排气栅格的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种排气栅格(10，20，30，40)。该排气栅格包括如下阵列，该阵列包括定义了通过该栅格的多个单独的非线性气流通路(14)的间隔轮叶(15)的阵列。该栅格被配置而使得偏转入射在该栅格上的声波以防止它们通过该通路。公开了排气栅格的各种配置，并且该排气栅格当例如被置于诸如真空吸尘器的排气出口的排气口(2)上时，降低了允许通过该栅格的噪声水平。
【专利说明】排气栅格
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种排气栅格。本发明还涉及一种包含有本发明的排气栅格的器具，诸如真空吸尘器。
【背景技术】
[0002]常见类型的真空吸尘器通常包括驱动风扇以产生气流的电机，以及收集容器。在使用中，该收集容器从空气的流动中去除污垢和碎屑并且空气随后通过排气口被排出至大气中。
[0003]真空吸尘器通常由于气流和电机而产生许多噪声。在大多数情况下，噪声主要通过真空吸尘器的喷嘴和外壳进行辐射。噪声离开外壳的一种路径是经由排气通道。由于排气通道在声学上“硬质”的外壁，大部分噪声能量被反射至筒外，导致了整个真空吸尘器的高噪声水平。
[0004]已知用于减少噪声输出的应对措施，但是许多措施都增加了流动阻力和/或占用外壳内的大量空间。已知的是在电机外壳/隔间内、和/或排气通道中提供吸声材料以减少噪声。
[0005]从US5289612获知，通过利用消音器来减少用户所遭受的风扇和电机的噪声。消音器位于排气口的末端，并且由一系列被配置为降低排放空气的能量并因此降低其噪声的挡板所形成。已经发现的是，使用消音器来降低排放空气的能量以减少由于排气所发出的噪声也会降低风扇所提供的抽吸压力，并且因此降低了真空吸尘器的效率及其清洁能力。
[0006]DE102010039483公开了一种用于在空气流中进行声音衰减的设备，其中利用交替的突起和凹进而增大声音阻尼构件的边缘长度，从而边缘上气流的速度大幅降低，由此气流的扰动被降低，因此减少了气流所发出的声音。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目标是提供一种有所改进的减少噪声的方式。
[0008]根据本发明的排气栅格的特征在于，所述气流重定向构件相对于彼此进行定位并且被成形而使得无论气流朝向所述气流重定向构件的方向或入射角度如何，实质上都没有通过在所述气流重定向构件之间的通路的线性气流路径。
[0009]已经发现，诸如真空吸尘器之类包含有风扇的设备产生具有声谱中的高音调噪声(哨声)的声波。该哨声被称作“叶片通过频率”并且由风扇的旋转速度和风扇叶片的数量来确定。该关系在以下等式I中示出。
[0010]叶片通过频率(Hz) =
[0011]风扇旋转速度(Hz) X叶片数量[等式I]
[0012]此外，声波也在更宽(宽带)频率上产生。这些声波可能由排放气体在表面上的流动、扰动以及来自例如在电机、风扇、轴承、排气或外壳部件中的某些结构组件的振动和结构固有声音而产生。[0013]在一些情况下，宽带和具体频率的声波行进通过排气口并且进入大气。从排气口所发出的声波可能会对用户导致烦躁或不适。
[0014]如果气流通路是部分非线性的，则这意味着至少一些声波可以直接通过它们而并不入射在轮叶上并且被反射回去，即存在着穿过气流通路的视线，一些声波可以通过该气流通路。然而，如果气流通路是完全非线性的，则不存在穿过轮叶的视线并且更多声波由于它们入射在轮叶上而被反射回去从而被阻止通过该气流通路。
[0015]有必要达到在增加被反射回去的声波数量的同时保持低气流阻力之间的平衡。已经发现，根据本发明实施例的栅格对于针对气流的阻力而言几乎没有或仅具有可忽略的影响，但是却减少了能够通过气流通路的声波的数量，因此在没有任何可感知的效率损失的情况下减少了噪声。
[0016]在优选实施例中，该气流重定向构件完全重叠以使得在它们之间没有线性气流路径。这表示实际上没有通过栅格的“视线”，意味着所有气流都被该重定向构件重新定向。这还意味着明显更大部分的声波被重定向回去并且无法通过栅格，因此实质性减少了通过栅格的噪声。优选地，该气流重定向构件被定位并且被配置为使得无论气流相对于栅格角度和气流重定向构件的角度的方向或入射角度如何，在它们之间都没有线性气流路径，从而无论该气流来自于哪个方向，它始终都会被该栅格重新定向。
[0017]优选地，每个气流重定向构件被成形为以实质上相反的方向将声波反射远离所述通路。理想情况下，声波以与它们朝向栅格行进的方向相反的方向而被重新定向。然而，只要它们不能通过栅格，它们可以以任意方向进行定向。气流重定向通路在形状上可以是扭曲或蜿蜒的。
[0018]在一些实施例中，该排气栅格可以包括多个轮叶并且因此该气流重定向构件可以包括每个轮叶的至少一部分。轮叶提供了一种对空气进行重新定向的良好方式并且能够轻易地使用最少数量的材料而形成。然而，所想到的是，该气流重定向构件可以由多个元件所制成，包括被定位以便实现所要求的允许空气流动通过栅格而实质上并不增加其对于气流的阻力同时减少通过栅格的声波数量的目标的条或杆。
[0019]每个轮叶可以具有阶梯式或弯曲的配置以在它们之间定义扭曲或蜿蜒形状的气流通路。扭曲通路允许经重定向的空气流动同时令声波得以被反射。例如，轮叶可以是S形并且足够接近彼此地定位而使得空气必须遵循它们之间的蜿蜒路径。在声波以直线行进并且无法遵循相同路径时，它们将无法通过栅格。
[0020]每个轮叶可以具有第一和第二部分的弯曲或平面部分。第二部分可以以一定角度从第一部分进行延伸以使得其处于气流路径中以对空气进行重新定向并且反射声波。
[0021]该排气栅格可以具有从第二部分的相对一端进行延伸的第三部分以对所述第二部分所重新定向的空气进行引导。该第三部分有助于使得气流阻力最小化并且在空气通过该通路时指引其远离栅格。该第三部分可以处于与第一部分所处的平面平行的平面之中。
[0022]优选地，该排气栅格包括可接合至器具外壳中的开口的框架并且空气重定向构件的阵列因此能够接合至所述框架或者与所述框架一体形成。这意味着该排气栅格可以被形成为用于随后在装配期间接合至器具的外壳的单一组件。
[0023]该气流重定向构件优选地被配置为在宽带频率范围内反射入射于其上的声波。
[0024]根据本发明，还提供了一种包括外壳以及根据本发明的排气栅格的器具，该排气栅格接合至该外壳。本发明的器具可以是真空吸尘器。
[0025]优选地，该器具包括风扇，并且排气栅格相对于来自所述风扇的气流的方向进行定向以使得声波将会被所述气流重定向构件朝着风扇和/或外壳内部反射回去而并不通过所述通路。通过对该排气栅格进行定向，气流重定向构件能够被定位为确保气流阻力被保持为最小值同时尽可能多的声波得以被反射。
[0026]优选地，该气流重定向构件以间隔重叠的关系相对于彼此进行定位，并且被配置为使得无论该栅格相对于朝向其的气流方向的角度如何，入射在网格上的所有空气都被所述气流重定向构件所转移。
[0027]在优选实施例中，能够将吸声材料定位在外壳之中以使得所述重定向构件所反射的声音将被所述材料所吸收。这具有声音在器具内快速衰减的优势。
[0028]本发明的这些和其它方面将参考随后所描述的实施例进行阐述并且将会因此而
变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]现在将参考所附示意图仅通过示例对本发明的实施例进行描述，所附示意图中:
[0030]图1示出了包括本发明第一实施例的排气栅格的真空净化器的横截面侧视图；
[0031]图2示出了图1的排气栅格的下游侧的视图；
[0032]图3示出了沿图2中的线A-A的图1和2的排气栅格的横截面侧视图；
[0033]图4示出了本发明第二实施例的排气栅格的横截面侧视图；
[0034]图5示出了本发明第三实施例的排气栅格的横截面侧视图；以及
[0035]图6示出了本发明第四实施例的排气栅格的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0036]现在参考图1，示出了真空吸尘器1，其具有由包含在电机仓7中的电机5所驱动的风扇3，以及排气管2。排气管2包含吸声材料4和过滤器6，并且被排气栅格10所覆盖的过滤器。
[0037]图2和3更为详细地示出了本发明第一实施例的排气栅格10。栅格10包括框架
11、12，以及被框架11、12所包围的诸如轮叶15的多个气流重定向构件。框架11、12还包括支撑构件13，其垂直于轮叶15进行延伸并且与之相连接以为轮叶15提供加固。栅格10进一步包括多个非线性气流通路14，其中通路14形成在每个相邻轮叶15之间。可以使用可替换的气流重定向构件来替代轮叶，诸如以彼此重叠间隔的关系进行定位以形成声波无法轻易沿其行进的实质上非线性的气流通路的杆或条。
[0038]栅格10被定位在排气管3的末端之上以使得排放气体B必须经由多个通路14行进穿过栅格10以排放至大气。
[0039]吸声材料4位于排气管2中以使得行进穿过排气管2的声波C接触到该吸声材料4并且有所衰减。吸声材料4可以包括减少声波C的声能的任意材料，例如多孔绝缘材料，诸如矿物棉或玻璃棉、微孔板或聚合物泡沫。吸声材料4的组成、密度、形状和位置可以被选择为在裳减具体频率范围方面是特别有效的，诸如由风扇3所广生的可能闻于2000Hz的哨声。吸声材料4的上述属性也可以被选择为在衰减宽带频率范围方面是特别有效的。[0040]在所图示的示例中，每个轮叶15包括总体上包括延长的鳍状元件的上游、中间和下游构件16、17、18。每个轮叶15的上游构件16是轮叶15的与排气管2最为接近的部分并且下游构件18则与排气管2间隔开来。每个上游构件16被配置为使得其具有与排气口2中的排放气体B的方向平行或者成锐角的主表面23，从而到来的排放气体B在所述通路14的任一侧通过主表面23引导至每个通路14之中。
[0041]每个下游构件18具有被配置为在排放气体B离开栅格10时对其进行指引的主表面24。流过通路14的排放气体B将在所述通路14的任一侧在平行于下游构件18的主表面24的方向上被引导。增加每个下游构件18的宽度Wl能够提升其指引排放气体B的能力。在真空吸尘器的情况下，排放气体B可以被指引而使得其在离开栅格10时并不直接流至地板上，以防止排放气体将地板上的灰尘吹进空气之中。这能够通过对下游构件18的主表面24进行定位而使得它们在从栅格10的上游观察时关于地板呈现向上的角度而得以实现。
[0042]每个中间构件17连接上游和下游构件16、18而使得上游和下游构件16、18从中间构件17的远端进行延伸。每个中间构件17包括与到来的排放气体B成角度的声音反射表面19。每个中间构件17的反射表面在相邻通路14中形成扭结以使得穿过所述通路14的视线被遮挡，并且通路14在形状上是非线性或扭曲的。通常，轮叶15的配置可以是使得气流通路14以及到气流通路14的入口被部分挡住。
[0043]每个反射表面19呈现角度而使得从排气管2入射至栅格10上的大部分声波C撞击反射表面19并且朝向吸声材料4被反射回去并且被防止经气流通路14而通过栅格10。以这种方式，声波C可能多次受到吸声材料4的衰减属性的影响:当它们初次顺着排气管2朝着排气栅格10行进时以及当随后在它们每次从表面被反射并返回重新与吸声材料4相接触时，该表面例如反射表面19或排气管2的壁。因此，声波C的衰减有所增加并且从排气管2发射至大气中的噪声水平有所降低。反射表面19可以被定位为通过令反射表面19关于栅格侧方构件11、12成角度而以所期望的方向反射声波C，该网格侧方构件11、12因此垂直于排放气体B的流动方向进行定位。反射表面19还可以被定位为通过令整个栅格10关于排放气体B的流动方向成角度而以所期望方向反射声波C。
[0044]该上游、中间和下游构件16、17、18均被配置为使得排放气体B通过每个通路14的流动被限制得尽可能小，同时仍然提供以上所描述的声音反射属性，并且因此每个通路14具有相对低的气流阻力。通过通路14的低流动阻力可以保持排放气体B的流动速度，因此与具有高流动阻力的排气栅格相比提供了更好的风扇3的性能。在真空吸尘器2的情况下，有所减小的排气栅格10的流动阻力可以导致有所提升的抽吸性能。另外，平滑的排放气体B流过每个通路14可以通过防止快速流动波动和/或促进层式流态而减少排放气体B在其通过通路14时所产生的噪声，从而排气栅格10并不会生成明显数量的附加噪声。在一个实施例中(未示出)，上游、中间和下游构件16、17、18之间的接口具有圆形边缘以促进排放气体B通过通路14的平滑流动。
[0045]中间构件17被配置为使得其用作“声学硬壁”，其呈现刚性以增加声波C从反射表面19的反射而不是允许所有声波C通过中间构件17，其中声波C因此将能够去往大气。这能够通过增加中间构件17的厚度和/或以例如塑料或金属之类的具有良好声音反射属性的“声学硬质”材料制造中间构件17来实现。在一个实施例中，中间构件17可以具有改善反射表面19的声音反射属性的涂层。
[0046]排气栅格10可以由例如塑料或金属的耐久性材料制造，其足够耐用以保护排气管2内的组件免于磨损。排气网格10的部分封闭遮挡通路14和/或减少穿过通路14的视线的轮叶15的配置可以有助于减少对于排气管2中的组件(例如HEPA过滤器或风扇3的叶片)的损伤。排气栅格10可以执行反射排气管2中的声波C以减少从排气管2发出的噪声以及保护排气管2内的组件的组合功能，因此排气栅格10可以相对于使用了单独的手段来保护组件并降低噪声水平的系统而节省了系统的空间和/或制造材料。在排气栅格10定位于排气管2的末端的情况下，排气栅格10可以提供该器具的最新特征以将声波C在它们进入大气之前反射回排气管2之中。
[0047]排气栅格10包括铰链8以使得其可以枢轴连接至排气管2。在可替换实施例中(未示出)，排气栅格10可以与排气管2整体形成或者通过例如粘合剂或螺栓之类的适当的已知固定手段与之连接。可移除或铰链连接的栅格10可以允许出于清洁目的和/或替换组件的目的而轻易对排气管2内部进行访问，上述组件例如吸声材料4、过滤器6或排气栅格10。
[0048]图4示出了根据第二实施例的排气栅格20。与第一实施例相同，排气栅格20包括多个轮叶15，并且在其间形成多个通路14。第一和第二实施例之间的差异在于，每个轮叶15进一步包括主导构件21，其连接至上游构件17并且具有第二声音反射表面或挡板22。如之前所描述的第一反射表面19那样，第二反射表面22也关于排放气体B的流动成角度，以使得声波C撞击第二反射表面22并且朝向吸声材料4进行反射。以这种方式，当它们初次顺着排气管2朝着排气栅格10行进时以及当随后在它们每次从例如反射表面22或排气管2的壁的表面被反射并且返回重新与吸声材料4相接触时，声波C多次受到吸声材料4的衰减属性的影响。第二反射表面22可以增加排气栅格10向吸声材料4反射声波C的整体表面面积，并且因此可以降低从排气管2发出并进入大气的噪声水平。此外，每个轮叶15的总体反射表面有所增加的面积可以允许每个轮叶15进一步分开地进行定位以实现相同数量的声波C的反射，并因此在每个通路14的横截面面积较大时可以减少所需要的轮叶15的总数并且/或者允许通过每个通路14的空气阻力有所减小。
[0049]当在排放气体B的流动方向进行观察时，相邻的第一反射表面19和/或第二反射表面22可以被配置为重叠以增加排气栅格10、20可用于反射声波C的总表面，并且因此增加声波C的反射，减少所需轮叶15的总数和/或允许相邻轮叶15之间的间距有所增加。
[0050]图5不出了根据第三实施例的排气栅格30。与第一实施例相同,排气栅格30包括多个轮叶15，并且在其间形成多个通路14。第一和第三实施例之间的差异在于，每个轮叶15的下游构件被省略。如本发明的第一实施例那样，每个轮叶15包括具有与排放气体B的方向平行或者成锐角的主表面23的上游构件16，从而到来的排放气体B在所述通路14的任一侧被主表面23引导至每个通路14之中。
[0051]每个轮叶15进一步包括连接至所述轮叶15的上游构件16并且具有与到来的排放气体B成角度的声音反射表面19的中间构件17。每个中间构件17的反射表面19在相邻通路14中形成扭结而使得穿过所述通路14的视线被遮挡。
[0052]每个反射表面19形成角度而使得进入通路14并且撞击反射表面19的声波C被朝向吸声材料4反射回通路之外。[0053]图6示出了根据第四实施例的排气栅格40。与第一实施例相同，排气栅格40包括多个轮叶15，并且在其间形成多个通路14。第一和第四实施例之间的差异在于，每个轮叶15的上游构件被省略。如本发明的第一实施例那样，每个轮叶15包括具有被配置为在排放气体B离开栅格10时对其进行指引的主表面24的下游构件18。流过通路14的排放气体B将在所述通路14的任一侧被在与下游构件18的主表面24相平行的方向上进行引导。
[0054]每个轮叶15进一步包括连接至轮叶15的下游构件18并且具有与到来的排放气体B成角度的声音反射表面19的中间构件17。每个中间构件17的反射表面19在相邻通路14中形成扭结而使得穿过所述通路14的视线被遮挡。
[0055]每个反射表面19形成角度而使得进入通路14并且撞击反射表面19的声波C被朝向吸声材料4反射回通路之外。
[0056]将要意识到的是，以上所描述的本发明实施例的栅格总体上包括定义了其间的气流通路的轮叶，并且该轮叶可以被配置为使得部分轮叶包括一个或多个表面或挡板以将入射在栅格上的声波从该栅格反射开来并且防止这样的声波经该通路而通过该栅格。优选的是，该轮叶中诸如挡板部分的部分以与栅格框架的平面小于45度的角度进行定向而实现所期望的声波反射。
[0057]在以上所描述的实施例中，上游、中间、下游和/或主导构件16、17、18、20被整体形成以包括每个轮叶15。然而，在可替换实施例中，上游、中间、下游和/或主导构件16、17、18、20可以通过粘合剂或螺栓相互连接。在一个实施例中(未示出)，排气栅格10、20、30,40由一片材料所形成，而用这片材料切除或铣掉的部分来形成通路14，在通路14之间的剩余材料区域则形成轮叶15。在另一个实施例中，栅格10、20、30、40可以由排气管2的壁所形成。该实施例可以减少所需组件数量并且因此其制造可以更为简单和/或廉价。
[0058]虽然在以上实施例中吸声材料4位于排气管2之中，但是在可替换实施例中(未示出)，吸声材料可以另外处于电机仓7中。反射表面19、22因此被配置为将声波C反射至电机仓7之中以便被吸声材料14所衰减。在另外的实施例中(未示出)，排气管2和电机仓7都包含有吸声材料4。
[0059]虽然在以上实施例中吸声材料4位于排气管2或电机仓7中以对声波C进行衰减，但是在可替换实施例中(未示出)，省去了单独的吸声材料4而是以吸声材料4来制造排气管2和/或电机仓7。在又一个实施例中(未不出)，吸声材料4被完全省略,并且相反，(多个)反射表面19、22被配置为将声波C反射回排气管2和/或电机仓7中。该实施例的制造可以更为简单和/或廉价，并且仍然可以减少从真空吸尘器I所发出的噪声，因为声波C仍然在它们行进通过排放气体和/或从真空吸尘器I的内表面进行反射而有所衰减，上述内表面诸如排气管2、电机5和电机仓7的表面。
[0060]虽然在以上所描述的实施例中，在排放气体B的方向上进行观察时，穿过每个通路14的视线被完全遮挡，但是在可替换实施例中(未示出)，穿过每个通路14的视线可以仅被部分遮挡。在这样的可替换实施例中，一部分声波C能够通过该通路并且因此从排气管2发出。然而，其余部分的声波C仍然将被反射表面19、22反射回排气管2中，并且因此从排气管2所发出的整体噪声水平与并未实施排气栅格10、20、30、40的情况相比仍然是较低的。
[0061]虽然在以上所描述的实施例中，排气栅格10、20、30、40被描述为与真空吸尘器I一起使用，但是应该认识到，排气栅格10、20、30、40也可以与具有排放流体流的其它机械设备一起使用，这类设备例如滚筒式烘干机、干手/干发器、冷却系统和燃烧引擎。
[0062]虽然在以上所描述的实施例中，轮叶15在排气栅格10、20、30、40的侧方构件11、12之间进行延伸，但是在可替换实施例中(未示出)，轮叶15可以在排气栅格10、20、30、40的顶部和底部之间延伸。在该实施例中，下游构件18将能够在相对于侧方构件11、12的方向对排放气体进行指引。
[0063]将要意识到的是，术语“包括”并不排除其它要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”(“a”或“an”)并不排除多个。某些措施仅在相互不同的从属权利要求中被引用的仅有事实并非指示这些措施的组合无法被加以利用以获得益处。权利要求中的任意附图标记都不应当被理解为对权利要求的范围进行限制。
[0064]虽然在本申请中已经针对特定特征组合而形成了权利要求，但是应当理解的是，本发明的公开范围还包括这里明确或隐含公开的任意新颖特征或任意新颖的特征组合或者其任意概括形式，而无论其是否与当前在任意权利要求中请求保护的相同发明相关以及其是否像根系发明那样解决了任意或所有的相同技术问题。 申请人:因此认为可以在本申请或者从其得出的任意进一步申请的申请过程期间针对这样的特征和/或特征组合而形成新的权利要求。
【权利要求】
1.一种排气栅格，包括气流重定向构件(15)的阵列，所述气流重定向构件(15)以间隔重叠的关系相对于彼此进行定位以在其间定义通路(14)而使得实质上所有入射于所述栅格上的空气都被所述气流重定向构件(15)通过所述通路(14)而转移，同时声波被所述气流重定向构件(15)所反射而防止它们通过所述通路(14)，其特征在于，所述气流重定向构件(15)相对于彼此进行定位并且被成形为使得无论气流朝向所述气流重定向构件(15)的方向或入射角度如何实质上都没有通过所述气流重定向构件之间的所述通路(14)的线性气流路径。
2.根据权利要求1所述的排气栅格，其中所述气流重定向构件被成形为使得所述通路在形状上是扭曲或蜿蜒的以允许空气流动，但是实质上防止声波从中通过。
3.根据权利要求2所述的排气栅格，包括多个轮叶(15)，所述气流重定向构件包括每个轮叶(15)的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的排气栅格，其中每个轮叶(15)具有阶梯状或弯曲的配置以在其间定义扭曲的气流通路。
5.根据权利要求4所述的排气栅格，其中每个轮叶(15)包括第一部分和第二部分(16)，所述第二部分(17)以一定角度从所述第一部分进行延伸从而其将处于所述气流路径中以对空气进行重定向并且反射声波。
6.根据权利要求5所述的排气栅格，其中第三部分(18)从所述第二部分(17)的相对一端进行延伸以对被所述第二部分所重定向的空气进行引导。
7.根据权利要求6所述的排气栅格，其中所述第三部分(18)处于与所述第一部分所处平面相平行的平面之中。
8.根据之前任一项权利要求所述的排气栅格，包括用于接合至器具的外壳(I)中的开口⑵的框架(11，12)，所述空气重定向构件(15)的阵列接合至所述框架(11，12)或者与之一体形成。
9.一种器具，包括外壳(I)以及安装至所述外壳(I)的根据权利要求1至8中任一项所述的排气栅格。
10.根据权利要求8所述的器具，包括在所述外壳中的吸声材料(4)，所述吸声材料被定位而使得被所述轮叶(15)所反射的声波将被所述材料所吸收。
11.根据权利要求9或10所述的器具，包括真空吸尘器(I)。
【文档编号】A47L9/00GK103705176SQ201310482455
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】M·范登博施, D·希佩斯 申请人:皇家飞利浦有限公司