CN1296395A - 使用具有瓣轮室真空泵的静音真空吸尘器 - Google Patents

Abstract

一种真空吸尘器,它具有一个真空泵。此真空泵的壳体(102)包括一个具有长短辐圆外旋轮线平面形状的瓣轮腔室(104)。在腔室的每个瓣轮片有出口部分(116o)和入口部分(116i),和一个中央定子齿轮(110)。具有弯曲边的三角形转子(140)在腔室中偏心地旋转,以便使腔室的每个瓣轮中的一个入口部分和一个出口部分,在转子转动的过程中,一直有流体的直接交换。这样可防止在腔室的入口部分产生过大的压力。中央转子齿轮与定子齿轮相啮合。一个驱动盘(164)安装在转子(140)中的圆形开口(149)中,并偏心地安装在驱动轴(162)上。驱动轴由马达驱动,并把旋转运动传递给转子,从而从腔室(104)的入口部分(116i)到出口部分(116o)产生空气流动。管道系统把腔室的入口部分联接到碎片收集箱。真空吸尘器在低的旋转速度和低的空气流动速度下可提供足够的除尘动力,因此显著降低了噪音。

Description

使用具有瓣轮室真空泵的静音真空吸尘器

发明领域

本发明涉及真空吸尘器，更具体地说，涉及几乎不产生噪音的真空吸尘器。这是通过使用具有瓣轮室的真空泵实现的。

背景技术

实际上，真空吸尘器已经必不可少，但其产生的噪音限制了其使用，因为在吸尘时常常需要中止附近的其它工作。

已经有很多的方法用于减少真空吸尘器产生的环境噪音。一个相当明显的例子是在真空吸尘器的壳体中使用隔音材料。虽然这种方法在某种程度上减少了真空吸尘器周围的噪声级，但实际上未对真空吸尘器产生噪音的源头采取措施。另一个方法是对排出的空气流使用消音器。一个更复杂的降低噪音的方法是在真空吸尘器的排气装置中使用噪音探测器，以提供一个用于产生去除噪音的声音信号。以下美国专利中描述了上述方法的实例：No.4418443，No.4435877，No.4512713，No.4970753，No.5502869，No.5159738，No.5499423，No.5513417。

但是，上述方法中没有一个涉及到真空吸尘器中两个明显的噪音源。其中一个噪音源是高速气流，它是目前真空吸尘器所必须产生的，用于获得质量流量以提供有效的除尘。另一个噪音源是由真空吸尘器的旋转部件产生的。

按照公知的原理，由旋转部件产生的、所谓的“偶极噪音”N_db满足如下关系：

N_db∝ω⁶                                (1)

从方程(1)中可以看到，偶极噪音正比于真空吸尘器的气流产生部件旋转速度ω的六次方。因此，旋转速度ω的一个非常小的增大和减小都会极大地影响偶极噪音。

上述已有的工艺方法在执行时掩盖了“喷射噪音”，它与流出真空吸尘器壳体的气流有关。使用消音器的方法主要是希望在气流流出真空吸尘器之前减缓其速度。这种方法很有效地降低了喷射噪音，因为喷射噪音正比于气流速度的八次方(即，U⁸)。如果降低流出真空吸尘器叶轮装置的气流速度，则可能进一步减小噪音。

本发明使用正排量真空泵降低噪音，并且没有已知的真空吸尘器使用了这样的泵，产生用于在真空吸尘器中产生灰尘进入气流的压降。已有的工艺中没有这种泵的原因很可能是由于最常用类型的正排量泵的机械复杂性。例如，具有一个往复活塞的泵需要公差配合紧密的复杂的阀门和零件。具有这样的泵的真空吸尘器的成本高于对一个消费品的定价，并且比现有的、具有简单的旋转叶轮的真空吸尘器的可靠性低得多。

结果，已有的真空吸尘器中没有汪克尔型正排量泵。直到在旋转的“活塞”和静止的“缸”壁之间有足够的密封这一问题得到解决之前，汪克尔型正排量泵仅仅是一种新奇的事物。尽管这些问题的解决目前是公知的，但对于像真空吸尘器之类的产品来说，这些方法可以被认为是外来的。任何情况下，它们必然使真空吸尘器的成本升高，并需要经常更换，因为真空吸尘器中的压缩机受到吸入气流中的颗粒物质的磨损。

发明概述

本发明的目的之一是提供一种适用于真空吸尘器中使用的汪克尔型泵。

本发明的另一个目的是使用汪克尔型泵提供静音真空吸尘器，从而显著降低在真空吸尘器工作期间产生的偶极噪音，并在低流体流动速度下产生一个适合的压降和质量流量，还降低与传统真空吸尘器有关的喷射噪音。

本发明的再一个目的是提供一种能产生压力降低的流体流的真空吸尘器，其中吸入的物质能从一个位置传送到另一个位置。该真空吸尘器包括：收集吸入物质的箱；具有腔室的真空泵；该腔室具有多个瓣轮和边数多于瓣轮数的多边形转子；转子的安装使它能在瓣轮腔室中偏心旋转。当转子相对腔室旋转时，在瓣轮中产生降低的压力，其中上述腔室可操作地联接在上述箱上，使流体从中流过。

在该真空吸尘器的一个实施例中，流体是空气，腔室具有满足以下方程的长短辐圆外旋轮线平面形状：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)

x和y是离开腔室中心的距离，其中，0≤t≤2π，b/c=2，a/b=2，从而使腔室具有两个瓣轮，转子一般为具有弯曲边的三角形(即，具有(a/b+1)条边的正多边形)。

按照本发明一个优选的实施例，一种能产生压力降低的气流的真空吸尘器，其中吸入的物质能从一个位置传送到另一个位置。该真空吸尘器包括：收集吸入物质的箱，箱有一入口和一出口用于空气流动；一个真空泵壳体，它具有一个满足如下方程的长短辐圆外旋轮线平面形状的腔室：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)

x和y是离开腔室中心的距离，其中0≤t≤2π，a/b是个整数，用于确定腔室的瓣轮数目，b/c=2；上述腔室有多个出口和入口，其中在腔室的每个瓣轮中至少有一个出口和一个入口；在腔室的中心有一个定子齿轮，它有(a/b)·n个齿(n是整数)；有(a/b+1)个曲边的，通常为多边形的单片转子，并在上述腔室中偏心地旋转。其中，腔室的每个瓣轮中的至少一个入口和一个出口在转子旋转部分过程中发生流体直接交换；转子中心有转子齿轮，它有(a/b+1)·n个齿；一个安装在上述壳体上用于密闭腔室的端盖；转子相反面上朝向壳体和端盖的密封；一个驱动元件，包括一个固定在转子的圆形开口内并偏心安装在驱动轴上的盘，用于把旋转运动传递到转子，以产生从腔室的入口到出口的液流。其中，驱动轴穿过：端盖上一个与定子齿轮同轴的孔；一个驱动马达，其与驱动轴可操作地联接，以向其传递旋转运动；一个管道系统，把腔室的入口和箱的出口可操作地联接起来，从而在箱的入口和出口间产生压降。

按照本发明的另一个方面，泵的组成包括：单片壳体，它具有一个满足如下方程的长短辐圆外旋轮线平面形状的腔室：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)

x和y是离开腔室中心的距离，其中0≤t≤2π，a/b是个整数，用于确定上述腔室中瓣轮的数目，b/c=2；在腔室的中心有一个定子齿轮，它有(a/b)·n个齿(n是整数)；有(a/b+1)个曲边的，通常为多边形的单片转子，并在上述腔室中偏心地旋转，转子中心有转子齿轮，它有(a/b+1)n个齿；一个安装在上述壳体上用于密闭腔室的端盖；位于转子上的密封装置，当转子在壳体中旋转时密封转子和壳体，该密封装置的结构允许穿过其产生一个预定的压降。

附图简要说明

结合后面的附图，并对下面的优选实施例进行详细描述，可以更好地理解本发明的目的。附图中的相似数字代表相似的零件。下面是随后将要详细描述的附图的简要说明：

图1是传统罐型真空吸尘器的剖面图，其中装有本发明的真空泵；

图2是传统箱型真空吸尘器一部分的立体图，其中装有本发明的真空泵；

图3是本发明真空泵装置的平面图；

图4是图3中沿线4-4的剖面图；

图5是本发明真空泵转子的第一个实施例的平面图；

图6是本发明真空泵壳体的平面图；

图7是本发明真空泵的分解立体图；

图8(a)是本发明真空泵转子的第二个实施例的平面图，图8(b)是沿图8(a)中线8b-8b的剖面图；

图9(a)是本发明真空泵转子的另一个可选实施例的平面图，图9(b)是沿图9(a)中线9b-9b的剖面图；

图10是本发明真空泵转子的再一个实施例的平面图；

图11是本发明的一个可选实施例的详细图，图示了装在真空泵壳体上的漏气密封。

优选实施例详述

参考图1，示意性地图示(局部剖示)了一个传统罐型真空吸尘器20。它有一个一般为圆柱形的罐或箱22，用其底部可以自由直立。美国专利No.4435877详细说明了此类型真空吸尘器的一个例子，对于本领域普通技术人员来说，从此专利可以很明白地理解此类型真空吸尘器的制造和组装方式。

如美国专利No.4435877中所描述的，盖24通过扣环夹(没有示出)固定在罐22上。马达的壳体26用螺钉28固定在盖24上。如美国专利No.4435877所述，具有把手32的盖30以适合的方式固定在马达壳体26上。一个圆形的筒34悬挂在盖24上并支撑一个灰尘过滤器36。在罐22的边上有一个空气入口38。

按照本领域普通技术人员公知的方式，装在盖24中的叶轮向孔40上施加压降，孔40在盖24上靠近罐22的轴线。入口38的方向使空气流基本沿周向进入罐22中。这样，气流从入口38，经过灰尘过滤器36、孔40、流入叶轮出口的压力通风系统42，最终达到排气口44。由于含有灰尘和碎屑的空气通过空气入口38吸入，因此它沿罐22的周向流动，从而在罐22中产生旋转的空气流。空气流的角动量使较重的灰尘和碎片撞击到罐22的壁上并下落到底部。靠近罐的中心轴线、孔40所在的位置处，空气中基本上没有灰尘。过滤器36去除了剩余的大部分灰尘，接着空气经压力通风系统42由叶轮排到排出口44。

已知的现有工艺使用某些类型的风扇作为此类真空吸尘器的叶轮。例如，美国专利No.4435877中，在一个浅的圆形风扇壳体中装有扁平型风扇叶轮。本发明中使用一个瓣轮的真空泵100代替现有技术中的叶轮。下面将详细说明本发明典型实施例中使用的这种真空泵。

本发明还描述了本发明的真空泵在其它类型真空吸尘器中的使用，如直立式或箱式真空吸尘器。

图2示意性地图示了传统箱式真空吸尘器50的壳体的局部，其中装有本发明的瓣轮真空泵装置。美国专利No.4970753中描述了多少具有代表性的箱式真空吸尘器的例子，对于本领域普通技术人员来说，从此专利可以很明白地理解此类型真空吸尘器的制造和组装方式。

如美国专利No.4970753中所描述的，箱体下部52与上部(没有示出)形成用于包围真空吸尘器的部件的外壳。灰尘收集箱54装有一个一次性的过滤袋56(以幻象线表示)，形成一个灰尘收集容器。箱56的入口58把含有灰尘的空气导入袋56的入口60。按照本领域普通技术人员的公知方式，袋56由布料制成，可以使空气通过而阻挡住空气中颗粒物质。真空吸尘器50包括其它常规部件，如辅助其移动的轮子61和搬运把手62。

箱的出口包括一个或多个出口63，与叶轮有流体交换。如图1中所表示的真空吸尘器，叶轮在现有工艺中是某些类型的风扇。风扇在出63产生压降，从而产生一个从入口58、经过袋56流到出63的气流。从风扇的排出物通过一系列压力通风系统64，如果需要的话，还通过其它合适的噪音降低装置，流到排放口66。

按照本发明，用汪克尔型真空泵100代替现有技术的真空吸尘器中使用的风扇型叶轮。

图3到图7表示了本发明的这种泵的一个实施例。

图3是本发明真空泵100的平面图。此装置包括壳体102，它形成包含多个瓣轮106a和106b的腔室104。按照本发明的一个特别优选的实施例，壳体102由合适的塑料注塑成形，这样有可能批量生产壳体并降低该装置的成本。壳体可以由低强度材料制成的原因是，它无需承受高压并且不必制成真空吸尘器中使用的紧配合的结构。

腔室104最好带有长短辐圆外旋轮线平面形状，该长短辐圆外旋轮线是按照定义“经典的”汪克尔型外壳的如下方程定义的：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)    (2)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)    (3)

当0≤t≤2π，b/c=2，a/b是个整数时，上面的方程定义了一条围绕着腔室中心原点O的点的轨迹(见图6)。也就是，腔室的中心是作为由方程(2)和(3)定义的轨迹线的中心。a/b的值用于确定所定义腔室中瓣轮的数目。在一个优选的实施例中，a/b=2。但按照本发明，腔室可以有任意数目的瓣轮。

腔室104伸入壳体102表面的深度为d(见图4)。一个圆形的定子齿轮与壳体102的底部108整体模制在一起，其中心为由方程(2)和(3)定义的曲线的原点O(见图6)。定子齿轮110有(a/b)·n个齿112(n是整数)。本实施例中，a/b=2，n=8，因此定子齿轮110上有16个齿112。随腔室中瓣轮数目的改变，在本发明的实际操作中，定子齿轮的齿数可以通过改变n值而改变。

壳体102在成形时作出两个入口管道114i和116i以及两个出口管道114o和116o。入口和出口管道114和116在腔室104的每个瓣轮106的预定位置提供了气流通道，其用途将随着本发明的描述更加清楚。

腔室104还包括固定在壳体102端面上的端盖118，在壳体102中形成腔室104。端盖118通过适当数目的螺栓120固定在壳体102上，螺栓120拧入的盲孔122是壳体102成形后由机加工而成的。由适合的材料，如橡胶，制成的垫圈124夹在端盖118和壳体102之间，在把端盖安装到壳体上时垫圈受到压缩，使腔室气密封。(端盖118、螺栓120和垫圈124为清楚起见从图3中略去了)用其它适合的密封材料或结构，如一个或多个O型密封圈，代替垫圈124密封端盖118和壳体102也是可行的，或者除了垫圈124外也可另外附加一套上述密封结构。另外，在其它实施例可以不使用任何这种密封，这是因为真空泵工作在相对低的压力下，并且由于公差配合紧密，当真空吸尘器中的真空泵工作时只有少量的泄露。

本发明的真空泵还包括一个转子140，详细表示在图5中。转子140是正多边形，有a/b+1个弯曲边。在本实施例中，转子140一般为三角形(a/b+1=3)。转子140的结构设计能提供预期的压缩比，即5∶1，但其它的压缩比在本发明的范围内也是可行的。也就是，与其它性能要求相一致(见下文)，转子侧边曲率的确定要使得转子和壳体之间的空间体积的最大值是最小值的预定倍数。在一个优选的方案中，这个倍数约为5。转子140也最好由一种适合的塑料整体注塑成形；或者由金属，如铝铸成。一个重要的考虑是，根据所使用的密封结构，当转子在壳体中运动时，制作壳体和转子所用的材料能防止或阻止粘合(见下面的讨论)。

转子140的中心有一个贯穿的圆形开口141。开口141的轴向区域的一部分包括一个转子齿轮。开口141的中心C位于构成转子的正多边形的几何中心。如果转子注塑成形，开口和转子齿轮在适当位置整体成形，得到单片转子。在图3中可以清楚得看到，转子齿轮齿142与定子齿轮110啮合，以控制转子140在腔室104中旋转。转子齿轮有(a/b+1)·n个齿。由于在本实施例中n=8，因此转子齿轮144有24个齿。转子齿轮齿142是弧形的，形成凸曲线齿轮齿，它与定子齿轮110上大致匹配的凹曲线齿112紧密啮合。当转子140在腔室104中运动时，这种结构为转子140提供了更多的正向角位移。

转子140的每个端面上还模制有槽146(见图4)。每个槽146是连续的，在其全部的长度上与转子边缘的距离相同。每个槽装有柔性的密封148，其适合的材料如毛毡、橡胶、铝、塑料或任何其它容易在端盖118和壳体102上滑动并且不与制成它们的材料发生粘合的材料，因为密封148压在壳体102的底部108和端盖118的内侧(见图4)。每个端面内的槽146，在多边形转子各个顶点的附近靠近转子的边缘。根据下面将详细讨论的本发明的一个特征，通过控制槽在顶点处靠近边缘的程度，可以控制穿过密封的压降。

结合图3、4和7，可以最好地理解转子的驱动方式。转子140通过驱动元件160在壳体102中偏心旋转。驱动元件包括与电动马达200转轴相连的驱动轴162(见图1和2)。驱动轴带动一个偏心安装的圆盘164，圆盘164刚性地固定在驱动轴上，圆盘164的中心与驱动轴的轴线之间存在偏移距离e(见图3)。也就是，本领域普通技术人员能够理解，叶轮100要正常工作的话，转子齿轮的中心C必须围绕着定子齿轮的中心O以半径e作圆周运动。为了提供这种旋转，驱动轴162与定子齿轮的中心O同轴，安装在端盖118的轴颈轴承166中。驱动盘164装在转子中心开口141的轴向区域149上没有被转子齿轮占据的部分。当驱动盘旋转时，转子140在腔室104中恰当地偏心转动。制成驱动盘的材料应使它本身和转子之间的相对运动容易进行，因为驱动盘驱动腔室中的转子。

通过使用管道系统将吸入部分114i和116i联接到灰尘收集室的出口，把真空泵100装在真空吸尘器中，如图1所示的罐型真空吸尘器20或图2所示的箱式真空吸尘器。

具体地说，图1所示的罐型真空吸尘器20包括安装在壳体102和孔40之间的管道300。管道300在一端有一中心开口(没有示出)开向孔40。通道(没有示出)把管道300的内部联接到腔室104的吸入口114i和116i。从图4中可以看出，壳体102与在其一个端面露出的吸入口模制在一起，这样吸入口直接与管道300的内部相通。出口部分114o和116o也可以从壳体102上任何方便的位置露出。但在本实施例中，它们从壳体102的端面伸向压力通风系统42，如图3和图4所示。

图2所示的箱式真空吸尘器50还包括通过开口63与箱54连通的管道302。当真空泵100安装到真空吸尘器50时，本发明压缩机装置的吸入口114i和116i直接与管道302相通。装置100的出口114o和116o直接通向压力通风系统64。

工作时，驱动轴162以适当的方式联接到马达200(下面将详细描述)，并按图3中箭头A的方向旋转转子。当转子140转动时，在腔室104中产生4份容积，在每一个瓣轮106a和106b中各2份。各容积首先扩大，从入口114i和116i中的一个吸入空气。接着转子的一个角经过每个入口，然后各容积缩小(比例约为5∶1，如上所述)，迫使该容积中的空气分别从出口116o和114o排出。以这种方式，泵在其入口和出口间产生了压力降，把含有灰尘和脏物的空气由真空吸尘器吸入。

本发明的主要优点在于，与那些传统真空吸尘器相比，能产生相同的压降(“真空”)，而旋转速度仅是那些传统装置所需旋转速度的几分之一。例如，传统真空吸尘器中旋转部件的速度ω可以高达28000到32000rpm(见美国专利No.5159738)。而具有本发明叶轮的真空吸尘器的运转角速度ω的大小约为5000rpm。由于偶极噪音正比于ω⁶，应该认识到，本发明在降低噪音方面是非常明显的。从另一方面看，真空吸尘器的工业测量标准是“空气瓦特”，即流过真空吸尘器的质量流量乘以经过装置叶轮的压降ΔP。由于本发明压缩机装置能在给定的角速度ω下产生更高的压降ΔP，因此能在较低的旋转速度下为真空吸尘器提供空气瓦特形式的相同额定功率。

马达200的转轴与驱动元件160的轴162通过柔性接头联接，优选用中空的橡胶管(没有示出)联接。用减振件将马达安装在真空吸尘器中，把马达的振动与壳体之间隔开。压缩机装置和马达间的柔性联接可以强化振动的隔离效果。因此，制造的真空吸尘器可以很安静。

在本发明的典型装置中，壳体是整体成形的，厚度为30mm，平面形状是直径200mm的圆形。腔室的深度是25mm。定子齿轮的外径(穿过齿轮齿顶部测量)为42.15mm，每个齿轮齿为直径7.00mm的圆拱形。转子是整体成形，从顶点到顶点为125mm，弯曲边的半径为160mm。转子为24mm厚，有转子齿轮的圆形开口直径为70mm。转子齿轮的齿末端是圆的，半径为1.5mm。当此装置按图3中箭头A的方向以大约5000rpm的速度转动时，产生约0.1个大气压的压降。这超过了由传统真空吸尘器通常产生的压降，这样减小了提供空气瓦特形式的同样数量功率所需的质量流量(和空气流动速度)。本领域普通技术人员应当理解，压缩机装置的其它尺寸和结构也可提供任何所需的质量流量和压降。

所选定的转子结构能在转子的弯曲边与腔室104分隔瓣轮106a和106b的狭窄部分之间提供预定的间隙。这个间隙应尽可能的小，以使当转子转动时由瓣轮划定的腔室之间的流体交换最小化，这对于本发明非常重要。间隙的尺寸通过恰当地选择与腔室尺寸相关的转子侧边的曲率半径确定。

如果此间隙过大，则会对泵的性能有负面影响，因为在腔室之间有过多的流体流，从而在入口116i和出口116o以及入口114i和出口114o之间出现不希望的交换。

如果需要的话，在壳体上可以增加漏气密封300以进一步阻止这种流体交换。按照本发明一个可优实施例的这种密封表示在图11中，图11是壳体102底部、瓣轮106a和106b联接处的放大图(见图3)。此实施例中的漏气密封是小的弹簧钢夹子302。夹子的一端304与壳体中的一个插槽102x相配，夹子的另一端306与壳体中的另一插槽102y相配。夹子的中央部分308有腔室内稍微向外弯曲，因此当转子在壳体中旋转时将滑过夹子。另一个漏气密封装在壳体的上部、瓣轮106a和106b联接处。

本发明装置是一个正排量叶轮，因此装置入口的堵塞将导致压降的急剧增加，这与传统真空吸尘器不同。如果不能得到解决，将是一个潜在的危险，因为入口的堵塞可能成为被真空吸尘器清除的脏物和碎片聚集在管道末端的目标。如果堵塞物是易损坏的物体，例如布料、灯泡、庞物或小娃娃，将导致破损或严重的损坏。因此，瓣轮106a的入口114i和出口116o，以及瓣轮106b的入口116i和出口114o的位置排列，使得在转子运转轨迹的至少一部分中，每个瓣轮的入口和出口直接相通，这一点是本发明此实施例的一个重要特征。在图3中用幻象线表示了转子140的位置。这样，产生的压降便受到了限制，因为至少在转子运转的部分过程中，入口和出口间一直是直接流体交换。

本领域普通技术人员可以理解，本发明真空泵能使用别的密封结构，而不仅仅使用上述实施例中的毡或类似的柔性密封148。

图8(a)和8(b)示出了转子的另一个实施例，其中转子具有适于本发明使用的整体密封。图8中示出的转子140′有突起的密封248，它与转子的端面整体成形，而不象上述实施例中所示的装在槽146中的密封148那样采用条带密封。突起密封248的顶部通常为圆形，在转子和壳体(以及端盖)之间提供较小的间隙，以使吸入流体中的小颗粒物质能通过密封，而不磨损它们。当本发明的泵用于驱动液体而不是气体时，转子140′特别有用。本实施例的优点之一是，密封248可以设置在转子顶点靠近转子的边缘处，甚至能构造此密封的断面，从而更精确地控制穿过它的压降。图8(b)表示的密封具有大致半圆形断面，也可以采用其它近似圆形的截面，或甚至为非圆形结构，或沿密封的长度方向变化的结构。

图9(a)和9(b)表示本发明密封结构的另一个可选实施例。按照本发明的转子140″在每个顶点有一个钥匙孔型的开口150(图9中仅示出了其中一个)。开口150中放入了一个顶点密封元件250。顶点密封元件包括一个增大的体部分252和一个整体的舌片254，体部分252相对服贴地固定在内部开口150内，舌片254通过钥匙孔开口150的腿部延伸并超出转子140″的顶点。

转子140＂包括与上述第一实施例中讨论的槽146对应的槽146″。但在本实施例中，槽在其全部长度上与转子的边缘是等距离的。密封元件250的端面也有槽256与槽146″对齐。密封148(在图9(b)中用幻象线示出)如上述实施例一样与槽146″相配，并装入密封元件250的槽256中。如图9(b)所示，顶点密封元件250高出转子140″的端面，与周边密封148的密封面同高。

密封148本身与密封元件250相互锁住，并且由于密封是柔性的，因此当转子在壳体中运转时，允许顶点密封元件250沿箭头B的方向运动。可以理解，顶点密封元件250能被柔性的密封148“偏压”到其最外面位置，因此在转子于壳体中运转的整个过程中(见图3)，顶点密封元件250与腔室104的壁接触更紧密。顶点密封元件的舌片254的末端通常是有一点儿弯曲，以便与瓣轮106a和106b的内表面更加一致，从而当转子在壳体102中运转时提供更有效的密封。另外，密封元件250可以用比壳体的材料更软的材料制作，从而舌片254的末端能磨成与腔室104内表面最一致的形状。

在任何情况下，本实施例有提供更可靠密封的优点，当本发明装置用于其它用途而不是消费品真空吸尘器时，其特别有利。也就是，尽管这种密封结构较复杂，但仍提供了较好的密封，并且当被吸入到由此装置带动的流体中的颗粒物质磨损后还可更换。本实施例的优点还有，可以使用最佳的材料制造密封元件148和250，这样壳体102和转子140的制造材料有更大的选择余地。

图10表示了图9实施例的一个变型。在图10中，钥匙孔型开口150被一个直边的插槽150′代替，顶点密封元件250′设置在插槽150′中。可以通过在插槽根部的一个小的压缩弹簧(没有示出)把密封元件250′向外偏压。(应认识到在图9的实施例中，弹簧可用于同样的目的)

图10实施例的优点是比图9实施例容易制造，即使也没有保留顶点密封元件。

从以上的描述中可以清楚地看到，本发明适于用在除真空吸尘器的其它环境中。尤其适用于抽送吸入的颗粒物质时，因为本发明的特征之一就是没有使用现有工艺的汪克尔型装置中精心制作的密封结构，而这种复杂结构必须经受穿过密封的极高压降。

对比之下，本发明使用特制的密封结构，以允许在预定的压降下流过密封。上面讨论了能实现预定压降功能的密封结构的例子，但任何能实现这种功能的密封结构均在本发明的范围内。除了上述那些特别讨论和图示的例子外，其它的例子包括在转子顶点使用C型弹簧夹，弹簧夹的腿插在转子端面端面的插槽内，弹簧夹的中部与腔室104的壁接触。这种密封的另一个例子包括，在转子的每个顶点有厚度减小的部分，形成与转子一体的柔性部分。这样的结构可以用于那些已经讨论过的端面密封或用于其它的端面密封结构。

总之，本发明广义上包括一种特别适用于吸入颗粒物质的流体的汪克尔型抽送装置。不像那些在现有工艺汪克尔型装置中使用的密封，本发明汪克尔型装置使用的密封特别构造成允许预定的压降(以及因此得到的预定的流体流量)穿过密封。通过在装置中使用这种密封，密封不必再使用昂贵的材料和特殊的结构加工成紧密的公差配合；相反，密封可以由便宜的坚固的材料制成，即便在高磨损环境下也能提供较长的密封寿命。

本发明特别适用的这些环境之一是真空吸尘器。即使在含砂的、脏的环境中使用本发明的汪克尔型抽送装置，它的制造也足够便宜并且不需要比传统真空吸尘器多的维护。

虽然已经图解和说明了本发明的优选实施例，但应该理解的是，除了上面特别提到的以外，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种修改和变化，其仅由下面的权利要求书限定。

Claims (18)

1．一种真空吸尘器，能产生有压降的流体流，物质可以被吸入流体流中，以便从一个位置输送到另一个位置，所述的真空吸尘器包括：

一个用于收集所述吸入物质的箱；和

具有一个腔室和一个大致为多边形的转子的真空泵，所述腔室有多个瓣轮，所述转子的边数多于所述瓣轮数量，所述转子被安装成在所述瓣轮腔室中偏心旋转，当所述转子相对所述腔室转动时在所述瓣轮中产生压降，其中，所述腔室可操作地联接到所述箱上，以引导所述流体从中流过。

2．如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于：

所述腔室具有满足如下方程的长短辐圆外旋轮线的平面形状：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)

x和y是离开所述腔室中心的距离，其中0≤t≤2π，a/b是个整数，用于确定所述腔室的瓣轮数目，b/c=2；

所述转子是正多边形，有(a/b+1)个曲边。

3．如权利要求2所述的真空吸尘器，其特征在于，所述流体是空气，且a/b=2。

4．如权利要求3所述的真空吸尘器，其特征在于，所述箱包括用于所述空气流动的入口和出口，所述的真空吸尘器还包括管道系统，可操作地把所述腔室联接到所述箱的所述出口，以便从所述箱的所述入口到所述出口间产生压降。

5．如权利要求4所述的真空吸尘器，其特征在于：

所述箱被构造成用于容纳一个收集容器，制成所述收集容器的材料能让所述的空气流通过，并捕获吸入所述空气流中的颗粒物质；

所述箱的所述入口被构造成用于把所述空气流导入所述容器的入口；并且

箱的所述出口相对于所述入口设置，以便引导空气流通过所述箱，从而流过所述容器。

6．如权利要求4所述的真空吸尘器，其特征在于：

所述箱为大致圆柱形的罐；

所述箱的所述入口设置在所述罐的周缘，并且其方向使空气大致沿其周向流入所述的罐；

所述箱的所述出口靠近所述罐的轴线的一端，并且其方向使空气流大致沿轴向从所述罐中排出。

7．如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于：

所述腔室的所述出口至少包括两个出口部分，至少一个所述出口部分设置在所述腔室的每个所述瓣轮中；

所述腔室的所述入口至少包括两个入口部分，至少一个所述入口部分设置在所述腔室的每个所述瓣轮中；

在所述转子的所述旋转期间内，在所述腔室的两个所述瓣轮中的至少一个所述入口和一个所述出口发生直接的流体交换。

8．一种真空吸尘器，能产生有压降的流体流，物质可以被吸入流体流，以便从一个位置输送到另一个位置，所述的真空吸尘器包括：

一个用于收集所述吸入物质的箱，所述箱包括用于所述空气流的入口和出口；

含有一个腔室的真空泵壳体，所述腔室具有满足如下方程的长短辐圆外旋轮线的平面形状：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)

x和y是离开所述腔室中心的距离，其中0≤t≤2π，a/b是个整数，用于确定腔室的瓣轮数目，b/c=2；所述腔室有多个出口部分和多个入口部分，至少一个所述出口部分设置在所述腔室的每个所述瓣轮中，至少一个所述入口部分设置在所述腔室的每个所述瓣轮中；

在所述腔室的所述中心处的一个定子齿轮，所述齿轮有(a/b)·n个齿，其中n是整数；

一个大致为多边形的，有(a/b+1)个曲边的单片转子，所述转子设置成在所述腔室中偏心地旋转，其中在所述转子的所述旋转期间内，在所述腔室的每个所述瓣轮中至少一个所述的入口部分和一个所述出口部分发生直接的流体交换；

在所述转子中心的一个转子齿轮，所述转子齿轮有(a/b+1)·n个齿；

安装在所述壳体上以封闭所述腔室的一个端盖；

所述的转子上朝向所述壳体和所述端盖的密封；

一个驱动元件，包括与所述转子中的一个圆形开口相配，并偏心安装在所述驱动轴上的圆盘，用于把旋转运动传递到所述转子，以便从所述腔室的所述入口到所述出口产生流体流动，其中所述驱动轴穿过所述端盖的一个与所述定子齿轮同轴的开口；

一个驱动马达，与所述驱动轴可操作地联接在一起并向其传递旋转运动；和

一个管道系统，把所述腔室的所述入口部分可操作地联接到所述箱的所述出口，用于从所述箱的所述入口到所述出口间产生压降。

9．如权利要求8所述的真空吸尘器，其特征在于：

a/b=2；

所述箱被构造成用于容纳一个收集容器，制成所述收集容器的材料能让所述的空气流通过，并捕获吸入所述空气流中的颗粒物质；

所述箱的所述入口被构造成用于把所述空气流导入所述容器的入口；并且

箱的所述出口相对于所述入口设置，以便引导空气流通过所述箱，从而流过所述容器。

10．如权利要求8所述的真空吸尘器，其特征在于：

a/b=2；

所述箱为大致圆柱形的罐；

所述箱的所述入口设置在所述罐的周缘，并且其方向使空气大致沿其周向流入所述的罐；

所述箱的所述出口靠近所述罐的轴线的一端，并且其方向使空气流大致沿轴向从所述罐中排出。

11．一种泵，用于驱动其中含有颗粒物质的流体，所述泵包括：

其中含有一个腔室的单片壳体，所述腔室具有满足如下方程的长短辐圆外旋轮线平面形状：

x=(a+b)·cos(t)-c·cos((a/b+1)·t)

y=(a+b)·sin(t)-c·sin((a/b+1)·t)

x和y是离开所述腔室中心的距离，其中0≤t≤2π，a/b是个整数，用于确定所述腔室的瓣轮数目，b/c=2；

在所述腔室的中心处的一个定子齿轮，所述齿轮有(a/b)·n个齿，其中n是整数；

一个具有大致为多边形平面形状的，有(a/b+1)个曲边的转子，所述转子在所述腔室中偏心地旋转；

在所述转子中心的一个转子齿轮，所述转子齿轮有(a/b+1)·n个齿；和

在所述转子上的密封装置，当所述转子在所述壳体中旋转时，用于密封所述转子和所述壳体，所述密封装置的结构允许穿过它存在一个预定的压降。

12．如权利要求11所述的泵，其特征在于，还包括一个驱动元件，所述驱动元件具有与所述转子一个面上的一个圆形开口相配，并偏心安装在所述驱动轴上的圆盘，其中，所述驱动轴穿过所述端盖中一个与所述定子齿轮同轴的开口。

13．如权利要求12所述的泵，其特征在于，所述转子包括至少在其一个面上完全围绕所述转子延伸的槽，并且所述密封包括在所述槽中的毛毡材料。

14．如权利要求12所述的泵，其特征在于，所述密封包括成形在完全围绕所述转子的所述转子的一个面中的脊状突起。

15．如权利要求12所述的泵，其特征在于：

所述转子包括在所述多边形平面形状的顶点的开口部分和成形在所述面中的槽；

所述密封装置包括放在所述开口部分中的密封元件和放在所述槽中的单片密封条，其中所述密封元件包括用于容纳所述密封条的槽。

16．如权利要求15所述的泵，其特征在于，所述开口部分是钥匙孔形的，每个所述密封元件包括一个与所述开口部分相配的体部分和从所述开口部分伸出的舌片部分。

17．如权利要求11所述的泵，其特征在于，a/b=2。

18．如权利要求11所述的泵，其特征在于，还包括多个漏气密封，每个所述漏气密封安装在所述壳体上邻近的所述瓣轮之间的位置，所述漏气密封构造成与所述转子协同工作，以便在所述转子的旋转过程中，防止所述邻近瓣轮之间直接流体交换。

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