-
Die
Erfindung betrifft einen Staubluftfilter für einen Staubsauger mit einem
mit Flüssigkeit
gefüllten
Flüssigkeitsbehälter, der
- – mindestens
eine Lufteintrittsöffnung,
- – einen
mit dieser verbunden Staubluftkanal, der unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche mündet,
- – eine
Luftaustrittsöffnung,
die in Verbindung mit dem Behältervolumen
oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche steht,
sowie
- – ein
vor der Mündung
des Staubluftkanals in das Flüssigkeitsbad
angeordnetes, drehbar gelagertes Zerstäuberrührteil mit am Umfang angeordneten
Rühreinrichtungen
und etwa senkrecht zur Ausströmrichtung
des Luftstroms aus dem Staubluftkanal angeordneter Drehachse umfasst.
-
Die
angesaugte Staubluft wird durch die Lufteintrittsöffnung in
den Staubluftkanal des Flüssigkeitsbehälters und
schließlich
in das Flüssigkeitsbad eingebracht.
Beim Durchlaufen des Flüssigkeitsbades
wird der in den Luftblasen enthaltene Staub von der umgebenden Flüssigkeit
gebunden. Nach dem Durchtreten der Flüssigkeit gelangt die gereinigte Luft
in den Bereich oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche und
wird durch die Luftaustrittsöffnung
aus dem Filterbehälter
abgesaugt.
-
Aus
der
DE 43 33 831 A1 ist
ein nicht gattungsgemäßer Staubsaugerfilter
bekannt, bei dem in der Mündung
des Einlassrohres ein Propeller angeordnet ist, der die angesaugte,
mit Staubpartikeln belastete Abluft des Staubsaugers in der Wasserfüllung des
Filters durchwirbelt und so für
eine Eintragung der Staubpartikel in die Wasserfüllung sorgt.
-
Aus
der
Schweizer Patentschrift 16
797 ist eine Staubverteilgungsvorrichtung gemäß der eingangs
genannten Art bekannt, bei der der abgesaugte Staub durch ein Rohr
einem Flüssigkeitsbehälter zugeleitet
wird. Das untere Ende des Rohres reicht in ein haubenförmig erweitertes
Rohr hinein, welches bis etwa über
den Flüssigkeitsspiegel
reicht und in dem ein Schaufelrad drehbar gelagert ist. Die Drehung
dieses automatisch angetriebenen Rades soll hauptsächlich die
Flüssigkeit
zerstäuben
und den Staub unter die Flüssigkeit
arbeiten.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Zerstäubungswirkung eines Staubluftfilters
der beschriebenen Art zu verbessern.
-
Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
bewirkt, dass das Zerstäuberrührteil mindestens
so groß ausgebildet
ist, dass die Mündung
des Staubluftkanals vollständig
abgedeckt wird.
-
Dadurch
wird erreicht, dass der gesamte aus dem Luftkanal austretende Luftstrom
auf einen von den Rühreinrichtungen
erfassten Bereich trifft und dass jede Luftblase mindestens einmal
von den Rühreinrichtungen
erfasst und zerstäubt
wird. Es wird verhindert, dass eine aus dem Luftkanal austretende
Luftblase an dem Zerstäuberrührteil vorbei
in das Flüssigkeitsbad
und gegebenenfalls unzerstäubt an
die Flüssigkeitsoberfläche gelangt,
was der Reinigungswirkung abträglich
wäre. Das
Zerstäuberrührteil ist
dann vorteilhafterweise so angeordnet, dass nicht nur die aus dem
Luftkanal austretenden Luftblasen, sondern auch andere noch im Flüssigkeitsbad befindliche
Luftblasen von den Rühreinrichtungen
erfasst werden. Eine Luftblase wird dann auf ihrem Weg von der Mündung des
Staubluftkanals zur Wasseroberfläche
nicht nur einmal, sondern unter Umständen viele Male von den Rühreinrichtungen
getroffen und dadurch sehr fein zerstäubt. Auf diese Weise werden
selbst kleinste Staubpartikel zuverlässig im Flüssigkeitsbad gebunden, was
die Eignung des Flüssigkeitsfilters
für den
Gebrauch durch Asthmatiker und Allergiker stark verbessert.
-
Bei
einer besonders einfachen und damit kostengünstigen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Zerstäuberrührteil durch
die aus dem Luftkanal strömende
Luft angetrieben wird. Damit kann auf einen gesonderten Antrieb
des Zerstäuberrührteils
verzichtet werden, was die Konstruktion des Flüssigkeitsfilters insgesamt
vereinfacht.
-
Vorteilhafterweise
ist das Zerstäuberrührteil in
einem geringen Abstand vor der Kanalmündung angeordnet, damit ein
seitliches Entweichen der aus dem Staubluftkanal austretenden Luftblasen
vermieden wird. Zu demselben Zweck ist die Form der Mündung des
Staubluftkanals vorzugsweise an die Umfangsfläche des Zerstäuberrührteils
angepasst. Damit wird erreicht, dass die Mündung des Staubluftkanals von
dem von den Rühreinrichtungen
erfassten Bereich nur einen oder einige Millimeter entfernt sein kann.
-
Der
Durchmesser des Zerstäuberrührteils beträgt vorzugsweise
mindestens das Doppelte, weiter vorzugsweise mindestens das Dreifache
des Durchmessers der Staubluftkanalmündung. Dadurch wird bewirkt,
dass der Luftstrom nur auf eine Hälfte des Zerstäuberrührteils
trifft. Ein Auftreffen auch auf die andere Hälfte könnte dem Antrieb des Zerstäuberrührteils
entgegenwirken und dadurch die Rühreffizienz
mindern. Vorzugsweise ist der Durchmesser des Zerstäuberrührteils
ausreichend groß,
so dass der Luftstrom möglichst
peripher auf dieses trifft. Vorteilhafterweise ist das Zerstäuberrührteil demnach
so angeordnet, dass der aus dem Staubluftkanal ausströmende Luftstrom
etwa tangential auf die Umfangsfläche des Zerstäuberrührteils
trifft. Dies ermöglicht
eine Verbesserung der Rühr-
und Zerstäubungswirkung
und bei einem Antrieb durch den Luftstrom eine Verbesserung von
dessen Effizienz.
-
Nach
einem weiteren vorteilhaften Merkmal beträgt der Abstand der Rührschaufeln
voneinander weniger als 50% und vorzugsweise weniger als 30% des
Durchmessers des Staubluftkanals. Auf diese Weise kann eine Vielzahl
von Rührschaufeln
entlang des Umfangs des Zerstäuberrührteils
angeordnet werden. Die Vielzahl der Rührschaufeln und die geringe
Größe der dazwischen
liegenden Öffnungen bewirkt
eine effektive Zerkleinerung der Luftblasen. Mit der Zahl der Rührschaufeln
wird auch die Effizienz des Antriebs des Zerstäubers erhöht.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
werden das Zerstäuberrührteil von
einem Schaufelrad und die Rühreinrichtungen
von Rührschaufeln
gebildet. Zweckmäßigerweise
liegen die Rührschaufeln mit
ihren äußeren Kanten
etwa auf der Umfangsfläche
des Schaufelrades, von der sie sich in dessen Inneres erstrecken.
Die Rührschaufeln
können
sich vom Umfang bis zur Drehachse erstrecken und an ihr befestigt
sein. Nach einer bevorzugten Ausführung erstrecken sie sich jedoch
von der Umfangsfläche
um eine Länge
nach innen, die weniger als 50% des Radius des Schaufelrades beträgt und vorzugsweise dem
Abstand der Rührschaufeln
voneinander etwa entspricht. Insbesondere bei einem Antrieb durch den
Luftstrom ist die genannte Länge
vorteilhafterweise nicht wesentlich geringer als der Abstand der Rührschaufeln
voneinander, damit die dem Luftstrom zugewandte Schaufelfläche und
damit die Antriebseffizienz nicht unnötig vermindert wird.
-
Die
Rührschaufeln
können
zum Beispiel an einer konzentrischen und senkrecht zur Drehachse orientierten
Scheibe befestigt sein, die wiederum an der Drehachse befestigt
sein kann. Auf die beschriebene Weise entsteht zwischen den Rührschaufeln und
der Drehachse ein freier Raum, in welche die aus dem Luftkanal austretenden
Luftblasen durch die Öffnungen
zwischen den Rührschaufeln
eintreten. Jede Luftblase wird dann mindestens zweimal von Rührschaufeln
erfasst und zerstäubt,
nämlich
einmal beim Eintritt in den Innenraum und auch beim Austritt aus demselben.
Die nicht von den Rühreinrichtungen
erfassten Seiten des Innenraums sind vorteilhafterweise einseitig
oder beidseitig durch einen Deckel mindestens teilweise verschlossen,
um ein Entweichen der Luftblasen aus dem Innenraum ohne Einwirkung der
Rührelemente
zu verhindern.
-
Die
vorteilhafte Wirkung des beschriebenen Innenraums wird durch eine
geeignete Formung und Orientierung der Rührschaufeln noch verstärkt. Diese
sind vorzugsweise gegenüber
der radialen Richtung um etwa 45° in
Strömungsrichtung
einwärts
geneigt und weisen ein im Querschnitt konvex geformtes Profil auf.
Dadurch wird einerseits die Zerstäubungs- und Antriebseffizienz
noch gesteigert, andererseits wird der aus dem Staubluftkanal austretende Luftstrom
beim Aufprall auf die Rührschaufeln
direkt in den genannten Innenraum gelenkt.
-
Eine
weitere, hier nicht eingehend beschriebene Ausführungsform weist zwei etwa
symmetrisch zum Staubluftkanal orientierte Zerstäuberrührteile auf, deren Rühreinrichtungen
sich tangential beinahe berühren
bzw. die gegebenenfalls sogar wechselseitig ineinander greifen.
Bei dieser von Rührmixern
bekannten Anordnung entsteht eine zusätzliche Sogwirkung zwischen
den beiden Zerstäuberrührteilen, wodurch
im Flüssigkeitsbad
befindliche Luftblasen zusätzlich
angesaugt werden und nochmals in den Zerstäubungsmechanismus gelangen.
-
Anstelle
des Antriebs des Zerstäuberrührteils
durch die Saugluft kann auch ein separater Elektroantrieb vorgesehen
sein. In dieser Ausführung müssen die
Rühreinrichtungen
nicht unbedingt hinsichtlich ihrer Antriebseffizienz optimiert gestaltet sein
und es kann sich beispielsweise um einfache, parallel zur Drehachse
orientierte Rührstäbe handeln,
wie sie von gewöhnlichen
Rührmixern
bekannt sind.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
-
1:
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Staubluftfilters;
-
2:
eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Staubluftfilter;
-
3:
eine vergrößerte Darstellung
des Schaufelrads im Querschnitt.
-
Der
Flüssigkeitsbehälter 1 ist
bis zur Flüssigkeitsoberfläche 2 teilweise
mit Flüssigkeit
gefüllt.
Der Behälter
ist aus Kunststoff gefertigt und daher leicht und kostengünstig. Er
kann unterschiedlich geformt sein und insbesondere zum Einsatz in
handelsübliche
Staubsauger geeignet geformt sein, damit die im Handel und in Gebrauch
befindlichen Staubsauger mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter nachgerüstet werden
können.
Der Kunststoff ist transparent, damit ohne Öffnen des Behälters der
Flüssigkeitsstand
und der Verschmutzungsgrad der Flüssigkeit beurteilt werden kann.
Bei der Flüssigkeit
handelt es sich im einfachsten Fall um gewöhnliches Leitungswasser. Der
Begriff "Flüssigkeitsoberfläche" bezieht sich grundsätzlich auf
die im normalen Saugbetrieb vorgesehene Orientierung des in dem
Staubsauger eingesetzten Staubluftfilters.
-
An
der Oberseite des Gehäuses
sind eine Lufteintrittsöffnung 3 und
eine Luftaustrittsöffnung 4 vorgesehen.
Die zu filternde Staubluft gelangt durch die Lufteintrittsöffnung 3 zunächst in
die Vorkammer 4, in deren Bodenplatte seitlich versetzt
eine weitere Öffnung 5 angeordnet
ist. Wie sich aus der Zusammenschau der 1 und 2 ergibt,
werden größere von
der Staubluft mitgeführte
Fremdkörper
wie Schrauben, Schlüssel,
Geldstücke
und dergleichen insbesondere aufgrund der versetzten Anordnung der Öffnungen 3 und 5 in
der Vorkammer 4 hängen bleiben
und sind daher leicht zugänglich
und entfernbar, was insbesondere bei wichtigen Gegenständen wie
Schlüsseln
sehr praktisch ist zudem wird auf diese Weise die nachfolgend angeordnete
Installation, insbesondere das noch zu besprechende Schaufelrad 14 vor
Beschädigung
bzw. Verstopfung durch harte Fremdkörper geschützt.
-
Die Öffnung 5 setzt
sich im Staubluftkanal 6 fort, der bei 7 unterhalb
der Flüssigkeitsoberfläche mündet. Die
angesaugt Staubluft wird also durch die Lufteintrittsöffnung 3 in
den damit mittelbar verbundenen Staubluftkanal 6 gedrückt und
bei der Mündung 7 schließlich in
das Flüssigkeitsbad
gedrückt.
Die durch die Staubluft gebildeten Flüssigkeitsblasen erfahren einen
Auftrieb an die Flüssigkeitsoberfläche 2. Beim
Durchlaufen des Flüssigkeitsbades
wird der in den Luftblasen enthaltende Staub von der umgebenden
Flüssigkeit
gebunden. Nach dem Durchtreten der Flüssigkeitsoberfläche gelangt
die gereinigte Luft in das Behältervolumen 8,
und wird schließlich
aus der Luftaustrittsöffnung 4 abgesaugt.
-
Die
mehrfach gewinkelte Formung des Staubluftkanals 6 trägt zur Vermeidung
des Austritts von Spritzwasser aus der Lufteintrittsöffnung 3,
bzw. des Austritts größerer Mengen
Wasser z. B. beim Umkippen des Staubsaugers und damit des Filtergehäuses bei.
Zum selben Zweck ist bei der Luftaustrittsöffnung 4 der Verschluss mechanismus 9 vorgesehen.
Dabei handelt es sich um eine Kugel 10, die in einem Käfig 11 angeordnet
ist und entlang von den Käfig 11 bildenden
Führungsschienen 12 verläuft. Beim
Umkippen des Staubsaugers und damit des Filtergehäuses läuft die
Kugel unter dem Einwirken der Schwerkraft entlang der Führungsschienen 12 in Richtung
Luftaustrittsöffnung 4 und
dichtet diese schließlich
mit Hilfe einer Dichtung 13 wasserdicht ab.
-
Vor
der Mündung 7 des
Staubluftkanals 6 in das Flüssigkeitsbad ist ein drehbar
gelagertes Schaufelrad 14 angeordnet welches das Zerstäuberrührteil bildet.
An seinem Umfang sind Rühreinrichtungen
angeordnet, die im vorliegenden Fall von Rührschaufeln 15 gebildet
werden. Die Drehachse A ist senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche 2 orientiert. Die
Rührschaufeln 15 liegen
mit ihren äußeren Kanten
auf einer Zylinderaußenfläche 16,
von der sie sich ins Innere des Zylinders erstrecken. Das dem Schaufelrad
zugewandte Ende des Staubluftkanals verläuft parallel unterhalb der
Flüssigkeitsoberfläche und
damit senkrecht zur Drehachse, sowie etwa tangential zur genannten
Zylinderaußenfläche. Wie
in 1 gezeigt, erstrecken sich die Rührschaufeln 15 in
der zur Drehachse A parallelen Richtung über einen Bereich, der sich
von unterhalb des Staubluftkanals bis zur Flüssigkeitsoberfläche erstreckt
und die Staubluftkanalmündung
auf ihrer gesamten Höhe überdeckt.
Die Rührschaufeln
setzen sich sogar über
die Wasseroberfläche 2 hinweg
nach oben fort, da im Saugbetrieb durch die in die Flüssigkeit
gepresste Luft eine entsprechende Flüssigkeitsverdrängung bewirkt
wird, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 2 ansteigt.
Auch in diesem angestiegenen Bereich des Wasserbades findet dann
eine weitere Zerstäubung der
Luftblasen statt. Der Durchmesser der Zylinderaußenfläche ist mehrfach größer als
der Durchmesser der Staubluftkanalmündung 7, so dass der
Luftstrom tangential peripher auf das Schaufelrad trifft. Sowohl
parallel zur Drehachse A als auch im Zylinderquerschnitt ist das
Schaufelrad jedenfalls ausreichend groß und vor der Mündung des Staubluftkanals
so angeordnet, dass der gesamte aus dem Luftkanal 6 austretende
Luftstrom auf den von den Rührschaufeln
erfassten Bereich trifft. Dieser Bereich wird von der Zylinderaußenfläche 16 nach
außen
begrenzt. Wie aus 2 ersichtlich, ist der Staubluftkanal 6 im
Bereich der Mündung 7 an
die Zylinderaußenfläche 16 des
Schaufelrads angepasst. Da der Staubluftkanal 6 radial
leicht über
die Zylinderaußenfläche 16 vorsteht,
ist bei 17 eine einwärts
geneigte Wand vorgesehen, um auch hier die Formanpassung zwischen
Mündung 7 und
Zylinderaußenfläche 16 herzustellen.
Die vorbeschriebenen Eigenschaften garantieren, dass die aus dem
Staubluftkanal 6 austretende Staubluft jedenfalls auf den
von den Rührschaufeln 15 erfassten
Bereich trifft. Aufgrund des geringen Abstands der Mündung 7 vom
Schaufelrad 14 ist ein seitliches Entweichen der austretenden Luftblasen
ausgeschlossen.
-
Der
Abstand L der Rührschaufeln 15 voneinander
beträgt
etwa 25% des Durchmessers des Staubluftkanals. Die Rührschaufeln 15 erstrecken sich
von der Zylinderaußenfläche 16 um
eine Länge s
ins Zylinderinnere, welche dem Abstand L der Rührschaufeln 15 voneinander
entspricht. Die Innenkanten der Rührschaufeln 15 liegen
auf einer Zylinderinnenfläche 18.
Zwischen der Zylinderinnenfläche 18 und
der Drehachse 19 ist ein freier Raum 20 vorhanden.
Die Rührschaufeln
sind gegenüber
der radialen Richtung um 45° in
Strömungsrichtung
einwärts geneigt
und weisen ein im Querschnitt konvex geformtes Profil auf, wie aus 3 ersichtlich.
-
Die
bei der Mündung 7 aus
dem Luftkanal austretende Luft prallt gegen die Rührschaufeln 15 und
wird durch den Aufprall in feine Luftbläschen zerstäubt. Durch die geneigte Orientierung
der Rührschaufeln
werden sie etwa radial ins Innere des zylindrischen Freiraums 20 getrieben.
Durch den Aufprall wird gleichzei tig der im Luftstrom enthaltene
Impuls teilweise auf die Rührschaufeln übertragen,
wodurch das Schaufelrad angetrieben wird.
-
Auf
der Höhe
der Flüssigkeitsoberfläche 2 sind
die Rührschaufeln 15 an
dem Halteteller 21 befestigt, bei dem es sich um eine im
Wesentlichen geschlossene Trennscheibe handelt und der wiederum an
der Achse 19 befestigt ist. Die in das Zylindervolumen 20 gelangten
Luftbläschen
müssen
daher, um an die Flüssigkeitsoberfläche zu gelangen,
wiederum durch den von den Rührschaufeln
erfassten Bereich zwischen den Zylinderflächen 16 und 18 nach
außen treten.
Dabei werden sie ein weiteres Mal fein zerstäubt. Es sind Zerstäubungsbohrungen 22 im
Halteteller 21 vorgesehen, welche zusätzlich zerstäubend wirken.
Durch die Zerstäubungsbohrungen
gelangen Luftbläschen
in den sich über
die Wasseroberfläche erstreckenden
Teil des Schaufelrads 14 und werden dort weiter zerkleinert.
An den dem Halteteller 21 abgewandten Enden sind die Rührschaufeln 15 noch durch
Halteringe 21 miteinander verbunden, um die Stabilität des Schaufelrads
zu erhöhen.
-
Die
Drehachse 19 ist am handbetätigten Schraubdeckel 23 befestigt,
welcher im Saugbetrieb auf die entsprechende kreisrunde Gehäuseöffnung 24 dichtend
aufgeschraubt ist. Der Durchmesser der Gehäuseöffnung 24 ist größer bemessen
als der Durchmesser des Schaufelrads 14, so dass nach Enden
des Saugbetriebs der Deckel 23 abgeschraubt werden kann
und mit ihm das Schaufelrad 14 vollständig aus dem Gehäuse herausgezogen
werden kann, z. B. zu Reinigungszwecken. Die Öffnung 24 kann vorteilhafterweise
gleichzeitig als Auslass- und Einlassöffnung für das Reinigungswasser verwendet werden.