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[Technologisches Gebiet]
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Diese
Erfindung erstreckt sich auf eine Wirbeltrennvorrichtung zur Verwendung
in einem Staubsauger, einschließlich eines Wirbelhohlraums,
der über einen Luftstromeingang, eine Seitenwand sowie eine
Stirnwand verfügt, wobei bei der Benutzung der vom beschriebenen
Staubsauger eingesaugte Luftstrom, der Schmutz enthält,
durch den beschriebenen Luftstromeingang in den beschriebenen Wirbelhohlraum
gelangt und sich entlang der beschriebenen Seitenwand rotierend
bewegt; eines Eintauchrohrs, das in den beschriebenen Wirbelhohlraum
eintaucht und über eine Rohrmündung verfügt,
wobei der Luftstrom nach dem Wirbeltrennen durch diese Rohrmündung
in das beschriebene Eintauchrohr gelangen kann und den beschriebenen
Wirbelhohlraum verlässt; sowie eines Sperrelements, das
zwischen der beschriebenen Rohrmündung und der beschriebenen
Stirnwand angeordnet ist, wobei zwischen der beschriebenen Rohrmündung
und dem beschriebenen Sperrelement ein Lufteinlass gebildet wird.
Diese Erfindung erstreckt sich außerdem auf Staubsauger mit
dieser Wirbeltrennvorrichtung.
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[Technologischer Hintergrund]
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Von
dieser Wirbeltrennvorrichtung kann aus dem
US-Patent US 6.896.711 62 Kenntnis
erlangt werden. Gemäß der Offenbarung seiner Beschreibung
umfasst diese herkömmliche Wirbeltrennvorrichtung ein Schmutzsperrelement,
wobei dieses Sperrelement über eine Kugeloberfläche
verfügt und wie eine Bildtafel aufgebaut ist. Die innere
Oberfläche dieses Sperrelements ist zur Stirnwand des Wirbelhohlraums
gerichtet. Der verlassende Luftstrom kann mit der inneren Oberfläche
des Sperrelements kollidieren, wodurch im Luftstrom enthaltener Schmutz
durch dieses Sperrelement blockiert wird und in den Schmutzbehälter
fällt. Der Nachteil dieser Wirbeltrennvorrichtung besteht
darin, dass der vom Sperrelement blockierte Schmutz möglicherweise vom
nachfolgend den Wirbelhohlraum verlassenden Luftstrom wieder eingefangen
wird. Deshalb bestehen für den Schmutz gute Möglichkeiten
zum Verlassen des Wirbelhohlraums.
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[Inhalt der Erfindung]
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Das
Ziel dieser Erfindung besteht deshalb darin, die genannten Probleme
der herkömmlichen Technologie zu überwinden und
den absolut größten Teil des Schmutzes aus dem
Luftstrom zu separieren, wobei es insbesondere möglich
sein muss, das Risiko zu minimieren, dass feinste Teilchen den Wirbelhohlraum
verlassen können.
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Wirbeltrennvorrichtung zur Verwendung
in einem Staubsauger, einschließlich: Wirbelhohlraum, der über
einen Luftstromeingang, eine Seitenwand sowie eine Stirnwand verfügt,
wobei bei der Benutzung der vom beschriebenen Staubsauger eingesaugte
Luftstrom, der Schmutz enthält, durch den beschriebenen
Luftstromeingang in den beschriebenen Wirbelhohlraum gelangt und
sich entlang der Seitenwand rotierend bewegt; Eintauchrohr, das
in den beschriebenen Wirbelhohlraum eintaucht und über
eine Rohrmündung verfügt, wobei der Luftstrom
nach dem Wirbeltrennen durch diese Rohrmündung in das beschriebene
Eintauchrohr gelangen kann und den beschriebenen Wirbelhohlraum
verlässt; sowie ein Sperrelement, das zwischen der beschriebenen
Rohrmündung und der beschriebenen Stirnwand angeordnet
ist, wobei zwischen der beschriebenen Rohrmündung und dem beschriebenen
Sperrelement ein Lufteinlass gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das beschriebene Sperrelement über eine äußere
Oberfläche verfügt, wobei diese äußere
Oberfläche stufenlos und in Richtung zur Stirnwand des
beschriebenen Wirbelhohlraums allmählich bis zum Oberteil
schrumpft.
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Vor
dem Eintritt in das Eintauchrohr und Verlassen des Wirbelhohlraums
kollidiert der Luftstrom zuerst mit der äußeren
Oberfläche des Sperrelements, wodurch zumindest ein Teil
der im Luftstrom enthaltenen Teilchen durch den Aufprall aus dem Luftstrom
separiert werden kann. Außerdem kann dieser Schmutz aufgrund
der Gestalt der beschriebenen äußeren Oberfläche
sich zur Seitenwand des Wirbelhohlraums hin bewegen. Dieser sich
zur beschriebenen Seitenwand hin bewegende Schmutz kann durch den
neu eintretenden und Schmutz enthaltenden Luftstrom mitgenommen
werden und noch einmal einer Wirbeltrennung unterzogen werden. Dadurch
kann die Trennwirkung der Wirbeltrennvorrichtung signifikant erhöht
werden.
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Andere
Merkmale, die allein oder in Verbindung mit anderen Merkmalen als
Eigenschaften dieser Erfindung angesehen werden, werden in den folgenden
zusätzlichen Ansprüchen erläutert.
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Ein
zusätzliches Merkmal gemäß dieser Erfindung
besteht darin, dass das beschriebene Sperrelement und das beschriebene
Eintauchrohr miteinander verbunden angeordnet sind.
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Vorzugsweise
ist das beschriebene Sperrelement durch ein Verbindungselement mit
dem beschriebenen Eintauchrohr verbunden, wobei das beschriebene
Verbindungselement und das beschriebene Sperrelement integriert
angebracht sind, wodurch die Montage der beschriebenen Trennvorrichtung
vereinfacht wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsweise gemäß dieser
Erfindung besteht darin, dass das beschriebene Sperrelement und
ein Kreiskegel miteinander verbunden angeordnet sind, wobei der
beschriebene Kreiskegel neben der beschriebenen Stirnwand angebracht
ist.
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Vorzugsweise
verfügt die beschriebene äußere Oberfläche über
einen positiven oder negativen Krümmungsteil, wodurch der
Luftstrom entlang des beschriebenen Krümmungsteils ungehindert
zu beschriebenen Seitenwand geführt werden kann.
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Vorzugsweise
ist das beschriebene Sperrelement kegelförmig, da diese
Gestalt für die Bewegung des beschriebenen Luftstroms besonders
vorteilhaft ist.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsweise gemäß dieser
Erfindung besteht darin, dass die Gesamtfläche des beschriebenen
Lufteinlasses größer als die oder generell gleich
der Querschnittsfläche des beschriebenen Eintauchrohres
ist, wodurch der Luftdruck keine Verluste aufgrund der Anbringung
des beschriebenen Sperrelements aufweisen kann. Eine besonders bevorzugte
Weise besteht darin, dass die Gesamtfläche des beschriebenen
Lufteinlasses generell gleich der Querschnittsfläche des
beschriebenen Eintauchrohres ist, wodurch am beschriebenen Lufteinlass
und an der beschriebenen Eintrittsöffnung der Luftdruck
generell identisch ist.
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Ein
weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht darin, dass auf der beschriebenen
Seitenwand ein Schmutzausgang angebracht ist, wobei der beschriebene
Wirbelhohlraum über diesen Schmutzausgang mit einem Schmutzbehälter
fluidleitend verbunden ist. Vorzugsweise bildet die beschriebene Seitenwand
einen Teil des beschriebenen Schmutzbehälters.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsweise gemäß dieser
Erfindung besteht darin, dass der beschriebene Schmutzausgang in
axialer Richtung des beschriebenen Wirbelhohlraums in maximaler
Nähe zur beschriebenen Rohrmündung über eine
Grenze verfügt, wobei mindestens ein Teil des beschriebenen
Sperrelements sich zwischen der beschriebenen Rohrmündung
und der beschriebenen Grenze befindet.
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Diese
Erfindung findet auf Staubsauger Anwendung.
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Der
Aufbau dieser Erfindung sowie ihre sonstigen Erfindungsziele und
Nutzeffekte werden durch die nachfolgenden, in Verbindung mit den
Abbildungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsweisen
noch deutlicher und einfacher verständlich.
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[Beschreibung der Abbildungen]
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Als
ein Teil der Beschreibung und zur Ermöglichung eines weitergehenden
Verständnisses dieser Erfindung erläutern die
unten stehenden Abbildungen die konkreten Ausführungsweisen
dieser Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung der Darstellung
des Prinzips dieser Erfindung.
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1 zeigt
ein Schnittbild der Wirbeltrennvorrichtung einer bevorzugten Ausführungsweise
gemäß dieser Erfindung.
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2 zeigt
eine dreidimensionale Abbildung eines Staubsaugers mit der Wirbeltrennvorrichtung
einer bevorzugten Ausführungsweise dieser Erfindung.
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[Beschreibung der konkreten Ausführungsweisen]
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In
der folgenden konkreten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsweisen
sind identische oder ähnliche Merkmale mit identischen
Markierungen in den Abbildungen versehen.
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Es
wird auf die Abbildungen verwiesen, zuerst insbesondere auf 1. 1 zeigt
die Wirbeltrennvorrichtung 1 einer bevorzugten Verfahrensweise
gemäß dieser Erfindung. Diese Wirbeltrennvorrichtung 1 umfasst
einen röhrenartigen Wirbelhohlraum 10 und ein
Eintauchrohr 20. Der Wirbelhohlraum 10 verfügt über
einen Luftstromeingang 11, eine Seitenwand 12 sowie
eine Stirnwand 13. Bei der Benutzung gelangt der Luftstrom,
der Schmutz enthält, durch den beschriebenen Luftstromeingang 11 in
den beschriebenen Wirbelhohlraum 10 und bewegt sich rotierend
entlang der beschriebenen Seitenwand 12. Auf der Seitenwand 12 wird
ein Schmutzausgang 15 gebildet. Der Wirbelhohlraum 10 ist über
diesen Schmutzausgang 15 mit einem Schmutzbehälter 50 fluidleitend
verbunden, wodurch der Schmutz aufgrund der Wirkung der Fliehkraft
aus dem Luftstrom separiert werden kann und in diesem Schmutzbehälter 50 gesammelt
wird. Vorzugsweise bildet die beschriebene Seitenwand 12 einen
Teil des beschriebenen Schmutzbehälters 50. Neben
der beschriebenen Stirnwand 13 ist ein Kreiskegel 14 angeordnet,
der sich im Wirbelhohlraum 10 befindet. Vorzugsweise bildet
dieser Kreiskegel 14 einen Teil der beschriebenen Stirnwand 13.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Stirnwand 13 als
selbständiges Teil des Wirbelhohlraums 10 bereitgestellt.
Vorzugsweise wird die Stirnwand 13 demontierbar auf die
Wirbeltrennvorrichtung 1 montiert. Das Eintauchrohr 20 taucht
in diesen Wirbelhohlraum 10 ein und verfügt über
ein Rohrmündung 21. Durch diese Rohrmündung 21 kann
der Luftstrom, der das Wirbeltrennen durchlaufen hat und von der
Stirnwand 13 reflektiert wurde, in das Eintauchrohr 20 gelangen
und dadurch den Wirbelhohlraum 10 verlassen.
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Zwischen
der Rohrmündung 21 des Eintauchrohrs 20 und
der Stirnwand 13 des Wirbelhohlraums 10 ist ein
Sperrelement 30 angebracht. Zwischen dem Sperrelement 30 und
der Rohrmündung 21 des Eintauchrohrs 20 besteht
ein Abstand, so dass zwischen der beschriebenen Rohrmündung 21 und
dem Sperrelement 30 der Lufteinlass 41 gebildet werden
kann, wodurch der Wirbelhohlraum 10 über diesen
Lufteinlass 41 mit dem Eintauchrohr 20 fluidleitend
verbunden ist. Durch diesen Lufteinlass 41 gelangt der
Luftstrom nach Durchlaufen der Wirbeltrennung über die
Rohrmündung 21 in das Eintauchrohr 20 und
verlässt anschließend den Wirbelhohlraum 10.
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Das
Sperrelement 30 verfügt über eine äußere
Oberfläche 31, diese äußere
Oberfläche 31 schrumpft stufenlos und in Richtung
zur Stirnwand 13 des beschriebenen Wirbelhohlraums 10 allmählich bis
zum Oberteil 32. Vorzugsweise ist dieses Sperrelement 30 hohl
und kegelförmig.
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Das
Sperrelement 30 und das Eintauchrohr 20 sind miteinander
verbunden. Konkret ist das Sperrelement 30 durch das Verbindungselement 40 mit
dem Eintauchrohr 20 verbunden. Ein Ende des beschriebenen
Verbindungselements 40 ist mit der Wandung des Eintauchrohrs 20 verbunden.
Das andere Ende ist mit dem unteren Rand des Sperrelements 30 verbunden.
Vorzugsweise bildet das Verbindungselement 40 mit dem Sperrelement 30 eine integrierte
Struktur, wodurch das Sperrelement 30 in sehr einfacher
Weise im Wirbelhohlraum 10 montiert werden kann, indem
das Verbindungselement 40 mit dem Eintauchrohr 20 verbunden
wird. Im Ausführungsbeispiel in 1 werden
zum Beispiel das Sperrelement 30, das Verbindungselement 40 sowie das
Eintauchrohr 20 integriert gestaltet. In einer substituierenden
Ausführungsweise können jedoch auch das Sperrelement 30 und
das Eintauchrohr 20 einzeln bereitgestellt und anschließend
zusammenmontiert werden.
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Obwohl
es keine Darstellung gibt, kann jedoch in einer weiteren Ausführungsweise
das beschriebene Sperrelement 30 auch mit dem beschriebenen
Kreiskegel 14 verbunden werden.
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Das
beschriebene Verbindungselement 40 wird in dieser Weise
angebracht: Es lässt die Gesamtfläche des Lufteinlasses 41,
der sich zwischen dem Sperrelement 30 und der Rohrmündung 21 des Eintauchrohrs 20 befindet,
größer als oder generell gleich der Querschnittsfläche
des Eintauchrohrs 20 sein, wodurch ein durch die Anbringung
des Sperrelements 30 hervorgerufener Verlust des Luftdrucks verhindert
wird.
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Die äußere
Oberfläche 31 des Sperrelements 30 verfügt über
einen Krümmungsteil 33, wodurch sich der Luftstrom
durch die Führung dieses Krümmungsteils 33 noch
besser in Richtung Seitenwand 12 bewegen kann. In diesem
Ausführungsbeispiel ist der Krümmungsteil 33 negativ.
Dieser Krümmungsteil 33 kann jedoch auch positiv
sein.
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In
diesem Ausführungsbeispiel streckt sich der Oberteil 32 des
Sperrelements 30 bis zu diesem Grad: In Richtung senkrecht
zur Achse A des Wirbelhohlraums 10 interpoliert er mit
dem Schmutzausgang 15. Allerdings wird das Sperrelement 30 zumindest
teilweise nicht gegenüber diesem Schmutzausgang 15 bloßgelegt.
Das heißt, das Sperrelement 30 befindet sich zumindest
teilweise zwischen der Rohrmündung 21 und einer
Grenze 16 des Schmutzausgangs 15, wobei diese
Grenze 16 in Richtung der Achse A des Wirbelhohlraums 10 in
maximaler Nähe zur Rohrmündung 21 liegt.
In einer substituierenden Ausführungsweise wird das Sperrelement 30 insgesamt
nicht gegenüber diesem Schmutzausgang 15 bloßgelegt.
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Diese
Erfindung findet Anwendung auf Staubsauger. 2 zeigt
einen Vakuumstaubsauger 2. Der Staubsauger 2 umfasst
einen Hauptkörper 5, eine Saugdüse zum
Einsaugen der Schmutz enthaltenden Luft (nicht abgebildet), einen
Ventilator mit Elektromotorantrieb (nicht abgebildet) sowie eine Wirbeltrennvorrichtung 1.
Dabei wird der von einem Elektromotor angetriebene Ventilator zur
Erzeugung der Saugkraft verwendet und ist in einer separaten Kammer
des Hauptkörpers untergebracht. Zwischen dem Saugkopf und
diesem Ventilator mit Elektromotorantrieb entsteht ein Weg für
den Luftstrom. Die genannte Wirbeltrennvorrichtung 1 wird
in diesen Luftstromweg montiert und dient dazu, vor dem Eintritt des
Luftstroms in die separate Kammer aus dem Luftstrom den Schmutz
zu separieren. Die Saugdüse kann über einen Schlauch
mit dem Hauptkörper 5 verbunden werden, kann aber
auch direkt mit dem Hauptkörper 5 verbunden werden.
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Während
der Verwendung gelangt der vom Staubsauger 2 eingesaugte
und mit Schmutz belastete Luftstrom über den Luftstromeingang 11 in
den Wirbelhohlraum 10 und beginnt anschließend
den Prozess der Wirbeltrennung. Konkret bewegt sich der mit Schmutz
belastete Luftstrom spiralförmig entlang der Seitenwand 12 in
Richtung Stirnwand 13. Dadurch wird der Großteil
des Schmutzes, insbesondere der Schmutz mit hohem Gewicht, aufgrund
der Wirkung der Fliehkraft durch den Schmutzausgang 15 auf
der Seitenwand 12 aus dem Luftstrom separiert und im Schmutzbehälter 50 gesammelt.
Der Luftstrom mit dem restlichen Schmutz (z. B. Staubteilchen) wird
von der Stirnwand 13 reflektiert und rotiert mit einem
kleinen Rotationsdurchmesser spiralförmig in Richtung der
Rohrmündung 21 des Eintauchrohres 20.
Vor dem Eintritt des Luftstroms in das Eintauchrohr 20 zum
Verlassen des Wirbelhohlraums 10 kollidiert der Luftstrom
mit der äußeren Oberfläche 31 des
Sperrelements 30. Dadurch wird mindestens ein Teil des
im Luftstrom enthaltenen Schmutzes durch die Kollision aus dem Luftstrom
separiert und bewegt sich aufgrund der Gestalt des Sperrelements 30 in
Richtung Seitenwand 12 des Wirbelhohlraums 10.
Der Luftstrom nach der Separation des Schmutzes gelangt über
den Lufteinlass 41 in das Eintauchrohr 20 und
verlässt den Wirbelhohlraum. Dieser sich in Richtung Seitenwand 12 bewegende
Schmutz wird von dem neu hereinkommenden, entlang der Seitenwand 12 spiralförmig
rotierenden und mit Schmutz belasteten Luftstrom mitgenommen. Dadurch
durchläuft der vom Sperrelement 30 separierte
Schmutz nochmals den Prozess der Wirbeltrennung, wodurch im weiteren
die Leistung der Wirbeltrennvorrichtung 1 zur Trennung
des Schmutzes signifikant erhöht wird.
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Nach
dem Verlassen des Wirbelhohlraums 10 durch das Eintauchrohr 20 ist
in der Fließrichtung des Luftstroms eine separate Kammer
mit einem Ventilator mit Elektromotorantrieb (nicht abgebildet) angebracht.
Vorzugsweise ist in dem Luftweg zwischen der Wirbeltrennvorrichtung 1 und
dem Ventilator mit Elektromotorantrieb ein Filter 60 angebracht, um
die restlichen feinsten Teilchen, die im Luftstrom enthalten sind,
zu filtern. Es ist zu beachten, dass es möglich ist, vor
dem Filter 60 eine weitere Wirbeltrennstufe anzuordnen,
oder es ebenso möglich ist, mittels dieser weiteren Wirbeltrennstufe
den Filter 60 zu ersetzen.
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- 1
- Wirbeltrennvorrichtung
- 2
- Staubsauger
- 5
- Hauptkörper
- 10
- Wirbelhohlraum
- 11
- Luftstromeingang
- 12
- Seitenwand
- 13
- Stirnwand
- 14
- Kegelkörper
- 15
- Schmutzausgang
- 20
- Eintauchrohr
- 21
- Rohrmündung
des Eintauchrohrs 20
- 30
- Sperrelement
- 31
- äußere
Oberfläche des Sperrelements 30
- 32
- Oberteil
des Sperrelements 30
- 40
- Verbindungselement
- 41
- Lufteinlass
- 50
- Schmutzbehälter
- 60
- Filter
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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