DE102008018189B4 - Elektromotorisch betriebener Staubsauger - Google Patents
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Abstract
Elektromotorisch betriebener Staubsauger (1) mit einem in Strömungsrichtung (r) vor dem Elektromotor (5) angeordneten Filterbeutel (6), wobei der Elektromotor (5) bürstenfrei oder mit einer innerhalb des Elektromotors (5) vorgesehenen nicht durchströmbaren Einrichtung zum Auffangen von Kohlestaub ausgebildet ist und dass der Filterbeutel (6) eine von einer äußeren Trägerlage (22) gehaltene, hochabscheidende Melt-Blown-Lage (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Filterbeutel (6) und vor dem Elektromotor (5) ein Motorschutzfilter (23) angeordnet ist, mit einem Abscheidematerial, das bei einer Anströmgeschwindigkeit von 35 cm/s Partikel von 0,3 µm Größe oder mehr zu mindestens 99,6 % abscheidet, und dass auf einen in Strömungsrichtung dem Elektromotor (5) nachgeschalteten Feinstfilter verzichtet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen elektromotorisch betriebenen Staubsauger nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
- Staubsauger der in Rede stehenden Art sind bekannt, so insbesondere zum Haushaltsgebrauch. Der dem Elektromotor in Strömungsrichtung vorgeordnete Filterbeutel dient zur Abscheidung der durch die vom Elektromotor aufgebrachte Saugluftströmung transportierten Schmutz- und Staubpartikel.
- Aus der
US 5080702 A ist ein Staubsauger mit einem konventionellen Bürsten-Elektromotor bekannt. Aus derEP 700591 B1 US 5294872 sind bürstenfreie Elektromotoren für Staubsauger bekannt. Im Weiteren ist noch auf dieUS 2004/0255783 A1 - Ausgehend von einem Stand der Technik wie etwa aus der
EP 700591 B1 - Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass nach dem Filterbeutel und vor dem Elektromotor ein Motorschutzfilter angeordnet ist, mit einem Abscheidematerial, das bei einer Anströmgeschwindigkeit von 35 cm/s Partikel von 0,3 µm Größe oder mehr zu mindestens 99,6 % abscheidet, und dass auf einen in Strömungsrichtung dem Elektromotor nachgeschalteten Feinstfilter verzichtet ist. Die Gesamtfiltereigenschafen des Staubsaugers können unter Verzicht auf einen gesonderten HEPA-Filter erhalten werden. Durch Vorsehen eines bürsten- bzw. kohlenfrei betriebenen Elektromotors, bspw. eines Reluktanzmotors, bzw. durch Betreiben des Staubsaugers mittels eines eine Vorrichtung zum Auffangen und Speichern von abgeriebenen Kohlenstaub aufweisenden Elektromotors ist ein emissionsfreier Motor vorgesehen, aus welchem kein auszufiltrierender Kohlenstaub austritt. Auf einen in Strömungsrichtung dem Elektromotor nachgeschalteten Feinstfilter ist verzichtet. Solche Feinstfilter sind hochabscheidend, weiter bevorzugt in Form eines HEPA-Filters ausgebildet. Im bekannten Stand der Technik dienen solche nachgeschalteten Feinstfilter neben der Abscheidung von Kohlenstaub bei emissionsbehafteten Elektromotoren auch der Abscheidung von weiteren Feinstpartikeln, wie Schwebstoffpartikel. Diese Feinstfiltereigenschaften sind in vorliegender Erfindung, ermöglichend die Nutzung eines emissionsfreien Gebläsemotors, übertragen auf den dem Elektromotor in Strömungsrichtung vorgeschalteten Filterbeutel. Dieser weist entsprechend in bevorzugter Ausgestaltung HEPA-Eigenschaften auf. Die Filtrierung von Feinstpartikeln wie Schwebstoffpartikeln ist so bevorzugt unmittelbar dem Ort des Auftretens solcher Partikel zugeordnet. Entsprechend ist der Feinstfilter Bestandteil des durch den Benutzer in Abhängigkeit vom Füllgrad zu wechselnden Filterbeutels, so dass im Zuge des Filterbeutelwechsels zugleich ein Wechsel des Feinststaubfilters erfolgt. Es bedarf weiter entsprechend keiner gesonderten Wechselanzeige für den Feinststaubfilter. Auch ist zufolge dieser Anordnung der Elektromotor vor Feinstpartikeln geschützt. Stützende Eigenschaften sind durch Anordnung der äußeren Trägerlage erreicht, wobei weiter bevorzugt die Trägerlage und die Melt-Blown-Lage bspw. durch Laminierung bzw. Klebung oder Verschweißung bspw. mit Ultraschall miteinander verbunden sind. Bezüglich der Melt-Blown-Lage ist ein sehr hohes Partikelrückhaltevermögen von mehr als 99 % im Hinblick auf sehr feine Partikel, bis hin zu 0,1µm kleinen Partikeln gegeben, dies weiter bei einem bevorzugten Flächengewicht von 5 - 100 g/m2, vorzugsweise 50 - 80 g/m2.
- Nach dem Filterbeutel und vor dem Elektromotor ist der Motorschutzfilter angeordnet. Der Elektromotor ist hierdurch gegen gegebenenfalls durch Leckagen des Filterbeutels austretende Schmutz- und Staubpartikel geschützt. Hierbei handelt es sich weiter bevorzugt um ein flächiges Gebilde aus einem gut abscheidenden Material, das bei einer Anströmgeschwindigkeit von 35 cm/ s Partikel von 0,3 µm oder mehr zuverlässig zu mindestens 99,6 % abscheidet. Der vorgesehene Motorschutzfilter weist einen niedrigen Druckverlust auf, so weiter bei einer Filterfläche von 100 - 200 cm2, bevorzugt 150 - 160 cm2, weiter bevorzugt 154 cm2, und einem Luftdurchsatz von 20 - 30 l/s, bevorzugt 25 l/s,, einen Druckverlust von 3 - 35 hPa, weiter bevorzugt 4 - 7 hPa.
- Der Motorschutzfilter ist in einer Ausführungsform eine Membran aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) mit einem Druckverlust von 10 - 25 hPa, bevorzugt 14 - 20 hPa in Verbindung mit den vorgenannt bevorzugten Flächenmaßen und Durchströmmengen. Weiter ist alternativ der Motorschutzfilter eine Melt-Blown-Lage, welche weiter mit Nanofasern belegt ist. Eine solche Melt-Blown-Lage weist unter Berücksichtigung der vorbeschriebenen Flächen- und Durchsatzparameter einen Druckverlust von 30 - 35 hPa, bevorzugt 34 hPa auf.
- In bevorzugter Ausgestaltung kommt als Motorschutzfilter ein Elektretfaservlies zum Einsatz. Dieses erweist sich als herstellungsgünstig; weist darüber hinaus sehr günstige Druckverlustwerte auf. So ist bei einem Elektretfaservlies unter Berücksichtigung der vorbezeichneten Flächen- und Durchsatzparameter ein Druckverlust von 3 - 10 hPa, bevorzugt 4 - 7 hPa angegeben.
- In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist der Motorschutzfilter mit einem Geruchsfilter kombiniert. Als Geruchsfilter ist weiter bevorzugt eine Aktivkohlelage bzw. in dem Elektretfaservlies eingebettete Aktivkohle vorgesehen.
- Die die hochabscheidende Melt-Blown-Lage des Filterbeutels haltende Trägerlage ist in weiter bevorzugter Ausgestaltung aus einer Papierlage oder Vlieslage gebildet, weiter aus einer Papierlage mit einem Flächengewicht von 20 - 100 g/m2 (bei der Papierlage) bzw. 5 - 100 g/m2 (bei der Vlieslage).
- Zum Schutz der dem Filterbeutelinnern zugewandten Melt-Blown-Lage ist in einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, dass dieser vorgeschaltet eine Lage höherer Luftdurchlässigkeit angeordnet ist. Diese Lage dient als Vorfilterlage zum Abscheiden insbesondere größerer Schmutzpartikel, die zufolge der gewählten Anordnung nicht die hochabscheidende Melt-Blown-Lage beaufschlagen, was zu einer Schädigung derselben führen könnte. So ist in diesem Zusammenhang weiter vorgesehen, dass die vorgeschaltete Lage aus einer Spund-Bond-Vlieslage besteht. Diese weist eine hohe Widerstandsfestigkeit auf bei einem Flächengewicht von bevorzugt 5 g/m2 - 100 g/m2, vorzugsweise 40 - 80 g/m2.
- Die einzelnen Lagen des Filterbeutels, nämlich in Strömungsrichtung betrachtet die Spund-Bond-Vlieslage, die Melt-Blown-Lage und die als Papier- oder Vlieslage ausgebildete Trägerlage sind in weiter bevorzugter Ausgestaltung miteinander verklebt, dies weiter bevorzugt randseitig, ggf. aber auch partiell über die Fläche verteilt. Diese Verklebung, Laminierung oder Verschweißung erfolgt im Zuge des Fertigungsprozesses vollautomatisch punktförmig, vollflächig, am Rande oder in Form einer Gitterstruktur.
- Zudem ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgelagert der Lage höherer Luftdurchlässigkeit, bspw. vorgelagert einer ein- oder mehrlagigen Vorfilterlage bestehend aus einer Spund-Bond-Lage, eine Papiervlieslage oder Papierlage oder Vlieslage z.B. Nassvlies, Trockenvlies (kardiert, Wirrfaservlies, Highloft-Vlies, Airlaid-Vlies), Spinnvlies, Nadelvlies oder Wasserstrahl verfestigtes Vlies angeordnet.
- Zufolge der vorbeschriebenen Lösung ist ein Staubsauger mit einem Filtersystem angegeben, welches unter Einsparung eines Filterelements, nämlich eines dem Elektromotor in Strömungsrichtung nachgeschalteten Feinststaubfilter-elements wie ein HEPA-Filter eine günstige Ausgestaltung erreicht. Der der Feinststaubabscheidung dienende Filter ist Bestandteil des Staubfilterbeutels. Entsprechend den üblichen, insbesondere vom Füllgrad abhängigen Wechselintervallen des Filterbeutels wird auch der Feinstfilter ausgetauscht. Es ist insgesamt eine Verringerung des gesamten Druckverlustes erreicht, weiter unter Einsparung von Bauraum in dem Staubsauger für einen aus dem bekannten Stand der Technik dem Elektromotor nachgeschalteten Filterelement.
- Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Es zeigt hierbei:
-
1 in perspektivischer Darstellung einen stielgeführten Staubsauger; -
2 einen schematischen Vertikalschnitt durch den Staubsauger zur Erläuterung der Strömungsführung; -
3 einen stark vergrößerten Detailquerschnitt durch die Wandung eines Filterbeutels des Staubsaugers; -
4 in einer schematischen Darstellung die Anordnung der in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Filterelemente sowie des die Luftströmung aufbringenden Elektromotors. - Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu
1 ein Staubsauger1 , insbesondere Haushalts-Staubsauger, welcher als handgeführtes Stielgerät ausgeführt ist. Dieses weist zunächst ein Basisgerät2 auf, mit einem nicht dargestellten Elektromotor5 für ein Sauggebläse4 . An dem Basisgerät2 ist eine zur Aufnahme des aufgesaugten Staubgutes vorgesehene, luftundurchlässige Filterkassette3 angedockt. Diese beinhaltet einen Filterbeutel6 . Der Filterbeutel6 wiederum besteht aus einem Staubbeutel18 und einer Halteplatte16 . - Die Stromversorgung des in dem Basisgerät
2 integrierten Elektromotors5 erfolgt über ein Elektrokabel7 . - Weiter besitzt das Basisgerät
2 einen schwanenhalsförmigen Fortsatz, welcher sich über den Bereich der Filterkassette3 erstreckt. Im Bereich des freien Endes formt dieser Fortsatz eine Steckaufnahme für einen Stiel8 des Staubsaugers1 aus. Im Bereich des freien Endes des Stieles8 ist ein Betätigungsgriff9 vorgesehen. Dieser besitzt eine daumenbetätigbare Stelleinheit in Form eines Schiebeschalters, über welchen die Leistung des in dem Basisgerät2 aufgenommenen Elektromotors5 bzw. des über diesen angetriebenen Sauggebläses4 einstellbar ist. - Zur Bodenbearbeitung ist das Basisgerät
2 strömungsmäßig mit einem Vorsatzgerät10 verbunden. Dieses kann eine, eine rotierende Bürste aufweisende Saugdüse sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Vorsatzgerät8 zur Hartbodenbearbeitung. - Der in
2 schematisch dargestellte Saugmund11 des Vorsatzgerätes10 steht strömungsmäßig in Verbindung mit dem in der Filterkassette3 aufgenommenen Filterbeutel6 , wozu ein Strömungskanal12 das Basisgerät2 durchsetzt. Endseitig geht dieser Strömungskanal12 in einen Stutzen13 über. - Der Stutzen
13 ist in einer, in einer TrennebeneT zwischen Filterkassette3 und Basisgerät2 ausgebildeten Kassettenaufnahme platziert. Diese Kassettenaufnahme formt eine vom Stutzen13 durchsetzte Trennwand14 aus, zur Trennung des Basisgeräts2 bzw. des den Stutzen13 umgebenden Bereichs und der angeschlossenen Filterkassette3 bzw. dem sich zwischen Filterkassette3 und dem eingesetzten Filterbeutel6 sich einstellende Ringraum15 . - Ebenenversetzt zu der Trennwand
14 erstreckt sich eine in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoffwerkstoff oder Pappe hergestellte Halteplatte16 des Filterbeutels6 , die zugeordnet dem Stutzen13 des Strömungskanals12 eine Einströmöffnung17 zur Einbringung der staubbeladenen Saugluft besitzt. An der Halteplatte16 ist unterseitig, d.h. abgewandt der basisgeräteseitigen Trennwand14 ein luftdurchlässiger Staubbeutel18 befestigt. In Betriebsstellung liegt der Filterbeutel6 in Überkopfstellung in der Filterkassette3 ein; wird demnach im Saugbetrieb von unten durch die Einströmöffnung17 angeströmt (vgl.2 ). Eine Sicherheitsklappe (24 ) verhindert das Herausfallen des Beutelinhalts beim Abschalten des Saugstroms. - Die Anordnung ist weiter so gewählt, dass die staubbeladene Saugluft den Stutzen
13 durchtretend durch den Filterbeutel6 gesogen wird und von hier über den Ringraum15 zwischen Filterkassette3 und Filterbeutel6 sowie durch den Motorschutzfilter23 zum nachgeschalteten Sauggebläse4 gelangt. Abströmseitig des Sauggebläses4 tritt die gefilterte Saugluft über eine seitliche Gehäuseöffnung19 des Basisgerätes2 in die Umgebung aus. - Bei dem Elektromotor
5 handelt es sich bei vorliegender Erfindung um einen bürstenfrei betriebenen Elektromotor, bspw. in Form eines Reluktanzmotors. Alternativ kann auch ein Universalmotor mit Kohlenbürsten vorgesehen sein, der eine Einrichtung zum Auffangen von abgeriebenem Kohlenstaub aufweist. Eine solche Einrichtung ist bspw. taschenartig, insbesondere nicht durchströmbar ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung eines Elektromotors ist bspw. aus derEP 0 700 591 B1 bekannt. Der Inhalt dieser Patentschrift wird hiermit vollinhaltlich, insbesondere bezüglich der Ausgestaltung der Einrichtung zum Auffangen von Kohlestaub in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezogen, auch zu dem Zwecke, Merkmale dieser Patentschrift in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen. - Zufolge dieser Ausgestaltung liegt der Elektromotor
5 als emissionsfreier Motor vor. Entsprechend bedarf es strömungsabseitig des Elektromotors5 keiner gesonderten Filtrierung etwaiger Kohlenstäube. Bei ausreichender Filtrierung in Strömungsrichtung vor dem Elektromotor5 kann, wie auch bevorzugt vorgeschlagen, die Ausblasluft unmittelbar über die Gehäuseöffnung19 austreten. - Der Staubbeutel
18 des Filterbeutels6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dreilagig gestaltet, so mit einer in Strömungsrichtung, d.h. in Luftdurchsetzungsrichtungr betrachteten inneren Lage20 als Vorfilterlage, einer mittleren, zweiten hochabscheidenden Melt-Blown-Lage21 und einer dritten, die Melt-Blown-Lage21 überdeckenden Trägerlage22 . - Die Lagen
20 -22 sind laminiert oder verschweißt, weiter bevorzugt partiell verklebt. - Die innere, d.h. dem Staubbeutelinnern zugewandte erste Lage
20 , ist als Vorfilterlage gebildet, zur Ausfiltrierung grober Schmutz- und Staubpartikel, weiter zum Schutz der nachgeschalteten Melt-Blown-Lage21 . Die Vorfilterlage weist eine hohe Widerstandsfestigkeit auf, dies bei einem Flächengewicht von 5 - 100 g/m2, vorzugsweise 40 - 80 g/m2. Darüber hinaus weist diese Lage gegenüber der nachgeschalteten Melt-Blown-Lage eine höhere Luftdurchlässigkeit auf. - Dieser ein- oder mehrlagigen Vorfilterlage kann, wenngleich nicht dargestellt, eine Papiervlieslage, Papierlage oder Vlieslage in Durchströmungsrichtung vorgeschaltet sein.
- Die hochabscheidende Melt-Blown-Lage
21 ist zur Feinststaubabscheidung ausgebildet, weist entsprechend ein sehr hohes Partikelrückhaltevermögen auf, so insbesondere hinsichtlich Partikel, die 0,3 µm oder kleiner sind. Der Abscheidegrad beträgt hierbei mehr als 99 %. Entsprechend erreicht die Melt-Blown-Lage21 HEPA-Eigenschaften der Klasse H10 - H12 bei Ausströmgeschwindigkeiten von 15 - 30 m/s. - Die die Melt-Blown-Lage
21 stützende Trägerlage22 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Papier- oder Vlieslage, weiter bevorzugt mit einem Flächengewicht von 20 -100 g/m2 (bei der Papierlage) bzw. 5 - 100 g/m2 (bei der Vlieslage). - Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Filterbeutel
6 angegeben, der zur Feinst-staubfiltrierung geeignet ist und somit weiter neben der üblichen Schmutz- und Staubabscheidung zugleich als HEPA-Filter dient. Entsprechend wird auch der Feinstfilter im Zuge des üblichen Filterbeutelwechsels ausgetauscht, so dass stets ein ausreichend hoher Abscheidgrad im Bereich des Feinstfilters bei möglichst kleinem Druckverlust erreicht wird. - Wie weiter aus der schematischen Darstellung in
4 zu erkennen, ist, dem Elektromotor5 in Strömungsrichtungr vorgeschaltet, d.h. angeordnet zwischen Filterbeutel6 und Elektromotor5 , ein Motorschutzfilter23 vorgesehen. Dieser ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel flächig gestaltet und im Bereich der Trennwand14 benachbart zum Stutzen13 angeordnet. Der Motorschutzfilter ist bevorzugt ein Elektretfaservlies, welches bei einem relativ geringen Druckverlust von 4 - 7 hPa auf einer Fläche von 154 cm2 einen Luftdurchsatz von 25 l/s aufweist, wobei bei einer Anströmgeschwindigkeit von 35 cm/ s Partikel von 0,3 µm Größe oder mehr abgeschieden werden. - Durch die gewählte Ausgestaltung des Filterbeutels
6 und weiter durch den vorgesehenen emissionsfreien Elektromotor5 ist ein auf zwei Filter, nämlich ein auf den Filterbeutel6 und den Motorschutzfilter23 begrenztes Filtersystem erreicht, welches HEPA-Eigenschaften aufweist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Staubsauger
- 2
- Basisgerät
- 3
- Filterkassette
- 4
- Sauggebläse
- 5
- Elektromotor
- 6
- Filterbeutel
- 7
- Elektrokabel
- 8
- Stiel
- 9
- Betätigungsgriff
- 10
- Vorsatzgerät
- 11
- Saugmund
- 12
- Strömungskanal
- 13
- Stutzen
- 14
- Trennwand
- 15
- Ringraum
- 16
- Halteplatte
- 17
- Einströmöffnung
- 18
- Staubbeutel
- 19
- Gehäuseöffnung
- 20
- Lage
- 21
- Melt-Blown-Lage
- 22
- Trägerlage
- 23
- Motorschutzfilter
- 24
- Sicherheitsklappe
- T
- Trennebene
- r
- Strömungsrichtung
Claims (11)
- Elektromotorisch betriebener Staubsauger (1) mit einem in Strömungsrichtung (r) vor dem Elektromotor (5) angeordneten Filterbeutel (6), wobei der Elektromotor (5) bürstenfrei oder mit einer innerhalb des Elektromotors (5) vorgesehenen nicht durchströmbaren Einrichtung zum Auffangen von Kohlestaub ausgebildet ist und dass der Filterbeutel (6) eine von einer äußeren Trägerlage (22) gehaltene, hochabscheidende Melt-Blown-Lage (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Filterbeutel (6) und vor dem Elektromotor (5) ein Motorschutzfilter (23) angeordnet ist, mit einem Abscheidematerial, das bei einer Anströmgeschwindigkeit von 35 cm/s Partikel von 0,3 µm Größe oder mehr zu mindestens 99,6 % abscheidet, und dass auf einen in Strömungsrichtung dem Elektromotor (5) nachgeschalteten Feinstfilter verzichtet ist.
- Staubsauger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motorschutzfilter (23) eine PTFE-Membran ist. - Staubsauger nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motorschutzfilter (23) eine mit Melt-Blown beaufschlagte Lage aufweist. - Staubsauger nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Melt-Blown mit Nanofasern belegt ist. - Staubsauger nach einem der
Ansprüche 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motorschutzfilter (23) ein Elektretfaservlies ist. - Staubsauger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorschutzfilter (23) mit einem Geruchsfilter kombiniert ist.
- Staubsauger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage (22) aus einer Papier- oder Vlieslage besteht.
- Staubsauger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorgeschaltet zu der Melt-Blown-Lage (21) des Filterbeutels (6) eine Lage (20) höherer Luftdurchlässigkeit angeordnet ist.
- Staubsauger nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (20) aus einer Spund-Bond-Vlieslage besteht. - Staubsauger nach einem der
Ansprüche 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, dass vorgelagert der Lage (20) höherer Luftdurchlässigkeit eine Papiervlieslage, Papierlage oder Vlieslage angeordnet ist. - Staubsauger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterbeutel (6) mit einem Geruchsfilter kombiniert ist.
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