在其100年的歷史中，電動吸塵器已成為大多數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!當您通過吸管啜飲蘇打水時，您正在使用所有吸力機制中最簡單的一種。吸吮蘇打水會導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制相同，盡管執行有點復雜。在本文中，我們將研究真空吸塵器的內部，以了解它在清理房屋中的灰塵和碎屑時如何發揮吸力。正如我們將看到的，標準的真空吸塵器設計非常簡單，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雜的機器，但傳統的真空吸塵器實際上只由六個基本組件組成：

　　一 進氣口，其中可能包括各種清潔配件

　　一 排氣口

　　一 電動機

　　一個 扇

　　一個 多孔袋

　　一個 住房 包含所有其他組件

　　當您插入真空吸塵器并將其打開時，會發生以下情況：

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

　　作為 風扇葉片 轉彎，它們迫使空氣向前，朝向 排氣口 (退房 飛機如何工作 找出導致這種情況的原因)。

　　當空氣顆粒被向前驅動時， 密度 粒子(因此 氣壓) 在風扇前面增加，在風扇后面減少。

　　這 壓降 風扇后面就像你啜飲飲料時吸管中的壓降一樣。風扇后面區域的壓力水平降至真空吸塵器外部的壓力水平以下( 環境氣壓).這會產生吸力，一個 部分真空，在真空吸塵器內部。環境空氣通過進氣口將自身推入真空吸塵器，因為真空吸塵器內部的氣壓低于外部壓力。

　　只要風扇在運轉并且通過真空吸塵器的通道保持打開，就會有一個 恒定的氣流 穿過進氣口并離開排氣口。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刷子，以敲開地毯上的污垢。電刷可以通過真空的電機或簡單地由沖動的空氣旋轉。在上一節中，我們看到真空吸塵器的旋轉風扇產生的吸力會產生一股流動的氣流，通過進氣口流出排氣口。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， 摩擦 將材料通過真空吸塵器內部。這與導致樹葉和其他碎片順流而下的原理相同。一些真空設計還具有 旋轉畫筆 在進氣口，將灰塵和污垢從地毯上踢開，以便被氣流吸收。

　　當充滿污垢的空氣進入排氣口時，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，但對于大多數污垢顆粒來說太小而無法通過。因此，當氣流流入袋子時，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過濾器，可以讓空氣通過，但可以防止灰塵進入。

　　您可以將真空清潔袋放在進氣管和排氣口之間路徑的任何位置，只要氣流流過它。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，袋子可以放置在風扇之前，因此空氣一進入真空就會被過濾。

　　利用這個基本思想，設計師創造了各種具有廣泛吸力的真空吸塵器。在下一節中，我們將介紹決定吸力的幾個因素。

　　吸塵器變量

　　真空吸塵器附件用于在空氣進入真空時集中空氣流。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。在上一節中，我們看到真空吸塵器通過空氣過濾器(袋子)驅動氣流來吸收污垢。吸塵器的吸力取決于許多因素。吸力會更強或更弱取決于：

　　這 風扇功率：為了產生強大的吸力，電機必須以良好的速度轉動。

　　這 空氣通道堵塞：當真空袋中積聚大量碎屑時，空氣在排出時會面臨更大的阻力。由于阻力的增加，每個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比你吸塵一段時間時效果更好。

　　這 進氣口末端開口的大小：由于真空風扇的速度是恒定的，因此單位時間內通過真空吸塵器的空氣量也是恒定的。無論您的進氣口尺寸如何，每秒都必須有相同數量的空氣顆粒進入真空吸塵器。如果你使端口更小，單個空氣顆粒將不得不更快地移動，以便它們在這段時間內全部通過。在空氣速度增加的點，壓力降低，因為 伯努利原理 (見 飛機如何工作 了解這個物理原理)。壓力下降轉化為進氣口處更大的吸力。由于它們產生更強的吸力，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。自從一個世紀前電真空發明以來，許多創新的思想家已經擴展和修改了這個想法，以創造不同類型的真空系統。

　　到目前為止，我們已經研究了最典型的真空吸塵器類型： 直立 和 罐 設計，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計，但還有許多其他方法可以配置抽吸系統。我們將在下一節中介紹其中的一些。

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

　　中央真空系統和濕/干真空

　　可追溯到1950年代的費爾法克斯S-1：費爾法克斯將功能性與美學吸引力相結合。

　　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)。

　　這個時代非常流行的真空吸塵器設計在今天重新流行起來。這種設計， 中央真空系統，把你的整個房子變成清潔工。地下室或房屋外的電動風扇通過一系列相互連接的產生吸力 墻上的管道.要使用清潔劑，請打開風扇電機并將軟管連接到整個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大罐中，您每年只清空幾次。有關詳細信息，請參閱 中央真空系統的工作原理.

　　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。

　　基本設計很簡單：在通過清潔器的過程中，氣流通過 更廣的區域，位于 桶.當它到達這個更大的區域時，氣流 減慢，原因與空氣在流過狹窄附件時會加速的原因相同。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入桶中。完成吸塵后，您只需傾倒此桶中收集的任何內容即可。

　　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創新：旋風真空和機器人真空。

　　旋風真空吸塵器和機器人吸塵器

　　詹姆斯·戴森與根旋風? DC07

　　照片由 戴森最近的一種真空清潔器變體是所謂的“旋風真空”。 這臺機器由詹姆斯·戴森(James Dyson)于1980年代開發，沒有傳統的袋子或過濾系統。相反， 戴森 通過一個或多個發送氣流 缸，沿著 高速螺旋路徑.這個動作的工作方式類似于 干衣機一個 過山車 或旋轉木馬。當氣流以螺旋狀噴射時，所有污垢顆粒都會經歷強大的 離心力：它們向外鞭打，遠離氣流。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?。大量空氣同時通過多個旋風分離器，提供更高、連續的吸力。

　　照片由 戴森

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

　　機器人吸塵器

　　直到最近，無論真空多么強大，仍然必須有人在那里推動它。輸入 機器人吸塵器.這些小工具可以自行清潔，這要歸功于電機、傳感器和導航系統的組合。要更詳細地探索一個，請查看 機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計進行更多改進，包括新的抽吸機構和收集系統。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間。

　　有關真空吸塵器和相關主題的更多信息，請查看下一頁上的鏈接。