專利名稱：攪動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攪動(dòng)裝置，其特別適合于但不局限于在諸如真空吸塵器之類的吸塵器用具中使用。
真空吸塵器通常由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇產(chǎn)生的抽吸力和一些形式的地表面機(jī)械攪動(dòng)的組合來從表面去除污垢、灰塵和其它碎屑。所述機(jī)械攪動(dòng)通常采取旋轉(zhuǎn)刷桿的形式，該旋轉(zhuǎn)刷桿由馬達(dá)或由空氣渦輪驅(qū)動(dòng)。上述旋轉(zhuǎn)刷桿“擊打”地毯絨毛，同時(shí)抽吸力從地表“抽吸”污垢和灰塵。
刷桿對地毯的攪動(dòng)不可避免地導(dǎo)致對地毯的損壞，并且也會(huì)導(dǎo)致刷桿和刷桿的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磨損。
對使用振動(dòng)氣流以促進(jìn)污垢從地毯釋放的工具已經(jīng)有各種改進(jìn)建議。US5,400,466示出具有在吸塵頭內(nèi)進(jìn)行支撐和密封的揚(yáng)聲器的吸塵頭，其在頻率范圍10-200Hz或200-500Hz內(nèi)朝向表面定向空氣波。
然而，這種工具具有使用過程中嘈雜的缺點(diǎn)。同時(shí)，由于存在揚(yáng)聲器錐體被朝向吸附源進(jìn)行抽吸的傾向，所以在抽吸源附近使用揚(yáng)聲器引起操作揚(yáng)聲器的問題。
本發(fā)明旨在提供攪動(dòng)表面或者需要攪動(dòng)的其它介質(zhì)的一種改良方式。
因此，本發(fā)明第一方面提供如權(quán)利要求1所述的攪動(dòng)裝置。
這種攪動(dòng)系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)在于從第一端口發(fā)出的壓力波與從第二端口發(fā)出的壓力波反相。在距離裝置正常操作距離處(所謂的遠(yuǎn)場)，由于壓力波彼此消除，所以用戶將很少聽到或聽不到來自裝置的噪聲。盡管存在很少或沒有噪聲，但是依舊在這些端口之間存在凈空氣流，其能夠攪動(dòng)位于端口下的東西。產(chǎn)生機(jī)構(gòu)像氣泵一樣作用，作用于流通路徑內(nèi)空氣的容積。
該攪動(dòng)裝置特別適合用于諸如真空吸塵器之類的吸塵器用具，或作為上述吸塵器用具的一部分。因此，本發(fā)明進(jìn)一步方面提供一種吸塵頭、真空吸塵器和用于真空吸塵器的攪動(dòng)裝置。該攪動(dòng)裝置的端口可以形成吸塵器用具的吸塵頭的一部分。由于通過壓力波除去的任何材料可以由主抽吸流通過抽吸頭帶走，所以該攪動(dòng)裝置尤其適合用作真空吸塵器抽吸頭的一部分。當(dāng)這種布置用作真空吸塵器一部分時(shí)，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，由于產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(隔板)的兩側(cè)暴露于相同的靜壓，所以隔板將不會(huì)朝向吸塵器上的抽吸源進(jìn)行抽吸。然而應(yīng)當(dāng)理解這種裝置的應(yīng)用不局限于吸塵器用具。
沒有與表面的機(jī)械接觸能夠有助于減少在該表面上的磨損。空氣運(yùn)動(dòng)振動(dòng)地毯絨毛從地毯絨毛中吸出灰塵，而不是機(jī)械地?cái)噭?dòng)地毯。這些灰塵可以與大量氣流一起被吸取。優(yōu)選地，產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的頻率等于或接近于地毯絨毛的共振頻率。這有助于從地毯絨毛底部朝向表面將污垢向上“沸騰”。優(yōu)選地，產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的操作頻率是根據(jù)地毯類型或吸塵頭之下的表面可人工調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)的。
在最簡單的形式中，每個(gè)流通路徑是一種腔，該腔具有直接從其延伸的端口。產(chǎn)生機(jī)構(gòu)可以直接作用在腔上。在更詳細(xì)的方案中，流通路徑可以包括進(jìn)一步將主共振腔連接到產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的管道。這種方案可以用于在鄰近需要攪動(dòng)的地方不期望或不能夠容納產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的應(yīng)用中。例如，在真空吸塵器中不期望增加吸塵頭的尺寸和重量。從而，產(chǎn)生機(jī)構(gòu)可以布置在真空吸塵器的主體上，上述真空吸塵器具有將產(chǎn)生機(jī)構(gòu)連接到位于吸塵頭上共振腔的管道。
每個(gè)腔可以具有單個(gè)端口或多個(gè)端口。端口的形狀可以適應(yīng)于應(yīng)用。當(dāng)攪動(dòng)裝置形成吸塵頭一部分時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)矩形橫截面工作良好。
優(yōu)選地，該產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括隔板。該術(shù)語“隔板”意欲廣義解釋，包括寬范圍的可移動(dòng)件。該隔板可以是撓性件或撓性安裝在腔室壁上的剛性件。在使用單個(gè)隔板的地方，隔板的第一側(cè)與第一流通路徑相通，隔板的第二側(cè)與第二流通路徑相通，使得隔板的兩側(cè)產(chǎn)生第一和第二交替的壓力波。用于驅(qū)動(dòng)隔板的驅(qū)動(dòng)器可以容納在一個(gè)流通路徑(或腔)內(nèi)，或者可以有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，隔板每側(cè)安裝一個(gè)。
在使用兩個(gè)隔板的地方，這兩個(gè)隔板可以彼此分開布置，驅(qū)動(dòng)器安裝在它們之間。優(yōu)選地，這兩個(gè)隔板一起驅(qū)動(dòng)使得一個(gè)流通路徑(或腔)壓縮，而另一個(gè)變稀薄。
優(yōu)選地，第一和第二腔是基本相同的容積。系統(tǒng)制成得越對稱，兩個(gè)壓力波將會(huì)配合得越好，從而兩個(gè)壓力波將會(huì)彼此消除得越好。優(yōu)選地，腔調(diào)諧到產(chǎn)生機(jī)構(gòu)操作的頻率，因?yàn)檫@將裝置的質(zhì)量因數(shù)(Q)最大化。我們也發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選地端口在比產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的操作頻率大(例如，兩倍)的頻率進(jìn)行調(diào)諧，因?yàn)檫@將通過端口的空氣移動(dòng)最大化。
產(chǎn)生機(jī)構(gòu)可以是揚(yáng)聲器形式。能夠使得線圈或磁鐵安裝到隔板上并與隔板一起可移動(dòng)，而其它磁鐵或線圈保持靜止。揚(yáng)聲器型驅(qū)動(dòng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)更廉價(jià)，并且由于沒有直接連接到隔板上，所以相對于活塞型驅(qū)動(dòng)器在操作中產(chǎn)生更低噪聲。其它形式的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括作用在隔板或多個(gè)隔板上的凸輪或活塞。該凸輪或活塞由馬達(dá)或由通過用具的氣流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。揚(yáng)聲器的線圈可以通過主頻率信號或來自信號源的信號直接驅(qū)動(dòng)。
對于作為用于地表面吸塵頭的一部分的攪動(dòng)裝置來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生具有范圍0-200Hz頻率的壓力波獲得最佳結(jié)果。
優(yōu)選地，布置端口使得它們向下朝向表面并朝向彼此傾斜。吸塵頭可以結(jié)合多個(gè)攪動(dòng)裝置。
本發(fā)明的實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行描述，附圖為
圖1A和圖1B示出傳統(tǒng)直立型真空吸塵器，在該真空吸塵器中可以使用攪動(dòng)裝置；圖2示出結(jié)合有攪動(dòng)裝置的吸塵頭；圖3更詳細(xì)地示出攪動(dòng)裝置；圖4示出在攪動(dòng)裝置中使用的多個(gè)腔中的一個(gè)；圖5示出在攪動(dòng)裝置上端口的布置；圖6示出驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的第一方式；圖7示出驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的第二方式；圖8示出自動(dòng)調(diào)整產(chǎn)生機(jī)構(gòu)操作頻率的方式；圖9示出攪動(dòng)裝置的對稱驅(qū)動(dòng)器布置；
圖10示出攪動(dòng)裝置的另一種驅(qū)動(dòng)器布置；圖11-13示出一部分?jǐn)噭?dòng)裝置離開吸塵頭定位的布置；圖14示出在吸塵頭內(nèi)安裝多個(gè)攪動(dòng)裝置的一種方式；圖15示出布置多個(gè)攪動(dòng)裝置的另一種方式；圖16示出具有替換形式產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的攪動(dòng)裝置；圖17示出用于圓柱型真空吸塵器的吸塵頭；圖18示出替換形式的攪動(dòng)裝置。
在詳細(xì)描述吸塵頭之前，圖1A和1B示出直立型真空吸塵器的實(shí)例，其中在該真空吸塵器中可以使用上述吸塵頭。如果需要地面清理，則經(jīng)由吸塵頭12能夠?qū)⑽蹪峥諝馕胛鼔m器，如果需要地面以上或手工清理，則經(jīng)由軟管和桿組件11將污濁空氣吸入吸塵器。污濁空氣沿著路徑A吸入吸塵器內(nèi)。污濁空氣在進(jìn)入分離裝置15之前沿著路徑C載送，所述的分離裝置15用于從污濁空氣(路徑D)中分離污垢和灰塵，并收集分離的材料。該分離裝置可以是如此處所示出的旋風(fēng)分離器或者諸如過濾袋之類的其它形式的分離器。清潔空氣在進(jìn)入(G)處于吸塵器底部的風(fēng)扇和馬達(dá)殼體20之前，沿著路徑E，F(xiàn)離開分離器。風(fēng)扇和馬達(dá)殼體20支撐風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的馬達(dá)。在使用中，馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇以沿著路徑A-H吸入空氣通過吸塵器。空氣經(jīng)由合適的出口從吸塵器內(nèi)排出(路徑H)。
在該真空吸塵器中使用的吸塵頭12的橫截面在圖2中示出。吸塵頭12的殼體50限定抽吸殼體。該抽吸殼體的下部朝向地面?zhèn)?3是可以沿著地表面移動(dòng)的底板。在底板底部也可以設(shè)置小滾輪以允許吸塵頭滾過硬的地表面。抽吸口54限定在底板53內(nèi)。在使用中，地面覆蓋物(例如地毯)伸入抽吸口54。抽吸出口130將抽吸殼體50連接到如前所述的分離裝置以及在真空吸塵器主體上的風(fēng)扇和馬達(dá)。這些特征均是在傳統(tǒng)吸塵頭中公知的。
攪動(dòng)系統(tǒng)安裝在吸塵頭12的上表面。以其最簡單的形式，這包括分成兩個(gè)室或腔101、102的殼體100。對于每個(gè)腔101、102，管狀端口110、120從腔101、102的內(nèi)部伸入抽吸殼體55。該兩個(gè)腔101、102由分隔壁201分開。驅(qū)動(dòng)器200的隔板206安裝在分隔壁201內(nèi)的孔內(nèi)，并且密封壁201，正如圖3中較好示出的那樣。在該實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器200以揚(yáng)聲器的形式示意性示出。隔板206的每側(cè)都與腔101、102中相應(yīng)的一個(gè)相通，也即隔板206的第一側(cè)與腔101相通，隔板206的第二側(cè)與腔102相通。隔板206的外緣通過撓性密封204連接到分隔壁201上，所述的撓性密封204在使用中允許隔板206移動(dòng)，但保持在腔101、102之間的氣密封。該密封204圍繞隔板206整個(gè)圓周延伸。該隔板206通過磁鐵210和線圈215組合進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，上述組合又由交流電源驅(qū)動(dòng)。這將在下面詳細(xì)描述。交流頻率可以在0到200Hz的范圍內(nèi)。驅(qū)動(dòng)器200用于在端口110、120之間前后移動(dòng)空氣，并且移動(dòng)空氣穿過伸入吸塵頭的抽吸口54內(nèi)的地毯絨毛或其它地面覆蓋物。
每個(gè)腔101、102具有通過隔板206以選定頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的容積V。驅(qū)動(dòng)器200在腔內(nèi)壓縮空氣，該壓縮后的空氣排出端口110。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器改變方向時(shí)，空氣運(yùn)動(dòng)同樣改變方向。在隔板206的移動(dòng)和通過端口110、120的空氣的移動(dòng)之間的相位關(guān)系根據(jù)操作頻率變化。在低頻時(shí)，隔板206的移動(dòng)通常與來自端口空氣的移動(dòng)同相，例如在圖2中當(dāng)隔板206朝左移動(dòng)時(shí)，空氣從腔101中泵出并朝向地毯從端口110出來進(jìn)入抽吸殼體55內(nèi)。同時(shí)，空氣從抽吸殼體55抽取，沿著端口120并進(jìn)入到腔102。當(dāng)隔板206朝右移動(dòng)時(shí)，空氣向相反方向移動(dòng)，也即空氣從腔102中泵出并朝向地毯從端口120出來進(jìn)入抽吸殼體55內(nèi)，而同時(shí)空氣從抽吸殼體55抽取，沿著端口110并進(jìn)入到腔101。在更高頻率時(shí)，在隔板206的移動(dòng)和通過端口空氣的移動(dòng)之間的相位關(guān)系是不同的，一般在隔板206的移動(dòng)和通過端口空氣的移動(dòng)之間存在相位滯后。然而，在操作的所有頻率下，來自端口110的波與來自端口120的波反相。
將會(huì)理解到，在攪動(dòng)系統(tǒng)和地毯之間沒有接觸，這在減少地毯磨損方面具有顯著益處。到/來自端口110、120的空氣運(yùn)動(dòng)振動(dòng)地毯絨毛并用于將地毯纖維之間的灰塵吸出。然后任何吸出的灰塵能夠在底板的邊緣51、52下或者通過在抽吸殼體50端部上的排放入口，而從流入抽吸殼體的空間55內(nèi)的大量空氣流中提取出來。
圖4示出多個(gè)腔中的單獨(dú)一個(gè)。腔101的容積V、端口110的橫截面積A和端口110的長度L確定該腔/端口進(jìn)行調(diào)諧的頻率。此處用的公式基于亥姆霍茲公式(Helmholtz equation)f1=c2π{πa2V(L+πa2)}12]]>其中c＝聲速a＝端口半徑L＝端口長度V＝腔容積對于本申請來說，我們需要使用在端口110、120不進(jìn)行調(diào)諧的點(diǎn)的本系統(tǒng)。將端口調(diào)諧到所需操作頻率的兩倍的頻率允許大量空氣移動(dòng)通過端口。理想地，驅(qū)動(dòng)器箱共振應(yīng)當(dāng)依舊是所需操作頻率，以最大化系統(tǒng)的Q(質(zhì)量因數(shù))。在任何端口系統(tǒng)中存在相位改變，其中在很低或接近零的頻率時(shí)，端口內(nèi)的空氣與活塞一起移動(dòng)。在端口共振時(shí)，該端口和驅(qū)動(dòng)器是180度異相的，兩者都壓縮和凈化腔內(nèi)空氣，同時(shí)將空氣和隔板偏移最小化。在此頻率(所需操作頻率)的一半時(shí)，存在空氣僅僅滯后驅(qū)動(dòng)器的移動(dòng)幾度相位的折衷。該驅(qū)動(dòng)器腔共振的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)將空氣中的能量最大化，上述空氣中的能量與排量(即排出空氣的容積)乘以頻率成比例。所使用的實(shí)際空氣容積是允許揚(yáng)聲器充分移動(dòng)以保持低的線圈溫度但增加足夠的載荷使得不會(huì)機(jī)械失敗的折衷。
所述攪動(dòng)系統(tǒng)的這種布置具有一些優(yōu)點(diǎn)。首先，通過提供每個(gè)與隔板206相應(yīng)側(cè)相通的兩個(gè)端口110、120，該隔板206受到相同的靜壓下降。這將最小化或消除隔板206朝向抽吸源移動(dòng)的趨勢。
使用兩個(gè)端口所引起的第二優(yōu)點(diǎn)是噪音消除。由于端口以給定頻率移動(dòng)空氣，所以被產(chǎn)生的壓力波進(jìn)入環(huán)境中，使得該系統(tǒng)充當(dāng)帶通低聲反射揚(yáng)聲器腔。通過將所述兩個(gè)端口靠近放在一起，它們反相操作，消除壓力波并因此將系統(tǒng)噪聲等級減小到應(yīng)當(dāng)?shù)陀谡婵瘴鼔m器的點(diǎn)上。應(yīng)當(dāng)指出，術(shù)語“靠近”意味著端口中心之間的距離相對于所產(chǎn)生頻率的波長較小。聲音等級減小量依賴于系統(tǒng)的對稱性，即腔的容積和端口尺寸、端口之間的距離、在端口近/出附近沒有任何障礙、產(chǎn)生波的頻率。同樣，穿過腔的壁100的聲音的任何傳送決定系統(tǒng)的最低可能聲音等級。
在該實(shí)施例中，示出的每個(gè)腔101、102具有相同的形狀和容積。能夠改變每個(gè)腔的形狀，例如盡管重要的是腔的容積應(yīng)當(dāng)相等并且系統(tǒng)Q因數(shù)盡可能平衡，腔101可以具有比腔102低的高度。
示出的端口110、120彼此成角度。盡管端口110、120可以垂直定向，但是相對垂直的角度θ的方向(如圖5所示)具有如下優(yōu)點(diǎn)來自端口的空氣流具有橫向和垂直的速度分量。盡管效果不好，90°的角度θ也將有效。
圖6和7示出可以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器200的兩種方式。圖6示出驅(qū)動(dòng)器200經(jīng)由變壓器302連接到主電源上的簡單方案。變壓器302用于將電壓從主電壓(240V或本地相當(dāng)值)逐步降到例如12-50V的、適合于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器200的低壓。在該方案中，在主電源頻率，即50Hz或60Hz，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器200。該方案具有需要很少組件的優(yōu)點(diǎn)，但是具有驅(qū)動(dòng)器200僅僅在主供電頻率操作的局限。
圖7示出驅(qū)動(dòng)器200由放大器310進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的替換方案。該放大器310以傳統(tǒng)方式由電源(+VS，-VS)供電，上述電源來自真空吸塵器的主電源。振蕩器320或者其它頻率源連接到放大器310的輸出上。從而供給驅(qū)動(dòng)器200的信號是由源320所產(chǎn)生信號的放大倍數(shù)。雖然這種方案需要更多組件，但是其通過控制放大器增益，為使用者提供對驅(qū)動(dòng)器200所產(chǎn)生信號強(qiáng)度的控制。在吸塵頭上或者真空吸塵器的主體上可以提供人工控制以改變驅(qū)動(dòng)器200的強(qiáng)度。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)操作驅(qū)動(dòng)器200的最佳頻率根據(jù)地毯的類型變化。諸如形成地毯絨毛和地毯織物的纖維的密度和長度之類的因素確定纖維移動(dòng)的頻率。理想地，驅(qū)動(dòng)器200在地毯共振頻率操作。這需要驅(qū)動(dòng)器是可變的。圖7中示出的電路通過改變信號源320的頻率，允許操作頻率改變。在吸塵頭上或在真空吸塵器主體上可以提供進(jìn)一步的手工控制，以改變源320的頻率。上述控制由頻率進(jìn)行標(biāo)識(shí)，或者更加有用地通過指示對應(yīng)于范圍內(nèi)每個(gè)頻率的地毯類型的標(biāo)簽來進(jìn)行標(biāo)識(shí)。例如，大約50Hz的頻率可以對應(yīng)于“剪絨地毯”，大約115Hz的頻率可以對應(yīng)于“威爾頓機(jī)織絨頭地毯”。
進(jìn)一步的改進(jìn)方案在圖8中示出，這里對圖7的方案進(jìn)行修改使得驅(qū)動(dòng)器200的操作頻率由地毯類型檢測器自動(dòng)確定。為了方便，施加給放大器310的信號由微處理器340產(chǎn)生。微處理器340可以通過使用儲(chǔ)存在與微處理器340相關(guān)的存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生信號。該微處理器340也具有與其有關(guān)的超聲波發(fā)射器和接收器。在微處理器340的控制下，發(fā)射器342以預(yù)定頻率朝向地毯發(fā)射信號。發(fā)射器344從地毯接收信號，并且接收信號相對于傳輸信號的振幅、相位或時(shí)間延遲或這些量的組合都可以用于確定地毯類型。接收信號的分析由微處理器340執(zhí)行，并用于確定儲(chǔ)存信號中哪一個(gè)應(yīng)當(dāng)施加給放大器310。應(yīng)當(dāng)理解到，其它技術(shù)也可以用于確定地毯類型，例如使用預(yù)定頻率的電磁輻射或者波段。
為了完整性，圖17示出圓柱型真空吸塵器(在一些國家稱作罐或桶吸塵器)，上述真空吸塵器具有結(jié)合有攪動(dòng)裝置的地面工具40。
至此，驅(qū)動(dòng)器200已經(jīng)作為隔板示出，上述隔板具有布置在腔101、102中之一內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器(磁鐵、線圈等)。由于空氣能夠通過穿過和/或圍繞驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)易于到達(dá)隔板206，所以在一個(gè)腔內(nèi)提供驅(qū)動(dòng)器不應(yīng)當(dāng)明顯地影響系統(tǒng)的對稱本質(zhì)。再次參考圖3，驅(qū)動(dòng)器的懸架212是疏松的，并在底盤208內(nèi)具有空間。然而，較佳增加腔102相對于腔101的尺寸，使得腔102的自由空間容積與腔101的相匹配，也即腔102的總?cè)莘e等于腔101的容積加上由驅(qū)動(dòng)器200所占據(jù)的容積。
在一替換方案中，驅(qū)動(dòng)器自身是對稱的。如圖9所示，這具有安裝的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器200、200′彼此面對的結(jié)構(gòu)，其中隔板206對于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器是公共的。到驅(qū)動(dòng)器線圈215的連接是彼此相反的，使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)器通過公共信號激發(fā)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器用于在相同方向驅(qū)動(dòng)隔板206。為了解釋，驅(qū)動(dòng)器200朝左移動(dòng)隔板206，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器200′也朝左移動(dòng)隔板206。隔板206可以是單個(gè)隔板或者可以是面對面彼此安裝的兩個(gè)隔板。
在進(jìn)一步替換方案中，如圖10所示，每個(gè)腔具有安裝在其內(nèi)的一個(gè)完整的驅(qū)動(dòng)器單元200，并具有自己的隔板，該隔板在與相鄰腔的壁內(nèi)形成。到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器200的線圈的連接是相反的，使得兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器都在相同的方向移動(dòng)它們的相應(yīng)隔板。
驅(qū)動(dòng)器或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器不必布置在共振腔101、102內(nèi)，也不需要直接布置在吸塵頭上。在圖11-13示出的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器(或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器)200安裝在小腔501、502內(nèi)，上述小腔501、502遠(yuǎn)離共振腔503、504布置，并且一對連接管505、506將腔501、502連接到共振腔503、504上。通過使用小驅(qū)動(dòng)器腔并且最大化在連接管處存在的壓力，第二腔可以用作端口/腔共振。驅(qū)動(dòng)器的遠(yuǎn)離安裝具有減小吸塵頭尺寸的優(yōu)點(diǎn)，并且由于在尺寸等方面具有更少限制，所以允許驅(qū)動(dòng)器的更多選擇。
由于存在由沿著連接管505、506向下傳送壓力波引起的損失，所以驅(qū)動(dòng)器200的遠(yuǎn)離布置會(huì)具有性能輕微損失的不利。通常，當(dāng)連接管505、506更窄更長時(shí)，這些損失傾向于增加。如果連接管505、506具有兩倍于端口510、520的橫截面積，并且如果管505、506保持適度短小，我們相信這些損失可以最小化。系統(tǒng)需要進(jìn)行調(diào)諧以避免內(nèi)部腔吸收外部腔的共振(并因此減小可用的能量)。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)器腔共振應(yīng)當(dāng)是端口腔共振的兩倍，并且因此上部比下部更“硬”，保持系統(tǒng)Q因數(shù)較高以將在連接管505、506端部處的可用能量最大化。
圖12示出可以在直立型真空吸塵器中執(zhí)行這種遠(yuǎn)離布置驅(qū)動(dòng)器的一種方式，其中驅(qū)動(dòng)器200容納在真空吸塵器主體530直立部分的底部。圖13示出驅(qū)動(dòng)器200可以遠(yuǎn)離布置在圓柱型真空吸塵器上的一種方式，該驅(qū)動(dòng)器200和驅(qū)動(dòng)器腔安裝到真空吸塵器的桿550上。
雖然能夠提供具有單對腔的吸塵頭，較佳使用一列這種設(shè)備以便良好等級的攪動(dòng)貫穿過吸塵頭的整個(gè)寬度傳送。圖14示出具有多組腔的方案。每對腔410、420、430、440450前后布置，并在吸塵頭寬度上彼此對齊。為了簡潔起見，軸401表示吸塵頭的縱向軸，軸402代表前后。
在替換方案中，每對腔可以與吸塵頭的縱軸401對齊。圖15示出沿著吸塵頭縱向的橫截面，在上述吸塵頭內(nèi)腔以此方式安裝。由于在端口每側(cè)存在明顯的空氣移動(dòng)，所以端口之間的縫隙不應(yīng)當(dāng)降低性能。
在進(jìn)一步的替換方案中，每個(gè)腔可以具有多個(gè)端口，上述多個(gè)端口將腔內(nèi)部與抽吸殼體相連。驅(qū)動(dòng)器應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)仄ヅ溆谇坏娜莘e、端口的橫截面積以及期望流動(dòng)的空氣量。
在圖2和3示出的驅(qū)動(dòng)器中，磁鐵210是靜止的，而線圈215可以與隔板一起移動(dòng)。在替換形式的驅(qū)動(dòng)器中，如圖16所示，驅(qū)動(dòng)器具有固定線圈225和可移動(dòng)磁鐵220。穿過端口110、120的空氣移動(dòng)可以用于冷卻驅(qū)動(dòng)器。磁鐵220為圍繞磁鐵模221安裝的環(huán)形磁鐵形式。在驅(qū)動(dòng)器后部杯203內(nèi)的腔228容納導(dǎo)熱流體或膠，并且在底板后部上安裝熱沉。因?yàn)檫M(jìn)入端口的空氣自然穿過熱沉片230，所以當(dāng)強(qiáng)烈驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這應(yīng)當(dāng)會(huì)允許良好的冷卻。這種設(shè)計(jì)在移動(dòng)線圈設(shè)備中是較佳的，在上述移動(dòng)線圈設(shè)備內(nèi)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)由穿過懸架的流動(dòng)來冷卻線圈。這同樣允許所使用的驅(qū)動(dòng)器具有密封線圈以防止灰塵進(jìn)入。
在上述每個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器是由交流電源驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器型組件。然而，隔板可以以其它方式移動(dòng)，例如通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的活塞。隔板移動(dòng)的頻率可以與揚(yáng)聲器實(shí)施例中的范圍相同，并且隔板頻率的控制可以通過控制馬達(dá)速度來進(jìn)行控制。
在圖18示出的方案中，殼體100與前面一樣具有帶有端口110、120的兩個(gè)腔101、102。兩個(gè)隔板261、262布置在殼體100內(nèi)，并通過組合懸架和密封255、256連接到殼體100的壁上。凸輪250安裝在隔板261、262之間，該凸輪250圍繞軸252偏心安裝。上述軸經(jīng)由直接或間接(齒輪)嚙合由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)隔板261、262總是相對著位于凸輪250兩邊，并因此隔板261、262在它們相應(yīng)的腔101、102內(nèi)的位置總是由凸輪250的位置進(jìn)行控制。當(dāng)凸輪250旋轉(zhuǎn)時(shí)，隔板261、262在停止位置附近移動(dòng)。在凸輪250半個(gè)循環(huán)期間，隔板261向左移動(dòng)減少腔101的容積，同時(shí)隔板262向左移動(dòng)增加腔102的容積。在凸輪250另半個(gè)循環(huán)期間，隔板261向右移動(dòng)增加腔101的容積，同時(shí)隔板262向右移動(dòng)減少腔102的容積。隔板261、262的移動(dòng)以與揚(yáng)聲器實(shí)施例相同的方式產(chǎn)生壓力波。
雖然便利地經(jīng)由源自主電源的電源給驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力，但是也能夠通過渦輪給驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力，上述渦輪由通過真空吸塵器的氣流提供動(dòng)力。該渦輪可以布置在通過機(jī)器的主空氣流通路徑內(nèi)——所謂的“污濁空氣”渦輪，或者其可以布置在進(jìn)入機(jī)器的分離、清潔空氣流通路徑內(nèi)。在圖18中，驅(qū)動(dòng)凸輪250的軸252可以經(jīng)由齒輪結(jié)合到渦輪上。知道了通過此處所使用真空吸塵器的正常氣流速率，可以在渦輪和凸輪250之間提供適當(dāng)?shù)凝X輪嚙合，使得凸輪250的旋轉(zhuǎn)速率處在所需用來攪動(dòng)地表面的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種攪動(dòng)裝置，包括用于產(chǎn)生交替的壓力波的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、具有進(jìn)/出端口的第一流體流通路徑和具有進(jìn)/出端口的第二流體流通路徑，鄰近這些進(jìn)/出端口形成攪動(dòng)區(qū)域的區(qū)域，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)布置成可產(chǎn)生沿著第一流體流通路徑的第一交替壓力波和沿著第二流體流通路徑的第二交替壓力波，所述第一和第二壓力波基本彼此反相。
2.如權(quán)利要求1所述的攪動(dòng)裝置，其中每個(gè)流通路徑都包括有腔。
3.如權(quán)利要求2所述的攪動(dòng)裝置，其中所述腔是共振腔。
4.如權(quán)利要求2或3所述的攪動(dòng)裝置，其中每個(gè)流通路徑內(nèi)的腔具有相同容積。
5.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的攪動(dòng)裝置，其中所述腔直接鄰近產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的攪動(dòng)裝置，其中每個(gè)流通路徑由腔構(gòu)成，該腔具有直接從其延伸的端口。
7.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的攪動(dòng)裝置，其中所述腔離開所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)布置并通過管道連接到所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)上。
8.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括隔板，該隔板的第一側(cè)與第一流通路徑相通并且該隔板的第二側(cè)與第二流通路徑相通，由此產(chǎn)生第一和第二交替的壓力波。
9.如權(quán)利要求8所述的攪動(dòng)裝置，其中，所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括用于驅(qū)動(dòng)隔板的驅(qū)動(dòng)器，并且該驅(qū)動(dòng)器容納在所述流通路徑中的一個(gè)內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的攪動(dòng)裝置，其中，所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括用于驅(qū)動(dòng)隔板的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，并且這些驅(qū)動(dòng)器安裝在隔板的每側(cè)上，第一驅(qū)動(dòng)器容納在第一流通路徑內(nèi)，第二驅(qū)動(dòng)器容納在第二流通路徑內(nèi)。
11.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)隔板，第一隔板與第一流通路徑相通，第二隔板與第二流通路徑相通，并且包括布置在兩個(gè)隔板之間用于驅(qū)動(dòng)隔板的驅(qū)動(dòng)器。
12.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括線圈和磁鐵，線圈或磁鐵中的一個(gè)相對另一個(gè)可移動(dòng)，線圈接收用于激發(fā)線圈的交替信號。
13.如權(quán)利要求12所述的攪動(dòng)裝置，其中，所述線圈以主電源頻率接收信號。
14.如權(quán)利要求12所述的攪動(dòng)裝置，進(jìn)一步包括產(chǎn)生用于供應(yīng)給線圈的交替信號的信號源。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括揚(yáng)聲器。
16.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括由氣流驅(qū)動(dòng)。
17.如權(quán)利要求16所述的攪動(dòng)裝置，進(jìn)一步包括布置在通往真空吸塵器的空氣流通路徑內(nèi)的渦輪和將渦輪輸出連接到所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)上的連接器。
18.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生具有頻率0-200Hz范圍內(nèi)的壓力波。
19.如權(quán)利要求18所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的操作頻率是可變的。
20.如權(quán)利要求19所述的攪動(dòng)裝置，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的頻率是裝置的用戶可人工調(diào)節(jié)的。
21.如權(quán)利要求19所述的攪動(dòng)裝置，進(jìn)一步包括用于檢測地表面類型的檢測機(jī)構(gòu)，并且所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的操作頻率根據(jù)所檢測的地表面類型是可變的。
22.一種吸塵頭，其包括具有底板的殼體和如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的攪動(dòng)裝置，上述底部用于在表面上行進(jìn)。
23.如權(quán)利要求22所述的吸塵頭，其為真空吸塵器的吸塵頭形式，其中所述殼體是具有抽吸出口的抽吸殼體，上述抽吸出口用于連接到抽吸源，并且所述攪動(dòng)裝置的端口沿著殼體隔開。
24.如權(quán)利要求22或23所述的吸塵頭，其中所述端口向下朝向所述底板導(dǎo)向。
25.如權(quán)利要求22-24中任一項(xiàng)所述的吸塵頭，其中所述端口相對于吸塵頭的底板傾斜。
26.如權(quán)利要求22-25中任一項(xiàng)所述的吸塵頭，包括多個(gè)攪動(dòng)裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的吸塵頭，其中所述攪動(dòng)裝置沿著吸塵頭的縱軸隔開。
28.一種如權(quán)利要求22-27中任一項(xiàng)所述的吸塵頭，其為用于安裝到桿上的工具的形式。
29.一種包括主體和吸塵頭的真空吸塵器，其中如權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的攪動(dòng)裝置的一部分容納在真空吸塵器的主體內(nèi)或真空吸塵器的主體上，并且管道將主體內(nèi)或主體上的攪動(dòng)裝置的部分連接到在吸塵頭上攪動(dòng)裝置的部分上。
30.一種用在具有吸塵頭的真空吸塵器中的攪動(dòng)裝置，包括用于產(chǎn)生交替的壓力波的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、具有進(jìn)/出端口的第一流體流通路徑和具有進(jìn)/出端口的第二流體流通路徑，所述進(jìn)/出端口將這些流通路徑連接到吸塵頭內(nèi)的空間，其中所述產(chǎn)生機(jī)構(gòu)布置成可產(chǎn)生沿著第一流體流通路徑的第一交替壓力波和沿著第二流體流通路徑的第二交替壓力波，所述第一和第二壓力波基本彼此反相。
31.一種此處基本上參照附圖描述的攪動(dòng)裝置、吸塵頭或真空吸塵器。
全文摘要
一種攪動(dòng)裝置，其適合用于真空吸塵器的吸塵頭(12)內(nèi)，包括第一和第二流通路徑(101、110、102、120)。每個(gè)流通路徑都具有共振腔(101、102)和進(jìn)/出端口(110、120)，上述進(jìn)/出端口(110、120)將腔(101、102)連接到吸塵頭(12)內(nèi)的空間(55)。諸如帶有隔板的揚(yáng)聲器之類的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(200)在端口(110、120)之間產(chǎn)生交替的壓力波。從第一端口(110)發(fā)出的壓力波與從第二端口(120)發(fā)出的壓力波反相，從而操作噪聲較低。由于產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(隔板)的兩側(cè)暴露于相同的靜壓下，所以產(chǎn)生機(jī)構(gòu)更加可靠地操作?？梢詸M穿吸塵頭提供多個(gè)這樣的布置，并且攪動(dòng)裝置的一部分，例如驅(qū)動(dòng)器(200)，可以安裝在真空吸塵器的主體上。
文檔編號B08B5/02GK1684620SQ03823143
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
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