在其100年的歷史中，電動吸塵器已成為大多數(shù)人不可或缺的家用電器，原因顯而易見。想象一下，用手從地毯上撿出所有這些鋸末!當(dāng)您通過吸管啜飲蘇打水時(shí)，您正在使用所有吸力機(jī)制中最簡單的一種。吸吮蘇打水會導(dǎo)致吸管底部和吸管頂部之間的壓降。底部的流體壓力大于頂部，蘇打水被推到您的嘴里。-

　　這與真空吸塵器中工作的基本機(jī)制相同，盡管執(zhí)行有點(diǎn)復(fù)雜。在本文中，我們將研究真空吸塵器的內(nèi)部，以了解它在清理房屋中的灰塵和碎屑時(shí)如何發(fā)揮吸力。正如我們將看到的，標(biāo)準(zhǔn)的真空吸塵器設(shè)計(jì)非常簡單，但它依賴于許多物理原理來有效清潔。

　　它可能看起來像一臺復(fù)雜的機(jī)器，但傳統(tǒng)的真空吸塵器實(shí)際上只由六個(gè)基本組件組成：

　　一 進(jìn)氣口，其中可能包括各種清潔配件

　　一 排氣口

　　一 電動機(jī)

　　一個(gè) 扇

　　一個(gè) 多孔袋

　　一個(gè) 住房 包含所有其他組件

　　當(dāng)您插入真空吸塵器并將其打開時(shí)，會發(fā)生以下情況：

　　電流操作 發(fā)動機(jī).電機(jī)連接到 扇，它具有傾斜的刀片(如 飛機(jī) 螺旋槳)。

　　作為 風(fēng)扇葉片 轉(zhuǎn)彎，它們迫使空氣向前，朝向 排氣口 (退房 飛機(jī)如何工作 找出導(dǎo)致這種情況的原因)。

　　當(dāng)空氣顆粒被向前驅(qū)動時(shí)， 密度 粒子(因此 氣壓) 在風(fēng)扇前面增加，在風(fēng)扇后面減少。

　　這 壓降 風(fēng)扇后面就像你啜飲飲料時(shí)吸管中的壓降一樣。風(fēng)扇后面區(qū)域的壓力水平降至真空吸塵器外部的壓力水平以下( 環(huán)境氣壓).這會產(chǎn)生吸力，一個(gè) 部分真空，在真空吸塵器內(nèi)部。環(huán)境空氣通過進(jìn)氣口將自身推入真空吸塵器，因?yàn)檎婵瘴鼔m器內(nèi)部的氣壓低于外部壓力。

　　只要風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)并且通過真空吸塵器的通道保持打開，就會有一個(gè) 恒定的氣流 穿過進(jìn)氣口并離開排氣口。但是，流動的氣流如何收集地毯上的污垢和碎屑呢?關(guān)鍵原則是 摩擦.

　　吸塵器刷子和袋子

　　立式真空吸塵器通常在底部有旋轉(zhuǎn)刷子，以敲開地毯上的污垢。電刷可以通過真空的電機(jī)或簡單地由沖動的空氣旋轉(zhuǎn)。在上一節(jié)中，我們看到真空吸塵器的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇產(chǎn)生的吸力會產(chǎn)生一股流動的氣流，通過進(jìn)氣口流出排氣口。這種氣流就像水流一樣。移動的空氣顆粒在移動時(shí)會摩擦任何松散的灰塵或碎屑，如果碎屑足夠輕并且吸力足夠強(qiáng)， 摩擦 將材料通過真空吸塵器內(nèi)部。這與導(dǎo)致樹葉和其他碎片順流而下的原理相同。一些真空設(shè)計(jì)還具有 旋轉(zhuǎn)畫筆 在進(jìn)氣口，將灰塵和污垢從地毯上踢開，以便被氣流吸收。

　　當(dāng)充滿污垢的空氣進(jìn)入排氣口時(shí)，它會通過 真空清潔袋.這些袋子由多孔編織材料(通常是布或紙)制成，可用作 空氣過濾器.袋子上的小孔足夠大，可以讓空氣顆粒通過，但對于大多數(shù)污垢顆粒來說太小而無法通過。因此，當(dāng)氣流流入袋子時(shí)，所有空氣都通過材料移動，但污垢和碎屑會聚集在袋子中。

　　真空吸塵器袋只是一個(gè)過濾器，可以讓空氣通過，但可以防止灰塵進(jìn)入。

　　您可以將真空清潔袋放在進(jìn)氣管和排氣口之間路徑的任何位置，只要?dú)饬髁鬟^它。在立式真空吸塵器中，袋子通常是路徑上的最后一站：過濾后，空氣立即流回外部。在 罐式真空吸塵器，袋子可以放置在風(fēng)扇之前，因此空氣一進(jìn)入真空就會被過濾。

　　利用這個(gè)基本思想，設(shè)計(jì)師創(chuàng)造了各種具有廣泛吸力的真空吸塵器。在下一節(jié)中，我們將介紹決定吸力的幾個(gè)因素。

　　吸塵器變量

　　真空吸塵器附件用于在空氣進(jìn)入真空時(shí)集中空氣流。由于吸力取決于通道的大小和形狀，因此不同的附件更適合不同的清潔工作。在上一節(jié)中，我們看到真空吸塵器通過空氣過濾器(袋子)驅(qū)動氣流來吸收污垢。吸塵器的吸力取決于許多因素。吸力會更強(qiáng)或更弱取決于：

　　這 風(fēng)扇功率：為了產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力，電機(jī)必須以良好的速度轉(zhuǎn)動。

　　這 空氣通道堵塞：當(dāng)真空袋中積聚大量碎屑時(shí)，空氣在排出時(shí)會面臨更大的阻力。由于阻力的增加，每個(gè)空氣顆粒的移動速度都更慢。這就是為什么真空吸塵器在你剛剛更換袋子時(shí)比你吸塵一段時(shí)間時(shí)效果更好。

　　這 進(jìn)氣口末端開口的大?。河捎谡婵诊L(fēng)扇的速度是恒定的，因此單位時(shí)間內(nèi)通過真空吸塵器的空氣量也是恒定的。無論您的進(jìn)氣口尺寸如何，每秒都必須有相同數(shù)量的空氣顆粒進(jìn)入真空吸塵器。如果你使端口更小，單個(gè)空氣顆粒將不得不更快地移動，以便它們在這段時(shí)間內(nèi)全部通過。在空氣速度增加的點(diǎn)，壓力降低，因?yàn)? 伯努利原理 (見 飛機(jī)如何工作 了解這個(gè)物理原理)。壓力下降轉(zhuǎn)化為進(jìn)氣口處更大的吸力。由于它們產(chǎn)生更強(qiáng)的吸力，因此較窄的真空附件可以比較寬的附件吸收更重的污垢顆粒。

　　在最基本的層面上，這就是真空吸塵器的全部功能。自從一個(gè)世紀(jì)前電真空發(fā)明以來，許多創(chuàng)新的思想家已經(jīng)擴(kuò)展和修改了這個(gè)想法，以創(chuàng)造不同類型的真空系統(tǒng)。

　　到目前為止，我們已經(jīng)研究了最典型的真空吸塵器類型： 直立 和 罐 設(shè)計(jì)，兩者都將污垢收集在多孔袋中。在真空吸塵器的大部分歷史中，這些一直是最受歡迎的設(shè)計(jì)，但還有許多其他方法可以配置抽吸系統(tǒng)。我們將在下一節(jié)中介紹其中的一些。

　　兩種立式真空吸塵器型號，一種采用傳統(tǒng)袋式系統(tǒng)(右)，另一種采用新型“旋風(fēng)”系統(tǒng)(左)。

　　中央真空系統(tǒng)和濕/干真空

　　可追溯到1950年代的費(fèi)爾法克斯S-1：費(fèi)爾法克斯將功能性與美學(xué)吸引力相結(jié)合。

　　照片由查爾斯·萊斯特提供第一臺真空吸塵器，可追溯到 1800 年代中期，使用 手動波紋管 以產(chǎn)生吸力。它們有各種形狀和大小，對日常清潔的幫助很小。第一臺電動吸塵器出現(xiàn)在 1900 年代初，并立即取得了成功(盡管幾十年來它們只作為奢 侈品出售)。

　　這個(gè)時(shí)代非常流行的真空吸塵器設(shè)計(jì)在今天重新流行起來。這種設(shè)計(jì)， 中央真空系統(tǒng)，把你的整個(gè)房子變成清潔工。地下室或房屋外的電動風(fēng)扇通過一系列相互連接的產(chǎn)生吸力 墻上的管道.要使用清潔劑，請打開風(fēng)扇電機(jī)并將軟管連接到整個(gè)房屋中的任何各種管道出口。污垢被吸入管道并沉積在一個(gè)大罐中，您每年只清空幾次。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱 中央真空系統(tǒng)的工作原理.

　　濕/干真空

　　對于重型清潔工作，很多人使用 濕/干式真空吸塵器，可以拾取液體和固體的型號。液體材料會浸泡紙張或布過濾器，因此這些清潔劑需要不同類型的收集系統(tǒng)。

　　基本設(shè)計(jì)很簡單：在通過清潔器的過程中，氣流通過 更廣的區(qū)域，位于 桶.當(dāng)它到達(dá)這個(gè)更大的區(qū)域時(shí)，氣流 減慢，原因與空氣在流過狹窄附件時(shí)會加速的原因相同。這種速度下降有效地松開了空氣的抓地力，因此液滴和較重的污垢顆粒可以從氣流中掉落并進(jìn)入桶中。完成吸塵后，您只需傾倒此桶中收集的任何內(nèi)容即可。

　　濕-干真空的一種類型是蒸汽清潔器。這些吸塵器將清潔液分配到地毯上，按摩，然后吸收液體和任何污垢。

　　接下來，我們將看看吸塵方面的另外兩項(xiàng)創(chuàng)新：旋風(fēng)真空和機(jī)器人真空。

　　旋風(fēng)真空吸塵器和機(jī)器人吸塵器

　　詹姆斯·戴森與根旋風(fēng)? DC07

　　照片由 戴森最近的一種真空清潔器變體是所謂的“旋風(fēng)真空”。 這臺機(jī)器由詹姆斯·戴森(James Dyson)于1980年代開發(fā)，沒有傳統(tǒng)的袋子或過濾系統(tǒng)。相反， 戴森 通過一個(gè)或多個(gè)發(fā)送氣流 缸，沿著 高速螺旋路徑.這個(gè)動作的工作方式類似于 干衣機(jī)一個(gè) 過山車 或旋轉(zhuǎn)木馬。當(dāng)氣流以螺旋狀噴射時(shí)，所有污垢顆粒都會經(jīng)歷強(qiáng)大的 離心力：它們向外鞭打，遠(yuǎn)離氣流。通過這種方式，污垢是從空氣中提取的，而無需使用任何類型的過濾器。它只是收集在圓柱體的底部。

　　根旋風(fēng)?。大量空氣同時(shí)通過多個(gè)旋風(fēng)分離器，提供更高、連續(xù)的吸力。

　　照片由 戴森

　　旋風(fēng)分離器系統(tǒng)是對傳統(tǒng)真空吸塵器的顯著改進(jìn) - 無需更換袋子，并且吸力不會隨著您吸收更多污垢而減少。

　　機(jī)器人吸塵器

　　直到最近，無論真空多么強(qiáng)大，仍然必須有人在那里推動它。輸入 機(jī)器人吸塵器.這些小工具可以自行清潔，這要?dú)w功于電機(jī)、傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)的組合。要更詳細(xì)地探索一個(gè)，請查看 機(jī)器人吸塵器的工作原理.

　　未來，我們肯定會看到對基本真空吸塵器設(shè)計(jì)進(jìn)行更多改進(jìn)，包括新的抽吸機(jī)構(gòu)和收集系統(tǒng)。但基本的想法，使用移動的氣流來拾取污垢和碎屑，很可能會在這里停留一段時(shí)間。

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