DE4418433C2 - Bürstenanordnung für einen Staubsauger mit einem schalldämpfenden System - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenanordnung für einen Staubsauger, und insbesondere auf eine Bürstenanord­ nung für einen Staubsauger, in dessen Engstelle oder Hals ein schallabsorbierendes Material eingeschlossen ist, so daß das am Verbindungsteil zwischen dem Bürstenabschnitt und dem Saugrohr des Staubsaugers erzeugte Geräusch vermindert wird.

Stand der Technik

Ein Staubsauger ist ein Gerät, das im allgemeinen ein Reiniger­ gehäuse, Saugrohre und eine Bürstenanordnung umfaßt, um einen Bereich zu reinigen, in dem der Staub mit der Luft in das Reini­ gergehäuse vermittels der Druckdifferenz zwischen Reinigerinne­ rem und Reinigeräußerem gesaugt wird. Beim Reinigungsvorgang des Staubsaugers mit der obengenannten Konstruktion wird der Staub in einem zu reinigenden Bereich in die Bürstenanordnung gesaugt und im Reinigerkörper durch die Saugrohre gesammelt. In diesem Fall wird erhebliches Geräusch erzeugt, einschließlich des Ge­ räusches aufgrund der Strömung der den Staub mitreißenden Luft durch die Bürstenanordnung und die Saugrohre sowie aufgrund des Geräusches, das auf den Betrieb des im Reinigerkörper enthalte­ nen Motors zurückzuführen ist, um Unterdruck im Reinigerkörper zu erzeugen.

Es ist daher ein wichtiges technisches Ziel in einem Staubsau­ ger, das im Betrieb des Staubsaugers erzeugte Geräusch zu ver­ mindern, so daß verschiedene Anstrengungen zur Lösung dieses Ziels unternommen worden sind. Grundlegende Informationen zur Geräuschminderung in Lüftungsanlagen sind in "Der Gesundheits-Ingenieur", Heft 38, 1937, S. 577-581 zu finden. Insbesondere gab es verschiedene Anstrengungen, um das Geräusch aufgrund der Strömung der den Staub im Staubsauger mitreißenden Luft zu reduzieren, von denen eines das Saugrohr aus EP 0 399 433 A1 (entspricht US-PS Nr. 5 042 108, erteilt an Yamazumi et al.) ist. In der dortigen Patentbeschreibung ist ein Saugrohr mit einem Außenrohr 4, einem Innenrohr 3 und einem schallabsorbierenden Material 5 zwischen Innen- und Außenrohr, wie in Fig. 1 gezeigt, beschrieben. Das Saugrohr nach Yamazumi umfaßt jedoch einen hohlen zylindrischen Körper 16 mit schall­ absorbierenden Löchern 15 auf einem Deckenteil hiervon, wobei der Deckenteil sich in der Luftansaugerichtung erstreckt; ein an der Außenfläche des zylindrischen Teils 16 befestigter Deckel 17 deckt den Deckenteil ab; ein schallabsorbierendes Material 18 ist zwischen dem Deckel 17 und dem Deckenteil, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet. Das Saugrohr nach Yamazumi hat also einen relativ kleinen Außendurchmesser, so daß es sich leicht handha­ ben läßt und hat ebenfalls ausgezeichnete schallabsorbierende Eigenschaften.

Ein weiterer schallgedämpfter Staubsauger ist in US-PS 2 260 237 beschrieben.

Der insgesamt beschriebene Stand der Technik fokussiert aller­ dings sein Interesse auf Schallabsorption oder Geräuschreduzie­ rung nur in den Saugrohren und bietet keine Verminderung von Geräusch, das in der Bürstenanordnung oder im Verbindungsteil zwischen der Bürstenanordnung und dem Saugrohr angeordnet ist, was beim gesamten Arbeitsgeräusch des Staubsaugers nicht igno­ riert werden kann.

Ferner verwenden die bekannten schallgedämpften Staubsauger weiche Dämpfermaterialien, die durch feste Siebe vor dem Saugluftstrom geschützt werden müssen, was zu einer komplizierten Konstruktion führt. Vorrangiges Ziel der Erfindung ist, ein einfacheres und kompakteres Schalldämpfersystem für einen Staubsauger anzugeben.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt eine übliche Bürstenanord­ nung eines Staubsaugers einen Bürstenabschnitt 31, einen Hals 32 und einen mit einem Saugrohr verbundenen Verbinder 33. Die Quer­ schnittsfläche der Luftströmung an der Öffnung 32 des Bürsten­ abschnitts 31, bei der es sich um die Ausgangsstelle handelt, an der die den Schmutz mitreißende Luft eingesaugt wird, ist rela­ tiv groß, während die Querschnittsfläche der Luftströmung in dem Saugrohr relativ klein ist, wodurch die den Staub mitreißende Luft eine starke Luftreibung aufgrund der Kompression oder des Wirbels der Luft wegen der abrupten Kontraktion der Quer­ schnittsfläche der Luftströmung bei Durchgang durch den Hals 32 erfährt, bei dem es sich um ein Verbindungsteil zwischen dem Bürstenabschnitt 31 und dem Saugrohr handelt.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, daß sie es ermöglicht, Geräusch zu vermindern, das am Verbin­ dungsteil zwischen dem Bürstenabschnitt und dem Saugrohr erzeugt wird. Keinerlei konkrete Lösung wurde bisher jedoch im Stand der Technik einschließlich der obengenannten Patentschrift und deren Stand der Technik gefunden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung wurde gemacht, um die obengenannten technischen Ziele zu erreichen. Erfindungsgemäß soll daher eine einfache und kompakte Bürstenan­ ordnung für einen Staubsauger mit einem schalldämpfenden System vorgeschlagen werden, bei dem das Betriebsgeräusch aufgrund von Luftreibung am Verbindungsteil zwischen Bürstenabschnitt und Saugrohr reduziert wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bürstenanordnung für einen Staubsauger gemäß Anspruch 1. Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung gerichtet.

Insbesondere bevorzugt kann die Dicke des schallabsorbierenden Elements größer oder gleich der Differenz zwischen den Radien des Abschnitts mit dem großen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser sein, so daß der Durchmesser des zylin­ drischen Wegs im schallabsorbierenden Element geringer oder gleich dem Durchmesser des Halses sein kann.

Beim Reinigen wird die den Staub mitreißende Luft durch die Saugöffnung gesaugt und wandert dann weiter durch den Saugweg, der aus dem Saugraum, dem ersten zylindrischen Weg und dem zwei­ ten zylindrischen Weg besteht. In diesem Fall wird aufgrund der Tatsache, daß die Querschnittsfläche der Strömung abrupt kon­ trahiert ist, wenn die Luft aus dem Saugraum zum ersten zylin­ drischen Weg gesaugt wird, relativ starkes Geräusch aufgrund der Luftreibung, wie beispielsweise der Kompression oder der Ver­ wirbelung der Luft erzeugt. Das Geräusch wird absorbiert durch das schallabsorbierende Element, wie PVA-Schaum, das überlegene Schallabsorptionsfähigkeit hat und in dem großen Durchmesser­ abschnitt des Halses eingeschlossen ist. Daher wird das Geräusch des Staubsaugers reduziert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines üblichen Saugroh­ res für einen Staubsauger mit einem schallabsorbierenden System;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines anderen üblichen Saugrohres für einen Staubsauger mit einem schallabsor­ bierenden System;

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht einer üblichen Bürsten­ anordnung für einen Staubsauger;

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht einer Bürstenanordnung für einen Staubsauger nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 gezeigte Bürstenan­ ordnung;

Fig. 6 eine Stirnansicht des Halses der in Fig. 4 gezeigten Bürstenanordnung und den am Hals montierten Stopper, um ein schallabsorbierendes Element im Hals zu befestigen;

Fig. 7 eine Anordnung eines Staubsaugers mit einer Bürstenan­ ordnung nach der Erfindung und die Testbedingung, um den schall­ reduzierenden Effekt eines Staubsaugers zu testen, der eine Bürstenanordnung nach der Erfindung umfaßt;

Fig. 8 eine graphische Darstellung und eine Tabelle, um den Schallreduktionseffekt bezüglich der Länge des schallabsorbie­ renden Materials im Test entsprechend der Anordnung und der Bedingung gemäß Fig. 7 zu verdeutlichen; und

Fig. 9 eine graphische Darstellung und eine Tabelle und be­ schreibt den schallreduzierenden Effekt bezüglich der Dicke des schallabsorbierenden Materials im Test entsprechend der Anord­ nung und der Bedingung gemäß Fig. 7.

Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht im Schnitt einer Bürstenanord­ nung 100 für einen Staubsauger mit einem schallabsorbierenden System nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Bürstenanordnung 100 umfaßt einen Bürstenabschnitt 100, einen Hals 120 und ein Verbinderrohr 130. Der Bürstenabschnitt 110 umfaßt einen Bürstenkörper 111, an dessen vorderem unteren Teil vordere Rollen 113 und an dessen unterem hinteren Teil hintere Rollen 114 angeordnet sind, so daß der Bürstenabschnitt 110 leicht auf dem Fußboden der zu reinigenden Fläche gleiten kann. Eine Bürstenabdeckung 112 ist auf dem Bürstenkörper 111 montiert und ein Puffer 115 ist zwischen den Bürstenkörper 111 und die Bürstenabdeckung 112 zwischengeschaltet. Weiterhin ist eine Saugöffnung 116, durch welche der Schmutz mit Luft gesaugt werden kann, am unteren Teil des Bürstenkörpers 111 ausgebildet und ein Saugraum 117 im Bürstenkörper 111 ist direkt hiermit verbunden.

Währenddessen umfaßt ein Hals 120 einen Abschnitt 121 mit großem Durchmesser sowie eine hierin eingebaute Schulter 124 sowie einen Abschnitt 122 kleineren Durchmessers, der in Reihe hierin eingebaut ist, wobei der vordere Teil des Abschnitts 121 größe­ ren Durchmessers zwischengesetzt ist, um zwischen dem hinteren Teil des Bürstenkörpers 111 und dem Deckel 112 befestigt zu werden und der kleinere Durchmesserabschnitt 122 eingesetzt ist, um in den Verbinder 130 befestigt zu werden. Der vordere Teil des Abschnitts 121 mit großem Durchmesser hat richtige Gestalt, um zwischengesetzt und befestigt zu werden im Bürstenabschnitt 110 und der andere Teil des Abschnitts 121 großen Durchmessers und der Abschnitt 122 kleineren Durchmessers hat zylindrische Gestalt. Weiterhin ist auch ein schalldämpfendes Material 123 mit einer vorbestimmten Dicke an der Innenfläche des Abschnittes 121 großen Durchmessers durch einen Stopper 125 befestigt, so daß im schallabsorbierenden Material ein erster zylindrischer Weg 127 geformt wird, der mit dem Saugraum 117 des Bürstenab­ schnitts 110 verbunden ist.

Bevorzugt wird, daß die Dicke des schallabsorbierenden Materials 123 größer oder gleich der Tiefe der Schulter 124 zwischen dem Abschnitt 121 großen Durchmessers und dem Abschnitt 122 kleinen Durchmessers ist.

In der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform ist der innere Durchmesser der ersten zylindrischen Bahn 127 im schallabsorbie­ renden Material 123 gleich dem Innendurchmesser des Abschnitts 122 kleinen Durchmessers und ein Polyvinylalkohol(PVA)-Schaum ist als das schallabsorbierende Material angepaßt. Weiterhin ist am vorderen Ende des Abschnitts 121 großen Durchmessers der Stopper angeordnet, um das schallabsorbierende Material 123 zu befestigen, welches einen vorderen Abschnitt 1251 umfaßt, das in Eingriff mit dem vorderen Ende des schallabsorbierenden Materi­ als 123 kommt und einen hinteren Abschnitt 1252 umfaßt, das mit der Außenfläche des vorderen Endes des Abschnitts 121 großen Durchmessers in Eingriff kommt. Der vordere Abschnitt 1251 des Stoppers 125 deckt nur einen Außenumfangsteil der vorderen Stirnfläche des schallabsorbierenden Materials 123 ab, so daß der größte Teil der das vordere Ende des Halses passierenden Luft nicht in Kontakt mit dem Stopper 125, jedoch direkt mit dem schallabsorbierenden Material 123 kommt, wie in Fig. 6 gezeigt. Weiterhin ist die innere Ecke des vorderen Endes des schallab­ sorbierenden Materials 123 abgerundet nach einer vorbestimmten Krümmung, so daß der dieses vordere Ende passierende Luftwirbel reduziert werden kann.

Dagegen umfaßt das Verbinderrohr 130 einen Expansionsrohrab­ schnitt 131 an einem vorderen Ende, der abgewinkelt ist bezüg­ lich des anderen Teils des Verbinderrohres 130, und zwar um einen vorbestimmten Winkel und dessen Durchmesser größer als der andere Teil des Verbinderrohres 130 ist.

Der Abschnitt 122 kleinen Durchmessers des Halses 120 ist so zwischengesetzt, daß er im Expansionsrohrabschnitt 131 befestigt werden kann und ein Verbinderdeckel 132 ist auf dem Expansions­ rohrabschnitt 131 durch einen Bolzen 133 befestigt. Im Verbinder 130 ist eine zweite zylindrische Bahn 137 von vorbestimmtem Durchmesser ausgebildet, die in gegenseitiger Verbindung mit der ersten zylindrischen Bahn 127 in dem Hals steht, wodurch eine Saugbahn, bestehend aus einer Saugöffnung 116, dem Saugraum 117, der ersten zylindrischen Bahn 127 und der zweiten zylindrischen Bahn 137, die in Reihe geschaltet sind, untereinander verbunden sind.

Der PVA-Schaum, der als schallabsorbierendes Material ausgebil­ det ist, und im Abschnitt 121 großen Durchmessers des Halses 120 der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform eingeschlossen ist, verfügt über eine kontinuierliche poröse Struktur.

Das heißt, PVA-Schaum ist vollständig offenzelliger Schaum und jede seiner Poren ist nicht unabhängig, sondern untereinander verbunden im Gegensatz zu Urethanschaum oder anderem Gummi­ schaum, der durch eine gasporenbildende Behandlung hergestellt wurde. Der PVA-Schaum hat also ein hohes Filtervermögen, ausge­ zeichnete Elastizität im nassen Zustand, erhöhte Haltbarkeit, hohe Beständigkeit gegen Chemikalien und läßt sich leicht ein­ färben. Schließlich ist seine schallabsorbierende Fähigkeit überlegen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung sind ande­ re Materialien mit kontinuierlicher poröser Struktur vorgesehen, um überlegene schallabsorbierende Fähigkeit zur Verfügung zu stellen als schallabsorbierendes Material, das im Abschnitt 121 großen Durchmessers eingebaut ist.

Beim Reinigen strömt die den Schmutz mitreißende Luft wie folgt in der Bürstenanordnung nach der Erfindung einschließlich der oben beschriebenen Konstruktion. Das heißt, die den Staub mit­ reißende Luft wird durch die Saugöffnung 116 gesaugt und wandert dann längs des Saugweges, der aus dem Saugraum 117, der ersten zylindrischen Bahn 127 und der zweiten zylindrischen Bahn 137 besteht.

In diesem Fall kann, da die Querschnittsfläche der Strömung abrupt kontrahiert wird, wenn die Luft aus dem Saugraum 117 in den ersten zylindrischen Weg 127 gesaugt wird, relativ starkes Geräusch dadurch erzeugt werden, daß Luftreibung wie die Kom­ pression oder der Luftwirbel auftritt. Das Geräusch wird durch das schallabsorbierende Material, wie PVA-Schaum absorbiert, das überlegene schallabsorbierende Eigenschaften hat, wie oben dar­ gelegt und in den Abschnitt 121 größeren Durchmessers des Halses 120 entsprechend der Erfindung eingeschlossen ist.

Ein Test für den schallabsorbierenden Effekt der Bürstenanord­ nung nach der vorliegenden Erfindung der oben beschriebenen Art wurde durchgeführt und der Zustand und das Ergebnis des Tests werden im folgenden mit Bezug auf die Fig. 7 bis 9 genauer gegeben.

Wie in Fig. 7 zu sehen, wurde der Test in einer halb-nichtecho­ artigen Kammer durchgeführt, die Geschwindigkeit der in die Bürstenanordnung 64 eingesaugten Luft lag bei 58 m/s. Das Reini­ gergehäuse wurde auf einem Urethanschaum 61 angeordnet, das auf einer richtigen Position des Bodens der zu reinigenden Fläche aufgesetzt war, die Bürstenanordnung 64 einschließlich eines schallabsorbierenden PVA-Schaummaterials im Hals hiervon wurde 10 cm oberhalb eines anderen Urethanschaums 62 angeordnet, der auf eine Stelle in 2 m Abstand vom Staubsaugergehäuse 63 ange­ ordnet war. Ein Mikrophon wurde 50 cm unter Abstand vor der Bürstenanordnung 64 aufgestellt, das Geräuschniveau wurde durch das Mikrophon 65 gemessen.

Unter dieser Bedingung sind die Geräuschniveaus entsprechend den verschiedenen Längen des PVA-Schaums aus schallabsorbierendem Material in den Hals der Bürstenanordnung eingesetzt, wie in Fig. 8 gezeigt, und die Schallniveaus bzw. Geräuschniveaus entsprechend verschiedenen Dicken des schallabsorbierenden Mate­ rials sind in Fig. 9 gezeigt, wobei Di den Innendurchmesser der zylindrischen Bahn, die im schallabsorbierenden Material ausge­ bildet ist, und Do den Innendurchmesser des Abschnitts großen Durchmessers des Halses darstellt.

Aus Fig. 8 zeigt sich, daß, je länger das schallabsorbierende Material ist, desto geringer das Schallniveau wird, wenn die Dicke des schallabsorbierenden Materials konstant ist, die im vorliegenden Test 7,5 mm beträgt. Weiterhin zeigt Fig. 9, daß, je dicker das schallabsorbierende Material ist, desto geringer das Schallniveau wird, wenn die Länge des schallabsorbierenden Materials konstant ist, die beim vorliegenden Test 80 mm be­ trägt. Anders ausgedrückt, der Test zeigt, daß, je länger und dicker das schallabsorbierende Material ist, desto größer wird der schallreduzierende Effekt.

Nach der oben beschriebenen Konstruktion der vorliegenden Er­ findung wird das aufgrund der Luftreibung erzeugte Geräusch, die eintritt, wenn die Luft, die den Staub mitreißt, durch den Hals der Bürstenanordnung geht, erzeugt wird, die ein Teil ist, in der sich die Querschnittsfläche der Luftströmung abrupt während des Einsaugens in den Staubsaugerkörper ändert, durch das schallabsorbierende Material absorbiert, das in den Hals der Bürstenanordnung eingeschlossen ist, so daß das Geräusch in der Bürstenanordnung, das einen beachtlichen Teil des Gesamtgeräu­ sches des Staubsaugers ausmacht, reduziert wird. Somit wird das gesamte Geräusch des Staubsaugers reduziert. Weiterhin ist ins­ besondere in dem Fall, daß das schallabsorbierende Material ein PVA-Schaum ist, der schallreduzierende Effekt im Staubsauger ausgezeichnet aufgrund der überlegenen schallabsorbierenden Fähigkeit des PVA-Schaums.

Claims (6)

1. Bürstenanordnung für einen Staubsauger mit einem schall­ absorbierenden System, umfassend

• - einen Bürstenkörper (111) mit einem Bürstenabschnitt (110) mit einer Saugöffnung (116) zum Einzug von mit Schmutz beladener Luft aus einem zu reinigenden Bereich und mit einem im Bürstenabschnitt (110) nahe der Saugöffnung (116) ausgebildeten Saugraum (117),
• - einen Hals (120) mit einem vorderen Abschnitt (121) mit verhältnismäßig großem Innendurchmesser, der ein Vorderteil aufweist, welches in dem Bürstenabschnitt (110) eingebracht ist, mit einer am hinteren Ende des vorderen Abschnitts (121) ausgebildeten Schulter (124), mit einem mit der Schulter (124) verbundenen hinteren Abschnitt (122), dessen Innendurchmesser kleiner ist als derjenige des vorderen Ab­ schnitts (121),
• - ein schallabsorbierendes Element (123) aus PVA(Polyvinylal­ kohol)-Schaum, das im vorderen Abschnitt (121) angeordnet ist und einen Innendurchmesser ausweist, welcher nicht größer ist als der Innendurchinesser des hinteren Abschnitts (122), und
• - ein Verbindungsrohr (130), das einen Expansionsrohrab­ schnitt (131) und einen übrigen Rohrabschnitt aufweist, wobei der Expansionsrohrabschnitt (131) in bezug auf den übrigen Rohrabschnitt abgewinkelt ist, dessen Innendurch­ messer verglichen mit dem übrigen Rohrabschnitt zur Auf­ nahme des hinteren Abschnitts (122) vergrößert ist.

2. Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schallabsorbierende Element (123) aus PVA(Polyvinylalko­ hol)-Schaum eine kontinuierlich poröse Struktur aufweist.

3. Bürstenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hals (120) einen Stopper (125) mit einem vor­ deren Abschnitt (1251) umfaßt, der in Eingriff mit dem schall­ absorbierenden Element (123) steht, sowie über einen hinteren Abschnitt (1252) verfügt, der im Eingriff mit der Fläche des vorderen Abschnitt (121) steht, wobei der vordere Abschnitt (1251) einen Außenumfangsteil der vorderen Stirnfläche des schallabsorbierenden Elementes (123) abdeckt.

4. Bürstenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des schallabsorbieren­ den Elementes (123) gleich ist zum Innendurchmesser des hinte­ ren Abschnitts (122).

5. Bürstenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ecke des vorderen Endes des schallabsorbierenden Elementes (123) abgerundet ist.

6. Bürstenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (111) vordere Rollen (113), die an dem vorderen unteren Teil des Bürstenkörpers (111) angeordnet sind, und hintere Rollen (114), die an dem hinteren unteren Teil des Bürstenkörpers (111) angeordnet sind, aufweist.