具有隔开的碰撞表面的气旋式表面清洁设备 【技术领域】
本申请涉及表面清洁设备，例如真空吸尘器。
背景技术
已知使用单个旋流器或多个并联或串联的旋流器是有利于从流体流中分离颗粒物质的。目前，许多为住宅应用而销售的真空吸尘器利用了至少一个旋流器作为空气过滤机构的一部分。
气旋式分离器使用中的一个困难是分离出来的颗粒物质被重新夹带到流出的流体流中。暴露在高速气旋式气流中的沉积颗粒具有被重新夹带的趋向。
设置在旋流器容器中的板已经用于将旋流器容器分成位于该板上方的上部旋流器仓室以及位于该板下方的下部污垢收集仓室。例如见Conrad的文献(US 6,221,134)。
已经教导了旋流器的污垢出口与污垢出口下方的平表面之间的距离应小于8mm或在30mm到70mm之间。参看Dyson的US 5,858,038和US 6,553,612和US 6,581,239。如US 5,858,038中的说明，先前认为旋流器的基底表面与圆锥开孔之间的距离理想地是尽可能大。这要求收集器中具有更大的体积以便在清空之前蓄积分离的污垢和灰尘，并且这也教导了降低了分离的污垢和灰尘重新吸入气流的可能性。然而，US 5,858,038中说明，当基底表面与圆锥开孔之间的距离处于30mm到70mm的范围内并且小于8mm的距离，特别是约在4mm到6mm的距离时，不同尺寸的旋流器和收集仓室的最大分离效率是高效率的。
【发明内容】
根据本发明，提供了表面清洁设备，其包括具有污垢出口和远离污垢出口设置的碰撞表面的旋流器。该碰撞表面可以设置在离污垢出口8到30mm处，优选12到25mm。优选地，在污垢收集仓室中提供该碰撞表面。
在具体优选实施例中，旋流器被倒置(即空气入口和空气出口被设置在旋流器的下部)，并且污垢出口被设置在旋流器的上部。因此，在这样的实施例中，碰撞表面设置在污垢出口上方。
根据这样的实施例，污垢收集仓室优选地围绕旋流器的至少一部分，并且优选地围绕旋流器的全部。碰撞表面可以是污垢收集仓室的地板或盖子，或从其悬垂。
根据本发明的该方面，提供了表面清洁设备，其包含：
(a)污空气入口；
(b)包含位于污空气入口下游的旋流器的过滤设备，该旋流器具有污垢出口；
(c)与污垢出口间隔最大可达50mm，优选间隔8mm到30mm的碰撞表面；
(d)与污垢出口连通的污垢收集仓室；
(e)抽吸电动机；以及
(f)位于抽吸电动机下游的净空气出口。
在一个实施例中，该旋流器具有纵向轴线，开孔被设置在碰撞表面和污垢出口之间，并且分离的物质当从旋流器出口行进到污垢收集仓室时与纵向轴线成一定角度。
在任意实施例中，分离的物质当在旋流器出口和碰撞表面之间移动时通常横于纵向轴线。优选地，旋流器出口和碰撞表面之间的间隔延伸了围绕旋流器出口的所有路径(例如，在碰撞表面和污垢收集仓室侧壁之间可以有环形缝隙)。
在任意实施例中，旋流器可以是截头锥形的(frusto-conical)。
在一些实施例中，旋流器被倒置以便污垢出口是上部污垢出口。
在任意实施例中，碰撞表面可以设置在污垢收集仓室中，并且可以不同于限定污垢收集仓室容积的壁体。
在一些实施例中，污垢收集仓室被设置成围绕旋流器的至少一部分，过滤设备包含设置在污垢收集仓室和旋流器上方的盖子，并且碰撞表面包含盖子的一部分。优选地，该碰撞表面包含设置在上部污垢出口上方和盖子下方的板。更优选地，该板从盖子悬垂。
在一些实施例中，污垢收集仓室具有地板，并且碰撞表面与地板隔开。优选地，该污垢收集仓室设置在污垢出口下方。可替换地或另外，该污垢出口在旋流器的下部。
在一些实施例中，污垢收集仓室被设置成围绕旋流器的至少一部分。
在一些实施例中，污垢收集仓室具有可打开部分，且旋流器也具有可打开部分，借此旋流器和污垢收集仓室都是可打开的，使得污垢收集仓室和旋流器可清空。
在一些实施例中，污垢收集仓室具有下部可动污垢收集仓室地板，旋流器具有连接到下部可动污垢收集仓室地板的下部可动旋流器地板，借此旋流器地板和污垢收集仓室地板可以同时运动，以便污垢收集仓室和旋流器可同时清空。
在一些实施例中，污垢收集仓室地板和旋流器地板包含过滤设备的枢转底部。
在一些实施例中，为清空污垢，污垢收集仓室可从表面清洁设备上拆卸。
在任意实施例中，当表面清洁设备在使用时，旋流器可以具有基本水平延伸的纵向轴线(例如与水平线夹角在30度内，优选在15度内，并且最优选在5度内)。
意外地，尽管有现有技术的教导，但已经确定可通过在距离污垢出口8到30mm之间的位置处设置碰撞表面来提高旋流器的污垢分离效率。优选地，碰撞表面设置在距离污垢出口12到25mm的位置处。
【附图说明】
本发明以上的和其它的优点，将结合下面对本发明优选实施例的描述更充分地和完整地被理解，其中：
图1是根据本设计的真空吸尘器的优选实施例的侧视图，其中围绕旋流器并形成污垢收集仓室外壁的外壳体可选是透明；
图2是从图1的真空吸尘器右前侧观察的透视图；
图3是沿图2中线3-3的剖面图；
图4是图1的真空吸尘器的示意图，其示出穿过其中的气流通道；
图5是从图1的真空吸尘器底部观察的透视图，其中第一外壳和第二外壳的底部是打开的；
图6是从图1的真空吸尘器底部观察的透视图，其中第一外壳和第二外壳是闭合的，但进入门是打开的；
图7是真空吸尘器的可替换实施例的侧视图，其中污垢收集仓室可滑动地安装在旋流器外壳上并可从真空吸尘器上单独地移除；
图8是图7的透视图；
图9是穿过图7的真空吸尘器的上部壳体的纵剖面；
图10是图7的污垢仓室的俯视图，其中示出的分离板处于水平位置；以及
图11是穿过根据本发明的真空吸尘器的可替换实施例纵剖面。
【具体实施方式】
如图1-6所示，表面清洁设备包含具有过滤设备的真空吸尘器10，该过滤设备具有至少一个旋流器。该过滤设备可具有任意设计或配置。例如，表面清洁设备10具有第一外壳12和第二外壳14。第一外壳12包含至少一个旋流器16和一个污垢收集仓室18，并且第二外壳14至少容纳一个并且优选容纳多个过滤器，所述过滤器优选按顺序包含泡沫过滤器20、毛毡过滤器22和HEPA过滤器24，这些过滤器的下游方向紧接着抽吸电动机26。可以理解，可以只提供单个过滤器。进入污空气入口38的污浊空气移动通过过滤设备，通过抽吸电动机26并经由净空气出口60离开表面清洁设备。然而，不必使用并排构造。例如，如图7所示，表面清洁设备10具有包含单个旋流器150的第一气旋清洁级和包含多个并联的第二级旋流器154的第二气旋清洁级，其中该单个旋流器150具有污垢收集仓室152。
可以理解，该表面清洁设备可以是真空吸尘器、地毯清洁机/抽取机(carpet extractor)、裸地板吸尘器(bare floor cleaner)等。如例子所示，表面清洁设备是手持式的。然而该表面清洁设备可以配置为立式真空清洁器、棒状吸尘器、罐状吸尘器、背包式或肩带式真空吸尘器或其它本领域中已知的配置。该表面清洁设备可以具有单个气旋清洁级，其可以具有本领域中已知的任意构造，或者该表面清洁设备可以是多个气旋清洁级，且该多个气旋清洁级可以是本领域中已知的任意构造，例如它们可以包含单个旋流器或多个并联的旋流器。
根据本发明，旋流器16、150、154具有污垢出口28和与污垢收集仓室18中的污垢出口28隔开的碰撞表面30。可以理解，旋流器16可以具有任意构造(例如，它可以是柱形、截头锥形或其它配置)。旋流器16可以是表面分离设备的气旋级，其中该气旋级由单个旋流器组成。可替换地，气旋级可包含多个并联的旋流器16、150、154，其中一些或每个都具有碰撞表面30。碰撞表面30与出口28隔开一段距离D，其中距离D最大可达50mm，优选8-50mm，更优选8到30mm，并且最优选在12到25mm之间(例如参见图3)。
优选地，如例子所示，碰撞构件30与污垢收集仓室的壁隔开。然而，在可替换实施例中，如果壁与污垢出口28隔开距离D，则碰撞构件可以是污垢收集仓室的壁。如例子所示，碰撞构件30是平的。可以理解，在可替换实施例中，如果壁与污垢出口28隔开距离D并且面对污垢出口28，则它可以具有各种形状。
如图3所例示，如果空气入口34被设置成邻近地板，则旋流器16被倒置，并且污垢出口28可以是设置在污垢收集仓室18内的上部污垢出口。在这样的实施例中，碰撞表面30可以是污垢收集仓室18的盖子32的一部分，例如由支柱等安装到盖子32上或从其悬垂。可替换地，碰撞表面可以安装到污垢收集仓室18和/或旋流器16的侧壁。在进一步的实施例中，污垢收集仓室18的面对污垢出口28的壁可包含碰撞表面30。然而，优选地碰撞表面不是污垢收集仓室18面对污垢出口28的壁的一部分，并且优选地与其隔开，如图3所例示。如果盖子32可拆卸地安装到旋流器16，则碰撞表面30可以与盖子32一起被拆卸。
如果旋流器16未被倒置，则旋流器16的污垢出口28在旋流器16的下部，如图7-10所例示，并且碰撞表面可以设置在污垢出口28下方。在任一情况中，碰撞表面30都与污垢出口28隔开，并且污垢出口28和碰撞表面30之间的间隔是旋流器16和污垢收集仓室18之间的通道。旋流器16可具有纵向轴线A，如图9所示。分离的物质在从旋流器出口28移动到污垢收集仓室18时与纵向轴线成一定角度移动，并且优选地横于纵向轴线移动。可替换地，如图7-10所示，旋流器16、150、154可以是未被倒置的。可替换地，如图11所示，旋流器16、150、154可以被取向成，使得表面清洁设备在使用时纵向轴线A水平地延伸。
如图3所例示，旋流器16是倒置的旋流器。因此，旋流器16具有下部空气入口34和下部空气出口36。空气入口34设置在表面清洁管口40的污空气入口38的下游。表面清洁管口40可以是本领域已知的任意表面清洁管口/喷嘴。旋流器16的空气入口34可以本领域已知的任意方式与表面清洁管口40气流连通。可以根据表面清洁设备是立式吸尘器、罐式真空吸尘器，还是如示例所示的便携的手持式真空吸尘器，来改变表面清洁管口40和表面清洁管口40与空气入口34之间的连通通道的精确结构。操作中，空气将通过入口34进入旋流器16并且向上移动，如图4例示。然后空气将向下移动从而经由出口34离开旋流器16。如图4中阴影箭头所示，污垢将向上通过出口28离开并沉积在污垢收集仓室地板42上。另外，一些较重的颗粒物质不能由气流夹带并且可沉积在旋流器地板44上。
在可替换实施例中，可以理解旋流器16不必倒置，如果碰撞表面30或表面30与污垢出口28隔开，则旋流器16可具有任意配置或取向。因此该旋流器可以是立式旋流器或具有单向空气运动的旋流器。
图7-10示出具有立式旋流器16的真空吸尘器10的示范性实施例，其中污垢出口28在旋流器16的下部，并且污垢收集仓室18的地板在污垢出口28的下方。操作中，用户可以握住把手54从而在要清洁的表面上操纵表面清洁管口40。污浊空气从入口38进入，通过清洁管口40到达脊柱130，然后在朝着碰撞表面30盘旋向下之前经由空气入口34进入旋流器16，向上移动进入涡流探测器(vortex finder)36并经过可选过滤器138或如在本文公开的过滤器，并最终到达抽吸电动机26，其中该脊柱130优选包含中空管。气流作为干净空气通过净空气出口60离开。
污浊气流内夹带的物质在随气流从旋流器出口28移动到污垢收集仓室18时相对纵向轴线A成一定角度移动，并且优选横于该纵向轴线横向移动。
如图7-9所示，收集仓室18可以是可拆卸地安装从而便于清空。为此，污垢收集仓室18可包含凸缘132，该凸缘132被引导件134可滑动地接收以便将污垢收集仓室18安装在旋流器16的下方。操作中，用户可以在拆卸和更换旋流器16下方的污垢收集仓室18时握住把手136。
如图10所例示，碰撞表面30可以安装到污垢收集仓室18的侧壁，在碰撞表面30的外壁和污垢收集仓室18的内壁之间产生基本环形缝隙E(参见图9)。在其它实施例中，碰撞表面30可从下方或任意其它位置被支撑，从而产生环形缝隙或大体上的环形缝隙，且如例子所示，是在污垢收集仓室18地板的上方隔开的。
如图1-6所例示，旋流器16是具有柱形部分46和截头锥形部分48的截头锥形旋流器。可替换地，或除旋流器16的取向之外，可以理解旋，旋流器16可以是柱形的、完全截头锥形的或本领域已知的任意其它的形状。
如图3所例示，旋流器16的旋流器出口36包含向内延伸到由旋流器16限定的旋流器仓室内的涡流探测器。出口36优选包含具有入口50和出口52的大体柱形通道，即涡流探测器。可以理解，在可替换实施例中，任意本领域已知的旋流器的出口或涡流探测器都可以被使用。
在一些实施例中，入口50可以由如本领域已知的筛屏、护罩或过滤器覆盖。然而，无阻挡的涡流探测器36是优选的，即，在入口50上不提供筛屏、护罩或过滤器。因此，如图3所例示，涡流探测器36没有被筛屏、护罩或过滤器包围，并且没有物理分隔构件被设置在旋流器16的旋流器仓室中。因此，旋流器16内部没有需要清洁的过滤器构件或筛屏构件。细长材料，例如头发或纤维可能会粘附到护罩上，使得护罩需要人工清洁。如果护罩在旋流器仓室内部，那么该仓室可以是能够充分打开的，从而允许用户伸入手来清洁护罩，或者为清洁护罩而将其拆卸。因此，可以理解，底部44不必是可以打开的，从而允许清洁与出口36的入口端50有关的筛屏或护罩或过滤器。优选地，将筛屏设置在旋流器16的下游和电动机前过滤器的上游。例如，优选地提供筛屏78。会阻塞围绕入口50的筛屏或护罩的材料可能由比旋流器仓室中的筛屏更大的可选筛屏78保留。
如图1-6所例示，真空吸尘器10包含手持式真空吸尘器。因此，真空吸尘器10可具有固定到第二外壳14的盖子32和盖子58的把手54。如本领域已知，把手54可以可替换地固定到真空吸尘器10的一个或更多个任意其他部分。正如举例说明的，可选择地，可以在把手54上提供on/off开关56。on/off开关56可以可替换地设置在真空吸尘器10的任意其他部分上。
如图3所例示，抽吸电动机26设置在第二外壳14中，优选具有设置在电动机下方的抽吸风扇。在抽吸电动机26的下游提供净空气出口60。可选的电动机后过滤器可提供在抽吸电动机26的下游，例如可经由电动机后过滤器外壳门64进入的电动机后过滤器外壳62中，该外壳门64可以枢转地安装到第二外壳14上。
虽然在具有并排外壳12、14的表面清洁设备中示出使用碰撞表面，但可以理解该设计可用在任意真空吸尘器配置中，例如图7-9所例示的立式真空吸尘器。
优选地，污垢收集仓室18围绕旋流器16的至少一部分，并且如例所示，优选围绕旋流器16的全部。因此，旋流器16可以设置在污垢收集仓室18中，并且优选通常设置在其中心。
根据该可选的优选实施例，真空吸尘器10可以被构造成使得旋流器16的地板44上收集的污垢与污垢收集仓室18的地板42上收集的污垢同时清空。下面的描述涉及图1-6的实施例，其中污垢收集仓室的可打开端是污垢收集表面(地板42)。然而，在可替换实施例中，可以理解可打开部分不必是污垢收集表面。例如，参考图11，可打开部分可以是污垢收集仓室152附连碰撞构件30的一端。因此，下面的论述中引用“上部”和“下部”和“地板”是为了方便并且涉及优选实施例。
如例所示，地板42和地板44都是可运动的并且相互连接，借此地板42和地板44可以同时运动，以便污垢收集仓室18和旋流器16可同时清空。可以理解，在可替换实施例中，地板42和地板44可以单独运动。参考图5，地板42和地板44可包含第一外壳12的枢转底部，并且可替换地，包含过滤设备(例如该实施例中的外壳12和外壳14)的枢转底部。因此，如图5所示，在地板42和地板44打开时，通过将真空吸尘器10保持在直立位置(如图1所示)，可以清空旋流器16和污垢收集仓室18。因此，污垢离开污垢收集仓室18和旋流器16并下落离开地板42和地板44。
如图5所示，外壳12和外壳14具有枢转底部66，该枢转底部66通过枢轴68固定到外壳12和外壳14中的每一个上。在图1和图4所例示的闭合位置中，枢转底部66通过掣子70固定就位。掣子70可具有按钮72，按压该按钮72时导致臂74向外运动，从而使在臂74的底端上的凸缘与在枢转底部66上的凸缘76脱离接合。垫片或其它密封构件可设置在外壳12和外壳14与枢转底部66的交界处，从而提供气体密封或液密密封。可以理解，可以通过本领域已知的任意其他手段使得底部66沿任意方向运动，并且可选地可以从外壳12、14拆卸底部66以便清空。进一步地，可通过本领域已知的任意其他手段使得底部66可运动地固定就位，并且不必连接到表面清洁设备10以便相对其运动。
如图5所例示，出口36被提供作为地板42的一部分，并且优选与其一体模制。在可替换实施例中，可以理解，出口36不必可以与地板42一起从旋流器16上拆卸。
在可替换实施例中，可以理解仅地板42和地板44可枢转地安装到外壳12。在这样的实施例中，在旋流器16和污垢收集仓室18清空时泡沫过滤器20可保持密封。在可替换实施例中，不必利用如图1所例示的并排的外壳12、14设计。在这种情况下，地板42和地板44可包含过滤组件的全部地板。
如果底部66打开外壳12和外壳14二者，那么可以理解，在打开底部66时可以清空被设置在过滤器20的上游表面上的污垢。
可选地，在任意实施例中，邻近出口36提供过滤构件，并且优选地过滤构件与出口52密封接合。参考图3，过滤构件78设置在地板44的后表面78上并叠覆于出口52。因此，离开出口36的空气通过过滤构件78行进。然后空气通过过滤仓室80行进并横于出口86行进，该出口86与过滤器20下方的预留空间88(headspace)气流连通。
优选地，过滤器构件78包含筛屏，例如开口网状筛屏，例如金属丝网状筛屏(wire mesh screen)，或可替换地，塑料网状筛屏。
可以提供进入门82从而允许通达到过滤构件87，以便清洁过滤构件87。进入门可以是以叠覆关系可运动地安装到过滤仓室80的任意门。如图6所例示，进入门82包含过滤仓室80的下半部并且通过枢轴90可枢转地安装到枢转底部66。进入门82可以通过利用掣子70打开，该掣子与在进入门82的前端上的凸缘92接合。可以利用密封垫片或本领域已知的其它密封构件从而为过滤仓室80提供气体密封或液密密封。可以使用本领域已知的任何其它固定构件。进一步，进入门82可拆卸，并且不必连接到表面清洁设备10以便向相对其运动。
优选地，将过滤构件78安装，并且更优选地可运动地安装，并且最优选地可拆卸地安装，于进入门82。如图6所示，过滤构件78可枢转地安装到进入门82的内表面。因此，在使用者需要清洁过滤构件78时，可以按图6中的箭头A示出的方向枢转到打开或清洁位置。注意，进入门82可以独立于枢转底部66被打开。在可替换实施例中，可以理解，不必提供枢转底部66。
优选地，如被例示为过滤仓室80的外壁的进入门82的至少一部分并且更优选地全部是透明的。因此，用户可以提起真空吸尘器，倒置或使真空吸尘器倾斜于一侧，从而观察过滤构件78，并确定过滤件78是否需要清洁或可替换地是否需要更换。
可以理解，任意上述实施例可以单独地使用，或以上面列出的其余特征的任意特定组合或子组合的形式使用。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但显而易见，很多替换、改进或变化对本领域技术人员来说将是明显的。因此，本发明包括权利要求限定的精神和范畴内的所有这类替换、改进或变化。另外，这样的参考文献的引用或标识不能解释为这样的参考可用作本发明的现有技术。