Узел вентилятора для пылесоса
Узел вентилятора (400) содержит двигатель (100), крыльчатку (200), присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей, и диффузор (300), имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки. По первому варианту лопасти диффузора содержат первый и второй участки, причем второй участок отходит под углом от первого участка, смежного с внешней окружностью крыльчатки, а лопасти имеют разные соотношения высот второго и первого участков. По второму варианту ряд лопастей разбит на группы так, что одна группа содержит лопасти со сторонами, смежными с внешней окружностью крыльчатки, которые имеют разные углы наклона, а группы расположены в повторяющемся порядке. По третьему варианту половина и более передних концов ряда лопастей диффузора, смежных с внешней окружностью крыльчатки, имеет наклонную часть и вертикальную часть, отходящую от нее, а лопасти, имеющие только наклонный и наклонный и вертикальный участки, расположены поочередно. Снижается шум вентилятора. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 15 ил.
ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
В соответствии с §119(а) раздела 35 Свода законов США приоритет данной заявки заявляется по корейской заявке на изобретение №2005-114069, которая подана 28 ноября 2005 года в корейское Бюро по Интеллектуальной Собственности и описание которой включено в данный документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к пылесосу. Более конкретно, данное изобретение относится к узлу вентилятора для пылесоса.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как правило, пылесосы создают всасывающее усилие, которое втягивает пыль вместе с окружающим воздухом, а затем отделяет пыль от воздуха и улавливает ее, используя пылеулавливающее устройство. На фиг.1 представлен пример пылесоса, известного из уровня техники. Как видно из фиг.1, пылесос 1 содержит всасывающую щетку 2, узел 3 удлинительной трубки и корпус 4 пылесоса. На нижней стороне всасывающей щетки 2 имеется всасывающее окно (не показано) для втягивания пыли с очищаемой поверхности. Узел 3 удлинительной трубки соединяет всасывающую щетку 2 и корпус 4 пылесоса и образует канал для пыли, втянутой через всасывающую щетку 2. Корпус 4 пылесоса содержит пылеулавливающее устройство 6 и узел 7 вентилятора. Пылеулавливающее устройство 6 отделяет пыль от втянутого воздуха и улавливает ее. В пылеулавливающем устройстве 6 может быть использован мешок для пыли или циклонный пылеуловитель. Узел 7 вентилятора создает всасывающее усилие, необходимое для втягивания воздуха.
Узел 7 вентилятора содержит двигатель 9, крыльчатку (не показана) и диффузор 8. Крыльчатка соединена с вращающимся валом двигателя 9 и приводится во вращение двигателем 9, создавая всасывающее усилие, необходимое для втягивания воздуха. Диффузор 8 направляет к двигателю 9 воздух, выбрасываемый от крыльчатки. Поэтому втянутый воздух охлаждает двигатель 9 и выходит наружу, проходя через выпускное окно 5 корпуса 4 пылесоса.
Описанный выше обычный двигатель вентилятора создает шум воздушного потока, вызванный полем потока, который образуется вокруг окна для всасывания воздуха, сталкивается с лопастями крыльчатки и создает шум с частотой прохождения лопасти (ЧПК), вызванный взаимодействием вращающихся лопастей крыльчатки и неподвижных лопастей диффузора. Под шумом ЧПК понимается максимальный шум, образованный на ЧПК, с которой вращается крыльчатка, имеющая определенное число лопастей, и на частоте, соответствующей целому кратному ЧПК. Шум ЧПК в пылесосе часто очень неприятен для пользователя, поскольку является высокочастотным звуком.
В корейской патентной регистрации №457551 описан предназначенный для решения этой проблемы двигатель вентилятора, в котором верхний конец крыльчатки выступает больше, чем нижний конец, а наклонная часть выполнена так, что нижний конец входной части диффузора выступает больше, чем верхний конец. В такой конструкции воздух проходит через нижний конец входной части крыльчатки и вводится сначала по направлению к диффузору, предотвращая, таким образом, образование вихря воздуха в верхнем конце входной части диффузора и, следовательно, уменьшая шум ЧПК.
Однако вследствие выступания нижнего конца входной части диффузора, воздушный поток на этом конце может стать турбулентным и вызвать многочисленные вихри воздуха. В то же время, лопасти диффузора, передние концы которых наклонены под тем же углом, могут вызывать шум ЧПК, поскольку происходит наложение одинаковых частот.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один аспект данного изобретения состоит в устранении по меньшей мере указанных выше проблем и/или недостатков и в достижении по меньшей мере преимуществ, описанных ниже. Следовательно, один аспект данного изобретения состоит в создании узла вентилятора для пылесоса, который может уменьшить шум, создаваемый вихрем воздуха, за счет предотвращения образования вихря воздуха в верхнем и нижнем концах входной части канала диффузора.
Для достижения описанных выше аспектов данного изобретения предлагается узел вентилятора для пылесоса, содержащий двигатель; крыльчатку, присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей; диффузор, имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки, причем каждая из лопастей диффузора имеет первый и второй участки, и второй участок отходит под углом от первого участка, смежного с внешней окружностью крыльчатки.
Лопасти диффузора могут быть сгруппированы так, что одна группа содержит заданное количество лопастей диффузора, имеющих разные соотношения высот второго и первого участков, а группы размещены в повторяющемся порядке. Предпочтительней, если в одной группе соотношения высот лопастей диффузора изменяются последовательно.
Узел вентилятора для пылесоса, выполненный в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения, содержит двигатель; крыльчатку, присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей; диффузор, имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки. Лопасти диффузора сгруппированы так, что одна группа содержит заданное количество лопастей диффузора, у которых одна сторона, смежная с внешней окружностью крыльчатки, имеет разные углы наклона, а группы размещены в повторяющемся порядке.
Лопасти диффузора на стороне, смежной с окружностью крыльчатки, могут содержать наклонный участок и вертикальный участок, который отходит вертикально от наклонного участка.
Узел вентилятора для пылесоса, выполненный в соответствии с еще одним вариантом выполнения данного изобретения, содержит двигатель; крыльчатку, присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей; диффузор, имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки, причем по меньшей мере 50% передних концов лопастей диффузора, смежных с внешней окружностью крыльчатки, содержат как наклонный участок, так и вертикальный участок, отходящий от наклонного участка по вертикали.
Лопасти диффузора могут быть расположены так, что лопасти, имеющие только наклонный участок, и лопасти диффузора, имеющие на переднем конце, смежном с внешней окружностью крыльчатки, как наклонный, так и вертикальный участки, расположены в повторяющемся порядке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенный аспект и другие признаки данного изобретения станут более ясными при подробном описании примеров выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой разрез, схематично изображающий обычный пылесос;
фиг.2 представляет собой вид сбоку в разрезе узла вентилятора для пылесоса, выполненного в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения;
фиг.3 представляет собой аксонометрический вид крыльчатки узла вентилятора для пылесоса, показанного на фиг.2;
фиг.4 представляет собой аксонометрический вид диффузора узла вентилятора для пылесоса, показанного на фиг.2;
фиг.5 представляет собой вид сверху диффузора, показанного на фиг.4;
фиг.6А-С соответственно представляют схематичные изображения разных конфигураций лопастей диффузора, показанного на фиг.4;
фиг.7 представляет собой вид в аксонометрии диффузора показанного на фиг.2 узла вентилятора для пылесоса, выполненного в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения;
фиг.8 представляет собой вид сбоку, изображающий лопасть диффузора, показанного на фиг.6;
фиг.9А-В представляют собой сравнительные графики шумов первой и второй частот прохождения лопасти (ЧПЛ) для данного изобретения и известного технического решения; и
фиг.10А-С представляют собой соответственно схематичные изображения разных конфигураций лопастей диффузора, показанного на фиг.7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи подробно описаны некоторые варианты выполнения данного изобретения.
В приведенном ниже описании для одинаковых элементов используются одинаковые обозначения даже на разных чертежах. Объекты, указанные в описании, например, детальная конструкция и элементы, приведены только для облегчения всестороннего понимания изобретения. Таким образом, очевидно, что данное изобретение может быть выполнено без указания этих объектов. Кроме того, не приведено подробное описание известных функций или конструкций, поскольку излишняя детализация внесла бы неясность в изобретение.
Как видно из фиг.2, в соответствии с вариантом выполнения данного изобретения узел вентилятора 400 для пылесоса содержит двигатель 100, верхнюю крышку 150, крыльчатку 200 и диффузор 300. Двигатель 100 вращает крыльчатку 200. Как правило, можно использовать двигатель для пылесоса, имеющий частоту вращения приблизительно 30000-36000 об/мин и мощность приблизительно 1000-2000 Вт. Однако в качестве двигателя 100 в соответствии с данным изобретением можно выбрать любой другой двигатель.
Обратимся к фиг.3. Верхняя крышка 150 закрывает верхнюю часть крыльчатки 200 и диффузора 300, образуя, таким образом, пространство, в котором вращается крыльчатка 200. Кроме того, верхняя крышка 150 препятствует утечке через верхний конец диффузора 300 воздуха, выбрасываемого из крыльчатки 200. Крыльчатка 200 приводится в движение двигателем 100 и образует всасывающее усилие, необходимое для втягивания воздуха. Крыльчатка 200 содержит верхнюю панель 220 и нижнюю панель 210 и ряд лопастей 230.
Верхняя панель 220 имеет форму диска, в центре которого расположено отверстие 250 для всасывания воздуха. Нижняя панель 210 также имеет форму диска, соответствующего верхней панели 220. Центральная часть нижней панели 210 закреплена на валу 110 двигателя (см. фиг.2). Лопасти 230 крыльчатки расположены радиально между верхней панелью 220 и нижней панелью 210 с определенными интервалами и могут быть изогнутыми. Воздух, втянутый через отверстие 250 для всасывания воздуха верхней панели 220, выбрасывается из крыльчатки 200 через ряд воздушных каналов, образованных лопастями 230 крыльчатки.
Диффузор 300 повышает давление воздуха, выбрасываемого из крыльчатки 200, и направляет воздух в двигатель 100. Обратимся к фиг.4 и 5. Диффузор 300 содержит панель 315, ряд лопастей 310 и ряд направляющих лопастей 330 (см. фиг.2). Панель 315 диффузора выполнена в форме диска и расположена между крыльчаткой 200 и двигателем 100. В центре панели 315 диффузора имеется сквозное отверстие 340, через которое проходит вал 110 двигателя. Лопасти 310 диффузора расположены радиально с определенными интервалами по внешней окружности панели 315 диффузора. Каждый промежуток между двумя лопастями 310 диффузора служит в качестве рассеивающего канала 360.
Передний конец лопасти 310 диффузора, смежный с крыльчаткой 200, образует вход рассеивающих каналов 360. При этом лопасти 310 диффузора могут быть изогнутыми. Направляющие лопасти 330 диффузора расположены радиально с определенными интервалами на нижней стороне панели 315 диффузора. Каждый промежуток между двумя направляющими лопастями 330 диффузора образует направляющий канал 370.
Форма направляющих лопастей 330 диффузора позволяет направлять воздух, втянутый из рассеивающих каналов 360, по направлению к двигателю 100. Кроме того, на панели 315 диффузора выполнено отверстие 350 для сообщения конца каждого рассеивающего канала 360 с направляющим каналом 370. Отверстие 350, окруженное верхней крышкой 150, образует выпускное отверстие рассеивающего канала 360. Поэтому воздух, прошедший через рассеивающие каналы 360, перемещается в направляющие каналы 370 через отверстие 350, а затем направляется к двигателю 100. На переднем конце каждой лопасти 310 диффузора выполнен наклонный участок 310А, который имеет заданный угол наклона в направлении протекания воздуха и образует вход 360А каждого рассеивающего канала 360.
Согласно варианту выполнения данного изобретения углы наклона наклонных участков 310А различаются, и лопасти 310 диффузора, наклонные участки 310А которых имеют разные углы наклона, классифицируются как одна группа. Если такие группы расположить так, что они повторяются, то можно предотвратить повышение шума ЧПК, который вызван наложением шумов одинаковых частот. Расположение лопастей 310 диффузора может быть различным. Например, три лопасти 311, 312 и 313 диффузора, содержащие наклонные участки 311А, 312А и 313А, имеющие соответствующие разные углы наклона θ1, θ2 и θ3 (θ1>θ2>θ3), можно расположить в последовательности, в которой углы наклона θ1, θ2 и θ3 увеличиваются, как показано на фиг 6А, или уменьшаются, как показано на фиг.6В. Как показано на фиг.6С, лопасти 311, 312 и 313 диффузора могут располагаться произвольно, то есть, независимо от углов наклона θ1, θ2 и θ3.
Шум, созданный наложением частот, можно значительно уменьшить по варианту выполнения данного изобретения, включающему соответствующее расположение лопастей 311, 312 и 313 диффузора, имеющих участки 311А, 312А и 313А с разным скосом или наклоном.
Как видно из фиг.7, в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения передний конец лопасти диффузора 320 образует входную часть 360А рассеивающего канала 360 и содержит наклонный участок 320А с заданным углом наклона в направлении протекания воздуха и вертикальный участок 320В, отходящий от наклонного участка 320А по вертикали.
Поскольку лопасть диффузора 320 содержит как наклонный участок 320А, так и вертикальный участок 320В, то можно ограничить образование вихрей воздуха на нижнем конце входной части 360А рассеивающего канала 360.
В частности, в другом варианте выполнения данного изобретения нижний участок переднего конца лопасти диффузора 320 преобразован в вертикальный участок 320В, имеющий такую заданную высоту Н2 (фиг.8), что нижний конец лопасти диффузора 320, которая контактирует с панелью 315 диффузора, не выступает, предотвращая, таким образом, образование вихря воздуха на нижнем конце рассеивающего канала 360. Кроме того, наклонный участок 320А, отходящий от верхнего конца вертикального участка 320В, направляет воздух, который проходит через нижний конец выпускного отверстия 240 (фиг.3) крыльчатки 200, в диффузор 300 до того, как воздух пройдет через самый верхний конец выпускного отверстия 240. Следовательно, можно предотвратить образование вихрей воздуха на нижнем конце рассеивающего канала 360. Более того, можно также предотвратить образование вихрей воздуха на верхнем и нижнем концах входной части 360А рассеивающего канала 360. В результате, можно полностью подавить шум, образованный двигателем вентилятора.
Эффективность снижения шума можно изменять в соответствии с соотношением высот (Н1:Н2) наклонных и вертикальных участков. Например, если Н1 обозначает высоту наклонного участка 320А, а граница Р (фиг.8) между наклонным участком 320А и вертикальным участком 320В находится рядом с панелью 315 диффузора, то высота Н2 вертикального участка 320В уменьшается, тогда как высота Н1 наклонного участка 320А увеличивается. В этом положении возрастает вероятность образования вихря воздуха на нижнем конце входной части 360А рассеивающего канала 360. Если граница Р находится рядом с верхним концом лопасти 320 диффузора, то высота Н1 наклонного участка 320А уменьшается, а высота Н2 вертикального участка 320В увеличивается. Поэтому возрастает вероятность образования вихря воздуха на верхнем конце входной части 360А рассеивающего канала 360.
Следовательно, необходимо принимать во внимание высоты наклонного участка 320А и вертикального участка 320В и отношение Н1:Н2 этих высот. Предпочтительней, если высота Н1 превышает высоту Н2, например, соотношение высот Н1:Н2 равняется примерно 6:4.
На графиках, приведенных на фиг.9А и 9В, сравниваются шумы ЧПК в зависимости от формы переднего конца лопастей диффузора для известного устройства и для варианта выполнения данного изобретения. График, представленный на фиг.9А, показывает результат измерения шума первой ЧПК. Если обратное давление составляет 2000 мм Н2О, то уровень шума для варианта выполнения данного изобретения составляет приблизительно 66 дБ, в то время как уровень шума для обычного устройства составляет приблизительно 74 дБ. То есть, в данном изобретении шум уменьшается приблизительно на 8 дБ.
График, представленный на фиг.9В, показывает результат измерения шума второй ЧПК, то есть гармоники ЧПК, соответствующей целому кратному первого шума. Если обратное давление составляет 2000 мм Н2O, то уровень шума для варианта выполнения данного изобретения составляет приблизительно 66 дБ, в то время как уровень шума для обычного устройства составляет приблизительно 73 дБ. Другими словами, в данном изобретении шум уменьшается приблизительно на 7 дБ. Таким образом, в варианте выполнения данного изобретения можно значительно уменьшить шум ЧПК по сравнению с известным уровнем техники.
Согласно другому варианту выполнения данного изобретения три лопасти 321, 322 и 323 диффузора, содержащие соответственно наклонные участки 321А, 322А и 323А и вертикальные участки 321В, 322В и 323В, в которых заданы разные соотношения высот Н1:Н2, расположены в порядке уменьшения высоты Н2, как показано на фиг.10А, и увеличения высоты Н2, как показано на фиг.10В. Как показано на фиг.10С, три лопасти 321, 322 и 323 диффузора можно установить произвольно.
Согласно данному изобретению вихри воздуха, образованные на нижнем конце передней части лопастей 321, 322 и 323 диффузора, так же как и шум, образованный наложением частот, можно уменьшить за счет соответствующего расположения лопастей 321, 322 и 323 диффузора, имеющих разные соотношения высот Н1:Н2 наклонных участков 321А, 322А и 323А и вертикальных участков 321В, 322В и 323В.
В данном изобретении лопасти диффузора могут содержать только наклонный участок 310А или/и наклонный участок 320А и вертикальный участок 320В. Эффект снижения шума высок, если по меньшей мере 50% лопастей диффузора имеют и наклонный участок 320А и вертикальный участок 320В. Кроме того, лопасти диффузора, имеющие только наклонный участок 310А, и лопасти диффузора, имеющие и наклонный участок 320А и вертикальный участок 320В, могут быть расположены поочередно одна за другой.
Ниже со ссылкой на фиг.2-4 описана работа рассмотренного выше узла 40 вентилятора для пылесоса.
При вращении двигателя 100 вращается и крыльчатка 200, закрепленная на валу 110 двигателя. При вращении крыльчатки 200 воздух втягивается через окно 250 для всасывания воздуха и выбрасывается в диффузор 300 через выпускное отверстие крыльчатки 200.
Воздух, выброшенный из крыльчатки 200, втягивается через входную часть 360А рассеивающего канала 360, проходит через рассеивающий канал 360 и выбрасывается в направляющий канал 370 через отверстие 350, которое является выпускным отверстием рассеивающего канала 360. Поскольку наложение одинаковых частот предотвращается за счет лопастей 310 диффузора, передние части которых расположены под разными углами, то можно предотвратить также и увеличение шумов ЧПК. На фиг.7 показано, что наклонный участок 320А и вертикальный участок 320В лопастей 320 диффузора ограничивают образование вихрей воздуха на верхнем и нижнем концах рассеивающего канала 360, сводя к минимуму шум ЧПК, вызванный вращением крыльчатки 200. Затем воздух, втянутый в направляющий канал 370, проходит через двигатель 100 и выбрасывается из корпуса пылесоса наружу через выпускное отверстие.
В соответствии с вариантом выполнения данного изобретения, шум ЧПК можно минимизировать путем предотвращения образования воздушных вихрей на верхнем и в нижнем концах входной части 360А рассеивающего канала 360. Кроме того, поскольку можно устранить наложение шумов одинаковой частоты, вызванных различными формами лопастей диффузора, то можно предотвратить и увеличение шума. Более того, можно поддерживать постоянное всасывающее усилие пылесоса за счет выбора такой конфигурации рассеивающего канала 360, при которой в каждом рассеивающем канале 360 создается одинаковое давление.
Несмотря на то, что изобретение представлено и описано со ссылкой на некоторые варианты его выполнения, очевидно, что специалисты в данной области техники могут выполнить различные изменения в форме и в деталях изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема правовой охраны изобретения, определенные прилагаемой формулой изобретения.
1. Узел вентилятора для пылесоса, содержащий двигатель, крыльчатку, присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей, и диффузор, имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки и имеющих каждая первый участок и второй участок, отходящий под углом от первого участка, смежного с внешней окружностью крыльчатки, при этом указанный ряд лопастей содержит заданное число лопастей, имеющих разные соотношения высот второго и первого участков.
2. Узел вентилятора по п.1, в котором соотношение высот второго и первого участков лопасти диффузора составляет примерно 6:4.
3. Узел вентилятора по п.1, в котором группы лопастей диффузора расположены в повторяющемся порядке.
4. Узел вентилятора по п.1, в котором соотношения высот лопастей диффузора в одной группе меняются последовательно.
5. Узел вентилятора для пылесоса, содержащий двигатель, крыльчатку, присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей, и диффузор, имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки, причем ряд лопастей диффузора разбит на группы таким образом, что одна группа содержит заданное число лопастей со сторонами, смежными с внешней окружностью крыльчатки, которые имеют разные углы наклона, а группы расположены в повторяющемся порядке.
6. Узел вентилятора по п.5, в котором каждая из ряда лопастей диффузора содержит первый и второй участки, причем второй участок отходит от первого под углом.
7. Узел вентилятора для пылесоса, содержащий двигатель, крыльчатку, присоединенную к двигателю с возможностью вращения и имеющую ряд лопастей, и диффузор, имеющий ряд лопастей, расположенных вдоль внешней окружности крыльчатки, причем по меньшей мере 50% передних концов ряда лопастей диффузора, смежных с внешней окружностью крыльчатки, имеют наклонную часть и вертикальную часть, отходящую вертикально от наклонной части, а лопасти диффузора расположены так, что лопасти, имеющие только наклонный участок, и лопасти диффузора, имеющие как наклонный, так и вертикальный участки на переднем конце, смежном с внешней окружностью крыльчатки, расположены поочередно.
