ПЫЛЕСОС, ОБОРУДОВАННЫЙ УСТРОЙСТВОМ СНИЖЕНИЯ ШУМА
VACUUM CLEANER EQUIPPED WITH NOISE REDUCTION DEVICE

Настоящее изобретение относится к области электробытовых приборов и касается пылесосов, в частности конструкции пылесоса.
Настоящее изобретение относится к устройству, позволяющему снизить шум во время работы пылесоса. В ряде документов из известного уровня техники делались попытки решить эту проблему путем, в частности, изолирования двигателя, связанного или не связанного с удлинением пути воздуха от двигателя до выходных отверстий, выполненных в корпусе пылесоса.
Так, в патенте ЕР 0345699 предлагается удлинить путь воздуха после двигателя при помощи перегородок. Однако такое устройство является объемным и, следовательно, имеет большие габариты.
Известно также решение, согласно которому шум снижают на уровне воздушного выхода пылесоса. Так, в патенте US 4,015,683 описано устройство, содержащее соединительную трубку, соединенную с воздушным выходом пылесоса. На ее противоположном конце находится трубка такого же диаметра, уплотненная изнутри пеноматериалом с образованием центрального канала с сечением в виде звездочки, канавки которого позволяют улучшить эффект снижения шума. На конце этой трубки установлена пластиковая пластина, воспроизводящая сечение в виде звездочки центрального канала. Эта конструкция образует на приборе выступ, который может привести к существенному повышению хрупкости устройства во время перемещения прибора. Кроме того, эффект снижения шума связан только с пространством внутри канала, покрытого пеноматериалом и со специальной структурой в виде звездочки этого пеноматериала. Разрушение пеноматериала, неизбежно происходящее с течением времени, не позволяет гарантировать долговечность эффекта.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков путем создания пылесоса, содержащего корпус, внутри которого установлены электрический двигатель, соединенный с вентилятором, позволяющим создавать во время работы всасывающий воздушный поток, начиная от трубки на входе двигателя, заканчивающейся всасывающей насадкой, до воздушного выхода в корпусе, находящегося за двигателем, устройство фильтрования, установленное на воздушном пути, предпочтительно на входе двигателя, а также устройство снижения шума, установленное на выходе двигателя, отличающегося тем, что упомянутое устройство снижения шума содержит полость, ограниченную частью корпуса и содержащую в центральной части выпускной воздушный канал пылесоса, по существу вертикальный и выходящий одним из своих концов наружу пылесоса, при этом его другой конец находится внутри полости, при этом упомянутый канал не содержит никакого устройства фильтрования или отражения воздуха.
Взаимодействие полости и канала, не содержащего какого-либо устройства фильтрования или отражения воздуха, позволяет, в частности, за счет изменения сечения прохождения воздуха, а также за счет неизменной формы канала получить высокую эффективность снижения шума. Таким образом, настоящее изобретение отличается от решений, связанных с выполнением воздушного выхода пылесоса, где на уровне воздушного выхода корпуса пылесоса неизменно присутствуют решетка и фильтр, называемый «фильтром тонкой очистки».
Предпочтительно, чтобы выпускной воздушный канал был выполнен прямым и имел длину, превышающую 30 мм. Линейный канал, имеющий соответствующую длину, способствует стабилизации воздушного потока, делая его максимально ламинарным.
Предпочтительно также, чтобы выпускной воздушный канал был выполнен трубчатым и имел диаметр, находящийся в пределах от 20 до 55 мм.
Известно, что скорость воздуха играет большую роль в создании шума. В зависимости от конструктивных характеристик пылесоса и, в частности, от расхода проходное сечение выпускного воздушного канала должно быть выполнено соответствующим образом, то есть минимальным для обеспечения нормальной эффективности, но не слишком малым, чтобы избежать создания шума вследствие слишком высоких скоростей воздуха в результате такого уменьшения сечения.
2
Например, при значениях расхода порядка 28 л/сек для выпускного воздушного канала следует выбирать диаметр порядка 35 мм, то есть сечение примерно в 10 см.
Для достижения оптимальной эффективности устройства перед выпускным воздушным каналом пылесоса выполняют расширительную камеру, площадь прохождения воздуха в которой, по меньшей мере, в 10 раз превышает площадь прохождения воздуха в выпускном воздушном канале.
Предпочтительно, чтобы сечение канала являлось постоянным, что позволяет сохранять ламинарный поток. Отсутствие ступеней или резкого перепада сечения позволяет избежать отрыва воздушных слоев, который может стать причиной появления завихрений и, следовательно, шума.
Для повышения эффективности выпускного воздушного канала часть корпуса, ограничивающая полость, содержит внутреннюю прокладку из поглощающего материала типа пеноматериала.
Повышения эффективности добиваются, размещая поглощающий материал между частью корпуса и внутренней жесткой конструкцией, что позволяет, кроме устранения вибраций, увеличить в целом толщину стенки устройства, ограничивая, таким образом, акустическую проницаемость стенок.
Чтобы ограничить перепады стенок, часть корпуса, ограничивающая полость, имеет по существу вогнутую форму. Вогнутая форма, если ее рассматривать относительно пути воздушного потока, позволяет избежать фронтальных сотрясений упомянутого потока относительно стенок, ограничивающих полости, что снижает резонансный эффект.
Предпочтительно, чтобы наружное устье воздушного выхода канала содержало кромку, радиус кривизны которой не менее 2 мм.
Многочисленные испытания позволили выявить важную роль воздушного выхода канала устройства и, в частности, наличия кромки, имеющей минимальный радиус кривизны.
Кроме того, конструкция пылесоса спроектирована таким образом, чтобы воздушный выход двигателя по существу находился в продолжении выпускного воздушного канала пылесоса.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из описания не ограничительных примеров выполнения, приводимого ниже со ссылками на прилагаемые фигуры, в числе которых:
фиг.1 изображает вид сверху в изометрии пылесоса в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - вид снизу в изометрии пылесоса без нижнего корпуса;
фиг.3 - вид в продольном разрезе пылесоса, показанного на фиг.2;
фиг.4 - детальный вид в изометрии элемента пылесоса;
фиг.5 - вид в разборе в изометрии двигателя пылесоса и его кожуха в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6 - вид в разборе снизу устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.7 - вид в разборе сбоку устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.8 - вид сверху устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.9 и 10 изображают вид в разрезе соответственно по плоскостям А-А и В-В фиг.8;
фиг.11 изображает детальный вид части, показанной на фиг.10;
фиг.12 - вид спереди элемента, использованного в варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.13-16 изображает вариант осуществления снижения шума, при этом на фиг.13 и 14 показан вид в разборе в двух разных изометрических проекциях, тогда как на фиг.15 показан вид спереди, а на фиг.16 - вид в разрезе по оси А-А фиг.15.
Как показано, в частности, на фиг.1-3, пылесос 1 содержит корпус пылесоса, состоящий из нижнего корпуса 2, верхнего корпуса 4, крышки 6, закрывающей гнездо пылесборника. Гнездо 8 на своей задней стороне содержит отверстия воздушного сообщения с отсеком двигателя.
Крышка 6 содержит также патрубок 10, обеспечивающий соединение между всасывающим шлангом и гнездом для мешка фильтрации воздуха и сбора всасываемого мусора. Закругленная часть спереди верхнего корпуса выполнена в виде ручки 11.
На верхнем корпусе 4 выполнены также органы 12, 14 и 16, управляющие соответственно включением и выключением двигателя, сматыванием электрического шнура и мощностью двигателя. Выпуск воздуха из двигателя происходит через узел 300, выполненный в задней части прибора на верхнем корпусе 4.
Двигатель 20 пылесоса установлен в кожухе 22, соединенном с выпускным воздушным отверстием гнезда 3 пылесборника.
На фиг.5 в разборе показана, в частности, конструкция зоны двигателя. Итак, двигатель 20 установлен в кожухе 22, содержащем переднюю часть 202, охватывающую воздухозаборник двигателя, выполненный в отверстиях 203 верхней части 202, и заднюю часть 210, охватывающую воздушный выход двигателя. Таким образом, кожух полностью охватывает двигатель и позволяет снизить шум за счет полученной изолированности внутреннего пространства.
Прокладка 216 обеспечивает уплотнение воздухозаборника двигателя внутри кожуха, тогда как прокладка 218 позволяет герметизировать воздушное сообщение между отсеком 8, содержащим мусоросборник, и зоной двигателя.
Кроме того, прокладка 214 обеспечивает уплотнение между двумя частями кожуха.
Кроме того, нижняя часть 210 кожуха содержит множество отверстий 212, обеспечивающих выход воздуха из кожуха. Напротив этих отверстий установлен поглощающий элемент 230 из пеноматериала. Этот пеноматериал размещают по существу вдоль всего пути воздуха, начиная от выхода из кожуха до выхода из корпуса пылесоса, причем этому выходу предшествует прохождение через фильтр 240 типа НЕРА и узел 300.
Предпочтительно, как показано на фиг.3 и 5, чтобы нижний кожух 210 двигателя, а также пеноматериал 230 и фильтр НРА 240 были установлены в кронштейне 220, закрепленном на верхнем кожухе 202, при этом упомянутый кронштейн образует, таким образом, второй кожух, который за счет своей стенки позволяет еще больше снизить шум снаружи прибора.
2
2
2
Отверстия 212 имеют общую площадь, по меньшей мере, равную 10 см, при этом каждое из них имеет площадь, находящуюся в пределах от 0,75 мм до 40 мм. Эти отверстия, как показано на фиг.4, предпочтительно выполнены в виде сетки и сосредоточены на задней и нижней сторонах нижней части кожуха, то есть противоположно выпускному воздушному отверстию корпуса прибора.
Согласно изобретению пылесос содержит устройство 300 снижения шума на воздушном выходе пылесоса, содержащее наружный кожух 310, внутренний пеноматериал 320, а также внутренний профиль 330.
Как показано на фиг.6, 7 и 9, все три детали 310, 320, 330 имеют общую вогнутую форму.
Кожух 310 содержит защелки 312, взаимодействующие с частью верхнего корпуса 4 для его крепления на пылесосе.
Устройство 300 снижения шума содержит центральный канал 350, выходящий наружу пылесоса через отверстие 340 и ограниченный совокупностью деталей 310 и 330. Так, кожух 310 содержит участок 314 канала, на конце которого выполнены крепежные лапки 316 в количестве шести в представленном примере.
Кроме того кожух 310 имеет куполообразную форму 318 на уровне канала, улучшающую его механическую прочность.
Внутренний профиль 330 содержит участок 332 канала, который содержит два кольцевых канала: канал 3320, взаимодействующий с участком 314 канала, а также канал 3322 большего диаметра, чем канал 3320, причем эти два канала соединены друг с другом изогнутым и расширяющимся участком 334, ограничивающим вход выпускного воздушного канала 350.
Кроме того, канал 3320 содержит наружный уступ для точной установки крепежных лапок 316.
Внутренний профиль 330 содержит крепежные крючки 336, взаимодействующие с лысками (не показаны), выполненными в детали 310.
Промежуточная деталь 330 выполнена из поглощающего материала, такого как пеноматериал, и ее форма максимально соответствует форме внутренней оболочки наружного кожуха и, следовательно, содержит центральное отверстие, а также купол 322, чтобы максимально повысить эффективность снижения шума, ограничивая не закрытые зоны.
На фиг.9 и 10 показано устройство 300 снижения шума после монтажа всех деталей 310, 320 и 330.
Пеноматериал 320 прижимают к внутренней поверхности наружного кожуха 310 внутренним профилем, который стопорят на детали 310 при помощи крючков 336. Для лучшего прижатия пеноматериала к детали 310 внутренний профиль 330 имеет архитектуру, аналогичную внутренней оболочке детали 310, что позволяет получить двойной кольцевой канал 3320, 3322, как было указано выше.
Во время монтажа трех деталей крепежные лапки 316 заходят на наружную ступеньку канала 3320, в результате чего образованный таким образом канал 350 содержит гладкую внутреннюю поверхность без перепада сечения, что позволяет избежать создания шума.
Согласно представленному примеру радиус кривизны расширяющейся формы 334 воздушного входа в канал 350 составляет порядка 20 мм. Высота канала равна примерно 45 мм и включает прямой участок высотой h, близкой к 35 мм, а также изогнутый участок 334.
Диаметр d прямого участка примерно равен 35 мм.
На фиг.11 детально показан воздушный выход канала 350. Как показано на этой фигуре, канал содержит кромку 352, имеющую радиус кривизны, минимально возможный с учетом средств, применяемых для выполнения этой детали. Согласно предпочтительному варианту, деталь выполнена из пластмассы путем литья, причем радиус кривизны r составляет порядка 1,5 мм.
Таким образом, устройство 300 снижения шума находится по существу на сплошной части верхнего корпуса 4 непосредственно над фильтром 240, образуя, таким образом, полость 302 расширения воздуха.
3
3
Объем этой полости примерно равен 700 см, тогда как объем канала 350 составляет порядка 30 см.
Во время работы после включения двигателя в воздушном всасывающем канале устанавливается циркуляция воздуха. Пройдя через фильтрующий мешок, а затем через двигатель, воздух выходит из двигателя в направлении стрелок, показанных на фиг.3. Затем он выходит из кожуха через отверстия 212, обеспечивающие более равномерное распределение воздушного потока на выходе этого кожуха, способствуя, таким образом, снижению воздушного шума. Воздушный поток проходит вдоль поглощающего элемента 230, после чего заходит в устройство 300 снижения шума, пройдя через фильтр 220.
Вход в устройство 300 снижения шума содержит расширитель воздуха в нижней части полости 302, образующей камеру 303 расширения, показанную на фиг.9 пунктирной линией. Существенная разница объемов полости 302 и канала 350 позволяет за счет наличия полости 302 создавать своего рода воздушный буфер. Введение канала 350 в полость по высоте j, близкой к 30 мм, то есть примерно на 2/3 от общей высоты канала, что по существу соответствует также 2/3 высоты полости 302, явилось результатом многочисленных испытаний для нахождения хорошего компромисса между габаритами устройства и его эффективностью.
После этого воздух выходит из этой камеры в виде низкоскоростного потока, по существу ламинарного и бесшумного, через канал 350, при этом прохождение в этот канал смягчается за счет кривизны 334, приданной входу канала 350. Площадь прохода в камеру 303 расширения, по меньшей мере, равна десятикратной площади прохода в канал 350. Эти перепады сечения в значительной мере способствуют снижению шума.
Как показано на фиг.3, воздушный выход двигателя по существу находится на одной линии с выпускным воздушным каналом 350, что позволяет избежать образования зон турбулентности и одновременно уменьшить длину каналов, а также количество соединительных патрубков. Вариант выполнения в одну линию способствует получению ламинарного потока или по меньшей мере потока с минимальными завихрениями.
Вместе с тем, чтобы не допустить попадания, по той или иной причине, посторонних предметов через отверстие 340, в канале 350 предусмотрена решетка 400, установленная, например, на уровне соединения каналов 314 и 3320 и содержащая отверстия 402, взаимодействующие с крепежными лапками 316. Такая решетка остается акустически пассивной и выполняет только механическую функцию задержания предметов, которые находятся снаружи пылесоса. Тип материала, конструкция решетки и форма ее ячеек должны определяться, исходя из ее назначения.
Такое устройство снижения шума выходящего воздушного потока предпочтительно используют в дополнение к средствам, выполненным для ограничения других источников шума, например специального кожуха двигателя, пеноматериалов, размещаемых на пути воздушного потока и т.д. Для ограничения акустической проницаемости стенок можно также предусмотреть увеличение толщины стенок деталей, находящихся рядом с воздушным трактом, чтобы направить большую часть шума по воздушным путям и использовать наиболее эффективно предложенное устройство.
На выходя за рамки настоящего изобретения, можно также предусмотреть и другие варианты выполнения.
На фиг.13-16 показан, в частности, другой возможный вариант выполнения устройства снижения шума на выходе воздуха из корпуса пылесоса.
Так, согласно этому варианту выполнения, устройство 500 снижения шума сохраняет свою в основном вогнутую форму, аналогичную вышеупомянутому устройству 300, и содержит наружный кожух 510 и внутренний профиль 530, которые стопорятся друг с другом при помощи крючков 516 аналогично устройству 300. Главное отличие связано с выпускным воздушным отверстием корпуса, ограниченным каналом 550 расширяющейся U-образной формы, показанным на фиг.15. Таким образом, это выпускное воздушное отверстие 540 корпуса не оборудовано фильтрующим устройством, как показано на фиг.15, и содержит только небольшую поперечину, которая состоит из части 542, выполненной в кожухе 510, и части 534, выполненной во внутреннем профиле 530, и соединяет оба борта канала 550 в его центральной части, способствуя повышению жесткости конструкции. Вместе с тем эта поперечина остается практически незаметной и лишь незначительно влияет на выходящий воздушный поток.
Кроме того, хотя на чертеже в устройстве 500 не показаны ни внутренний пеноматериал, ни решетка, аналогичные элементам 320 и 400 устройства 300, их наличие может быть необходимым для улучшения и защиты устройства так же, как и для устройства 300. Их конструкция по существу идентична конструкции, описанной в связи с устройством 300.
На фиг.16 в разрезе показано устройство 500, где канал 550 имеет конструкцию, аналогичную конструкции канала 350, при этом два участка 532 и 514 канала выполнены соответственно на внутреннем профиле 530 и кожухе 510, позволяя за счет наружных ступенек, выполненных на двух участках 532 и 514 канала, получить гладкую внутреннюю поверхность для канала 550 без резкого перепада сечения. Кроме того, нижний участок канала 532 тоже содержит изогнутую и расширяющуюся часть 534 с радиусом кривизны, превышающим 15 мм.
2
2
2
Согласно этому варианту высота канала составляет примерно 35 мм, включая участок постоянного сечения высотой m, близкой к 30 мм. Длина q канала составляет примерно 200 мм при ширине r, близкой к 13 мм, при этом сечение прохождения воздуха на выходе пылесоса составляет примерно 26 см. По сравнению с устройством 300, где канал 350 имеет диаметр d, равный 35 мм, то есть проходное сечение составляет 6,6 см, это намного большее сечение позволяет снизить скорость воздуха на выходе пылесоса, что снижает эффект воздушного напора, который может быть дискомфортным для пользователя при высоких скоростях воздуха. Это снижение скорости также способствует снижению шума воздуха. Предпочтительно, чтобы сечение прохождения воздуха в канале 550 находилось в пределах от 20 до 30 см.
Устройство 500 снижения шума также содержит полость 502 расширения воздуха объемом немного меньшим, чем объем полости 302 устройства 300, однако разница между этим объемом и объемом канала остается достаточной большой, чтобы полость 502 сохраняла вышеупомянутые свойства воздушного буфера.
Кроме того, можно использовать другие типы поглотителя как в отношении материала, его плотности, или в плане конструкции. Можно также предусмотреть использование резонирующих полостей типа резонаторов Гельмгольца или микроотверстий.