CN101816534A

CN101816534A - 消音结构

Info

Publication number: CN101816534A
Application number: CN201010125001A
Authority: CN
Inventors: 萨拉·H·利德尔
Original assignee: Dyson Ltd
Current assignee: Dyson Technology Ltd; Dyson Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: US7921962B2; EP2400875A1; US20100219013A1; JP4964314B2; GB0903411D0; CN101816534B; KR20110122699A; JP2010201168A; AU2010217382A1; WO2010097613A1; GB2468153A

Abstract

在一种诸如旋风真空吸尘器(1)这样的器具中，马达被布置为驱动定位在马达和风扇单元(3)中的叶轮风扇，叶轮的旋转会导致有害噪声的产生。一种消音结构被提供以用于控制这样的噪声，该消音结构包括多个离散的无源消音器，其为管道消音器(23)形式并设置在第一组(18)和第二组(24)中。管道消音器(23)具有敞开端部，其被设置为面对风扇，并且第一组(18)的消音器与第二组(24)的消音器沿轴向方向和径向方向分隔开。该组合给出了与紧密间隔的管道消音器阵列相同的效果-然而-由于沿着两个方向分隔开消音器，流体可以自由地流动。

Description

消音结构

技术领域

本发明涉及一种消音结构，其被设置为控制诸如用在真空吸尘器中的马达和风扇单元的风扇噪音。

背景技术

在通常的真空吸尘器中，真空吸尘器被设计为使垃圾和尘埃从空气流中分离。在通常的真空吸尘器中，马达和风扇单元产生空气流，其通过脏空气入口将载有垃圾和灰尘的空气吸入到真空吸尘器中。空气流随后穿过分离设备以将垃圾和尘埃从空气流中去除。一些真空吸尘器利用多孔袋，脏空气被抽吸通过该袋，从而垃圾和尘埃保留在袋中，而清洁的空气排出到环境。在其它真空吸尘器中，旋风分离器用于使垃圾和尘埃从空气流分离。清洁的空气然后被抽吸通过过滤器和马达和风扇单元本身。排出马达和风扇单元的空气在通过排出部排出真空吸尘器前可通过另一过滤器，该过滤器被设置为去除由马达本身产生的小碳颗粒和/或过敏原和其它显微颗粒。

这样的器具遇到的问题是由旋转风扇产生的声音。随着风扇的叶片旋转，它们导致周围空气的压力波动，并以叶片通过频率(BPF)产生噪音。BPF与风扇的旋转速度和风扇的叶片数量成比例。这样的风扇声音可以很强并烦扰该器具的使用者。

发明内容

本发明提供了一种消音结构，其被设置为用于马达和风扇单元的风扇噪音控制，该单元中设置有马达，以在使用中绕旋转轴线可旋转地驱动风扇，消音结构包括多个离散的无源消音器，这些消音器设置为第一组和第二组并且其敞开端部被设置为面对风扇，第一组的消音器与第二组的消音器沿轴向方向分隔开，且另外当沿轴向方向观察时与第二组中的消音器分隔开。

当沿轴向方向观察时，第一组的消音器可与第二组的消音器成角度地分隔开。

第一组的消音器可沿径向方向与第二组的消音器分隔开，从而消音结构设置为控制马达和风扇单元的风扇噪音，该单元中设置有马达，以在使用中绕旋转轴线可旋转地驱动风扇，消音结构包括多个离散的无源消音器，这些消音器设置为第一组和第二组并且其敞开端部被设置为面对风扇，第一组的消音器与第二组的消音器沿轴向和径向方向分隔开。

比只有一组相比，第一和第二组消音器的设置提供了对所关注的一个或多个声音的更大噪音消除效果。在将消音器沿两个方向分隔开时，总的效果是紧密介入的消音器阵列作用于由风扇不同区域产生的声波的效果。

优选地，第一和第二组被分隔开为使得它们之间的区域包括流动路径，该流动路径用于在使用中被风扇吸入的流体。

一或两组的消音器有利地包括离散的管道，该管道具有敞开端和闭合端并被设置在流体流动路径的周边区域处，从而消音器本身尽可能少地干扰流体的流动。

一或两组的消音器优选地设置为使得所述组绕风扇的旋转轴线轴对称(rotational symmetry)。

一组消音器可形成为用于马达和风扇单元的外壳的一体部分。该结构简化了制造和组装，并确保该组的管道消音器相对于风扇处于预定位置。

一组或两组消音器可被调整到所关注的频率，诸如风扇在操作模式的BPF。这样的结构的声音消除效果通过使第一和第二组轴向地分隔开整数个一半波长而增强，该波长与所关注的频率对应。

本发明可并入在包括马达和风扇单元的任意器具中，该单元被设置为产生穿过该器具的流体流动。本发明特别有利于例如在真空吸尘器中产生空气流的器具。

一组消音器可模制为器具的壳体的内表面的一部分，诸如允许接近该器具内部的门。在本发明用于表面处理器具的情况下，诸如用于真空吸尘器，门可形成轮的一部分，该轮被设置为允许器具沿地面表面滚动。门可允许接近过滤器，该过滤器可拆除地附连至门本身。

附图说明

现通过示例参考附图描述本发明，其中：

图1是根据本发明构造的表面处理器具在使用中的侧视图；

图2是图1的器具的主体的一部分的截面后视图；

图3是图1和2的器具的一侧的透视图，其门处于打开位置；

图4是器具的一部分的透视图，其门打开且过滤器被去除；和

图5是从器具的马达和风扇单元内部朝向远离风扇方向观察的视图。

具体实施方式

同样的附图标记在本说明书中用于相同的部件。

参考图1，一种表面处理器具以旋风真空吸尘器1的形式示出。该真空吸尘器1具有圆柱体2，容纳马达和风扇单元3。该主体2包括用于允许其跨过地板表面行进的装置，在本实施例中，该装置包括一对轮子4。旋风分离器5形式的分离设备可松脱地附连至主体2。柔性软管6可连接至主体2上的入口孔7。柔性软管6的另一端可连接至棒8，该棒的末端适于接收地面工具9。在使用期间，随着使用者在房间移动，真空吸尘器1的主体2被柔性软管6沿地板表面拉动。当使用者打开真空吸尘器1时，马达3a(图2)被激活且驱动风扇3b，以便将脏空气通过地板工具9吸入。携带来自地板表面的垃圾和尘埃的脏空气通过软管6和棒8被吸入，并经由入口孔7吸入旋风分离器5。

旋风分离器5包括在收集腔室11内的上游旋风器10。进入旋风分离器5的空气被迫沿围绕上游旋风器10内部的螺旋路径行进。垃圾和尘埃与空气的旋流分离并保留在收集腔室11中。护罩12定位在上游旋风器10的圆柱形侧壁之内。护罩12包括具有多个通孔的圆柱形壁。护罩12提供在上游旋风器10和下游旋风器组件13之间的连通路径。

下游旋风器组件13包括多个并联设置的下游旋风器。每个下游旋风器具有比上游旋风器10小的直径。因此，与上游旋风器10相比，下游旋风器组件13能够从部分清洁的空气流中分离更小的垃圾和尘埃。分离的垃圾和尘埃离开下游旋风器组件13并进入到收集腔室11中。清洁的空气然后从旋风分离器5进入到真空吸尘器1的主体2中。

图2示出了空气在其流动通过主体2时的路径。空气经由与旋风分离器5连通的入口14进入，并围绕马达和风扇单元3的侧部通过主体2吸入。空气然后流动通过马达前过滤器15，如此命名是因为其定位在马达和风扇单元的上游。马达前过滤器15用于捕获没有被两个旋风分离级10、13分离的任意细小尘埃或微观颗粒。马达前过滤器15的下游侧经由孔口16与风扇和马达单元3流体地连通，该孔口16形成在马达前过滤器15的中心处并且是环形形状。

在马达前过滤器15与马达和风扇单元3之间的流体流动路径的一部分包括真空吸尘器1的外壳体的一部分的内表面。在本实施例中，外壳体一部分包括门17，该门上可旋转地安装有轮子4中的其中一个。第一组无源消音器18在流体流动路径的周边处也形成为门17的内表面的一部分，这将随后在说明书中描述。

马达和风扇单元3包括风扇3b，其被马达3a驱动以产生抽吸气流。风扇3b具有叶轮的形式，其具有多个叶片。风扇和马达单元3的出口与马达后过滤器(在这些附图中看不见)连通。马达后过滤器用于捕获空气流中的任意残留颗粒以及来自马达的碳颗粒。空气然后排出马达后过滤器并通过排出部19从真空吸尘器1排出。

在使用一段时间后，马达前过滤器15将开始被尘埃堵塞，并需要被清洗或更换以便不会不利地影响真空吸尘器1的性能。在该实施例中，马达前过滤器15可通过使用者打开门17接近。门17通过卡持部20保持为抵靠主体2，其可通过使用者容易地松脱。图3示出了门17处于打开位置。马达前过滤器15被保持抵靠门17的周边：围绕过滤器的圆周的柔性边缘21与门的内表面上的唇缘22接合。脏的马达前过滤器15可从门17的唇缘22去除，然后被清洗、干燥，然后回复到其在门上的位置，或被新的过滤器替换。边缘21的可变形、柔韧特性意味着过滤器15是柔性的且能够被使用者挤压和紧捏以辅助有效的清洗动作。这允许使用者容易地维护真空吸尘器1。图4更详细地示出了该器具的该部分，其中马达前过滤器15被去除。

当马达前过滤器15被去除时，第一组无源消音器18完全可见。第一组无源消音器18包括多个管道消音器23。在本实施例中，六个管道消音器23成环地设置，并绕该环等距地分布。管道消音器23的第一组18是门17的一体部分，其形成真空吸尘器1的轮4的一部分。管道消音器23的第一组18和门17模制在一起形成为单件。这提供了制造的简易性，并还确保管道消音器23自动地处于真空吸尘器1中的相对于风扇3b的预定位置。

每个管道消音器23包括圆形横截面的圆柱体，该圆柱体的一端封闭而另一端敞开。管道消音器23的内部长度被设定为所关注频率(即，由旋转的风扇3b产生的声音)波长的四分之一。因为管道消音器23在一端处封闭，在封闭端处的声压变化沿着圆柱体向回“反射”。在所关注的频率处，所反射的声波相对于原始声波移相180°，并且发生了两个声波的抵消。为了获得最大的消音效果，每个管道消音器23的位置对应于所关注频率的“节点”位置。该节点是声波中声压有最大幅度的点，且发生在每半个波长间隔处。每个管道消音器23的内直径小于内部长度以防止任意意外的声学效果。

管道消音器23的第一组18在流体流动路径的周边处成行地定位(located in-line)，该路径由门17的内表面形成。当门17处于关闭位置时，第一组18管道消音器23的敞开端部面对叶轮风扇3b。叶轮风扇3b和管道消音器23的第一组18之间的距离对应于所关注的风扇声音的半波长的整数。为了增强声音消除效果，设置有第二组无源消音器24，该组形成用于马达3a和叶轮风扇3b的外壳25的一部分。

第二组无源消音器24也包括六个管道消音器23，其尺寸与第一组18的尺寸相同。管道消音器23的第二组24的敞开端部沿与第一组18的消音器相同的方向朝向，即朝向叶轮风扇3b。管道消音器23的第二组24更靠近风扇3b，且也是距离该风扇3b半波长的整数。第一组18和第二组24消音器之间的区域形成流体流动路径的一部分。管道消音器23的第二组24形成为用于马达和风扇单元3的外壳25的端壁26的一体部分。由此，管道消音器23的第二组24和端壁26模制为单件，这简化了制造和组装，并确保管道消音器23的第二组24处于在真空吸尘器1中相对于风扇3b的预定位置中。管道消音器23的第二组24设置在一圆圈上，该圆圈的直径比第一组消音器18的直径大。管道消音器23的第二组24围绕该圆圈等距地间隔。每个管道消音器23位于形成在外壳25的端壁26中的孔口27的边缘上。孔口27允许空气流动进入马达和风扇单元3。

图5是从器具的马达和风扇单元3内部朝向孔口27观察的视图。第一组18和第二组24管道消音器23位于平行的平面中，这些平面基本垂直于风扇3b的旋转轴线28。每个管道消音器23的纵向轴线基本上平行于风扇3b的轴线28，从而消音结构面对叶轮的叶片。第一组18和第二组24消音器被设置为使得，第一组的管道消音器23沿旋转轴线28与第二组的管道消音器分隔开，并当沿轴向方向观察时，也与第二组的管道消音器分隔开。由此，消音结构的效果是介入的管道消音器23阵列占据孔口27的几乎整个区域的效果。在这种情况下，第一组18中的消音器相对于旋转轴线与第二组24中的消音器径向地分隔开，并且还与第二组24中的消音器成角度地间隔。每个管道消音器23作用于由叶轮叶片的不同部分产生的噪音。由此，消音结构的声音消除效果是由第一组18和第二组24消音器组合后获得的。通常，不可能具有如此多的面对风扇3b的管道消音器23，因为它们会阻挡被风扇吸入的空气流动，这会对器具的性能产生不利的影响。但是，通过将第一组18和第二组24间隔为流体可在它们之间流动，以及通过将各管道消音器23定位在流体流动路径的周边处，流体的流动不会被妨碍。

在该实施例中，第一和第二组18、24的管道消音器23在内部尺寸上基本相同。这是因为，在正常操作期间，风扇3b设置为以预定旋转速度旋转，因此这通常只有一种关注的风扇声音。但是，在具有多种使用模式的器具中，风扇可被设置为以多个速度中的一个旋转，因此这将有多于一种关注的声音。对于这样的器具，第一组管道消音器可设置为具有与第二组消音器不同的尺寸，从而两种不同频率的声波可被消除。

通常，第一组和第二组的消音器可以任意适当的方式间隔。两组中的消音器不需要具有共同的间隔；例如，在同一结构中，可以使用不同的角度间隔和/或径向间隔。

构成每组的各消音器不需要是相同的。它们可具有不同的内部尺寸以便减小频谱效应(the effect of a spectrum of frequencies)。此外，可以提供多组消音器。消音器不需要设置为与风扇成一行，而是可以相对于流动导管横向地定位。消音器的敞开端面对风扇的结构是最有效的。

可以使用其它类型的消音器，诸如膨胀腔室、赫尔姆霍茨共振器或赫歇耳-昆克共振器。替换地，可以使用多孔材料，诸如具有孔的泡沫，该孔被设置为消除所关注的一或多种频率。可以使用无源消音器的任何组合。

本发明不是只应用于真空吸尘器。消音结构可用于并入有马达驱动的风扇的任意器具，该风扇被设置为产生流体流动，诸如抛光/打蜡机、压力清洗机、地面打标机、清洗机、干手机、干发机和发型机、空调机、冷却风扇和风扇式空气加热器。

Claims

1.一种消音结构，其被设置为用于马达和风扇单元的风扇噪音控制，该单元中设置有马达，以在使用中绕旋转轴线可旋转地驱动风扇，消音结构包括多个离散的无源消音器，这些消音器设置成第一组和第二组并且其敞开端部被设置为面对风扇，第一组的消音器与第二组的消音器沿轴向方向分隔开，且另外当沿轴向方向观察时与第二组中的消音器分隔开。

2.如权利要求1所述的消音结构，其中，当沿轴向方向观察时，第一组的消音器与第二组的消音器成角度地分隔开。

3.如权利要求1所述的消音结构，其中，第一组的消音器沿径向方向与第二组的消音器分隔开。

4.如权利要求1所述的消音结构，其中，第一和第二组之间的区域包括用于在使用中被风扇吸入的流体的流动路径。

5.如权利要求4所述的消音结构，其中，第一组的消音器被设置在流体流动路径的第一周边区域处。

6.如权利要求4或5所述的消音结构，其中，第二组的消音器被设置在流体流动路径的第二周边区域处。

7.如权利要求1所述的消音结构，其中，第一组的无源消音器的结构绕风扇的旋转轴线旋转对称。

8.如权利要求1或5所述的消音结构，其中，第二组的无源消音器的结构绕风扇的旋转轴线旋转对称。

9.如权利要求1所述的消音结构，其中，第一和第二组消音器中的一组包括用于马达和风扇单元的外壳的一部分。

10.如权利要求1所述的消音结构，其中，第一组的消音器被调整到第一预定频率。

11.如权利要求10所述的消音结构，其中，第二组的消音器也被调整到该第一预定频率。

12.如权利要求11所述的消音结构，其中，第一组和第二组轴向地分隔开整数个半波长的距离，该波长与该第一预定频率对应。

13.如权利要求10所述的消音结构，其中，第二组消音器被调整到第二预定频率。

14.如权利要求1所述的消音结构，其中，第一和第二组中的至少之一在风扇的上游。

15.一种消音结构，其被设置为用于马达和风扇单元的风扇噪音控制，该单元中设置有马达，以在使用中绕旋转轴线可旋转地驱动风扇，消音结构包括多个离散的无源消音器，这些消音器设置成第一组和第二组并且其敞开端部被设置为面对风扇，第一组的消音器与第二组的消音器沿轴向和径向方向分隔开。

16.如权利要求15所述的消音结构，其中，第一和第二组之间的区域包括用于在使用中被风扇吸入的流体的流动路径。

17.如权利要求16所述的消音结构，其中，第一组的消音器被设置在流体流动路径的第一周边区域处。

18.如权利要求16或17所述的消音结构，其中，第二组的消音器被设置在流体流动路径的第二周边区域处。

19.如权利要求15所述的消音结构，其中，第一组的无源消音器的结构绕风扇的旋转轴线旋转对称。

20.如权利要求15或17所述的消音结构，其中，第二组的无源消音器的结构绕风扇的旋转轴线旋转对称。

21.如权利要求15所述的消音结构，其中，第一和第二组消音器中的一组包括用于马达和风扇单元的外壳的一部分。

22.如权利要求15所述的消音结构，其中，第一组的消音器被调整到第一预定频率。

23.如权利要求22所述的消音结构，其中，第二组的消音器也被调整到该第一预定频率。

24.如权利要求23所述的消音结构，其中，第一组和第二组轴向地分隔开整数个半波长的距离，该波长与该第一预定频率对应。

25.如权利要求22所述的消音结构，其中，第二组消音器被调整到第二预定频率。

26.如权利要求15所述的消音结构，其中，第一和第二组中的至少之一在风扇的上游。

27.一种器具，包括马达和风扇单元以及如前述权利要求中任一项所述的消音结构。

28.如权利要求27所述的器具，具有外壳体，其中，第一和第二组消音器中的至少一组形成在所述壳体的一部分的内表面上。

29.如权利要求28所述的器具，其中，壳体的该部分包括被设置为可被使用者打开的门。

30.如权利要求27、28或29所述的器具，其具有以下中的一种形式：干手机；干发机；发型机；空调机；冷却风扇；表面处理器具；或风扇式空气加热器。

31.如权利要求29所述的器具，其中，门包括轮的一部分，该轮被设置为允许该器具沿地面表面移动。

32.如权利要求29所述的器具，还包括过滤器，其被通过打开门而接近。

33.如权利要求32所述的器具，其中，该过滤器可拆除地附连至门。