专利名称：真空吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空吸尘器，尤其，涉及一种吸尘器，它具有一个底盘，装在底盘的支承轮，与支承轮相连以驱动支承轮的驱动装置，一套控制驱动装置以引导真空吸尘器横越被清洁表面的控制机构，一个具有面向被清洁表面的脏空气入口的吸尘器头，和由底盘支承及与吸尘器头相通以便从由脏空气入口进入真空吸尘器的气流中分离脏物和灰尘的分离装置，将这种真空吸尘器称为自动操纵的真空吸尘器更合适。
各种自动操纵的真空吸尘器是众所周知的。控制装置通常包括各种传感器以探测障碍物和墙壁使真空吸尘器可引导自己围绕房间清洁地毯或其它地板覆盖物而不需人工干预。尤其在EP0803224A，US5,534,762，WO97/41451，US5,109,566和US5,787,545中图示和说明了这种普通型式的自动操纵的真空吸尘器的实例。在吸尘器的现有技术中，使脏物和灰尘自气流分离出来的分离装置包括一个袋式过滤器或一个相当的容器式过滤器。由这些设置带来的困难是当袋装满时会被脏物和灰尘堵塞而使吸尘器吸拾脏物和灰尘的能力随时间而下降。这就意味着吸尘器的性能在工作期间不能保持恒定的标准并可能需要人工干预以弥补性能的下降。这就失去了自动操纵真空吸尘器的作用。
本发明的目的就是提供一种当脏物和灰尘自气流分离出来时不会堵塞的自动操纵真空吸尘器。本发明的另一个目的是提供一种其吸检能力不会随时间下降的自动操纵真空吸尘器。本发明还有一个目的是提供一种易于使用，工作有效且制造成本不过高的自动操纵真空吸尘器。
本发明提供一种真空吸尘器，它具有一个底盘，装在底盘的支承轮，与支承轮相连驱动支承轮的驱动装置，一套控制驱动装置以引导真空吸尘器横越被清洁表面的控制机构，一个具有面向被清洁表面的脏空气入口的吸尘器头，和由底盘支承及与吸尘器头相通以便从由脏空气入口进入真空吸尘器的气流中分离脏物和灰尘的分离装置，其特征是该分离装置包括至少一个旋风器。
在自动操纵的真空吸尘器上装备旋风分离装置解决了袋或容器式过滤器在使用中堵塞的问题。在旋风分离装置中，不发生堵塞因此也不会降低在脏空气入口处保持抽吸的吸检能力。由于在脏空气入口产生的抽吸能力保持在恒定水平故吸尘器的性能可保持恒定。
最好，该分离装置包括两个旋风器，上游旋风器用于从气流中除去比较大的脏物和灰尘粒子而下游旋风器用于从气流中除去比较小的脏物和灰尘粒子。这种配置允许下游旋风器在最佳工况下运行，因为较大的脏物和灰尘粒子在气流到达下游的高效率旋风器前就已自气流中除去。也最好将这两个旋风器同心排列，并最好将一个放在另一个内部以便提供一个紧凑而方便的配置。在此情况下，外部的低效率旋风器通常可以是圆柱形的而内部的高效率旋风器可以是截头锥形的。
最好，该分离装置支承在底盘上，该分离装置的纵轴线处于基本水平位置。这样便降低了吸尘器的高度。
旋风分离装置最好包括一个使用中收集自气流分离出来的脏物和灰尘干其中的可拆卸的舱或收集室。此舱或收集室可以拆卸以便于倒空真空吸尘器中的脏物和灰尘。如果此舱或收集室是透明的或半透明的则最好，以便可定期观察此舱或收集室的内部情况。于是，使用者便可了解舱需何时被倒空。
现参考
本发明的一个实施例。其中图1是按本发明所述真空吸尘器的透视图；图2是图1所示真空吸尘器的正视图；图3是图1所示真空吸尘器的后视图；图4是图1所示真空吸尘器的侧视图；图5是图1所示真空吸尘器的底视图；图6是沿图2V-V线的剖视图；和图7是沿图6V1-V1线的剖视图，仅表示图1所示真空吸尘器的吸尘器头和旋风分离器。
图中所示的真空吸尘器10具有一个通常为圆形的且支承于2个驱动轮14和脚轮16上的支承底盘。底盘12最好由高强度模压塑料例如ABS等制成，但同样可由铝或钢之类金属制成。底盘12为将在下文中说明的吸尘器10的各组件提供支承。驱动轮14配置于底盘12直径的两端，该直径与吸尘器10的纵轴线18相正交。每个驱动轮14由高强度塑料横压而成并在其外周缠有较软的有波纹的带子以增加吸尘器在平滑地板上移动时轮14的粘着力。驱动轮14由支承轴承(未示出)相互独立地被安装且每个驱动轮14直接与电动机15相连，此电动机可在前进方向或后退方向驱动相应的轮14。通过以相同速度向前驱动两个轮14，使吸尘器10可以向前方向被驱动。通过以相同速度向后驱动两个轮14，使吸尘器10可以向后方向被驱动。通过以相反方向驱动轮14，使吸尘器10可绕其自身的中心轴线转动以实现转向机动灵活。以上所述驱动车辆的方法众所周知故在此不作更多说明。
如图4可见，脚轮16的直径比驱动轮14要小得多。脚轮16不被驱动而仅用作在吸尘器10后部支承底盘12。脚轮16在底盘12后缘的位置及脚轮16可摆动地用旋转铰链20装于底盘的情况，便允许脚轮16以不防碍吸尘器10机动性的方法在吸尘器10后跟着，而虽然此时吸尘器正由驱动轮14驱动着。旋转铰链20最清楚地示于图6。脚轮16固定于向上延伸的圆柱件20a，它位于环形外壳20b中以允许圆柱件20a在其中自由转动。这种型式的配置是众所周知的。脚轮16可由模压塑料制成或可由诸如尼龙之类其它合成材料制成。
安装于底盘12下侧的是吸尘器头22，它包括一个面向支承吸尘器10的表面的抽吸口24。抽吸口24基本为矩形的并延伸横跨吸尘器头22宽度的大部分。在抽吸口24中可摆动地装一根刷棒26且在吸尘器头22上装一电动机28以便用延伸在电动机28轴和刷棒26之间的驱动皮带(未示出)驱动刷棒26。用这样一种方法将吸尘器头22装于底盘12以使吸尘器头22能浮在被清洁表面上。在本实施例中就是用这种方法实现的即吸尘器头22可转动地与一条臂(未示出)相连，而此臂又可转动地与底盘12的下边相连。吸尘器头22与底盘12之间连接的双铰链轴允许吸尘器头自由地相对底盘12的垂直方向运动。这便可使吸尘器头爬过诸如书、杂志、凹凸不平的边等小障碍物。对高度高达约25毫米的障碍物可以此方法越过。一个柔性连接件30(见图7)位于吸尘器头22后部与底盘12中的入口32(也见图7)之间。柔性连接件30包括一个滚筒形密封件，其一端密封地装于入口32的上游嘴而其另一端则密封地装于吸尘器头22。当吸尘器头22相对底盘12向上运动时，滚筒形密封件30变形或起皱以适应吸尘器头22向上运动。当吸尘器头22相对底盘12向下运动时，滚筒形密封件30则展开或延伸为延伸位置以适应清洁头向下运动。
为有助于吸尘器头22在遇到障碍物时垂直向上运动，在吸尘器头22的前缘提供向前伸出的斜坡36。万一遇到障碍物，此障碍物将最先靠在斜坡36上且斜坡的倾角便将使吸尘器头22越过上述障碍物从而避免吸尘器头堵在障碍物处。图6表示吸尘器头处于降低位置而图4表示它处于上升位置。脚轮16也包括一斜坡如17，当吸尘器10遇到障碍物且需要爬过它时提供更有利的帮助。这样，在吸尘器头22越过障碍物后，脚轮16就不会被堵于障碍物处。
由图2和5可见，吸尘器头22被非对称地装于底盘12，以使吸尘器头22的一侧伸于底盘12的圆周之外。这便允许吸尘器10清扫至吸尘器头22伸出的吸尘器10那侧的房间边缘。
底盘12上装有多个传感器40，设计和配置它们是为了检测吸尘器10路径中的障碍物以及检测吸尘器接近例如墙壁或家具之类其它边界的信号。传感器40包括几个超音速传感器及几个红外线传感器。不想限于图1和图4所示的排列并且传感器的配置并不是本发明的一部分。只要说真空吸尘器10带有能使吸尘器10引导自身或被引导环绕预定的面积使所述面积可被清扫的足够的传感器和探测器40就够了。包括导航控制及转向装置的控制软件放在位于控制面板44下的壳体42内或放在吸尘器10内别的地方。电池盒46被装在驱动轮14内侧的底盘12上以向驱动轮14的电动机和控制软件供电。该电池盒46是可拆卸的以允许它们转接至充电器(未示出)。
真空吸尘器10也包括支承在底盘12上的一个电动机和风扇组件50用以通过吸尘器头22中的抽吸口24抽吸脏空气入真空吸尘器10。底盘12也装有一个用来使脏物和灰尘从吸入吸尘器10的空气中分离出来旋风分离器52。旋风分离器52的特点最好由图6和7可见。旋风分离器52包括同心排列在其中的一个外旋风器54和一个内旋风器56，两个旋风器54，56具有水平位置的共轴的轴线。外旋风器54包括一个直接与图7所示的入口32相通的进口部58。入口32被配置成与进口部58相正切，进口部58为圆柱形并具有普通螺旋形的端壁60。进口部58直接通向具有其直径与进口部58直径相同的外壁64的圆柱形舱62。该圆柱形舱62由透明的塑料制成以便允许使用者观察外旋风器54内部的情况。远离进口部58的舱62的端部是截锥形且封闭的。一个定位环66。在离开外壁64一距离的位置与舱端部整体成形且一个灰尘环68在定位环66内也与舱端部整体成形。在舱62的外表面是两个相对的抓手部70，用它来帮助使用者自底盘12拆卸分离器52以例空它。尤其，抓手部70与透明舱62是整体模压而成且自外壁64向上和向外延伸而形成图1所示的外形。
内旋风器56由固定于进口部58端面的部分圆柱形，部分截锥形的旋风体72组成。旋风体72沿透明舱62纵轴线放置且几乎延伸至端面，结果旋风体72的末端72a被灰尘环68所包围。旋风体72的末端72a的锥口与舱62的端面之间的间隙最好小于8毫米。
细灰尘收集器74位于舱62内且由其一端的定位环66支承。在另一端细灰尘收集器74由旋风体72支承。在细灰尘收集器74和两端的相应支承之间提供密封件76。细灰尘收集器74具有一个适于放在定位环66内的第一圆柱如74a，及一个具有比第一圆柱如74a较小直径的第二圆柱如74b。圆柱如74a，74b由整体压成形的截头锥如74c相连接。一个叶片或导流片78也与细灰尘收集器74整体模压成形并自第二圆柱如74b及截头锥形74c向外径向延伸。叶片78的外边缘与第一圆柱如74a相对准且叶片78的远离第一圆柱如74a的边基本平行于截头锥如74c。叶片78自细灰尘收集器74向上垂直延伸。
一个罩80位于第一和第二旋风器54，56之间。此罩80是圆柱形的且在一端由进口如58支承而在另一端由内旋风器56的旋风体72支承。正如人们所知的，罩80具有许多延伸的孔眼82和一个自罩80远离进口部58的那端伸出的唇部83。在罩80和旋风体72的外表面之间形成一通道84，通道84与引入内旋风器56内部的进口86相通，引入的方式是迫使进入的气流通过漩涡的螺旋形路径。由图7可见这是通过进入内旋风器56的正切或涡形管进口而实现的。一个涡流定向器(未示出)位于内旋风器56的大端中心以在分离发生后引导空气从旋风分离器52排出。排出的空气被引导通过电动机和风扇组件50以使空气在排入大气前可冷却电动机。另外，在电动机和风扇组件50下游提供一台电机后的过滤器(未示出)，以便进一步减少排出物自真空吸尘器10进入大气的危险。
整套旋风分离器52可从底盘12卸下，以倒空内、外旋风器56，54。在入口32附近提供一钩状搭扣(未示出)，借此在吸尘器10使用期间使旋风分离器52保持原位。当解开钩状搭扣(用于按控制面板44上的按钮34)时，即可利用抓手部70将旋风分离器52抬高离开底盘12。于是舱62即可自进口部58卸下(附带着罩80和内旋风体72)以便于倒空。
控制自动操纵真空吸尘器工作的电路系统被放置在底盘12的下部(见图6的区90)。其它电路系统位于控制面板44之下。通过使电路系统位于导电材料之间而使电路系统与由旋风器产生的静电场相屏蔽。第一块板放在舱62之下。电路系统装于第一块板之下，而第二块板铺于底盘的底上电路系统之下。两块板均被电接地。
上述真空吸尘器10按以下方式工作。为了使吸尘器10在被清洁的区移动，轮14被由电池46供电的电动机15而驱动。吸尘器10的运动方向由与传感器40相通的控制软件决定，这些传感器40被设计成可检测吸尘器10路径中任何障碍物以引导吸尘器10环绕被清洁区域。引导自动操纵真空吸尘器环绕房间或其它区域的方法和控制系统有许多别的资料所提供，并不形成本发明的发明思想。这里可应用任何已知的方法或系统以提供适当的导航系统。
电池46也为操作通过吸尘头22的抽吸口24抽吸空气入吸尘器10的电动机和风扇装置50提供电源。电动机28也由电池46驱动使刷棒26旋转从而尤其在吸尘器10被用于清洁地毯时达到好的吸检效果。脏空气通过可伸缩导管30和入口32被吸入吸尘器头22并导入旋风分离器52。然后，脏空气以切向方式进入进口部58并采用由螺旋形壁60的形状形成的螺旋形路径。接着，空气在舱62的外壁64内侧下方盘旋，在空气运动期间，任何较大的脏物和绒毛颗料从气流中分离出来。被分离的脏物和绒毛颗粒收集于远离进口部58的舱62的端部。叶片78抑制脏物和绒毛颗粒的不均匀堆积并有助于使围绕舱62端部收集的脏物和绒毛以较均匀的方式分布。
已分离了脏物和较大绒毛颗粒的气流向内运动远离舱62的外壁64并向后沿细灰尘收集器74外壁流向罩80。众所周知，罩80的存在也有助于防止较大颗粒和绒毛自外旋风器54流入内旋风器56。已分离了较大颗粒和脏物的空气于是便流过罩80并沿罩80与内旋风体72的外表面之间的通道流动直到它到达内旋风器56的入口86。接着，空气以螺旋方式进入内旋风器56并按照围绕旋风体72的内表面的螺旋形路径流动。由于旋风体72是截锥形的，气流的速度可增至很高值，以此速度即可使还夹杂于气流内的细脏物和灰尘由此分离出去。在内旋风器56中被分离的细脏物和灰尘收集于灰尘环68外的细灰尘收集器74中。灰尘环68抑制被分离的脏物和灰尘再回流夹杂入气流中。
当细脏物和灰尘已自气流分离时，清洁空气即通过涡流定向器(未示出)流出旋风分离器。为了在空气排入大气前冷却电动机故要使清洁空气通过或围绕电动机和风扇组件50。
在自动操纵的真空吸尘器上装旋风分离装置的措施避免了需要利用袋式过滤器从气流分离脏物或灰尘的要求。这又回避了导致吸检能力下降(及因而降低吸尘效率)的不可避免的袋式过滤器的堵塞。本文所述的发明与推动吸尘器横越被清洁表面的具体装置无关，也与使吸尘器避免与障碍物接触的具体装置无关。实际上，如果需要的话，吸尘器可利用电缆由交流电源供电，虽然吸尘器最好以无绳的方式工作。上述传感器的性能及排列也是不重要的并可由熟悉本技术的读者所了解的相当的排列所取代。应当理解给吸尘器供电的蓄电池的充电装置对本发明来说就象将它们装于吸尘器和从吸尘器上卸下的装置一样也是不重要的。吸尘器头的实际设计和结构及将吸尘器头装于底盘的方式同样不重要。所有这些特征对于以上述方式为自动操纵的或自主的真空吸尘器提供旋风分离器的中心思想来说被认为是非本质的。
权利要求
1.一种真空吸尘器，具有一个底盘，装在该底盘的支承轮，与该支承轮相连用以驱动支承轮的驱动装置，一个控制该驱动装置以引导真空吸尘器横越待清洁表面的控制机构，一个具有面向待清洁表面的脏空气入口的吸尘器头，和由底盘支承及与吸尘器头相通以便从由脏空气入口进入真空吸尘器的气流中分离脏物和灰尘的分离装置，其特征是该分离装置包括至少一个旋风器。
2.按权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，该分离装置支承在底盘上，分离装置的纵轴线处于基本水平位置。
3.按权利要求1或2所述的真空吸尘器，其特征在于，该分离装置包括两个串联排列的旋风器。
4.按权利要求3所述的真空吸尘器，其特征在于，上游旋风器用于从气流中去除较大尺寸的脏物和灰尘颗粒，而下游旋风器用于从气流中去除较小尺寸的脏物和灰尘粒子。
5.按权利要求3或4所述的真空吸尘器，其特征在于，这些旋风器或同轴线排列。
6.按权利要求3至5中任一项所述的真空吸尘器，其特征在于，下游旋风器设置于上游旋风器内。
7.按权利要求3至6中任一项所述的真空吸尘器，其特征在于，上游旋风器通常为圆柱形。
8.按权利要求3至7中任一项所述的真空吸尘器，其特征在于，下游旋风器是截头锥形。
9.按权利要求1或2所述的真空吸尘器，其特征在于，该分离装置包括单个截头锥形旋风器。
10.按上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其特征在于，该分离装置包括一个在使用中收集脏物和灰尘的可拆卸舱或收集室。
11.按权利要求10所述的真空吸尘器，其特征在于，该可拆卸舱或收集室是透明或半透明的。
12.按上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其特征在于，该吸尘器头以允许吸尘器头浮在被清洁表面的方式与底盘相连。
13.按权利要求12所述的真空吸尘器，其特征在于，该吸尘器头通过一条以第一端与底盘可摆动地连接而以第二端与吸尘器头可摆动地连接的臂跟底盘连接。
14.按上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其特征在于，至少一个电源盒由底盘支承且与驱动装置及控制机构相连接。
全文摘要
本发明提供一种真空吸尘器(10),它具有一个底盘(12),装在底盘(12)的支承轮(14),与支承轮(14)相连驱动支承轮(14)的驱动装置(15)及一套控制驱动装置(15)以引导真空吸尘器(10)横越被清洁表面的控制机构。一个具有面向被清洁表面的脏空气入口(24)的吸尘器头(22)装于底盘(12),而分离装置(52)由底盘(12)支承并与从由脏空气入口(24)进入真空吸尘器(10)的气流中分离脏物和灰尘的吸尘器头(22)相通。分离装置(52)包括至少一个旋风器(54,56)。这种型式的分离装置不易于堵塞且因此可保持吸尘器(10)的吸检能力在高的标准。
文档编号A47L9/00GK1330523SQ99814650
公开日2002年1月9日 申请日期1999年12月6日 优先权日1998年12月18日
发明者J·戴森, G·M·布尔林顿 申请人:戴森有限公司