真空吸尘器的滤筒的制作方法

1.本发明涉及用于清洁的机器领域，具体是真空清洁装置。典型的机器包括立式真空吸尘器或罐/筒式真空吸尘器，其具有设置有用于清洁各种表面的工作头的棒或管部分。在这些机器中，在主体内产生真空，该真空提供收集灰尘和其它小颗粒的抽吸形式。具体地，本发明涉及一种用于真空吸尘器中的滤筒，其可以是可塌缩的，以允许在使用之前以大体上扁平的构造进行储存。


背景技术：

2.在常规的真空吸尘器用途中，过滤袋可能难以定向并装配到真空吸尘器中。袋必须位于至少一个特征上，这通常要求两只手来定位。通常用手去除过滤袋，从而要求使用者在去除期间接触袋。替代的真空吸尘器使用无袋系统操作，其中，灰尘被容纳在真空吸尘器内而不使用单独的袋。在这些类型的真空吸尘器中，毛发和长纤维可能在机器内缠结并且要求用手或工具去除。无袋真空吸尘器在排空时经常产生尘“云”。


技术实现要素：

3.如上所述，在使用常规的过滤袋期间出现许多问题。本发明寻求提供一种用于真空吸尘器中的滤筒，其可以以使用者的最小输入很容易地插入真空吸尘器中和从真空吸尘器中去除。本发明还寻求提供一种在从真空清洁机卸载期间最小化灰尘逸出的滤筒。
4.本发明在其不同方面满足了这些目的中的一些或全部(以及对于本领域技术人员而言显然的其它目的)，如从以下描述中将是和显然的。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种滤筒，其包括：第一和第二相对端壁；一个或多个侧壁，所述一个或多个侧壁在端壁之间延伸，以便限定围绕过滤器内部的外壳，其中，所述一个或多个壁包括过滤膜材料。
6.滤筒可以具有开口，开口穿过第一端壁设置，用于将空气夹带的碎屑接收到内部，开口由刚性支撑结构限定，刚性支撑结构横跨并支撑滤筒的第一端壁。
7.刚性意指其提供足够的刚度以支撑滤筒形状，而不会在其自身重量下或由于施加的真空吸力而塌缩。过滤膜材料可以是单层或多层过滤材料。这种材料通常是柔性的，柔性意指足够柔性以在处理时扁平地塌缩。滤筒可以是可塌缩的，也就是说，其中限定内部容积的滤筒的本体可以扁平塌缩到刚性支撑结构上的滤筒。过滤膜材料或网通常是平面的，并且不依赖于重复的褶或折叠来防止屈曲或增加表面积。
8.滤筒的过滤膜材料可以提供滤筒的一个或多个侧壁。滤筒的过滤膜材料可以提供滤筒的第二端壁。
9.在本发明的另一方面，结构加强件可设置在滤筒的一个或多个侧壁和/或第二端壁上，使得滤筒外壳是自支撑但可塌缩的，从而使得滤筒可采用竖立使用构造并且在塌缩构造中，滤筒的一个或多个侧壁和第二端被一起拉到第一端的刚性支撑结构上，以便被扁平包装。
10.滤筒的结构加强件可用于将滤筒偏置到竖立构造，使得当塌缩约束被释放时，塌缩的滤筒将自发地采用竖立构造。
11.滤筒可以具有大体圆柱形的构造。第一端壁和第二端壁可以具有大体上圆盘形的构造。圆柱形侧壁可以在滤筒的第一端与第二端之间延伸。
12.滤筒的结构加强件可以包括一个或多个联结过滤膜材料部分的细长接缝。接缝可以包括过滤膜材料的重叠、或压紧在一起、或对接在一起的部分。材料的部分可以通过焊接(诸如超声波焊接或熔焊)或通过粘合剂(诸如热熔粘合剂)来联结。
13.过滤袋的结构加强件可以包括一个或多个弹性柔性细长支柱，诸如金属丝或塑料脊，支柱在塌缩期间弹性变形时可以提供竖立偏置。
14.滤筒的一个或多个接缝可在端壁之间沿轴向在侧壁中延伸。替代地或另外，接缝可在端壁之间围绕并沿着侧壁螺旋地延伸。
15.一个或多个支柱可以集成到过滤袋的一个或多个接缝中。替代地，一个或多个支柱可以附接到滤筒的侧壁过滤膜材料。
16.滤筒的第一端壁的刚性支撑结构可包括限定过滤器开口的中心内轴环。还可以存在限定第一端壁的周界的环形外边沿。滤筒的第一端壁的刚性结构的轴环部分和边沿部分可以在结构上附接/集成为整体构件。例如，刚性支撑结构可以由具有多个辐条或臂的星形构件提供，辐条或臂提供了刚性支撑结构的轴环部分与边沿部分之间的连接装置。
17.替代地，刚性支撑结构可包括形成有由轴环限定的中心孔的大体上环形构件。该构件可具有内碟形(例如截头圆锥形)部分，该部分远离滤筒内部凸出。该构件可以具有外碟形(例如截头圆锥形)部分，该部分凹入，使得将内碟形部分嵌回到滤筒中。轴环可以与过滤器的本体部分的边沿相连。
18.在本发明的另外方面，提供了一种如上所述的滤筒，其中，在过滤器开口中设置有单向阀。
19.单向阀意指阀允许流体(气体)通过过滤器开口被吸入滤筒，但是防止(或限制)物质(气体或收集的碎屑)通过开口回流。
20.单向阀可设有弹性约束装置，该弹性约束装置适于响应于滤筒内部的阈值减压而采用打开构造，并且当压力恢复到环境压力时，该弹性约束装置关闭或基本上关闭。
21.在一种布置中，单向阀包括大体上锥形的膜，该膜指向滤筒内部，优选地同轴对齐。在这种情况下，锥形膜可以包括弹性腹板材料的有小面的瓣。瓣可以被适配为在打开时远离膜的顶点折曲，并且在关闭时返回以在顶点会合。
22.在另一布置中，单向阀包括材料瓣，该瓣可在其中瓣封阻过滤器开口的关闭位置与其中瓣偏转远离打开位置且进入过滤器内部的打开位置之间偏转。优选地，存在单个材料瓣。该瓣可以由片状塑料材料(诸如聚丙烯、pvc、聚酯)或另一类似的弹性聚合物材料制成。优选地，瓣被定向成使得在关闭位置，瓣相对于滤筒的纵向轴线是大体上横向的，该轴线在滤筒的端盖之间延伸。
23.在关闭位置与打开位置之间偏转时，瓣可以具有固定的边缘区域和相对于边缘区域铰接或枢转的本体部分。枢轴可由细长的接缝或薄弱部(例如，局部变薄的颈部区域)提供。替代地或另外，瓣的本体部分可以是足够柔性的以响应于向内进入滤筒的气流而沿其长度弯曲。
24.边缘区域可以固定到限定过滤器开口的轴环的一部分。由此，当未偏转时，瓣可以从所述轴环部分悬伸，以封闭开口。瓣通常包括柔性塑料材料的平面腹板。
25.可以设置一个或多个限制偏转的止动件，以限制一个或多个瓣的向内偏转。
26.可以围绕过滤器开口设置护罩，护罩从限定开口的轴环向内突出到过滤器内部中。护罩可具有大体上马蹄形状。
27.一个或多个瓣止动件可包括从护罩内表面向内指向的一个或多个径向突出的凸起。可以有两个所述凸起布置成彼此在直径上相对。
28.滤筒可以设置有围绕支撑结构的外周的环形凸缘。刚性支撑结构优选地为大体上环形形式。
29.支撑结构可设有圆周外环形凸缘，该圆周外环形凸缘使得滤筒能够被夹持在滤筒可位于其中的真空室的边沿与盖子之间。
30.用于圆锥小面的材料或瓣构件材料可以包括透明材料。这允许目检以指示过滤器是否充满，即使当阀关闭时。
31.滤筒的刚性支撑结构可设有一个或多个密封件，密封件在使用时在滤筒开口与容纳滤筒的真空室的入口之间工作。内密封件可设置在刚性支撑结构的滤筒开口的内轴环区域处。
32.滤筒的刚性支撑结构可以是大体上圆盘形的并且设置有圆周外密封件，该圆周外密封件在使用时在滤筒的第一端与其中容纳滤筒的圆柱形真空室的内壁之间工作。圆周外密封件可以设置在刚性支撑结构的环形边沿的端面上。
附图说明
33.下面是仅通过示例并参考实施本发明的各种模式的附图的描述。
34.附图中：
35.图1a是示出了根据本发明第一实施例的滤筒的前立体图。
36.图1b是示出了处于塌缩构造的滤筒的前立体图。
37.图2a是示出了滤筒的第一(入口)端的平面图。
38.图2b是来自图2a的截面a-a的截面侧视图。
39.图2c是来自图2b的细节b的详细截面侧视图。
40.图3a是示出了根据本发明的处于膨胀的工作构造的滤筒的示意性侧视图。
41.图3b是侧视图，示出了在通过将第一端部推向第二端部而塌缩之后的处于第二构造的滤筒。
42.图3c是侧视图，示出了在通过将第一端部推向第二端部同时轴向扭转第一端部而塌缩之后的处于塌缩的第二构造的滤筒的变型。
43.图4a至图4d是示出了当滤筒从其塌缩构造返回到其膨胀构造时的滤筒的变长的一系列侧面立体图。
44.图5a至图5d是示出了用于制造本发明的各种过滤膜材料接缝联结方法的侧视图。
45.图6a至图6e是示出了用于制造根据本发明的滤筒的各种过滤膜接缝构造和布置的侧视图。
46.图7a至图7e是示出了用于塌缩滤筒的各种结构和方法的侧面立体图，其中膨胀的
滤筒的构造以虚线示出。
47.图8a是示出了处于膨胀构造的滤筒的侧面立体图，其中单个纵向支柱结合到根据图5d的接缝中。
48.图8b是示出了绕a1轴向扭转以采取部分塌缩构造的图8a的滤筒的侧面立体图。
49.图9是示出了装配到具有顶部装载入口的真空吸尘器中的根据本发明的滤筒的示意性四分之三立体图。
50.图10a是处于初始关闭构造的图9所示类型的真空吸尘器的示意性侧视图。
51.图10b是图10a的真空吸尘器的示意性侧视图，其中真空室壁轴向移位到顶部装载的打开构造。
52.图11a示出了一种替代的真空吸尘器布置，其中真空室被定向为竖直站立，并且在图11b中，室的盖子被提起。
53.图11c是真空吸尘器的另一侧视图，其中本发明的滤筒竖直地站立在真空室中。
54.图12是根据本发明第二实施例的滤筒的立体图。
55.图13是手持式真空吸尘器的立体图，其中盖子打开并且第二实施例的滤筒定向成进入真空室。
56.图14a是用于该滤筒的支撑结构的立体图，其中单向阀处于关闭位置。
57.图14b是单向阀处于打开位置的类似视图。
58.图14c是瓣构件处于偏转位置的支撑结构的截面立体图。
59.图15是第二实施例的滤筒的分解立体图。
60.图16是示出了作为灰尘装载量的函数的通过各种过滤器(现有技术的旋风式和根据本发明的两个滤筒)的气流的曲线图。
具体实施方式
61.第一实施例
62.在图1a中，根据本发明的滤筒总体上示出为20。滤筒包括第一端部21、第二端部22和本体部分23。第一端部21包括星形构件25，该星形构件具有八个切除段26、中心开口27和图2b中最佳看到的单向阀28。第一端部21的星形构件25具有截面为c形的外环形密封件29。密封件围绕圆盘形主体25的中心轴线a1圆周地延伸。密封件29安装到星形构件25的外周边缘区域32上，如图2c所示。由此，密封件29提供了环形上唇缘31和从星形构件25的下侧突出的对应环形下唇缘33，如图2c所示。
63.另外的环形密封件34围绕星形构件中的开口27设置(如图1a所示)。密封卷边围绕星形构件25的中心轴线a1限定矩形截面的唇缘35。当过滤器容纳在真空吸尘器的真空室内时(例如如图9所示)，外密封件29和内密封件34的突出唇缘31、35提供流体密封，使得包含灰尘和小颗粒的抽吸气流通过星形构件25的中心开口27被引导到滤筒20中。
64.星形构件25的中心开口27为使用期间由真空吸尘器吸入滤筒20中的灰尘和小颗粒提供了进入点。开口27由环形轴环36限定。轴环从星形构件25的底面37向下延伸到滤筒20的主体23中。所述轴环有助于将气流引导到滤筒20中，并提供用于附接单向阀28的连接面38以进行附接，如下面将解释的。连接面38是环形轴环36的外圆柱面。
65.单向阀28是整体模制的塑料构件，该构件具有大体锥形的形式和环形轴环39。轴
环39包括内表面40，该内表面固定(例如通过粘合剂)到环形轴环36的外表面38。锥形部分41从单向阀28的环形轴环39下垂。锥形部分被从锥形部分的顶点44到轴环切入锥形部分中的径向狭缝43分成多个三角形段42。
66.单向阀28由柔性有弹性的聚合物材料制成。由此，响应于由真空吸尘器的抽吸驱动器引起的减压，三角形段42可各自向外张开到打开构造以形成孔口，滤筒置于真空吸尘器中。由此，空气夹带的碎屑可以通过单向阀被吸入到过滤器内部。一旦停止抽吸，段就折曲回到锥形关闭构造。在这种构造中，阀被关闭，使得防止或至少限制所收集的碎屑的逸出。
67.星形构件25的下侧37粘附有过滤材料45的环形网。所述过滤材料具有直径为d的中心孔(图2c)。过滤材料45的外径d5大于星形构件25中的切除段d7的外径d6。上述尺寸设计允许过滤材料45覆盖段间隙26。
68.滤筒的本体部分23是柔性多孔材料的网。本体具有张开的上环形肩部47，该肩部通常通过使用粘合剂或焊接而固定到环形网45的外下侧区域。
69.图2b示出了滤筒20的a-a截面侧视图。如上所述，滤筒20的主体23由过滤材料制成。过滤材料被结构化成允许空气通过，但防止在真空清洁期间收集的灰尘和小颗粒通过。
70.下端部22包括圆盘形基部48，该基部封闭滤筒20的圆柱形本体部分23。本体部分23的基部具有环形的张开的肩部区域51，肩部区域通过接缝50固定到基部48的边沿49，如图2b所示。以此方式，过滤材料形成了用于收集通过单向锥形阀进入的碎屑的完整外壳。
71.在图3a所示的其第一构造中，滤筒20通过滤筒主体23的圆柱形形状和结构而被自支撑以防止屈曲。主体23的过滤材料52可包括将过滤材料联结在一起的多个接缝，如将在下面更详细地描述的。过滤器可以通过向下推至上端21上(按照图3b)或通过按照图3c相对于下端22扭转上端而塌缩。
72.图5a至图5d示出了可用于通过联结过滤材料来组装过滤器的一些选项。这些选项包括对抵靠面进行超声焊接(图5a)、重叠面的超声焊接(图5b)、使用热熔粘合剂的珠进行的抵靠边缘的粘合(图5c)和细长的弹性增强构件在所联结的接缝中的结合(图5d)。增强构件可以包括杆或带支柱，通常由金属或相对刚性但弹性柔性的塑料材料形成。这些增强构件为滤筒提供结构支撑，但也允许滤筒在施加的轴向或扭转压力下塌缩。
73.接缝本身可提供结构支撑。图6a示出了单个细长纵向定向的接缝，图6b具有两个直径上相对的细长纵向延伸的接缝，图6c具有三个这样的接缝，图6d具有单个螺旋延伸的接缝，并且图6e具有两个平行的螺旋延伸的接缝。在接缝重叠或焊接/粘合或形成局部抵靠的情况下，结构的刚性增强，同时仍允许过滤器塌缩用于储存，或出售时成包。
74.图7a至图7e是示出了用于塌缩滤筒的各种结构和方法的侧面立体图，其中膨胀的滤筒的构造以虚线示出。在图7a中，通过轴向推动和扭转而塌缩，在图7b中，滤筒折叠直到两个端件并排，在图7c中，滤筒上端简单地沿轴向向下推动(没有扭转)，在图7d中，滤筒的下部卷起，在图7e中，单个接缝延伸刚好超过两个完整的圈并且可以简单地通过沿方向a1的轴向压缩而塌缩。
75.图7e示出了用于塌缩滤筒的方法，其中第一端部21沿着滤筒20的中心轴线a1被推向第二端部22。在所述滤筒中，在滤筒主体23中存在双圈的螺旋弹簧特征54，该特征在过滤材料的结构内从第一端24行进至第二端基部48。在滤筒20塌缩时，螺旋弹簧54在第一端部
21沿着滤筒20的中心轴线a1朝第二端部22移动时被压缩。在储存和包装时，滤筒将保持在其第二构造中，一旦滤筒20从其第二构造释放，当螺旋弹簧54解压缩时，滤筒将自然地返回到其第一未压缩构造。
76.图8a和图8b示出了根据本发明的滤筒20，在将第一端部21围绕滤筒20的中心轴线a1旋转的同时将第一端部21沿着滤筒20的中心轴线a1推向第二端部22时，滤筒塌缩。所述滤筒由一个或多个直支柱55支撑，直支柱从第一端24向第二端基部48行进滤筒本体部分23的长度。竖直支柱55固定到滤筒主体23上。
77.竖直支柱55的正常布置是直的，如图8a所示，然而，当将前述的推动和扭转运动施加到滤筒20时，支柱55以与滤筒主体23相对应的方式变形，如图8b所示，直到滤筒达到其第二构造。一旦滤筒20从其第二构造释放，当支柱55恢复到其自然布置时，滤筒将自然地恢复到其第一未压缩构造。
78.图9、图10a和图10b示意性地示出了根据本发明的滤筒20，该滤筒处于其第一(膨胀)结构，被插入到手持式真空吸尘器58中，使得滤筒水平地位于真空吸尘器中。滤筒被置于真空吸尘器中(图10b中的箭头f)，使得滤筒20的第二端部22位于吸尘器的真空驱动器(未示出)的抽吸空气入口59附近。真空吸尘器包括开放式的室56，该室在滤筒20上滑动(图10b中的箭头c)直到端盖57的内面抵靠滤筒20的第一端部21的内密封件34和外密封件29为止。滤筒可以通过以下方式在不接触滤筒的情况下去除：轴向移位室壳体(如图10a中的箭头r所示)，并且然后将真空吸尘器倒置，使得滤筒掉下。这在收集的灰尘可能被污染或危险时是有用的。
79.当使用真空吸尘器时，空气通过管嘴65被吸入到滤筒20中，空气通过位于吸入口59后面的抽吸马达送入到滤筒的中心开口27中。空气通过本体23的过滤材料和第二端部22被吸入。过滤器本体部分具有小于真空室56的内部长度的长度、以及小于室65的直径的直径。这确保了吸入孔口59与过滤器端部22之间的分离，并且确保了当抽吸马达工作时，在过滤器本体与室壳体之间的环形空间中在滤筒周围形成较低压力的气室。
80.图11a至图11c示意性地示出了手持式真空吸尘器60的替代布置，其中，根据本发明的滤筒20以竖直取向位于真空室61中。室由该室的盖子64中的弯头入口管63供给。该入口管由管嘴管65供给。可以打开盖子(图11a中的箭头)，以允许通过以下方式来去除滤筒：手动竖直抽出或倒置真空吸尘器，使得滤筒在不用手的情况下掉出。
81.第二实施例
82.根据本发明第二实施例的滤筒在图12中总体上示出为200。滤筒具有由适于真空吸尘器使用的过滤膜材料形成的圆柱形本体部分201。本体部分具有在轴向上延伸的细长焊缝202。滤筒的远端203(在图15中最佳看到)包括过滤膜材料的平圆盘，其具有通过重叠本体部分远端边缘和平圆盘的外部区域的部分而形成的焊接环形接缝204。滤筒的近端205与整体的、大体环形的支撑构件206一起形成，该支撑构件是塑料材料的模制件。支撑件包括内截头圆锥形部分209，该部分围绕入口孔240从外基部区域210向中心轴环207向内成锥形。边沿208围绕轴环设置，当滤筒放置在真空吸尘器内时，该边沿用作密封卷边。从外基部区域210，支撑件包括向外张开到环形外凸缘特征件211的部分212。
83.在图13中，示出了在装入手持式真空吸尘器220之前的滤筒。真空吸尘器具有由大体上圆柱形的壳体223限定的大体圆柱形的真空室221。该室具有设置有轴环222的近端。轴
环的下部区域设置有铰链224，盖子构件225由该铰链附接到壳体223。盖子构件具有圆形的碟形构造和中心入口孔226。盖子构件的外部区域设置有嵌入的半圆形夹持构件227。当滤筒插入到室221中时，环形凸缘特征件211抵靠轴环222，其中嵌套在室中的支撑件206从凸缘特征件退回。然后通过围绕铰链224枢转而关闭盖子构件。当夹持构件227紧固到轴环222的上边缘上的保持闩锁(未示出)时，盖子构件的外边缘被保持紧密地抵靠凸缘特征件211。这将滤筒保持在适当位置并确保在支撑件206、轴环222和盖子构件225之间保持气密密封。盖子构件的中心入口孔226将接收细长管状管嘴(未示出)的一端，该细长管状管嘴(在使用期间)将经由轴环207将空气夹带的碎屑输送到滤筒的内部，这由设置在真空吸尘器的远端处的抽吸驱动器228引起。
84.在图14a和图14b中，示出了支撑构件206的远侧。图14c中示出了剖切的支撑构件。在图14中，具有大体上马蹄形的护罩构件230被示出为围绕支撑件的中心轴环207。轴环207的弦杆特征229在图15中最佳地看到。弦杆特征为轴环内边缘提供平坦边缘区域。三个隔开的螺柱231沿着弦杆特征设置。透明平面瓣构件232具有图15所示的形状，该形状对应于轴环227的内部形状。三个隔开的孔233沿着瓣构件的一个边缘区域设置。从所述一个边缘区域向外突出舌片特征234。瓣构件放置在三个螺柱213上方，其中孔接收螺柱。然后，热压螺柱以将瓣构件固定到位。舌片特征位于互补形状的嵌入楔235中。瓣构件用作悬臂封闭件，该封闭件在静止时封闭入口孔240。当真空吸力施加到真空室224时，通过孔口240进入滤筒的气流使瓣构件向内弯曲，如图14b和图14c所示。两个径向定向的凸起241、242彼此在直径上相对地设置在护罩230的内侧上。这些凸起用作瓣构件的向内偏转的止动件。一旦吸力去除，瓣构件就返回到静止位置。护罩用于通过阻挡颗粒朝向轴环的径向移动(尤其是当滤筒内部几乎充满时)来帮助防止滤筒内部的碎屑经由入口孔流出。
85.曲线图16中所示的测试结果表明，使用瓣构件(标记为pvc瓣)的第二实施例的滤筒能够填充的灰尘装载量(大约475g)比具有锥形阀的第一实施例的滤筒(420g)更大。本发明的这两个实施例都比具有对应尺寸设计的真空室但在该室中没有滤筒或收集袋的相当的手持式旋风真空吸尘器实现了更高的灰尘装载。具有瓣构件阀的滤筒比具有锥形阀的滤筒允许更大的流速和更高的灰尘装载量。然而，这两种吸尘器的性能都优于旋风吸尘器，旋风吸尘器的性能在200g的灰尘装载量之后急剧下降。
86.总之，本发明涉及一种用于真空吸尘器的滤筒，其包括：第一和第二相对端壁；一个或多个侧壁，该一个或多个侧壁在端壁之间延伸，以便限定围绕过滤器内部的外壳，其中，一个或多个壁包括过滤膜材料，滤筒具有开口，该开口穿过第一端壁设置，用于将空气夹带的碎屑接纳到内部，开口由刚性支撑结构限定，该刚性支撑结构横跨并支撑滤筒的第一端壁。滤筒通常包括单向阀，当吸力去除时，单向阀关闭，以便帮助防止收集的碎屑从滤筒内部逸出。阀可以包括具有柔性小面的锥形阀或悬臂阀。
87.图12。