本发明涉及一种真空吸尘器。
背景技术：
真空吸尘器包括由风扇和用于驱动风扇的马达组成的集合体。一般而言，真空吸尘器集合体需要冷却流来防止集合体过热。通常集合体自身产生的空气流被用作冷却流。这意味着集合体始终需要一定量的空气流，并且因此入口不能被完全堵塞。在真空吸尘器的入口被堵塞的情况下，集合体会过热并且可能发生故障。该问题通常凭借安全阀来解决，该安全阀在达到特定的压力时打开。由于入口堵塞，所以集合体将生成压力。如果压力足够高(并且因此流量足够低)，则安全阀将打开并且为集合体提供所需量的冷却流。
us6,349,738公开了一种排放阀，其用于将排放的流体引导至流动通过装置的主流，所述装置的两端出现压差。排放阀适于在装置上的压差降到预定值以下时打开，以便将流体排放到主流流体中。
us2011/0265285公开了一种真空吸尘器，该真空吸尘器能够通过确定电流的安培流而沿着真空的空气路径检测堵塞，并且能够通过对电流的安培流进行采样、并且对采样安培数在一个时间窗内超过阈值安培多少次进行计数，来沿着空气路径检测堵塞。当采样的样本超过所确定的百分比阈值时，提供给马达组件的功率被终止。
技术实现要素：
在现有技术的真空吸尘器中，这种排放阀的尺寸针对最大抽吸功率设置。对于较低的抽吸功率设置，排放阀本身不提供足够的保护，但是这并未受到很大关注，因为现有技术的真空吸尘器允许在其他地方有足够的泄漏，以使得马达不太容易过热。然而，现代节能真空吸尘器没有用来保护马达的足够的泄漏，这使得在抽吸功率设置不是最大时需要新的解决方案来防止真空吸尘器马达过热。简单地将安全阀的尺寸设置为针对低于最大功率设置的功率设置不是合适的解决方案，因为这会导致安全阀针对高于较低的功率设置——安全阀的尺寸已经适于该较低的功率设置——的功率设置而打开。
本发明的目的尤其是提供一种改进的真空吸尘器。本发明由独立权利要求限定。在从属权利要求中限定有利的实施例。
根据本发明的一个方面，真空吸尘器包括：马达-风扇集合体，和用于控制马达-风扇集合体的功率设置的控制器，处理器被配置成用于根据与流量有关的参数同表示集合体的旋转速度的阈值之间的比较来防止马达-风扇集合体过热和/或进入失速状态。阈值可以取决于马达-风扇集合体的功率设置或通过马达-风扇集合体的电流。与流量有关的参数在可以是介于在马达-风扇集合体上游或下游的一位置与环境之间的压差、在已知部件上的压差、马达-风扇集合体上的压差，和/或在阈值取决于功率设置的情形中可以是马达-风扇集合体的旋转速度。处理器可以被配置成通过打开马达-风扇集合体上游的阀、和/或通过降低马达-风扇集合体的旋转速度来保护马达-风扇集合体。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并且被阐明。
附图说明
图1图示了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中压差p在集合体a的上游的室和环境之间被测量；
图2图示了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中压差p在集合体a的下游的室和环境之间被测量；
图3a和图3b图示了真空吸尘器vc的实施例，其中压差p在已知部件上被测量；
图4图示了真空吸尘器vc的实施例，在该实施例中压差p在集合体a上被测量；
图5图示了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中，由微处理器μρ控制，如果集合体a的旋转速度n超过取决于功率设置ps的阈值nthreshold，则采取动作；
图6图示了真空吸尘器vc的一个实施例，该真空吸尘器vc具有由微处理器μρ控制的电子控制阀ecv，微处理器μρ备选地或附加地控制集合体a以将其关闭或至少降低其旋转速度；
图7图示了经部件的压降h(mbar)与流量q(1/s)之间的关系；
图8通过关于同一类型的四个不同的集合体、针对一个功率设置的在恒定电压下的旋转速度s(rpm)与通过集合体的流量q之间的关系图示了集合体性能；以及
图9通过针对相同集合体的五种不同的功率设置、在恒定电压下的压力h-流量q(具有小球的
具体实施方式
除了上述提及的过热问题之外，在低空气流量和高压下，集合体会进入失速状态。在这种状态下失速在风扇叶片上发生，由此降低了风扇的性能。失速效应还会产生很有辨别性的声音(像直升机那样)。消费者会认为这对真空吸尘器有害而不喜欢使用它。安全阀可以被设计成使得集合体永远不会进入失速状态。
在本发明的一个实施例中，利用与功率设置关联的已知关系来确定流量，并且针对每个功率设置确定阈值流量，以防止集合体过热或进入失速状态。
备选地，可以直接使用集合体的旋转速度，而不是将功率设置用作代表旋转速度的输入。这样做在电力网电压波动的情形中可能具有优势，因为在这类情形中功率设置和旋转速度之间的关系也会波动。通过测量集合体的旋转速度(以确定风扇的性能)、并且同时测量风扇上的压力或通过风扇的流量，本发明的实施例创建了安全阀。然后每一个旋转速度都将具有其关于压差或流量的阈值，在所述阈值应采取行动用以防止集合体过热或防止集合体进入失速状态。
流量可以使用不同的方式被确定：
1.位于集合体上游或下游的室与环境压力之间的压差(如当前设计的安全阀)，或者
2.在压力和流量之间的关系已知并且不会及时变化的部件上的压差，或者
3.集合体上的压差，或者
4.集合体的旋转速度。如果直接使用旋转速度代替功率设置，则只有这最后一个选项不可能与上面3个压差中的任何一个结合。
下面将更详细地描述用于确定流量的这四种方法。
1.集合体的上游或下游的室与环境压力之间的压差(如当前设计的安全阀)。
当前设计的安全阀工作时所处的相同的压差(集合体上游的室-环境)可以与集合体的qh-曲线(流量q-压力h关系)结合使用以确定流量。对于每个功率设置而言，所需的冷却流量是不同的(较低的功率设置需要较低的冷却流量)。此外，对于每个功率设置而言，在集合体的压力h和流量q之间存在不同的关系(参见图9)。这意味着，针对每个功率设置，压力h和流量q之间的不同的关系被用来确定是否有足够的冷却流量通过集合体。
图1图示了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中压差p在集合体a的上游的室与环境之间被测量。由微处理器μρ控制，如果abs[p]>pthreshold——其中阈值pthreshold取决于受控于功率设置ps控制器的功率设置ps，则采取动作。所述功率设置控制器可以是旋钮，或者可以采取任何其他合适的形式(例如，用于低、中和高功率设置ps的3个按钮，或者用于输入期望功率设置ps的线性触摸传感器)。
备选地，如果直接使用集合体a的旋转速度n，则微处理器μρ确保在abs[p]>pthreshold时——其中阈值pthreshold取决于集合体的旋转速度n——采取动作。
图2图示了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中压差p在集合体a的下游的室与环境之间被测量。
由微处理器μρ控制，如果abs[p]<pthreshold——其中阈值pthreshold取决于由功率设置ps控制器所控制的功率设置ps，则采取动作。
备选地，如果直接使用集合体a的旋转速度n，则微处理器μρ确保在abs[p]<pthreshold时——其中阈值pthreshold取决于集合体的旋转速度n——采取动作。
2.在压力和流量关系已知并且不会及时变化的部件上的压差。
在部件上的压力损失h与通过该部件的流量q之间存在明确的关系(参见图7)。通过测量这个部件上的压差，流量是已知的。因此，功率设置ps不是必需的。然而，必须知道功率设置ps以确定流量的阈值(即，较低的功率设置需要较低的冷却流量)。
图3a和图3b图示了真空吸尘器vc的实施例，在该实施例中在已知部件上测量压差p。已知部件可以是流动阻力，例如具有已知尺寸的孔的隔室边界。已知部件可以在集合体a的下游(如图3a所示)，或在集合体a的上游(如图3b所示)。
由微处理器μρ控制，如果abs[p]<pthreshold——其中阈值pthreshold取决于由功率设置ps控制器所控制的功率设置ps，则采取行动。
备选地，如果直接使用集合体a的旋转速度n，则微处理器μρ确保在abs[p]<pthreshold时——其中阈值pthreshold取决于集合体的旋转速度n——采取行动。
3.集合体上的压差。
在特定设置下，集合体的流量和压力之间存在明确的关系(见图9)。如果集合体a上的压力h和功率设置ps(并且因此集合体a的qh-曲线)是已知的，则能够确定流量q。针对每个功率设置ps，所需的冷却流量是不同的(正如较低的功率设置ps需要较低的冷却流量)。此外，针对每个功率设置ps，集合体的压力h与流量q之间存在不同的关系(见图9)。这意味着针对每个功率设置ps，压力h和流量q之间的不同的关系被用来确定是否有足够的冷却流量流动通过集合体a。
图4图示了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中在集合体a上测量压差p。由微处理器μρ控制，如果abs[p]>pthreshold，——其中阈值pthreshold取决于由功率设置ps控制器所控制的功率设置ps，则采取动作。
备选地，如果直接使用集合体a的旋转速度n，则微处理器μρ确保在abs[p]>pthreshold时——其中阈值pthreshold取决于集合体的旋转速度n——采取动作。
4.集合体的旋转速度。
(在特定的功率设置或电压下)通过集合体的流量与旋转速度s之间存在明确的关系(见图7)。在特定的功率设置下，如果压力h增加，则旋转速度s将增加，并且流量q将随之减少。通过确定集合体的旋转速度s，通过集合体的流量q是已知的。针对每个功率设置ps，所需的冷却流量是不同的(较低的功率设置ps需要较低的冷却流量)。此外，对于每个功率设置ps而言，旋转速度s和流量q之间存在不同的关系(参见图8)。这意味着，针对每个功率设置ps，旋转速度s与流量q之间的不同的关系被用于确定是否有足够的冷却流量流动通过集合体a。
图5示出了真空吸尘器vc的一个实施例，在该实施例中，由微处理器μρ控制，如果n>nthreshold——其中阈值nthreshold取决于由功率设置ps控制器所控制的功率设置ps，则采取动作。集合体a的旋转速度n可以单独测量，也可以利用通过马达的电流间接测量，或者可以通过对马达的集电极处的电压峰值进行信号识别来测量，或以任何其他合适的方式来测量。
如果确定冷却流量过低，则能够采取动作以防止集合体a过热或进入失速状态。以上数据(功率设置/旋转速度结合集合体上游/下游的室与环境之间的压差、已知部件上的压差、或者集合体上的压差，或者功率设置和旋转速度的结合)可以在微处理器μρ中处理，以便(使用对应于施加的功率设置ps的、集合体a的旋转速度s与流量q之间的关系)确定流量q。
在计算流量q之后，如果遇到过低的流量，则可以执行不同的动作：
-(电子地)打开集合体a上游的阀，
-降低集合体的旋转速度。如果堵塞被移除，则旋转速度能够/将再次增加到对应于所施加的功率设置的值。这个选项是可能的，因为在较低的旋转速度下需要较低的冷却流量。当然，将旋转速度降低到零(即，关闭集合体a)是降低速度的一种方法，该方法在防止集合体过热方面是非常有效的。
图6图示了真空吸尘器vc的一个实施例，该真空吸尘器vc具有由微处理器μρ控制的电子控制阀ecv，该微处理器μρ备选地或附加地控制集合体a以将其关闭或至少降低其旋转速度。
应该注意的是，上述实施例用于说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出许多备选实施例。用于保护马达-风扇集合体a免于过热和/或进入失速状态的处理器μρ也可以非常好地执行其他功能。处理器μρ不需要是微处理器；它可以是任何合适的控制单元。在权利要求中，放置在括号中的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤以外的元件或步骤的存在。要素之前的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以凭借包括若干不同的元件的硬件和/或凭借适当编程的处理器来实现。在列举几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可以由一个且相同的硬件项目来体现。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。