DE10101219B4

DE10101219B4 - Schmutzsauger

Info

Publication number: DE10101219B4
Application number: DE10101219A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Masch.-Ing. Nieuwkamp; Günter Werbach
Original assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Current assignee: Nilfisk AS
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: DE10101219A1; DE10101219C5; DE10101219C9

Abstract

Schmutzsauger mit einem, mindestens in zwei Filterteile (3, 4) geteilten Filter (2), welcher an/in einem Schmutzsaugerbehälter (1) angeordnet ist und welche Filterteile (3; 4) einzeln mit einem Luftstrom eines Gebläses (21) beaufschlagbar sind, und mit zwei Ventilen zur getrennten Steuerung der Abreinigung der Filterteile (3, 4) des Filters (2), dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb die mindestens zwei Filterteile (3, 4) von dem schmutzbehafteten Luftstrom radial von außen nach innen durchsetzt sind, und dass jedem der mindestens zwei Filterteile (3, 4) ein Drei-Wege-Ventil zugeordnet ist, welche in der Reinigungsstellung schlagartig umschalten; so dass bei dem jeweiligen Filterteil (3 oder 4) der Luftstrom umgekehrt wird und nun von radial innen nach radial außen die radial außen befindlichen Schmutzpartikel abreinigt, während das/die andere/n Filterteil/e (4 oder 3) nach wie vor in Funktion bleibt/en, weil das dort angeordnete Drei-Wege-Ventil in seiner Betriebsstellung verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmutzsauger mit einem mindestens in zwei Filterteile geteilten Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hierbei ist es bekannt, den Schmutzsauger mit einem geteilten Ringfilter auszurüsten, wobei bei der Abreinigung entweder lediglich die eine Filterhälfte oder die andere Filterhälfte abgereinigt wird.

Bei der DE 41 38 223 C1 ist ein Ventilschieber vorhanden, der wahlweise die eine oder andere Öffnung von jeweils einem Filter verschließt. Es handelt sich also nicht um einen geteilten, umlaufenden Ringfilter, sondern um zwei separate Filter, von denen immer einer in Betrieb ist, während der andere abgereinigt wird. Dies wird durch die Stellung der Schließklappe gesteuert, die wahlweise jeweils den einen oder den anderen Filter verschließt oder öffnet.

Nachteil bei dieser Anordnung ist jedoch, dass kein stoßartiger Abreinigungsimpuls entsteht, wodurch die Abreinigungswirkung relativ schlecht ist.

Die DE 3709671 A1 offenbart einen Partikelfilter, insbesondere zum Filtern von Dieselabgasen, für den ein Filtergehäuse mit Filterkörpern vorgeschlagen wird, bei denen das zu reinigende Gas von außen nach innen durch die Filterköfper strömbar ist, während die Filterkerzen von innen nach außen mit Druckluft beaufschlagbar sind. Ohne Temperaturerhebung kann bei diesem System während des Motorbetriebes eine Filterregenerierung stattfinden, indem mit der Druckluft die Partikel vom beladenen Filterkörper abgeblasen und in einem Sammelbehälter befördert werden.

Die DE 43 06 284 A1 offenbart ein Verfahren zur Abscheidung von festen Verbrennungsrückständen aus Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen, vorgeschlagen. Die Abgase werden durch ein bewegtes Filter geleitet, in dem die festen Verbrennungsrückstände (Rußteilchen) kurzzeitig weitgehend zurückgehalten werden. Anschließend werden die Rückstände mit der angesaugten Frischluft und der zusätzlich zugeführten Druckluft aus dem Filter wieder ausgeblasen und zusammen mit der Frischluft in den Verbrennungsraum der Kraftmaschine zur Nachverbrennung zurückgeführt. Dabei besteht die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens u. a. aus einem drehbaren Filter mit einem ringzylindrischen Querschnitt innerhalb eines zylindrischen Gehäuses, an das stirnseitig mit radialem Abstand voneinander die Abgas- und die Luftansaugleitungen angeschlossen sind, wobei die Abgasleitung an einen ersten und die Ansaugleitung an einen zweiten Innenraum des Gehäuses angeschlossen ist, der gegenüber dem ersten Innenraum abgedichtet ist. An den von der Ansaugleitung mit Frischluft beaufschlagten zweiten Innenraum ist die Druckluftquelle zum Ausblasen der festen Verbrennungsrückstände aus dem Filter angeschlossen, die vorher über die Abgasleitung in dem Filter zur Ablage gekommen sind, als dieser sich im ersten Innenraum befand.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Schmutzsauger mit Filterabreinigung der eingangs genannten Art, die Abreinigung des Filters so zu gestalten, dass eine wesentlich wirksamere Abreinigung gegeben ist. Insbesondere soll eine stoßartige Abreinigung des Filters erfolgen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Verteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Hintergrund der Erfindung ist, dass ein Filter, insbesondere ein umlaufender Ringfilter, durch einen bodenseitig ansetzenden Filterboden in mindestens zwei Filterhälften unterteilt ist, dass im Normalbetrieb (Schmutzsaugerbetrieb) beide Filterhälften von dem schmutzbehafteten Luftstrom radial von außen nach innen durchsetzt sind, dass ferner jeder Filterhälfte ein Drei-Wege-Ventil zugeordnet ist, welche in der Reinigungsstellung schlagartig umschalten, so dass bei der jeweiligen Filterhälfte der Luftstrom umgekehrt wird und nun von radial innen nach radial außen die radial außen befindlichen Schmutzpartkel abreinigt, während die andere Filterhälfte nach wie vor in Funktion bleibt, weil das dort angeordnete Drei-Wege-Ventil in seiner Betriebsstellung verbleibt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das jeweils einer Filterhälfte zugeordnete Drei-Wege-Ventil als Elektromagnetventil ausgebildet, welches zwei Ventilteller aufweist, die in der Art einer Folgesteuerung mit der dazugehörenden Ventilstange gesteuert sind.

Folgesteuerung bedeutet, dass zunächst der erste Ventilteller schlagartig die Saugkammer verschließt, während die Abluftkammer hierbei noch verschlossen bleibt und dass bei weiterer Bewegung des Ventilstößels erst danach bei geschlossenem ersten Ventilteller, der die Saugkammer weiterhin verschließt, der zweite Ventilteller, welcher der Abluftkammer zugeordnet ist, öffnet und der von dem Gebläse erzeugte Überdruck nun über die Abluftkammer über das nun geöffnete Ventil in die Filterkammer radial einwärts vom zu reinigenden Filter gelangt, stoßartig dieser Filter in radialer Richtung von innen nach außen durchströmt und hierbei den Filter abreinigt.

Es werden also schlagartig die auf der Außenseite der ersten Filterhälfte anhaftenden Schmutzteilchen abgesprengt, und, nachdem aber im Schmutzsaugerbehälter nach wie vor und ständig ein Unterdruck besteht, fallen diese abgesprengten Schmutzteilchen in den Schmutzbehälter hinein, während aber nach wie vor die zweite Filterhälfte in Betrieb bleibt und ihre Abreinigungswirkung für den Schmutzsaugerstrom beibehält.

Hintergrund der Erfindung ist also, dass einerseits ein stoßartiger Reinigungsluftstrom von dem Gebläse in die erste Filterhälfte eingeleitet wird, wobei aber gleichzeitig auch während des Abreinigungsvorganges stets die zweite Filterhälfte in Betrieb bleibt. Es kommt also nicht zu einer Unterbrechung des Schmutzsaugerbetriebes und dieser Abreinigungszyklus findet praktisch für den Benutzer unbemerkt statt.

Die Abreinigung kann hierbei unterdruckgesteuert oder zeitgesteuert vorgenommen werden.

Eine unterdruckgesteuerte Abreinigung könnte dergestalt erfolgen, dass jeweils in einer Filterkammer ein Drucksensor vorhanden ist, der den dort herrschenden Druck mit dem Druck im Schmutzsaugerbehälter vergleicht – was voraussetzt, dass dort ein weiterer Drucksensor vorhanden ist –, und bei zu hohem Differenzdruck wird die Abreinigung jeweils einer Filterhälfte eingeleitet.

In einer anderen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass die Abreinigung nur zeitgesteuert erfolgt, d. h. beispielsweise nach einer Abreinigungsleistung von einer bis zehn Minuten der entsprechende – für den Benutzer unbemerkte – Abreinigungszyklus jeweils einer Filterhälfte abläuft.

Wichtig ist, dass das hier beschriebene Drei-Wege-Ventil in einer bevorzugten Ausgestaltung als Folgesteuerungs-Ventil ausgebildet ist, d. h., es sind zwei zueinander zeitversetzt schließende Ventilteller oder -klappen vorhanden, welche die entsprechende zeitversetzte Schließ- und Öffnungsbewegung der Saugkammer im Vergleich zur Abluftkammer bewerkstelligen.

Statt eines folgegesteuerten, mit Ventiltellern ausgebildeten, Elektromagnetventils können selbstverständlich auch andere Ventilanordnungen verwendet werden, die ebenfalls das zeitversetzte Öffnen der einen Kammer mit dem hierzu zeitversetzten Schließen der anderen Kammer bewerkstelligen. Insbesondere können Klappenventile verwendet werden, Drehventile, Steuerwalzen und dergleichen Drei-Wege-Ventilanordnungen mehr.

Ebenso können statt eines Elektromagnets, der den entsprechenden Ventilstößel antreibt, auch andere Antriebsarten verwendet werden, wie z. B. Unterdruckantriebe, Elektromotoren mit entsprechendem Spindelantrieb oder auch Federspeicher, die schlagartig von einem Zustand in den anderen umschalten, um so ein Heben und Senken des hierdurch angetriebenen Ventilsstößels zu bewerkstelligen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, welche lediglich einen Ausführungsweg darstellen. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung die Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:
1: schematisiert den oberen Teil eines Schmutzsaugers mit Anordnung der Steuerung für die Filterabreinigung in Betriebsstellung der Filter;
2: die gleiche Darstellung wie in 1 mit dem linken Filter in Abreinigungsstellung.
Gemäß den 1 und 2 ist auf einem Schmutzsaugerbehälter 1 ein Steuergehäuse 8 aufgesetzt, welches radial außen ein umlaufendes Ringfilter 2 trägt, welches in zwei Filterhälften 3, 4 unterteilt ist.
Die Unterteilung erfolgt hierbei durch einen, abdichtend auf den jeweiligen umlaufenden Boden des Filters 2 aufgesetzten, Filterboden 5, der vollständig geschlossen ist und der in seinem Mittenbereich einen Trennsteg 7 bildet, der sich abdichtend an den Boden 35 des Steuergehäuses 8 anlegt.
Durch die Ausbildung eines Trennsteges 7 werden hierbei im Zwischenraum zwischen dem Boden 35 und dem Filterboden 5 zwei Filterkammern 9, 10 definiert, die voneinander lufttechnisch getrennt sind.
Die Filterkammer 9 ist hierbei der Filterhälfte 3 zugeordnet, während die Filterkammer 10 der Filterhälfte 4 zugeordnet ist.
Die mit Schmutz befrachtete, aus dem Schmutzsaugerbehälter in Pfeilrichtungen 11 gegen den Filter 2 strömende Luft wird deshalb an der Außenseite des Filters 2 entsprechend abgereinigt, durchströmt jeweils in Pfeilrichtungen 12 den Filter und tritt gleichzeitig in Einlässe 14, 15 am Steuergehäuse 8 ein.
In der gezeichneten Stellung des jeweiligen angegebenen Drei-Wege-Ventils strömt die Luft weiter über die gleichzeitig offenen Ventilsitze 18, 19, über eine jeweilige Zwischenkammer 16, 17 in die gemeinsame Saugkammer 13, wo sie über eine zentrale Einlaßöffnung 20 in das Gebläse 21 eintritt und von dort über die Abluftkammern 24, 25 ins Freie gelangt.
Hierbei ist wichtig, dass in der Betriebsstellung die Abluftkammern 24, 25 durch die jeweils oberen Ventilteller 30, 30a der Drei-Wege-Ventile geschlossen sind, während gleichzeitig die Saugkammer 13 durch die geöffneten Ventilteller 31, 31a geöffnet ist.
In dieser Betriebsstellung durchströmt also die Luft beide Filterhälften 3, 4 gleichzeitig. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, weil im Stand der Technik jeweils immer nur eine Filterhälfte 3,4 eines geteilten Filters 2 durchströmt wurde, nicht aber der Filter 2 insgesamt gleichzeitig.
Der Filterboden 5 liegt im übrigen an einer umlaufenden Dichtung 6 an der Bodenseite des umlaufenden Filters 2 an.
In der gezeichneten Betriebsstellung besteht jeweils das Drei-Wege-Ventil der rechten und linken Darstellung in 1 aus einem Hubmagneten 26, 27, der jeweils eine Ventilstange 28, 29 in Hubrichtung antreibt.
In der gezeichneten Stellung verschließt also der obere Ventilteller 30, 30a die Abluftkammer 24,25 während der untere Ventilteller 31, 31a offen ist und damit über die Zwischenkammern 16, 17 in die Saugkammer 13 mündet.
Wichtig hierbei ist, dass die Ventilteller 30, 30a frei verschiebbar auf der jeweiligen Ventilstange 28, 29 angeordnet sind und hier lediglich eine Verschiebungsbegrenzung durch im Abstand 36 an der Ventilstange 28, 29 angebrachte Mitnehmerscheiben 32, 32a besteht.
Ferner ist auf jeder Ventilstange 28, 29 im Abstand 37 fest mit der jeweiligen Ventilstange eine Anschlagscheibe 34 34a verbunden, die sich von oben her auf den unteren Ventilteller 31, 31a anlegt und der Ventilteller 31, 31a hierbei federbelastet durch eine Feder 33, 33a gegen die Anschlagscheibe 34, 34a gehalten wird.
Die Feder 33, 33a stützt sich hierbei an einer unteren Anschlagscheibe 38 ab, die fest mit dem Ende der jeweiligen Ventilstange 28, 29 verbunden ist.
In der Abreinigungsstellung wird nun der Magnet 27 betätigt und hebt die Ventilstange 29 an, so dass zunächst der Ventilteller 31a den Ventilsitz 19 verschließt, dass aber gleichzeitig die Mitnehmerscheibe 32a noch nicht den Ventilteller 30a angehoben hat.
In dieser Stellung verschließt also der Ventilteller 30a die Abluftkammer 25, während gleichzeitig aber auch die Saugkammer 13 durch den Ventilteller 31a verschlossen ist.
Hierbei sind also beide Ventilteller 30a, 31a in ihrer Schließstellung, und in der Abluftkammer 25 entsteht ein relativ hoher Überdruck, weil die Turbine in Pfeilrichtung 12' den Abluftstrom in die Abluftkammer 25 einbläst.
Mit weiterer Anhebung des Ventilstößels in Pfeilrichtung 39 kommt es zu dem Zustand nach 2, wobei also der Ventilteller 31a in seiner Schließstellung verbleibt, nun aber die Mitnehmerscheibe 32a den oberen Ventilteller 30a mitnimmt und in die Öffnungsstellung bewegt, so dass nun die von der Turbine 21 erzeugte Abluft in Pfeilrichtung 12' über die nun geöffnete Abluftkammer 25 nach unten in die Zwischenkammer 17 eindringt und von dort über den Einlaß 15 schlagartig in die Filterkammer 10 gelangt, wodurch die Filterhälfte 4 nun schlagartig abgereinigt wird.
Dies ist ein großer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, denn hier wird tatsächlich ein schlagartiger Druckstrom an der Filterhälfte 4 erzeugt, so dass also die Abreinigungsluft in Pfeilrichtung 12' die Filterhälfte 4 von radial innen nach außen durchströmt und die Schmutzteilchen in Pfeilrichtung 11' auf den Boden des Schmutzsaugerbehälters 1 herabfallen.
Wichtig hierbei ist, dass die rechte Filterhälfte 3 nach wie vor in ihrer Betriebsstellung verbleibt, d. h., dessen Drei-Wege-Ventil verbleibt in der Funktionsstellung, wie in 1, und es wird der volle Schmutzsaugerbetrieb mit der Filterhälfte 3 aufrechterhalten.
Nachdem das Abreinigen der Filterhälfte 4 kurz und schlagartig im Bereich von Millisekunden bis Zehntelsekunden stattfindet, wird dieses schlagartige Abreinigen vom Benutzer nicht bemerkt und die Abreinigungsleistung des Schmutzsaugers insgesamt wird hierdurch nicht beeinträchtigt.
Wichtig ist also, dass die Wahl der Abstände 36 und 37 so getroffen sind, dass immer dafür gesorgt wird, dass beim Anheben der jeweiligen Ventilstange 28 bzw. 29 in Pfeilrichtung 39 stets dafür gesorgt wird, dass zunächst mit dem unteren Ventilteller 31 bzw. 31a zunächst die Saugluftkammer 13 geschlossen wird, dass aber während einer Zwischenstellung dann aber auch noch die Abluftkammer 24 bzw. 25 geschlossen bleibt, weil der jeweilige Ventilteller 30 bzw. 30a, bedingt durch den Überdruck in der Abluftkammer 24 bzw. 25 in seiner Schließstellung auf dem Ventilsitz der Abluftkammer 24 bzw. 25 gehalten wird.
Erst mit weiterer Bewegung der jeweiligen Ventilstange 28 bzw. 29 in Pfeilrichtung 39 nimmt dann die Mitnehmerscheibe 32 bzw. 32a den oberen Ventilteller 30 bzw. 30a in seine Öffnungsstellung mit, wodurch nun schlagartig die Abluftkammer 24 bzw. 25 geöffnet wird und die Saugkammer 13 aber stets hierbei noch geschlossen bleibt.
Hierdurch wird also dann schlagartig der sich in der Abluftkammer 24 bzw. 25 ansammelnde Überdruck über die nun nach unten geöffnete Abluftkammer in die jeweilige Filterkammer 9 bzw. 10 eingeleitet und reinigt schlagartig den dort befindlichen Filter 3 bzw. 4 ab.

1: Schmutzsaugerbehälter
2: Filter
3: Filterhälfte
4: Filterhälfte
5: Filterboden
6: Dichtung
7: Trennsteg
8: Steuergehäuse
9: Filterkammer
10: Filterkammer
11: Pfeilrichtung
12: Pfeilrichtung
13: Saugkammer
14: Einlaß
15: Einlaß
16: Zwischenkammer
17: Zwischenkammer
18: Ventilsitz
19: Ventilsitz
20: Einlaßöffnung
21: Gebläse
22: Auslaß
23: Auslaß
24: Abluftkammer
25: Abluftkammer
26: Hubmagnet
27: Hubmagnet
28: Ventilstange
29: Ventilstange
30: Ventilteller 30a
31: Ventilteller 31a
32: Mitnehmerscheibe 32a
33: Feder
34: Anschlagscheibe
35: Boden
36: Abstand
37: Abstand
38: Abschlagscheibe
39: Pfeilrichtung

Claims

Schmutzsauger mit einem, mindestens in zwei Filterteile (3, 4) geteilten Filter (2), welcher an/in einem Schmutzsaugerbehälter (1) angeordnet ist und welche Filterteile (3; 4) einzeln mit einem Luftstrom eines Gebläses (21) beaufschlagbar sind, und mit zwei Ventilen zur getrennten Steuerung der Abreinigung der Filterteile (3, 4) des Filters (2), dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb die mindestens zwei Filterteile (3, 4) von dem schmutzbehafteten Luftstrom radial von außen nach innen durchsetzt sind, und dass jedem der mindestens zwei Filterteile (3, 4) ein Drei-Wege-Ventil zugeordnet ist, welche in der Reinigungsstellung schlagartig umschalten; so dass bei dem jeweiligen Filterteil (3 oder 4) der Luftstrom umgekehrt wird und nun von radial innen nach radial außen die radial außen befindlichen Schmutzpartikel abreinigt, während das/die andere/n Filterteil/e (4 oder 3) nach wie vor in Funktion bleibt/en, weil das dort angeordnete Drei-Wege-Ventil in seiner Betriebsstellung verbleibt.
Schmutzsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drei-Wege-Ventile als Elektromagnetventile ausgebildet sind.
Schmutzsauger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drei-Wege-Ventile je zwei Ventilteller (30, 31; 30a, 31a) auf je einer Ventilstange (28, 29) aufweisen.
Schmutzsauger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilteller (30, 31; 30a, 31a) in der Art einer Folgesteuerung gesteuert sind.
Schmutzsauger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der erste Ventilteller (31; 31a) schlagartig eine Saugkammer (13) verschließt, während eine Abluftkammer (24; 25) hierbei noch verschlossen bleibt und dass bei weiterer Bewegung der Ventilstange (28; 29) erst danach bei geschlossenem ersten Ventilteller (31; 31a), der zweite Ventilteller (30; 30a), welcher der Abluftkammer (24; 25) zugeordnet ist, öffnet und der von dem Gebläse (21) erzeugte Überdruck nun über die Abluftkammer (24; 25) radial einwärts über das nun geöffnete Ventil in die Filterkammer (9; 10) der zu reinigenden Filterhälfte gelangt, stoßartig dieser Filter in radialer Richtung von innen nach außen durchströmt und hierbei den Filter abreinigt.
Schmutzsauger nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Ventile unterdruckgesteuert oder zeitgesteuert vorgenommen wird.
Schmutzsauger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils in einer Filterkammer (3, 4) und im Schmutzsaugerbehälter (1) selbst ein Drucksensor vorhanden ist, der den dort herrschenden Druck misst bei entsprechender Überschreitung des Differenzdruckes zwischen dem Druck der Filterkammer (3, 4) und dem Druck des Schmutzsaugerbehälters dann die Abreinigung der jeweiligen Filterhälfte (3, 4) durch Betätigung des jeweiligen Ventils eingeleitet wird.
Schmutzsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drei-Wege-Ventile als elektrisch betätigte Steuerwalzen ausgebildet sind.
Schmutzsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drei-Wege-Ventile als Elektromotor mit Spindelantrieb ausgebildet sind.
Schmutzsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drei-Wege-Ventile als Gasdruckspeicher ausgebildet sind.
Schmutzsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drei-Wege-Ventile als Federspeicher ausgebildet sind.