,13除去大部分污物。为了排空污物分离器10，释放卡扣34并且容器20的底壁32摆动打开。如图6所示，容器20和入口管道21构造为使得入口管道21不会阻止或阻碍底壁32的运动。

除了清洁地板表面之外，真空吸尘器1还可以用于清洁地板上方的表面，例如架子、窗帘或天花板。清洁这些表面时，手持单元2可能会翻转，如图7所示。聚集在腔室36中的污物50然后可以朝向盘40掉落。落在盘40上的任何污物很可能会抽吸穿过或堵塞穿孔区域46中的某些孔47。结果，盘40的可用开口面积将减小，并且轴向移动通过盘40的流体的速度将增加。然后，流体可能会通过盘40携带更多的污物，因此污物分离器10的分离效率可能会降低。容器20的顶壁30不是平坦的而是阶梯状的。结果，腔室36包括位于侧壁31和顶壁30中的台阶之间的沟槽。该沟槽围绕盘40并且用于收集落下腔室36的污物50。结果，当手持单元2倒置时，较少的污物可能掉落到盘40上。

与采用多孔袋的常规分离器相比，污物分离器10具有几个优点。使用过程中，袋的孔很快会被灰尘堵塞。然后，这减少了在吸尘器头上获得的吸力。另外，通常在装满袋时必须更换袋，并且确定袋何时装满并不总是容易的。利用本文所述的污物分离器，盘40的旋转确保了穿孔区域46中的孔47通常保持清洁。结果，在使用过程中没有观察到吸力的显著降低。另外，可以通过打开容器20的底壁32来排空污物分离器10，从而避免了更换袋的需要。此外，通过将透明材料用于容器20的侧壁31，使用者能够相对容易地确定污物分离器10何时充满并且需要排空。多孔袋的上述缺点是众所周知的，并且通过采用旋风分离的分离器同样可以很好地解决。然而，本文所述的污物分离器10也具有优于旋风分离器的优点。

为了获得相对较高的分离效率，真空吸尘器的旋风分离器通常包括两个或更多个分离级。第一级通常包括用于去除粗污物的单个相对较大的旋风室，而第二级包括用于去除细污物的多个相对较小的旋风室。结果，旋风分离器的整体尺寸可能相对较大。旋风分离器的另一个困难是，它需要高的流体速度以实现高的分离效率。此外，移动通过旋风分离器的流体在从入口流向出口时通常遵循相对较长的路径。长路径和高速度导致高空气动力学损失。结果，与旋风分离器相关的压降会很高。利用本文所述的污物分离器，可以以更紧凑的方式实现相对较高的分离效率。特别地，污物分离器包括具有单个腔室的单个级。此外，分离主要是由于旋转的盘40施加到载有污物的流体的角动量而发生的。结果，在相对低的流体速度下可以实现相对高的分离效率。另外，流体从污物分离器10的入口37移动到出口38所采取的路径相对短。由于较低的流体速度和较短的路径，空气动力损失较小。结果，对于相同的分离效率，跨过污物分离器10的压降小于跨过旋风分离器的压降。因此，真空吸尘器1能够使用功率较小的真空马达获得与旋风真空吸尘器相同的清洁性能。如果通过电池为真空吸尘器1供电，则这尤其重要，因为真空电动机11的功耗的任何减少都可以用于增加真空吸尘器1的运行时间。

在真空吸尘器的污物分离器内设置旋转的盘是已知的。例如，DE19637431和US4382804各自描述了一种具有旋转的盘的污物分离器。然而，存在如下偏见，即污物分离器必须包括旋风室以将污物与流体分离。然后，盘仅用作辅助过滤器，以在流体离开旋风室时从流体中清除残留的污物。还有一个偏见，即必须保护旋转的盘免受进入旋风室的大量污物的侵害。因此，载有污物的流体以避免与盘直接碰撞的方式被引入旋风室中。

本文所述的污物分离器利用了以下发现：可以用旋转的盘实现污物分离，而不需要旋风室。污物分离器进一步利用了以下发现，即可以通过将载有污物的流体沿直接朝向盘的方向引入腔室中来实现有效的污物分离。通过将载有污物的流体引导到盘上，污物在与旋转的盘接触时受到相对较高的力。然后，流体内的污物被径向向外抛出，而流体则轴向地穿过盘上的孔。结果，不需要旋流就可实现有效的污物分离。

污物分离器10的分离效率和跨过污物分离器10的压降对盘40中的孔47的尺寸敏感。对于给定的总开口面积，污物分离器10的分离效率随着孔尺寸的减小而增加。然而，随着孔尺寸的减小，跨过污物分离器10的压降也增加。分离效率和压降也对盘40的总开口面积敏感。特别地，随着总开口面积的增加，移动通过盘40的流体的轴向速度减小。结果，分离效率提高并且压降降低。因此，具有大的总开口面积是有利的。然而，增加盘40的总开口面积并非没有困难。例如，如已经指出的，增加孔的尺寸以增加总开口面积实际上可能降低分离效率。作为替代，可以通过增加穿孔区域46的尺寸来增加总开口面积。这可以通过增加盘40的尺寸或通过减小非穿孔区域45的尺寸来实现。但是，每种选择都有其缺点。例如，由于在盘40的周边与顶壁30之间形成接触密封，因此将需要更多的功率来驱动具有更大直径的盘40。另外，更大直径的旋转的盘40可在腔室36内产生更多的搅拌。结果，已经聚集在腔室36中的污物的再次夹带可能增加，因此分离效率实际上可能净下降。另一方面，如果减小非穿孔区域45的直径，则出于下面详述的原因，移动通过盘40的流体的轴向速度实际上可能增大。增加盘40的总开口面积的另一种方式是减小孔47之间的区块。但是，减少区块有其自身的困难。例如，盘40的刚度可能降低，并且穿孔区域46可能变得更脆弱，因此更容易受到损坏。另外，减小孔之间的区块可能会引入制造困难。因此，在盘40的设计中要考虑许多因素。

盘40包括由穿孔区域46围绕的中心非穿孔区域45。提供中心非穿孔区域45具有几个优点，现在将对其进行描述。

盘40的刚度对于在盘40和容器20的顶壁30之间实现有效的接触密封可能很重要。具有非穿孔的中心区域45增加了盘40的刚度。结果，可以使用更薄的盘。这样的益处是，可以以更及时和更具成本效益的方式来制造盘40。此外，对于某些制造方法(例如化学蚀刻)，盘40的厚度可以限定孔47和区块的最小可能尺寸。因此，较薄的盘具有这样的优点：这种方法可用于制造具有相对较小的孔和/或区块尺寸的盘。此外，可以降低盘40的成本和/或重量以及驱动盘40所需的机械动力。因此，可以使用功率较小且可能更小且更便宜的马达41来驱动盘40。

通过具有中心非穿孔区域45，进入腔室36的载有污物的流体被迫从轴向方向转向径向方向。然后，载有污物的流体在盘40的表面上向外移动。然后这至少具有两个益处。第一，当载有污物的流体在穿孔区域46上移动时，需要使流体转动较大的角度(大约90度)以通过盘40中的孔47。结果，由流体携带的更少的污物能够匹配转动并穿过孔47。第二，随着载有污物的流体在盘40的表面上向外移动，载有污物的流体有助于擦洗穿孔区域46。因此，可能已经被捕获在孔47中的任何污物被流体清除。

盘40的切线速度从盘40的周边到中心减小。结果，由盘40施加到载有污物的流体的切向力从周边到中心减小。如果盘40的中心区域45被穿孔，则更多的污物可能穿过盘40。通过具有中心非穿孔区域45，孔47被设置在盘40的切线速度和因此施加到污物的切线力相对较高的区域处。

随着引入腔室36的载有污物的流体从轴向变为径向，相对较重的污物可能继续沿轴向方向行进并撞击盘40。如果盘40的中心区域45被穿孔，则撞击盘40的相对硬的物体可能刺破或损坏孔47之间的区块。通过具有非穿孔的中心区域45，降低了损坏盘40的风险。

非穿孔区域45的直径大于入口37的直径。结果，由流体携带的硬物不太可能撞击穿孔区域46并损坏盘40。另外，在进入腔室36时，更好地鼓励载有污物的流体从轴向方向转向径向方向。入口37和盘40之间的分离距离在实现这两个优点中起着重要的作用。随着入口37和盘40之间的分离距离增加，在盘40的穿孔区域46处的载有污物的流体的速度的径向分量可能减小。结果，更多的污物可能通过盘40中的孔47被携带。结果，随着分离距离增加，由流体携带的硬物更可能撞击穿孔区域46并损坏盘40。因此，期望相对较小的分离距离。然而，如果分离距离太小，则大于分离距离的污物将无法在入口管道21和盘40之间通过，因此将被捕获。流体携带的污物的尺寸将尤其受到入口管道21的直径的限制。特别地，污物的尺寸不太可能大于入口管道21的直径。因此，通过采用不大于入口37的直径的分离距离，可以在提供足够的空间以使污物在入口管道21和盘40之间通过的同时实现上述益处。

不管选择的分离距离如何，盘40的非穿孔区域45继续提供优点。特别地，非穿孔区域45确保盘40上的孔47设置在由盘40施加到污物的切向力相对较高的区域处。另外，尽管随着分离距离的增加，载有污物的流体遵循更发散的路径，但是相对重的物体在进入腔室36时仍可能沿着相对笔直的路径继续。因此，中心非穿孔区域45继续保护盘40免受潜在的损坏。

尽管有优势，非穿孔区域45的直径不需大于入口37的直径。通过减小非穿孔区域45的尺寸，可以增加穿孔区域46的尺寸，从而可以增加盘46的总开口面积。结果，跨过污物分离器10的压降可能减小。另外，可以观察到携带污物的流体移动通过穿孔区域46的轴向速度降低。然而，随着非穿孔区域45的尺寸减小，将会出现这样的点，在该点处进入腔室36的流体在遇到穿孔区域46之前不再被迫从轴向转向径向。因此，将出现一个点，在该点处由于较大的开口面积而导致的轴向速度的降低被由于较小的转角而导致的轴向速度的增加所抵消。

可以想象，盘40的中心区域45可以被穿孔。尽管上述许多优点随后将被废除，但是具有完全穿孔的盘40仍可能具有优点。例如，制造盘40可能更简单和/或更便宜。特别地，可以从连续穿孔的片材切割出盘40。即使中心区域45被穿孔，盘40仍将继续向进入腔室36的载有污物的流体施加切向力，尽管在盘40的中心处的力较小。盘40因此将继续从流体分离污物，尽管分离效率降低。另外，如果盘40的中心区域45被穿孔，则由于盘40施加的切向力较小，污物可能会阻塞盘40正中心的孔。在正中心处的孔被阻塞的情况下，盘40将表现得好像盘40的中心是非穿孔的。替代地，中心区域45可以是穿孔的，但是具有小于周围穿孔区域46的开口面积的开口面积。而且，随着从盘40的中心径向向外移动，中心区域45的开口面积可以增加。这样的益处是，随着盘40的切线速度的增加，中心区域45的开口面积增加。

入口管道21沿着与盘40的旋转轴线48重合的轴线延伸。结果，进入腔室36的载有污物的流体被引导到盘40的中心处。这样做的优点是，载有污物的流体均匀地分布在盘40的表面上。相反，如果入口管道21在盘40处偏心引导，则流体将不均匀地分布。为了示出该点，图8示出了在入口管道21的圆周处由盘施加到载有污物的流体的切向力，该切向力(a)在盘40的中心处指向，和(b)偏心指向。可以看出，当入口管道21偏心引导时，载有污物的流体不会在盘40的表面上均匀流动。在图8(b)所示的示例中，盘40的下半部几乎看不到载有污物的流体。盘40上的流体的这种不均匀分布可能具有一个或多个不利影响。例如，通过盘40的流体的轴向速度可能在最大量暴露于载有污物的流体的那些区域处增加。结果，污物分离器10的分离效率可能减小。另外，由盘40分离的污物可能在容器20内不均匀地聚集。结果，污物分离器10的容量可能受到损害。已经聚集在容器20内的污物50的再次夹带也可能增加，导致分离效率进一步降低。引导载有污物的流体偏心的另一缺点是盘40承受不均匀的结构载荷。导致的不平衡可能引起与容器20的顶壁30的密封性差，并且可能会缩短用于将盘组件22支撑在真空吸尘器1中的任何轴承的使用寿命。

入口管道21附接到底壁32并且可以与底壁32一体地形成。因此，入口管道21由底壁32支撑在腔室内。替代地，入口管道21可以由容器20的侧壁31支撑，例如使用在入口管道21和侧壁31之间径向延伸的一个或多个支架。这种布置的优点在于，底壁32可以自由地打开和关闭，而不会使入口管道21移动。结果，可以采用具有更大污物容量的更高的容器20。然而，这种布置的缺点在于，当底壁32打开时，用于支撑入口管道21的支架可能会阻止污物从腔室36掉落，从而使容器20的排空变得更加困难。

入口管道21在腔室36内线性延伸。这样具有的优点是，载有污物的流体沿着直线路径移动通过入口管道21。但是，这种布置并非没有困难。底壁32布置为打开和关闭，并通过铰链33和卡扣34附接至侧壁31。因此，当用户向手持单元2施加力以操纵吸尘器头4时(例如，推力或拉力以操纵吸尘器头4向前和向后，扭转力以操纵吸尘器头向左或向右，或提升力以使吸尘器头4抬离地面)，该力通过铰链33和卡扣34传递给吸尘器头4。因此，必须设计铰链33和卡扣34以承受所需的力。作为替代布置，底壁32可以固定到侧壁31，并且侧壁31可以可移除地附接到顶壁30。然后通过从顶壁30移走侧壁和底壁31，32并倒置来排空容器20。尽管这种布置的优点是不必设计能够承受所需力的铰链和卡扣，但是污物分离器10的清空较不方便。

替代的污物分离器101在图9中示出。入口管道21的一部分沿着容器20的侧壁31延伸并附接至容器20的侧壁31或与容器20的侧壁31一体形成。底壁32又通过铰链33和卡扣(未示出)附接至侧壁31。然而，入口管道21不再延伸穿过底壁32。因此，当底壁32在关闭位置和打开位置之间移动时，入口管道21的位置不变。这样具有的优点是，容器20便于清空而无需设计能够承受所需力的铰链和卡扣。但是，从图9可以明显看出，入口管道21不再是直的。结果，由于入口管道21中的弯曲而将增加损失，因此与污物分离器10相关的压降可能增加。尽管图9所示的布置的入口管道21不再是直的，但是入口管道21的端部继续沿着与盘40的旋转轴线48一致的轴线延伸。结果，载有污物的流体在盘40的中心处引导的轴向方向上继续进入腔室36。

图10示出了另一污物分离器102，其中入口管道21线性地延伸穿过容器20的侧壁31。底壁32然后通过铰链33附接至侧壁31，并通过卡扣34保持关闭。在图3和9所示的布置中，污物分离器10，101的腔室36基本上是圆柱形的，腔室36的纵向轴线与盘的旋转轴线48重合。然后盘40朝向腔室36的顶部定位，并且入口管道21从腔室36的底部向上延伸。提及顶部和底部应理解为是指从流体分离的污物优先收集在腔室36的底部，并朝着腔室36的顶部的方向逐渐填充。通过图10所示的布置，腔室36的形状可以被认为是圆柱形顶部和立方底部的结合。然后将盘40和入口管道21都朝着腔室36的顶部定位。由于入口管道21延伸穿过容器20的侧壁31，因此该布置的优点在于，可以通过底壁32方便地排空容器20，而无需能够承受操作吸尘器头4所需的力的铰链和卡钩。另外，由于入口管道21是线性的，因此减少了与入口管道21相关的压力损失。该布置具有至少三个其他优点。第一，污物分离器102的污物容量显著增加。第二，当手持单元2倒置进行地面清洁时，容器20内的污物不太可能掉落到盘40上。因此，腔室36不需要在盘40周围包括保护沟槽，因此可以使用具有较大的总开口面积的较大的盘40。第三，当放置在水平表面上时，容器20的底壁32可用于支撑手持单元2。但是，这种布置并非没有困难。例如，较大的容器20可能阻碍接近狭窄空间，例如在家具或器具之间。另外，腔室36的底部与腔室36的顶部径向间隔开。也就是说，腔室36的底部在垂直于盘40的旋转轴线48的方向上与腔室36的顶部间隔开。结果，由盘40径向向外抛出的污物和流体可能会干扰收集在腔室36的底部中的污物。另外，腔室36内的任何涡流将倾向于在腔室36上下移动。因此，污物的再次夹带可能增加，导致分离效率降低。相反，在图3和9所示的布置中，腔室36的底部与腔室36的顶部轴向间隔开。由盘40径向向外抛出的污物和流体因此不太可能干扰收集在腔室36的底部中的污物。另外，腔室36内的任何涡流在腔室36周围移动而不是在腔室36上下移动。

在上述每个污物分离器10,101,102中，至少入口管道21的端部(即，具有入口37的部分)沿着与盘40的旋转轴线48重合的轴线延伸。结果，载有污物的流体在盘40的中心处引导的轴向方向上进入腔室36。上面已经描述了其优点。然而，在某些情况下，希望具有替代的布置。例如，图11-13示出了污物分离器103，其中入口管道21沿着相对于盘40的旋转轴线48成角度的轴线延伸。也就是说，入口管道21沿着与旋转轴线48不平行的轴线延伸。这种布置的结果是，载有污物的流体沿不平行于旋转轴线48的方向进入腔室。不过，进入腔室36的载有污物的流体继续被引导到盘40处。实际上，利用图11-13中所示的污物分离器103，载有污物的流体继续被引导到圆盘40的中心。由于几个原因，该特定布置可能是有利的。第一，当真空吸尘器1用于地板清洁时，如图1所示，手持单元2通常以大约45度的角度向下指向。结果，污物可能会不均匀地聚集在污物分离器内。特别地，污物可以优先沿着腔室36的一侧聚集。对于图3所示的污物分离器10，这种不均匀的污物收集可能意味着污物沿着一侧填充到腔室36的顶部，从而触发了腔室充满状态，即使腔室36的相对侧可能是相对没有污物。如图12所示，图11-13的污物分离器103可以更好地利用可用空间。结果，污物分离器10的容量可以提升。也可以说图9的污物分离器101具有这个优点。然而，污物分离器101的入口管道21包括两个弯曲部。相比之下，图11-13的污物分离器103的入口管道21通常是线性的，因此压力损失较小。图11-13中所示的布置的另一优点涉及清空。如同图3所示的布置一样，入口管道21附接到底壁32并随底壁32移动。如图6所示，当图3的污物分离器10被竖直地保持并且底壁32处于打开位置时，入口管道21水平地延伸。相比之下，如图13所示，当图11-13的污物分离器103被竖直地保持并且底壁32被打开时，入口管道21向下倾斜。结果，更好地鼓励了污物从入口管道21滑落。

在图11-13中所示的布置中，进入腔室36的载有污物的流体继续被引导到盘40的中心。尽管这种布置具有优点，但是仍然可以通过将载有污物的流体偏心引导来实现污物的有效分离。此外，在某些情况下，期望将载有污物的流体偏心引导。例如，如果盘40的中心区域是穿孔的，则载有污物的流体可以偏心地引导，从而避免盘40的切线速度最慢的区域。结果，可以观察到分离效率的净增加。通过示例的方式，图14示出了一种布置，其中进入腔室36的载有污物的流体在盘40处偏心地被引导。类似于图9所示的布置，入口管道21与容器20的侧壁31一体地形成，并且底壁32通过铰链33和卡扣(未示出)附接到侧壁31。当底壁32在关闭位置和打开位置之间移动时，入口管道21的位置保持固定。这样具有的优点是，容器20便于清空而无需设计能够承受操纵吸尘器头4所需力的铰链和卡扣。此外，与图9的污物分离器101相比，入口管道21是直的，因此减少了由于载有污物的流体通过入口管道21的运动而引起的压力损失。

在更一般的意义上，载有污物的流体可以说是沿着流动轴线49进入腔室36。然后，流动轴线49与盘40相交，使得载有污物的流体被引导到盘40。这样的优点是，载有污物的流体在进入腔室36之后很快撞击盘40.然后，盘40将切向力施加到载有污物的流体上。流体通过盘40中的孔47抽出，而污物由于其更大的惯性而径向向外移动并聚集在腔室36中。在图3、9、10和11所示的布置中，流动轴线49与盘40的中心相交，而在图14所示的布置中，流动轴线49与盘40的偏心相交。尽管具有与盘40的中心相交的流动轴线49是有利的，但是仍然可以通过具有与盘40的偏心相交的流动轴线49来实现污物的有效分离。

在上述每个布置中，入口固定21具有圆形横截面，因此入口37具有圆形形状。可以想象，入口管道21和入口37可以具有替代的形状。同样，盘40的形状不必是圆形的。然而，由于盘40旋转，因此不清楚具有非圆形盘会获得什么优点。盘40的穿孔区域和非穿孔区域45，46也可以具有不同的形状。特别地，非穿孔区域45不必是圆形的或位于盘40的中心。例如，在入口管道21在盘40处偏心引导的情况下，非穿孔区域45可以采取环的形式。在以上讨论中，有时参考特定元件的直径。当该元件具有非圆形形状时，直径对应于该元件的最大宽度。例如，如果入口37为矩形或正方形，则入口37的直径将对应于入口37的对角线。或者，如果入口是椭圆形的，则入口37的直径将对应于入口37沿主轴的宽度。

盘40由金属例如不锈钢形成，金属相对于例如塑料具有至少两个优点。第一，可以实现具有相对较高的刚度的相对较薄的盘40。第二，可以获得相对较硬的盘40，该盘较不易受到流体携带的或者如图7所示当手持单元2倒置时掉落到盘40上的硬或尖锐物体的损坏。然而，尽管具有这些优点，但是盘40可以想象地由替代材料形成，例如塑料。实际上，使用塑料可能比金属具有优势。例如，通过由诸如聚甲醛的低摩擦塑料形成盘40，可以省略围绕容器20的顶壁30设置的低摩擦材料(例如PTFE)的环。

在上述布置中，盘组件22包括直接附接到电马达41的轴的盘40。可以想到的是，盘40可以间接地附接到电马达，例如借助于齿轮箱或驱动爪。此外，盘组件22可包括盘40附接到其上的托架。举例来说，图15示出了具有托架70的盘组件23。托架70可用于增加盘40的刚度。结果，可以使用更薄的盘40或具有更大的直径和/或更大的总开口面积的盘40。托架70还可用于在盘组件23和容器20之间形成密封。在这一点上，尽管到目前为止已经描述了在盘40和顶壁30之间的接触密封，但是同样可以采用替代类型的密封，例如迷宫式密封或流体密封。托架70还可以用于阻塞整个穿孔的盘的中心区域。在图15所示的示例中，托架70包括中心轮毂71，其通过径向辐条73连接至轮缘72。然后，流体通过相邻辐条73之间的孔74穿过托架70。

上述的每个盘组件22，23包括用于驱动盘40的电马达41。可以想象，盘组件22,23可包括用于驱动盘40的替代器件。例如，盘40可以由真空马达12驱动。该布置在图1所示的布置中特别可行，其中真空马达12绕与盘40的旋转轴线48重合的轴线旋转。替代地，盘组件22，23可包括涡轮机，该涡轮机由移动通过盘组件22，23的流体流提供动力。涡轮机通常比电马达便宜，但是涡轮机的速度以及因此盘40的速度取决于移动通过涡轮机的流体的流量。结果，在低流量下可能难以实现高分离效率。另外，如果污物堵塞了盘40中的任何孔47，则盘40的开口面积将减小，从而限制了流体向涡轮机的流动。结果，盘40的速度将降低，因此堵塞的可能性将增加。然后出现跑道效应，其中盘40随着其堵塞而变得越来越慢，并且盘40随着其变慢而变得越来越堵塞。此外，如果吸尘器头4中的抽吸口暂时被阻塞，则盘40的速度将显著降低。然后，污物可能会在盘40上大量堆积。当障碍物随后被去除时，污物会将盘40的开口面积限制在一定程度，以使涡轮机无法以足够的速度驱动盘40以甩掉污物。电马达虽然通常更昂贵，但是具有盘40的速度对流量或流体速度相对不敏感的优点。结果，在低流量和低流体速度下可以实现高的分离效率。另外，盘40不太可能被污物堵塞。使用电马达的另一个优点是它需要较少的电能。也就是说，对于给定的流量和盘速度，由电马达41所汲取的电力小于为了驱动涡轮机而由真空电动机12所汲取的额外电力。

迄今为止，污物分离器10被描述为形成手持单元2的一部分，该手持单元2可以用作独立的吸尘器，或者可以经由细长管3附接到吸尘器头4以用作杆式吸尘器1。在手持单元中提供盘组件绝不是直观的。尽管在真空吸尘器的污物分离器中设置旋转盘是已知的，但是存在如下偏见，即污物分离器必须包括旋风室以将污物与流体分离。结果，污物分离器的整体尺寸相对较大并且不适合在手持单元中使用。利用本文所述的污物分离器，可以以相对紧凑的方式实现分离效率。因此，污物分离器特别适合用于手持单元。

手持单元的重量显然是其设计中的重要考虑因素。因此，除了真空马达之外还包括电马达不是显而易见的设计选择。另外，在手持单元由电池供电的情况下，可以合理地假设电马达消耗的功率会缩短真空吸尘器的运行时间。然而，通过使用电马达来驱动盘，对于相对适度的压力下降可以实现相对较高的分离效率。因此，与传统的手持吸尘器相比，使用功率较小的真空马达可以实现相同的清洁性能。因此，可以使用消耗较少电功率的较小的真空马达。结果，重量和/或功耗的净减少是可能的。

尽管本文描述的污物分离器特别适合用于手持真空吸尘器，但是应当理解，污物分离器可以等同地用于替代类型的真空吸尘器，例如立式、罐式或机器人式真空吸尘器。

Claims (12)

1.一种手持式真空吸尘器，其包括污物分离器，所述污物分离器包括：

腔室，该腔室具有入口，载有污物的流体通过该入口进入所述腔室，以及出口，清洗后的流体通过该出口离开所述腔室；和

位于所述出口处的盘，该盘布置成绕旋转轴线旋转并且包括供清洗后的流体穿过的孔。

2.如权利要求1所述的真空吸尘器，其中，进入所述腔室的载有污物的流体被引导至所述盘。

3.如权利要求2所述的真空吸尘器，其中，进入所述腔室的载有污物的流体被引导到所述盘的中心。

4.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，从载有污物的流体分离的污物聚集在所述腔室的底部并且在朝向腔室的顶部的方向上逐渐填充，所述出口位于腔室顶部或附近，并且腔室的底部与腔室的顶部轴向间隔开。

5.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，所述腔室在平行于旋转轴线的方向上在所述盘的上方和下方延伸，当以第一取向使用真空吸尘器时，从载有污物的流体分离的污物收集在所述腔室的位于盘下方的下部中，并且当以第二取向使用真空吸尘器时，收集在下部的污物移动到所述腔室的位于盘上方的上部。

6.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，所述入口由入口管道的端部限定，并且所述腔室围绕所述入口管道。

7.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，所述入口由在所述腔室内线性延伸的入口管道的端部限定。

8.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，所述入口由入口管道的端部限定，所述入口管道延伸穿过所述腔室的壁，并且所述入口管道的相对端部可附接到真空吸尘器的不同附件。

9.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，所述入口由入口管道的端部限定，所述腔室的壁可在打开位置和关闭位置之间移动，并且所述入口管道附接到所述壁并随之移动。

10.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中，所述盘由金属形成。

11.一种杆式真空吸尘器，包括如前述权利要求中任一项所述的手持式真空吸尘器，该手持式真空吸尘器通过细长管附接到吸尘器头，所述细长管沿着平行于旋转轴线的轴线延伸。

12.如权利要求11所述的真空吸尘器，其中，所述污物分离器包括延伸穿过所述腔室的壁的入口管道，所述入口由入口管道的第一端部限定，并且所述细长管附接到入口管道的第二端部。