DE102010026486A1

DE102010026486A1 - Staubfilter sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Reinigung

Info

Publication number: DE102010026486A1
Application number: DE201010026486
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-19

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf einen Staubfilter, insbesondere eines Staubsaugers, mit einer rotationssymmetrischen Filteranordnung, sowie auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Reinigung, wobei Vibrationen in Richtung der Rotationssymmetrieachse des Staubfilters erzeugt und auf den Staubfilter übertragen werden; ein hierfür geeigneter Staubfilter weist einen ringförmigen Aufbau auf aus einem zickzackförmig gefalteten Vlies oder Gewebe., bspw. aus Papier oder Kunststoff.

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Staubfilter, insbesondere eines Staubsaugers, mit einer rotationssymmetrischen Filteranordnung, sowie auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Reinigung.
Unabhängig davon, ob Staubsauger mit oder ohne Beutel betrieben werden, ist stets ein Trockenfilter erforderlich, um feine Partikel zurückzuhalten, so dass die ausgeblasene Luft ausreichend sauber ist. Die Abgabe ausreichend gereinigter Luft ist vor allen Dingen für Allergiker wichtig, die darauf angewiesen sind, dass die Umgebungsluft möglichst allergenfrei ist. Deshalb sind gängige Partikelfilter dafür ausgelegt, neben Staub auch Pollen und andere kleinste Partikel weitgehendst zurückzuhalten. Solche Partikelfilter müssen in der Regel – also auch bei beutellosen Staubsaugern, welche Grobpartikel aus der Luft nach dem Zyklonprinzip abscheiden – in gewissen Zeitabständen aus dem Staubsauger ausgebaut und manuell gereinigt oder gar ausgetauscht werden, was einen erheblichen Aufwand darstellt.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, einen Partikelfilter sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen desselben zu schaffen, womit das manuelle Reinigen des Filters möglichst vollständig vermieden werden soll.
Die Lösung dieses Problems gelingt im Rahmen des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens dadurch, dass Vibrationen in Richtung der Rotationssymmetrieachse des Staubfilters erzeugt und auf den Staubfilter übertragen werden.
Durch derartige Vibrationen können auch festsitzende Partikel von dem Filter gelöst und quasi aus diesem herausgeschüttelt werden. Dabei ist die Vibrationsrichtung in mehrfacher Hinsicht von Bedeutung: Zum Einen hat ein Filter in Richtung seiner Rotationssymmetrieachse eine hohe mechanische Steifigkeit und kann daher die mechanische Belastung der Vibrationen gut und insbesondere ohne Beschädigungen überstehen. Ein wichtiger Nebeneffekt ist dabei, dass die Schwingungen aufgrund der Filter-Steifigkeit kaum gedämpft werden und daher die gesamte Oberfläche des Filters in Vibrationen versetzt werden kann; durch diese heftigen Vibrationen werden auch fest haftende Partikel losgerüttelt. Die aus dem Filter herausgeschüttelten Partikel können am unteren Ende des Staubfilters leicht entnommen und/oder abtransportiert werden.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Vibrationen vorzugsweise im Ultraschallbereich liegen. Gerade in diesem vergleichsweise hohen Frequenzbereich lösen sich feine Partikel besonders gut von dem Filtermaterial, da dieses eine starke Beschleunigung erfährt, welche auch bei kleinen Partikeln erhebliche Trägheitskräfte auslöst. Darüber hinaus sind diese Schwingungen für das menschliche Ohr kaum wahrnehmbar, so dass die Lärmbelästigung während der Reinigungsphase äußerst gering ist.
Die Vibrationen können elektrisch erzeugt werden, insbesondere durch ein magnetisches Wechselfeld, innerhalb desselben ein magnetischer, insbesondere ferromagnetischer Kern oder sonstiger Körper schwingungsfähig gelagert ist. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn sowohl die Resonanzfrequenz des elektrischen Schwingkreises, in oder an welchen die das Magnetfeld erzeugende Spule geschalten ist, als auch nach Möglichkeit die mechanische Resonanzfrequenz der schwingenden Teile, bspw. eines im Magnetfeld platzierten Kerns oder sonstigen Körpers, auf ähnliche Frequenzen eingestellt sind, insbesondere in oder nahe dem Ultraschallbereich.
Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung zeichnet sich aus durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Vibrationen in Richtung der Rotationssymmetrieachse des Staubfilters und zur Übertragung derselben auf den Staubfilter. Dabei wird die Schwingungsrichtung durch die Orientierung der die Vibrationen erzeugenden Einrichtung vorgegeben, die parallel zur Rotationssymmetrieachse des Staubfilters ausgerichtet sein sollte und außerdem derart ausgebildet sein sollte, dass vorwiegend oder ausschließlich Schwingungen in einer einzigen Raumrichtung erzeugt werden.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Vibrationseinrichtung elektrisch angetrieben ist, bspw. mittels eines elektrischen Wechselstroms und/oder einer elektrischen Wechselspannung, der/die ihrerseits bspw. von einem Oszillator oder einem sonstigen Frequenzgenerator erzeugt werden kann, insbesondere unter Zuhilfenahme eines elektrischen Schwingkreises, der auf die betreffende Schwingungsfrequenz eingestellt ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Vibrationseinrichtung eine Magnetspule aufweist, innerhalb oder nahe welcher ein Kern schwingungsfähig gelagert ist. Wenn die Magnetspule mit einer Wechselspannung angesteuert ist, so wird innerhalb der Spule ein Magnetfeld erzeugt, dessen Polarität sich permanent umkehrt, entsprechend der angelegten elektrischen Wechselfrequenz, die vorzugsweise im Ultraschallbereich liegt, also oberhalb etwa 16 kHz, vorzugsweise oberhalb von etwa 18 kHz, insbesondere oberhalb von etwa 20 kHz.
Die Wechselspannung ihrerseits wird bevorzugt von einem Frequenzgenerator und/oder Oszillator erzeugt. Ein Oszillator kann am einfachsten mit einem Schwingkreis realisiert werden, dessen Resonanzfrequenz auf die gewünschte Vibrationsfrequenz eingestellt ist; dabei sind sowohl Parallelschwingkreise als auch Serienschwingkreise verwendbar. Andererseits ist es auch denkbar, mit einer konstanten Taktfrequenz Abtastwerte einer Sinusschwingung aus einem Speicher auszulesen und in Analogwerte umzuwandeln sowie ggf. durch einen Tiefpaß zu glätten. Auf jeden Fall kann zwischen einem Oszillator oder sonstigen Frequenzgeber und der eigentlichen Magnetspule ein Verstärker vorgesehen sein; bei Verwendung eines Oszillators ist es auch denkbar, die Magnetspule selbst als Teil des Schwingkreises zu verwenden, zusammen mit einer geeignet dimensionierten Kapazität.
Die Erfindung sieht vor, dass die Magnetspule mittels eines Schalters aktiviert wird. Dadurch ist es dem Anwender überlassen, wann er einen Reinigungsvorgang starten möchte. Er kann dies bspw. bei einem Staubsauger im Anschluß an einen Saugvorgang tun, bevor der Staubsauger wieder weggeräumt wird, oder – bspw. unter Zeitdruck – kann er den Reinigungsvorgang auch auf ein andermal verschieben.
Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass die Magnetspule so lange aktiviert bleibt, bis sie von einem Zeitgeber wieder abgeschalten wird. Damit kann eine optimale Reinigungszeit werksseitig vorgegeben werden, insbesondere durch geeignete Auswahl oder Programmierung eines Zeitgebers. Außerdem ist solchenfalls der Anwender von der Pflicht entbunden, während des gesamten Reinigungsvorgangs bei dem betreffenden Gerät verweilen zu müssen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der schwingungsfähige Kern oder sonstige Körper verschiebbar geführt ist, insbesondere innerhalb oder entlang eines Rohres oder sonstigen langgestreckten Elements. Dadurch ist einerseits ein Verklemmen ausgeschlossen, andererseits auch ein geräuschvolles Entlangstreifen oder Aufschlagen des Kerns an der Magnetspule, und schließlich ist dadurch auch eine Beschädigung der Spule vermieden.
Die Reinigungseinrichtung kann mechanisch mit dem Staubfilter gekoppelt sein, indem eine den Filter haltende Einrichtung in Schwingungen versetzt wird.
Bevorzugt ist hierzu der schwingungsfähige Kern oder sonstige Magnetkörper der Reinigungseinrichtung mit dem Staubfilter gekoppelt, da dieser innerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung am stärksten schwingt. Die Ankopplung läßt sich insbesondere über eine mechanische Verbindung herstellen. Eine andere Variante besteht darin, an dem Filter oder an dessen Halterung ein (ferro-)magnetisches Teil anzuordnen, das von einem (ggf. auch ortsfest fixierten) Magnetkern magnetisch angezogen und damit in Schwingungen versetzt wird.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise innerhalb des Staubfilters angeordnet, insbesondere zentral auf der Rotationssymmetrieachse des Staubfilters. Dies gilt insbesondere für den vibrierenden oder ortsfest fixierten Magnetkern, der bevorzugt koaxial zu dieser Symmetriachse angeordnet ist.
Ein erfindungsgemäßer Partikelfilter, insbesondere eines Staubsaugers, mit einer rotationssymmetrischen Filteranordnung, zur Reinigung durch eine zuvor beschriebene Vorrichtung, zeichnet sich aus durch einen ringförmigen Aufbau aus einem zickzackförmig gefalteten Vlies oder Gewebe. Eine solche Anordnung hat eine besonders hohe mechanische Stabilität und ist daher für das erfindungsgemäße Vibrations-Reinigungsverfahren geeignet.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass das zickzackförmig gefaltete Vlies oder Gewebe aus Papier besteht. Papier hat eine gute Filterwirkung, läßt sich leicht falten und hat insbesondere in Richtung der Papierebene, die in gefaltetem Zustand ja parallel zur Rotationssymmetrieachse und damit auch zur Vibrationsrichtung verläuft, eine hohe mechanische Stabilität.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Faltungslinien gedachte kreisscheibenförmige Querschnittebenen durch den Filter schneiden, d. h., sie laufen nicht kreisförmig um die Rotationssymmetrieachse, sondern haben zumindest auch eine Komponente in Richtung der Rotationssymmetrieachse.
Bevorzugt verlaufen die Faltungslinien parallel zu der Rotationssymmetrieachse oder schließen mit zu dieser parallelen Linien einen vorzugsweise spitzen Winkel ein. Infolge einer solchen Konstruktion ist die zur Rotationssymmetrieachse parallele Komponente größer als die quer dazu verlaufenden Komponente der Faltungslinien.
Da die Faltungslinien im Idealfall die Rotationssymmetriachse weder schneiden noch parallel zu dieser verlaufen, sind sie schief gegenüber der Rotationssymmetrieachse, genau genommen windschief.
Bevorzugt ist das Vlies oder Gewebe aus einem bandförmigen Zuschnitt gefaltet, wobei die einzelnen Lamellen des Filtermaterials zwischen zwei benachbarten Faltungslinien vorzugsweise immer die selbe Gestalt aufweisen.
Es hat sich bewährt, einen bandförmigen Zuschnitt mit einer konstanten Breite zu verwenden, damit die einzelnen Lamellen des Filtermaterials zwischen zwei benachbarten Faltungslinien stets gleiche Gestalt und Größe aufweisen.
Der bandförmige Zuschnitt kann einen gekrümmten Verlauf aufweisen, vorzugsweise entlang eines Kreisbogens, so dass sich daraus eine konische oder kegelstumpfförmige Filteranordnung falten läßt.
Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass die Faltungslinien quer zu der Längsrichtung des bandförmigen Zuschnitts verlaufen. Dabei ist allerdings quer nicht mit rechtwinklig gleichzusetzen; gemeint ist nur, dass jede Faltungslinie die beiden Längskanten des bahnförmigen Zuschnittes verbindet. Damit lassen sich aus dem bahnförmigen Zuschnitt eine maximale Anzahl von Lamellen falten, was für die Filteranordnung vorteilhaft ist, weil sich mit der effektiven Filterfläche auch die Standzeit des Filters zwischen zwei Reinigungen erhöht.
Bevorzugt verlaufen die Faltungslinien schräg zu der Längsrichtung des bandförmigen Zuschnitts, d. h., unter einem von 90° abweichenden Winkel. Bei einem gerade gestreckten Zuschnitt sind die einzelnen Faltungslinien parallel zueinander; bei einem gekrümmten Verlauf des bahnförmigen Zuschnitts ist dies jedoch im Allgemeinen nicht der Fall.
Der aus dem bandförmigen Zuschnitt gefaltete und zu einem Ring gebogene Filterkörper sollte eine konische bzw. kegelstumpfförmige Gestalt aufweisen, da diese einerseits eine höhere Formstabilität aufweist als ein zylindrischer Filterkörper; außerdem läßt er sich dann besser reinigen, weil das Filterpapier leicht schräg steht und sozusagen nach außen „überhängt”. Aus demselben Grund sollte darauf geachtet werden, dass die Rotationssymmetrieachse des Staubfilters im eingebauten Zustand und in der Grundstellung des betreffenden Gerätes etwa vertikal ausgerichtet ist, und zwar derart, dass die ggf. größere bzw. radial erweiterte Stirnseite des ringförmigen Filterkörpers oben, die kleinere Stirnseite dagegen unten ist.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass der Filterkörper an seiner Ober- und/oder Unterseite durch einen Abschlußring abgeschlossen und dadurch versteift und/oder stabilisiert ist. Diesen Abschlußringen obliegt es einerseits, den Filter an seiner Ober- und Unterseite abzudichten, so dass auch an diesen Bereichen keine Staubpartikel hindurchtreten können; andererseits soll er die einzelnen Lamellen des Filtermaterials auf etwa konstantem Abstand halten und schließlich dem Filter eine maximale Stabilität verleihen.
Zu diesem Zweck sollten die Abschlußringe mit dem Filterkörper verbunden sein, bspw. angeklebt und/oder in flüssiger Form um das Filtermaterial gespritzt. Die jeweils optimale Variante ergibt sich u. a. auch aus dem für diese Abschlußringe verwendeten Material – Kunststoff eignet sich eher zum Umspritzen der Lamellenober- und -unterseiten, während andere Materialien am besten mit dem Filtermaterial verklebt werden.
Zur weiteren Verbesserung der Filterstabilität ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden Abschlußringe durch Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Es ergibt sich dadurch eine etwa käfigartige Struktur. Die Verbindungsstege können mit den beiden Abschlußringen integriert sein, bspw. in einer gemeinsamen Form gespritzt, oder sie können nachträglich mit diesen verbunden werden, bspw. durch Verkleben, Verschweißen, Verlöten, etc.
Die Erfindung empfiehlt, etwa gerade gestreckte Verbindungsstege zu verwenden, denn dadurch kann Material und Gewicht gespart werden.
Auch die Verbindungsstege sollten nicht in vertikalen Ebenen verlaufen, sondern zu der Rotationssymmetrieachse des Filters schief orientiert sein, insbesondere windschief, d. h., sie sollten die Rotationssymmetrieachse weder schneiden noch parallel zu dieser verlaufen. Diese Maßnahme erhöht die Stabilität des erfindungsgemäßen Käfigs aus Abschlußringen und Verbindungsstegen.
Eine weitere Optimierung erfährt die Erfindung dadurch, dass die Verbindungsstege gegenüber den Faltungslinien in die etwa entgegengesetzte Richtung geneigt sind. Solchenfalls wird die Gefahr, dass der erfindungsgemäße Käfig bei den eingebrachten Vibrationen zu Eigenschwingungen angeregt werden könnte, so weit als möglich reduziert, denn jede Relativschwingung zwischen den beiden Abschlußringen würde aufgrund der schräg verlaufenden Streben zu einer Relativverdrehung der beiden Ringe führen, jedoch entgegengesetzt zu der von den Lamellen bevorzugten Drehschwingungsrichtung; beide Tendenzen kompensieren sich also zumindest teilweise.
Schließlich erlaubt es die Lehre der Erfindung, dass das Filtermaterial innerhalb des aus den beiden Abschlußringen zusammen mit den Verbindungsstegen gebildeten Käfigs angeordnet ist. Dieser Variante ist gegenüber der Alternative mit innerhalb des Filterkörpers angeordnetem Käfig im Allgemeinen der Vorzug zu geben, weil der Käfig damit zusätzlich eine Schutzwirkung für das Filtermaterial entfalten kann, bspw. beim Einbau oder Austausch des Filters.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
1 einen erfindungsgemäßen Staubfilter in einer perspektivischen Ansicht
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung des Staubfilters aus 1 in einer perspektivischen Ansicht, teilweise aufgebrochen
3 eine andere Ausführungsform eines Staubfilters samt einer Vorrichtung zu dessen Reinigung, jeweils im Längsschnitt
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Partikelfilter 1 für einen Staubsauger dargestellt, jedoch ohne den Staubsauger selbst.
Die Grundform des Partikelfilters 1 entspricht etwa der Gestalt des Mantels eines konischen Bechers, dessen Radius unten kleiner ist als oben. Dabei besteht der Staubfilter 1 im Wesentlichen aus zwei Hauptelementen, nämlich aus dem eigentlichen Filterelement 2 selbst einerseits und einem dasselbe tragenden Element 3 andererseits.
Das Filterelement 2 besteht aus Papier, Vlies, Gewebe oder Kunststoff (bsp. Nylon, PP, Polyester), welches vielfach gefaltet ist, wobei je zwei benachbarte Faltungslinien 4 eine dazwischen liegende Lamelle 5 abgrenzen. Das Filterelement 2 hat eine Innen- und eine Außenseite; aufgrund der Faltungslinien 4, welche abwechselnd nach innen und nach außen gefaltet sind, reihen sich diese Lamellen 5 zickzackförmig aneinander. Bevorzugt haben alle Lamellen 5 die selbe Breite und die Faltungslinien haben jeweils gleiche Abtsände. Die Zickzackform des Filterelements 2 erstreckt sich jedoch nicht in einer Ebene, sondern folgt einer gleichförmig gewölbten Fläche, die in sich geschlossen ist, so dass das Filterelement 2 insgesamt eine ringförmige bzw. manschettenartige Gestalt aufweist.
Das Trägerelement 2 umfaßt zwei Ringe zum Anschluß an das Chassis eines Staubsaugers od. dgl., nämlich einen größeren, oberen Anschlußring 6a einerseits und einen kleineren, unteren Anschlußring 6b andererseits. Der obere Anschlußring 6a befindet sich oberhalb des Filterelements 2 und ist vom Durchmesser her größer als der Anschlußring 6b am unteren Ende des Filterelements 2, wodurch dessen konische Form sichergestellt ist.
Diese Anschlußringe 6 dichten den Partikelfiter 1 im Bereich von dessen Ober- und Unterseite ab, so dass während des Filterbetriebs auch an diesen Bereichen keine Partikel hindurchtreten können; andererseits sollen sie die einzelnen Lamellen 5 des Filterelements 2 auf etwa gleichbleibendem Abstand halten und schließlich dem Partikelfilter 1 eine maximale Stabilität verleihen.
Die Anschlußringe 6 sollen mit dem Filterelement 2 fest verbunden sein, bspw. angeklebt und/oder in flüssiger Form um das Filtermaterial gespritzt sein. Zum Umspritzen der Ober- oder Unterseite der Filtermanschette 2 eignet sich vorzugsweise Kunststoff, während andere Materialien, beispielsweise auch Kunststoff, Metall o. ä., bereits in vorgefertigter Form, am besten mit dem Filtermaterial verklebt werden können.
Die Anschlußringe 6 sind durch Verbindungsstege 7 miteinander verbunden, wodurch sich quasi eine käfigartige Struktur ergibt, und eine Erhöhung der Stabilität des Partikelfilters 1 erzielt wird, insbesondere während einem Reinigungsschritt, der mit Vibrationsbewegungen verbunden ist. Die Verbindungsstege 7 sollten vorzugsweise so ausgeführt sein, dass sie mit den Anschlußringen 6 in gleichmäßigem Abstand verbunden sind, wobei die Verbindungsstege 7 vorzugsweise nicht rechtwinklig zu den Anschlußringen 6 verlaufen sollten, sondern vielmehr in einem Winkel α ≠ 90°. Dabei soll der Winkel á der einzelnen Verbindungsstege 7 gegenüber dem Anschlußring 6 jeweils gleich sein. Die Verbindungsstege 7 können mit den beiden Anschlußringen 6 integriert sein, bspw. in einer gemeinsamen Form gespritzt, oder sie können nachträglich mit diesen verbunden sein, bspw. durch Verkleben, Verschweißen, Verlöten, etc.
Das Trägerelement 3 ist in seiner Größe und Form dem Filterelement 2 angepasst, und ist somit auch becherförmig, insbesondere in konischer Form ausgeführt. Im zusammengebauten Zustand ist das Filterelement 2 innerhalb des Trägerelements 3 angeordnet, aber auch eine umgekehrte Anordnung ist denkbar.
Die Faltung des Filterelements 2 soll so ausgeführt sein, dass die Lamellen 5 im zusammengebauten Zustand nicht senkrecht zu den Anschlußringen 6 verlaufen, sondern ebenfalls in einem Winkel β ≠ 90°; dabei gilt vorzugsweise α = –β. Diese besondere Ausführung der Winkel α, β verleiht dem Filterelement 2 maximale Stabilität.
Ferner führt die besondere Ausführung dieser Winkel α, β dazu, dass insbesondere während des Reinigungsproszesses, der durch Vibrationen im hohen Frequenzbereich ausgeführt wird, vorzugsweise im Ultraschallbereich, also oberhalb von etwa 20 kHz, die Schwingungen nicht nur in Richtung der Rotationsachse auf das Filterelement übertragen werden, sondern dass es vielmehr auch zu definierten Rüttelbewegungen kommen kann, die eine höhere Effektivität des „Ausklopfens„ ermöglichen. Eine solche Ultraschallreinigung hat den Vorteil, dass sie durch kostengünstige, vorgefertigte Bauelemente erzeugt werden kann und wenig Geräuschbelastung für das menschliche Ohr mit sich bringt. Aufgrund der lamellenartigen Struktur des Filterelements 3 ergibt sich eine vergrößerte Filteroberfläche und somit eine vergrößerte Filterwirkung im Vergleich zu einem einfachen, becherförmig ausgebildeten Vlies oder Papier. Schließlich erleichtern die Lamellen während des Reinigungsprozesses das Heruntergleiten der losgerüttelten Schmutzpartikel, die dann anschließend von unten her leicht entfernt werden können, bspw. mittels einer unterhalb des Filters angeordneten Schublade.
Die Lamellen des Filterelements 2 stehen auschließlich an ihren Faltungslinien 4 in Kontakt mit dem Trägerelement 3. Dadurch bilden sich quasi im Querschnitt dreiecksförmige Leerräume zwischen Filterelement 2 und Trägerelement 3. Darin lagern sich verstärkt feinere Schmutzpartikel ab. Daher empfiehlt es sich den Filter von Zeit zu Zeit komplett auszubauen und einer Grundreinigung zu unterziehen.
2 bietet einen Einblick in die Konstruktion einer erfindungsgemäßen. Reinigungsvorrichtung 8, insbesondere auch auf deren Vibrationseinrichtung 9, die ein Kernelement der Anordnung zur Selbstreinigung des Filterelements 2 darstellt.
Die Reinigungsvorrichtung 8 hat eine langgestreckte, zu einer Längsachse rotationssymmetrische Gestalt. Sie umfaßt ein Montage-Chassis 10 zur Festlegung an dem Chassis eines Staubsaugers. Das Montage-Chassis 10 weist eine ebene Grundplatte 11 auf zur Verankerung an/in einem Staubsauger od. dgl., mit mehreren Durchbrüchen 12, wodurch die gefilterte Abluft hindurchströmen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform gibt es insgesamt vier derartige Durchbrüche 12, welche durch radiale Stege 13 voneinander getrennt sind. Diese radialen Stege 13 vereinigen sich im Zentrum und stützen dort ein etwa zylindrisches oder leicht konisches Chassisteil 14, welches sich von der Grundplatte 11 entgegen der Strömungsrichtung der zu filternden Luft erstreckt, und dessen Länge etwas kleiner ist als die Höhe des Partikelfilters 1, also des Abstandes zwischen den beiden Anschlußringen 6a, 6b.
Innerhalb dieses Chassisteils 14 befindet sich eine Elektromagnetspule 15, vorzugsweise mit einem kreisförmigen Querschnitt, die zum Reinigen eines Partikelfilters von einem Wechselstrom oder von einem gepulsten Strom durchflossen wird, vorzugsweise mit einer Frequenz im Ultraschallbereich, also oberhalb von etwa 20 kHz.
Innerhalb der Elektromagnetspule 15 erstreckt sich ein Magnetkern 16, der bevorzugt an der Grundplatte 11 ortsfest festgelegt ist und der Verstärkung der magnetischen Induktion eines von der Elektromagnetspule 15 erzeugten Magnetfeldes dient. Am freien Ende dieses Magnetkerns 16 befindet sich ein Magnetschuh 17, der vorzugsweise in Längsrichtung der Elektromagnetspule 15 sich erstreckende Führungs- und/oder Haltestäbe aufweist, auf welche ein begrenzt verschiebbarer Magnetkern 18 beweglich gelagert ist.
Beide Magnetkerne – der ortsfeste 16 wie auch der bewegliche 18 – bestehen vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material, so dass sie ihre elektromagnetisch induzierte Polarität rasch wechseln können. An dem begrenzt beweglich geführten Magnetkern 18 ist eine Montageplatte 19 festgelegt, bspw. angeklebt oder angeschraubt. Diese hat – wie der bewegliche Magnetkern 18 auch – etwa den selben Durchmesser wie das etwa zylindrische Chassisteil 14. An der freien, d. h. unteren Stirnseite der Montageplatte 19 befindet sich ein konzentrisch angeordneter Gewindestift 20, der vorzugsweise in die bspw. aus Kunstharz od. dgl. bestehende Montageplatte 19 eingegossen ist. Auf diesem Gewindestift 20 können verschiedene Ringscheiben 21, 22 aufgesteckt werden, und ferner ist eine Mutter 23 vorgesehen, um diese Ringscheiben 21, 22 zu arretieren. Diese Arretierungsmittel – Montageplatte 19, Gewindestift 20, Ringscheiben 21 und 22 sowie Gegenmutter 23 – dienen der Arretierung eines Partikelfilters 1, indem dieser zunächst auf das etwa zylindrische Chassisteil 14 aufgesteckt wird, bis sein oberer Anschlußring 6a an der Grundplatte 11 dicht anliegt und sein unterer Anschlußring 6b an der Montageplatte 19. Dann werden die Ringscheiben 21, 22 auf den Gewindestift gesteckt, und durch Aufschrauben der Mutter 23 auf den Gewindestift 20 wird der Partikelfilter 1 schließlich arretiert mit dem beweglichen Magnetkern 18 verbunden.
Im oberen Bereich des Chassisteils 14 – vorzugsweise seitlich oder oberhalb zur Elektromagnetspule 15 – befinden sich Stromversorgungseinheit 24 einerseits sowie eine Steuerplatine 25 andererseits.
Die Stromversorgungseinheit kann in verschiedener Form ausgeführt sein, beispielsweise kann man einen Transformator verwenden, mit angekoppeltem Gleichrichter und wiederaufladbaren Akku oder Kondensator hoher Kapazität; auch eine Batterie wäre denkbar.
Von der außerhalb der Reinigungseinheit gelagerten Steuerplatine wird aus der Versorgungspannung, insbesondere aus einer in der Stromversorgungseinheit erzeugten Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine gepulste Spannung erzeugt, vorzugsweise im Ultraschallbereich oberhalb von etwa 20 kHz. Ferner können auf der Steuerplatine 25 weitere Funktionen realisiert sein, bspw. die Auswertung eines Eingabeschalters oder -tasters, womit die Reinigung ausgelöst wird, oder ein Zeitgebermodul, welches die Reinigung nach einer vorgegebenen und/oder einstellbaren Zeit wieder abschaltet. Es können auch Sicherheitsfunktionen integriert sein, wie bspw. eine Kurzschlußerkennung, etc.
Die gesamte Reinigungseinrichtung 8 kann an einer Zwischenwand des betreffenden Staubsaugers angeordnet sein, die sich innerhalb des Staubsauger-Gehäuses befindet. Diese Zwischenwand kann bspw. in horizontaler Richtung etwa mittig im Staubsaugergehäuse positioniert sein, und das Montagechassis 14 samt Filtereinheit 2 erstreckt sich von dort in Richtung des Staubsaugerschlauches, wobei der Ring mit kleinerem Durchmesser dem Schlauch zugewandt ist. Somit kann man eine optimale Reinigungswirkung des eingesaugten Luftstromes erzielen.
Der Partikelfilter 1 wird während des normalen Staubsaugerbetriebs von außen nach innen durchströmt, wobei die zurückgehaltenen Partikel sich an der Außenseite des Filterelements 2 ansammeln.
Zum Reinigen des Filterelements 2 stellt man den Staubsauger dann senkrecht auf und betätigt den am Gehäuse angebrachten Einschaltknopf für die Reinigungsvorrichtung 1, der mit der Steuerplatine gekoppelt ist.
Dadurch wird die Reinigungssequenz ausgelöst. Diese besteht primär darin, dass für ein vorgegebenes Zeitintervall die Elektromagnetspule 15 von einem Wechselstrom oder von einem gepulsten Strom durchflossen wird. Dabei wird ein wechselndes oder pulsierendes Magnetfeld erzeugt, dessen Induktion von dem ortsfesten Magnetkern 15 verstärkt wird. Im Bereich dieses wechselnden oder pulsierenden Induktionsfeldes befindet sich der bewegliche Magnetkern, welcher daher im Rhythmus der angelegten Wechselspannung oder gepulsten Spannung angezogen und zurückgestoßen wird und also mit der entsprechenden Frequenz in vertikaler Richtung, also in Längsrichtung der Elektromagnetspule 15, vibriert. Diese Vibration wird auf das Filterelement 2 übertragen.
Dabei findet die Übertragung der Schwingungen primär durch den mechanischen Kontakt des Partikelfilters 1 mit dem beweglichen Magnetkern 18 statt.
Während der vergleichsweise hochfrequenten Vibrationen lösen sich die an der Außenseite des Filterelements 2 anhaftenden Partikel und fallen nach unten. Sie werden dabei durch ein das Filterelement 2 außen umgebendes Element geführt. Hierbei kann es sich bspw. um die Wand der die Reinigungsvorrichtung 8 samt Filterelement 2 aufnehmenden Kammer handeln.
Die gelösten Partkel fallen dabei auf eine unterhalb des Filterelements 2 angeordnete, herausnehmbare Auffangeinheit, bspw. in Form einer Schublade. Diese kann anschließend entnommen und in einen Mülleimer entleert werden.
Eine obere Ringscheibe 21 kann als Gummischeibe ausgebildet sein, die von einer unteren, vorzugsweise metallischen Ringscheibe 22 gestützt wird. Dieser Anordnung obliegt es einerseits, das Filterelement 2 während des normalen Anordnung obliegt es einerseits, dass Filterelement 2 während des normalen Filterbetriebs an seiner Unterseite abzudichten; während der Reinigungsphase kann es dazu dienen, die herabfallenden Partikel nach außen umzuleiten bzw. einer Auffangschale od. dgl. zuzuleiten.
3 zeigt eine abgewandelte Variante der bereits in 1 und 2 detailliert beschriebenen Ausführungsform.
In dem Magnetschuh 17 unterhalb der Elektromagnetspule 15 befinden sich mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme von Stiften, an welchen der bewegliche Magnetkern 18 geführt ist. Diese Stifte können magnetisch ausgeführt sein und werden beim Einschalten des Magnetfeldes in achspareller Richtung beschleunigt. Sie können während ihrer Vibration auf die darunter angeordnete Montageplatte 19 schlagen und diese dabei in besonders heftiger Weise zu Schwingungen anregen.
Ferner ist der untere Anschlußring 6b an seiner Oberseite nicht etwa ebenflächig ausgebildet. Vielmehr ist der innenliegende Rand 26 im Bereich der Innenseite des Filteretements 2 höher als der Rand 27 an dessen Aussenseite. Die Verbindung zwischen Innen- und Aussenrand kann entlang einer gebogenen Querschnittskurve bis zum Aussenrand hin abfallen, insbesondere entlang einer konkav gewölbten Querschnittskurve, aber auch ein linearer Abfall wäre möglich.
Diese besondere Ausführungsform des unteren Ringes 6b birgt den Vorteil in sich, dass während des Reinigungsvorgangs auf den Ring 6b fallende Partikel entlang dessen geneigter Oberseite nach außen hin umgelenkt werden und also besser und weiter hinab gleiten können bis zu einer unterhalb des Filters 1 angeordneten Auffangeinrichtung, so dass eine höhere Reinigungswirkung erzielt wird.
Bezugszeichenliste

1: Partikelfilter
2: Filterelement
3: Trägerelement
4: Faltungslinie
5: Lamelle
6a: Anschlußring
6b: Anschlußring
7: Verbindungssteg
8: Reinigungsvorrichtung
9: Vibrationseinrichtung
10: Montage-Chassis
11: Grundplatte
12: Durchbruch
13: Steg
14: Chassisteil
15: Elektromagnetspule
16: ortsfester Magnetkern
17: Magnetschuh
18: beweglicher Magnetkern
19: Montageplatte
20: Gewindestift
21: Ringscheibe
22: Ringscheibe
23: Mutter
24: innerer Rand
25: äußerer Rand

Claims

Verfahren zum Reinigen eines Staubfilters (1), insbesondere eines Staubsaugers, mit einer rotationssymmetrischen Filteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass Vibrationen in Richtung der Rotationssymmetrieachse des Staubfilters (1) erzeugt und auf den Staubfilter (1) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen im Ultraschallbereich liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen elektrisch erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen durch ein magnetisches Wechselfeld erzeugt werden, innerhalb dem ein magnetischer, insbesondere ferromagnetischer Kern (18) schwingungsfähig gelagert ist.
Vorrichtung (8) zum Reinigen eines Staubfilters (1), insbesondere eines Staubsaugers, mit einer rotationssymmetrischen Filteranordnung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9) zur Erzeugung von Vibrationen in Richtung der Rotationssymmetrieachse des Staubfilters (1) und zur Übertragung dieser Vibrationen auf den Staubfilter (1).
Vorrichtung (8) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (9) elektrisch angetrieben ist.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (9) eine Elektromagnetspule (15) aufweist, innerhalb oder nahe der ein Kern (18) schwingungsfähig gelagert ist.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (15) mit einer Wechselspannung angesteuert ist.
Vorrichtung (8) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung von einem Frequenzgeber und/oder Oszillator erzeugt wird.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (15) mittels eines Schalters aktiviert wird.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (15) so lange aktiviert bleibt, bis sie von einem Zeitgeber wieder abgeschalten wird.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Magnetkern (18) innerhalb eines Rohres geführt ist.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (9) mechanisch mit dem Staubfilter (1) gekoppelt ist.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 7 bis 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Magnetkern (18) der Reinigungsvorrichtung (8) mit dem Staubfilter (1) gekoppelt ist.
Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie radial innerhalb des Staubfilters (1) angeordnet ist.
Staubfilter (1), insbesondere eines Staubsaugers, mit einer rotationssymmetrischen Filteranordnung (2), zur Reinigung durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder mit einer Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Aufbau aus einem zickzackförmig gefalteten, flächigen Element (2), insbesondere einem Vlies oder Gewebe.
Staubfilter (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zickzackförmig gefaltete, flächige Element (2) aus Papier oder Kunststoff besteht.
Staubfilter (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungslinien (4) kreisscheibenförmige Querschnittebenen durch den Filter (1) schneiden.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungslinien (4) parallel zu der Rotationssymmetrieachse verlaufen oder mit zu dieser parallelen Linien einen spitzen Winkel einschließen.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungslinien (4) schief zu der Rotationssymmetriachse verlaufen.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Element (2), insbesondere das Vlies oder Gewebe, aus einem bandförmigen Zuschnitt gefaltet oder geformt ist.
Staubfilter (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der bandförmige Zuschnitt eine konstante Breite aufweist.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der bandförmige Zuschnitt einen gekrümmten Verlauf aufweist, vorzugsweise entlang eines Kreisbogens.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungslinien (4) quer zu der Längsrichtung des bandförmigen Zuschnitts verlaufen.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungslinien (4) schräg zu der Längsrichtung des bandförmigen Zuschnitts verlaufen.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem bandförmigen Zuschnitt gefaltete und zu einem Ring gebogene Filterkörper (2) eine konische bzw. kegelstumpfförmige Gestalt aufweist.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (2) an seiner Ober- und/oder Unterseite durch einen Anschlußring (6) abgeschlossen und dadurch versteift und/oder stabilisiert ist.
Staubfilter (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Anschlußringe (6) mit dem Filterkörper (2) verbunden ist/sind, bspw. angeklebt und/oder in flüssiger Form um das Filtermaterial gespritzt sind.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlußringe (6a, 6b) durch Verbindungsstege (7) miteinander verbunden sind.
Staubfilter (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (7) schief zu der Rotationssymmetrieachse des Filters (2) verlaufen.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (7) gegenüber den Faltungslinien (4) in die etwa entgegengesetzte Richtung geneigt sind.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (7) gerade gestreckt sind.
Staubfilter (1) nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlußringe (6) zusammen mit den Verbindungsstegen (7) eine Art Käfig bilden, innerhalb oder außerhalb desselben das Filtermaterial (2) angeordnet ist.