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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Saugvorrichtung mit Geräuschminderungsmitteln
in einem oder mehreren Luftströmungskanälen zur
Minderung der Geräuschemission
aus einem Luftströmungserzeuger oder
dergleichen.
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Die
WO-A-97/13443 offenbart eine Saugvorrichtung der oben erwähnten Art,
wo der Luftströmungserzeuger
in einem Gehäuse
mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass eingeschlossen ist.
Das Gehäuse und
der Auslass sind mit schallschluckenden geschäumten Kunststoffmaterialien
versehen. Dies bedeutet, dass man eine signifikante Geräuschminderung
und einen kompakten Schalldämpfer
erhalten kann, indem man das Gehäusevolumen
mit einem Schalldämmungsmaterial
versieht und am Auslass Strömungskanäle mit einem
Schalldämmungsmaterial
vorsieht. Obwohl diese Lösung
eine gute Dämpfung
der Geräuschemission bietet,
umfasst diese Geräuschminderungslösung viele
verschiedene Komponenten und ist daher etwas mühsam zu montieren und folglich
relativ teuer herzustellen.
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Eine
andere Lösung
für das
Geräuschminderungsproblem
ist aus der EP-A-0 099 466 bekannt, in der ein Staubsauger offenbart
ist. Dieser Staubsauger ist mit einem schallschluckenden Schaummaterial
um das Motorgehäuse
und um die Einlass- und Auslasskanäle herum versehen, die mit
einem schallschluckenden Material ausgekleidet sind. Die Auslasskanäle bei diesem
Staubsauger sind mit mehreren Veränderungen der Querschnittsflächen und
mit Biegungen ausgestaltet, um für
Veränderungen
der akustischen Eigenschaften zu sorgen, die zu Reflexionen des
Geräuschs
führen.
Der Staubsauger ist außerdem
mit einem Dämpfer
vor dem Lufteinlass versehen. Obwohl diese Lösung eine zusätzliche
Schalldämpfungswirkung
liefern kann, weist sie relativ ausgedehnte Abmessungen und eine
komplizierte Gestaltung auf, was sie mühsam und relativ teuer herzustellen
macht.
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Eine
andere Art von Geräuschminderungslösung für einen
Staubsauger ist aus der DE-A-40 37 442 bekannt, bei der in den Luftauslass
eine Einsatzeinheit eingesetzt ist, die den Luftstrom durch ein
schlangenartiges Strömungsmuster
lenkt. Diese Geräuschminderungslösung nimmt
eine beträchtliche
Menge Platz ein und hat eine etwas eingeschränkte Geräuschminderungswirkung. Da die
Luft auf diese Weise wiederholt umgelenkt wird, kann sie auch einen
unerwünschten
Druckverlust verursachen.
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Eine
andere Lösung
zur Geräuschminderung
in einem Staubsauger ist aus der EP-A-0 289 987 bekannt, bei welcher
der Auslasskanal mit einem Schalldämpfungskanal versehen ist,
der aus einer Reihe von konzentrischen luftdichten röhrenförmigen Rippen
besteht, die eine Reihe von konzentrischen Auslassluftströmungskanälen begrenzen.
Ein geräuschschluckendes
Material ist entlang der oberen Wände der Kanäle vorgesehen. Jedoch ist diese
Lösung
in der Gestaltung voluminös
und liefert keine zufriedenstellende Geräuschminderung.
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Normalerweise
wird der Luftströmungserzeuger
von einem mit einem Gebläse,
d.h. einem Radiallüfter, verbundenen
Elektromotor gebildet. Wenn der Staubsauger nur zur Trocken-Saugreinigung
verwendet wird, wird der Primärluftstrom
durch das Gebläse
auch zum Kühlen
des Elektromotors genutzt. Wenn jedoch der Staubsauger zur Verwendung
in einer feuchten Umgebung bestimmt ist, muss der Motor durch einen
getrennten Kühllüfter gekühlt werden.
Sowohl das Gebläse
und der Kühllüfter verursachen
eine Geräuschemission. Das
Geräusch
breitet sich durch den Auslasskanal des Primärluftstroms und aus den Einlass-
und den Auslass-Luftkanälen
der Kühlluft
in die Umgebung aus. Das schallschluckende Material kann in den
Luftströmungskanälen oder
um den Motor herum vorgesehen sein. Jedoch ist der Kühllüfter wegen
der verhältnismäßig kurzen
Luftströmungskanäle auf diese
Weise besonders schwierig schallzudämpfen. Außerdem ist das Geräusch aus
dem Kühllüfter von
einer schmalbandigen Art, was es für eine Minderung mittels der
beschriebenen Technik geeignet macht.
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Aus
der JP-06 035478 A und der JP-06 030860 A sind einige andere Lösungen betreffend
eine Geräuschminderung
von Staubsaugern bekannt, wo ein Akustikfilter vom Resonanztyp vorsehen
ist. Obwohl dies eine schalldämpfende
Wirkung hat, ist jedoch ihre Gestaltung etwas raumzehrend, ebenso
wie die Fertigung dieser Akustikfilter als integraler Teil des Staubsaugergehäuses schwierig
und teuer ist.
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Auf
dieser Grundlage ist es ein Ziel der Erfindung, eine Saugvorrichtung
mit Geräuschminderungsmitteln
bereitzustellen, die einfach herzustellen ist, und mit einer kompakten
Struktur, so dass sie eine kompakte Gestaltung der Vorrichtung gestattet,
in welcher der Luftströmungserzeuger
eingebaut ist.
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Dieses
Ziel wird durch eine Saugvorrichtung nach Anspruch 1 erreicht.
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Durch
die Erfindung wird eine Saugvorrichtung mit Geräuschminderungsmitteln bereitgestellt,
die hinsichtlich der Minderung des Geräuschs einfach und wirkungsvoll
ist, und auch preiswert herzustellen. Das Geräusch wird gedämpft, während es
sich in einem Luftströmungskanal
ausbreitet. Eine Saugvorrichtung gemäß der Erfindung ist zur Verwendung
in einem Staubsauger mit einem getrennt gekühlten Luftströmungserzeuger geeignet,
indem man die zum Luftströmungserzeuger
und/oder zum Lüfter
führenden
Luftströmungskanäle mit Geräuschminderungsmitteln
versieht.
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Das
Funktionsprinzip durch eine Geräuschminderung
gemäß der Erfindung
besteht darin, dass ein Teil des Geräuschs, das sich im Kanal ausbreitet,
sich in die Vertiefungen ausbreiten wird. Am Boden der Vertiefung
wird das Geräusch
in den Kanal zurück
reflektiert. Wenn die Vertiefungen eine Tiefe aufweisen, die 1/4 der
Wellenlänge
des Geräuschs
entspricht, kann sich die vom Boden der Vertiefung reflektierte
Geräuschwelle destruktiv
mit dem Geräusch
im Kanal überlagern.
Hierdurch wird das Geräusch
bei bestimmten Frequenzen gemindert, da das reflektierte Geräusch das
Geräusch
im Kanal auslöschen
wird, was zu einer beträchtlichen Minderung
im Geräuschpegel
führt.
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Die
Wandteile sind senkrecht zur Richtung des Luftstroms vorgesehen.
Die Wirkung der Geräuschminderung
wird optimiert, wenn die Höhe
oder Höhen
der Wandteile oder Vertiefungen ¼(2n + 1)λ beträgt/betragen, wobei λ die Wellenlänge des
zu mindernden Geräuschs
ist, und wobei n eine ganze Zahl ist, einschließlich n = 0. Hierdurch können die
Vertiefungen besonders geeignet sein, um Geräusche bei einer oder mehreren vorbestimmten
Frequenzen zu dämpfen,
indem man eine geeignete Tiefe der Vertiefungen wählt. Jedoch
tritt die Geräuschminderung
nicht nur bei den vorbestimmten Frequenzen sondern auch bei Frequenzen
in enger Nachbarschaft davon auf.
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Eine
Mehrzahl von Vertiefungen ist in Richtung des Luftstroms hintereinander
angeordnet, wodurch eine verbesserte Wirkung der Geräuschminderung
in einer einfachen Weise und mittels einer kompakten Struktur erhalten
wird. Hierdurch kann ein Geräuschfilter
als Einheit in die Teile eingeformt werden, die das Gehäuse der
Saugvorrichtung bilden.
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Vorzugsweise
sind die Vertiefungen in Querrichtung zur allgemeinen Richtung des
Luftstroms in Untervertiefungen unterteilt. Die Breite der Vertiefungen
entspricht im Allgemeinen der Länge
und ist kürzer
als die Tiefe. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich das Geräusch nicht "seitwärts" fortbewegen kann
und es ihm nicht gelingt, sich mit dem verbleibenden Geräusch im
Kanal zu überlagern.
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Erfindungsgemäß werden
die Vertiefungen gebildet, indem man auf wenigstens einer Seite
des Strömungskanals
vorstehende Wandteile vorsieht, und die Geräuschminderungsmittel werden
integral in den die Luftströmungskanäle begrenzenden
Gehäuseteilen
gebildet. Wenn eine Mehrzahl von Vertiefungen erforderlich ist,
wird eine Mehrzahl von Wandteilen vorgesehen. Bei einer speziellen
Ausführungsform
wird ein Gitter von vorstehenden Wandteilen im Luftströmungskanal
vorgesehen.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
ist der Luftströmungserzeuger
getrennt gekühlt
und mit Geräuschminderungsmitteln
in einem oder mehreren der Luftströmungskanäle versehen. Alternativ kann
der Luftströmungserzeuger
durch den erzeugten primären
Luftstrom gekühlt
werden.
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Die
Erfindung wird unten ausführlich
mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in
denen
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Saugvorrichtung ist,
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2 eine
Prinzipdarstellung ist, die das Geräuschminderungsprinzip gemäß der Erfindung
erläutert,
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3 eine
Querschnittsansicht einer Saugvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Deckelteils einer Saugvorrichtung
mit einem Geräuschminderungsmittel
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist,
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5 eine
ausführliche
schematische Ansicht ist, die eine dritte Ausführungsform des Geräuschminderungsprinzips
gemäß der Erfindung
beinhaltet, und
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6 eine
ausführliche
schematische Ansicht ist, die eine vierte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet.
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Staubsaugers mit einem getrennt
gekühlten
Luftströmungserzeuger 1.
Der Luftströmungserzeuger 1 umfasst
einen Elektromotor 5, der zur Erzeugung des primären Ansaugluftstroms
im Saugschlauch 10 mit einem Gebläse 6 verbunden ist.
Auf der Oberseite ist der Elektromotor 5 mit einem Kühllüfter 12 zur
Kühlung
des Motors 5 ausgestattet.
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Luftströmungskanäle 2, 3, 4 und 10 sind
in Verbindung mit dem Gebläse 6 und
dem Lüfter 12 vorgesehen.
Der vom Gebläse
erzeugte Unterdruck verursacht einen primären Luftstrom durch den Luftschlauch 13. Diese
Luft wird durch den Primärluft-Auslasskanal 4 ausgestoßen.
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Luft
zum Kühlen
des Elektromotors 5 wird vom Lüfter 12 durch einen
Einlasskanal 2 angesaugt. Die verbrauchte Kühlluft wird
durch den Kühlluft-Auslasskanal 3 ausgestoßen.
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Das
vom Luftströmungserzeuger
und/oder durch die Geschwindigkeit des Luftstroms erzeugte Geräusch bewegt
sich von der geräuschemittierenden
Quelle aus durch die Kanäle 2, 3, 4, 10 und
in die Umgebung fort, ungeachtet der allgemeinen Strömungsrichtung
der Luft (siehe Pfeilanzeigen) in den Kanälen.
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Um
diese Geräuschemission
zu mindern, können
einer oder mehrere der Kanäle 2, 3, 4 mit
Geräuschminderungsmitteln 7, 8 versehen
werden. Ein Geräuschminderungsmittel
gemäß der Erfindung
umfasst eine sich wiederholende Struktur, wie in 2 dargestellt.
Gemäß der Erfindung
schließt
das Geräuschminderungsmittel
eine Reihe von Vertiefungen 7 ein, die sich von einer der
Kanalwände
aus im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Geräuschs in
dem speziellen Kanal 2, 3, 4 erstrecken.
Die Vertiefungen 7 sind in Richtung des Luftstroms hintereinander
angeordnet und sind durch Wandteile 8 getrennt. Die Vertiefungen 7 sind
mit einer vorbestimmten Tiefe D versehen, die allgemein der Frequenz
des Geräuschs
in dem schallzudämpfenden
Kanal entspricht.
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Die
Tiefen der Vertiefungen 7 brauchen nicht notwendigerweise
dieselben sein, sondern können
variieren, um Geräusche über einen
breiteren Bereich von Frequenzen zu mindern. Jedoch wird dies auf
Kosten einer weniger wirkungsvollen Geräuschminderung erreicht.
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Ein
Teil des Geräuschs,
das sich durch den Kanal 2, 3, 4 fortbewegt,
wird sich in die Vertiefungen 7 ausbreiten. Am Boden der
Vertiefungen 7 wird das Geräusch in den Kanal 2, 3, 4 zurück reflektiert.
Das reflektierte Geräusch
wird verzögert
und ist daher phasenversetzt mit dem Geräusch im Kanal. Dies führt zu einer destruktiven
Interferenz des reflektierten Geräuschs und des Geräuschs im
Kanal, was eine signifikante Geräuschminderung
erzeugt. Die Geräuschminderungswirkung
wird optimiert, wenn das Geräusch
eine Frequenz besitzt, die einer Vertiefungstiefe D von ¼, ¾, 5/4
usw. der Wellenlänge
entspricht. Außerdem
wird die Wirkung auch verbessert, wenn sich die Vertiefungen über die
gesamte Breite des Kanals erstrecken und/oder wenn mehrere Vertiefungen
hintereinander vorgesehen sind.
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Bei
einem Staubsauger weist das Geräusch
aus dem Luftströmungserzeuger
seinen stärksten
Pegel innerhalb des Frequenzbereichs 1 kHz bis 5 kHz auf. Der Kühllüfter bei
einem getrennt gekühlten
Motor verbreitet Geräusche
bei einer etwas höheren
Frequenz innerhalb des Bereichs von 2 kHz bis 7 kHz.
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In
Tabelle 1 sind die bevorzugten Tiefen D der Vertiefungen 7 zum Dämpfen von
Geräuschen
innerhalb eines relevanten Frequenzbereichs angegeben:
Tabelle
1: Vertiefungstiefen und ihre entsprechenden Frequenzen einer maximalen
Dämpfung
entsprechend ¼, ¾, oder
5/4 der Wellenlänge.
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Wie
aus Tabelle 1 sichtbar wird, sollte die Vertiefungstiefe D – oder Höhe der Wandteile 8 – vorzugsweise
zwischen 17 mm und 86 mm betragen. Eine größere Tiefe ist besonders vorteilhaft,
da sie bei mehr Frequenzen innerhalb des relevanten Frequenzbereichs
eine Dämpfungswirkung
liefert.
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Ein
Geräuschminderungsmittel
gemäß der Erfindung
ist vorteilhaft, da das Geräuschminderungsmittel in
kanalbegrenzende Teile des Staubsaugers integriert ist und durch
ein Spritzgussverfahren in einem formbaren Kunststoffmaterial erzeugt
werden kann. Dies bedeutet, dass keine zusätzlichen schallschluckenden
Elemente im Staubsauger untergebracht werden brauchen.
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung ist in 3 dargestellt, wo sich eine
Reihe von dünnen Wandteilen 8 von
der oberen Kanalwand aus nach unten und in die Luftströmungskanäle 2, 3 erstreckt.
Hierdurch werden zwischen den dünnen
Wandteilen 8 eine Reihe von Vertiefungen 7 gebildet.
Die Länge
der dünnen
Wandteile 8 (d.h. die Tiefe D der Vertiefungen 7)
kann variieren, wie in der Figur angezeigt, um die Geräuschminderungsmittel
an verschiedene Frequenzen anzupassen.
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Bei
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
ist der obere Deckel 9 eines Staubsaugers mit einem Gitter 11 von
dünnen
Wandteilen 8 versehen, die eine Reihe von Zellen bilden,
welche als Geräuschminderungsvertiefungen 7 dienen,
siehe 4. Das Gitter 11 ist als Einheit auf
der Innenseite des Deckelteils 9 ausgebildet. Durch Verwendung
eines Gitters werden die Vertiefungen 7 unterteilt, so
dass Geräusche
daran gehindert werden, sich "seitwärts" in die Nuten oder
Vertiefungen hinab fortzubewegen. Das Gitter 11 ist vorteilhaft,
da es über
die gesamte Breite einer Kanalwand vorgesehen sein kann, was eine
signifikante Geräuschminderung
verursacht.
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Andere
Ausführungsformen
der Erfindung sind den 5 und 6 dargestellt.
In 5 kann die Geräuschminderung
in einem relativ kurzen Luftauslasskanal 4 vorgenommen
werden. In 6 ist die untere Kanalwand mit
Geräuschvertiefungen
versehen, die durch dünne
Wandelemente 14 getrennt sind.
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Wie
aus den verschiedenen Ausführungsformen
ersichtlich ist, weist das Geräuschminderungsprinzip gemäß der Erfindung
einen weiten Anwendungsbereich auf und kann verwendet werden, um
ungeachtet ihres Ursprungs Geräusche
in einem Staubsauger zu dämpfen,
die sich durch einen Kanal fortbewegen.
