EP4018898A1 - Haushaltsgerät mit einem gebläse und einem strömungskanal - Google Patents

Haushaltsgerät mit einem gebläse und einem strömungskanal Download PDF

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EP4018898A1
EP4018898A1 EP21214645.0A EP21214645A EP4018898A1 EP 4018898 A1 EP4018898 A1 EP 4018898A1 EP 21214645 A EP21214645 A EP 21214645A EP 4018898 A1 EP4018898 A1 EP 4018898A1
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EP
European Patent Office
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sound
wall
flow
flow channel
fan
Prior art date
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Application number
EP21214645.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4018898B1 (de
Inventor
Amin Nezami
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Vorwerk and Co Interholding GmbH
Original Assignee
Vorwerk and Co Interholding GmbH
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/0081—Means for exhaust-air diffusion; Means for sound or vibration damping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • A47L5/24—Hand-supported suction cleaners
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

Definitions

  • the invention relates to a household appliance, in particular a soil cultivation appliance, with an appliance housing, a fan arranged in the appliance housing, an outlet opening formed in the appliance housing behind the fan in the direction of flow, and a flow channel which connects the outlet opening to the fan in a flow-conducting manner, with sound waves passing through the fan are generated, which cause resonances within the flow channel, which are characterized by standing waves that form between opposite inner walls of the flow channel.
  • Household appliances of the aforementioned type are known in the prior art. These are, for example, soil treatment devices, in particular vacuum cleaning devices, with a blower for sucking up dust and dirt from a surface to be cleaned.
  • the suction material is usually transferred into a suction material chamber by means of the blower and collected there, while air that has been cleaned through a filter flows to the blower and finally to the outlet opening.
  • a sound reduction wall is positioned in the flow duct, the wall plane of which is oriented parallel to a main flow direction of the air flow guided in the flow duct, with the sound reduction wall being positioned in the flow duct such that a maximum velocity amplitude of a sound velocity of in the air flow guided in the flow duct lies in the wall plane of the sound reduction wall, and wherein the sound waves form between the opposite inner walls of the flow duct, penetrating the sound reduction wall.
  • a sound-reducing wall is thus introduced into the flow channel or formed there in such a way that the wall plane of the sound-reducing wall lies exactly where the velocity amplitude of the sound velocity has a maximum.
  • the sound reduction wall is thus at a distance from the inner wall of the flow channel and lies essentially in the center within an opening cross section of the flow channel, namely where the sound velocity has a maximum.
  • the sound-absorbing sound reduction wall is located exactly where a particularly large amount of sound energy is conducted in the air flow. Since the noise reduction wall also runs parallel to the main flow direction of the air flow in the flow channel, the air flow is not significantly impeded, so that the suction power of the fan or household appliance remains as high as possible.
  • the sound reduction wall is arranged within the flow channel of the household appliance in such a way that the air flow conveyed by the fan can flow to the outlet opening within the flow channel with the lowest possible pressure loss, while on the other hand the sound generated by the fan is optimally reduced.
  • the sound reduction wall is oriented essentially parallel to the direction of the air flow within the flow duct, while the sound waves form between the opposite inner walls of the flow duct, ie transversely thereto.
  • the household appliance which has such a noise reduction wall according to the invention can in particular be a floor treatment appliance, in particular a cleaning appliance, which has a suction opening and a suction material chamber arranged in the main flow direction between the suction opening and the fan.
  • the sound reduction wall is particularly preferably positioned in the flow channel between the fan and the outlet opening. This means that the noise reduction wall is located on the pressure side or outlet side of the fan and is therefore arranged where the disruptive noise of the fan propagates through the air flow guided in the flow channel.
  • the sound reduction wall is preferably connected to opposite partial areas of the inner wall of the flow channel. Techniques such as gluing, welding or the like can be used for the connection.
  • the noise reduction wall can also be held by a support structure, which in turn is attached to the inner wall of the flow channel.
  • the sound reduction wall is arranged centrally in the flow channel in relation to an opening cross section of the flow channel.
  • this relates to an embodiment in which the flow channel is embodied symmetrically in a cross section (transverse to a longitudinal extension oriented in the main flow direction) and the sound reduction wall runs through a center of symmetry of the flow channel.
  • Sound waves generated by the fan of the household appliance cause resonances, which are characterized by so-called standing waves, which form between opposing partial areas of the flow channel.
  • the standing waves are caused by reflections from the reverberant inner walls of the flow channel, which do not allow any absorption of sound energy.
  • the phase-shifted sound velocity has an amplitude approaching zero on the reflecting hard inner walls.
  • the amplitude maximum of the sound velocity is located in a geometric center between the opposing partial areas of the inner wall of the flow channel.
  • the sound velocities of all resonance wavelengths of the sound propagating in the flow channel have a maximum in the center of a flow channel that is symmetrically designed in relation to the cross section. It is essential that the maximum amplitude of the sound velocity is in the middle of the flow channel, while the minimum amplitude of the sound velocity occurs on the reflecting inner walls of the flow channel. This applies to all modes propagating in a standing position in the opening cross section.
  • Cross-sectional shapes which correspond to a circular, oval or rectangular shape are preferred for the flow channel.
  • the sound reduction wall is preferably arranged in the respective flow channel in such a way that the sound reduction wall forms a plane of symmetry of the cross-sectional shape of the flow channel.
  • an inner wall of the flow duct and the sound reduction wall are at a distance from one another transversely to the main flow direction, which corresponds to a quarter wavelength ( ⁇ /4) of a sound wave emitted by the fan.
  • the flow channel is thus designed to match the resonance frequencies of the flow channel in such a way that the wavelength of an acoustically dominant sound wave and the width of the flow channel are matched to one another, namely in such a way that the distance between the sound reduction wall and the inner wall of the flow channel corresponds to a quarter wavelength.
  • the sound reduction wall comprises a fleece material or foam material.
  • the fleece material or foam material forms a flow-permeable noise reduction element, which ensures that the noise can propagate transversely to the noise reduction wall as unimpeded as possible.
  • it is essential that the sound reduction wall is as reflection-free as possible for the sound energy and that a large part of the sound energy is absorbed by the material of the sound reduction wall.
  • the sound energy is absorbed both over the longitudinal extension of the sound reduction wall in the main flow direction of the air flow and transversely to the longitudinal extension of the wall, namely via the wall thickness, ie the thickness of the sound reduction wall.
  • the amount of sound energy absorbed is proportional to the amount of surface area of the acoustically effective sound reducing wall.
  • the material used to form the sound reduction wall can also affect the amount of absorption. It has proven particularly advantageous to use a fiber-reinforced non-woven fabric. Based on the volume, the nonwoven can preferably be 20% to 40% fiber-reinforced. The non-woven fabric is very particularly preferably approximately 30% fiber-reinforced. Furthermore, the non-woven fabric can preferably be woven. In this context, fiber-reinforced means that the nonwoven fabric, which consists in particular of polypropylene or polystyrene, is reinforced with the aid of glass and/or carbon fibers.
  • the sound reduction wall has a wall thickness of several millimeters.
  • a wall thickness of between 1 mm and 10 mm has proven particularly advantageous.
  • the wall thickness is particularly preferably between 3 mm and 6 mm.
  • a wavelength range can be set which is optimally absorbed by the sound reduction wall. In this way, even minor changes in the sound wavelength can be compensated for, which are caused, for example, by a slightly changed rotational frequency of the fan or by a minor change in the shape of the flow channel.
  • FIG 1 1 initially shows a household appliance 1 in the form of a floor preparation appliance, designed here, for example, as a vacuum cleaner that is manually guided by a user.
  • the household appliance 1 has a handle 12 with which the user can guide the household appliance 1 over a surface to be cleaned in order to suck in suction material, ie dust and/or dirt, into a suction material chamber 8 .
  • the household appliance 1 has an electric motor-driven blower 3 which sucks up material from a suction opening 7 sucks into the suction material chamber 8.
  • the suction material is filtered out of the sucked-in air by means of a filter element 11 assigned to the suction material chamber 8 , so that only cleaned air flows further to the blower 3 .
  • the flow channel 5 In the direction of flow behind the fan 3, ie on the pressure side of the fan 3, there is a flow channel 5 which leads to an outlet opening 4.
  • the outlet opening 4 is located on a wall of an appliance housing 2 of the household appliance 1.
  • the flow channel 5, starting from the fan 3 to the outlet opening 4, specifies a main flow direction s for the air flow guided in the flow channel 5.
  • the flow channel 5 can also have a different shape, for example a rectangular cross section instead of a round cross section.
  • the flow channel 5 can also run in a straight line to the outlet opening 4 instead of being curved.
  • a sound reduction wall 6 is arranged in the flow channel 5, which consists here, for example, of a fiber-reinforced non-woven fabric.
  • a wall thickness d of the sound reduction wall 6 is here, for example, approximately 4 mm or less.
  • the sound reduction wall 6 in the flow channel 5 runs completely from the fan 3 to the outlet opening 4.
  • the sound reduction wall 6 it is also possible for the sound reduction wall 6 to be formed over only part of the length of the flow channel 5 and, for example, to be only a few centimeters.
  • the sound reduction wall 6 particularly preferably extends centrally within the flow channel 5, possibly even parallel to opposite inner walls 10 of a flow channel 5 with a rectangular cross section.
  • figure 2 shows a cross section of the flow channel 5 transverse to a longitudinal extent of the flow channel 5 in the main flow direction s.
  • the sound reduction wall 6 is arranged centrally within the flow channel 5, which is round in this case by way of example, in such a way that the sound reduction wall 6 forms a plane of symmetry of the cylindrical flow channel 5.
  • other shapes are also conceivable, as already mentioned, for example an oval or rectangular cross-sectional shape of the flow channel 5.
  • the sound reduction wall 6 is designed and arranged within the flow channel 5 in such a way that the sound reduction wall 6 runs parallel to the main flow direction s within the flow channel 5 on the one hand and is arranged centrally in the flow channel 5 on the other hand, namely in such a way that the distances a on both sides of the sound reduction wall 6 are identical.
  • the flow channel 5 can also only have a sound reduction wall 6 in sections of its longitudinal extent, or a plurality of sound reduction walls 6 one behind the other.
  • figure 3 shows a longitudinal section through a portion of the flow channel 5.
  • Two resonance modes with the wavelengths ⁇ /2 and 3 ⁇ /2 are shown as examples.
  • the distance a between the sound reduction wall 6 and the inner wall 10 of the flow channel 5 is dimensioned such that its amount corresponds to a quarter wavelength of a fundamental mode formed within the flow channel 5 .
  • the course of the illustrated vibration modes of the resonance wave reflects the locally varying amplitudes of the sound energy of the resonance wave, ie a velocity amplitude 9 of the sound velocity which is transverse to the main flow direction s of the air flow guided in the flow channel 5 .
  • the speed of sound has a maximum in the geometric Center of the flow channel 5, in which the distance a to the adjacent inner wall 10 on both sides of the sound reduction wall 6 is identical.
  • the sound reduction wall 6 is placed in precisely this plane, which is characterized by the maximum of the velocity amplitude 9, in order to absorb the sound energy there by means of the fleece material 24.
  • the velocity amplitude 9 or the sound energy is essentially equal to zero, so that it is not necessary or effective to place a sound absorption material there.
  • the propagation of the standing wave transversely to the sound reduction wall 6 is possible without hindrance, ie as reflection-free as possible, due to the sound-permeable property of the material of the sound reduction wall 6 .
  • the sound energy of the resonance wave formed in the flow channel 5 is effectively reduced, while at the same time the air flow can flow in the main flow direction s with as little pressure loss as possible through the flow channel 5 in the direction of the outlet opening 4 .
  • the efficiency of the noise reduction wall 6, ie the noise reduction in relation to a pressure loss within the flow channel 5, is for example 2:1 or more, which means a significantly higher efficiency compared to the prior art.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät (1), insbesondere Bodenbearbeitungsgerät, mit einem Gerätegehäuse (2), einem in dem Gerätegehäuse (2) angeordneten Gebläse (3), einer in Strömungsrichtung hinter dem Gebläse (3) in dem Gerätegehäuse (2) ausgebildeten Austrittsöffnung (4) und einem Strömungskanal (5), welcher die Austrittsöffnung (4) strömungsführend mit dem Gebläse (3) verbindet, wobei durch das Gebläse (3) Schallwellen erzeugt sind, welche innerhalb des Strömungskanals (5) Resonanzen verursachen, die durch stehende Wellen gekennzeichnet sind, die sich zwischen gegenüberliegenden Innenwandungen (10) des Strömungskanals (5) ausbilden. Um einen Wirkungsgrad der Schallreduzierung zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass in dem Strömungskanal (5) eine Schallreduzierungswand (6) positioniert ist, deren Wandebene parallel zu einer Hauptströmungsrichtung (s) der in dem Strömungskanal (5) geführten Luftströmung orientiert ist, wobei die Schallreduzierungswand (6) so in dem Strömungskanal (5) positioniert ist, dass ein Maximum einer Schnelleamplitude (9) einer Schallschnelle der in dem Strömungskanal (5) geführten Luftströmung in der Wandebene der Schallreduzierungswand (6) liegt, und wobei sich die Schallwellen unter Durchsetzung der Schallreduzierungswand (6) zwischen den gegenüberliegenden Innenwandungen (10) des Strömungskanals (5) ausbilden.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, insbesondere ein Bodenbearbeitungsgerät, mit einem Gerätegehäuse, einem in dem Gerätegehäuse angeordneten Gebläse, einer in Strömungsrichtung hinter dem Gebläse in dem Gerätegehäuse ausgebildeten Austrittsöffnung und einem Strömungskanal, welcher die Austrittsöffnung strömungsführend mit dem Gebläse verbindet, wobei durch das Gebläse Schallwellen erzeugt sind, welche innerhalb des Strömungskanals Resonanzen verursachen, die durch stehende Wellen gekennzeichnet sind, die sich zwischen gegenüberliegenden Innenwandungen des Strömungskanals ausbilden.
    • Stand der Technik
  • Haushaltsgeräte der vorgenannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Bei diesen handelt es sich beispielsweise um Bodenbearbeitungsgeräte, insbesondere Saugreinigungsgeräte, mit einem Gebläse zum Aufsaugen von Staub und Schmutz von einer zu reinigenden Fläche. Das Sauggut wird mittels des Gebläses üblicherweise in eine Sauggutkammer überführt und dort gesammelt, während durch einen Filter gereinigte Luft zu dem Gebläse und schließlich der Austrittsöffnung strömt.
  • Durch den Betrieb des Gebläses und eine damit verbundene Rotation der Gebläseschaufeln werden Schallwellen erzeugt, die unweigerlich beim Betrieb des Haushaltsgerätes für einen Nutzer hörbar werden. Um die damit verbundene Geräuschkulisse so weit zu reduzieren, dass der Nutzer diese nicht als störend empfindet, sind im Stand der Technik Schalldämpfer bekannt, welche in das Gerätegehäuse des Haushaltsgerätes eingebracht werden.
  • Des Weiteren ist es im Stand der Technik, beispielsweise auf dem Gebiet von Rohrschalldämpfern für Luftleitungen, bekannt, Strömungskanäle von innen mit einer perforierten Trägerstruktur auszustatten, die einen Akustikschaum oder ein Vlies trägt. Im Ergebnis steigt dadurch der Druckverlust, so dass bezogen auf ein Saugreinigungsgerät Sauggut nicht mehr so gut von einer zu reinigenden Fläche entfernt werden könnte, wie dies beispielsweise ohne einen solchen Schalldämpfer der Fall wäre. Um den negativen Effekt auf den Wirkungsgrad des Schalldämpfers auszugleichen, müsste das Saugreinigungsgerät mit einem leistungsfähigeren Gebläse bzw. Antriebsmotor ausgestattet werden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Haushaltsgerät der vorgenannten Art so weiterzubilden, dass von dem Gebläse emittierte Geräusche optimal reduziert werden, während gleichzeitig die Saugkraft so wenig wie möglich durch die Schallreduzierungsmaßnahme beeinträchtigt wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass in dem Strömungskanal eine Schallreduzierungswand positioniert ist, deren Wandebene parallel zu einer Hauptströmungsrichtung der in dem Strömungskanal geführten Luftströmung orientiert ist, wobei die Schallreduzierungswand so in dem Strömungskanal positioniert ist, dass ein Maximum einer Schnelleamplitude einer Schallschnelle der in dem Strömungskanal geführten Luftströmung in der Wandebene der Schallreduzierungswand liegt, und wobei sich die Schallwellen unter Durchsetzung der Schallreduzierungswand zwischen den gegenüberliegenden Innenwandungen des Strömungskanals ausbilden.
  • Erfindungsgemäß wird eine Schallreduzierungswand somit derart in den Strömungskanal eingebracht bzw. dort ausgebildet, dass die Wandebene der Schallreduzierungswand genau dort liegt, wo die Schnelleamplitude der Schallschnelle ein Maximum hat. Die Schallreduzierungswand ist somit von der Innenwandung des Strömungskanals beabstandet und liegt im Wesentlichen mittig innerhalb eines Öffnungsquerschnitts des Strömungskanals, nämlich dort, wo die Schallschnelle ein Maximum aufweist. Dadurch befindet sich die schallabsorbierende Schallreduzierungswand genau dort, wo besonders viel Schallenergie in der Luftströmung geführt wird. Da die Schallreduzierungswand darüber hinaus parallel zu der Hauptströmungsrichtung der Luftströmung in dem Strömungskanal verläuft, wird die Luftströmung nicht wesentlich behindert, so dass die Saugkraft des Gebläses bzw. des Haushaltsgerätes möglichst hoch bleibt. In anderen Worten wird die Schallreduzierungswand so innerhalb des Strömungskanals des Haushaltsgerätes angeordnet, dass die von dem Gebläse geförderte Luftströmung mit möglichst geringem Druckverlust innerhalb des Strömungskanals zu der Austrittsöffnung strömen kann, während andererseits der durch das Gebläse erzeugte Schall optimal reduziert wird. Die Schallreduzierungswand wird im Wesentlichen parallel zu der Richtung der Luftströmung innerhalb des Strömungskanals orientiert, während sich die Schallwellen zwischen den gegenüberliegenden Innenwandungen des Strömungskanals, d. h. quer dazu, ausbilden. Dadurch kann die von dem Gebläse erzeugte Luftströmung möglichst druckverlustfrei durch den Strömungskanal strömen, während gleichzeitig eine optimale akustische Absorption mittels der im Maximum der Schallschnelle angeordneten Schallreduzierungswand erfolgt. Im Gegensatz zum Stand der Technik wurde damit erkannt, dass die bekannten Dämpfungsmaßnahmen zu nah an der Innenwandung des Strömungskanals angeordnet sind, wo die Schallschnelle bereits schon ein Amplitudenminimum erreicht und Schallenergie somit nicht effektiv absorbiert werden kann. Durch die erfindungsgemäß platzierte Schallreduzierungswand kann ein Wirkungsgrad von Schallreduzierung zu Druckverlust auf bis zu 2:1 oder sogar darüber hinaus verbessert werden.
  • Das Haushaltsgerät, welches eine solche erfindungsgemäße Schallreduzierungswand aufweist, kann insbesondere ein Bodenbearbeitungsgerät, insbesondere ein Reinigungsgerät, sein, welches eine Saugöffnung und eine in Hauptströmungsrichtung zwischen der Saugöffnung und dem Gebläse angeordnete Sauggutkammer aufweist. Besonders bevorzugt ist die Schallreduzierungswand in dem Strömungskanal zwischen dem Gebläse und der Austrittsöffnung positioniert. Dies bedeutet, dass sich die Schallreduzierungswand auf der Druckseite bzw. Austrittsseite des Gebläses befindet und damit dort angeordnet ist, wo sich die störenden Geräusche des Gebläses durch die in dem Strömungskanal geführte Luftströmung ausbreiten. Die Schallreduzierungswand ist vorzugsweise mit gegenüberliegenden Teilbereichen der Innenwandung des Strömungskanals verbunden. Zur Verbindung können Techniken wie beispielsweise Kleben, Schweißen oder ähnliche verwendet werden. Die Schallreduzierungswand kann auch von einer Trägerstruktur gehalten sein, welche wiederum an der Innenwandung des Strömungskanals befestigt ist.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Schallreduzierungswand bezogen auf einen Öffnungsquerschnitt des Strömungskanals mittig in dem Strömungskanal angeordnet ist. Insbesondere betrifft dies eine Ausführungsform, bei welcher der Strömungskanal in einem Querschnitt (quer zu einer in Hauptströmungsrichtung orientierten Längserstreckung) symmetrisch ausgebildet ist und die Schallreduzierungswand durch ein Symmetriezentrum des Strömungskanals verläuft. Durch das Gebläse des Haushaltsgerätes erzeugte Schallwellen verursachen Resonanzen, welche durch sogenannte stehende Wellen gekennzeichnet sind, die sich zwischen gegenüberliegenden Teilbereichen des Strömungskanals ausbilden. Die stehenden Wellen entstehen durch die Reflexionen an den schallharten Innenwandungen des Strömungskanals, welche keine Absorption von Schallenergie zulassen. Die phasenversetzte Schallschnelle weist an den reflektierenden harten Innenwandungen demgegenüber eine gegen Null gehende Amplitude auf. Das Amplitudenmaximum der Schallschnelle befindet sich vielmehr in einer geometrischen Mitte zwischen den sich gegenüberliegenden Teilbereichen der Innenwandung des Strömungskanals. Die Schallschnellen aller Resonanzwellenlängen des sich in dem Strömungskanal ausbreitenden Schalls haben in der Mitte eines bezogen auf den Querschnitt symmetrisch ausgebildeten Strömungskanals ein Maximum. Wesentlich ist dabei, dass sich das Amplitudenmaximum der Schallschnelle in der Mitte des Strömungskanals befindet, während die Amplitudenminima der Schallschnelle an den reflektierenden Innenwandungen des Strömungskanals auftreten. Dies trifft auf alle sich in dem Öffnungsquerschnitt stehend ausbreitenden Moden zu. Bevorzugt sind für den Strömungskanal Querschnittsformen, welche einer Kreisform, Ovalform oder Rechteckform entsprechen. Die Schallreduzierungswand ist vorzugsweise so in dem jeweiligen Strömungskanal angeordnet, dass die Schallreduzierungswand eine Symmetrieebene der Querschnittsform des Strömungskanals bildet.
  • Des Weiteren wird insbesondere vorgeschlagen, dass eine Innenwandung des Strömungskanals und die Schallreduzierungswand quer zu der Hauptströmungsrichtung einen Abstand zueinander aufweisen, welcher einer viertel Wellenlänge (λ/4) einer von dem Gebläse emittierten Schallwelle entspricht. Der Strömungskanal wird somit passend zu den Resonanzfrequenzen des Strömungskanals so ausgebildet, dass die Wellenlänge einer akustisch dominanten Schallwelle und eine Breite des Strömungskanals aufeinander abgestimmt sind, nämlich so, dass der Abstand zwischen der Schallreduzierungswand und der Innenwandung des Strömungskanals einer viertel Wellenlänge entspricht. Grundsätzlich ist es auch möglich, bei mehreren relevanten Resonanzwellenlängen oder relevanten Nebenmaxima mehrere Schallreduzierungswände parallel zueinander innerhalb des Strömungskanals anzuordnen, nämlich beispielsweise einerseits in der Mitte des Strömungskanals und andererseits beispielsweise in einer Ebene, welche mittig zwischen der mittig in dem Strömungskanal angeordneten Schallreduzierungswand und der Innenwandung des Strömungskanals angeordnet ist.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Schallreduzierungswand ein Vliesmaterial oder Schaummaterial aufweist. Das Vliesmaterial oder Schaummaterial bildet ein strömungsdurchlässiges Schallreduzierungselement, welches dafür sorgt, dass die Schallausbreitung quer zu der Schallreduzierungswand möglichst ungehindert erfolgen kann. Im Sinne der Erfindung ist wesentlich, dass die Schallreduzierungswand für die Schallenergie so reflexionsfrei wie möglich ist und ein Großteil der Schallenergie von dem Material der Schallreduzierungswand absorbiert wird. Die Schallenergie wird sowohl über die Längserstreckung der Schallreduzierungswand in Hauptströmungsrichtung der Luftströmung absorbiert, als auch quer zu der Längserstreckung der Wand, nämlich über die Wandstärke, d. h. die Dicke der Schallreduzierungswand. Der Betrag der absorbierten Schallenergie ist proportional zu dem Betrag der Oberfläche der akustisch wirksamen Schallreduzierungswand. Das zur Ausbildung der Schallreduzierungswand verwendete Material kann darüber hinaus den Betrag der Absorption beeinflussen. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, einen faserverstärkten Vliesstoff zu verwenden. Bezogen auf das Volumen kann der Vliesstoff bevorzugt zu 20 % bis 40 % faserverstärkt sein. Ganz besonders bevorzugt ist der Vliesstoff zu ungefähr 30 % faserverstärkt. Des Weiteren kann der Vliesstoff bevorzugt gewoben sein. Faserverstärkt bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Vliesstoff, welcher insbesondere aus Polypropylen oder Polystyrol besteht, mit Hilfe von Glas- und/oder Kohlefasern versteift ist.
  • Schließlich wird vorgeschlagen, dass die Schallreduzierungswand eine Wandstärke von mehreren Millimetern aufweist. Insbesondere hat sich eine Wandstärke zwischen 1 mm und 10 mm als besonders vorteilhaft herausgestellt. Besonders bevorzugt beträgt die Wandstärke zwischen 3 mm und 6 mm. Über die Dicke der Schallreduzierungswand, d. h. deren Wandstärke, kann ein Wellenlängenbereich eingestellt werden, welcher von der Schallreduzierungswand optimal absorbiert wird. Somit können auch geringfügige Änderungen der Schallwellenlänge ausgeglichen werden, welche beispielsweise durch eine geringfügig geänderte Rotationsfrequenz des Gebläses oder durch eine geringfügige Formänderung des Strömungskanals verursacht werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät,
    Fig. 2
    einen Strömungskanal mit einer Schallreduzierungswand,
    Fig. 3
    eine Prinzipskizze der Funktion der Schallreduzierungswand.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Figur 1 zeigt zunächst ein Haushaltsgerät 1 in der Form eines Bodenbearbeitungsgerätes, hier beispielsweise als manuell von einem Nutzer geführter Staubsauger ausgebildet. Das Haushaltsgerät 1 weist einen Griff 12 auf, mit welchem der Nutzer das Haushaltsgerät 1 über eine zu reinigende Fläche führen kann, um Sauggut, d. h. Staub und/oder Schmutz, in eine Sauggutkammer 8 einzusaugen. Das Haushaltsgerät 1 verfügt über ein elektromotorisch angetriebenes Gebläse 3, welches Sauggut ausgehend von einer Saugöffnung 7 in die Sauggutkammer 8 saugt. Mittels eines der Sauggutkammer 8 zugeordneten Filterelementes 11 wird das Sauggut aus der eingesaugten Luft herausgefiltert, so dass lediglich gereinigte Luft weiter zu dem Gebläse 3 strömt. In Strömungsrichtung hinter dem Gebläse 3, d. h. auf der Druckseite des Gebläses 3, befindet sich ein Strömungskanal 5, welcher zu einer Austrittsöffnung 4 führt. Die Austrittsöffnung 4 befindet sich an einer Wandung eines Gerätegehäuses 2 des Haushaltsgerätes 1. Der Strömungskanal 5 gibt ausgehend von dem Gebläse 3 zu der Austrittsöffnung 4 eine Hauptströmungsrichtung s für die in dem Strömungskanal 5 geführte Luftströmung vor. Anstelle der hier lediglich beispielhaft gezeigten Ausführung kann der Strömungskanal 5 auch eine abweichende Form aufweisen, beispielsweise einen rechteckförmigen Querschnitt anstelle eines runden Querschnitts. Auch kann der Strömungskanal 5, anstatt gekrümmt, geradlinig zu der Austrittsöffnung 4 verlaufen. Des Weiteren ist es möglich, dass sich die Querschnittsform des Strömungskanals 5 in Richtung der Längserstreckung ändert.
  • In dem Strömungskanal 5 ist eine Schallreduzierungswand 6 angeordnet, welche hier beispielsweise aus einem faserverstärkten Vliesstoff besteht. Eine Wandstärke d der Schallreduzierungswand 6 beträgt hier beispielsweise ca. 4 mm oder darunter. In der hier beispielhaften Ausführung verläuft die Schallreduzierungswand 6 in dem Strömungskanal 5 komplett von dem Gebläse 3 bis zu der Austrittsöffnung 4. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schallreduzierungswand 6 nur über einen Teil der Länge des Strömungskanals 5 ausgebildet ist und beispielsweise eine Länge von nur wenigen Zentimetern aufweist. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Schallreduzierungswand 6 mittig innerhalb des Strömungskanals 5, gegebenenfalls sogar parallel zu gegenüberliegenden Innenwandungen 10 eines im Querschnitt rechteckförmigen Strömungskanals 5.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Strömungskanals 5 quer zu einer Längserstreckung des Strömungskanals 5 in Hauptströmungsrichtung s. Wie dargestellt, ist die Schallreduzierungswand 6 mittig innerhalb des hier beispielhaft runden Strömungskanals 5 angeordnet, nämlich so, dass die Schallreduzierungswand 6 eine Symmetrieebene des zylindrisch ausgebildeten Strömungskanals 5 bildet. Zu beiden Seiten der Schallreduzierungswand 6 besteht ein identischer Abstand a zu einem jeweiligen Teilbereich einer Innenwandung 10 des Strömungskanals 5. Neben der hier dargestellten zylindrischen Form des Strömungskanals 5 sind wie bereits erwähnt auch andere Formen denkbar, beispielsweise eine ovale oder rechteckige Querschnittsform des Strömungskanals 5. Wesentlich ist, dass die Schallreduzierungswand 6 so innerhalb des Strömungskanals 5 ausgebildet und angeordnet ist, dass die Schallreduzierungswand 6 einerseits parallel zu der Hauptströmungsrichtung s innerhalb des Strömungskanals 5 verläuft, und andererseits mittig in dem Strömungskanal 5 angeordnet ist, nämlich so, dass die Abstände a zu beiden Seiten der Schallreduzierungswand 6 identisch sind. Der Strömungskanal 5 kann bezogen auf seine Längserstreckung auch nur abschnittsweise eine Schallreduzierungswand 6, oder mehrere Schallreduzierungswände 6 hintereinander, aufweisen.
  • Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teilbereich des Strömungskanals 5. Dargestellt sind exemplarisch zwei Resonanzmoden mit den Wellenlängen λ/2 und 3 λ/2. Der Abstand a zwischen der Schallreduzierungswand 6 und der Innenwandung 10 des Strömungskanals 5 ist so bemessen, dass dessen Betrag einer viertel Wellenlänge einer innerhalb des Strömungskanals 5 ausgebildeten Grundmode entspricht. Der Verlauf der dargestellten Schwingungsmoden der Resonanzwelle gibt die örtlich variierenden Amplituden der Schallenergie der Resonanzwelle wieder, d. h. eine Schnelleamplitude 9 der Schallschnelle, welche quer zu der Hauptströmungsrichtung s der in dem Strömungskanal 5 geführten Luftströmung steht. Wie in Figur 3 erkennbar, hat die Schallschnelle, und damit auch die Schallenergie, ein Maximum in der geometrischen Mitte des Strömungskanals 5, in welcher der Abstand a zu der benachbarten Innenwandung 10 auf beiden Seiten der Schallreduzierungswand 6 identisch ist. Erfindungsgemäß wird in genau diese Ebene, welche durch das Maximum der Schnelleamplitude 9 gekennzeichnet ist, die Schallreduzierungswand 6 platziert, um die Schallenergie dort mittels des Vliesmaterials 24 zu absorbieren. Im Bereich der Innenwandung 10 des Strömungskanals 5 ist die Schnelleamplitude 9 bzw. die Schallenergie im Wesentlich gleich Null, so dass es dort nicht erforderlich ist oder wirksam wäre, ein Schallabsorptionsmaterial zu platzieren. Die Ausbreitung der stehenden Welle quer zu der Schallreduzierungswand 6 ist aufgrund der schalldurchlässigen Eigenschaft des Materials der Schallreduzierungswand 6 ungehindert, d. h. möglichst reflexionsfrei, möglich. Insgesamt wird somit die Schallenergie der in dem Strömungskanal 5 ausgebildeten Resonanzwelle wirkungsvoll reduziert, wobei gleichzeitig die Luftströmung möglichst druckverlustarm in Hauptströmungsrichtung s durch den Strömungskanal 5 in Richtung der Austrittsöffnung 4 strömen kann. Der Wirkungsgrad der Schallreduzierungswand 6, d. h. die Schallreduzierung in Relation zu einem Druckverlust innerhalb des Strömungskanals 5, beträgt beispielsweise 2:1 oder darüber hinaus, was verglichen mit einem Stand der Technik einen deutlich höheren Wirkungsgrad bedeutet.
    • Liste der Bezugszeichen
  • 1 Haushaltsgerät a Abstand
    2 Gerätegehäuse d Wandstärke
    3 Gebläse s Hauptströmungsrichtung
    4 Austrittsöffnung
    5 Strömungskanal
    6 Schallreduzierungswand
    7 Saugöffnung
    8 Sauggutkammer
    9 Schnelleamplitude
    10 Innenwandung
    11 Filterelement
    12 Griff

Claims (8)

  1. Haushaltsgerät (1), insbesondere Bodenbearbeitungsgerät, mit einem Gerätegehäuse (2), einem in dem Gerätegehäuse (2) angeordneten Gebläse (3), einer in Strömungsrichtung hinter dem Gebläse (3) in dem Gerätegehäuse (2) ausgebildeten Austrittsöffnung (4) und einem Strömungskanal (5), welcher die Austrittsöffnung (4) strömungsführend mit dem Gebläse (3) verbindet, wobei durch das Gebläse (3) Schallwellen erzeugt sind, welche innerhalb des Strömungskanals (5) Resonanzen verursachen, die durch stehende Wellen gekennzeichnet sind, die sich zwischen gegenüberliegenden Innenwandungen (10) des Strömungskanals (5) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungskanal (5) eine Schallreduzierungswand (6) positioniert ist, deren Wandebene parallel zu einer Hauptströmungsrichtung (s) der in dem Strömungskanal (5) geführten Luftströmung orientiert ist, wobei die Schallreduzierungswand (6) so in dem Strömungskanal (5) positioniert ist, dass ein Maximum einer Schnelleamplitude (9) einer Schallschnelle der in dem Strömungskanal (5) geführten Luftströmung in der Wandebene der Schallreduzierungswand (6) liegt, und wobei sich die Schallwellen unter Durchsetzung der Schallreduzierungswand (6) zwischen den gegenüberliegenden Innenwandungen (10) des Strömungskanals (5) ausbilden.
  2. Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1) ein Bodenbearbeitungsgerät, insbesondere ein Reinigungsgerät, mit einer Saugöffnung (7) und einer in Hauptströmungsrichtung (s) zwischen der Saugöffnung (7) und dem Gebläse (3) angeordneten Sauggutkammer (8) ist.
  3. Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallreduzierungswand (6) in dem Strömungskanal (5) zwischen dem Gebläse (3) und der Austrittsöffnung (4) positioniert ist.
  4. Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallreduzierungswand (6) bezogen auf einen Öffnungsquerschnitt des Strömungskanals (5) mittig in dem Strömungskanal (5) angeordnet ist.
  5. Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (5) in einem Querschnitt quer zu einer in Hauptströmungsrichtung (s) orientierten Längserstreckung symmetrisch ausgebildet ist und die Schallreduzierungswand (6) durch ein Symmetriezentrum des Strömungskanals (5) verläuft.
  6. Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwandung (10) des Strömungskanals (5) und die Schallreduzierungswand (6) quer zu der Hauptströmungsrichtung (s) einen Abstand (a) zueinander aufweisen, welcher einer viertel Wellenlänge (λ/4) einer von dem Gebläse (3) emittierten Schallwelle entspricht.
  7. Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallreduzierungswand (6) ein Vliesmaterial oder Schaummaterial aufweist.
  8. Haushaltsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallreduzierungswand (6) eine Wandstärke (d) von mehreren Millimetern aufweist, insbesondere eine Wandstärke zwischen 1 mm und 10 mm, besonders bevorzugt eine Wandstärke von 3 mm bis 6 mm.
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