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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit für einen Staubsauger, wobei die Staubabscheideeinheit einen Sauglufteinlass, durch den mit Staubpartikeln beladene Saugluft in den Staubabscheideraum eintreten kann, eine Staubauswurföffnung, durch die ein mittels Zentrifugalkraft von der rotierenden Saugluft abgeschiedener Staubanteil der Saugluft aus der Staubabscheideeinheit austreten kann, und eine Luftauslassöffnung, die mit einem Tauchrohr verbunden ist, umfasst, wobei das Tauchrohr zumindest in einem Teil eine Siebstruktur aufweist, durch die die Saugluft in das Tauchrohr treten kann und wobei die Saugluft an einer der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand eine Umkehr der Transportrichtung erfahren kann.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus der Praxis sind Staubsauger mit nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheiten bekannt, bei denen Saugluft an einem Ende in einen Staubabscheideraum eintritt und sich dann schraubenförmig zu einem anderen Ende des Staubabscheideraums bewegt. Dort kann ein Staubanteil der Saugluft aufgrund der Zentrifugalkraft durch eine Staubauswurföffnung aus dem Staubabscheideraum austreten. Zudem bewegt sich die Saugluft in einem Innenbereich des Staubabscheideraums wieder in Richtung des einen Endes, wo sie schließlich durch ein Tauchrohr aus dem Staubabscheideraum abgeleitet wird.
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Die Offenlegungsschrift
DE 101 64 279 A1 offenbart eine Wirbel-Staubsammelvorrichtung für einen Staubsauger, in der um das Tauchrohr ein Gitterkörper angebracht ist, der an der dem Luftauslass abgewandten Seite durch ein Dichtungsglied verschlossen ist, in den Gitterkörper ist ein Filter eingesetzt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 100 21 594 A1 offenbart eine Staubbox mit einem Fliehkraftabscheider für den Einsatz in einem Staubsauger. Dieser Fliehkraftabscheider weist dem Tauchrohr nachgeschaltet ein Filter auf, das zusammen mit dem Tauchrohr eine Einheit bildet, wobei dieses Filter an der Außenseite des Fliehkraftabscheiders liegt.
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Der Staubsauger Philips Easy Life EnergyCare FC 8146 der Firma Koninklijke Philips Electronics N.V. weist in einer nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit ein Tauchrohr auf, auf das ein grobmaschiges Gitter in einer Kegelform aufgesetzt ist. Dieses Gitter reicht nicht bis zur Wand der Staubabscheideeinheit.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten beutellosen Staubsauger bereitzustellen, der ein möglichst langes Reinigungsintervall besitzt und einen geringen Reinigungsaufwand aufweist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit für einen Staubsauger mit den Merkmalen des Anspruchs 1. In einem Staubabscheideraum der Staubabscheideeinheit erstreckt sich ein Tauchrohr von einer Luftauslassöffnung bis hin zu einer der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand. Dadurch kann das Volumen, das schraubenförmig strömender Saugluft zur Verfügung steht, begrenzt werden. Auf diese Weise ist erreichbar, dass die Saugluft, die sich in einem äußeren Bereich des Staubabscheideraums von einem Sauglufteinlass zu der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand bewegt, sehr nah an einer Siebstruktur im Tauchrohr entlangströmt. Dadurch können an die Siebstruktur im Tauchrohr angelagerte Staubbestandteile weggerissen werden. Zudem kann die Ausdehnung des Tauchrohres bis hin zu der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand dazu führen, dass in der Nähe dieser Wand eine Umlenkung der Strömung entsteht, die die Luft mit hoher Geschwindigkeit tangential zum Tauchrohr führt. Auch so können an der Siebstruktur im Tauchrohr angelagerte Staubbestandteile vom Luftstrom weggerissen werden. Auf diese Weise kann die Siebstruktur ohne komplizierte und anfällige Mechanismen durch den Luftstrom kontinuierlich gereinigt werden und so das Risiko des Verstopfens der Siebstruktur verringert werden. Dadurch, dass die Siebstruktur kontinuierlich gereinigt werden kann, kann die Konzentration von Feinstaub stromabwärts der Siebstruktur verringert und so vorteilhafterweise verhindert werden, dass sich das nachgeschaltete, nur aufwendig zu reinigende Filter zusetzt, selbst wenn der Benutzer bei voller Staubsammelbox weitersaugt.
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Durch die Ausdehnung des Tauchrohrs von der Luftauslassöffnung bis ganz zu der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand kann erreicht werden, dass ausreichend Platz vorhanden ist, um eine besonders großflächige Siebstruktur im Tauchrohr zu verwenden. Eine größere Fläche der Siebstruktur erlaubt es, bei gleichbleibendem Luftstrom eine Siebstruktur mit kleineren Öffnungen zu verwenden, die auch feineren Staub zurückhalten kann. Wahlweise ist es mit einer größeren Fläche der Siebstruktur im Tauchrohr bei gleichbleibender Größe dieser Öffnungen möglich, einen größeren Luftstrom durch die Staubabscheideeinheit und so eine größere Staubabscheideleistung zu erreichen oder bei gleichbleibendem Luftstrom die Geräuschentwicklung zu reduzieren und die Gefahr eines Verstopfens der Siebstruktur zu verringern. Dadurch, dass durch die Erfindung ein Verstopfen der Siebstruktur und des nachgeschalteten Filters vermieden und die Siebstruktur kontinuierlich gereinigt werden kann, wird ermöglicht, einen Staubsauger mit einer nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit bereitzustellen, der ein besonders langes Reinigungsintervall besitzt und einen geringen Reinigungsaufwand aufweist.
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Die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit für einen Staubsauger im Sinne der vorliegenden Erfindung kann z.B. ein Wirbelrohrabscheider sein. In der nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit rotiert Luft, die durch den Sauglufteinlass in den Staubabscheideraum der Staubabscheideeinheit eintritt, auf einer schraubenförmigen Bahn durch den Staubabscheideraum, wobei aufgrund der Zentrifugalkraft ein Staubanteil der Saugluft aus dieser abgetrennt wird und den Staubabscheideraum durch eine Staubauswurföffnung verlässt. Durch die Staubauswurföffnung gelangt der Staubanteil gewöhnlich in eine Staubsammelbox, die den Staub sammelt und entleert werden kann. Die von dem Staubanteil befreite Saugluft verlässt den Staubabscheideraum durch das Tauchrohr, das mit der Luftauslassöffnung verbunden ist. Das Tauchrohr weist zum Luftdurchlass zumindest in einem Teil eine Siebstruktur auf. Dem Tauchrohr kann ein weiteres Filter nachgeschaltet sein, z.B. ein Gebläseschutzfilter. Die Vorteile der nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheiten bestehen insbesondere in ihrem einfachen Konstruktionsprinzip und ihrer platzsparenden Bauweise. Beides zusammen ermöglicht bei der Konstruktion eines Staubsaugers eine besonders große Gestaltungsfreiheit. So kann die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit bei geeigneter Ausgestaltung stehend, liegend oder auch schräg in den Staubsauger eingebaut werden, ohne dass dies notwendigerweise Einbußen in der Staubabscheideleistung nach sich zieht. Auch ist die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit einfach skalierbar, was die Entwicklung und Konstruktion einer Serie von Staubsaugern mit unterschiedlicher Leistung erleichtert.
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Ein Staubanteil in der Saugluft ist ein Anteil von Feststoff oder auch als Tropfen fein verteilter Flüssigkeit in der Saugluft, die von der nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit von der Saugluft abgeschieden werden soll. Nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheiten können gewöhnlich nur einen gewissen Teil solcher Feststoffe oder Flüssigkeiten abscheiden, während ein Rest in der Saugluft verbleibt. Folglich ist ein Staubanteil im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise die Gesamtheit der theoretisch abtrennbaren Feststoffe und Flüssigkeiten, sondern ganz im Gegenteil gewöhnlich nur ein Teil davon.
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Der Begriff Staubabscheideleistung bezieht sich erfindungsgemäß auf die Menge an Staub, die die erfindungsgemäße Staubabscheideeinheit pro Zeiteinheit aus Saugluft mit einem gegebenen Staubanteil entfernen kann.
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Mit Tauchrohr ist erfindungsgemäß eine Struktur gemeint, die bis auf die Siebstruktur und die mit der Luftauslassöffnung verbunden Seite eine geschlossene Oberfläche aufweist und auf der Innenseite luftdurchlässig ist.
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Unter Transportrichtung ist die Richtung des Saugluftstroms zu verstehen, in der die Saugluft durch die Staubabscheideeinheit vom Sauglufteinlass zur Luftauslassöffnung transportiert wird. Neben ihrer translatorischen Komponente in die Transportrichtung weist die Bewegung der Saugluft noch eine rotierende Komponente auf. Beide Komponenten zusammen ergeben die schraubenförmige Bahn der Saugluft. Unter einer Umkehr der Transportrichtung ist erfindungsgemäß der Wechsel von einer ersten in eine zweite Transportrichtung gemeint.
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Die Längsachse des Abscheideraums bedeutet erfindungsgemäß die Achse, auf der die Mittelpunkte der Wand mit der Luftauslassöffnung und der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand liegen.
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Ein Bereich der Staubabscheideeinheit bezeichnet erfindungsgemäß ein Volumen im Innenraum der Staubabscheideeinheit, das durch zwei unterschiedliche Querschnittsflächen durch die Staubabscheideeinheit begrenzt ist, die beide rechtwinklig zu der Längsachse des Abscheideraums sind, und wobei der Bereich das Volumen darstellt, das das kleinste Volumen ist, in welchem das gegebene Merkmal gerade noch vollständig liegt. Dies gilt für den Lufteinlassbereich mit dem Merkmal Sauglufteinlass und für den Filterbereich mit dem Merkmal Siebstruktur des Tauchrohrs.
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Dadurch, dass der Lufteinlassbereich und der Filterbereich sich nicht überschneiden und gleichzeitig der Lufteinlassbereich zwischen dem Filterbereich und der Luftauslassöffnung liegt, kann vermieden werden, dass ein Kurzschluss der Luftströmung zwischen Sauglufteinlass und Luftauslassöffnung entsteht, dass also ein Teil der Saugluft ohne in eine zur Staubabscheidung ausreichende Rotation zu geraten und/oder ohne eine Umkehr der Transportrichtung zu erfahren direkt vom Sauglufteinlass in die Siebstruktur und dann durch die Luftauslassöffnung strömt. Bei solch einer kurzgeschlossenen Luftströmung ist die Staubabscheidung der Staubabscheideeinheit stark verringert und die Siebstruktur verstopft sehr schnell. Durch die Erfindung wird somit durch die Vermeidung eines Kurzschlusses der Luftströmung ein längeres Reinigungsintervall und eine höhere Staubabscheideleistung erreicht.
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Zudem lehrt die Erfindung eine nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit für einen Staubsauger mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Der Staubabscheideraum wird zu einer Seite hin durch die Wand, die der Luftauslassöffnung gegenüberliegt, begrenzt. In der Nähe dieser Wand kann die Saugluft eine Umkehr der Transportrichtung erfahren. An dieser Wand kann ein Luftführungsmittel angebracht sein, so dass die Form der Wand von einer Ebene in der Weise abweicht, dass die Umlenkung der Transportrichtung gefördert und/oder die Rotation der Saugluft verändert wird. Insbesondere kann das Luftführungsmittel nach der Erkenntnis der Erfinder dazu genutzt werden, um die Luft tangential an der Siebstruktur entlang zu führen, was zu einem Wegreißen von anhaftenden Staubpartikeln führen kann und so das Reinigungsintervall verlängern kann. Zudem ist es durch das Luftführungsmittel möglich, die Rotation der Saugluft in einer Weise zu bremsen, die zur Geräuschreduzierung beitragen kann und auch einem Druckverlust besonders effektiv entgegenwirkt. Durch einen geringeren Druckverlust kann die Staubabscheideeinheit bei im Wesentlichen unveränderter Staubabscheideleistung mit einer reduzierten Motorleistung des Staubsaugers betrieben werden, was wiederum eine Geräuschreduzierung bedeuten kann. Auch können dann kleinere Motoren verwendet werden, was zu einer konstruktiven Vereinfachung führen kann. Das Luftführungsmittel kann auch dazu eingesetzt werden, dass die Luftströmung zum Teil aus dem Tauchrohr wieder nach außen austritt und so den anhaftenden Staub von der Siebstruktur wegreißt. Ebenfalls kann das Luftführungsmittel zur Verstärkung der Rotation der Saugluft eingesetzt werden, um die Staubabscheidewirkung der nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit zu verbessern.
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Zudem lehrt die Erfindung eine nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit für einen Staubsauger mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Die Siebstruktur im Tauchrohr weist einen Durchflusswiderstand auf, der sich im Verlauf der Siebstruktur verändert. Der Durchflusswiderstand hängt unter anderem von der Größe und Anzahl der Öffnungen pro Flächeneinheit der Siebstruktur ab. Dadurch, dass der Durchflusswiderstand an verschiedenen Stellen der Siebstruktur unterschiedlich groß gewählt werden kann, kann der Luftstrom im Staubabscheideraum beeinflusst und den Gegebenheiten entsprechend angepasst und optimiert werden. So kann z.B. eine besonders große Siebstruktur gewählt werden und durch geeignete Variation des Durchflusswiderstands der Siebstruktur zugleich ein Kurzschluss der Luftströmung vermieden werden. Dies kann zu einer hohen Staubabscheideleistung bei gleichzeitig geringer Verstopfungsgefahr der Siebstruktur führen. Gemäß Anspruch 2 und 3 kann das Tauchrohr in mindestens einem Teil, aber auch z.B. über seine ganze Oberfläche eine Siebstruktur aufweisen. Auf diese Weise kann die Fläche und Ausdehnung der Siebstruktur nach den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden, auch wird je nach Ausführung ein niedriger Durchflusswiderstand möglich, entsprechend kann ein großer Luftstrom und eine große Staubabscheideleistung erreicht werden.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
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Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt der Durchflusswiderstand der Siebstruktur von der Luftauslassöffnung zu der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand hin ab. Dabei liegt die Siebstruktur nicht notwendigerweise in unmittelbarer Nachbarschaft der Luftauslassöffnung oder der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand. In einer besonders bevorzugten Ausführung erstreckt sich die Siebstruktur über die gesamte Oberfläche des Tauchrohrs. So kann eine große Oberfläche der Siebstruktur gewährleistet werden, zugleich wird es dabei ermöglicht, dass die Saugluft zu einem großen Teil weit durch den Staubabscheideraum rotiert und sich vom Sauglufteinlass entfernt, bevor sie eine Umkehr der Transportrichtung erfährt, dass also kein Kurzschluss der Luftströmung entsteht. Auf diese Weise kann eine große Staubabscheideleistung erreicht werden bei gleichzeitiger geringer Gefahr eines Verstopfens der Siebstruktur, bedingt durch deren große Oberfläche. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Siebstruktur Maschen auf, deren Maschenweite sich von der Wand mit der Luftauslassöffnung zur der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand vergrößert.
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Das bevorzugte Luftführungsmittel umfasst ein flächenartiges Element. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass die Luft besonders effizient von der ersten in die zweite Transportrichtung umgekehrt wird und zugleich Geräuschentwicklung und Druckverlust verringert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das flächenartige Element des Luftführungsmittels z.B. ein Blatt, eine Schaufel, eine Platte oder ein Flügel. Das bevorzugte flächenartige Element weist in Transportrichtung der Saugluft eine lineare, progressive oder degressive Steigung auf. Insbesondere erstreckt sich das bevorzugte flächenartige Element schraubenförmig in die Transportrichtung. Das bevorzugte flächenartige Element ist schaufelförmig ausgebildet, d.h. es ist im Querschnitt senkrecht zur Transportrichtung gekrümmt ausgeformt. Durch die verschiedenen Ausgestaltungen des Luftführungsmittels mit einem flächenartigen Element lassen sich Staubabscheideleistung, Geräuschentwicklung und Druckverlust von verschieden geformten Staubabscheideeinheiten verändern, so dass den Entwicklern Parameter zur Verfügung stehen, um die Eigenschaften der Staubabscheideeinheiten zu optimieren und auf die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen. Vorteilhafterweise umfasst das Luftführungsmittel mehrere flächenartige Elemente, z.B. zwei, drei oder vier flächenartige Elemente, vorzugsweise von der vorbeschriebenen Art. Dadurch können benachbarte flächenartige Elemente des Luftführungsmittels gerade oder schraubenartig in Richtung Saugluftauslass verlaufende Kanäle ausbilden, die sich besonders gut zum Beeinflussen der Rotation der Saugluft eignen. Durch die lineare, progressive oder degressive Steigung der flächenartigen Elemente und die im Falle mehrerer flächenartiger Elemente ausgebildeten schraubenartigen Kanäle ist eine besonders sanfte Umlenkung und Abschwächung der Rotation der Saugluft möglich, was energetisch von Vorteil sein kann.
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Ein Luftführungsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann z.B. ein Apexkegel sein oder einen solchen enthalten. Ein Apexkegel kann z.B. ein gerader oder schiefer Kegel oder Kegelstumpf sein. Ein solcher Apexkegel muss also nicht notwendigerweise spitz zulaufen. Auch muss die Mantellinie nicht notwendigerweise gerade sein, sondern sie kann auch zur Achse des Apexkegels hin konkav oder von der Achse weg konvex gekrümmt sein. Ein bevorzugter Apexkegel ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Luftführungsmittel in Form eines Apexkegels so angeordnet und ausgebildet, dass dieser Apexkegel die Saugluft von einem äußeren in einen inneren Bereich des Staubabscheideraums lenkt. Das bevorzugte Luftführungsmittel besteht im geometrischen Sinne aus dem flächenartigen Element, das den Apexkegel durchdringt. Mit anderen Worten bedeutet das, dass das flächenartige Element unmittelbar aus einem Apexkegel herausragt. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, in denen das flächenartige Element vom Apexkegel beabstandet angebracht ist. Zum Beispiel kann das Luftführungsmittel auf die Spitze oder Deckfläche des Apexkegels aufgebracht sein, gegebenenfalls auch beabstandet durch einen Stift.
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Das Luftführungsmittel ist vorzugsweise in dem inneren Bereich des Staubabscheideraums angeordnet. Ein innerer Bereich des Staubabscheideraums im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Bereich, der in den Richtungen senkrecht zur Transportrichtung nicht bis zu einer Mantelwand des Staubabscheideraums reicht. Der innere Bereich ist von einem äußeren, bis zur Mantelwand reichenden Bereich umschlossen. Durch die Lage des Luftführungsmittels im inneren Bereich des Staubabscheideraums kann eine besonders effiziente Umkehr der Transportrichtung erreicht werden. Das erfindungsgemäße Luftführungsmittel liegt vorzugsweise ganz oder teilweise innerhalb und/oder ganz oder teilweise außerhalb des Tauchrohrs. Durch ein Luftführungsmittel, das mindestens zu einem Teil innerhalb des Tauchrohres liegt, können Wirbel im Tauchrohr besonders effektiv vermieden werden. Dies kann zu einer Reduzierung des Druckverlustes und zu einer Geräuschreduzierung beitragen.
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In einer Ausführung der Erfindung ist das Luftführungsmittel stationär in dem Staubabscheideraum angeordnet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zumindest ein Teil des Luftführungsmittels beweglich in dem Staubabscheideraum angeordnet, besonders bevorzugt ist ein Teil des Luftführungsmittels rotierbar. Ganz besonders vorzugsweise umfasst der bewegliche Teil ein oder mehrere flächenartige Elemente. Der rotierbare Teil des Luftführungsmittels wird in einer Ausführung der Erfindung durch die Saugluft angetrieben. Umgekehrt sind auch Ausführungen denkbar, bei denen der rotierbare Teil des Luftführungsmittels nicht durch die Saugluft, sondern durch ein anderes Mittel, z.B. durch einen Motor, vorzugsweise einen elektrischen Motor, in Rotation versetzt wird. Vorzugsweise dreht sich der rotierbare Teil des Luftführungsmittels entgegen der Rotationsrichtung der Saugluft. Hierdurch lässt sich eine besonders effektive Abschwächung der Rotation der Saugluft erreichen und dadurch der Druckverlust weiter reduzieren. Umgekehrt ist es auch denkbar, den rotierbaren Teil in Rotationsrichtung der Saugluft zu drehen, um dadurch die Staubabscheideleistung der nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit zu erhöhen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Sauglufteinlass, durch den Luft in den Staubabscheideraum gelangt, in einer Wand des Staubabscheideraums gelegen, die sich unmittelbar an die Wand mit der Luftauslassöffnung anschließt. Um die in den Staubabscheideraum eintretende Saugluft in Rotation zu versetzen, ist vorzugsweise ein Luftleitmittel vorgesehen. Das Luftleitmittel kann eine oder mehrere Komponenten innerhalb des Staubabscheideraums umfassen, die beispielsweise dazu beitragen, die Saugluft in eine schraubenförmige Bahn zu lenken. Das Luftleitmittel kann aber auch eine oder mehrere Komponenten außerhalb des Staubabscheideraums umfassen, z.B. einen Sauglufteinlasskanal, der in den Sauglufteinlass des Staubabscheideraums mündet. Der Kanal mündet vorzugsweise tangential in den Staubabscheideraum ein, besonders vorzugsweise mündet er in der Nähe der Wand mit der Luftauslassöffnung
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Der Staubabscheideraum der bevorzugten nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit ist rohrförmig ausgebildet, wobei das Rohr ganz oder abschnittsweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, sich konisch verjüngend oder sich konisch aufweitend ausgebildet sein kann. Der Staubabscheideraum ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Besonders vorzugsweise hat er eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die der Luftauslassöffnung gegenüberliegende Wand eine Schräge aufweist. Dies bedeutet, dass die der Luftauslassöffnung gegenüberliegende Begrenzung des Staubabscheideraums in einer Ebene liegt, deren Normalenvektor nicht parallel zur Längsachse des Staubabscheideraums liegt. Besonders bevorzugt ist der Normalenvektor dieser schiefen Ebene gegenüber der Längsachse des Staubabscheideraums um mindestens 5° (bezogen auf einen 360° Vollkreis) geneigt, ganz besonders bevorzugt um mindestens 10° geneigt. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Normalenvektor dieser schiefen Ebene, der von der schiefen Ebene in das Innere des Staubabscheideraums gerichtet ist, von der Längsachse des Staubabscheideraums in Richtung der Staubauswurföffnung geneigt ist. Dies kann dazu führen, dass die Rotation der Saugluft so beeinflusst wird, dass der Staubanteil besser aus der Saugluft entfernt und in Richtung der Staubauswurföffnung geleitet werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind das Tauchrohr und die Luftauslassöffnung koaxial zum Staubabscheideraum angeordnet, wobei besonders vorzugsweise sowohl Tauchrohr als auch Staubabscheideraum kreiszylindrisch gefertigt sind, so dass Tauchrohr und Staubabscheideraum zusammengenommen rotationssymmetrisch sind und die rotierende Luft außerhalb des Tauchrohrs einen Kanal mit konstanter Breite durchströmen kann.
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Das Tauchrohr ist bevorzugt im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Besonders vorzugsweise hat es eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche. Es sind jedoch auch beliebige andere Querschnitte möglich, wie z.B. elliptische, rechteckige oder vieleckige Querschnitte, die Hüllkontur des Tauchrohrs kann auch z.B. birnenförmig, konusförmig, sanduhrförmig, konkav oder konvex sein, auch kann es mit einer z.B. gezahnten Oberfläche versehen sein, um eine Staubanhaftung zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass die Siebstruktur des Tauchrohrs und das übrige Tauchrohr den gleichen Querschnitt haben, dies kann konstruktive Vereinfachungen ermöglichen und Staubanhaftungen vermeiden, die sich sonst am Übergang von Siebstruktur zu übrigem Tauchrohr bilden könnten.
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Die Siebstruktur des Tauchrohrs kann z.B. aus einem Netz, Maschengeflecht oder einem Gitter bestehen das an dem Tauchrohr angebracht ist, sie kann aber auch z.B. aus Öffnungen bestehen, die direkt in das Material des Tauchrohrs eingearbeitet sind. Die Siebstruktur des Tauchrohrs kann z.B. aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen.
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Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn die Siebstruktur des Tauchrohres aus einem Sieb, Netz oder Maschengeflecht besteht, besonders bevorzugt aus einem Sieb mit einer zu 21% offenen Siebfläche, ganz besonders bevorzugt aus Polyamid, wie es z.B. von der Firma SaatiTech S.p.A. unter der Bezeichnung PA25/21 erhältlich ist, so kann vorteilhafterweise ein Teil des Feinstaubes zurückgehalten werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Siebstruktur des Tauchrohres beschichtet, besonders vorzugsweise ist sie mit einer Antihaftbeschichtung versehen, ganz besonders bevorzugt ist dies Polytetrafluorethylen, was auch unter dem Handelsnamen Teflon von der Firma DuPont vertrieben wird. Durch die Antihaftbeschichtung kann das Anhaften von Staubbestandteilen an der Siebstruktur verhindert werden und so das Reinigungsintervall verlängert werden, zugleich kann so die Reinigung der Siebstruktur vereinfacht werden. Die Siebstruktur des Tauchrohres kann aber auch metallbeschichtet sein, so kann z.B. im Falle einer Siebstruktur aus Kunststoff durch eine Metallbeschichtung eine höhere Haltbarkeit der Siebstruktur erreicht werden. Beim Betrieb der Staubabscheideeinheit kann durch andauernden Partikeleinschlag die Oberfläche einer Siebstruktur aus Kunststoff angeraut werden, was zum Anhaften von Staub führen kann, dies kann durch eine härtere Metallbeschichtung verhindert werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Siebstruktur des Tauchrohrs mit Verstärkerrippen ausgestattet. Dadurch kann eine größere Stabilität und Lebensdauer der Staubabscheideeinheit gewährleistet werden. Verstärkerrippen erlauben zudem, Siebstrukturen einzusetzen, die andernfalls zu dünn, flexibel oder schwach ausgelegt sind, um ohne Weiteres in einer Staubabscheideeinheit verwendet zu werden.
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In einer Ausführung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass im Tauchrohr oder der Luftauslassöffnung vorgelagert eine lärmreduzierende Rippe angebracht ist, die Schwingungen verhindert und die Geräuschentwicklung verringert.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Siebstruktur einteilig mit dem Tauchrohr und/oder der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand gefertigt werden. Dies kann einerseits mit einem geringeren konstruktiven Aufwand verbunden sein und andererseits können Vibrationen auf diese Weise eingedämmt werden, so dass die Geräuschentwicklung verringert wird.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist es bevorzugt, das Tauchrohr und die Siebstruktur aus mindestens zwei Teilen zu fertigen. Auf diese Weise können die Teile vom Benutzer auseinandergenommen werden, was die Reinigung vereinfacht.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Staubauslassöffnung als Schlitz ausgeführt, der sich in der Mantelwand des Staubabscheideraums, befindet und vorzugsweise an die der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand angrenzt. In einer besonders bevorzugten Ausführung umläuft dieser Schlitz den gesamten Umfang des Staubabscheideraums, ganz besonders vorzugsweise umläuft dieser Schlitz den gesamten Umfang des Staubabscheideraums ringförmig. So kann eine hohe Staubabscheideleistung erbracht werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung umgibt die Staubsammelbox den Staubabscheideraum rundherum, so dass der Staub aus dem den Staubabscheideraum umlaufenden Schlitz rundherum in die Staubsammelbox gelangen kann. In einer weiteren Ausführung umgibt die Staubsammelbox den Staubabscheideraum nicht vollständig, so dass zwischen dem umlaufenden Schlitz und der Staubsammelbox eine Vorrichtung wie z.B. eine Rampe oder ein Trichter liegt, durch die der Staub von dem Schlitz in die Staubsammelbox gelangen kann.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung verjüngt sich der Staubabscheideraum zumindest abschnittsweise in Richtung der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand. In einer bevorzugten Ausführung bildet der Staubabscheideraum zumindest in Teilen einen Kreiskegelstumpf, der sich in Richtung der der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand verjüngt. So kann die rotierende Saugluft in eine engere Bahn um das Tauchrohr gelenkt werden. Aufgrund der Drehimpulserhaltung kann sich dabei die Rotation der Luft beschleunigen, so dass sich die Zentrifugalkraft, die auf den Staubanteil in der Saugluft wirkt, erhöhen kann und eine höhere Staubabscheideleistung entstehen kann.
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Mit der Erfindung ist es vorteilhafterweise möglich, einen verbesserten beutellosen Staubsauger herzustellen, der ein langes Reinigungsintervall besitzt und einen geringen Reinigungsaufwand aufweist.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
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Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
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Es zeigen schematisch:
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1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit in einem Schnitt durch die Horizontalebene;
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2 die schon in 1 dargestellte Ausführungsform der Staubabscheideeinheit in einem Schnitt durch eine zur Längsachse des Staubabscheideraums senkrechten Ebene;
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3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit in einer vertikalen Schnittebene, die die Längsachse des Staubabscheideraums enthält;
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4 die schon in 3 dargestellte Ausführungsform der Staubabscheideeinheit in einem Schnitt durch eine zur Längsachse des Staubabscheideraums senkrechten Ebene;
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5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit in einer vertikalen Schnittebene, die die Längsachse des Staubabscheideraums enthält;
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6 die schon in 5 dargestellte Ausführungsform der Staubabscheideeinheit in einem Schnitt durch die Horizontalebene;
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7 der Teil des Tauchrohres, der die Siebstruktur enthält in drei verschiedenen Ansichten;
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8 eine Ausführungsform eines Luftführungsmittels in Teilfigur a in einer Ansicht von oben, in Teilfigur b in einer seitlichen Ansicht, in Teilfigur c einen Querschnitt durch die in Teilfigur b angegebene Ebene B-B und in Teilfigur d einen Querschnitt durch die in Teilfigur b angegebene Ebene A-A;
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9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit in einer Schnittebene, die die Längsachse des Staubabscheideraums enthält;
und schließlich
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10 noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit in einer Schnittebene, die die Längsachse des Staubabscheideraums enthält.
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Ausführliche Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen
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Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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Die 1 bis 6 zeigen insgesamt drei unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung. Die dort dargestellten, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheiten 1 sind typischerweise in einem Staubsauger einer Saugluftführung, die der Staubabscheideeinheit 1 staubbeladene Saugluft zuführt, nachgeschaltet und einer Motor-Gebläse-Einheit zum Erzeugen eines Saugluftstroms vorgeschaltet. Dabei können zwischen Saugluftführung und Staubabscheideeinheit 1 und/oder auch zwischen Staubabscheideeinheit 1 und Motor-Gebläse-Einheit eine oder mehrere Einrichtungen geschaltet sein, z.B. Filter.
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In den 1 und 2 wird in zueinander senkrecht liegenden Schnitten eine Ausführung einer nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit 1 dargestellt. In dieser Ausführung gelangt Saugluft durch einen Saugluftstutzen 2 über einen Sauglufteinlasskanal 3 und einen Sauglufteinlass 4 tangential in einen rohrförmig ausgebildeten Staubabscheideraum 5. Die Saugluft rotiert auf einer schraubenförmigen Bahn innerhalb des Staubabscheideraums 5, wobei die durch die Rotation entstehende Zentrifugalkraft dazu beiträgt, einen Staubanteil aus der Saugluft zu entfernen, der dann durch eine Staubauswurföffnung 6 in eine Staubsammelbox 7 gerät, die so gefertigt ist, dass sie zur Entleerung einfach entfernt werden kann. Die Saugluft bewegt sich auf ihrem Weg von einer Wand 8, in der sich eine Luftauslassöffnung 9 befindet bis zu einer der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10, wo die Saugluft eine Umkehrung der Transportrichtung erfährt und durch eine in einem Tauchrohr 11 eingearbeitete Siebstruktur 12 in dieses Tauchrohr 11 strömt. Dieses Tauchrohr 11 ist in dieser Ausführung kreiszylindrisch gefertigt und liegt koaxial zum rohrförmigen Staubabscheideraum 5. Das Tauchrohr 11 erstreckt sich von der Wand 8, die die Luftauslassöffnung 9 enthält bis ganz zu der der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10 hin. Die Saugluft verlässt das Tauchrohr 11 durch die Luftauslassöffnung 9 in die nachgeschaltete Filterkammer 13, die ein Gebläseschutzfilter 14 zum Schutz der Motor-Gebläse-Einheit des Staubsaugers enthält. In dieser Ausführung befindet sich der Sauglufteinlass 4 gänzlich in einem Lufteinlassbereich 15 und die Siebstruktur 12 im Tauchrohr 11 befindet sich gänzlich in einem Filterbereich 16 der Staubabscheideeinheit 1. Dabei liegt der Lufteinlassbereich 15 zwischen der Luftauslassöffnung 9 und dem Filterbereich 16, zugleich überlappen sich Filterbereich 16 und Lufteinlassbereich 15 nicht. Zudem ist in dieser Ausführung der Erfindung die Siebstruktur 12 mit dem Tauchrohr 11 und der der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10 einstückig verbunden. Die Siebstruktur 12 ist zur mechanischen Stabilisation mit Verstärkungsrippen 17 ausgestattet. Zur Geräuschdämmung ist im Tauchrohr eine lärmreduzierende, stabilisierende Rippe 18 angeordnet.
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In den 3 und 4 wird in zueinander senkrecht liegenden Schnitten eine weitere Ausführung einer nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit 1 dargestellt. In einem inneren Bereich 19 des Staubabscheideraums 5, innerhalb des Tauchrohres 11, ist an der der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10 ein Luftführungsmittel 20 angebracht, das einen Apexkegel 21 und vier flächenartige Elemente 22 umfasst. Durch das Luftführungsmittel 20 wird die Umkehr der Bewegungsrichtung der Saugluft von einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung beeinflusst, so dass die Saugluft zu einem Teil tangential entlang der Siebstruktur 12 strömt und so anhaftenden Staub lösen kann. In dieser Ausführung ist die Siebstruktur 12 des Tauchrohres 11 und das übrige Tauchrohr 11 in zwei Teilen ausgeführt, so dass der Benutzer zur vereinfachten Reinigung die beiden Teile auseinander nehmen kann. Dazu weist der Teil 23 des kreiszylindrischen Tauchrohrs 11, der die Siebstruktur 12 enthält an einem Ende eine Reduzierung 24 auf, so dass diese Reduzierung 24 zur reversiblen Befestigung in den übrigen, sieblosen Teil 25 des Tauchrohrs 11 gesteckt werden kann.
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In den 5 und 6 wird in zueinander senkrecht liegenden Schnitten eine weitere Ausführung einer nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist an die der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10 eine Schräge 26 angebracht, die dazu dient, den Wirbel der Saugluft so zu beeinflussen, dass der durch Zentrifugalkraft aus der Saugluft entfernte Staubanteil durch die Staubauswurföffnung 6 hindurch in die Staubsammelbox 7 befördert wird. Zudem weist diese Ausführungsform an der der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10 einen Apexkegel 21 innerhalb des Tauchrohres 11 auf, der die Saugluft umlenkt. Hier ist der Sauglufteinlass 4 in einer Wand 27 gelegen, die sich der Wand 8 mit der Luftauslassöffnung 9 unmittelbar anschließt. In dieser Ausführungsform besteht die Siebstruktur 12 aus einem Netz, das einen Teil des Feinstaubs zurückhalten kann.
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In einer Ausführungsform wird in 7 ein Teil 23 des kreiszylindrischen Tauchrohrs 11, der die Siebstruktur 12 enthält gezeigt. Hier ist an einem Ende des Teils 23 eine Reduzierung 24 dargestellt, die als Steckverbindung mit dem übrigen, sieblosen Teil 25 des Tauchrohrs 11 dient. In dieser Ausführungsform sind zur Stabilisierung der Siebstruktur 12 Verstärkungsrippen 17 angebracht. Die Siebstruktur 12 ist hier mit Teflon als Antihaftbeschichtung versehen, um das Anhaften von Staub zu verhindern. Um die Saugluft gezielt lenken zu können, besteht die Siebstruktur 12 aus einem Maschengeflecht, dessen Maschenweite im Verlauf der Siebstruktur 12 von Reduzierung 24 zum entgegengesetzten Ende 28 zunimmt, so dass der Durchflusswiderstand in dieser Richtung abnimmt. Das der Reduzierung 24 entgegengesetzte Ende 28 liegt im eingebauten Zustand der der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegenden Wand 10 an.
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Eine alternative Ausführungsform des Luftführungsmittels 20 ist in 8 dargestellt. Dabei sind die flächenartigen Elemente 22 auf den Apexkegel 21 aufgesetzt. Das Luftführungsmittel 20 umfasst sechs flächenartige Elemente 22, die in Bezug auf die Längsachse des Luftführungsmittels 20 geneigt sind. Mit Hilfe eines Stifts 29 des Luftführungsmittels 20, der durch die Decke des Apexkegels 21 dringt, können die flächenartigen Elemente 22 beweglich sein und können auch mit einem Motor angetrieben werden. Alternativ können die flächenartigen Elemente 22 aber auch durch die rotierende Saugluft bewegt werden. Die flächenartigen Elemente 22 sind hier schaufelartig ausgebildet und weisen in der Richtung in der der Apexkegel 21 gerichtet ist, eine degressive Steigung auf.
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In 9 wird eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen, nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Staubabscheideeinheit 1 dargestellt, in der die Staubauswurföffnung 6 als Schlitz ausgeführt ist und in der Wand 27 liegt, die sich der Wand 8 mit Luftauslassöffnung 9 unmittelbar anschließt. In dieser Ausführung umrandet die Staubauswurföffnung 6 als Ringschlitz den gesamten Staubabscheideraum 5 und grenzt auch an die Wand 10 an, die der Luftauslassöffnung 9 gegenüberliegt. Von außen an den Staubabscheideraum 5 angrenzend und ihn rundherum umgebend liegt die Staubsammelbox 7. In dieser Ausführung kann durch die besonders große Ausdehnung der Staubauswurföffnung 6 eine besonders hohe Staubabscheideleistung erreicht werden. In dieser Ausführungsform ist ein Apexkegel 21 innerhalb des Tauchrohres 11 mit der Siebstruktur 12 angebracht.
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In 10 stellt sich in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ein Staubabscheideraum 5 dar, der auf der Seite der Luftauslassöffnung 9 eine kreiszylindrische Form annimmt und an der gegenüberliegenden Wand 10 in einen Kreiskegelstumpf übergeht, der sich zu dieser gegenüberliegenden Wand 10 hin verjüngt. Die rotierende Luft kann mit zunehmender Verjüngung des Staubabscheideraums 5 eine Verkleinerung des Rotationsradius und eine Beschleunigung erfahren, eine höhere Zentrifugalkraft kann so auf den Staubanteil in der Saugluft wirken, der dann durch mehrere Staubauswurföffnungen 6 den Staubabscheideraum 5 verlässt und in die den Staubabscheideraum 5 rundherum umgebende Staubsammelbox 7 gelangt.
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Mit der Erfindung kann vorteilhafterweise ein verbesserter beutelloser Staubsauger bereitgestellt werden, der ein langes Reinigungsintervall besitzt und einen geringen Reinigungsaufwand aufweist.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Staubabscheideeinheit
- 2
- Saugluftstutzen
- 3
- Sauglufteinlasskanal
- 4
- Sauglufteinlass
- 5
- Staubabscheideraum
- 6
- Staubauswurföffnung
- 7
- Staubsammelbox
- 8
- Wand mit der Luftauslassöffnung
- 9
- Luftauslassöffnung
- 10
- Wand gegenüber der Luftauslassöffnung
- 11
- Tauchrohr
- 12
- Siebstruktur
- 13
- Filterkammer
- 14
- Gebläseschutzfilter
- 15
- Lufteinlassbereich
- 16
- Filterbereich
- 17
- Verstärkungsrippen
- 18
- Lärmreduzierende Rippe
- 19
- Innerer Bereich des Staubabscheideraums
- 20
- Luftführungsmittel
- 21
- Apexkegel
- 22
- Flächenartige Elemente des Luftführungsmittels
- 23
- Teil des Tauchrohrs, der die Siebstruktur enthält
- 24
- Reduzierung
- 25
- Siebloser Teil des Tauchrohrs
- 26
- Schräge
- 27
- Wand, die sich der Wand mit der Luftauslassöffnung unmittelbar anschließt
- 28
- Das der Reduzierung entgegengesetzte Ende des Teils des Tauchrohrs, der die Siebstruktur enthält
- 29
- Stift des Luftführungsmittels
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10164279 A1 [0003]
- DE 10021594 A1 [0004]