DE102017111910A1

DE102017111910A1 - Reinigungsgerät

Info

Publication number: DE102017111910A1
Application number: DE102017111910.8A
Authority: DE
Inventors: Dominik Scholl; Florian Ebert; Felix Bensing; Konstantin Georgiou; Thomas Robieu
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06
Also published as: WO2018219666A1; EP3629867A1

Abstract

Es wird ein Reinigungsgerät vorgeschlagen, welches eine tonale Geräuschquelle, eine Strömungsführungseinrichtung und eine Geräuschminderungseinrichtung, welche an die Strömungsführungseinrichtung gekoppelt ist, umfasst, wobei die Geräuschminderungseinrichtung mindestens einen λ/4-Resonator umfasst, welcher an die tonale Geräuschquelle angepasst ist, wobei der mindestens eine λ/4-Resonator an mindestens eine der folgenden Einrichtungen angeschlossen ist:(i) mindestens einen Schalldämpfer;(ii) eine Düse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsgerät, umfassend eine tonale Geräuschquelle, eine Strömungsführungseinrichtung und eine Geräuschminderungseinrichtung, welche an die Strömungsführungseinrichtung gekoppelt ist.
Eine tonale Geräuschquelle ist eine Geräuschquelle, welche (mindestens) ein Geräusch abgibt, bei dem eine Frequenz dominiert, so dass sich dem Geräusch eine Tonhöhe zuordnen lässt.
Eine tonale Geräuschquelle kann dabei grundsätzlich mehrere Geräusche mit jeweils dominanter Frequenz abgeben und kann auch weiterhin breitbandige Geräusche abgeben.
Aus der DE 601 25 367 T2 ( EP 1 303 209 B1 ) ist eine Saugvorrichtung mit Geräuschminderungsmitteln in einem oder mehreren Luftströmungskanälen zur Minderung der Geräuschemission aus einem Luftstromerzeuger oder dergleichen bekannt, wobei mindestens ein Luftströmungskanal mit einer Mehrzahl von Vertiefungen versehen ist, die in Richtung der Luftströmung hintereinander angeordnet sind, wobei die Vertiefungen eine vorbestimmte Tiefe aufweisen, die sich im Wesentlichen senkrecht zur allgemeinen Richtung der Geräusche im Kanal erstreckt. Die Vertiefungen werden gebildet, indem man auf wenigstens einer Seite des Strömungskanals vorstehende Wandteile vorsieht, welche Wandteile integral in Gehäuseteilen der Saugvorrichtung ausgebildet sind, die den Luftströmungskanal begrenzen.
Aus der RU 2 594 088 C1 ist eine aktive Geräuschunterdrückungsvorrichtung für industrielle Staubsauger bekannt.
Aus der KR 1020040107094 A ist eine Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung an einem Kompressor bekannt.
Aus der JP 2013-136980 A ist ein elektrischer Staubsauger mit geringer Geräuschemission bekannt.
Aus der KR 101282905 B1 ist eine Vorrichtung zur Geräuschreduzierung bei einem Staubsauger bekannt.
Aus der WO 2013/124939 A1 ist ein elektrischer Staubsauger bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem sich mit der Geräuschminderungseinrichtung eine effektive Geräuschminderung erreichen lässt.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Reinigungsgerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Geräuschminderungseinrichtung mindestens einen λ/4-Resonator umfasst, welcher an die tonale Geräuschquelle angepasst ist, wobei der mindestens eine λ/4-Resonator an mindestens eine der folgenden Einrichtungen angeschlossen ist: (i) mindestens einen Schalldämpfer; (ii) eine Düse.
Der λ/4-Resonator ist bezüglich der Wellenlänge λ an die entsprechende tonale Geräuschquelle angepasst, um ein entsprechendes tonales Geräusch (mit einer Frequenz entsprechend der Wellenlänge λ) effektiv bezüglich seines Schalldruckpegels zu reduzieren.
Durch das weitere Vorsehen eines Schalldämpfers lässt sich auch eine breitbandige Schallreduzierung erreichen.
Durch das Vorsehen einer Düse (als Alternative oder mit zusätzlicher Ankopplung) lässt sich eine Rezirkulationsströmung ausbilden, die auch bei überlagerten Strömungen eine effektive Resonatoreigenschaft des λ/4-Resonators bewirkt. Die Düse ist dabei insbesondere eine Einströmdüse zur optimalen Ausbildung einer entsprechenden Rezirkulationsströmung.
An dem λ/4-Resonator erfolgt eine effektive Geräuschminderung durch destruktive Interferenz.
Insbesondere weist der mindestens eine λ/4-Resonator einen Strömungsraum (Resonatorraum) auf, welcher zu einer ersten Seite hin durch eine schallharte Wand begrenzt ist und zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite hin offen ist, wobei ein Abstand zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4 mit einer tonalen Wellenlänge λ bezogen auf die tonale Geräuschquelle ist. Es lässt sich dadurch eine stehende Welle in dem Strömungsraum (Resonatorraum) ausbilden mit einem Schwingungsknoten an der schallharten Wand und einem Schwingungsbauch an der offenen Seite. Dies ermöglicht eine destruktive Interferenz mit einlaufenden Schallwellen, um für eine effektive Geräuschminderung zu sorgen.
Insbesondere ist eine Abstandsrichtung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite quer und insbesondere senkrecht zu einer Mündungsachse eines Eingangs und/oder eines Ausgangs des mindestens einen λ/4-Resonators orientiert. Dadurch lässt sich eine effektive Geräuschminderung bezüglich tonalen Geräuschen erreichen.
Günstig ist es, wenn der mindestens eine λ/4-Resonator einen Eingang aufweist, und einen zu dem Eingang beabstandeten Ausgang aufweist, wobei ein Innenquerschnitt eines Strömungsraums (Resonatorraums) des mindestens einen λ/4-Resonators größer ist als ein Innenquerschnitt des Eingangs und größer ist als ein Innenquerschnitt des Ausgangs und/oder dass an den Eingang ein erstes Rohr angeschlossen ist, wobei ein größter Innenquerschnitt des ersten Rohrs kleiner ist als der Innenquerschnitt des Strömungsraums (Resonatorraums) des mindestens einen λ/4-Resonators und/oder dass an den Ausgang ein zweites Rohr angeschlossen ist, wobei ein größter Innenquerschnitt des zweiten Rohrs kleiner ist als der Innenquerschnitt des Strömungsraums (Resonatorraums) des mindestens einen λ/4-Resonators. Der entsprechende λ/4-Resonator lässt sich dadurch mit Fluid und beispielsweise Luft durchströmen. Bei dem Durchströmungsvorgang lässt sich durch destruktive Inferenz ein tonales Geräusch mit einer Frequenz entsprechend der Wellenlänge λ mindern.
Es ergibt sich ein einfacher Anschluss beispielsweise an einen Schalldämpfer und/oder eine Düse.
Günstig ist es, wenn das erste Rohr zu dem Eingang hin eine Querschnittserweiterung aufweist und/oder dass das zweite Rohr zu dem Ausgang hin eine Querschnittserweiterung aufweist. Dadurch ergibt sich eine effektive Geräuschminimierung durch den λ/4-Resonator; der Einfluss von Strömungen auf die Resonanzeigenschaften lässt sich dadurch gering halten.
Es ist dann günstig, wenn eine abgerundete Kontur (kantenfreie Kontur) beim Übergang des ersten Rohrs zu dem Eingang und/oder des zweiten Rohrs zu dem Ausgang vorliegt, wobei insbesondere die Kontur am Übergang stetig differenzierbar ist, das heißt keine Kanten oder dergleichen aufweist.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn ein größter Durchmesser des ersten Rohrs kleiner ist als ein größter Durchmesser des zweiten Rohrs. Insbesondere lassen sich dadurch auch bei überlagerten Strömungen optimierte Resonanzeigenschaften für den λ/4-Resonator erreichen.
Bei einer Ausführungsform ist der mindestens eine λ/4-Resonator als Zylinder oder Zylindersegment ausgebildet und eine Mantelwand des Zylinders oder Zylindersegments ist als schallharte Wand ausgebildet und insbesondere ist ein Abstand zwischen der schallharten Wand und einer gegenüberliegenden offenen Seite quer und vorzugsweise senkrecht zu einer Zylinderachse des Zylinders oder Zylindersegments orientiert. Es lässt sich so ein relativ großer Strömungsraum (Resonatorraum) an dem λ/4-Resonator zur Ausbildung von stehenden Wellen bereitstellen. Dadurch ergibt sich eine volumeneffiziente Geräuschminderung.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der mindestens eine λ/4-Resonator eine Tiefe in einer Abstandsrichtung von einer offenen Seite zu einer schallharten Wand aufweist, welche mindestens 1,1-fach größer und vorzugsweise mindestens 1,2-fach größer und vorzugsweise mindestens 1,3-fach größer und vorzugsweise mindestens 1,5-fach größer ist als eine Höhe des mindestens einen λ/4-Resonators längs einer Querachse zu der Abstandsrichtung. Dadurch ergibt sich eine effektive Geräuschminderung bezüglich tonalen Geräuschen mit einer Frequenz entsprechend der Wellenlänge λ.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der mindestens eine Schalldämpfer als Kammerschalldämpfer ausgebildet ist, in dem insbesondere eine Schallreflexion und/oder Schallabsorption stattfindet. Es lässt sich dadurch insbesondere eine breitbandige Geräuschminderung erreichen.
Es ist dann besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Schalldämpfer eine Einrichtung aus schallabsorbierendem Material umfasst. Beispielsweise ist ein Absorberschaum vorgesehen. Es lässt sich dadurch insbesondere ein breitbandiger („nicht-tonaler“) Anteil der Geräuschemission effektiv verringern.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Düse an den mindestens einen λ/4-Resonator angeschlossen ist und insbesondere mit einem Ende, an welchem sie die größte Querschnittsfläche aufweist, (direkt) an einen Ausgang des mindestens einen λ/4-Resonators angeschlossen ist. Durch das Vorsehen einer entsprechenden Einströmdüse lässt sich eine optimierte Rezirkulationsströmung an dem Übergang von dem λ/4-Resonator zu der Düse erreichen. Dadurch ergibt sich auch bei einer überlagerten Strömung eine effektive Resonanzeigenschaft für den λ/4-Resonator mit entsprechender optimierter Geräuschminderung bezüglich eines tonalen Geräuschs.
Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Schalldämpfer eingangsseitig an den mindestens einen λ/4-Resonator angeschlossen ist und insbesondere über ein erstes Rohr an den mindestens einen λ/4-Resonator angeschlossen ist. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der mindestens eine Schalldämpfer ausgangsseitig an die Düse angeschlossen ist. Es ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit eines Aufbaus aus (i) Schalldämpfer - an Schalldämpfer angeschlossenen λ/4-Resonator - an λ/4-Resonator angeschlossene Düse, oder (ii) λ/4-Resonator - an λ/4-Resonator angeschlossene Düse - an Düse angeschlossenen Schalldämpfer, oder (iii) Schalldämpfer - an Schalldämpfer angeschlossenen λ/4-Resonator - an λ/4-Resonator angeschlossene Düse - an Düse angeschlossenen Schalldämpfer.
Insbesondere ist die Düse eine Einströmdüse, welche in einer Richtung von dem mindestens einen λ/4-Resonator weg eine Querschnittsverengung aufweist. Dadurch ergibt sich eine optimierte Rezirkulationsführung zum optimierten Betrieb des λ/4-Resonators.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn ein Verhältnis (D3 - D4) / (2L) im Bereich zwischen 0,05 und 0,4 und insbesondere im Bereich zwischen 0,30 und 0,36 und insbesondere im Bereich zwischen 0,31 und 0,35 und beispielsweise bei 1/3 liegt, wobei D3 ein größter Innendurchmesser der Düse an einem ersten Bereich ist, D4 ein kleinster Innendurchmesser der Düse an einem zweiten Bereich ist und L ein Abstand an der Düse zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist, wobei insbesondere der zweite Bereich ein Bereich mit konstantem Innendurchmesser ist. Es hat sich gezeigt, dass bei einer solchen Dimensionierung sich eine Rückströmung beziehungsweise Rezirkulationsströmung ergibt, welche die Resonatoreigenschaften des λ/4-Resonators nur wenig negativ beeinflusst.
Beispielsweise ist die tonale Geräuschquelle eine Gebläseeinrichtung und die Strömungsführungseinrichtung ist eine Abluft-Strömungsführungseinrichtung der Gebläseeinrichtung. Über die Strömungsführungseinrichtung mit darin geführtem Strömungsfluid kann grundsätzlich Schall nach außen getragen werden. Durch die Geräuschminderungseinrichtung werden die entsprechenden Geräuschemissionen verringert.
Beispielsweise umfasst die Gebläseeinrichtung einen Asynchronmotor zum Antrieb eines oder mehrerer Laufräder, welcher insbesondere bei konstanter Drehzahl betrieben ist. Diese Drehzahl kann zu einem tonalen Geräusch mit der entsprechenden Frequenz führen. Durch einen λ/4-Resonator lässt sich diesbezüglich eine effektive Geräuschminderung erreichen.
Bei einer Ausführungsform ist das Reinigungsgerät als Sauggerät ausgebildet, wobei die Gebläseeinrichtung als Saugstrom-Erzeugungseinrichtung ausgebildet ist und die Strömungsführungseinrichtung Prozessluft abführt. Die Gebläseeinrichtung sorgt für einen Saugstrom, welcher einem Sauggutbehälter zuführbar ist, und über den dann eine entsprechende zu reinigende Fläche absaugbar ist. Prozessluft ist die Abluft der Gebläseeinrichtung, wobei insbesondere eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, so dass die Prozessluft (Abluft) saubere und insbesondere gefilterte Luft ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Halter vorgesehen, an welchem die Gebläseeinrichtung angeordnet ist, und an welchem insbesondere neben der Gebläseeinrichtung und vorzugsweise lösbar ein Sauggutbehälter angeordnet ist, wobei die Gebläseeinrichtung als Seitenkanalverdichter ausgebildet ist und fluidwirksam mit dem Sauggutbehälter verbunden ist. Ein entsprechendes Sauggerät kann mit hoher Saugwirkung und insbesondere mit hoher Leistung und auch im Dauerbetrieb betrieben werden.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sauggeräts (Industriesauger mit Seitenkanalverdichter);
2 eine Draufsicht auf eine Gebläseeinrichtung bei dem Sauggerät gemäß 1 (deren Position ist in 1 in durchbrochenen Linien angedeutet);
3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 gemäß 2;
4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A gemäß 3;
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines λ/4-Resonators in Schnittansicht;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines λ/4-Resonators in Schnittansicht; und
7 ein Beispiel eines Geräuschspektrums (dargestellt als Schalldruckpegel über Frequenz) für ein konkretes Sauggerät mit einem tonalen Geräusch bei circa 2.600 Hz und das resultierende Spektrum bei Verwendung eines λ/4-Resonators angepasst an das tonale Geräusch.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts ist ein Sauggerät 10 (1), welches insbesondere ein Industriesauger ist. Dieses Sauggerät 10 umfasst einen Halter 12, welcher über Räder 14 und Rollen 16 fahrbar auf einem Untergrund aufstellbar ist. Der Halter 12 umfasst eine Halteplatte 18.
An der Halteplatte 18 ist fest eine Gebläseeinrichtung 20 angeordnet. Die Gebläseeinrichtung 20 (2, 3) umfasst einen Antriebsmotor 22. Dieser Antriebsmotor 22 weist eine Welle 24 auf, welche um eine Rotationsachse 26 rotierbar ist.
Der Antriebsmotor 22 ist insbesondere ein Asynchronmotor, welcher mit einer festen Drehfrequenz unabhängig von dem jeweiligen Betriebspunkt des Sauggeräts 10 betrieben wird.
Die Welle 24 ist drehfest mit einem oder mehreren Laufrädern 28 verbunden.
Die Gebläseeinrichtung 20 weist einen Sauganschluss 30 auf.
Die Gebläseeinrichtung 20 weist ferner einen Druckanschluss 32 auf.
Mit dem Druckanschluss 32 ist fluidwirksam eine Strömungsführungseinrichtung 34 verbunden. Diese Strömungsführungseinrichtung 34 dient zur Abführung von Prozessluft der Gebläseeinrichtung 20.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Strömungsführungseinrichtung 34 ein Anschlusselement 36, welches direkt an den Druckanschluss 32 angeschlossen ist.
Das Anschlusselement 36 ist beispielsweise mit der Halteplatte 18 verbunden.
Das Anschlusselement 36 ist so ausgebildet, dass eine Hauptströmungsrichtung derart umgelenkt wird, dass sie mindestens näherungsweise parallel zu der Rotationsachse 26 liegt.
Die Strömungsführungseinrichtung 34 umfasst eine Geräuschminderungseinrichtung 38 mit einem Schalldämpfer 40, (mindestens) einem λ/4-Resonator 42, einer Düse 44, und fakultativ einem Abgaberohr 46.
Jeweilige zentrale Achsen des Schalldämpfers 40, des λ/4-Resonators 42, der Düse 44 und des fakultativen Abgaberohrs 46 sind koaxial zueinander. Die sich ergebende Achse ist in 3 mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnet.
Diese Achse 48 liegt parallel zu der Rotationsachse 26.
An dem Halter 12 ist ein Gehäuse 50 angeordnet (1), welche die Gebläseeinrichtung 20 mit der Strömungsführungseinrichtung 34 und der Geräuschminderungseinrichtung 38 aufnimmt. Das Abgaberohr 46 ragt mindestens teilweise über eine Oberseite 52 des Gehäuses 50 hinaus.
An dem Halter 12 ist neben dem Gehäuse 50 ein Sauggutbehälter 54 angeordnet. Dieser Sauggutbehälter 54 weist einen Unterdruckbeaufschlagungsanschluss 56 auf. An diesen ist ein Schlauch oder ein Rohr 58 angeschlossen, welches an den Sauganschluss 30 der Gebläseeinrichtung 20 angeschlossen ist. Es lässt sich dadurch ein Innenraum des Sauggutbehälters 54 mit Unterdruck beaufschlagen, wobei der entsprechende Saugstrom durch die Gebläseeinrichtung 20 erzeugt ist.
An dem Sauggutbehälter 54 ist ein Anschluss für einen Saugschlauch angeordnet (in 1 nicht sichtbar), wobei im Betrieb des Sauggeräts 10 ein Saugschlauch eben an diesen Anschluss angekoppelt ist und eine abzusaugende Fläche über den Saugschlauch mit einem Saugstrom beaufschlagbar ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel eines Sauggeräts 10 bildet die Gebläseeinrichtung einen Seitenkanalverdichter zu dem Sauggutbehälter 54.
Es kann vorgesehen sein, dass der Sauggutbehälter 54 insbesondere zum Entleeren lösbar von dem Halter 12 ist.
Die Gebläseeinrichtung 20 bildet eine tonale Geräuschquelle; es werden eine oder mehrere Geräusche abgegeben, bei denen eine Frequenz dominiert, wobei sich eine bestimmte Tonhöhe zuordnen lässt.
In 7 ist ein Geräuschspektrum eines Ausführungsbeispiels einer Gebläseeinrichtung 20 mit einem Asynchronmotor gezeigt und dort mit dem Bezugszeichen 60 versehen. Es ist dabei der Schalldruckpegel über der Frequenz gezeigt. Dieses Geräuschspektrum weist einen tonalen Peak 62 bei einer Frequenz von circa 2.600 Hz auf.
Die entsprechende Geräuschquelle muss dabei nicht rein tonal sein, sondern sie kann einen tonalen Anteil und beispielsweise auch einen breitbandigen Anteil aufweisen, wie aus 7 ersichtlich ist.
Der entsprechende Schall wird über die Strömungsführungseinrichtung 34 ausgetragen. Zur Geräuschminderung ist die Geräuschminderungseinrichtung 38 vorgesehen.
Der Schalldämpfer 40 ist als Kammerschalldämpfer ausgebildet. Er weist einen Innenraum 64 auf, in welchem Schallreflexion und/oder Schallabsorption stattfinden kann.
Insbesondere ist in dem Innenraum 64 eine Einrichtung 66 aus schallabsorbierendem Material wie beispielsweise Schaummaterial angeordnet.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass beispielsweise die Einrichtung 66 an einer Wandung 65 des Schalldämpfers 40 positioniert ist und ein Gitter 67 oder dergleichen die Einrichtung 66 in dem Schalldämpfer 40 positioniert. Innerhalb des Gitters 67 ist dann ein Durchströmungsraum für Strömungsfluid gebildet, so dass dieses Strömungsfluid dem Schalldämpfer 40 zuführbar ist.
Der Schalldämpfer 40 dient eben zur Schalldämpfung durch Reflexion und/oder Absorption von Schall.
An den Schalldämpfer 40 schließt sich der λ/4-Resonator 42 an. Der λ/4-Resonator ist ausgerichtet auf die Wellenlänge λ = c/f, wobei c die Schallgeschwindigkeit ist und f die entsprechende tonale Frequenz. Bei dem Ausführungsbeispiel mit dem Geräuschspektrum 60 entspricht die Frequenz f der Frequenz des tonalen Peak 62.
Der Innenraum 64 mit der Einrichtung 66 wird durch Abluft der Gebläseeinrichtung 20 durchströmt und es erfolgt eine Schalldämpfung insbesondere breitbandig.
Der λ/4-Resonator 42 (vgl. auch 4) weist ein Gehäuse 68 auf. Dieses Gehäuse 68 ist mindestens näherungsweise zylindrisch ausgebildet mit einer Mantelwand 70 und gegenüberliegenden ersten und zweiten Deckelwänden 72, 74. Die erste Deckelwand 72 und die zweite Deckelwand 74 sind parallel zueinander orientiert und quer und insbesondere senkrecht zu der Mantelwand 70 orientiert.
Eine entsprechende Zylinderachse 76 (zu welcher die Mantelwand 70 mindestens näherungsweise parallel orientiert ist) liegt koaxial zu der Achse 48.
Das Gehäuse 68 ist dabei scheibenförmig ausgebildet.
Der λ/4-Resonator 42 weist einen Eingang 78 auf. Über diesen Eingang 78 ist Strömungsfluid in einen Strömungsraum 80 des λ/4-Resonators 42 einkoppelbar.
Mit dem Eingang 78 ist ein erstes Rohr 82 verbunden. Das erste Rohr ist insbesondere zylindrisch ausgebildet und koaxial zu der Zylinderachse 76.
Das erste Rohr 82 ist mit einem Ausgang 84 des Schalldämpfers 40 verbunden.
Der Eingang 78 hat insbesondere eine kreisförmige Öffnungsfläche.
Eine Mündungsachse 86 des Eingangs 78, welche eine Normale zu einer Mündungsöffnung des Eingangs 78, ist koaxial zu der Zylinderachse 86 orientiert.
Der λ/4-Resonator 42 weist ferner einen Ausgang 88 auf, welcher dem Eingang 78 gegenüberliegend ist. An diesen Ausgang 88 ist ein zweites Rohr 90 angeschlossen.
Der Ausgang 88 weist insbesondere eine kreisförmige Öffnungsfläche auf mit einer Mündungsachse (Normalenachse), welche mit der Mündungsachse 86 zusammenfällt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der λ/4-Resonator einen Strömungsraum 80 beziehungsweise Resonatorraum 92 auf, welcher an einer ersten Seite 94 durch die Mantelwand 70 begrenzt ist. Diese Mantelwand 70 ist schallhart. Sie weist einen derart großen Schallwellenwiderstand auf, dass an ihr ein Schwingungsknoten einer stehenden Welle ausbildbar ist.
Ferner weist der Resonatorraum 92 eine der ersten Seite 94 gegenüberliegende offene zweite Seite 96 auf. Die zweite Seite 96 führt in einen Raum 98, welcher zwischen dem Eingang 78 und dem Ausgang 88 liegt.
Ein Abstand D5 zwischen der ersten Seite 94 und der zweiten Seite 96 innerhalb des Resonatorraums 92 entspricht einem ungeradzahligen Vielfachen von λ/4.
Es kann sich eine stehende Welle in diesem Resonatorraum 92 ausbilden mit einem Schwingungsknoten an der ersten Seite 94 (der schallharten Wand) und einem Schwingungsbauch an der offenen zweiten Seite 96.
Es kann dann durch destruktive Interferenz eine Schallminderung erfolgen.
Der Abstand D5 (vgl. 4) entspricht einer Tiefe des λ/4-Resonators 42.
Der λ/4-Resonator 42 weist eine Höhe (Innenhöhe) H zwischen der ersten Deckelwand 72 und der zweiten Deckelwand 74 auf. Die entsprechende Höhenrichtung ist quer zu einer Abstandsrichtung zwischen der ersten Seite 94 und der zweiten Seite 96 orientiert und parallel zu der Zylinderachse 76 orientiert.
Es ist vorgesehen, dass die Tiefe D5 (ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4) mindestens 1,5-fach größer ist als die Höhe H: D5 ≥ 1,5 H. Bezogen auf eine Strömungsrichtung 100 durch den λ/4-Resonator 42 hindurch erfolgt an ihnen ein zweifacher Querschnittssprung, nämlich an dem Eingang 78 und an dem Ausgang 88.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das erste Rohr 82 am Übergang zu dem Eingang 78 sich in einem Erweiterungsbereich 102 allmählich erweitert. Das erste Rohr 82 trifft dann nicht mit senkrechten Wänden auf die erste Deckelwand 72, sondern es erfolgt ein abgerundeter Übergang.
Insbesondere ist am Übergang eine stetig differenzierbare Kontur vorgesehen, so dass ein „spitzenfreier“ Übergang erfolgt.
Weiterhin ist der Übergang von dem Ausgang 88 zu dem zweiten Rohr 90 vorzugsweise derart, dass in einem Erweiterungsbereich 104 sich das zweite Rohr 90 zu dem Ausgang 88 hin in seinem Querschnitt erweitert.
Insbesondere ist die Kontur derart, dass ein abgerundeter Übergang mit insbesondere stetiger Differenzierbarkeit der Kontur erfolgt.
Das zweite Rohr 90 ist insbesondere als Düse 44 ausgebildet mit von dem Ausgang 88 hinweg mit einer Querschnittsverengung.
Direkt am Ausgang 88 weist das zweite Rohr 90 einen Innendurchmesser D3 auf. Von dem Ausgang 88 weiter weg verjüngt sich das zweite Rohr 90 (die Düse 44) bis zu einem Innendurchmesser D4. Dieser Innendurchmesser D4 ist kleiner als der Innendurchmesser D3.
An dem Erweiterungsbereich 104 weist die Düse 44 ihren größten Innendurchmesser, nämlich D3 auf. Die Düse 44 hat dort einen ersten Bereich 106 mit eben dem Innendurchmesser D3.
Ein zweiter Bereich 108 weist den Innendurchmesser D4 auf.
Ein Abstand zwischen dem ersten Bereich 106 und dem zweiten Bereich 108 hat die Höhe L längs der Zylinderachse 76. Dieser Abstand L entspricht dem Abstand zwischen dem ersten Bereich 106, und zwar einem Ende von diesem, ab dem der Innendurchmesser D4 konstant bleibt, und dem Ausgang 84.
Für die Ausbildung der Düse 44 gilt insbesondere Folgendes: $0,05 \leq \frac{D 3 - D 4}{2 L} \leq 0,4$
Vorzugsweise liegt das genannte Verhältnis zwischen der Differenz der Innendurchmesser D3 zu D4 in Bezug zu der doppelten Höhe L im Bereich zwischen circa 0,30 und 0,36 und vorzugsweise zwischen 0,31 und 0,35.
Ganz bevorzugterweise liegt dieses Verhältnis bei circa 1/3.
Bei dieser Ausbildung der Düse 44 ergibt sich eine effektive Geräuschminderung, da eine optimierte Leitung einer Rezirkulationsströmung möglich ist.
Es ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass der Innendurchmesser D3 an dem zweiten Rohr 90 größer ist als der Innendurchmesser D1 des ersten Rohrs 82 (vgl. 4).
An dem zweiten Rohr 90 ist das Abgaberohr 46 angeordnet oder das zweite Rohr 90 bildet das Abgaberohr 46 aus.
An dem Abgaberohr 46 sitzt eine Kappe 110 mit einem Gitter.
Das Sauggerät 10 funktioniert wie folgt:
Im Betrieb erzeugt die Gebläseeinrichtung 20 einen Saugstrom, über welchen Schmutz einsaugbar ist. Es erfolgt eine entsprechende Reinigung über eine Filtereinrichtung (in den Zeichnungen nicht gezeigt), so dass über die Strömungsführungseinrichtung 34 „saubere“ Prozessluft (Abluft der Gebläseeinrichtung 20) abgebbar ist.
Die Gebläseeinrichtung 20 ist insbesondere über einen Asynchronmotor betrieben, der eine konstante Drehzahl (in jedem Betriebspunkt) aufweist und insbesondere dadurch eine tonale Geräuschquelle der entsprechenden Frequenz gebildet ist. Grundsätzlich gibt das Sauggerät 10 dadurch auf dieser Frequenz einen sehr lauten Ton ab.
Durch die Luftführung in der Strömungsführungseinrichtung 34 kann grundsätzlich das entsprechende Geräusch nach außen getragen werden.
Der Schalldämpfer 40 sorgt für eine Schalldämpfung durch Reflexion und/oder Absorption von Schall.
Anschließend erfolgt in dem λ/4-Resonator 42, welcher auf die genannte tonale Frequenz abgestimmt ist, durch destruktive Interferenz eine weitere Geräuschminderung.
Die sich anschließende Düse 44 sorgt für eine optimierte Rückströmung, so dass insbesondere eine optimierte Funktionsweise des λ/4-Resonators 42 auch bei einer überlagerten Rückströmung vorhanden ist.
Grundsätzlich ist es möglich, dass mehrere λ/4-Resonatoren 42 vorhanden sind, wenn mehrere tonale Moden vorhanden sind.
Bei der beschriebenen Geräuschminderungseinrichtung 38 folgt bezogen auf die Strömungsrichtung 100 die Düse 44 auf den λ/4-Resonator 42 und der λ/4-Resonator 42 auf den Schalldämpfer 40.
Für eine optimierte Rezirkulationsströmung ist es wichtig, dass die Düse 44 direkt an den Ausgang 84 des λ/4-Resonators 42 angeschlossen ist.
Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass ein Schalldämpfer entsprechend dem Schalldämpfer 40 in der Strömungsrichtung 100 der Düse 44 nachgeschaltet ist, so dass dann die Reihenfolge bezogen auf die Strömungsrichtung 100 ist: Möglicher Schalldämpfer 40 - λ/4-Resonator 42 - Düse 44 - Schalldämpfer 40.
In 7 ist mit dem Bezugszeichen 60 das Grund-Geräuschspektrum 60 gezeigt. Ferner ist ein resultierendes Geräuschspektrum 112 gezeigt, welches sich bei dem Sauggerät 10 unter Verwendung eines λ/4-Resonators entsprechend des λ/4-Resonators 42 ergibt. Durch die Verwendung eines solchen λ/4-Resonators 42 wird der tonale Peak 62 erniedrigt. Es hat sich eine Erniedrigung um 21 dB (A) ergeben. Es erfolgt dadurch bezogen auf das tonale Geräusch der Gebläseeinrichtung 20 eine effektive Geräuschminderung.
Durch die Verwendung der Düse 44 wird dies verbessert.
Das Geräuschspektrum 112 wurde ohne Verwendung eines Schalldämpfers 40 aufgenommen. Durch Verwendung eines Schalldämpfers lässt sich eine weitere Geräuscherniedrigung insbesondere auch außerhalb des tonalen Peaks 62 erreichen.
In 5 ist nochmals schematisch die Ausbildung des λ/4-Resonators 42 gezeigt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel umgibt dieser scheibenförmig ein entsprechendes Rohr 114 der Strömungsführungseinrichtung 34. Der λ/4-Resonator 42 ist bezüglich der Zylinderachse 76 rotationssymmetrisch ausgebildet.
Es ist aber grundsätzlich auch möglich, dass ein λ/4-Resonator 116 vorgesehen ist (vgl. 6), welcher in Art eines Zylindersegments ausgebildet ist. Grundsätzlich kann der λ/4-Resonator 116 rohrförmig senkrecht zu dem Rohr 114 positioniert sein. Durch eine Zylindersegment-Ausbildung und insbesondere durch eine komplette Zylinderausbildung lässt sich ein großer Strömungsraum 80 beziehungsweise Resonatorraum 92 zur effektiven Ausbildung von stehenden Wellen erreichen.
Grundsätzlich lässt sich aber eine Geräuschminderung über einen λ/4-Resonator 116 beispielsweise mit Zylindersegmentausbildung bewirken.
Die erfindungsgemäße Geräuschminderungseinrichtung 38 wurde im Zusammenhang mit einem Sauggerät 10 beschrieben, welches ein Industriesauger mit Seitenkanalverdichter ist. Eine entsprechende Geräuschminderungseinrichtung 38 lässt sich aber auch an anderen Arten von Reinigungsgeräten und Sauggeräten einsetzen, um eine effektive Geräuschminderung zu erreichen.
Wenn mehrere tonale Peaks vorhanden sind, können auch mehrere entsprechend abgestimmte λ/4-Resonatoren 42 beziehungsweise 116 verwendet werden. Der oder die λ/4-Resonatoren 42 beziehungsweise 116 werden auf die entsprechenden tonalen Peaks 62 abgestimmt und sorgen so insbesondere für eine effektive Reduzierung von tonalem Lärm.
Durch das zusätzliche Vorsehen eines Schalldämpfers 40 und/oder einer Düse 44 ergibt sich eine besonders effektive Lärmminderung. Durch die Düse 44 lässt sich der λ/4-Resonator 42 effektiv betreiben.
Durch den vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Schalldämpfer 40 lässt sich eine effektive Geräuschminderung insbesondere im breitbandigen Frequenzbereich erreichen.
Bezugszeichenliste

10: Sauggerät
12: Halter
14: Rad
16: Rollen
18: Halteplatte
20: Gebläseeinrichtung
22: Antriebsmotor
24: Welle
26: Rotationsachse
28: Laufrad
30: Sauganschluss
32: Druckanschluss
34: Strömungsführungseinrichtung
36: Anschlusselement
38: Geräuschminderungseinrichtung
40: Schalldämpfer
42: λ/4-Resonator
44: Düse
46: Abgaberohr
48: Achse
50: Gehäuse
52: Oberseite
54: Sauggutbehälter
56: Unterbeaufschlagungsanschluss
58: Rohr, Schlauch
60: Geräuschspektrum
62: Tonaler Peak
64: Innenraum
65: Wandung
66: Einrichtung
67: Gitter
68: Gehäuse
70: Mantelwand
72: Erste Deckelwand
74: Zweite Deckelwand
76: Zylinderachse
78: Eingang
80: Strömungsraum
82: Erstes Rohr
84: Ausgang
86: Mündungsachse
88: Ausgang
90: Zweites Rohr
92: Resonatorraum
94: Erste Seite
96: Zweite Seite
98: Raum
100: Strömungsrichtung
102: Erweiterungsbereich
104: Erweiterungsbereich
106: Erster Bereich
108: Zweiter Bereich
110: Kappe
112: Geräuschspektrum
114: Rohr
116: λ/4-Resonator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 60125367 T2 [0004]
EP 1303209 B1 [0004]
RU 2594088 C1 [0005]
KR 1020040107094 A [0006]
JP 2013136980 A [0007]
KR 101282905 B1 [0008]
WO 2013/124939 A1 [0009]

Claims

Reinigungsgerät, umfassend eine tonale Geräuschquelle, eine Strömungsführungseinrichtung (34) und eine Geräuschminderungseinrichtung (38), welche an die Strömungsführungseinrichtung (34) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschminderungseinrichtung (38) mindestens einen λ/4-Resonator (42; 116) umfasst, welcher an die tonale Geräuschquelle angepasst ist, wobei der mindestens eine λ/4-Resonator (42; 116) an mindestens eine der folgenden Einrichtungen angeschlossen ist: (i) mindestens einen Schalldämpfer (40); (ii) eine Düse (44).
Reinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine λ/4-Resonator (42; 116) einen Strömungsraum (80) aufweist, welcher zu einer ersten Seite (94) hin durch eine schallharte Wand begrenzt ist und zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite (96) hin offen ist, wobei ein Abstand (95) zwischen der ersten Seite (94) und der zweiten Seite (96) ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4 mit einer tonalen Wellenlänge λ bezogen auf die tonale Geräuschquelle ist.
Reinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandsrichtung (D5) zwischen der ersten Seite (94) und der zweiten Seite (96) quer und insbesondere senkrecht zu einer Mündungsachse (86) eines Eingangs (78) und/oder eines Ausgangs (84) des mindestens einen λ/4-Resonators (42; 116) orientiert ist.
Reinigungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine λ/4-Resonator (42; 116) einen Eingang (78) aufweist, und einen zu dem Eingang (78) beabstandeten Ausgang (84) aufweist, wobei ein Innenquerschnitt (D2) eines Strömungsraums (80) des mindestens einen λ/4-Resonators (42; 116) größer ist als ein Innenquerschnitt des Eingangs (78) und größer ist als ein Innenquerschnitt (D3) des Ausgangs (84) und/oder dass an den Eingang (78) ein erstes Rohr (82) angeschlossen ist, wobei ein größter Innenquerschnitt des ersten Rohrs (82) kleiner ist als der Innenquerschnitt (D2) des Strömungsraums (80) des mindestens einen λ/4-Resonators (42; 116) und/oder dass an den Ausgang (84) ein zweites Rohr (90) angeschlossen ist, wobei ein größter Innenquerschnitt (D3) des zweiten Rohrs (90) kleiner ist als der Innenquerschnitt (D2) des Strömungsraums (90) des mindestens einen λ/4-Resonators (42; 116).
Reinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (82) zu dem Eingang (78) hin eine Querschnittserweiterung (102) aufweist und/oder dass das zweite Rohr (84) zu dem Ausgang (84) hin eine Querschnittserweiterung (104) aufweist.
Reinigungsgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine abgerundete Kontur beim Übergang des ersten Rohrs (82) zu dem Eingang (84) und/oder des zweiten Rohrs (90) zu dem Ausgang (88), wobei insbesondere die Kontur am Übergang stetig differenzierbar ist.
Reinigungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinster Durchmesser (D1) des ersten Rohrs (82) kleiner ist als ein größter Durchmesser (D3) des zweiten Rohrs (84).
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine λ/4-Resonator (42; 116) als Zylinder oder Zylindersegment ausgebildet ist und eine Mantelwand (70) des Zylinders oder Zylindersegments als schallharte Wand ausgebildet ist und insbesondere ein Abstand (D5) zwischen der schallharten Wand und einer gegenüberliegenden offenen Seite (96) quer und vorzugsweise senkrecht zu einer Zylinderachse (76) des Zylinders oder Zylindersegments orientiert ist.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine λ/4-Resonator (42; 116) eine Tiefe (D5) in einer Abstandsrichtung von einer offenen Seite (96) zu einer schallharten Wand (94) aufweist, welche mindestens 1,1-fach größer ist als eine Höhe (H) des mindestens einen λ/4-Resonators (42; 116) längs einer Querachse (76) zu der Abstandsrichtung.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schalldämpfer (40) als Kammerschalldämpfer ausgebildet ist, in dem insbesondere eine Schallreflexion und/oder Schallabsorption stattfindet.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schalldämpfer (40) eine Einrichtung (66) aus schallabsorbierendem Material umfasst.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (44) an den mindestens einen λ/4-Resonator (42) angeschlossen ist und insbesondere mit einem Ende, an welchem sie die größte Querschnittsfläche aufweist, an einen Ausgang (84) des mindestens einen λ/4-Resonators (42) angeschlossen ist.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schalldämpfer (40) eingangsseitig an den mindestens einen λ/4-Resonator (42) angeschlossen ist und insbesondere über ein erstes Rohr (82) an den mindestens einen λ/4-Resonator (42) angeschlossen ist und/oder ausgangsseitig an die Düse (44) angeschlossen ist.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (44) in einer Richtung von dem mindestens einen λ/4-Resonator (42) weg eine Querschnittsverengung aufweist.
Reinigungsgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (D3 - D4) / (2L) im Bereich zwischen 0,05 und 0,4 und insbesondere im Bereich zwischen 0,30 und 0,36 und insbesondere im Bereich zwischen 0,31 und 0,35 liegt, wobei D3 ein größter Innendurchmesser der Düse (44) an einem ersten Bereich (106) ist, D4 ein kleinster Innendurchmesser der Düse (44) an einem zweiten Bereich (108) ist und L ein Abstand an der Düse (44) zwischen dem ersten Bereich (106) und dem zweiten Bereich (108) ist, wobei insbesondere der zweite Bereich (108) ein Bereich mit konstantem Innendurchmesser (D4) ist.
Reinigungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tonale Geräuschquelle eine Gebläseeinrichtung (20) ist und die Strömungsführungseinrichtung (34) eine Abluft-Strömungsführungseinrichtung der Gebläseeinrichtung (20) ist.
Reinigungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinrichtung (20) einen Asynchronmotor (22) zum Antrieb eines oder mehrerer Laufräder (28) aufweist, welcher insbesondere bei konstanter Drehzahl betrieben ist.
Reinigungsgerät nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Sauggerät, wobei die Gebläseeinrichtung (20) als Saugstrom-Erzeugungseinrichtung ausgebildet ist und die Strömungsführungseinrichtung (34) Prozessluft abführt.
Reinigungsgerät nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen Halter (12), an welchem die Gebläseeinrichtung (20) angeordnet ist, und an welchem insbesondere lösbar ein Sauggutbehälter (54) angeordnet ist, wobei die Gebläseeinrichtung (20) als Seitenkanalverdichter ausgebildet ist und fluidwirksam mit dem Sauggutbehälter (54) verbunden ist.