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Die Erfindung betrifft zunächst ein Saugreinigungsgerät, weiter einen Flüssigkeitsabscheider und darüber hinaus ein Verfahren zur Flüssigkeitsabscheidung in einem Saugreinigungsgerät.
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Saugreinigungsgeräte, insbesondere Geräte zur Feucht- und Saugreinigung, namentlich von Böden oder Fenstern, sind im Stand der Technik bekannt. Diese sind in der Lage, eine auf eine Fläche aufgebrachte Reinigungsflüssigkeit (z. B. Wasser, ggf. mit Reinigungszusätzen) zusammen mit darin gelösten oder suspendierten Schmutzbestandteilen aufzusaugen. Typischerweise wird die Reinigungsflüssigkeit hierbei durch das Gerät selber aufgebracht, ggf. erfolgt auch noch eine mechanische Einwirkung auf die Fläche, um das Ablösen von Schmutz zu unterstützen. Einige dieser Geräte verfügen über separate Tanks für ungebrauchte und gebrauchte Reinigungsflüssigkeit, bei einigen wird die gebrauchte Reinigungsflüssigkeit auch, normalerweise nach einer Wiederaufbereitung, in den gleichen Tank zurückgeführt.
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Aus der
WO 98/38901 A ist ein Saugreinigungsgerät bekannt, bei welchem eine Trennung des Luft-Wasser-Schmutz-Gemisches durch einen Fliehkraftabscheider bewirkt wird, in dem eine Umlenkung der Bewegungsrichtung des Gemischs um 180° erfolgt. Durch Fliehkräfte wird Schmutzwasser hierbei nach außen gelenkt und so von der Luft getrennt. Anschließend fließt das Schmutzwasser durch einen Filter, wo feste Schmutzbestandteile abgetrennt werden, in einen Tank. Dieser Prozess ist von der Geschwindigkeit des durchsetzenden Gemisches abhängig. Hier kann es zu Situationen kommen, in welchen die gewünschte Abscheidung sich nicht einstellt.
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Ausgehend von dem genannten Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabe, ein Saugreinigungsgerät anzugeben, das eine möglichst in allen Betriebssituationen funktionierende Flüssigkeitsabscheidung gewährleistet. Weiter beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabe, einen Flüssigkeitsabscheider, insbesondere für ein solches Saugreinigungsgerät anzugeben sowie ein Verfahren zur Flüssigkeitsabscheidung in einem Saugreinigungsgerät.
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Hinsichtlich des Saugreinigungsgerätes ist nach einer ersten Lehre der Erfindung darauf abgestellt, dass ein Antrieb vorgesehen ist, durch den der Rotationskörper unabhängig von einer Beaufschlagung durch das Flüssigkeits-Luft-Gemisch drehbar ist. Hierdurch ist erreicht, dass eine ständige, in einer vorgebbaren Drehzahl stattfindende Drehung des Abscheiders erfolgt. Zusätzlich kann die Drehung auch durch das beaufschlagende Flüssigkeits-Luft-Gemisch unterstützt sein. Es wird jedoch immer die Erzeugung der erforderlichen Fliehkraft sichergestellt.
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Hinsichtlich eines Flüssigkeitsabscheiders ist nach einer ersten Lehre der Erfindung auch darauf abgestellt, dass dieser selbsttätig angetrieben ist. Hinsichtlich des Verfahrens zur Flüssigkeitsabscheidung ist auf gleiche wesentliche Merkmale abgestellt.
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Das erfindungsgemäße Saugreinigungsgerät ist mit einem Flüssigkeitsabscheider ausgestattet. Hierbei bezeichnet ”Flüssigkeitsabscheider” eine Vorrichtung, mittels derer ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch in Flüssigkeit und Luft getrennt werden kann. Wie bereits erläutert, saugt ein solches Saugreinigungsgerät eine zuvor aufgebrachte Reinigungsflüssigkeit von der zu reinigenden Fläche auf. Als Reinigungsflüssigkeit kommt hierbei insbesondere Wasser, ggf. mit Zusätzen wie Tensiden, infrage. Es sind aber prinzipiell auch andere Flüssigkeiten denkbar. Neben suspendierten oder gelösten Schmutzanteilen ist die Flüssigkeit entweder schon von vornherein mit Luft durchmischt (in Form von Schaum) oder es tritt beim Einsaugen und Transport innerhalb des Saugreinigungsgeräts eine Durchmischung mit Luft auf. Die Flüssigkeit bzw. das Flüssigkeit-Luft-Gemisch wird in bekannter Weise über eine Saugdüse o. Ä. aufgenommen und durch geeignete Zuleitungen zum Flüssigkeitsabscheider geführt.
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Das Saugreinigungsgerät kann erfindungsgemäß insbesondere als Bodenreinigungsgerät und/oder als Fensterreinigungsgerät ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um ein Gerät zur Feucht- und Saugreinigung handeln, das zunächst aus einem Tank Reinigungsflüssigkeit auf die Fläche aufbringt, ggf. mechanisch auf die Fläche einwirkt und anschließend die Flüssigkeit wieder aufsaugt.
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Der Flüssigkeitsabscheider weist erfindungsgemäß einen Aufnahmebehälter für eine Flüssigkeit, wenigstens eine in den Aufnahmebehälter mündende Zuführleitung für ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch sowie wenigstens eine in den Aufnahmebehälter mündende Entnahmeleitung für Luft auf.
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Der Aufnahmebehälter kann verschiedenste Formen haben, z. B.. zylindrisch, kegelförmig, prismatisch, ellipsoid, kugelförmig, asymmetrisch etc. Aus Gewichtsgründen und um eine Unempfindlichkeit gegenüber der Reinigungsflüssigkeiten gewährleisten, kann er insbesondere aus Kunststoff gefertigt sein.
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Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Zuführleitung und die Abführleitung identisch sind, wobei im Intervallbetrieb abwechselnd zugeführt und entnommen wird. Typischerweise handelt es sich allerdings um verschiedene Leitungen. Sowohl hinsichtlich der Zu- wie auch der Abführung können mehrere Leitungen vorgesehen sein bzw. eine Leitung kann in mehrere Öffnungen innerhalb des Aufnahmebehälters münden.
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Der Flüssigkeitsabscheider umfasst des Weiteren einen innerhalb des Aufnahmebehälters angeordneten Rotationskörper, der um eine in einer axialen Richtung verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist und der wenigstens ein Propellerelement zum Antreiben eines Fluids umfasst. ”Fluid” ist hier, wie allgemein üblich, als Sammelbegriff für Gase, Flüssigkeiten sowie deren Gemische zu verstehen. Der Begriff ”axiale Richtung” soll hierbei keine irgendwie geartete Axialsymmetrie des Aufnahmebehälter oder des Rotationskörper implizieren. Vielmehr wird diese axiale Richtung durch die Drehachse festgelegt, wodurch auch die im Folgenden Begriffe ”radial” und ”tangential” definiert sind. Um Unwuchten zu vermeiden, ist es allerdings bevorzugt, dass die Drehachse einer Hauptträgheitsachse des Rotationskörper entspricht.
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Es sind vielfältige Formen hinsichtlich des Propellerelements denkbar, wie nachfolgend noch diskutiert wird. Im Allgemeinen ist das Propellerelement so ausgebildet, dass es bei einer Drehung des Rotationskörpers ein Fluid innerhalb des Aufnahmebehälters antreibt bzw. mitnimmt. Im Allgemeinen wird das Propellerelement im Bezug auf die Drehbewegung einen gewissen Anstellwinkel aufweisen, es kann aber auch ggf. völlig in der Fläche der Drehbewegung angeordnet sein. Selbstverständlich können mehrere Propellerelemente vorgesehen sein. Hierbei ist eine bezogen auf die Drehachse symmetrische Anordnung bevorzugt.
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Wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen noch deutlich werden wird, kann der Rotationskörper mit einer der Leitungen (bzw. einem Teil derselben) einstückig ausgebildet sein bzw. hiermit starr verbunden sein. Selbstverständlich können auch mehrere Rotationskörper vorgesehen sein.
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Das Saugreinigungsgerät weist zudem einen Antrieb auf, durch den der Rotationskörper drehbar ist. Ein solcher Antrieb umfasst einen Motor, typischerweise Elektromotor, sowie gegebenenfalls ein Getriebe. Es versteht sich, dass der Motor hierbei identisch mit demjenigen Motor sein kann, der das Sauggebläse des Reinigungsgeräts antreibt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der Antrieb aus der Energie des Flüssigkeitsstromes abgeleitet ist. Der Flüssigkeitsstrom kann hierzu über ein Flügelrad geleitet werden, das mit dem Rotationskörper auf einer gemeinsamen Welle sitzt oder mit der Achse des Rotationskörpers bewegungsübertragend verbunden ist. Hiermit kann sichergestellt sein, dass bei jedem gegebenen Flüssigkeitsstrom zugleich der Abscheidevorgang einsetzt. Dies auch, ohne dass ein gesonderter weiterer Motor erforderlich ist.
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Im Betrieb des Geräts wird der Rotationskörper über den Antrieb in Drehbewegung versetzt. Hierdurch wird mittels des wenigstens einen Propellerelements eine Drehbewegung des Flüssigkeit-Luft-Gemischs induziert. Dies wiederum führt dazu, dass das Gemisch Fliehkräften unterworfen ist, durch die die schweren Anteile, nämlich die Flüssigkeit sowie gegebenenfalls suspendierte Feststoffpartikel, in Bezug auf die Drehachse nach außen wandern. Im (bezogen auf die Drehachse) inneren Bereich bleibt Luft zurück, die nunmehr abgesaugt werden kann. Die abgeschiedene Flüssigkeit kann in den Aufnahmebehälter einfach gespeichert werden, es ist aber auch eine Wiederverwendung, gegebenenfalls mit zwischengeschalteter Aufbereitung, denkbar.
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Die erfindungsgemäße Bauweise mit einem Rotationskörper, der das Gemisch in Drehung versetzt, erlaubt bei einer einfachen und gegebenenfalls kompakten Bauweise das erreichen von hohen Fliehkräften, durch die eine effektive Abscheidung erreicht wird. Insbesondere ist die Abscheidung lageunabhängig, sofern die Fliehkraft größer als die Schwerkraft ist. Das bedeutet, unabhängig von der Lage des Saugreinigungsgeräts ist die resultierende Gesamtkraft auf das Gemisch immer von der Drehachse weg gerichtet. Es bildet sich somit nahe der Drehachse zwangsläufig ein flüssigkeitsfreier Bereich aus. Aus diesem kann jederzeit Luft abgesaugt werden.
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Aus dem geschilderten Grund befindet sich das Ende der Entnahmeleitung für Luft typischerweise in einem Bereich nahe der Drehachse. Die Zuführleitung für das Flüssigkeit-Luft-Gemisch mündet typischerweise in einem äußeren Bereich, bezogen auf die Drehachse, dies ist aber nicht zwangsläufig so. Sowohl die Entnahmeleitung als auch die Zuführleitung können im Bezug auf die Drehachse axial, radial oder auch schräg zu den genannten Richtungen ausgerichtet sein.
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Eine effektive, lageunabhängige Abscheidung kann mit dem erfindungsgemäßen Saugreinigungsgerät bei unterschiedlichen Drehzahl erreicht werden. Vorteilhaft ist allerdings der Antrieb dazu ausgebildet, den Rotationskörper mit einer Drehzahl zwischen 1.000 und 50.000 U/min, bevorzugt zwischen 2.000 und 30.000 U/min, besonders bevorzugt zwischen 3.000 und 21.000 U/min zu drehen. Typischerweise lässt sich in der genannten Drehzahlbereichen eine einerseits ökonomische, andererseits effektive Abscheidung erreichen.
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Bevorzugt weist der Rotationskörper wenigstens ein entlang einer radialen Richtung ausgerichtetes Propellerelement auf. Das bedeutet, das oder die Propellerelemente sind hier radial nach außen gerichtet. Auch hierbei ist eine symmetrische Anordnung bevorzugt, d. h. drei Propellerelemente beispielsweise schließen hierbei jeweils untereinander einen Winkel von etwa 120° ein.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Rotationskörper wenigstens ein senkrecht zur axialen Richtung ausgerichtetes, scheibenförmiges Propellerelement. Das Propellerelements kann hierbei insbesondere als Kreisscheibe ausgebildet sein. Ein solches Propellerelement ist somit entlang der Ebene ausgerichtet, in der es rotiert. Dennoch hat sich gezeigt, dass auch hierdurch das Flüssigkeit-Luft-Gemisch effektiv in Drehung versetzt werden kann. Bevorzugt begrenzt ein solches Propellerelement den Rotationskörper in axialer Richtung. D. h., das Propellerelement bildet hier eine Art ”Deckel” beziehungsweise ”Boden” des Rotationskörpers. Es ist hierbei besonders bevorzugt, dass der Rotationskörper in axialer Richtung beidseitig durch derartige Propellerelemente begrenzt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Rotationskörper wenigstens ein sich tangential erstreckendes, ringförmiges Propellerelement. Bei dieser Ausgestaltung kann das ringförmige Propellerelement durch wenigstens ein Stegelement, typischerweise mehrere Stegelemente, mit der Drehachse verbunden sein. Die Stegelemente können hierbei ihrerseits als Propellerelemente wirken.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Rotationskörper wenigstens ein entlang seiner radialen Außenseite verlaufendes Konturelement umfasst. Ein solches Konturelement ist typischerweise klein dimensioniert im Vergleich zu den Gesamtabmessungen des Rotationskörpers. Durch solche Konturelemente kann das Strömungsverhalten des Fluids im Randbereich des Rotationskörpers beeinflusst werden. Durch eine entsprechende Schrägstellung des Konturelements kann das Fluid zum Beispiel gezielt in axialer Richtung gefördert werden. Dieser Aspekt wird im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele noch erläutert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine Entnahmeleitung für Luft oder eine Zuführleitung für das Flüssigkeit-Luft-Gemisch in einer Hohlwelle des Rotationskörpers angeordnet. Die Ausgestaltung ermöglicht insbesondere eine platzsparende und konstruktiv elegante Luftentnahme nahe der Drehachse. Der Rotationskörper kann mit der Hohlwelle einstückig ausgebildet sein bzw. diese kann einen Teil desselben bilden. Bevorzugt ist hierbei die Hohlwelle mit einem außerhalb des Aufnahmebehälters angeordneten Gebläserad verbunden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass wenigstens ein Propellerelement einen sich spiralartig nach außen erstreckenden Abschnitt aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung hat das Propellerelement gegenüber dem Fluid einen gewissen Anstellwinkel, durch den das Fluid gegebenenfalls aktiv von der Drehachse weg befördert wird. Aufgrund der Spiralform kann dieser Anstellwinkel unabhängig vom Abstand von der Drehachse gleichbleibend sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung schließt sich an den spiralförmigen Abschnitt ein tangential verlaufender Abschnitt an.
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In einer Ausgestaltung der Erfindungen verjüngt sich der Rotationskörper in axialer Richtung zu seinen Enden hin. Folgt man also dem Querschnitt des Rotationskörper in axialer Richtung, so ist dieser zunächst klein, wird dann zur Mitte hin größer, um dann wieder abzunehmen. Der Rotationskörper kann hierbei in axialer Richtung auch durch scheibenförmige Elemente begrenzt sein.
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Um das Flüssigkeit-Luft-Gemisch effektiv in Rotation zu versetzen und somit eine Trennung zu erreichen, muss der Rotationskörper den Aufnahmebehälter nicht notwendigerweise in radialer Richtung vollständig ausfüllen. Es ist hierbei günstig, wenn das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser des Rotationskörpers und dem Innendurchmesser des Aufnahmebehälters zwischen 0,3 und 1, bevorzugt zwischen 0,5 und 1, besonders bevorzugt zwischen 0,7 und 1 beträgt. Falls der Rotationskörper und/oder der Aufnahmebehälter eine von der Rotationssymmetrie deutlich abweichende Form aufweisen, so beziehen sich die Aussagen hinsichtlich des Außendurchmessers auf die größte Abmessung quer zur Drehachse und hinsichtlich des Innendurchmessers auf die kleinste Abmessung quer zur Drehachse.
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Die axialen Abmessungen von Rotationskörper und Aufnahmebehälter können prinzipiell in einem weiten Bereich variiert werden. Wird der Rotationskörper nicht in axialer Richtung durch einen scheibenförmiges Element begrenzt, so hat sich ein Verhältnis von ca. 1 als vorteilhaft erwiesen, das heißt, der Rotationskörper füllt den Aufnahmebehälter in axialer Richtung im Wesentlichen vollständig aus. Insbesondere dann, wenn eine Begrenzung in axialer Richtung durch scheibenförmiges Elemente gegeben ist, ist es allerdings vorteilhaft, wenn das Verhältnis zwischen den axialen Abmessungen von Rotationskörper und Aufnahmebehälter zwischen 0,1 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 beträgt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist innerhalb des Aufnahmebehälters eine den Rotationskörper umgebende Wandung ausgebildet ist, die wenigstens eine Durchtrittsöffnung für Flüssigkeit aufweist. In diesem Fall ist der Aufnahmebehälter somit doppelwandig ausgebildet. Er weist eine äußere Wandung auf, die, abgesehen von den bereits geschilderten Öffnungen der Zu- bzw. Abführleitung, flüssigkeitsdicht ist, sowie eine innere Wandung, die ein Hindurchströmen von Flüssigkeit behindert, aber nicht unterbindet. Diese Maßnahme kann insbesondere dazu dienen, ein unkontrolliertes Einströmen von Flüssigkeit in den Innenraum im Bereich des Rotationskörpers zu unterbinden. Vorteilhaft sein kann hierbei der Rotationskörper so ausgebildet sein, dass er die Flüssigkeit insbesondere in die Bereiche fördert, in denen die wenigstens eine Durchtrittsöffnung angeordnet ist. Dies kann beispielsweise durch die bereits erwähnten Konturelemente erfolgen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheider für ein Saugreinigungsgerät. Wie bereits erläutert, weist dieser einen Aufnahmebehälter für eine Flüssigkeit, wenigstens eine Zuführleitung für ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch sowie wenigstens eine Entnahmeleitung für Luft auf. Des Weiteren weist der Flüssigkeitsabscheider einen Rotationskörper auf, der innerhalb des Aufnahmebehälters um eine in einer axialen Richtung verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist und der wenigstens ein Propellerelement zum Antreiben eines Fluids umfasst. Bevorzugte Ausgestaltung des Flüssigkeitsabscheiders wurden bereits oben erläutert.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Verfahren zur Flüssigkeitsabscheidung in einem Saugreinigungsgerät. Hierbei wird ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch in einen Aufnahmebehälter zugeführt, mittels eines innerhalb des Aufnahmebehälters drehbar gelagerten, sich drehenden Rotationskörpers, der wenigstens ein Propellerelement zum Antreiben eines Fluids umfasst, in Rotation versetzt wird, wobei durch die Fliehkraft eine Trennung von Luft und Flüssigkeit erfolgt. Des Weiteren wird Luft aus dem Aufnahmebehälter abgeführt.
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Die vor- und nachstehend angegebenen Bereiche, beispielsweise Wertebereiche oder Mehrfachbereiche, schließen hinsichtlich der Offenbarung auch sämtliche Zwischenwerte ein, insbesondere in 1/10-Schritten der jeweiligen Dimension, gegebenenfalls auch dimensionslos, beispielsweise ein Zehntel der Länge, Breite etc. oder eines X-Fachen. Wenn beispielsweise ein Bereich (für eine Länge) mit einem drei- bis fünffachen (einer Breite) angegeben ist, ist auch offenbart das 3,1- bis 5-Fache, das 3- bis 4,9-Fache, das 3,1- bis 4,9-Fache, das 3,2- bis 5-Fache etc. Das heißt, diese Zwischenwerte dienen auch einerseits zur Eingrenzung der genannten Bereichsgrenzen von unten und/oder oben, alternativ oder ergänzend aber auch zur Offenbarung eines oder mehrerer singulärer Werte aus einem jeweilig angegebenen Bereich.
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Nachstehend ist die Erfindung des Weiteren anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Hierbei zeigt:
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1 ein Gerät zur Feucht- und Saugreinigung von Böden mit einer ersten Ausführungsform eines Flüssigkeitsabscheiders;
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2 ein Gerät zur Saugreinigung von Fenstern mit einer zweiten Ausführungsform eines Flüssigkeitsabscheiders;
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3 eine schematische Seitenansicht des Flüssigkeitsabscheiders aus 2;
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4 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV aus 3;
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5 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V aus 4;
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6 eine schematische Seitenansicht des Flüssigkeitsabscheiders aus 1;
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7 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Linie VII-VII aus 6;
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8 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Flüssigkeitsabscheiders;
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9 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Linie IX-IX aus 8;
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10 eine schematische Seitenansicht eines Rotationskörpers des Flüssigkeitsabscheiders gemäß 9;
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11 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 10;
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12 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rotationskörpers;
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13 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 12
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14 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Rotationskörpers;
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15 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 14;
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16 eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines Rotationskörpers;
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17 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 16;
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18 eine schematische Seitenansicht einer fünften Ausführungsform eines Rotationskörpers;
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19 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 18;
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20 eine schematische Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform eines Rotationskörpers;
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21 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 20;
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22 eine schematische Seitenansicht einer siebten Ausführungsform eines Rotationskörpers;
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23 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 22;
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24 eine schematische Seitenansicht einer achten Ausführungsform eines Rotationskörpers; sowie
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25 eine perspektivische Darstellung des Rotationskörpers aus 24.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Gerät 1 zur Feucht- und Saugreinigung von Böden 40 dargestellt. Das Gerät 1 wird von einem Benutzer an einem Handgriff 2 geführt und wird über ein Anschlusskabel 3 mit Energie versorgt. Mittels eines Reinigungskopfes 30, der hier nicht im Detail diskutiert wird, wird eine Reinigungsflüssigkeit auf den Boden 40 aufgebracht und nach mechanischer Einwirkung wieder abgesaugt. Hierzu ist der Reinigungskopf 30 mit Leitungen (hier nicht vollständig dargestellt) verbunden, über die ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch zu einer Zuführleitung 12 eines Flüssigkeitsabscheiders 10 gelangt.
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Der Flüssigkeitsabscheider 10 ist in den 6 und 7 im Detail dargestellt. Er weist einen zylindrischen Aufnahmebehälter 11 auf, durch dessen seitliche Wandung das Gemisch über die Zuführleitung 12 zugeführt wird. Zentral innerhalb des Behälters 11 ist ein Rotationskörper 14 drehbar gelagert. Dieser sitzt auf einer Hohlwelle 15, die eine Abführleitung 13 für Luft bildet. Die Hohlwelle 15 ist drehfest mit einem Lüfterrad 19 verbunden, das zusammen mit der Welle 15 von einem Elektromotor 25 angetrieben wird. Der Rotationskörper 14 ist drehfest mit der Welle 15 verbunden und bevorzugt mit dieser einstückig ausgebildet. Dies gilt auch für die nachfolgend noch diskutierten weiteren Ausführungsformen.
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Der Rotationskörper 14, der im Detail in den 24 und 25 dargestellt ist, umfasst drei symmetrisch angeordnete Propellerelemente 20, die sich spiralartig von der Hohlwelle 15 aus nach außen erstrecken. Des Weiteren wird er in axialer Richtung durch zwei scheibenartige Propellerelemente 21, 22 begrenzt, die sich quer zur axialen Richtung erstrecken.
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Wird der Rotationskörper 14 durch den Motor 25 in Drehung versetzt, so induziert er eine Rotationsbewegung der Flüssigkeit bzw. Luft innerhalb des Behälters 11. Durch die hierbei auftretenden Fliehkräfte wird die Flüssigkeit 50 von der Drehachse weg verdrängt, wobei sich im Bereich der Hohlwelle 15 einen flüssigkeitsfreier Raum bildet. Daher ist es möglich, im Bereich der Hohlwelle 15, insbesondere innerhalb des Rotationskörpers 14, im Wesentlichen reine Luft abzusagen. Dies geschieht über Öffnungen 16, die in der Wandung der Hohlwelle 15 ausgebildet sind. Von dort aus wird, wie durch die Pfeile angedeutet, die Luft zum Lüfterrad 19 gefördert und ausgeblasen.
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In 7 ist eine Situation dargestellt, in der sich das Lüfterrad 19 in Bezug auf die Schwerkraft unten befindet, weshalb sich Flüssigkeit in denjenigen Bereich des Behälters 11 sammelt, der dem Lüfterrad 19 zugewandt ist. Hierbei bildet die Flüssigkeitsoberfläche eine in etwa rotationsparaboloide Form. Wird das Gerät 1 gedreht, ändert sich dies selbstverständlich, allerdings wird aufgrund der induzierten Fliehkräfte der Bereich nahe der Drehachse, innerhalb des Rotationskörpers 14 im Wesentlichen frei von Flüssigkeit bleiben, so dass Luft dort ungehindert abgesaugt werden kann. Die Flüssigkeitsabscheidung funktioniert somit unabhängig von der Lage des Geräts 1.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes Gerät 1a zur Saugreinigung von Fenstern dargestellt. Dieses weist einen Saugkopf 30a auf sowie einen darüber angeordneten Abzieher 31a, der mit einer aus Gummi gefertigten Lippe 32a versehen ist. Das Gerät 1a ist mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders 10a versehen, der im Detail in 3–5 dargestellt ist. Auch dieser umfasst einen im wesentlichen zylinderförmigen Aufnahmebehälter 11a. Über eine Leitung 12a wird auch hier ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch in den Behälter 11a zugeführt.
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Auch bei dieser Ausführungsform ist ein Rotationskörper 14a auf einer Hohlwelle 15a angeordnet, welche Öffnungen 16a aufweist. Allerdings bildet in diesem Fall die Hohlwelle 16a einen Teil der Zuführleitung 12a. Der Rotationskörper 14a umfasst auch in diesem Fall drei symmetrisch angeordnete Propellerelemente 20a. Jedes der Propellerelemente 20a weist einen Bereich 21a auf, der sich spiralenartig radial nach außen erstreckt sowie einen sich hieran anschließenden Bereich 22a, der sich tangential erstreckt. Der Rotationskörper ist an einen Motor 25a gekoppelt, mittels dessen er in schnelle Rotation versetzt wird. Hierdurch wird die Flüssigkeit 50 aus dem Bereich nahe der Hohlwelle 15a verdrängt und die Luft kann somit über eine Abführleitung 13a, die innerhalb des Rotationskörpers mündet, abgesaugt werden.
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In 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform eines Flüssigkeitsabscheiders 10b dargestellt. Auch hierbei hat der Vorratsbehälter 11b eine im Wesentlichen zylindrische Form, wobei eine Zuleitung 12b von einer Stirnseite des Zylinders nahe dessen Zentrum eingeführt ist. Innerhalb des Behälters 11b ist eine zweite Wandung 17b, die im Wesentlichen Zylinderform hat, angeordnet. Nahe den Stirnseiten des Zylinders weist die Wandung 17b eine Reihe von Ausnehmungen 18b auf.
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Ein innerhalb der Wandung 17b auf einer Welle 15b angeordneter Rotationskörper 14b, der im Detail in 10 und 11 dargestellt ist, entspricht in seinen Abmessungen nahezu den Innenabmessungen der Wandung 17b. Durch die Wandung 17b ist der Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Bereich innerhalb und dem Bereich außerhalb behindert, allerdings nicht unterbunden. Insbesondere wird die Rotationsbewegung, die durch den Rotationskörper 14b innerhalb der Wandung 17b induziert wird, kaum auf den Bereich außerhalb übertragen. Innerhalb der Wandung erfolgt allerdings eine effektive Verdrängung von Flüssigkeit, so dass durch eine innerhalb des Rotationskörpers 14b mündende Abführleitung 13b, die von der, der Zuführleitung 12b entgegengesetzten Seite des Behälters 11b eingeführt ist, die Luft abgesaugt werden kann.
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Der Rotationskörper 14b weist eine spezielle Ausgestaltung auf, die anhand der 10 und 11 erläutert wird. Zum einen sind drei symmetrisch angeordnete größere Propellerelemente 20b vorgesehen, die jeweils einen sich spiralförmig nach außen erstreckenden Abschnitt 23b aufweisen, an den sich ein sich tangential erstreckender Abschnitt 24b anschließt. Durch die tangentialen Abschnitte 24b ist eine nahezu geschlossene Zylindermantelfläche definiert. Auf dieser sind eine Reihe von pfeilartig angeordneten Konturelementen 22b angeordnet. Die Konturelemente 22b, die sich beinahe in Kontakt mit der Innenseite der Wandung 17b befinden, wirken als eine Art Leitflächen auf das dort befindliche Fluid und fördern dies in axialer Richtung nach oben bzw. nach unten in Richtung auf die Öffnungen 18b zu. Des Weiteren befinden sich in einem Abschnitt der Welle 15b, der neben der Abführleitung 13b angeordnet ist, drei weitere, kürzere Propellerelemente 21b. Auch diese erstrecken sich spiralenartig nach außen und verjüngen sich in Richtung auf die größeren Propellerelemente 20b. Wie aus 9 ersichtlich ist, sind die kürzeren Propellerelemente 21b derart ausgebildet, dass sie im eingebauten Zustand einen Eingriffsraum für die Abführleitung 13b definieren.
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Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung selbstverständlich jedes der in 1 bzw. 2 gezeigten Geräte 1, 1a mit jedem der in den 3–9 gezeigten Flüssigkeitsabscheider 10, 10a, 10b versehen werden kann.
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Die 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Rotationskörpers 14c. Dieser weist vier symmetrisch auf einer Welle 15c angeordnete Propellerelemente 20c auf, die sich im Wesentlichen radial, allerdings leicht spiralförmig, nach außen erstrecken und eine leichte Neigung gegenüber der axialen Richtung aufweisen. Des Weiteren weist jedes Propellerelement 20c eine Auskehlung 22c auf. Angrenzend an die Auskehlung 22c schließt sich ein kreisscheibenförmiges Propellerelement 21c an, durch das der Rotationskörper 14c in axialer Richtung begrenzt wird.
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Die 14 und 15 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Rotationskörpers 14 de. Dieser ähnelt im Aufbau dem bereits mit Bezug auf die 24 und 25 diskutierten Rotationskörper 14, ist allerdings auf einer Welle 15d angeordnet, die keinerlei Öffnungen aufweist und die nicht als Abführleitung fungiert. Auch dieser Rotationskörper 14d weist drei symmetrisch angeordnete, sich spiralförmig nach außen erstreckende Propellerelemente 20d auf, an die sich in axialer Richtung beidseitig zwei begrenzende Elemente 21d, 22d anschließen.
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In 16 und 17 ist eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationskörpers 14e dargestellt. Dieser weist drei symmetrisch angeordnete, radial ausgerichtete Propellerelemente 20e auf, die auf einer Welle 15e angeordnet sind. Jedes dieser Propellerelemente 20e verjüngt sich in axialer Richtung zu den Enden hin und hat hierbei eine Form, die in etwa einer halben Ellipse entspricht. An den genannten Enden sind wiederum scheibenförmige, quer zur axialen Richtungen ausgebildete Propellerelemente 21e, 22e angeordnet, die den Rotationskörper 14e in axialer Richtung begrenzen.
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In 18 und 19 sowie in 20 und 21 sind zwei weitere Ausführungsformen von Rotationskörpern 14f, 14g dargestellt. Bei diesen ist jeweils ein sich tangential umlaufend erstreckendes, ringförmiges Propellerelement 20f, 20g durch fünf symmetrisch angeordnete Stegelemente 21f, 21g. mit einer Welle 15f, 15g verbunden. Der in 20 und 21 gezeigte Rotationskörper 14g zeigt hierbei eine deutlich abgeflachtere Form und somit eine geringere Ausdehnung in axialer Richtung.
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In 22 und 23 ist eine siebte Ausführungsform eines Rotationskörpers 14h dargestellt. Auch dieser ist auf einer Welle 15h angeordnet. Hierbei umfasst der Rotationskörper vier kreisscheibenförmige, axial voneinander beanstandete Propellerelemente 20h, 21h, 22h, 23h. Diese erstrecken sich parallel zur Rotationsebene, das heißt senkrecht zur axial verlaufenden Drehachse. Es hat sich allerdings gezeigt, dass auch mit diesem Propellerelementen in eine Rotation des Flüssigkeit-Luft-Gemischs wirksam induziert werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsform 14h weisen die axial zu äußerst liegenden Propellerelemente 20h, 23h einen etwas geringeren Durchmesser auf als die dazwischen angeordneten Elemente 21h, 22h.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass grundsätzlich jeder der gezeigten Rotationskörper sowohl mit einer Hohlwelle, die Öffnungen aufweist und als Leitung dient, als auch mit einer Vollwelle kombiniert werden kann.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gerät
- 1a
- Gerät
- 2
- Handgriff
- 3
- Anschlusskabel
- 10
- Flüssigkeitsabscheider
- 10a
- Flüssigkeitsabscheider
- 10b
- Flüssigkeitsabscheider
- 11
- Aufnahmebehälter
- 11a
- Aufnahmebehälter
- 11b
- Aufnahmebehälter
- 12
- Zuführleitung
- 12a
- Zuführleitung
- 12b
- Zuführleitung
- 13
- Abführleitung/Entnahmeleitung
- 13a
- Abführleitung/Entnahmeleitung
- 13b
- Abführleitung/Entnahmeleitung
- 14
- Rotationskörper
- 14a
- Rotationskörper
- 14b
- Rotationskörper
- 14c
- Rotationskörper
- 14d
- Rotationskörper
- 14e
- Rotationskörper
- 14f
- Rotationskörper
- 14g
- Rotationskörper
- 14h
- Rotationskörper
- 15
- Hohlwelle
- 15a
- Hohlwelle
- 15b
- Welle
- 15c
- Welle
- 15d
- Welle
- 15e
- Welle
- 15f
- Welle
- 15g
- Welle
- 16
- Öffnung
- 17
- Welle
- 17a
- Welle
- 17b
- Welle
- 17c
- Welle
- 17d
- Welle
- 18
- Durchtrittsöffnung
- 18a
- Durchtrittsöffnung
- 18b
- Durchtrittsöffnung/Ausnehmung
- 19
- Lüfterrad/Gebläserad
- 20
- Propellerelement
- 20a
- Propellerelement
- 20b
- Propellerelement
- 20c
- Propellerelement
- 20d
- Propellerelement
- 20e
- Propellerelement
- 20f
- Propellerelement
- 20g
- Propellerelement
- 21
- Propellerelement
- 21a
- Propellerelement/Bereich
- 21b
- Propellerelement
- 21c
- Propellerelement
- 21d
- Propellerelement
- 21e
- Propellerelement
- 21f
- Propellerelement/Stegelement
- 21g
- Propellerelement/Stegelement
- 21h
- Propellerelement
- 22
- Propellerelement
- 22a
- Propellerelement/Bereich
- 22b
- Propellerelement/Konturelement
- 22c
- Auskehlung
- 22d
- Propellerelement
- 22e
- Propellerelement
- 22f
- Propellerelement
- 22g
- Propellerelement
- 22h
- Propellerelement
- 23
- Propellerelement
- 23a
- Propellerelement
- 20h
- Propellerelement
- 23b
- Propellerelement/Abschnitt
- 23c
- Propellerelement
- 23d
- Propellerelement
- 23e
- Propellerelement
- 23f
- Propellerelement
- 23g
- Propellerelement
- 23h
- Propellerelement
- 24b
- tangentialer Abschnitt
- 25
- Motor/Antrieb
- 25a
- Motor/Antrieb
- 25b
- Motor/Antrieb
- 30
- Reinigungskopf
- 30a
- Saugkopf
- 31a
- Abzieher
- 32a
- Lippe
- 40
- Boden
- 50
- Flüssigkeit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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