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Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider, in welchen staubbeladene Luft einleitbar ist und durch welchen Staub aus der staubbeladenen Luft in einen Staubsammelbehälter abscheidbar ist, und mit einem dem Fliehkraftabscheider in Saugstromrichtung nachgeschalteten Filterelement, über welches die durch den Fliehkraftabscheider vorgefilterte Luft geleitet wird.
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Es gibt bereits verschiedene Ausführungen von so genannten beutellosen Staubsaugern, welche mit Fliehkraftabscheidern arbeiten. Bei einem großen Teil dieser Staubsauger ist der Staubsammelbehälter direkt mit dem Fliehkraftabscheider kombiniert und als ein Bauteil ausgeführt. Der Fliehkraftabscheider befindet sich beispielsweise im Inneren des Staubsammelbehälters, der Schmutz wird in dem den Fliehkraftabscheider umgebenden Behälter gesammelt. Außerdem gibt es auch nach dem Fliehkraftprinzip arbeitende Staubsauger, die einen vom Fliehkraftabscheider separierten Staubsammelbehälter aufweisen.
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Ein Fliehkraftabscheider hat jedoch nur eine Abscheideffizienz von durchschnittlich ca. 95%, was in der Regel als nicht ausreichend angesehen wird. Deshalb sind dem Fliehkraftabscheider in Saugstromrichtung häufig Filterelemente, z. B. in Form von Feinstaubfiltern nachgeschaltet, welche die Abscheideffizienz weiter erhöhen. Da durch das Filterelement aber während des Betriebs des Staubsaugers kontinuierlich Feststoffe zurückgehalten werden, bildet sich im Laufe der Zeit ein sogenannter Filterkuchen. Der Filterkuchen wächst im Laufe der Filtration an und wird sukzessive ”dicker”. Mit zunehmender Schichtdicke des Filterkuchens ergibt sich aber der negative Effekt eines steigenden Strömungswiderstandes des Filterkuchens. Letzteres führt zu einem zunehmenden Leistungsbedarf zur Durchströmung des Filters bzw. bei begrenzter Leistung zu einer stetigen Abnahme des Volumenstroms durch den Filter und damit der Saugleistung.
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Um diesem Effekt entgegenzuwirken, ist es unerlässlich, das Filterelement regelmäßig zu reinigen oder auszutauschen. Der Austausch oder auch die Reinigung erfolgten in der Vergangenheit in der Regel manuell. Um den zusätzlichen manuellen Aufwand zu vermeiden wurden auch selbstreinigende Systeme entwickelt, wobei die Reinigung vorzugsweise auch ohne Unterbrechung des Saugbetriebs erfolgen kann.
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Ein derartiges abreinigbares Filtersystem ist beispielsweise aus der
WO 2008/043 440 A1 bekannt. Dabei wird ein Schwebstofffilter während eines Saugvorganges segmentweise zyklisch durch einen Gegenluftstrom abgereinigt. Ein anderes selbstreinigendes Filtersystem, bei dem ein rotierender Feinstaubfaltenfilter durch eine Interaktion mit in die Filterfalten eingreifende Rippen gereinigt wird, ist in der
EP 1 813 180 B1 beschrieben.
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Auch aus der
DE 197 04 468 A1 ist selbstreinigendes Filtersystem bekannt. Dabei treibt ein auf einem Gitter befestigter Synchronmotor mit Reversiergetriebe und senkrecht nach unten gerichteter Achse eine an der Motorachse befestigte Bürste an, die mit nach oben stehenden Borsten einen an der Unterseite des Gitters, an dem der Motor montiert ist, angebrachten scheibenförmigen Filter während des Saugbetriebes und im Nachlauf kontinuierlich reinigt. Ein ähnliches Filtersystem ist in der
DE 102 47 655 A1 beschrieben.
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Die
DE 579 401 A beschreibt eine Kleinkehrmaschine mit einem umlaufenden geschlossenen Filtertuch, welches derart angeordnet ist, dass im Betrieb der Kleinkehrmaschine zwei voneinander in einer Ausblasluftstromrichtung beabstandete Teilbereiche des Filtertuchs von der Ausblasluft durchströmt werden. Dabei wird das umlaufende Filtertuch von Düsen ununterbrochen ausgeblasen.
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Nachteilig an den bekannten selbstreinigenden Filtersystemen ist, dass sie teilweise konstruktiv sehr aufwendig sind oder eine ungenügende Reinigungswirkung erzielen oder aufgrund ihrer Anordnung und Betriebsweise die Durchströmung des Filterelements und damit die Filterwirkung beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider und einem dem Fliehkraftabscheider nachgeschalteten Filterelement zu schaffen, bei welchem das Filterelement während des Betriebs des Staubsaugers mit einfachen Mitteln und ohne Beeinträchtigung der Filterwirkung zuverlässig und mit ausreichendem Reinigungsgrad gereinigt wird.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Staubsauger gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Demgemäß umfasst ein erfindungsgemäßer Staubsauger einen Fliehkraftabscheider, in welchen staubbeladene Luft einleitbar ist und durch welchen Staub aus der staubbeladenen Luft in einen Staubsammelbehälter abscheidbar ist, und ein dem Fliehkraftabscheider in Saugstromrichtung nachgeschaltetes Filterelement, über welches die durch den Fliehkraftabscheider vorgefilterte Luft geleitet wird. Das Filterelement ist dabei als umlauffähiges geschlossenes Endlosfilterband ausgeführt. Außerdem ist mindestens ein Reinigungssystem vorgesehen, welches das Endlosfilterband während des Betriebs des Staubsaugers abreinigt.
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Die Erfindung basiert auf der Grundidee, das Filterelement als geschlossenes Endlosfilterband auszuführen und die Umlauffähigkeit des Endlosfilterbandes unmittelbar zur Reinigung zu nutzen sowie Teilbereiche des Filterelements zu schaffen, welche ohne Beeinträchtigung der Filterwirkung während des Betriebs des Staubsaugers gereinigt werden können.
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Das Reinigungssystem kann dabei auf vielfältige Weise realisiert sein. So kann das Reinigungssystem z. B. eine bürsten- oder schaberartige Reinigungsvorrichtung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Reinigungssystem auch einen Reinigungsflüssigkeitsbehälter umfassen, durch welchen ein Teilbereich des Endlosfilterbandes während einer Umlaufbewegung geführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Reinigungssystem das Endlosfilterband auch mit einem Spülgasstrom beaufschlagen.
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Das Endlosfilterband kann derart angeordnet sein und/oder die vorgefilterte Luft derart geleitet werden, dass im Betrieb des Staubsaugers jeweils nur ein Teilbereich des Filterelements von der vorgefilterten Luft durchströmt wird. Dies hat zwangsläufig zu Folge, dass auch ein Bereich des Endlosfilterbandes geschaffen wird, welcher aktuell nicht von der vorgefilterten Luft durchströmt wird. Ist das Reinigungssystem derart ausgestaltet, dass es gerade in einem derartigen Bereich auf das Filterelement einwirkt, welcher im Betrieb des Staubsaugers aktuell nicht von der vorgefilterten Luft durchströmt wird, so kann eine negative Beeinflussung der Filterwirkung des Filterelements sicher vermieden werden.
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Um eine kontinuierliche Reinigung der gesamten Fläche des Filterelements zu gewährleisten, kann das Endlosfilterband während des Betriebs des Staubsaugers kontinuierlich umlaufen.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Endlosfilterband derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass die Umlaufbewegung durch den Saugstrom bewirkt wird. Auf diese Weise wird es vermieden, eine zusätzliche Antriebseinrichtung für das Endlosfilterband vorsehen zu müssen.
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Selbstverständlich kann zur Bewirkung der Umlaufbewegung des Endlosfilterbandes aber auch eine separate Antriebseinheit, z. B. in Form eines Elektromotors vorgesehen sein. In diesem Fall besteht auch die Möglichkeit, das Endlosfilterband während des Betriebs des Staubsaugers diskontinuierlich, z. B. in regelmäßigen Zeitabständen oder abhängig vom Verschmutzungsgrad des Filterelements, umlaufen zu lassen. Dabei können abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Endlosfilterbandes und des Reinigungssystems sowohl ein kompletter Umlauf, also ein Umlauf um 360°, als auch Teilumlauf, z. B. ein Umlauf um 180°, vorgesehen sein.
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Gemäß der Erfindung ist das Endlosfilterband derart angeordnet, dass im Betrieb des Staubsaugers zwei von einander beabstandete Teilbereiche des Filterelements von der vorgefilterten Luft durchströmt werden. Durch das doppelte Durchströmen des Filterelements wird einerseits die Filterwirkung erhöht. Andererseits führt selbst eine Einwirkung des Reinigungssystems in einem der beiden von der vorgefilterten Luft durchströmten Teilbereiche zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung der Filterwirkung, da zumindest der zweite Teilbereich von dem Reinigungssystem weitgehend unbeeinflusst bleibt.
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In einem Vergleichsbeispiel kann das Endlosfilterband aber auch derart angeordnet sein und/oder die vorgefilterte Luft derart geleitet werden, dass im Betrieb des Staubsaugers genau ein zusammenhängender Teilbereich des Filterelements von der vorgefilterten Luft durchströmt wird. Auf diese Weise kann ein besonders großer Teilbereich des Endlosfilterbades geschaffen werden, der während eines aktuellen Saugvorganges nicht zur Filterung genutzt wird und daher ohne jegliche Beeinflussung der Filterwirkung durch das Reinigungssystem gereinigt werden kann.
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Gemäß der Erfindung weist das Endlosfilterband Teilbereiche mit unterschiedlicher Porengröße auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mit Hilfe eines einzigen Filterelements Staubpartikel unterschiedlicher Größe ausgefiltert werden können. Das Endlosfilterband kann dabei derart angeordnet sein, dass die Teilbereiche nacheinander von der vorgefilterten Luft durchströmt werden. In einem Vergleichsbeispiel dazu ist es auch denkbar, dass jeweils nur einer der Teilbereiche von der vorgefilterten Luft durchströmt wird. In diesem Fall kann der für den aktuellen Saugvorgang jeweils geeignete Teilbereich abhängig von Betriebsparametern des Staubsaugers festgelegt werden und das Endlosfilterband durch einen entsprechenden Teilumlauf in die gewünschte Position gebracht werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch einen wesentlichen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Staubsaugers gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine schematische Schnittansicht durch einen wesentlichen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Staubsaugers gemäß einer zweiten Ausführungsform und
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3 eine schematische Schnittansicht durch einen wesentlichen Teilbereich eines Vergleichsbeispiels eines Staubsaugers.
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Ein in 1 schematisch und stark vereinfacht dargestelltes Staubabscheidesystem eines erfindungsgemäßen Staubsaugers umfasst einen Fliehkraftabscheider 1 zum Abscheiden von groben Staub- und Schmutzpartikeln aus der von einer nicht dargestellten Staubsaugerdüse angesaugten staubbeladenen Luft, einen Staubsammelbehälter 2 und ein dem Fliehkraftabscheider 1 in Saugstromrichtung nachgeschaltetes Filterelement 3 zum Abscheiden von Feinstaub. Die staubbeladene Luft, welche von der Staubsaugerdüse eingesammelt wurde, wird über einen seitlich angeordneten Lufteinlass 4 tangential in den Fliehkraftabscheider 1 eingeleitet und wird aufgrund der Form des Lufteinlasses und eines Abscheideraumes 5 verwirbelt. Der Luftwirbel durchströmt den Abscheideraum 5 und sondert dabei aufgrund von Fliehkräften Schmutz und Staub ab, welcher aufgrund der Fliehkraft an die Wand des Abscheideraums 5 gedrückt wird, von wo aus er über einen Staubauslass 6 in den Staubsammelbehälter 2 gelangt. Die vorgefilterte Luft wird aus dem Inneren des Abscheideraums 5 über einen Luftauslass 7 in Form eines Tauchrohrs zu dem nachgeschalteten Filterelement 3 geleitet, durchströmt dieses und wird anschließend ausgeblasen.
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Das Filterelement 3 ist als geschlossenes Endlosfilterband 8 ausgeführt, welches auf zwei drehbar gelagerten Rollen 9 aufgespannt ist. Dabei ist mindestens eine der Rollen 9 durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, so dass das Endlosfilterband 8 umlauffähig ist, das heißt eine Umlaufbewegung um die Rollen 9 ausführen kann.
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Aufgrund der Anordnung des Endlosfilterbandes 8 und der Leitung der vorgefilterten Luft werden im Betrieb des Staubsaugers zwei von einander beabstandete Teilbereiche 10a und 10b des Filterelements 3 von der vorgefilterten Luft durchströmt. Von beiden Teilbereichen 10a und 10b werden während des Betriebs des Staubsaugers kontinuierlich Feinstaubpartikel zurückgehalten. Dadurch bildet sich im Laufe der Zeit ein sogenannter Filterkuchen, welcher mit zunehmender Betriebsdauer sukzessive ”dicker” wird und damit die Saugleistung negativ beeinflusst.
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Um das zu vermeiden, ist ein Reinigungssystem 11 zum Abreinigen des Endlosfilterbandes 9 während des Betriebs des Staubsaugers vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Reinigungssystem 11 zwei Reinigungsvorrichtungen 12a und 12b in Form von Schabern oder Bürsten zum Abschaben bzw. Abbürsten der Oberflächen des Endlosfilterbandes sowie eine weitere Reinigungsvorrichtung in Form einer Spülgasdüse 13, welche das Endlosfilterband 8 mit einem Spülgasstrom beaufschlagt. Bei der dargestellten Ausführungsform hat der Spülgasstrom die zusätzliche Wirkung eines Ausblasens der mit Hilfe der Reinigungsvorrichtung 12b gelösten Staubpartikel. Die durch die Reinigungsvorrichtungen 12a und 12b sowie durch den Spülgasstrom gelösten Staubpartikel werden im Staubsammelbehälter 2 des Fliehkraftabscheiders 1 aufgenommen. Alternativ könnte aber auch ein separater Sammelbehälter vorgesehen sein. Anstelle eines Ausblasens der Staubpartikel ist auch eine konstruktive Lösung denkbar. Um eine gute Reinigungswirkung zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn das Filtermedium als Oberflächenfilter ausgestaltet ist.
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Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann das Reinigungssystem 11 auch mehr oder weniger Reinigungsvorrichtungen aufweisen. So kann bei Einsatz einer Spülgasdüse auf Schaber oder Bürsten und umgekehrt bei Verwendung von schaber- oder bürstenförmigen Reinigungsvorrichtung auf eine Beaufschlagung mit einem Spülgasstrom verzichtet werden.
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Da das Reinigungssystem in einem Teilbereich auf das Endlosfilterband 8 einwirkt, welcher im Betrieb des Staubsaugers jeweils aktuell nicht von der vorgefilterten Luft durchström wird, hat es keinerlei Einfluss auf die Filterwirkung des Endlosfilterbandes 8.
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Die Umlaufbewegung kann während des Staubsaugerbetriebs kontinuierlich oder auch diskontinuierlich in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Endlosfilterbandes 8 und des Reinigungssystems 11 können sowohl ein kompletter Umlauf, also ein Umlauf um 360°, als auch ein Teilumlauf, z. B. ein Umlauf um 180°, vorgesehen sein.
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Das Endlosfilterband 8 weist in den Teilbereichen 10a und 10b unterschiedliche Porengrößen auf. Das Endlosfilterband 8 kann dann während des normalen Saugbetriebs derart positioniert werden, dass die vorgefilterte Luft zunächst den Teilbereich 10a mit einer ersten Porengröße und anschließend den Teilbereich 10b mit einer verringerten Porengröße durchströmt. Insbesondere in diesem Fall ist ein diskontinuierlicher Komplettumlauf des Endlosfilterbandes 8 sinnvoll. Alternativ zu einem diskontinuierlichen Komplettumlauf kann auch eine Folge von Teilumläufen vorgesehen sein, wobei das Endlosfilterband 8 zunächst um einen vorgebbaren Weg in einer Richtung bewegt wird und anschließend wieder in die Ausgangsposition zurückgeführt wird. In diesem Fall ist es sinnvoll, beidseitig des Endlosfilterbandes 8 mindestens eine Reinigungsvorrichtung 12 vorzusehen, welche jeweils der Reinigung der Teilbereiche 10a bzw. 10b dient.
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In einem Vergleichsbeispiel kann die gefilterte Luft durch entsprechende Luftstromleitung auch zwischen den beiden Teilbereichen 10a und 10b ein- oder ausgeleitet werden, so dass die gefilterte Luft nur noch den Teilbereich 10a bzw. 10b und damit genau einen zusammenhängenden Teilbereich des Endlosfilterbandes 8 durchströmt.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Staubabscheidesystems eines erfindungsgemäßen Staubsaugers. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 lediglich dadurch, dass das Reinigungssystem 11 keine Schaber, Bürsten oder Spülgasdüsen, sondern einen Behälter 20 mit Reinigungsflüssigkeit umfasst, durch welchen jeweils ein Teilbereich des Endlosfilterbandes 8 während einer Umlaufbewegung mit Hilfe von Umlenkrollen 21 geführt wird. Als Reinigungsflüssigkeit kann dabei Wasser, mit Additiven versetztes Wasser oder auch ein spezielles Reinigungsmittel dienen. Durch die auf diese Weise bewirkte Befeuchtung des Endlosfilterbandes 9 wird zusätzlich bewirkt, dass die Ausblasluft des Staubsaugers einen erhöhten Feuchtegrad aufweist und damit die Raumfeuchte durch die ausgeblasene Luft nicht negativ oder sogar positiv beeinflusst wird. Selbstverständlich können die Reinigungsvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen nach den 1 und 2 auch in beliebiger Form kombiniert werden.
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3 zeigt ein Vergleichsbeispiel eines Staubabscheidesystems eines Staubsaugers. Dabei ist ein Endlosfilterband 8' hohlzylinderförmig im Abscheideraum 5 angeordnet. Das Endlosfilterband 8' ist dabei nicht auf Rollen aufgespannt sondern im Bereich seiner Stirnseiten drehbar gelagert. Eine Umlaufbewegung des Endlosfilterbandes kann auch bei dieser Ausführungsform mit Hilfe einer Antriebseinheit, wie z. B. einem Elektromotor erfolgen. Eine derartige Anordnung ermöglicht es aber auch, auf an sich bekannte Art eine Drehbewegung des Endlosfilterbandes 9' durch den Saugstrom selbst zu bewirken. Ein Reinigungssystem 11' umfasst in diesem Fall nur eine einzige Reinigungsvorrichtung 12', welche sich in Form eines Schabers oder einer Bürste an der äußeren Mantelfläche des durch das Endlosfilterband 8' gebildeten Hohlzylinders über die gesamte Höhe erstreckt. Auch bei dieser Ausführungsform können selbstverständlich weitere oder auch alternative Reinigungsvorrichtungen vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftabscheider
- 2
- Staubsammelbehälter
- 3
- Filterelement
- 4
- Lufteinlass
- 5
- Abscheideraum
- 6
- Staubauslass
- 7
- Luftauslass
- 8, 8'
- Endlosfilterband
- 9
- Rolle
- 10a, 10b
- Teilbereiche (des Endlosfilterbandes)
- 11, 11'
- Reinigungssystem
- 12a, 12b, 12'
- Reinigungsvorrichtungen
- 13
- Spülgasdüse
- 20
- Reinigungsflüssigkeitsbehälter
- 21
- Umlenkrolle
