ПЫЛЕСОС
VACUUM CLEANER

Область техники
Настоящее изобретение относится к пылесосу, содержащему корпус, который разделен на, по меньшей мере, пылевой отсек и моторный отсек, причем упомянутый пылесос также содержит двигатель, расположенный в моторном отсеке, и направляющую для воздуха между пылевым отсеком и двигателем.
Уровень техники
В таком устройстве двигатель поддерживается в разделительной стенке между пылевым отсеком и моторным отсеком посредством резинового уплотнителя, который охватывает и фиксирует внешний контур двигателя к упомянутой разделительной стенке. Этот резиновый уплотнитель также формирует направляющую для воздуха.
Хотя целью упомянутого известного пылесоса, описанного в предыдущем абзаце, является обеспечение виброизоляции двигателя и, соответственно, сокращение дрожания корпуса и, следовательно, производимого вибрационного шума, в известном пылесосе динамические силы и вибрации, вызываемые этими силами, все же передаются резиновым уплотнителем на корпус через разделительную стенку из-за относительно высокого значения демпфирования.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставление пылесоса, который обеспечивает улучшенную виброизоляцию двигателя.
Эта задача достигнута благодаря пылесосу согласно настоящему изобретению, в котором двигатель поддерживается в моторном отсеке посредством системы подвески, содержащей, по меньшей мере, одну пружину, причем собственная частота упомянутой системы подвески, включая двигатель, по меньшей мере, в три раза меньше частоты возбуждения двигателя, тогда как упомянутая пружина имеет демпфирование со значением менее 1%, причем значения упомянутой системы подвески действительны во всех шести степенях свободы смещения.
Собственная частота представляет собой частоту, на которой система подвески и двигатель будут колебаться около положения покоя, когда система передвигается из состояния покоя при отсутствии возмущающих сил.
Частота возбуждения двигателя представляет собой частоту, на которой вибрируют система подвески и двигатель, когда двигатель работает.
Демпфирование, которое меньше 1%, является действительным демпфированием, которое составляет 1% от критического демпфирования системы подвески.
Значения системы подвески, предпочтительно, действительны во всех шести степенях свободы смещения, то есть для перемещений вдоль осей x, y и z, а также вращения вокруг этих осей.
Демпфирование, предпочтительно, составляет менее 1%, но более предпочтительно, оно меньше 0,5%, а в еще более предпочтительном варианте осуществления оно меньше 0,1%.
При таком низком значении демпфирования пружины и относительно низкой собственной частоте системы подвески, от двигателя на корпус почти не передаются динамические силы и вибрации, вызываемые этими силами. Эти значения легко могут быть получены из передаточной функции системы подвески, включающей в себя двигатель.
Резиновый уплотнитель известного устройства имеет демпфирование со значением приблизительно более 4%.
Один вариант осуществления пылесоса согласно настоящему изобретению отличается тем, что, по меньшей мере, одна пружина имеет жесткость, которая, по меньшей мере, в десять раз больше жесткости гибкой направляющей для воздуха.
Поскольку направляющая для воздуха является гибкой и имеет жесткость, которая гораздо ниже жесткости пружины, направляющая для воздуха не будет влиять на изоляцию подвески двигателя посредством пружины. Благодаря гибкости направляющая для воздуха подходит для обеспечения герметичного уплотнения между пылевым отсеком и моторным отсеком, тогда как двигатель имеет возможность перемещения относительно пылевого отсека.
Подвеска двигателя реализуется посредством пружины, которая вместе с двигателем формирует систему с легким демпфированием, обеспечивая очень эффективную виброизоляцию.
Если присутствует более одной пружины, общая жесткость пружин должна быть в десять раз больше жесткости гибкой направляющей для воздуха.
Один вариант осуществления пылесоса согласно настоящему изобретению отличается тем, что все динамические силы двигателя переходят на корпус через пружину и/или направляющую для воздуха.
Поскольку направляющая для воздуха относительно гибкая и имеет относительно низкую жесткость, она не формирует пути вибрации от двигателя к другим частям пылесоса.
Благодаря относительно жесткой подвеске пружины, которая вместе с двигателем формирует систему со слабым демпфированием, обеспечивается эффективная виброизоляция. Поскольку вся динамическая сила двигателя будет передаваться через пружины и/или направляющую для воздуха, между двигателем и другими частями пылесоса больше не будет другого контакта для передачи вибраций.
Еще один вариант осуществления пылесоса согласно настоящему изобретению отличается тем, что двигатель поддерживается, по меньшей мере, двумя и, более предпочтительно, тремя пружинами, которые прикреплены к двигателю вблизи его центра тяжести. Предпочтительно, упомянутые пружины представляют собой пластинчатые пружины.
Благодаря тому, что пружины прикреплены к двигателю вблизи его центра тяжести, вибрации двигателя в радиальном, осевом и торсионном направлениях могут быть легко подавлены.
Точка воздействия пружин, предпочтительно, расположена в центре гравитации, чтобы обеспечить оптимальную изоляцию.
Предпочтительно, упомянутые пластинчатые пружины изготовлены из металла.
Подобные пластинчатые пружины легко можно изготовить с правильной жесткостью и другими характеристиками в осевом, радиальном и торсионном направлениях.
Еще один вариант осуществления пылесоса согласно настоящему изобретению отличается тем, что направляющая для воздуха является гибкой направляющей для воздуха, которая содержит первый кольцеобразный элемент, соединенный с разделительной стенкой между пылевым отсеком и моторным отсеком, и второй кольцеобразный элемент, соединенный с двигателем, причем диаметр второго кольцеобразного элемента меньше диаметра первого кольцеобразного элемента, причем направляющая для воздуха, сверх того, содержит куполообразную мембрану между первым и вторым кольцеобразными элементами.
Благодаря такой направляющей для воздуха, двигатель может вибрировать относительно разделительной стенки, и между пылевым отсеком и двигателем сохраняется герметичное уплотнение. Благодаря куполообразной мембране обеспечивается возможность движения второго кольцеобразного элемента относительно первого кольцеобразного элемента. Когда на мембрану прилагается давление, размер воздухоприемника изменится, но, между тем, сохранится отверстие воздухоприемника.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение подробно описано ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - общий вид в поперечном сечении пылесоса согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая частоту и усиление на определенной частоте;
Фиг.3 - вид с пространственным разделением деталей моторного отсека пылесоса с Фиг.1;
Фиг.4 - вид с пространственным разделением деталей двигателя, гибкой направляющей для воздуха и подвески пылесоса с Фиг.1;
Фиг.5A - общий вид в поперечном сечении первого варианта осуществления гибкой направляющей для воздуха для пылесоса согласно настоящему изобретению;
Фиг.5B - поперечное сечение гибкой направляющей для воздуха, как показано на Фиг.5A,
Фиг.6A - второй вариант осуществления гибкой направляющей для воздуха пылесоса согласно настоящему изобретению;
Фиг.6B - общий вид в поперечном сечении гибкой направляющей для воздуха, как показано на Фиг.6A,
Фиг.7 - еще один вариант осуществления подвески двигателя пылесоса согласно настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов осуществления
На разных чертежах схожие детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Фиг.1 представляет собой общий вид в поперечном сечении пылесоса 1 согласно настоящему изобретению. Пылесос 1 содержит корпус 2 с отверстием 3 для впуска воздуха в пылевой отсек 4. Корпус 2 дополнительно содержит разделительную стенку 5, отделяющую пылевой отсек 4 от моторного отсека 6. В моторном отсеке 6 расположен двигатель 7. Пылесос 1 содержит гибкую направляющую 8 для воздуха, первый конец 9 которой соединен с разделительной стенкой 5, а второй конец 10 соединен с крышкой 11 крыльчатки (см. Фиг.3) двигателя 7.
Корпус 1 содержит отверстие 12 для выпуска воздуха, которое соединено через канал (не показан) с моторным отсеком 6.
Пылесос 1 дополнительно содержит гибкий шланг (не показан), который может присоединяться к отверстию 3 для впуска воздуха, металлическую трубу (не показана), присоединенную к концу гибкого шланга со стороны, противоположной отверстию 3 воздухоприемника, и всасывающую насадку (не показана), присоединенную к концу металлической трубы, удаленному от соединения между металлической трубой и гибким шлангом. Такой гибкий шланг, металлическая труба и всасывающая насадка хорошо известны из уровня техники, и здесь их подробное описание не приводится.
Фиг.3 представляет собой вид с пространственным разделением деталей моторного отсека 6, в котором расположен двигатель 7. Моторный отсек 6 ограничен цилиндрическим корпусом 13, который с внутренней стороны покрыт шумопоглощающим материалом 14. Нижний конец корпуса 13 соединен с нижней поверхностью 15 корпуса 2. К нижней поверхности 15 присоединено металлическое кольцо 16, в котором расположено кольцо из воздухопоглощающего материала 17. В центре упомянутого кольца 17 расположен упругий буфер 18, функция которого описана ниже. Как показано на Фиг.4, двигатель 7 содержит моторную часть 19 и крыльчаточную часть 20, которые установлены в нижнем держателе 21 и верхнем держателе 22. Второй конец 10 гибкой направляющей 8 для воздуха соединен с крышкой 11 крыльчатки верхнего держателя 22.
Двигатель 7 поддерживается посредством трех пластинчатых пружин 23, первые концы 24 которых соединены с нижним держателем 21, а вторые концы 25 соединены с металлическим кольцом 16 в позициях 26. Пластинчатые пружины 23 изготовлены из металла и имеют жесткость, которая, по меньшей мере, в десять раз больше жесткости гибкой направляющей 8 для воздуха.
Пластинчатые пружины 23 соединены посредством первого конца 24 в позиции 27 с нижним держателем 21, причем позиции 27 находятся на одном уровне с центром тяжести моторной части 19 и крыльчаточной части 20.
Фиг.5A и 5B иллюстрируют гибкую направляющую 8 для воздуха, которая обеспечена на первом конце 9 первым кольцеобразным элементом 31, а на втором конце 10 вторым кольцеобразным элементом 32, который может герметично (воздухонепроницаемо) присоединяться к отверстию 11 крышки крыльчатки верхнего держателя 22. Между первым и вторым кольцеобразными элементами 31, 32 гибкая направляющая 8 для воздуха снабжена куполообразной мембраной 33 с относительно низкой жесткостью и толщиной примерно 0,8 мм.
В осевом направлении первый кольцеобразный элемент 31 расположен выше второго кольцеобразного элемента 32. Благодаря разным уровням кольцеобразных элементов 31, 32 и соединяющей их куполообразной мембраны 33, эти два кольцеобразных элемента 31, 32 и соединенные с ними объекты могут двигаться в осевом, радиальном и торсионном направлениях без риска блокирования мембраной 33 впускного отверстия 34 гибкой направляющей 8 для воздуха.
Фиг.6A и 6B представляют собой общий вид и общий вид в поперечном сечении еще одного варианта осуществления гибкой направляющей 41 для воздуха, которая содержит гофр 42. Первый конец 43 этого гофра присоединен к концу 9 разделительной стенки 5, а его второй конец 44 присоединен к крышке 11 крыльчатки нижнего держателя 22.
Такой гофр 41 обеспечивает герметичное проведение воздуха между пылевым отсеком 4 и двигателем 7. Этот гофр 41 изготовлен, например, из резины, имеет относительно тонкие стенки и относительно малую жесткость. Для предотвращения сжатия гофра 41 под действием давления, он снабжена металлическими кольцами 42.
Фиг.7 представляет собой иллюстрацию еще одного варианта 51 двигателя 7, расположенного в держателе 21, 22 и подвешивание двигателя 7 посредством трех пружин 52. Каждая пружина 52 имеет на своем нижнем конце соединительную часть 53, посредством которой пластинчатая пружина 52 присоединяется к металлическому кольцу 16. Пластинчатая пружина 52 содержит вертикально проходящую часть 54, соединенную с соединительной частью 53, и горизонтально проходящую часть 55, соединенную первым концом 56 с вертикально проходящей частью 54, который удален от соединительной части 53. Горизонтально проходящая часть 55 соединена вторым концом 57, удаленным от первого конца 56 с верхним держателем 22.
Такая пружина 52, предпочтительно, изготовлена из металла и обеспечивает относительно большую жесткость. Подвеска двигателя 7 посредством пружин 23 и 52 двигателя 7 описана ниже, со ссылкой на Фиг.2.
Благодаря пружинам 23, 52 виброизоляция между двигателем 7 и корпусом 2 улучшается, в результате чего обеспечивается сокращение уровня вибрации в корпусе и, следовательно, сокращения звука из-за вибраций. Двигатель 7 поддерживается посредством пружин 23, 52 в корпусе 2 пылесоса 1 практичным и надежным образом, в результате чего двигатель 7 легко обеспечивает всасывающую мощность, и пылесос может выдерживать механические удары двигателя 7.
Виброизоляция посредством пружин 23, 52 может быть описана посредством модели масса-пружина-демпфер, где двигатель 7 формирует массу. Если динамическая сила возбуждает массу, реактивная сила, действующая на жесткое тело (корпус 2), является функцией от частоты возбуждающей силы.
В нормальном режиме двигатель вращается на скорости от 45000 до 57000 оборотов в минуту. Частота возбуждения составляет 750-950 Гц.
Используя подвеску с металлическими пружинами, может быть реализовано демпфирование приблизительно 0,1% от критического демпфирования системы подвески, включая двигатель.
Поскольку подвеска двигателя 7 пылесоса 1 согласно настоящему изобретению имеет низкое демпфирование, модель может рассматриваться как модель масса-пружина, но при частотах, которые гораздо выше собственной частоты модели масса-пружина, реактивная сила меньше силы возбуждения, благодаря чему реализуется виброизоляция. При наличии пружин 23, 52 собственная частота системы подвески целиком (то есть, системы подвески, включающей в себя двигатель), по меньшей мере, в три раза ниже частоты возбуждения. На Фиг.2 горизонтальная ось представляет частоту, где 1 обозначает собственную частоту подвески, а 2, 3, 4, 5 и т.д. обозначают двукратную, трехкратную, четырехкратную, пятикратную величину собственной частоты. Благодаря пылесосу 1 согласно настоящему изобретению собственная частота подвески составляет приблизительно 50-57 Гц. Вертикальная ось представляет усиление движения, вызываемое возбуждающей силой.
При относительно слабом демпфировании, со значением менее 1%, обеспечивается более эффективная виброизоляция, чем в случае материала с высоким значением демпфирования, такого как резина.
В пылесосе 1 согласно настоящему изобретению направляющая 8 для воздуха обеспечивает герметическое уплотнение между пылевым отсеком 4 и двигателем 7. Гибкость направляющей 8 для воздуха подбирается так, что она не влияет на виброизоляцию подвески двигателя 7, посредством пружин 23, 52, но имеет достаточную жесткость для противодействия разности давлений между пылевым отсеком 4 и двигателем 7.
Подвеска двигателя 7 посредством пружин 23, 52 гарантирует, что двигатель 7 будет удерживаться в требуемом положении и что будет обеспечена виброизоляция.
Буфер 18 (см. Фиг.3) расположен на некотором расстоянии от нижнего держателя 21, но он защищает подвеску от высокого уровня напряжения, например, когда пылесос роняют, и он ограничивает максимальное смещение пружин 23 в осевом направлении. Поскольку гибкая направляющая 8 для воздуха, подвеска из пружин 23, 52 и буфер 18 имеют разные функции, каждый элемент может быть оптимизирован для своей конкретной функции.
Также можно использовать другое количество пружин, другой тип пружин, или пружины из других типов материалов, при условии, что эти пружины обеспечивают низкое значение демпфирования подвески.
Также можно соединить пружины напрямую с моторной частью 19 вместо держателей, окружающих моторную часть 19.