專利名稱：在馬達上游帶有空氣流量調節裝置的吸塵器的制作方法
在馬達上游帶有空氣流量調節裝置的吸塵器技術領域
本發明的目的是提出可以自動調節吸塵器流量的裝置。03更特別的是，本發明的目的是限制吸塵器的最大流量，以便限制吸塵器的噪音，同時降低過濾器的堵塞速度，而這將保證大的有效功率。04本發明的目的還在于限制氣動吸入鏈中的流量波動，例如這種波動可能與收集袋的堵塞有關。
背景技術：
05]實際上，當垃圾收集袋被堵塞時，空氣很難穿過所述收集袋，因 此降低空氣流量，并增加負壓，因此降低總的吸入質量，并產生噪音。06因此能夠隨著收集袋的堵塞增加流量并在一定程度上補償流量 損失是很有意義的，以便使吸塵器根據收集袋的堵塞盡可能長時間地具有 大致恒定的吸入流量。07同樣，當流量突然增加、例如從地趁型地面過渡到木地板型地面 時，最佳運行在于限制這種突然增加，以減小電器的噪音。發明內容
空氣流通面積的改變導致空氣吸入路徑中負荷損失的改變，對同 樣的流量，通過截面越小，負荷損失越大。負荷損失的這種變化表現為以 后吸入流量的變化。[10如果注意到，即減少空氣鏈中特別是吸嘴中和構成該空氣鏈的其它不同零件之間的連接處的其它負荷損失源，或者使用大功率的馬達，對 產品的特征，這種作用也不是有害的。[11另外，可以通過改變這種負荷損失調節吸入流量，降低流量的增 加，或增加流量的下降，這些不同流量取決于吸入條件。[12該方法可以將使用流量減小到一個小于吸塵器最大流量的值，只 在預先確定的最大流量80%到100%的范圍實現空氣流通面積的改變。這 樣可以降低吸塵器的運行噪音，同時在正常使用條件下保持流量和最大的 有效功率。[13根據本發明，穿過調節裝置的空氣流通面積是調節裝置上游截面 面積的20%-80%。[14為了具有與流量變化相反的作用，空氣流通面積的改變在于，流 量增加時減小所述流通面積，并且當流量減小時，增加空氣流通面積。15根據一推薦實施例，調節裝置由兩個零件構成，這兩個零件通過 一彈性部件連接，并且能抵抗彈性部件的回復力互相運動，兩個零件的相 對運動改變穿過調節裝置的兩個零件中至少一個零件中形成的至少一個孔 眼的空氣流通面積。16] 該機械運動具有在一有限體積內簡單易行的優點。也可設計一些 電子方法，但附加成本較大。17] 有利地，通過馬達運行產生的流量或流量變化實現兩個零件的相 對運動。18根據第一實施技術，通過多個具有直徑為l-4mm的圓形截面的 孔眼得到穿過裝置的空氣流通面積。[19根據第二實施技術，通過一些扇形孔眼得到穿過裝置的空氣流通 面積。[20有利地，孔眼在兩個零件的移動區上的分布遵照一經驗規律，使 兩個零件的相對移動與改變后的開口面積產生的負荷損失成比例，并且使 兩個零件向它們的平衡位置返回的彈性回位部件由一些線形彈簧構成。
21] 也可考慮使穿過裝置的空氣流通面積的變化與兩零件的相對移 動成比例，使兩零件向它們的平衡位置返回的彈性部件由非線性彈簧構成。[22由于負荷損失不與空氣通過表面成線性關系，這種實現可以使調 節裝置最佳運行，使兩個零件的相對移動與流量成比例，這樣可以使裝置 在兩個調節方向(增加或減小流量變化)具有相似的運行。23根據本發明一實施例，兩零件的運動是平移運動，其中一零件包 括另一零件的引導桿，彈性部件在兩零件之間安裝在所述引導桿上。該實施例限制產生的負荷損失產生的噪音。24作為變型，兩零件的運動是旋轉運動，所述零件轉動安裝在同一 軸上，并且彈性部件位于該軸與其中一零件或另一零件之間。該變型具有 體積小的優點。
25下面參照附圖進行的描述將給出本發明的其它優點和特征，附圖 僅構成一些非限定實施例。26]圖1是本發明設置的吸塵器的俯視透視圖。 [27]圖2是沒有內體的吸塵器底視透視圖。 [28圖3是圖2吸塵器的縱剖面圖。29圖4是吸塵器一零件的細節透^L圖。[30]圖5是本發明裝有的吸塵器馬達和其整流罩的分解透視圖。 [31]圖6是本發明的對象的第一實施例分解圖。32]圖7是一符合第一實施例的零件的立面圖。33]圖8是沿圖7的A-A的剖面圖。34]圖9和10在一后視圖中表示本發明第一實施例的運行原理。351圖ll是本發明第二實施例的分解圖。36圖12是與第二實施例有關零件的細節透視圖。371圖13和14在一透視圖中表示本發明第二實施例的運行原理。38]圖15是表示存在或不存在本發明的吸塵器的特征測量數據的圖表。
具體實施例方式
39如圖1-3所示，吸塵器l由一吸塵器主體構成，該主體由下體2、 上體4和蓋子6構成，蓋子6封閉吸塵器袋子的槽8。槽8的后表面包括 一些與馬達室空氣連通的開口。40蓋子6還帶有可以連接吸入管與空氣過濾和吸入垃圾的儲存袋的 連接件IO。上體前部的圓形部分形成手柄ll。[41上體4上還設有分別控制馬達的啟動和停止以及電線的纏繞和馬 達功率的機構12、 14和16。穿過位于裝置后部的上體4上的組件18實現 從馬達排出空氣。42吸塵器馬達20位于與收集袋槽8的空氣輸出孔連接的整流軍22中。[43圖5在分解圖中更準確地表示馬達區的結構。因此馬達20位于 整流罩22中，該整流軍包括覆蓋馬達空氣入口的上部202和覆蓋馬達空氣 出口的底部210。因此整流革完全包圍馬達，因此可以通過這樣形成的封 閉減小噪音。[44密封墊216可以防止空氣從馬達進入到整流軍內，而密封墊218 可以使包含垃圾袋的槽8與馬達區之間的空氣連接密封。[45另外，密封墊214保證整流軍兩部分之間的密封。[46另外，整流軍的底部部分210鉆有多個可以使空氣從整流軍流出 的孔眼212。 一吸收零件如泡沫材料230與這些孔目M目對。該泡沫材料基 本位于整個氣動路徑上，從整流罩的出口到吸塵器機架的出口，該出口的 前面可以有一個穿過一 HEPA型過濾器240或其它過濾部件(泡沫材料、 微型過濾器等)的通道。[47另外，如圖3和5所示，馬達的下整流軍210以及泡沫材料230 和過濾器HEPA 240位于支座220上，該支座220將固定在上整流革202 上，因此所述支座構成第二整流軍，該第二整流軍可以通過具有的壁進一 步減小電器外感到的噪音。[48
孑L目艮212的總面積至少為10cm2，每個孔眼的面積為0/75mm2到 40mii^之間。如圖4所示，這些孔眼優選形成一個網，并且位于整流罩下 部的后下表面上，即與電器機架空氣輸出孔相對。[49根據本發明，吸塵器包括一空氣流量調節裝置200。該裝置優選
包括在馬達的上整流軍202中，這樣可以明顯節省占據的空間。但是本發 明不局限于這個還起馬達整流罩作用的裝置，這兩個功能是互相獨立的。 因此完全可以考慮提出位于馬達更上游的本發明的調節裝置，馬達可以設 有或不設有專門的整流罩。[50因此，上整流罩202是包括延伸部分204的整塊零件，吸塵器的 繞線器位于該延伸部分中。 一個放置纏繞器的補充部分位于支座220上。 除了放置繞線器的部分外，零件202的形狀基本為與馬達形狀相配的柱形。 實心扇形208和空心扇形209交錯位于該零件的中心，實心扇形來自零件 202。形成這些扇形的半徑的中心207基本相當于沒有放置繞線器的部分 204的零件202的對稱軸x-x，。[51根據本發明，流量調節裝置200包括一整體形狀為凸起的圓形并 且也由實心扇形312和空心扇形314交替構成的旋轉零件310。為了使該 零件具有足夠的剛性，空心扇形314具有一些圓弧形同心加固件315。[521 另夕卜，零件310包括基本徑向的空心扇形316以及一些位于周邊 環冠317上的雉堞形孔眼318。[53最后，如圖8所示的剖面中看到的，實心扇形的形狀不是凸起的、 而是內彎的凹形，與相鄰的有孔扇形形成孔眼320。[54
因此零件310具有多個不同的孔眼圓弧形上孔314、徑向孔316、 周邊孔318以及橫向內孔320。[55軸311位于零件310的旋轉中心，該軸與位于零件202的中心207 的槽相嵌。[56旋轉零件310的實心扇形的尺寸與固定零件202的實心扇形的尺 寸基^4目同。[571另外， 一未出示的彈簧位于活動零件310與固定零件202之間， 在中心207的軸x-x，上，彈簧的一端與零件202連接，另一端與零件310 連接。[58因此零件310可以抵抗彈簧的回復力和兩個零件之間的摩擦力圍 繞軸x-x，相對固定的零件202旋轉，因此可以形成兩個零件202和310的 有孔扇形或多或少的重疊。[59]圖9和10表示零件310相對零件202的兩個極端位置。圖9相
當于調節裝置具有最大空氣流通面積的位置，零件310和202的實心扇形 重疊。該位置相當于彈簧的平衡位置，即馬達停止時。[60] 相反，圖10表示調節裝置的空氣流通面積最小的位置。在該位 置，空氣流通面積可以估計為裝置上游空氣流通面積的大約25% 。611 運行時，當馬達起動時，迫使空氣在空氣吸入線路中流動。空氣 在穿過過濾袋然后穿過調節裝置和馬達后沿圖3箭頭所指從馬達流出。然 后通過孔眼212從整流罩流出，再沿吸收零件230、以便然后穿過過濾器 220從組件18的孔眼180從機架流出。[62] 孔眼212可以使空氣流在該整流罩出口的分布更均勻，因此有助 于降低空氣流的噪音。[63空氣在調節裝置處通過導致負荷損失，因此導致裝置上、下游之 間的壓力差。該壓力差在活動零件310尤其是實心扇形312上施加一個力。 由于它們的內彎形狀，該力在活動零件310處有一個能夠使所述零件抵抗 彈簧的回復力圍繞軸x-x，轉動的切向分量。[64流量越大，施加在零件310上的力越增加，從而導致零件310越 來越大的旋轉運動。[65相反，流量減小時，施加在實心扇形上的力減小，這導致零件310 通過彈簧的回復力在增加空氣流通面積的方向移動。[66圖15表示顯示符合實施例的調節裝置的不同運行曲線。曲線A 和B是吸塵器不同運行狀態的空氣動力曲線(堵塞、在光滑或地趁類型的 表面吸塵等)，這些曲線實際上通過模擬這些不同運行狀態得到橫坐標 為流量(升/秒)，縱坐標為負壓(毫巴)，將一給定形態加到吸入空氣鏈 上。[67曲線A表示包括阻擋在圖IO位置的調節裝置的吸塵器的運行空 氣動力曲線，即調節裝置在通過減小空氣流通面積導致最大負荷損失的位 置。[68曲線B表示帶有與曲線A相同調節裝置的吸塵器的運行，調節 裝置隨意放置，因此如上面解釋的，零件310可以以大的流量抵抗彈簧的 回復力圍繞軸x-x，轉動。[69孔眼和彈簧的形狀經過選擇，使引起流量變化的裝置只對高的流 量值進行操作。[70曲線A和B的比較表明，實際上，相當于空氣流通面積減小的 兩個曲線重合的區域只對大于約28升/秒的流量產生，可以將吸塵器的最 大流量限制在接近35升/秒的值。71j 另外，在一個小的流量范圍內實現旋轉零件的兩個極端位置之間 的過渡，以l更迅速限制流量(當流量增加時)，并且達到可以得到高功率 的高負壓值(當流量減小時)。[72對小于28升/秒的流量，調節裝置保持在圖9所示的空氣流通面 積最大的狀態。如果將調節裝置停留在該狀態，對高流量的空氣動力曲線 將為虛線曲線表示的狀態，將達到40升/秒以上的最大流量值。73限制吸塵器的最大流量可以通過降低速度來限制噪音。將最大流 量從42升/秒降到35升/秒估計可以使噪音降低大約4分貝。74]另外，高流量可能使吸嘴產生很大的移動力。75
因此這種流量調節可以有更好的吸入穩定性，因為可以部分補償 流量變化，并且吸嘴的運行也有更好的穩定性(移動和效率)。[76圖15還表示了兩條代表空氣功率(有效功率)的曲線C和D, 即流量與作為流量函數的負壓的乘積。從數字的觀點看，縱坐標的比例與 曲線A和B相同，其值為watt。77
曲線C和D分別相當于曲線A和B的條件。因此實際上可以看 出，有效功率比"brid6，，運行的有效功率增加，最大有效功率增加接近 15%。[78
當吸塵器的運行點位于bride運行范圍內時，有效功率的增加導 致吸塵器的能量效率增加。[79] 因此可以使用可以產生很大功率的大功率馬達，并自動限制吸塵 器的最大流量。[80本發明的第二實施例示于圖11-14。根據該第二實施例，調節裝 置400與調節裝置200的不同在于活動零件與固定零件之間的運動，以改 變空氣流通面積。根據該第二實施例，該運動是平移運動，而不是第一實 施例的旋轉運動。81因此，相當于馬達整流罩上部的固定零件402的中心部分包括一
圓形開口 404,開口 404的邊緣是一圓周環冠406。環冠406包括多個圓形 孔眼405。該環冠上還設有三個與形成開口 404的平面基本垂直的引導件 408,這三個引導件支撐在一個形成圓周環冠406底部的平面部分410上。[82] 這些引導件408上設有一活動零件420，該活動零件包括多個中 心孔422以及一些使零件420在引導件408上滑動的軸承424。[831 這些中心孔的分布使它們保證以最佳方式給馬達提供空氣，特別 是在空氣速度最大的壓制(brid&)位置。[84活動零件420的設計用于以最小的間隙與周邊環冠406的內徑相 配，保證壓板(bride)運行需要的最小摩擦。[85因此該活動零件可以在固定零件402的引導件408上抵抗回位彈 簧430的力滑動，彈簧430位于兩個零件402、420之間的引導件408周圍。 該滑動受到位于周邊環冠406邊緣的銷子412的限制。[86對活動零件404的運動原因，運行在前面解釋的相同原理上進行。 圖13和14表示活動零件404相對固定零件402的兩個極端位置。例如， 在圖13中，活動零件404阻擋在固定零件402的銷子412上，被彈簧430 的回復力保持在該位置，則空氣可以穿過活動零件404的孔眼420,但是 也穿過固定零件402的所有孔眼405,因此提供最大流通面積。[87相反，圖14表示活動零件404靠近周邊環冠406的底部410的 情況，則彈簧430被強烈壓縮。在該位置，周邊環冠的孔眼不參與空氣穿 過調節裝置，則只有孔眼422決定空氣流通面積。[881 在吸塵器的停止位置并直到接近28升/秒的流量，調節裝置在圖 13所示的空氣流通面積最大的位置。89當流量超過該28升/秒的閾值時，流量產生的力大于彈簧430的 回復力，因此活動零件向周邊環冠支座的底部410滑動，壓縮彈簧430, 并減小空氣流通面積。[90該實施例中，孔眼直徑優選小于4mm，并優選約為2mm。911 根據這兩個實施例，活動零件的行程是流量的線性函數以保證裝 置的對稱運行可能是很有意義的。負荷損失不隨流量線性變化，可以考慮 幾種方法[92
一使空氣流通面積以與負荷損失隨流量變化類似的方式變化。
93] —使用非線性彈簧和面積隨移動的線性變化，如第一實施例所 示。也可使用硬度根據施加的負荷變化的移動彈簧，如截錐形彈簧。這些 彈簧的直徑更大的螺旋圏最軟。因此，這些彈簧越下沉，它們就"越硬"。[94
一將上述兩種方法結合。[95本發明不局限于提出的兩個實施例和上述改進，而是也包括所考 慮的方法的所有等效技術。[96特別是，所示的圓形或扇形孔可以沒有區別地單獨或結合用于本 發明的一個或另一實施例。作為擴展，可以考慮其它更復雜的孔眼形狀， 而不超出本發明的范圍。97] 可以減小空氣流通面積的兩個零件的運動也可以比所示的兩種 移動和轉動的簡單運動更復雜。[98j 另外，實現空氣流道通面積變化的流量范圍可以比描述中所述的 范圍大得多，并且/或者不同。
權利要求
1.吸塵器(1)，其包括一機架，在該機架內裝納有一電動馬達(20)，該電動馬達(20)與一風扇連接，在運行時，，從一在所述電動馬達(20)上游的管道開始——該管道終止于一吸嘴，直到位于所述電動馬達(20)下游的所述機架的空氣出口，可以產生一空氣的吸入，一過濾裝置位于氣動路徑上，并優選位于所述馬達(20)的上游，一調節所述吸塵器(1)中空氣流量的調節裝置(200、400)位于所述馬達(20)上游的氣動路徑上，當所述馬達(20)運行時，在流量產生變化的情況下，所述調節裝置(200、400)引起穿過它的空氣流通面積的改變，其特征在于，在預先確定的最大流量的80％至100％的范圍內實現所述空氣流通面積的改變。
2. 如權利要求l所述的吸塵器(1)，其特征在于，穿過所述調節裝 置(200、 400)的空氣流通面積在所迷調節裝置(200、 400)的上游截面 面積的20%至80%之間。
3. 如權利要求1或2所述的吸塵器(1)，其特征在于，所述空氣流 通面積的改變包括在流量增加時減小所迷流通面積。
4. 如上述權利要求中任一項所述的吸塵器(1)，其特征在于，所述 調節裝置(200、 400)由兩個零件(202、 310、 402、 420)構成，這兩個 零件通過一彈性部件(430 )聯接在一起，并且能夠抵抗所述彈性部件(430 ) 的回復力實現一個相對另一個的相對運動，所述兩個零件(202、 310、 402、 420)的相對運動改變穿過至少一個孔眼(209、 314、 318、 320、 405、 422) 的空氣流通面積，所述至少一個孔眼實施在所述調節裝置(200、 400)的 零件的至少一個中。
5. 如權利要求4所述的吸塵器U)，其特征在于，通過所述馬達(20) 運4亍產生的流量，實現所述兩個零件(202、 310、 402、 420)的相對運動。
6. 如權利要求5所述的吸塵器(1)，其特征在于，通過多個具有直 徑在lmm至4mm之間的圓形截面的孔眼(405、 422)得到所述的穿過所 述調節裝置(200、 400)的空氣流通面積。
7. 如權利要求5所述的吸塵器(1),其特征在于，通過具有扇形形 狀的孔眼(209、 314)得到所述的穿過所述調節裝置(200、 400)的空氣流通面積。
8. 如權利要求6或7所述的吸塵器(1)，其特征在于，所述孔眼(209、 314、 318、 320、 405、 422)在所述兩個零件(202、 310、 402、 420)的移 動區的分布佳_得所述兩個零件(202、 310、 402、 420)的相對移動與改變 后的孔眼面積產生的負荷損失成比例；并且使所述兩個零件(202、 310、 402、 420)返回它們的平衡位置的所述彈性部件由線性彈簧(430)構成。
9. 如權利要求5或6所述的吸塵器(1)，其特征在于，穿過所述調 節裝置(200、 400)的空氣流通面積的變化與所述兩個零件(202、 310、 402、 420)的相對移動成比例；并且，使所述兩個零件返回它們的平衡位 置的所述彈性部件由非線性彈簧構成。
10. 如權利要求5至8中任一項所述的吸塵器(1)，其特征在于，所 述兩個零件(402、 420)的運動是平移運動，其中的一零件(402)包括引 導另一零件(420)的引導桿(408)，所述彈性部件(430)安裝在所述兩 個零件(402、 420)之間的所述引導桿(408)上。
11. 如權利要求5至8中任一項所述的吸塵器(1),其特征在于，所 述運動是所述兩個零件(202、 310 )的旋轉運動，所述兩個零件(202、 310 ) 轉動安裝在同一軸(x-x，)上；并且所述彈性部件位于所述軸(x-x，)或所 述兩個零件(202)之一、和另一零件(310)之間。
全文摘要
本發明涉及吸塵器(1)，其包括一機架，在該機架內裝納有一電動馬達(20)，該電動馬達(20)與一風扇連接，運行時，在所述電動馬達(20)上游，從一管道開始——該管道終止于一吸嘴，直到位于所述電動馬達(20)下游的所述機架的空氣出口，可以產生一空氣的吸入，一過濾裝置位于氣動路徑上，并優選位于所述馬達(20)的上游，一調節所述吸塵器(1)中空氣流量的調節裝置(200、400)位于所述馬達(20)上游的氣動路徑上，當所述馬達(20)運行時，在流量產生變化的情況下，所述調節裝置(200、400)引起穿過它的空氣流通面積的改變，其特征在于，在預先確定的最大流量的80％至100％的范圍內實現所述空氣流通面積的改變。
文檔編號A47L5/12GK101152063SQ20071016135
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月28日 優先權日2006年9月29日
發明者埃里克·馬沙爾, 法比安·達維德 申請人:Seb公司