清潔表面用的渦輪刷的製作方法
2023-05-09 09:35:11
專利名稱：清潔表面用的渦輪刷的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種清潔表面用的渦輪刷，例如用於清潔織物表面，掛毯，家具，絨面布，地毯等。
通常，渦輪刷具有配備硬毛的轉動刷，該刷由設有徑向葉片的渦輪帶動。轉動刷和渦輪被轉動地支承在外罩的兩個相應的殼體內。外罩具有抽氣口，其中放置轉動刷，以及位於轉動刷和渦輪之間的抽吸嘴。與抽氣裝置連接的抽氣管與抽吸嘴和渦輪殼體連通。
當抽氣裝置工作時，空氣流，塵土和其它碎屑通過抽氣口，抽吸嘴和抽氣管以及撞擊渦輪的葉片，引起它轉動。渦輪藉助齒帶傳輸轉動運動至刷子，以及帶硬毛的刷子轉動通過被清潔的表面(織物表面，它可能是墊層，掛毯，家具，絨面布，地毯等)，以及塵土和碎屑被抽氣裝置產生的空氣流抽走。
在這種類型的渦輪刷中，渦輪必須供給的動力除了要克服刷子和渦輪軸與它們的支承軸承之間產生的摩擦外，還要克服刷子硬毛與被清潔表面之間產生的摩擦。
當空氣流通過抽吸嘴以足夠的能量撞擊渦輪時，渦輪供給該功率。
為了發揮空氣流能量的最大效率，渦輪的葉片必須被抽吸嘴釋放的整個氣流撞擊。為此目的，渦輪通常定位成使其底部葉片對著抽吸嘴出口以及其外端非常接近外罩的底部。
渦輪這樣定位的缺點是由於離開抽吸嘴的氣流和渦輪葉片之間的間歇相互作用而產生的高空氣動力噪聲水平。
為了降低噪聲水平，曾嘗試增加葉片外端和外罩底部之間的距離。然而，這樣做的結果使渦輪功率減少。
本發明人認為，這種功率的減少是由於部分空氣流在渦輪殼體內倒流，設有傳輸能量至上述渦輪和變成耗散源。
本發明的目的是降低渦輪刷的噪聲水平，而又不損害渦輪供給的功率。
按照本發明，實現上述目的的方法是提供一種清潔表面用的渦輪刷，包括配備抽氣口的外罩，配備硬毛的轉動刷，具有配備葉片轉子的渦輪，與上述刷子工作連接，抽吸嘴和抽氣管與抽氣裝置連接，上述外罩具有殼體，上述渦輪被可轉動地支承著，以便繞轉動軸轉動，上述抽氣口位於上述刷子和上述渦輪之間，用以從上述抽氣口抽取空氣流，傳送至上述刷子和隨後至上述渦輪，其特徵在於上述渦輪的上述外罩具有至少一個唇部，從上述渦輪的葉片外端突起的距離為上述渦輪轉子直徑的約0.001％至約0.1％。
在特殊情況下，上述距離範圍為上述轉子直徑的約0.002％至約0.02％。
最好，上述距離為上述轉子直徑的約0.002％。
有利的是，上述至少一個唇部設成相對於平行於被清潔表面的軸的角度為約-60°至約180°，唇部的起點在上述渦輪轉動軸上並指向上述刷子，在相對於上述渦輪轉動方向的相反方向上測量的角度為正角度。
最好，上述角度範圍為約-40°至約130°。
有利的是，上述角度為約1°。
按照一項改型，上述角度為約120°。
有利的是，上述渦輪的上述外罩具有兩個唇部，從上述葉片的外端突起至上述距離，上述兩個唇部設成各相對於平行於被清潔表面軸的角度為約-60°至約180°，唇部的起點在上述渦輪轉動軸上並指向上述刷子，在相對於上述渦輪轉動方向的相反方向測量的角度為正角度。
最好，上述兩個唇部設成相對於平行於被清潔表面軸的角度由約-40°至約130°。
在特殊的情況下，上述兩個唇部中的一個設成相對於平行於被清潔表面軸的角度約20°，而另一個設成相對於被清潔表面軸的角度約45°。
有利的是，上述渦輪刷具有消聲器與上述渦輪的上述殼體連接，上述消聲器具有預定的體積和藉助擋板連接至上述渦輪的上述殼體，擋板具有預定數目的預定尺寸的孔，上述體積，上述孔數及其尺寸的數值足以阻尼至少一種預定的聲頻。
最好，上述消聲器的體積範圍為上述渦輪總體積的約1％至約20％，以及上述孔的直徑範圍為約0.5mm至約5mm和長度範圍為約0.5至約4mm，其數目範圍為1至100。
在特殊情況下，上述消聲器的體積為上述渦輪總體積的約7％，以及上述孔的直徑為約2.5mm和長度為約1.5mm，其數目等於35。
有利的是，上述擋板具有的孔隙率，即其孔隙與實體面積之比為約1％至約50％。
最好，上述孔隙率的範圍為約5％至約20％。
有利的是，上述消聲器具有的高度是相對於上述擋板和縱向橫截面的平面之間的相互作用線測定的，它假設該值與被阻尼的頻率呈反比。
最好，上述擋板具有高度的範圍為約1mm至約30mm。
在特殊的情況下，上述高度的範圍為約6mm至約12mm。
有利的是，上述抽吸嘴具有寬度b和高度h之間的寬高比b/h的範圍為由約3至約7。
在按照本發明的渦輪刷中使用一個或兩個唇部，它從渦輪殼體突起和非常接近渦輪葉片的外端，對在渦輪頂部和它的殼體之間循環空氣流的形成構成了有效的障礙，因此，它可以發揮撞擊渦輪的空氣噴氣流中所含的全部能量以及獲得它最大的功率。
作為其結果，可以繞著渦輪保留適合於吸收噪聲的空間，事實上，在按照本發明的渦輪刷內有可能將葉片的外端安排在除去唇部區外離開渦輪殼體一定距離處，由於不存在循環氣流而不會損害渦輪的性能。
此外，與渦輪殼體連接的消聲器可以選用適合的尺寸以阻尼最困攏的聲頻。因此，它可以是多功能的，即可以消除一個以上的聲頻，從而大大降低渦輪產生的噪聲。
本發明的其它特徵和優點將通過下述的本發明相關實施例和附圖來說明，附圖中
圖1是按照本發明的渦輪刷的縱向局部剖面圖；圖2是沿圖1內平面Ⅱ-Ⅱ的橫剖面圖；圖3是按照圖1的渦輪刷改進型的縱向局部剖面圖；圖4是沿圖3內平面Ⅳ-Ⅳ的橫剖面圖。
圖1和2示出的渦輪刷1用於清潔表面，例如掛毯，家具，絨面布，地毯等。渦輪刷1具有配備硬毛3的轉動刷2。
刷子2具有軸4，可轉動地支承在外罩6的殼體5內。刷子2按圖1平面內反時針方向轉動，它由渦輪8通過齒帶9和帶齒的輪帶動(圖中未示出)。渦輪8具有軸7和配備徑向葉片11的轉子10，兩個端盤12與葉片整體製成。渦輪8的軸7可轉動地支承在外罩6的殼體13內。抽氣管14固定在外罩6上與渦輪8的殼體13貫通，以及連接至抽氣裝置(圖中未示出，因為它是技術熟練人員已知的)。刷子2位於殼體5的底部區的抽氣口19內，抽吸嘴15位於刷子2的殼體5和渦輪8的殼體13之間外罩6的底部區。抽吸嘴15具有進氣口16，它開在刷子2的底部附近，以及出氣口18，它暴露在渦輪8葉片11的底部附近。
渦輪8的殼體13被帶有孔23的帶孔的擋板20和帶有孔27的帶孔的擋板26限定，它們的功能見下述。帶孔的擋板20具有與它整體製成的唇部21，該唇部21向渦輪8突出。唇部21具有的高度範圍為由約3mm至約8mm，在特殊情況下為約5mm。唇部21的末端24離開葉片11的外端22一定距離，根據渦輪刷的結構特徵，此距離應儘可能小。此距離的範圍為渦輪8轉子10直徑的約0.001％至0.1％。在特殊的情況下，它的範圍為轉子10直徑的約0.002％至約0.02％，以及最好為約0.002％。例如，此距離的範圍為約0.05mm至約5mm；在特殊情況下，它的範圍為約0.1mm至約1mm以及最好，為約0.1mm，而渦輪的直徑為約55mm。唇部21傾斜定位，相對於平行於被清潔表面的軸的角度為-60°至約180°，唇部的起點在渦輪8轉動軸7的軸線17上並指向刷子2，在相對於渦輪轉動方向的相反方向上測量的角度為正角度。例如，上述角度的範圍為由約-40°至約130°。在特殊情況下，唇部21位於相對於平行於被清潔表面的軸約1°。
唇部21的功能是當抽氣裝置工作時，防止進入抽氣口19和通過抽氣噴嘴15的空氣流形成在殼體13頂部內圍繞渦輪8的反向氣流。
多功能消聲器25也位於刷子2的殼體5和渦輪8的殼體13之間。消聲器25具有與帶孔擋板20連接的消聲室35和與帶孔擋板26連接的消聲室36。帶孔的擋板20和26設置的孔23和27將消聲器25的消聲室35和36與渦輪殼體13連接起來。
消聲器25按亥明霍茲(Helmholtz)諧振器原理工作。因此消聲室35和36的體積及孔23和27的尺寸是這樣選擇的，使得可以阻尼被認為是最困擾的聲頻，以及按照技術熟練人員已知的準則在特殊的渦輪刷中定期測定。
消聲器25的體積範圍為渦輪轉子總體積的約1％至約20％，以及在特殊的情況下，為上述總體積的約7％。消聲器25的體積等於約6cm3。孔23和27具有直徑範圍為約0.5mm至5mm，以及在特殊的情況下為約2.5mm，以及其長度範圍為從約0.5mm至約4mm，以及在特殊的情況下為約1.5mm。孔23的長度等於擋板20的厚度，而孔27的長度等於擋板26的厚度。孔23和27的數目範圍為1至100，在特殊的情況下為35。擋板20和26的孔隙率指其孔隙與實體面積之比，其範圍為從約1％至約50％，在特殊的情況下，其範圍為從約5％至約20％。
消聲器25具有的高度是相對於擋板20和26與縱向橫截面的平面之間的相互作用線測定的，其假設該值與被阻尼的頻率呈反比。因此，消聲器的體積具有的高度在規定阻尼較高頻率的區域內較小。消聲器具有高度的範圍為約1mm至約30mm，最好為約6mm至約12mm。例如，消聲室36確定用於阻尼高頻率和消聲室35確定用於阻尼低頻率。然而，消聲器25也可由單個消聲室組成。
抽吸嘴15具有寬度b和高度h之間的寬高比b/h的範圍為從約3至約7。抽吸嘴15的尺寸有助於降低渦輪產生的噪聲，而不引起功率損失。
當抽氣裝置工作時，空氣流通過抽氣口19，抽吸嘴15和抽氣管14以及清除通過絨面布或地毯的轉動刷2硬毛3作用捲起的灰塵和碎屑。由抽吸嘴15釋放的空氣流撞擊渦輪8的葉片11，引起它轉動。渦輪8依次藉助帶有預定減速比的齒帶9引起刷子2轉動。
渦輪刷1提供了雙重的優點，以有效的方式利用撞擊渦輪空氣流的能量以及由於空氣流和渦輪葉片之間的間歇相互作用而大大降低了噪聲。
按照本發明的渦輪刷有可能實現降低噪聲水平至3dB(分貝)以及提高功率，以及，因此，相對於沒有唇部的結構，提高渦輪的轉數至50％。
圖3和4示出按照圖1渦輪刷1的改進型渦輪刷100，圖中相同的部件標註以相同的圖號。
渦輪刷100具有帶有孔23的帶孔擋板120以及帶有孔27的帶孔擋板26，這些擋板以約180°角度繞著渦輪8。唇部30與渦輪刷1的唇部21相似，與帶孔擋板120製成整體。唇部30的末端31位於離葉片11的外端22一定距離處，此距離的範圍為由渦輪8的轉子10的直徑約0.001％至約0.1％，在特殊的情況下為約0.002％。例如，此距離的範圍為0.05mm至約5mm，以及在特殊的情況下為約0.1mm，而渦輪轉子10的直徑為約55mm。唇部30設成相對於平行於被清潔表面的軸夾約120°的角度，唇部30的起點在渦輪8轉動軸7的軸線17上並指向刷子2，在相對於上述渦輪轉動方向的相反方向上測量的角度為正角度。唇部30類似於唇部20，它可防止在隔段13的頂部形成繞著渦輪8的反向氣流。
按照此改型，在渦輪刷100內，除了唇部30外，還可以在帶孔擋板120上設置類似於渦輪刷1的唇部20的第二唇部，在這種情況下，唇部20和30設成各相對於平行於被清潔表面的軸的角度的範圍為約60°至約180°，在特殊的情況下，為約-40°至約130°。例如，唇部30設成相對於平行於被清潔表面的軸的角度為約-20°。唇部21配合唇部30工作，以防止空氣流反向流動至隔段13的頂部繞著渦輪8。
渦輪刷100具有多功能消聲器125，它具有連接帶孔擋板120的消聲室135和連接帶孔擋板26的消聲室36。消聲器125的尺寸和工作形式與渦輪刷1的消聲器25相似。消聲器125也可以由單消聲室組成。
渦輪刷100的功能與渦輪刷1相似以及具有相同的優點。
權利要求
1．一種清潔表面用的渦輪刷(1；100)，包括配備抽氣口(19)的外罩(6)；配備硬毛(3)的轉動刷(2)，渦輪(8)，此渦輪具有配備葉片(11)的轉子(10)和與上述刷子(2)工作連接；抽吸嘴(15)和抽氣管(14)連接至抽氣裝置，上述外罩(6)具有殼體(13)，在其中上述渦輪(8)被可轉動地支承著以便繞轉動軸轉動，上述抽吸嘴(15)位於上述刷子(2)和上述渦輪(8)之間，以便從上述抽氣口(19)抽取空氣流，通向上述刷子(2)和隨後通向上述渦輪(8)，其特徵在於，上述渦輪(8)的上述殼體(13)具有至少一個唇部(21；30)從上述渦輪(8)葉片(11)的外端(22)突起的距離為上述渦輪(8)的上述轉子(10)直徑的約0.001％至約0.1％。
2．按照權利要求1的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述距離範圍為上述轉子(10)直徑的約0.002％至約0.02％。
3．按照權利要求1的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述距離為上述轉子(10)直徑的約0.002％。
4．按照權利要求1的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述至少一個唇部(21,30)設成相對於平行於被清潔表面的軸的角度範圍為約-60°至約180°，該唇部的起點在上述渦輪(8)轉動軸上並指向上述刷子(2)，在相對於上述渦輪(8)轉動方向的相反的方向上測量的角度為正角度。
5．按照權利要求4的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述角度範圍為-40°至約130°。
6．按照權利要求5的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述角度為約1°。
7．按照權利要求5的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述角度為約120°。
8．按照權利要求1的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述渦輪(8)的上述殼體(13)具有兩個唇部(30,21)由上述葉片(11)的外端(22)突起至上述距離，上述兩個唇部(30,21)設成各相對於平行於被清潔表面的軸的角度範圍為約-60°至約180°，唇部的起點在上述渦輪(8)轉動軸上並指向上述刷子(2)，在相對於上述渦輪(8)轉動方向的相反的方向上測量的角度為正角度。
9．按照權利要求8的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述兩個唇部(30,21)設成各相對於平行於被清潔表面的上述軸的角度範圍為約一40°至約130°。
10．按照權利要求9的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述兩個唇部(30,21)中的一個設成相對於平行於被清潔表面的上述軸的角度為約-20°，和另一個設成相對於平行於被清潔表面的上述軸的角度為約45°。
11．按照權利要求1的渦輪刷(1；100)，其特徵在於它具有消聲器(25；125)連接至上述渦輪(8)的上述殼體(13)，上述消聲器(25,125)具有預定的體積以及藉助設置預定數量的預定尺寸的孔(23,27)的擋板(20；26；120)連接至上述渦輪(8)的上述殼體(13)，上述體積，孔(23；27)的上述數量及它們的尺寸值足以阻尼至少一種預定的聲頻。
12．按照權利要求11的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述消聲器(25,125)的體積範圍為上述渦輪總體積的約1％至約20％，以及上述孔(23；27)具有直徑範圍為約0.5mm至約5mm以及長度範圍為約0.5mm至約4mm及數量範圍為1至100。
13．按照權利要求12的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述消聲器(25；125)的體積為上述渦輪總體積的約7％，以及上述孔(23；27)具有直徑約2.5mm，長度約1.5mm及數量等於35。
14．按照權利要求11的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述擋板(20；26；120)具有的孔隙率，即孔隙與實體面積之比為由約1％至約50％。
15．按照權利要求14的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述孔隙率範圍為約5％至約20％。
16．按照權利要求11的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述消聲器(25；125)具有的高度是相對於至少一個擋板(20；26；120)和縱向橫截面的平面之間的相互作用線測定的，它假設該值與被阻尼的頻率呈反比。
17．按照權利要求16的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述消聲器(25；125)具有高度範圍為約1mm至約30mm。
18．按照權利要求17的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述高度範圍為約6mm至約12mm。
19．按照權利要求1的渦輪刷(1；100)，其特徵在於上述抽吸嘴(15)具有寬度b和高度h之間的寬度比b/h範圍為約3至約7。
全文摘要
一種清潔表面用的渦輪刷(1;10),它具有配備抽氣口(19)的外罩(6),轉動刷(2),渦輪(8),此渦輪具有配備葉片(11)的轉子(10)和與刷子(2)工作連接,抽吸嘴(15)和抽氣管(14)連接至抽氣裝置;該外罩(6)具有殼體(13),在其中渦輪(8)被轉動支承以便沿轉動軸轉動;抽吸嘴(15)位於上述刷子(2)和上述渦輪(8)之間,以便由抽氣口(19)抽取空氣流,通入刷子(2)和隨後通向渦輪(8);渦輪(8)的殼體(13)具有至少一個唇部(21;30)從渦輪(8)葉片(11)的外端(22)突起一定距離,此距離範圍為上述渦輪(8)的上述轉子(10)直徑的約0.001%至約0.1%。
文檔編號A47L9/04GK1319370SQ01101719
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月23日 優先權日2000年1月27日
發明者拉法埃來·瑪拉茲, 埃莫斯·羅施 申請人:新埃莫斯歐洲股份公司