湿式真空吸尘器的制作方法

1.本发明涉及湿式真空吸尘器。


背景技术：

2.传统上，硬地板清洁包括首先将地板抽成真空，然后将其擦干。真空吸除细尘和粗尘，同时刷除任何非常细的尘土和污点。
3.现在市场上有许多可用的器具要求一次性使用真空吸尘器和拖把，这就是所谓的“湿式真空吸尘器”。这些器具中的许多器具具有用于通过气流拾取粗污垢的真空管嘴和用于去除污渍的(湿)布或刷子。这些湿布或刷子可以是预润湿的或者可以由消费者润湿，但是在一些情况下它们也可以由器具润湿(通过液体也可以通过蒸汽)。
4.然后，湿式真空吸尘器需要能够从地板收集潮湿的灰尘并将其递送到集尘器。这通过使用由马达和风扇装置产生的气流来实现。潮湿的灰尘和液滴形式的液体需要与气流分离。潮湿的污物和液体进入污物容器，而剩余的气流通过风扇和任何后过滤单元，并离开器具。
5.已知使用迷宫和过滤器或旋风器单元来从气流中分离液体和潮湿的污物。本发明特别涉及使用旋风器的用途。
6.在气旋系统中，离心力由室内的旋转空气产生。空气以螺旋模式流动，例如在旋风器腔室的顶部开始并在底部结束，然后通过旋风器的中心离开旋风器并离开顶部。沿着旋转流被拖动的颗粒和液滴具有太大的惯性而不能跟随气流路径的紧密曲线，并且将撞击外壁，然后沿着壁移动到旋风器腔室的底部(或进入单独的污水室)，在那里它们可以被移除。
7.旋风器广泛用作从空气中分离干燥颗粒的方法。然而，用于从空气中分离水滴(和污垢颗粒)的旋风器的使用存在更多困难，因为水倾向于与主空气流一起蔓延到出口。因此，使用具有湿流的旋风器的主要挑战是沿着旋风器单元的壁将水引向收集器，同时防止水再次空气传播。
8.气旋装置的一个问题是，除了主螺旋流之外，还出现了副气流模式，例如导致水滴朝向和沿着旋风器腔室的顶部传送。当水到达顶部时，它可以流到旋风器单元的出口(例如，出口从顶部延伸到腔室中)，产生无效的分离。
9.另一个问题是水滴的尺寸。旋风器单元例如具有入口导管，该入口导管耦接到旋风器壳体中的开口，特别是具有入口导管的方向的切向分量。已经发现，入口导管和旋风器壳体中的开口之间的连接可以促进大的静态水滴的形成。当这些最终被驱逐时，它们可以作为更细的雾气而能够空气传播，其然后被携带到主空气流出口，再次导致水分离效率的降低。
10.us 3877902、wo 2011/132323、ep 2581018和ep 2385088各自公开了一种使用旋风器单元的湿式和干式地板清洁系统。
11.仍然需要一种用于湿式真空吸尘器的改进的旋风器单元设计。


技术实现要素：

12.本发明由权利要求限定。
13.根据依据本发明的一个方面的示例，提供了一种湿式真空吸尘器，包括：
14.污物入口；
15.马达和风扇，用于将抽吸递送到污物入口；
16.旋风器单元，用于从由该马达和风扇的抽吸产生的流中分离液体和颗粒，该旋风器单元具有旋风器旋转轴线，其中该旋风器单元包括：
17.外壳，该外壳具有外侧壁和表面，该表面形成该旋风器单元的内部容积的边界并且连接到该外侧壁；
18.通向该外壳开口的主流入口，该主流入口具有有效液压入口直径；
19.来自该外壳的主流出口；
20.其中，该主流入口在内部与该表面间隔开一分离距离，该分离距离至少为该有效液压入口直径的0.1倍。
21.这种湿式真空吸尘器利用旋风器单元，来从由马达和风扇的抽吸产生的流中分离水(和碎屑)。旋风器围绕旋风器轴线产生并且在从表面(例如顶部)朝向间隔开的相对端(例如底部)的方向上行进。旋风器单元的主流入口与表面间隔开。这意味着朝向该表面的副流(例如朝向顶部，并且除了朝向底部的螺旋流之外)更不能够使液体附着到该表面的内表面上，液体可以从该内表面向下流动到主流出口并且与主空气流一起被抽出。因此，这种设计减少了夹带在主出口流中的水量。该间隔优选是在主流入口的位置处或附近的台阶或过渡。
22.注意，本技术中使用的术语“顶部”和“底部”不旨在表示重力方向。外壳的顶部可以被认为是最靠近主流入口的端部，而外壳的底部可以被认为是最靠近碎屑收集出口或腔室的端部。
23.旋风器单元例如具有沿旋风器轴线方向间隔开的第一端和第二端。第一端例如可以是碎屑收集端，并且第二端可以包括或包含上述表面。可以提供来自外壳的收集出口，或者在外壳内可以有收集区域或腔室。
24.主流出口例如定位成与表面的间距大于主流入口。因此，旋风器单元内的流动通常背离朝向收集出口的表面。
25.污物入口例如用于附接到真空吸尘器头或其它真空吸尘器附件。
26.主流入口的开口不需要是圆形的。“有效液压入口直径”可以取为具有与开口相同面积的圆的直径。开口的面积可以被认为是形成入口的外壁的缺失部分的面积。该区域可以是弯曲(缺失)壁部分的区域，或者其可以近似为与开口的外轮廓最佳配合的平面表面。
27.例如提供了出口导管，在一个示例中，该出口导管从表面延伸到外壳的中心区域中，并且主流出口(即，主流出口导管的入口)位于出口导管的端部。
28.该出口导管例如在外壳内限定涡流定向器，并且主流出口(在出口导管的端部处)位于外壳的内部容积内的中心位置处。这是旋风器单元的典型结构。
29.主流入口例如在内部与表面间隔开5mm和50mm之间的分离距离。所需的空间优选较小，因此整个器具较小，因此易于存储和处理。
30.例如，设置连接到外壳中的开口的主流入口导管。它典型地限定流动方向，该流动
方向部分地径向向内定向并且部分地围绕外壳周向(即切向)定向，以给出紧凑的总体设计。气流例如大部分是切向的并且部分是径向的。
31.主流入口导管例如垂直于旋风器轴线(在其连接到主流入口的端部处)延伸，具有切向分量和径向向内分量。在这种情况下，主流入口导管平行于表面，但与表面间隔开。
32.作为替换，主流入口导管可以在偏离于旋风器轴线的垂线的方向上延伸并面向该表面。
33.这意味着主输入流朝向表面(例如朝向顶部)倾斜。这减小了表面附近的气旋流的内部和外部之间的压力差，使得已经收集在表面的内表面(例如，顶部)上的任何液滴仍然经受曳力(drag force)，并且因此不收集并流向主流出口。保持主输入流的切向分量。
34.主流入口导管可以沿偏离旋风器轴线的垂线0度至90度，更优选0度至30度，更优选10度至25度的方向延伸。
35.至少对于背离表面的开口的一部分，主流入口导管和外壳之间的过渡可以具有至少0.5mm的曲率半径。
36.这避免了可能形成水滴的位置处的尖锐交叉边缘。如果存在大水滴不能流动的位置，已经发现一旦被驱离它们将最终破碎成小液滴，然后流向主流出口。大曲率表面的使用防止了这一点。
37.开口的背离表面(例如底部)的部分是大部分液体进入分离系统的区域。因此，期望防止大水滴聚集在该区域中。
38.曲率半径可以是至少1mm，例如至少2mm，例如至少3mm。
39.主流入口导管可以具有第一横截面积，并且开口的面积是较大的第二横截面积。
40.这样，在从流动入口导管到旋风器单元的过渡处存在流动面积的增加。这降低了流速。该措施可以被设计成防止尺寸适合于收集的水滴被打碎成更小的水滴，这些水滴可以更容易地流向出口。
41.第二横截面积例如是第一横截面积的至少1.1倍。它可以是第一横截面积的至少1.2倍，例如至少1.3倍，例如至少1.4倍。
42.主流出口可以平行于旋风器轴线延伸。外壳的至少一部分例如是围绕旋风器轴线的筒形。
43.参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图说明
44.为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：
45.图1示出了湿式真空吸尘器；
46.图2以示意图的形式示出了旋风器单元的已知结构；
47.图3用于示出在已知设计中出现的第一问题；
48.图4用于示出在已知设计中出现的第二问题；
49.图5示出了可以在根据本发明的示例的设计中使用的第一设计特征和第二设计特征；
50.图6示出了具有图5的设计特征以及第三设计特征的旋风器单元设计的截面；
51.图7示出了沿着外侧壁与主流入口导管之间的接合处的旋风器轴线的视图；
52.图8示出了主流入口导管和外侧壁之间的常规过渡；
53.图9示出了使用第四设计特征的过渡的修改；
54.图10示出了从旋风器腔室内通过主流入口看到主流入口导管的视图；
55.图11示出了与图10相同设计的外部侧视图；
56.图12示出了旋风器单元的俯视图，其中去除了顶部，以示出主流入口导管和外侧壁之间的过渡；以及
57.图13示出了在入口端封闭旋风器单元的表面的一些备选代表性形状。
具体实施方式
58.将参照附图描述本发明。
59.应当理解，详细描述和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
60.本发明提供一种湿式真空吸尘器，其使用旋风器单元从抽吸流中分离液体和颗粒。旋风器腔室的主流入口在内部与其相应的端部间隔一分离距离。该分离距离至少是主流入口的有效液压入口直径的0.1倍。这有助于防止大液滴的形成，大液滴可以沿着路径到达主流出口。
61.本发明特别涉及湿式真空吸尘器的旋风器单元的设计。在详细描述旋风器单元之前，将给出湿式真空吸尘器的一般构造的示例。
62.图1示出了湿式真空吸尘器10，其包括真空吸尘器头12、马达14和用于向真空吸尘器头递送抽吸的风扇16。
63.旋风器单元18被设置用于从由马达和风扇的抽吸产生的流中分离液体和颗粒。
64.马达例如包括旁路马达。这种类型的马达可以容忍空气流中的水含量，因为吸入的空气流不用于马达冷却并且与马达部件隔离。取而代之的是，为了冷却的目的，将环境空气吸入马达。
65.旋风器单元18是湿污物处理系统的一部分，该污物可以包括附加的过滤器。污物管理系统具有用于收集分离的湿气和污物的收集室。这可以是旋风器单元的内部部分，或者可以是与旋风器单元连接的单独的废水收集容器。出口过滤器20可以例如被设置在旋风器的出口流与马达和风扇之间，如图所示。
66.旋风器单元具有旋风器旋转轴22。该轴线可以与真空吸尘器的总体长度轴线平行地对齐(如图1中的情况)，但这不是必要的。旋转轴线22可以备选地垂直于总体长度轴线或以其他方式定向。旋风器单元具有入口开口，并且通过入口开口的流动方向垂直于旋风器轴线22，具有主要切向和部分径向向内的方向，以促进旋风器单元内的螺旋流动状态。
67.收集容积28例如位于旋风器腔室的下方(当真空吸尘器直立时)，以便在重力作用下收集水。
68.在头部12的相对端具有手柄30。
69.所示的真空吸尘器是杆式真空吸尘器，使得在使用中头部12形成与待抽真空的表面的唯一接触。当然，它可以是立式真空吸尘器或罐式真空吸尘器。本发明涉及旋风器单元的设计特征，并且可以应用于任何湿式真空吸尘器。
70.使用者可能需要独立于真空吸尘器将水递送到被抽真空的表面。然而，湿污物处理系统也可以包括用于将水递送到真空管嘴的清洁水容器。
71.真空吸尘器头例如具有旋转刷，水从清洁水容器被递送到该旋转刷，并且因此还具有用于从清洁水容器接收水的入口。该真空吸尘器头被特别地设计成拾取湿的污物并且可选地还执行地板润湿。
72.图2以示意图的形式示出了旋风器单元18的已知结构。
73.旋风器单元包括外壳30，外壳30具有外侧壁32、第一端34和沿旋风器轴线22间隔开的第二端36。第二端36形成在该端封闭旋风器单元的内部容积的表面(其因此也用附图标记36表示)。因此，表面36位于旋风器单元沿旋风器轴线的一端。
74.表面36在图2(以及其它图中)中示出为平坦表面。然而，这不是必需的。表面36可以具有更复杂的三维形状。
75.第一端34可以被认为是底部，第二端36可以被认为是顶部，而不暗示旋风器单元的任何特定取向。
76.主流入口38被设置在外壳30的外侧壁32上，包括外壳中的开口。开口具有如上所述的有效液压入口直径，即具有与开口相同面积的圆的直径。
77.该开口可以被认为是外侧壁32的缺失部分。该缺失部分具有一个区域。因此，该区域可以被认为是外侧壁的缺失部分的区域。如果外侧壁是筒形的，则缺失部分将是筒形表面的一部分。然而，该面积也可以被确定为更小的平面面积，其最接近入口的形状。
78.主流入口导管39连接到外壳中的开口。在图2中仅示意性地示出了主流入口38和主流入口导管39。特别地，主流入口导管39示出为径向定向，而在实践中，主流入口具有主要为切向的方向以及径向方向，如将在下面更清楚地看到的。由主流入口导管39产生的流动方向被设计为在旋风器单元内产生期望的螺旋流条件。
79.从外壳30设置的主流出口40比主流入口38更靠近第一端34。因此，主流出口更靠近底部。出口导管41从第二端36延伸到外壳的中心区域。主流出口40位于出口导管41的端部。该出口导管41和主流出口40例如限定了涡流探测器。
80.从外壳30设置有收集出口42，用于收集湿气和碎屑。作为替代，外壳本身可以限定收集室。
81.污物和水一旦通过收集出口42就不能回到旋风器。涡流探测器具有保证稳定涡流/旋风器的形状。涡流探测器相对于主流入口的位置部分地决定了分离性能。
82.图3用于示出在该设计中出现的第一个问题。
83.存在从主流入口38到主流出口40的初级旋转流50，但也存在次级空气流图案52，其能够朝向并沿着第二端36(顶部)递送液体。这显示为液滴54。当水向上到达第二端36时，它可以沿出口导管41向下流动并最终从主流出口40被吸出，降低液体分离的效率。
84.图4用于示出在该设计中出现的第二问题。
85.在主流入口导管39耦接到壳体外壁中的开口的情况下，可能出现大的静态水滴的形成，如液滴60所示。当这些最终被驱逐时，它们可以作为更细的雾气而成为空气传播的，
其然后被携带到主空气流出口，再次导致水分离效率的降低。
86.图5示出了与这些问题相关的第一设计特征和第二设计特征。
87.根据第一设计特征，主流入口38在内部在外壳30的第二端下方间隔分离距离d1。该分离距离大于上述有效液压入口直径的0.1倍。主流入口总体仍然在旋风器单元的第二端(即，比第一端更靠近第二端，并且比沿着旋风器轴线的中心位置更靠近第二端)，但是具有间隔。
88.分离距离可以大于有效液压入口直径的0.3倍，例如大于0.5倍，例如大于0.9倍。优选地，也低于有效液压入口直径的2倍，以避免旋风器单元的轴向长度的显著增加。
89.因此，该间距可以是有效液压入口直径的0.1倍-2倍，更优选0.5倍-1.5倍，最优选0.9倍-1.1倍。
90.图5的示例示出了具有筒形侧壁和平坦顶壁(因此是平坦表面36)的旋风器单元。在这种情况下，简单地限定间隔d1。然而，对于非平坦表面36，该间隔不容易限定。除了朝向出口的螺旋流之外，该间隔的目的是防止朝向表面36(例如朝向顶部)的副流，导致液体附着到表面的内表面上。
91.因此，该间隔优选地靠近主流入口38，即在表面36的径向向外部分处，其中表面36连接到外侧壁。
92.该设计使得沿轴线22定位的表面36的至少一部分与主流入口38的顶部间隔d1或大于d1的距离。
93.因此，该分离距离在主流入口的顶部和表面36的一部分(即第二端的下侧面)之间。因此，该间隔可以被认为是入口的最近(顶部)部分和旋风器腔室的最高部分(如果它具有非平坦的第二端)之间的轴向距离。
94.对于非平坦的第二端，间距d1优选地存在于表面36距轴线22的半径的外部50％内，或外部40％内，或外部30％内，或外部20％内。因此，台阶设置在外侧壁处或附近，并且因此设置在主流入口38处或附近。
95.通过以这种方式从第二端移动主流入口，上述朝向第二端(即朝向顶部)的副流较少能够使液体附着到第二端的内表面。因此，这种设计减少了夹带在主出口流中的水量。
96.主流入口38例如在内部在第二端36下方间隔开5mm和50mm之间的分离距离。所需的间隔相对较小，因此不需要显著的额外空间。
97.主流入口导管39可以垂直于旋风器轴线延伸，即对于竖直旋风器腔室水平地延伸。
98.然而，图5示出了第二设计特征，通过该第二设计特征，主流入口导管39沿偏离旋风器轴线的垂线并面向第二端的方向延伸。偏离为所示的角度θ。
99.通过向下移动主流入口，产生用于副流的更容易的路径。通过稍微向上引导主入口流动导管，通过在第二端的位置处减小旋风器的内部和外部之间的压差来抵消副流。这又防止可能在第二端结束的任何液滴经历较小或向内的曳力。
100.因此，使主输入流朝向第二端(即朝向顶部，第二端)倾斜。
101.流动入口导管可以沿偏离旋风器轴线的垂线的角度θ的方向延伸，角度θ的范围为0至90度，更优选为0至30度，更优选为10至25度。在15到20度的范围内找到了最佳值。
102.图6示出了具有这些设计特征的旋风器单元的横截面。
103.此外，图6示出了第三设计特征。
104.可以看到主流入口导管39具有圆形横截面70，该圆形横截面70具有第一横截面面积。如上所述，开口38的液压面积是较大的第二横截面积。
105.这样，在从流动入口导管39到旋风器单元的过渡处存在流动面积的增加。这降低了流速。该措施可以被设计成防止尺寸适合于收集的水滴被打碎成更小的水滴，更小的水滴可以更容易地流向出口。
106.主流入口导管具有恒定的横截面积，直到它到达与外壳的第一交点。从这一点来看，横截面积扩大以降低空气入口速度。分离过程需要一定的流速，但是当流速太高时，较大的水滴将被分解成更能与气流一起行进的液滴。刚好在进入旋风器腔室的入口处的面积扩大防止了这个问题。
107.第二横截面积例如是第一横截面积的至少1.1倍。它可以是第一横截面积的至少1.2倍，例如至少1.3倍，例如至少1.4倍。
108.图7示出了沿着外侧壁32和主流入口导管之间的连接处的旋风器轴线22的视图。它示出了主流入口导管切向地接近开口38。
109.第四设计特征涉及外侧壁32和主流入口导管39之间的界面。第四设计特征是入口应逐渐进入外壳。渐变形状确保液体以受控方式进入旋风器容积。在入口处的锐利边缘倾向于导致较大的液滴累积，而较大的液滴将分解成较小的液滴，这最终导致水在出口导管41(即旋涡溢流管)上。
110.图8示出了主流入口导管39和外侧壁32之间的常规过渡。已经发现区域80中的陡峭边缘导致大液滴的收集。
111.图9示出了根据该第四特征的对主流入口导管39和外侧壁32之间的过渡的修改。在区域80中，入口面向第一端的部分(即底部区域)是大部分液体进入分离系统的区域。在该区域中设置最小曲率半径。曲率半径可以是至少0.5mm，例如至少1mm，例如至少2mm，例如至少3mm。
112.通常，较大的边缘半径是优选的。该半径可以至少与(对于纯水)大约3mm的毛细管长度(又名毛细管常数)一样大。因此，对于真空吸尘器应用，液体可以假定为水(具有一些污染物和可能的清洁助剂)，因此曲率半径可以用绝对术语来定义。然而，所考虑的物理效应是液滴的形成和分散，这不仅取决于表面形状，而且取决于液体特性。毛细管长度是涉及重力和表面张力的长度缩放因子，并且它基于表面力和重力之间的平衡来控制弯月面的行为。
113.特别地，毛细管长度是液滴的常规尺寸尺度，低于该尺寸尺度表面张力将倾向于防止液滴被外力破碎。如果液体在其上流动的壁的曲率半径大于该常规的液滴尺寸尺度，则不会显著妨碍液滴运动。然而，如果曲率半径较小，则液体需要显著变形，从而使其变慢或甚至被钉住，这取决于前进接触角。
114.图10示出了从旋风器腔室内通过主流入口38进入主流入口导管39的视图。区域80中的曲率被呈现。
115.图11示出了与图10相同设计的外部侧视图。它示出了倾斜角θ。
116.图12示出了从旋风器单元上方看去的视图，其中去掉了顶部，以示出主流入口导管39和外侧壁32之间的过渡。
117.如上所述，旋风器单元的端部不需要是平面的。图13示出了在入口端(在以上描述中称为第二端)封闭旋风器单元的表面36的一些可选代表性形状。在每种情况下，表面的至少一部分与入口开口间隔至少上述间隔。
118.图13a示出了如以上示例中的平坦表面。
119.图13b示出了倾斜的锥形表面。锥形表面的径向最内部分的间距大于限定的最小间距。因此，表面的一部分具有所需的间隔。最小间距可以在径向最内部分之前达到，例如甚至可以在表面的径向最外10％、或20％或30％处达到(如上所述)。
120.图13b表示表面36的斜率的可能限制，因为如果斜率减小(即，如果第二端是任何平坦的)，则可能失去期望的效果。最小倾斜角例如是15度，例如20度，例如30度。
121.图13c示出了阶梯表面，该阶梯表面具有到径向最外的平坦部分的初始台阶，然后是径向最内的倾斜部分。还有一部分表面具有所需的间隔。所需的间距可以在初始台阶(靠近主流入口)产生，或者可在沿倾斜部分的位置处产生。
122.图13d示出了具有初始台阶和靠近出口的凸起部分的表面。凸起部分在流量控制中可以不执行任何功能，因此可以忽略。在任何情况下，表面的一部分也具有所需的间隔，该部分位于表面的径向外部。
123.图13e示出了具有初始台阶和靠近出口的凹陷部分的表面。凹陷部分在流量控制中可以不执行任何功能，因此可以被忽略。
124.在任何情况下，表面的一部分也具有所需的间隔，并且该部分位于表面的径向外部。
125.图13f示出了弯曲表面。期望的间距从轴线22向外充分增大是足够陡的。
126.因此，存在许多可能的表面形状可以执行上述控制整个流动特性的功能。
127.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
128.在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
129.如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应当理解，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。
130.权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。