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怎么样 真空 Cleaners 工作

In its 100-year history, the electric vacuum cleaner has become an indispensable home appliance for most people, and it's obvious why. Imagine picking all this sawdust out of the carpet by hand!
In 它的 100年 历史, 的 电动 真空 清洁器 具有 成为 an 必不可少 首页 器具 对于 最 人, 和 it's 明显 为什么。 想像 采摘 所有 这个 锯末 出 of 的 地毯 通过 手!

当通过吸管s饮苏打水时,您将利用所有抽吸机制中最简单的一种。吸苏打水会导致吸管底部和吸管顶部之间的压力下降。由于底部的压力大于顶部的压力,因此将苏打水推向嘴。

这与吸尘器中的工作原理相同,但是执行起来有些复杂。在本文中,我们将查看真空吸尘器的内部,以了解如何在清理房屋中的灰尘和碎屑时发挥吸力作用。就像我们将看到的那样,标准的吸尘器设计非常简单,但是它依靠许多物理原理来有效地进行清洁。

It 可能 look like a complicated machine, 但 的 常规 真空 清洁器 is actually made up of 上ly six essential components:

  • 一个 进气口, which 可能 include a variety of 打扫 accessories
  • 一个 排气口
  • 一个 电动 发动机
  • A 风扇
  • A porous 袋
  • A 住房 那 contains 所有 的 其他 components

When you plug 的 真空 清洁器 in 和 turn it 上, 这个 is what happens:

  1. 的 电动 current operates 的 发动机. 的 发动机 is attached to 的 风扇, which 具有 angled blades (like an 空气plane 螺旋桨)。
  2. As 的 风扇叶片 turn, 的y 对于ce 空气 对于ward, toward 的 排气口 (check 出 怎么样 Airplanes 工作 to find 出 what causes 这个).
  3. When 空气 particles 是 driven 对于ward, 的 密度 of particles (and 的refore 的 空气 pressure) increases in front of 的 风扇 和 decreases behind 的 风扇.

这个 压力下降 风扇后面的饮料就像您喝饮料时吸管中的压力下降一样。风扇后面区域的压力水平降至真空吸尘器外部的压力水平以下( ambient 空气 pressure). 这个 creates 吸力, a partial 真空, inside 的 真空 清洁器. 的 ambient 空气 pushes 它的elf into 的 真空 清洁器 通过 的 进气口 because 的 空气 pressure inside 的 真空 清洁器 is lower than 的 pressure 出side.

As long as 的 风扇 is running 和 的 通过ageway 通过 的 真空 清洁器 remains open, 的re is a constant stream of 空气 moving 通过 的 进气口 和 出 的 排气口. But how does a 流ing stream of 空气 collect 的 污垢 和 debris 从 你的 地毯? 的 key principle is 摩擦.

内容
  1. 真空 Cleaner Brushes 和 Bag
  2. 真空 Cleaner Variables
  3. Central 真空 Systems 和 Wet/Dry Vacs
  4. 气旋 真空s 和 Robotic 真空s

直立 vacuum cleaners usually have rotating brushes on the bottom to knock dirt loose from your carpet. The brushes may be rotated by the vacuum's motor or simply by the rushing air.
直立 真空 清洁器s 通常 有 旋转的 刷子 上 的 底部 to 敲 污垢 疏松 从 你的 地毯. 的 刷子 可能 be 旋转的 通过 的 真空's 发动机 or 只是 通过 的 冲 空气.

在上一节中,我们看到了由真空吸尘器的旋转风扇产生的吸力产生了流动的气流,该气流通过进气口流出排气口。空气流就像水流一样。移动的空气颗粒在移动时会与任何散落的灰尘或碎屑摩擦,如果碎屑足够轻并且吸力足够大,则 摩擦 carries 的 material 通过 的 inside of 的 真空 清洁器. 这个 is 的 same principle 那 causes leaves 和 其他 debris to float down a stream. Some 真空 designs also 有 旋转的 刷子 at 的 进气口, which kick dust 和 污垢 疏松 从 的 地毯 so it can be picked up 通过 的 空气 stream.

As 的 污垢-filled 空气 makes 它的 way to 的 排气口, it 通过es 通过 的 真空-cleaner 袋. 的se 袋s 是 made of porous woven material (typically cloth or paper), which acts as an 空气 过滤。袋子上的小孔足够大,可以让空气颗粒通过,但对于大多数污垢颗粒来说,这些孔都太小了,无法通过。因此,当气流流入袋子时,所有空气都通过物料继续前进,但灰尘和碎屑会聚集在袋子中。

的 vacuum cleaner bag is simply a filter that lets air pass through but keeps dirt in.
的 真空 清洁器 袋 is 只是 a 过滤 那 让我们 空气 通过 通过 但 保持 污垢 在。

您可以将吸尘器袋沿进气管和排气口之间的路径放置在任何地方,只要气流通过它即可。在立式真空吸尘器中,袋子通常是路径上的最后一站:过滤后,空气立即流回外部。在 罐 真空s, 的 袋 可能 be positioned before 的 风扇, so 的 空气 is 过滤ed as soon as it 进入 的 真空。

利用这一基本思想,设计人员可以制造各种吸尘器,并具有广泛的抽吸能力。在下一节中,我们将研究确定吸力的一些因素。

真空 cleaner attachments serve to concentrate the flow of air as it enters the vacuum. Since suction depends on the size and shape of the passage, different attachments are better suited to different cleaning jobs.
真空吸尘器附件可在空气进入真空时集中其流动。由于吸力取决于通道的大小和形状,因此不同的附件更适合于不同的清洁工作。

在上一节中,我们看到吸尘器通过驱动空气流通过空气过滤器(袋子)来吸收灰尘。真空吸尘器的吸力取决于许多因素。吸力的强弱取决于:

  • power of 的 风扇: To generate strong 吸力, 的 发动机 具有 to turn at a good speed.
  • blockage of 的 空气 通过ageway:当真空袋中积聚大量碎屑时,空气在​​排出时会面临更大的阻力。由于增加的阻力,每个空气粒子的移动都更加缓慢。这就是为什么吸尘器刚装好吸尘袋后效果要好于吸尘一段时间。
  • 尺寸 of 的 opening at 的 恩d of 的 进气口:由于真空风扇的速度恒定,因此每单位时间通过真空吸尘器的空气量也恒定。无论您使用多大的进气口,每秒钟都会有相同数量的空气颗粒进入真空吸尘器。如果您使端口变小,则各个空气颗粒将必须移动得更快,以使它们都能在这段时间内通过。在空气速度增加时,压力降低,原因是 伯努利原理 (看到 怎么样 Airplanes 工作 了解这一物理原理)。压力下降会在进气口转化为更大的吸力。由于它们产生的吸力更大,因此较窄的真空附件会比较宽的附件吸附更重的灰尘颗粒。

在最基本的层面上,这就是吸尘器的全部内容。自一个世纪以来的电动真空吸尘器发明以来,许多创新的思想家都对这种想法进行了扩展和修改,以创建各种真空系统。

So far, we 有 looked at 的 最 typical 类型s of 真空 清洁器s: 的 直立 设计,两者都将污物收集在多孔袋中。在真空吸尘器的大多数历史中,这些是最流行的设计,但是还有许多其他方法可以配置吸尘系统。我们将在下一部分中介绍其中一些。

二 upright vacuum cleaner models, one with the conventional bag system (right), and the other with the new "cyclone" system (left).
二 直立 真空 清洁器 楷模, 一 与 的 常规 袋 系统 (right), 和 的 其他 与 的 新 "cyclone" 系统 (left).

A Fairfax S-1 dating from the 1950s: The Fairfax combined functionality with aesthetic appeal.
A 费尔法克斯 1号 约会 从 的 1950年代: 的 费尔法克斯 合并的 功能性 与 美学的 上诉。
图片由Charles Lester提供

的 first 真空 清洁器s, 约会 从 的 mid 1800s, used 手-operated bellows 产生吸力。这些都有各种形状和大小,对日常清洁几乎没有帮助。 1900年代初出现了第一台电动吸尘器,并获得了立竿见影的效果(尽管数十年来,它们仅作为奢侈品出售)。

一 very popular 真空-cleaner design 从 这个 era is finding a resurgence in popularity today. 这个 design, 的 central 真空 系统, turns 你的 whole house into a 清洁器. A 发动机ized 风扇 in 的 basement or 出side 的 house creates 吸力 通过 a series of interconnected pipes in 的 walls。要使用清洁剂,请打开风扇电机,并将软管连接到整个房屋的各个管道出口上。污物被吸进管道中,并沉积在一个大罐中,一年只清空几次。有关更多信息,请参见 怎么样 Central 真空 Systems 工作.

Wet/Dry 真空s

For heavy-duty 打扫 jobs, a lot of people use wet/dry 真空 清洁器s, models 那 can pick up liquids as well as solids. Liquid material would soak paper or cloth 过滤s, so 的se 清洁器s need a 不同 sort of collection 系统.

的 basic design is simple: On 它的 way 通过 的 清洁器, 的 空气 stream 通过es 通过 a wider 是a,位于 . When it reaches 这个 larger 是a, 的 空气 stream 慢下来,同样的原因是当空气流经狭窄的附件时会加速。速度的下降有效地放松了空气的抓握力,因此液滴和较重的灰尘颗粒可能会从气流中掉落并进入铲斗。吸尘完成后,您只需将收集在此存储桶中的所有东西倾倒掉。

一 type of wet-dry vacuum is the steam cleaner. These vacuums dispense cleaning fluid onto the carpet, massage it in, and then suck up the fluid along with any dirt.
一 类型 of 干湿 真空 is 的 蒸汽 清洁器. 的se 真空s 分配 打扫 体液 到 的 地毯, 按摩 it 在, 和 的n 吸 up 的 体液 沿 与 任何 污垢.

Next, we'll look at two more innovations in 真空ing: 的 气旋 真空 和 的 robotic 真空。

詹姆士 Dyson with the Root Cyclone™ DC07
詹姆士 戴森 与 的 根 气旋™ DC07
Photo courtesy 戴森

真空吸尘器的一种最新变化是所谓的"cyclone 真空。"这台机器是由詹姆斯·戴森(James 戴森)在1980年代开发的,没有传统的布袋或过滤器系统。相反,它将气流通过一个或多个 气瓶, 沿 a 高速螺旋路径。这个动作的作用类似于 干衣机, 一种 过山车 or a merry-go-round. As 的 空气 stream shoots around in a spiral, 所有 of 的 污垢 particles experience a powerful centrifugal 对于ce: 的y 是 whipped 出ward, away 从 的 空气 stream. In 这个 way, 的 污垢 is extracted 从 的 空气 与out using 任何 sort of 过滤. It 只是 collects at 的 底部 of 的 cylinder.

的 Root Cyclone™. High volumes of air simultaneously move through several cyclones, providing higher, continuous suction power.
的 根 气旋™. 高 卷 of 空气 同时 移动 通过 一些 气旋s, 提供 更高, 连续 吸力 功率。
Photo courtesy 戴森

的 气旋 系统 is a marked improvement 上 traditional 真空 清洁器s -- 的re 是 no 袋s to replace 和 的 吸力 doesn't decrease as you 吸 up more 污垢.

Robotic 真空s

Until recently, no matter how powerful 的 真空, someone still had to be 的re to push it around. Enter 的 robotic 真空. 的se little gadgets clean 所有 通过 的mselves, thanks to a combination of 发动机s, sensors 和 a navigation 系统. To explore 一 in more detail, check 出 怎么样 Robotic 真空s 工作.

将来,我们肯定会通过新的抽吸机制和收集系统在基本的真空吸尘器设计上看到更多改进。但是,使用流动的气流吸收灰尘和碎屑的基本想法很可能会在这里停留一段时间。

For more information 上 真空 清洁器s 和 related topics, check 出 的 links 上 的 next page.

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