DE102017220700A1

DE102017220700A1 - Fliehkraftabscheider mit verringerter Bauhöhe

Info

Publication number: DE102017220700A1
Application number: DE102017220700.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Seith; Tobias Hofmann
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-05-23

Abstract

Es wird ein Fliehkraftabscheider beschrieben, der eine Abscheidekammer und einen Lufteinlasskanal aufweist, der mit der Abscheidekammer fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer einführbar ist. Dabei sind der Lufteinlasskanal und die Abscheidekammer so angeordnet und ausgebildet, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer eine rotierende Luftströmung bildet. Darüber hinaus umfasst der Fliehkraftabscheider einen Staubsammelraum, der fluidisch mit der Abscheidekammer verbunden ist, wobei der Staubsammelraum dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer angeordnete Filtereinheit, die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit und einer Seitenwandung der Abscheidekammer ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist. Dabei beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer zwischen 85 % und 150 % der Höhe der Abscheidekammer. In axialer Richtung betrachtet beträgt über mindestens 80 % der Höhe der Abscheidekammer hinweg eine maximale Breite der Abscheidekammer in einer Radialebene quer zur axialen Richtung weniger als das 1,45-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider.
Hintergrund der Erfindung
In der US-Patentschrift US 6 662 403 B2 ist eine Cyclon-Staubsammelvorrichtung beschrieben. Die Cyclon-Staubsammelvorrichtung umfasst einen Cyclonkörper, der auf einem teleskopischen Verlängerungsrohr eines Staubsaugers angebracht ist, eine Cyclonabdeckung und eine Staubaufnahme. Die Cyclonabdeckung umfasst einen zylindrischen Abdeckkörper, dessen eines Ende geschlossen ist, sowie einen ersten Verunreinigungspfad, der mit einem ersten Durchgangsloch in Verbindung steht. Der Staubbehälter ist abnehmbar mit der Cyclonabdeckung gekoppelt und weist einen zylindrischen Sammelkörper sowie einen zweiten Verunreinigungspfad auf, der mit dem ersten Verunreinigungspfad in Verbindung steht. Die Cyclon-Staubsammelvorrichtung hat unabhängig von der Reinigungsposition des Staubsaugers eine gleichbleibend hohe Staubsammelwirkung und verhindert eine Beschädigung eines Grills und eine Kontamination der Umgebung.
Die US-Patentschrift US 6 625 845 B2 beschreibt einen Staubsauger mit einem Saugluftkanal, der zwischen einer Düseneinheit mit einer Düse und einem elektrischen Gebläse zur Erzeugung eines Saugluftstroms verläuft. In dem Saugluftkanal ist ein Abscheider zum Abscheiden von Staub aus der Saugluftströmung angeordnet, wobei in dem Abscheider eine Staubsammelkammer zum Sammeln des abgetrennten Staubes vorgesehen ist. Der Abscheider ist mit einem Auslassrohr versehen, das einen Auslass mit einem Filter aufweist, wobei der Saugluftstrom aus dem Abscheider durch das Auslassrohr zur stromabwärtigen Seite des Saugluftkanals abgeführt wird. Der Abscheider ist mit einem Reinigungselement versehen, das eine Bürste zum Reinigen des Filters aufweist. Wenn das Reinigungselement mit der Bürste in Kontakt mit dem Filter bewegt wird, wird der Staub, der sich auf dem Filter abgesetzt hat, abgestreift. Das Reinigungselement wird manuell, mit einem Motor oder durch den Saugluftstrom bewegt.
Die US-Patentschrift US 6 171 356 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Cyclonwirkung innerhalb eines Kanisterstaubsaugers. Die Strömung von Luft zwischen einem ersten konischen Element mit einem Loch oder einer Öffnung in seinem zentralen Bereich und dem Inneren des unteren Gehäuses des Kanisters erfolgt unter Verwendung eines Ringes an der Außenseite des konischen Elements oder alternativ unter Verwendung von Löchern oder Öffnungen, die sich durch das konische Element erstrecken. Übergangsbereiche erzeugen Bereiche niedrigeren Drucks, die mit Schmutz beladene Luft nach unten anziehen, um den Schmutz im Bereich niedrigeren Drucks abzusetzen.
Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fliehkraftabscheider zur Verfügung zu stellen, der eine verkürzte Bauhöhe aufweist und eine zufriedenstellende Abscheideleistung ermöglicht.
Erfindungsgemäße Lösung
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch Bereitstellen eines Fliehkraftabscheiders, welcher eine Abscheidekammer und einen Lufteinlasskanal aufweist, der mit der Abscheidekammer fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal und die Abscheidekammer so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer eine rotierende Luftströmung bildet. Darüber hinaus umfasst der Fliehkraftabscheider einen Staubsammelraum, der fluidisch mit der Abscheidekammer verbunden ist, wobei der Staubsammelraum dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer angeordnete Filtereinheit, die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit und einer Seitenwandung der Abscheidekammer ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist. Dabei beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer zwischen 85 % und 150 % der Höhe der Abscheidekammer. In axialer Richtung betrachtet beträgt über mindestens 80 % der Höhe der Abscheidekammer hinweg eine maximale Breite der Abscheidekammer in einer Radialebene quer zur axialen Richtung weniger als das 1,45-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene.
Der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider weist eine kürzere Bauhöhe als bisherige Bauformen von Fliehkraftabscheidern auf, wobei insbesondere auch die Höhe der Abscheidekammer kürzer als bei bisherigen Bauformen ist. Die Abscheidekammer erstreckt sich in axialer Richtung über den Bereich, der im Fliehkraftabscheider für die Rotation der Luft vorgesehen ist. Die verringerte Bauhöhe zeigt sich im Verhältnis der Breite der Abscheidekammer zur Höhe der Abscheidekammer, wobei die Breite zwischen 85 % und 150 % der Höhe beträgt. Infolge dieser Gestaltung ergibt sich eine gedrungene und kompakte Bauweise des Fliehkraftabscheiders, die sich insbesondere für den Einsatz in kleinen Staubsaugern eignet. Der Fliehkraftabscheider kann beispielsweise vorteilhaft in einem in der Hand gehaltenen Staubsauger eingesetzt werden, kann darüber hinaus jedoch auch in beliebigen anderen Staubsaugern verwendet werden.
Um trotz der vergleichsweise kurzen Bauhöhe nach der Fliehkraftabscheidung eine zufriedenstellende Reinigung der Luft in der Filtereinheit zu erhalten, wird die Breite der Filtereinheit vergrößert. Über mindestens 80 % der axialen Erstreckung der Abscheidekammer hinweg beläuft sich die maximale Breite der Abscheidekammer in einer Radialebene auf weniger als das 1,45-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene. Im Vergleich zu bisherigen Lösungen werden die Seitenwandung der Filtereinheit also radial nach außen verlagert. Dies hat den Vorteil, dass die Filtereinheit beispielsweise ein Flusensieb und eine Filtermanschette von vergrößertem Durchmesser umfassen kann. Durch die Verlagerung der Seitenwandungen der Filtereinheit radial nach außen kann die durchströmende Luft beispielsweise eine vergrößerte Filterfläche entgegengesetzt werden, die von der Luft durchströmt wird.
Dadurch kann auch bei verkürzter Höhe der Abscheidekammer eine zufriedenstellende Reinigungsleistung erzielt werden.
Dabei hat sich herausgestellt, dass die Abscheidung von Staub und Schmutz aus der rotierenden Luft durch die Verbreiterung der Filtereinheit nicht beeinträchtigt wird. Durch die breitere Ausbildung der Filtereinheit wird zwar der Zwischenraum zwischen der Filtereinheit und der Seitenwand des Fliehkraftabscheiders verkleinert, die Abscheideleistung des Fliehkraftabscheiders bleibt aber in vollem Umfang erhalten. Außerdem hat sich herausgestellt, dass der von der rotierenden Luft mitgeführte Staub und Schmutz auch bei Verbreiterung der Filtereinheit nicht in relevantem Umfang in das Filtermaterial der Filtereinheit eindringt. Ein frühzeitiges Belegen und Verblocken des Filtermaterials der Filtereinheit tritt nicht auf, so dass die Filtereinheit die Luftströmung langfristig stabil filtert. Insgesamt kann durch die vorgeschlagene Ausbildung ein Fliehkraftabscheider von verkürzter Bauform bereitgestellt werden, der sowohl hinsichtlich der Abscheideleistung als auch hinsichtlich der Filterleistung der Filtereinheit langfristig gute Ergebnisse liefert und der auch bei der Saugleistungskonstanz (SLK) zufriedenstellende Werte aufweist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt außerdem durch Bereitstellen eines Fliehkraftabscheiders, welcher eine Abscheidekammer und einen Lufteinlasskanal aufweist, der mit der Abscheidekammer fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal und die Abscheidekammer so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer eine rotierende Luftströmung bildet. Darüber hinaus umfasst der Fliehkraftabscheider einen Staubsammelraum, der fluidisch mit der Abscheidekammer verbunden ist, wobei der Staubsammelraum dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer angeordnete Filtereinheit, die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit und einer Seitenwandung der Abscheidekammer ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist. Dabei beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer zwischen 85 % und 150 % der Höhe der Abscheidekammer. Eine Filterfläche der Filtereinheit beträgt mehr als das Doppelte der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer.
Der Fliehkraftabscheider weist eine im Vergleich zu bisherigen Bauformen verkürzte Bauhöhe auf. Aus diesem Grund beläuft sich die Breite auf 85 % bis 150 % der Höhe der Abscheidekammer, so dass eine gedrungene und kompakte Ausgestaltung erhalten wird. Um trotz der Verkürzung der Höhe eine zufriedenstellende Luftreinigung in der Filtereinheit zu erhalten, wird die Filterfläche der Filtereinheit vergrößert. Dabei ist die Filterfläche im Sinne der Erfindung diejenige Fläche von Filtermaterial der Filtereinheit, die von der durch die Filtereinheit strömenden Luft durchströmt wird. Bei einer in Form eines Zylindermantels oder eines Mantels eines Kegelstumpfs ausgebildeten Filtermanschette aus Filtermaterial wäre die Filterfläche beispielsweise die von der Luftströmung durchströmte Mantelfläche von Filtermaterial. Es hat sich herausgestellt, das mit einer Filterfläche, die mehr als das Doppelte der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer beträgt, eine zufriedenstellende Luftreinigung erzielbar ist. Zur Vergrößerung der Filterfläche können beispielsweise die Seitenwandungen der Filtereinheit radial nach außen verschoben werden, so dass innerhalb der Filtereinheit beispielsweise eine Filtermanschette mit größerem Durchmesser und somit vergrößerter Filterfläche angeordnet sein kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt außerdem durch Bereitstellen eines Fliehkraftabscheiders, welcher eine Abscheidekammer und einen Lufteinlasskanal aufweist, der mit der Abscheidekammer fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal und die Abscheidekammer so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer eine rotierende Luftströmung bildet. Darüber hinaus umfasst der Fliehkraftabscheider einen Staubsammelraum, der unterhalb der Abscheidekammer angeordnet und fluidisch mit der Abscheidekammer verbunden ist, wobei der Staubsammelraum dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer angeordnete Filtereinheit, die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit und einer Seitenwandung der Abscheidekammer ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist. Dabei weist die Filtereinheit an der dem Staubsammelraum zugewandten Unterseite eine Öffnung auf, wobei an oder in der Öffnung ein unteres Flusensieb angeordnet ist.
Die Filtereinheit des Fliehkraftabscheiders ist dazu ausgebildet, die Luft nach der Fliehkraftabscheidung von Schmutz und Staub weiter zu reinigen. Dabei strömt die Luft beispielsweise aus der Abscheidekammer von außen über die Seitenwandung der Filtereinheit in die Filtereinheit. Unterhalb der Abscheidekammer ist der Staubsammelraum angeordnet, in dem der aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedene Staub oder Schmutz aufgefangen wird. Die Begriffe „oben“ und „unten“ sind bei dem Fliehkraftabscheider in Bezug auf die Schwerkraft zu verstehen, wobei aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedener Schmutz und Staub in dem unterhalb der Abscheidekammer angeordneten Staubsammelraum aufgefangen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider ist an der Unterseite der Filtereinheit eine Öffnung angebracht, an oder in der ein unteres Flusensieb angeordnet ist. Über diese Öffnung an der Unterseite der Filtereinheit kann ein Strömungspfad ausgebildet werden, bei dem die Luft über den Staubsammelraum über das an der Unterseite der Filtereinheit angeordnete untere Flusensieb in die Filtereinheit strömt. Dieser Strömungspfad durch den Staubsammelraum und die Öffnung an der Unterseite der Filtereinheit führt zu einer Verdichtung und Kompression des im Staubsammelraum angesammelten Schmutzes und Staubes. Es hat sich herausgestellt, das infolge dieser Verdichtung insbesondere die Saugleistungskonstanz (SLK) verbessert wird, weil der angesammelte Schmutz und Staub zuverlässig im Staubsammelraum gehalten wird. Eine an der Filtereinheit angeordnete Abscheiderippe ist bei dieser Lösung nicht zwingend notwendig, so dass die Abscheiderippe beispielsweise weggelassen werden kann. Die Abscheiderippe kann jedoch auch beibehalten werden. Als unteres Flusensieb kann beispielsweise ein feinmaschiges Flusensieb verwendet werden, um Schmutz und Staub zuverlässig im Staubsammelraum zu halten. Als unteres Flusensieb kann vorzugsweise ein Flusensieb mit einer Maschenweite größer als 10 µm eingesetzt werden. Weiter vorzugsweise ist die Maschenweite kleiner als 70 µm. Dabei bezeichnet die Maschenweite des Flusensiebs die lichte Weite der Öffnungen des Flusensiebs.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt außerdem durch Bereitstellen eines Fliehkraftabscheiders, welcher eine Abscheidekammer und einen Lufteinlasskanal aufweist, der mit der Abscheidekammer fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal und die Abscheidekammer so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer eine rotierende Luftströmung bildet. Darüber hinaus umfasst der Fliehkraftabscheider einen Staubsammelraum, der fluidisch mit der Abscheidekammer verbunden ist, wobei der Staubsammelraum dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer angeordnete Filtereinheit, die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit und einer Seitenwandung der Abscheidekammer ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist. Der Fliehkraftabscheider umfasst einen an einer Mantelfläche der Filtereinheit umlaufenden oberen Flusensiebbereich mit einer ersten Maschenweite und einen an der Filtereinheit unterhalb des oberen Flusensiebbereichs angeordneten unteren Flusensiebbereich mit einer zweiten Maschenweite, wobei die zweite Maschenweite kleiner als die erste Maschenweite ist.
Über den oberen und den unteren Flusensiebbereich werden verschiedene Strömungspfade durch die Filtereinheit ausgebildet. Über den oberen Flusensiebbereich strömt Luft aus der Abscheidekammer in die Filtereinheit ein, wird in der Filtereinheit gereinigt und verlässt den Fliehkraftabscheider über die Luftauslassöffnung. Über den unteren Flusensiebbereich wird ein zusätzlicher Strömungspfad ausgebildet, bei dem die Luft von der Abscheidekammer über den Staubsammelraum und über den unteren Flusensiebbereich in die Filtereinheit gelangt. Durch diesen zusätzlichen Strömungspfad, der durch den Staubsammelraum hindurch verläuft, wird der im Staubsammelraum gesammelte Schmutz und Staub zusammengepresst. Dadurch kann im Staubsammelraum eine höhere Füllmenge an Schmutz und Staub gesammelt werden. Außerdem verhindert der zusätzliche Strömungspfad, dass der Staub aus dem Staubsammelraum wieder in die Abscheidekammer zurück gelangt und dann die Filtereinheit zusätzlich belastet. Indem ein Rückströmen des Staubs in die Abscheidekammer verhindert wird, kann die Saugleistungskonstanz erhöht werden. Nachdem die Luft im zusätzlichen Strömungspfad durch den Staubsammelraum strömt, bevor sie den unteren Flusensiebbereich erreicht, sollte verhindert werden, dass im Staubsammelraum aufgenommener Staub in die Filtereinheit gelangt. Insofern ist der untere Flusensiebbereich vorzugsweise als engmaschiges Flusensieb ausgebildet, wobei die zweite Maschenweite des unteren Flusensiebbereichs kleiner ist als die erste Maschenweite des oberen Flusensiebbereichs.
Ein erfindungsgemäßer Fliehkraftabscheider kann insbesondere in einem Staubsauger eingesetzt werden. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider in einem in der Hand haltbaren Staubsauger oder in einem akkubetriebenen Staubsauger verwendet werden.
Durch die verringerte Bauhöhe lässt sich der Fliehkraftabscheider bequem in das Design von in der Hand haltbaren Staubsaugern integrieren. Dabei wird auch bei verringerter Bauhöhe eine zufriedenstellende Abscheideleistung sowie eine zufriedenstellende Luftreinigung durch die Filtereinheit erzielt. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders sind auch mit kleinen, in der Hand haltbaren Staubsaugern gute Ergebnisse bei der Saugleistung erzielbar, wobei insbesondere die hohe Saugleistungskonstanz (SLK) von Vorteil ist. Der Einsatz des Fliehkraftabscheiders ist jedoch nicht auf kleine Staubsaugermodelle beschränkt. Vielmehr kann der Fliehkraftabscheider in jedem beliebigen Staubsaugermodell zum Einsatz kommen.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
Vorzugsweise beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer mehr als 85 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise mehr als 90 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise mehr als 95 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise mehr als 100 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise mehr als 105 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise mehr als 110 % der Höhe der Abscheidekammer. Vorzugsweise beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer weniger als 150 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise weniger als 130 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise weniger als 120 % der Höhe der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise weniger als 115 % der Höhe der Abscheidekammer.
Vorzugsweise beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer mindestens 65 % der gesamten Höhe von Abscheidekammer und Staubsammelraum. Weiter vorzugsweise beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer mindestens 70 % der gesamten Höhe von Abscheidekammer und Staubsammelraum.
Vorzugsweise beträgt in axialer Richtung betrachtet über mindestens 80 % der Höhe der Abscheidekammer hinweg die maximale Breite der Abscheidekammer in einer Radialebene quer zur axialen Richtung weniger als das 1,45-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene. Weiter vorzugsweise beträgt in axialer Richtung betrachtet über mindestens 80 % der Höhe der Abscheidekammer hinweg die maximale Breite der Abscheidekammer in einer Radialebene quer zur axialen Richtung weniger als das 1,4-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene, weiter vorzugsweise weniger als das 1,35-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene, weiter vorzugsweise weniger als das 1,3-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene, weiter vorzugsweise weniger als das 1,25-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene, weiter vorzugsweise weniger als das 1,2-fache der maximalen Breite der Filtereinheit in dieser Radialebene.
Vorzugsweise beträgt eine maximale Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung weniger als das 1,45-fache der maximalen Breite der Filtereinheit quer zur axialen Richtung, weiter vorzugsweise weniger als das 1,4-fache der maximalen Breite der Filtereinheit quer zur axialen Richtung, weiter vorzugsweise weniger als das 1,35-fache der maximalen Breite der Filtereinheit quer zur axialen Richtung, weiter vorzugsweise weniger als das 1,3-fache der maximalen Breite der Filtereinheit quer zur axialen Richtung. Vorzugsweise beträgt eine maximale Querschnittsfläche der Filtereinheit in einer Radialebene zur axialen Richtung mehr als 48 % der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer in derselben Radialebene. Vorzugsweise beträgt in axialer Richtung betrachtet über mindestens 80 % der Höhe der Abscheidekammer hinweg eine Querschnittsfläche der Filtereinheit in einer Radialebene zur axialen Richtung mindestens 48 % der Querschnittsfläche der Abscheidekammer in derselben Radialebene.
Vorzugsweise beträgt ein maximaler radialer Abstand von der Außenfläche der Filtereinheit zur Innenfläche der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung höchstens 15 % der maximalen Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung, weiter vorzugsweise höchstens 10 % der maximalen Breite der Abscheidekammer. Vorzugsweise beträgt in axialer Richtung betrachtet über mindestens 80 % der axialen Erstreckung der Abscheidekammer hinweg ein maximaler radialer Abstand von der Außenfläche der Filtereinheit zur Innenfläche der Abscheidekammer in einer Radialebene quer zur axialen Richtung höchstens 15 % der maximalen Breite der Abscheidekammer in dieser Radialebene, weiter vorzugsweise höchstens 10 % der maximalen Breite der Abscheidekammer in dieser Radialebene.
Vorzugsweise beträgt eine Filterfläche der Filtereinheit mehr als das Doppelte der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer. Weiter vorzugsweise beträgt eine Filterfläche der Filtereinheit mehr als das 2,5-fache der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer. Weiter vorzugsweise beträgt eine Filterfläche der Filtereinheit mehr als das Dreifache der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung der Abscheidekammer. Vorzugsweise beträgt eine Filterfläche der Filtereinheit mehr als 20000 mm², weiter vorzugsweise mehr als 22000 mm². Dabei ist die Filterfläche im Sinne der Erfindung diejenige Fläche von Filtermaterial der Filtereinheit, die von der durch die Filtereinheit strömenden Luft durchströmt wird.
Vorzugsweise ist der Staubsammelraum unterhalb der Abscheidekammer angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des Staubsammelraums unter der Filtereinheit angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des Staubsammelraums unter dem umlaufenden Zwischenraum zwischen der Filtereinheit und der Seitenwandung der Abscheidekammer angeordnet. Vorzugsweise weist der Staubsammelraum eine Höhe von höchstens 25 % der Gesamthöhe der Abscheidekammer und des Staubsammelraums auf. Weiter vorzugsweise weist der Staubsammelraum eine Höhe von höchstens 20 % der Gesamthöhe der Abscheidekammer und des Staubsammelraums auf. Durch eine derartige Ausbildung des Staubsammelraums kann die Gesamthöhe des Fliehkraftabscheiders weiter verringert werden.
Vorzugsweise weist der Fliehkraftabscheider eine im oberen Bereich oder im unteren Bereich des Fliehkraftabscheiders angeordnete Auslassöffnung auf, durch die die Luft nach dem Durchströmen der Filtereinheit ausströmt. Vorzugsweise beträgt der maximale Durchmesser der Auslassöffnung mindestens 45 % der maximalen Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung. Weiter vorzugsweise beträgt der maximale Durchmesser der Auslassöffnung mindestens 50 % der maximalen Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung. Weiter vorzugsweise beträgt der maximale Durchmesser der Auslassöffnung mindestens 55 % der maximalen Breite der Abscheidekammer quer zur axialen Richtung. Vorzugsweise weist die Auslassöffnung eine Querschnittsfläche von mehr als 20 % der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer in einer Radialebene zur axialen Richtung auf. Vorzugsweise können sowohl im oberen Bereich als auch im unteren Bereich des Fliehkraftabscheiders Auslassöffnungen vorgesehen sein, durch die die Luft nach dem Durchströmen der Filtereinheit ausströmt.
Vorzugsweise ist die Abscheidekammer in Form eines rotationssymmetrischen Körpers ausgebildet, wobei die Mittenachse der Abscheidekammer zugleich die Rotationsachse der rotierenden Luft ist. Vorzugsweise ist die Abscheidekammer in Form eines Zylinders, in Form eines geraden oder schrägen Kreiszylinders oder in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet, wobei die Seitenwandung der Abscheidekammer entlang der Mantelfläche verläuft.
Vorzugsweise ist der unterhalb der Abscheidekammer angeordnete Staubsammelraum in Form eines rotationssymmetrischen Körpers ausgebildet, wobei die Mittenachse des Staubsammelraums zugleich die Mittenachse der Abscheidekammer ist. Vorzugsweise ist der Staubsammelraum in Form eines Zylinders, in Form eines geraden oder schrägen Kreiszylinders oder in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet, wobei die Seitenwandung des Staubsammelraums entlang der Mantelfläche verläuft.
Vorzugsweise ist die Filtereinheit in Form eines rotationssymmetrischen Körpers ausgebildet. Vorzugsweise ist die Filtereinheit in Form eines Zylinders, in Form eines geraden oder schrägen Kreiszylinders oder in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet. Vorzugsweise ist das Filtermaterial der Filtereinheit in Form eines Zylindermantels oder in Form eines Kegelmantels angeordnet. Vorzugsweise ist die Filtereinheit innerhalb der Abscheidekammer angeordnet, wobei die Mittenachse der Filtereinheit parallel zur Mittenachse der Abscheidekammer ist. Vorzugsweise fällt die Mittenachse der Filtereinheit mit der Mittenachse der Abscheidekammer zusammen.
Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Abscheidekammer zwischen 85 % und 150 % der Höhe der Abscheidekammer. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Abscheidekammer mindestens 65 % der gesamten Höhe der Abscheidekammer und des Staubsammelraums. Vorzugsweise ist die Filtereinheit mehr als 140 mm hoch. Weiter vorzugsweise ist die Filtereinheit weniger als 170 mm hoch. Vorzugsweise ist die Filtereinheit mehr als 90 mm breit. Vorzugsweise ist die Filtereinheit weniger als 120 mm breit. Vorzugsweise sind sowohl die Abscheidekammer als auch die Filtereinheit jeweils in Form eines Kreiszylinders ausgebildet und der Durchmesser der Abscheidekammer beträgt weniger als das 1,45-fache des Durchmessers der Filtereinheit, weiter vorzugsweise weniger als das 1,35-fache des Durchmessers der Filtereinheit, weiter vorzugsweise weniger als das 1,3-fache des Durchmessers der Filtereinheit. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Auslassöffnung mehr als 45 % des Durchmessers der Abscheidekammer.
Vorzugsweise ist über den Lufteinlasskanal eine Luftströmung seitlich versetzt zu einer Drehachse der rotierenden Strömung in die Abscheidekammer einkoppelbar. Vorzugsweise bildet die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer eine rotierende Luftströmung um die axiale Richtung aus.
Vorzugsweise ist der Lufteinlasskanal dazu ausgelegt, dass die Luft im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung in die Abscheidekammer einkoppelbar ist. Vorzugsweise führt der Lufteinlasskanal die Luftströmung der Abscheidekammer in einer Richtung zu, die gegenüber einer Radialebene zur axialen Richtung um maximal 15° geneigt ist. Weiter vorzugsweise führt der Lufteinlasskanal die Luftströmung der Abscheidekammer in einer Richtung zu, die gegenüber einer Radialebene zur axialen Richtung um maximal 10°, weiter vorzugsweise um maximal 7° geneigt ist.
Vorzugsweise ist innerhalb des Lufteinlasskanals ein in Richtung der Luftströmung ausgerichteter Führungssteg angeordnet. Durch den Führungssteg werden die in der einströmenden Luft enthaltenen Partikel zur Wandung geführt. Dies führt zu einer höheren Effizienz der Abscheidung und zu einer Verbesserung der Saugleistungskonstanz. Außerdem wird verhindert, dass die Partikel direkt zur Auslassöffnung gelangen können. Durch das Vorhandensein des Führungsstegs wird der Strömungsquerschnitt der Luft verkleinert, so dass die Strömung beschleunigt wird, was wiederum die Abscheidung verbessert.
Vorzugsweise erstreckt sich an der Außenwandung der Filtereinheit radial umlaufend eine sich in radialer Richtung oder schräg zur radialen Richtung geneigte Abscheiderippe nach außen. Vorzugsweise erstreckt sich die Abscheiderippe in radialer Richtung über mehr als 20 % des Zwischenraums zwischen der Außenwand der Filtereinheit und der Innenwand der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise über mehr als 30 % des Zwischenraums, weiter vorzugsweise über mehr als 35 % des Zwischenraums. Vorzugsweise erstreckt sich die Abscheiderippe in radialer Richtung über weniger als 60 % des Zwischenraums zwischen der Außenwand der Filtereinheit und der Innenwand der Abscheidekammer, weiter vorzugsweise über weniger als 50 % des Zwischenraums, weiter vorzugsweise über weniger als 45 % des Zwischenraums.
Vorzugsweise ist die Abscheidekammer oberhalb der Abscheiderippe angeordnet und erstreckt sich von oben bis zur Abscheiderippe. Vorzugsweise ist der Staubsammelraum unterhalb der Abscheidekammer angeordnet und erstreckt sich von unten bis zur Abscheiderippe.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist an der Außenwandung der Filtereinheit keine Abscheiderippe vorgesehen. Durch die Vergrößerung der Filterfläche der Filtereinheit ist es möglich, auf die Abscheiderippe zu verzichten. Dadurch wird insbesondere die Entleerung des Fliehkraftabscheiders erleichtert, weil beim Entleeren kein Schmutz mehr oberhalb der Abscheiderippe hängen bleibt und der Fliehkraftabscheider somit auf einfache Weise vollständig entleerbar ist. Beispielsweise ist es möglich, an der Unterseite des Fliehkraftabscheiders eine Klappe vorzusehen, wobei der Fliehkraftabscheider nach unten über die Klappe entleert werden kann.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Filtereinheit um einen herausnehmbaren Filtereinsatz.
Vorzugsweise ist an einer Außenseite der Filtereinheit ein umlaufendes Flusensieb angeordnet. Vorzugsweise ist an einer Außenseite der Filtereinheit ein umlaufendes Flusensieb angeordnet, wobei der Fliehkraftabscheider dazu ausgelegt ist, dass die Luft durch das umlaufende Flusensieb in die Filtereinheit strömt. Vorzugsweise ist das umlaufende Flusensieb als mittelfeines oder grobmaschiges Flusensieb ausgebildet. Unter der Maschenweite des Flusensiebs ist dabei die lichte Weite der Öffnungen des Flusensiebs zu verstehen. Vorzugsweise weist das umlaufende Flusensieb eine Maschenweite von mehr als 100 µm, weiter vorzugsweise von mehr als 110 µm, weiter vorzugsweise von mehr als 115 µm auf. Vorzugsweise weist das umlaufende Flusensieb eine Maschenweite von weniger als 700 µm, weiter vorzugsweise von weniger als 300 µm, weiter vorzugsweise von weniger als 200 µm, weiter vorzugsweise von weniger als 150 µm auf. Vorzugsweise wird als umlaufendes Flusensieb ein mittelfeines Flusensieb mit einer Maschenweite von etwa 120 µm eingesetzt. Vorzugsweise ist das umlaufende Flusensieb als Gewebe von Filamenten, Fäden oder Drähten ausgebildet, wobei die Filamente, Fäden oder Drähte beispielsweise aus Kunststoff wie beispielsweise Polyamid oder Polyester oder aus Metall bestehen können. Die Maschenweite bezeichnet die lichte Weite zwischen den Filamenten, Fäden oder Drähten. Durch das umlaufende Flusensieb wird die Schmutzfracht im nachgeschalteten Filterschaum oder Lamellenfilter reduziert, so dass der Benutzer die Filtereinheit weniger häufig reinigen muss.
Vorzugsweise ist die Filtereinheit in Form eines Zylinders, in Form eines geraden oder schrägen Kreiszylinders oder in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet, wobei zumindest an einem Teil der Mantelfläche der Filtereinheit ein Flusensieb vorgesehen ist.
Vorzugsweise weist die Filtereinheit mindestens eine radial innerhalb des umlaufenden Flusensiebs angeordnete Schicht aus Filtermaterial auf. Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Schicht aus Filtermaterial mindestens eines von folgenden: eine Schaumstoffschicht, eine Mikrosanschicht.
Vorzugsweise weist die Filtereinheit eine radial innerhalb des umlaufenden Flusensiebs angeordnete Filtermanschette auf. Vorzugsweise ist die Filtermanschette in Form eines Mantels eines Zylinders oder eines Mantels eines Kegelstumpfs ausgebildet. Vorzugsweise stimmt die Mittenachse der Filtermanschette mit der Mittenachse des umlaufenden Flusensiebs überein.
Vorzugsweise weist die Filtereinheit mindestens ein radial innerhalb des umlaufenden Flusensiebs angeordnetes Lamellenfilter auf. Vorzugsweise stimmt die Mittenachse des Lamellenfilters mit der Mittenachse des umlaufenden Flusensiebs überein.
Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider dazu ausgelegt, dass die Luft über eine Außenseite der Filtereinheit durch die Filtereinheit hindurch zur Auslassöffnung strömt. Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider dazu ausgelegt, dass die Luft ausschließlich über eine Außenseite der Filtereinheit durch die Filtereinheit hindurch zur Auslassöffnung strömt.
Vorzugsweise weist die Filtereinheit einen radial innerhalb des Flusensiebs angeordneten Innenbereich auf. Vorzugsweise erstreckt sich die Filtereinheit von oben zumindest bis zum Übergang zwischen Abscheidekammer und Staubsammelraum.
Vorzugsweise weist die Filtereinheit an der dem Staubsammelraum zugewandten Unterseite eine Öffnung auf, wobei in oder an der Öffnung ein unteres Flusensieb angeordnet ist. Vorzugsweise ist das untere Flusensieb als flaches Flusensieb ausgebildet, weiter vorzugsweise als kreisförmiges oder ringförmiges Flusensieb. Alternativ dazu kann sich das Flusensieb auch von der Öffnung an der Unterseite aus in die Filtereinheit hinein erstrecken, wobei das Flusensieb hierzu weiter vorzugsweise konisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein kann. Vorzugsweise weist das untere Flusensieb eine Maschenweite von weniger als 70 µm, weiter vorzugsweise weniger als 60 µm, weiter vorzugsweise weniger als 50 µm, weiter vorzugsweise weniger als 40 µm auf. Vorzugsweise weist das untere Flusensieb eine Maschenweite von mehr als 10 µm, weiter vorzugsweise von mehr als 15 µm, weiter vorzugsweise von mehr als 20 µm auf. Vorzugsweise wird als unteres Flusensieb ein Flusensieb mit einer Maschenweite von etwa 25 µm eingesetzt. Unter der Maschenweite des Flusensiebs ist dabei die lichte Weite der Öffnungen des Flusensiebs zu verstehen. Vorzugsweise ist das untere Flusensieb als Gewebe von Filamenten, Fäden oder Drähten ausgebildet, wobei die Filamente, Fäden oder Drähte beispielsweise aus Kunststoff wie beispielsweise Polyamid oder Polyester oder aus Metall bestehen können. Die Maschenweite bezeichnet in diesem Fall die lichte Weite zwischen benachbarten Filamenten, Fäden oder Drähten. Vorzugsweise weist die Filtereinheit einen Innenbereich auf, in dem eine Innenfiltervorrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Filtereinheit an der dem Staubsammelraum zugewandten Unterseite eine Öffnung auf, wobei in oder an der Öffnung ein unteres Flusensieb angeordnet ist und wobei die Innenfiltervorrichtung oberhalb des unteren Flusensiebs angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Innenfiltervorrichtung in Form einer oberhalb des unteren Flusensiebs angeordneten Innenfilterkuppel ausgebildet. Vorzugsweise weist die Filtereinheit einen radial innerhalb eines umlaufenden Flusensiebs angeordneten Innenbereich auf, wobei innerhalb des Innenbereichs der Filtereinheit eine Innenfiltervorrichtung angeordnet ist.
Vorzugsweise weist die Filtereinheit an der dem Staubsammelraum zugewandten Unterseite eine Öffnung auf, wobei in oder an der Öffnung ein unteres Flusensieb angeordnet ist und wobei an der Außenwandung der Filtereinheit keine Abscheiderippe vorgesehen ist. Dadurch, dass an der Unterseite der Filtereinheit ein unteres Flusensieb angebracht ist, wird der Schmutz unten im Abscheideraum gehalten und die Abscheiderippe kann entfallen. Auf diese Weise kann der Staubsammelraum trotz seiner geringen Abmessungen eine große Menge an Schmutz aufnehmen.
Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider dazu ausgebildet, dass Luft durch das untere Flusensieb an der Unterseite der Filtereinheit durch die Filtereinheit zur Auslassöffnung strömt. Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider dazu ausgelegt, dass die Luft sowohl über eine Außenseite der Filtereinheit als auch durch eine an der Unterseite der Filtereinheit angeordnete Öffnung durch die Filtereinheit hindurch zur Auslassöffnung strömt. Vorzugsweise ist innerhalb des Fliehkraftabscheiders ein erster Strömungspfad von der Außenseite der Filtereinheit durch die Filtereinheit zur Auslassöffnung ausgebildet. Vorzugsweise ist innerhalb des Fliehkraftabscheiders ein zweiter Strömungspfad von der Öffnung an der Unterseite der Filtereinheit zur Auslassöffnung ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst der Fliehkraftabscheider einen an einer Mantelfläche der Filtereinheit umlaufenden oberen Flusensiebbereich mit einer ersten Maschenweite und einen an der Filtereinheit unterhalb des oberen Flusensiebbereichs angeordneten unteren Flusensiebbereich mit einer zweiten Maschenweite, wobei die zweite Maschenweite kleiner als die erste Maschenweite ist. Vorzugsweise ist die erste Maschenweite des oberen Flusensiebbereichs größer als 100 µm, weiter vorzugsweise größer als 110 µm, weiter vorzugsweise größer als 115 µm. Vorzugsweise ist die erste Maschenweite kleiner als 700 µm, weiter vorzugsweise kleiner als 300 µm, weiter vorzugsweise kleiner als 200 µm, weiter vorzugsweise kleiner als 150 µm. Vorzugsweise beträgt die erste Maschenweite etwa 120 µm. Vorzugsweise ist die zweite Maschenweite des unteren Flusensiebbereichs größer als 10 µm, weiter vorzugsweise größer als 15 µm, weiter vorzugsweise größer als 20 µm. Vorzugsweise ist die zweite Maschenweite kleiner als 70 µm, weiter vorzugsweise kleiner als 60 µm, weiter vorzugsweise kleiner als 50 µm, weiter vorzugsweise kleiner als 40 µm. Vorzugsweise beträgt die zweite Maschenweite etwa 25 µm. Vorzugsweise wird im Fliehkraftabscheider ein Strömungspfad durch den Staubsammelraum und den unteren Flusensiebbereich ausgebildet, der den im Staubsammelraum angesammelten Staub und Schmutz komprimiert.
Vorzugsweise erstreckt sich von der Oberseite der Abscheideeinheit aus ein Tauchrohr ins Innere der Abscheideeinheit, wobei der Querschnitt des Tauchrohrs die Auslassöffnung bildet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Staubsauger um einen in der Hand gehaltenen, akkubetriebenen Staubsauger.
Figurenliste
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
Es zeigt schematisch:

1 zeigt ein erstes Beispiel eines Fliehkraftabscheiders.
2 zeigt einen Querschnitt durch den Fliehkraftabscheider von 1.
3 zeigt eine Ansicht des Fliehkraftabscheiders von 1 von außen.
4 zeigt ein zweites Beispiel eines Fliehkraftabscheiders.
5 zeigt die durch den Fliehkraftabscheider strömende Luftmenge als Funktion der Beladung für zwei verschiedene Fliehkraftabscheider.
6 zeigt ein drittes Beispiel eines Fliehkraftabscheiders, bei dem am Filtereinsatz keine Abscheiderippe vorgesehen ist.
7 zeigt ein viertes Beispiel eines Fliehkraftabscheiders, bei dem innerhalb des Filtereinsatzes ein Lamellenfilter angeordnet ist.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungen der Erfindung
Bei der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
In 1 ist ein Längsschnitt durch einen Fliehkraftabscheider 1 für den Einsatz in einem Staubsauger gezeigt. Im Vergleich zu bekannten Bauformen von Fliehkraftabscheidern ist der in 1 gezeigte Fliehkraftabscheider 1 bei im Wesentlichen gleicher Breite kürzer und somit kompakter als die bisherigen Bauformen von Fliehkraftabscheidern ausgebildet. Infolge dieser verkürzten Bauform eignet sich der Fliehkraftabscheider 1 insbesondere für den Einsatz in einem in der Hand gehaltenen Staubsauger, also einem sogenannten Handheld, welcher in der Regel durch einen Akku betrieben wird. Der Einsatz des Fliehkraftabscheiders 1 ist aber nicht auf in der Hand gehaltene Staubsauger begrenzt, vielmehr kann der Fliehkraftabscheider 1 in allen Typen von Staubsaugern Anwendung finden.
Der Fliehkraftabscheider 1 umfasst einen Abscheideraum 2, der ringsum von einer umlaufenden Seitenwand des Gehäuses 3 begrenzt wird, sowie einen unterhalb des Abscheideraums 2 angeordneten Staubsammelbehälter 4. An dem abnehmbaren Deckel 5 des Fliehkraftabscheiders 1 ist ein Filtereinsatz 6 angebracht, wobei der Filtereinsatz 6 zusammen mit dem abnehmbaren Deckel 5 von der Oberseite des Fliehkraftabscheiders aus in das Gehäuse 3 des Fliehkraftabscheiders 1 einsetzbar ist. Im zusammengebauten Zustand des Fliehkraftabscheiders ist der Filtereinsatz 6 innerhalb des Gehäuses 3 so angeordnet, dass zwischen der Außenseite des Filtereinsatzes 6 und der Seitenwand des Gehäuses 3 ein umlaufender Zwischenraum ausgebildet wird. Nachdem sich der Filtereinsatz 6 in der axialen Richtung 7 des Fliehkraftabscheiders 1 betrachtet zumindest bis zum Ende des Abscheideraums 2 und sogar ein Stück weit in den Staubsammelbehälter 4 hinein erstreckt, ist der gesamte Abscheideraum 2 in Form dieses umlaufenden Zwischenraums ausgebildet. Im in axialer Richtung 7 betrachtet unteren Bereich des Filtereinsatzes 6 ist eine ringförmig umlaufende Abscheiderippe 8 vorgesehen, die sich von der Außenseite des Filtereinsatzes 6 aus in radialer Richtung nach außen erstreckt. Die Abscheiderippe 8 erstreckt sich dabei über einen Teil des Abstands zwischen der Außenwand des Filtereinsatzes 6 und der Seitenwand des Gehäuses 3.
Vorzugsweise ist das Gehäuse 3 im Bereich des Abscheideraums 2 im Wesentlichen zylindrisch oder konisch ausgebildet. Vorzugsweise weist der Filtereinsatz 6 eine im Wesentlichen zylindrische oder konische Form auf. Dabei verläuft die Mittenachse des Filtereinsatzes 6 in axialer Richtung 7 vorzugsweise parallel zur Mittenachse des Gehäuses 3. Weiter vorzugsweise sind der Filtereinsatz 6 und das Gehäuse 3 koaxial zueinander angeordnet, so dass die Mittenachsen von Filtereinsatz 6 und Gehäuse 3 übereinstimmen. Der Fliehkraftabscheider 1 weist einen Lufteinlasskanal 9 auf, der mit dem Abscheideraum 2 des Fliehkraftabscheiders 1 fluidisch verbunden ist. Über den Lufteinlasskanal 9 kann dem Abscheideraum 2 eine Strömung von zu reinigender Luft zugeführt werden, deren durch den Pfeil 10 bezeichnete Richtung im Wesentlichen in einer Radialebene senkrecht zur axialen Richtung 7 liegt. Vorzugsweise ist die Richtung des einströmenden Luftstroms um maximal 15° relativ zu einer Radialebene zur axialen Richtung 7 geneigt. Die einströmende Luft wird entlang der Seitenwand 3 des Abscheideraums geführt, so dass im Zwischenraum zwischen der Außenseite des Filtereinsatzes 6 und der Seitenwand des Gehäuses 3 eine rotierende Strömung um die axiale Richtung 7 ausgebildet wird, die in 1 durch den Pfeil 11 dargestellt ist. Gemäß dem Prinzip der Fliehkraftabscheidung werden aus der rotierenden Luftströmung Staub und Schmutz abgeschieden, welche im Staubsammelbehälter 4 aufgefangen werden. Die Abscheidung von Staub und Schmutz erfolgt dabei insbesondere an der umlaufenden Abscheiderippe 8.
Der Filtereinsatz 6 weist an seiner Außenseite ein umlaufendes Flusensieb 12 auf, das von einer Stützkonstruktion, welche beispielsweise eine Rippenanordnung umfassen kann, gestützt sein kann. Vorzugsweise ist das Flusensieb 12 in Form eines Zylindermantels oder als Mantel eines Kegelstumpfs ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Flusensieb 12 um ein vergleichsweise grobmaschiges Flusensieb, das vorzugsweise eine Maschenweite im Bereich von 100 µm bis 700 µm aufweist. Beispielsweise kann das Flusensieb 12 als mittelfeines Flusensieb mit einer Maschenweite von 120 µm ausgebildet sein. Innerhalb des umlaufenden Flusensiebs 12 ist radial nach innen versetzt in einem Abstand zu dem Flusensieb 12 eine Filtermanschette angeordnet, die eine Schaumstoffschicht 13 sowie eine an der Innenseite der Schaumstoffschicht 13 angeordnete Mikrosanschicht 14 umfasst. Alternativ dazu könnte der Filtereinsatz 6 anstelle der Schaumstoffschicht 13 und der Mikrosanschicht 14 ein innerhalb des Flusensiebs 12 angeordnetes Lamellenfilter aufweisen.
An der Oberseite des Filtereinsatzes 6 und des Fliehkraftabscheiders 1 ist eine Auslassöffnung 15 angeordnet, durch die die gereinigte Luft aus dem Fliehkraftabscheider 1 ausströmen kann. Vorzugsweise ist die Auslassöffnung 15 als runde Auslassöffnung ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die Auslassöffnung 15 mittig zur Mittenachse des Abscheideraums 2 angeordnet. Nachdem die einströmende Luft in eine rotierende Strömung versetzt wurde und Staub und Schmutz mittels Fliehkraftabscheidung abgeschieden wurden, strömt die vorgereinigte Luft zunächst durch das Flusensieb 12 und anschließend durch die Schaumstoffschicht 13 und die Mikrosanschicht 14, wo eine weitere Filterung des Luftstroms stattfindet. Die gereinigte Luft tritt dann durch die Auslassöffnung 15 nach oben hin aus. Die Strömungsrichtung ist dabei in 1 durch die Pfeile 16 veranschaulicht.
An der dem Staubsammelbehälter 4 zugewandten Unterseite des Filtereinsatzes 6 ist eine Öffnung 17 angeordnet, die vorzugsweise koaxial zur Mittenachse des Filtereinsatzes 6 ist. Von der Öffnung 17 aus erstreckt sich ein Innendom 18 in axialer Richtung 7 ins Innere des Filtereinsatzes 6 hinein. Der Innendom 18 hat zum einen die Aufgabe, die durch den Filtereinsatz 6 strömende Luft zur Auslassöffnung 15 hin zu lenken. Zum anderen ermöglicht der Innendom 18, dass sich der im Staubsammelbehälter 4 gesammelte Schmutz und Staub von unten her entsprechend der gestrichelten Linie 19 ins Innere des Innendoms 18 hinein erstrecken kann, so dass trotz der verkürzten Ausbildung des Fliehkraftabscheiders 1 ein genügend großes Volumen zum Sammeln von Staub und Schutz bereitgestellt werden kann.
In 2 ist ein Querschnitt durch den Fliehkraftabscheider 1 auf der Höhe der Schnittlinie B-B gezeigt. Zu erkennen sind zum einen die Seitenwand des Gehäuses 3 sowie der Einlasskanal 9, über den Luft in Richtung des Pfeils 10 zugeführt wird. Dabei wird die Luft im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung 7 zugeführt, um eine möglichst hohe Zahl von Umdrehungen der zirkulierenden Luft innerhalb des Abscheideraums 2 zu erhalten und dadurch die Abscheideleistung zu verbessern. Innerhalb des Einlasskanals 9 ist ein Führungssteg 20 angeordnet, wobei durch den Führungssteg 20 die im Eingangsluftstrom enthaltenen Schmutz- und Staubpartikel zur Wandung der Abscheidekammer 2 geführt werden. Dadurch wird die Abscheidung begünstigt, außerdem erhöht sich die Saugleistungskonstanz, weil die Staub- und Schmutzpartikel vom Filtereinsatz 6 ferngehalten werden. Insbesondere wird vermieden, dass die Staubpartikel unmittelbar zur Auslassöffnung 15 gelangen können. Im Querschnitt von 2 sind außerdem die verschiedenen Schichten des Filtereinsatzes 6 zu erkennen, nämlich insbesondere das Flusensieb 12, die Schaumstoffschicht 13 und die Mikrosanschicht 14. All diese Schichten werden von der Luft in Richtung von außen nach innen durchströmt. Darüber hinaus ist im Schnittbild von 2 der Innendom 18 zu erkennen.
3 zeigt eine Ansicht des Fliehkraftabscheiders 1 von außen, wobei in 3 das Gehäuse 3 mit dem abnehmbaren Deckel 5 sowie der Lufteinlasskanal 9 zu erkennen sind. Über den Lufteinlasskanal 9 wird dem Fliehkraftabscheider 1 die zu reinigende Luft in Richtung des Pfeils 10 zugeführt, wobei der Pfeil 10 in einer Radialebene 21 zur axialen Richtung 7 liegt oder zu dieser Radialebene 21 einen Winkel von maximal 15° einschließt. Die Luft wird dem Fliehkraftabscheider 1 also im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung 7 zugeführt. Wenn nun innerhalb des Fliehkraftabscheiders 1 eine rotierende Strömung ausgebildet wird, kann durch die annähernd senkrechte Zuführung erreicht werden, dass trotz der verkürzten Bauweise des Fliehkraftabscheiders 1 die rotierende Luftströmung eine vorgegebene Mindestanzahl von Rotationen innerhalb des Abscheideraums 2 des Fliehkraftabscheiders 1 durchläuft, bevor die rotierende Luft die Abscheiderippe 8 erreicht. Die Dralllänge, also die von der rotierenden Luft durchströmte Wegstrecke, wird dadurch erhöht. Diese Maßnahme trägt dazu bei, dass trotz der geringen Bauhöhe eine ausreichende Abscheideleistung erzielt werden kann.
Der Gestaltung des in 1 bis 3 gezeigten Fliehkraftabscheiders 1 liegt die Zielsetzung zugrunde, einen Fliehkraftabscheider 1 mit verringerter Bauhöhe bereit zu stellen, der sich insbesondere für den Einsatz von in der Hand gehaltenen Staubsaugern eignet. Während die Höhe des Fliehkraftabscheiders 1 verkürzt wird, wird der Durchmesser im Vergleich zu bisherigen Bauformen im Wesentlichen beibehalten, sodass man insgesamt eine verkürzte und gedrungene Form des Fliehkraftabscheiders 1 erhält. Insbesondere weist bei dem in 1 gezeigten Fliehkraftabscheider der Abscheideraum 2 eine Höhe h von h=94,7 mm auf, wohingegen der Durchmesser D_a des Abscheideraums 2 D_a=104,8 mm beträgt, sodass der Durchmesser D_a also ca. 111 % der Höhe h des Abscheideraums 2 ausmacht. Vorzugsweise liegt der Durchmesser D_a im Bereich von 85 % bis 150 % der Höhe h des Abscheideraums 2. Alternativ kann man dieses für die gedrungene Bauform charakteristische Verhältnis auch ausdrücken, indem man das Verhältnis des Durchmessers D_a=104,8 mm zur Gesamthöhe H des Fliehkraftabscheiders 1 in Beziehung setzt, wobei der Fliehkraftabscheider 1 den Abscheideraum 2 und den Staubsammelbehälter 4 umfasst. Während der Durchmesser des Abscheideraums 2 und des Fliehkraftabscheiders 1 D_a=104,8 mm beträgt, beläuft sich die Gesamthöhe H auf H=154,8 mm. Der Durchmesser D_a beträgt also 67,7 % der Gesamthöhe H des Fliehkraftabscheiders 1. Insofern ist für die gedrungene Bauform charakteristisch, dass der Durchmesser D_a des Fliehkraftabscheiders beispielsweise 67,7 % der Gesamthöhe H des Fliehkraftabscheiders 1 beträgt. Vorzugsweise liegt der Durchmesser D_a bei mehr als 65 % der Gesamthöhe H des Fliehkraftabscheiders 1.
Bei der Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders 1 wurde nicht nur die Höhe h des Abscheideraums 2 verkürzt, sondern zusätzlich auch die Höhe h_s des darunter angeordneten Staubsammelbehälters 4. Bei dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel ist der Staubsammelbehälter 4 h_s=33,9 mm hoch, wohingegen die Gesamthöhe H des Fliehkraftabscheiders 154,8 mm beträgt. Der Staubsammelbehälter 4 erstreckt sich also über 21,9 % der Gesamthöhe H. Vorzugsweise sollte sich die Höhe h_s des Staubsammelbehälters 4 auf maximal 25 % der Gesamthöhe H des Fliehkraftabscheiders 1 belaufen.
Eine Verkürzung der Höhe h des Abscheideraums 2 führt zu einer Verkleinerung der mit Schmutz und Staub beladbaren Filterfläche des Filtereinsatzes 6. Um diesen Effekt auszugleichen und einen verkürzten Fliehkraftabscheider 1 zur Verfügung zu stellen, der dennoch über eine ausreichend große Filterfläche verfügt, wurde bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Fliehkraftabscheider 1 der Durchmesser D_i des Filtereinsatzes 6 vergrößert. Indem das Flusensieb 12, die Schaumstoffschicht 13 und die Mikrosanschicht 14 in radialer Richtung nach außen verlagert werden, kann trotz der Verkürzung des Fliehkraftabscheiders 1 eine ausreichende Filterfläche für die durchströmende Luft bereitgestellt werden. In dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel beträgt der Durchmesser D_a des Abscheideraums 2 beispielsweise 104,8 mm, wohingegen der Durchmesser D_i des Filtereinsatzes 6 bei 80 mm liegt, sodass der Durchmesser D_a des Abscheideraums 2 etwa das 1,31-fache des Durchmessers D_i des Filtereinsatzes 6 beträgt. Vorzugsweise beläuft sich der Durchmesser D_a des Abscheideraums 2 auf weniger als das 1,45-fache des Durchmessers D_i des Filtereinsatzes 6. Auf diese Weise kann eine ausreichend große Filterfläche erzielt werden.
Im Folgenden soll die Filterfläche des Filtereinsatzes 6 des Fliehkraftabscheiders 1 ungefähr abgeschätzt werden. Der Durchmesser D_i des Filtereinsatzes 6 beträgt 80mm, wohingegen sich die Höhe h des Filtereinsatzes 6, die näherungsweise der Höhe des Flusensiebs 12 und der darin befindlichen Filtermanschette entspricht, auf h=94,7mm beläuft. Daraus ergibt sich eine Filterfläche von π * Durchmesser * Höhe = π * D_i * h = 23800mm². Diese Filterfläche soll nun zur Querschnittsfläche des Fliehkraftabscheiders 1 quer zur axialen Richtung 7 in Beziehung gesetzt werden, welche sich ausgehend von dem Durchmesser D_a=104,8mm ergibt zu 0,25 * π * Durchmesser2 = 0,25 * π * D_a ² = 8621mm². Insofern beläuft sich die Filterfläche auf das etwa 2,76-fache der Querschnittsfläche des Fliehkraftabscheiders. Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider 1 so ausgebildet, dass die Filterfläche mehr als das Doppelte, weiter vorzugsweise mehr als das 2,5-fache der Querschnittsfläche des Fliehkraftabscheiders quer zur axialen Richtung 7 beträgt. Dabei beläuft sich die Filterfläche des Filtereinsatzes 6 vorzugsweise auf mehr als 20000mm², weiter vorzugsweise auf mehr als 22000mm².
Die Verlagerung der Außenwandung des Filtereinsatzes 6 in Richtung radial nach außen führt nicht nur zu einer Vergrößerung der Filterfläche, sondern auch zu einer Verkleinerung des Zwischenraums zwischen dem Flusensieb 12 und der Seitenwand des Gehäuses 3. Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel beträgt der Durchmesser D_a des Abscheideraums 2 D_a=104,8mm, wohingegen sich der Durchmesser D_i des Filtereinsatzes 6 auf D_i=80mm beläuft. Daraus ergibt sich ein Abstand d von d=12,4mm zwischen dem Flusensieb 12 und der Seitenwand des Gehäuses 3, in dem die zu reinigende Luft rotiert. Bezogen auf den Durchmesser D_a=104,8mm beläuft sich dieser Abstand d auf 11,8 % des Durchmessers D_a . Vorzugsweise sollte der Abstand d unterhalb von 15 % des Durchmessers D_a liegen. Es hat sich herausgestellt, dass der geringe Abstand d zwischen dem Filtereinsatz 6 und dem Gehäuse 3 nicht wie vermutet zu einer schnellen Beladung und Verblockung der Filtermanschette durch die in der rotierenden Luft enthaltenen Schmutz- und Staubpartikel führt. Vielmehr wurde herausgefunden, dass auch bei einem dergestalt geringen Abstand d ein langfristig stabiles Abscheidesystem mit zufriedenstellender Saugleistungskonstanz (SLK) erhalten werden kann. Durch die sich radial weit nach außen erstreckende Außenseite des Filtereinsatzes 6 wird das Abscheideverhalten des Fliehkraftabscheiders 1 nicht nennenswert beeinträchtigt.
Eine weitere Besonderheit bei der Gestaltung des erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders ist, dass die Auslassöffnung 15 einen vergleichsweise großen Querschnitt aufweist. Im oben beschriebenen Beispiel weist die Auslassöffnung 15 einen Durchmesser D_out von D_out=49,3mm auf, sodass der Durchmesser D_out der Auslassöffnung 15 47 % des Durchmessers D_a des Fliehkraftabscheiders 1 beträgt. Um einen Strömungspfad von geringem Widerstand ausbilden zu können, sollte der Durchmesser D_out der Auslassöffnung 15 vorzugsweise mindestens 45 % des Durchmessers D_a des Fliehkraftabscheiders betragen.
In 4 ist ein weiteres Beispiel eines Fliehkraftabscheiders 22 gezeigt. Der Fliehkraftabscheider 22 umfasst einen Abscheideraum 23, der von der Seitenwand eines Gehäuses 24 umgeben ist, sowie einen unterhalb des Abscheideraums 23 angeordneten Staubsammelbehälter 25. Im Inneren des Fliehkraftabscheiders 22 ist ein Filtereinsatz 26 angeordnet, der an dem abnehmbaren Deckel 27 angebracht ist. Zusammen mit dem abnehmbaren Deckel 27 kann der Filtereinsatz 26 von der Oberseite des Fliehkraftabscheiders 22 aus in der axialen Richtung 28 in den Fliehkraftabscheider 22 eingesetzt werden. Der Filtereinsatz 26 erstreckt sich in der axialen Richtung 28 innerhalb des Abscheideraums 23 nach unten bis zum Übergang zwischen Abscheideraum 23 und Staubsammelbehälter 25 oder wie in 4 gezeigt sogar ein Stück weit in den Staubsammelbehälter 25 hinein. Am unteren Ende des Filtereinsatzes 26 ist am Übergang zwischen dem Abscheideraum 23 und dem Staubsammelbehälter 25 eine umlaufende Abscheiderippe 29 angebracht, die sich von der Außenseite des Filtereinsatzes 26 radial nach außen erstreckt. Diese Abscheiderippe 29 dient zur Abscheidung von Schmutz und Staub aus der rotierenden Luft.
Zwischen der Außenseite des Filtereinsatzes 26 und der Seitenwand des Gehäuses 24 ist ein umlaufender Zwischenraum ausgebildet. Über den Lufteinlasskanal 30 strömt die zu reinigende Luft in Richtung des Pfeils 31 in den Abscheideraum 23 des Fliehkraftabscheiders 22 ein. Innerhalb des Zwischenraums zwischen Filtereinsatz 26 und Gehäuse 24 wird eine in Richtung des Pfeils 32 rotierende Luftströmung ausgebildet, wobei infolge der Fliehkraftabscheidung an der Abscheiderippe 29 Schmutz und Staub abgeschieden werden. Der abgeschiedene Staub wird im Staubsammelbehälter 25 aufgefangen. Die vorgereinigte Luft durchströmt dann den Filtereinsatz 26, wobei nacheinander das Flusensieb 33, die Schaumstoffschicht 34 und die Mikrosanschicht 35 in Richtung der Pfeile 36 durchströmt werden. Die so gereinigte Luft tritt dann an der Oberseite des Fliehkraftabscheiders 22 aus der Auslassöffnung 37 aus. Alternativ zu der in 4 gezeigten Schaumstoffschicht 34 und Mikrosanschicht 35 könnte innerhalb des Filtereinsatzes 26 ein Lamellenfilter vorgesehen sein.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Filtereinsatz 26 an seiner Unterseite, die zugleich die obere Begrenzung des Staubsammelbehälters 25 bildet, eine Öffnung auf, in der ein unteres Flusensieb 38 angeordnet ist. Das untere Flusensieb 38 kann flach ausgebildet sein, insbesondere kreisförmig oder ringförmig. Das untere Flusensieb 38 kann sich aber auch von der Öffnung an der Unterseite des Filtereinsatzes 26 aus in den Innenraum des Filtereinsatzes 26 hinein erstrecken, wobei das untere Flusensieb 38 hierzu beispielsweise konisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein kann. Das untere Flusensieb 38 ist vorzugsweise ein feinmaschiges Flusensieb mit einer Maschenweite im Bereich von 10 µm bis 70 µm. Beispielsweise kann das untere Flusensieb eine Maschenweite von 25 µm aufweisen. Da die Unterseite des Filtereinsatzes 26 im Gegensatz zu dem in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel nicht verschlossen ist, kommt es zur Ausbildung einer Luftströmung durch den Abscheideraum 23, den Staubsammelbehälter 25 und das untere Flusensieb 38, die in 4 durch den Pfeil 39 veranschaulicht ist. Es hat sich herausgestellt, dass durch diesen durch den Staubsammelbehälter 25 hindurch verlaufenden Strömungspfad der im Staubsammelbehälter 25 befindliche Schmutz und Staub zusammengedrückt und komprimiert wird. Mittels des durch den Pfeil 39 veranschaulichten Strömungspfads wird also erreicht, dass der Staub aus dem Abscheideraum 23 in den Staubsammelbehälter 25 geführt wird. Insbesondere wird durch diesen zusätzlichen Strömungspfad erreicht, dass im Staubsammelbehälter 25 gesammelter Staub nicht zurück in den Abscheideraum 23 gelangen und von dort aus die Filtermanschette des Filtereinsatzes 26, also insbesondere die Schaumstoffschicht 34 und die Mikrosanschicht 35 verblocken kann. Im Beispiel von 4 ist also parallel zu dem durch die Pfeile 36 veranschaulichten Strömungspfad ein zusätzlicher Strömungspfad vorgesehen, der durch den Pfeil 39 veranschaulicht ist. Durch diesen zusätzlich vorgesehenen Strömungspfad, wird insbesondere eine Verbesserung der Saugleistungskonstanz (SLK) erreicht.
In 5 ist die durch den Fliehkraftabscheider 22 strömende Luftmenge in Liter pro Sekunde als Funktion der Beladung der Staubbox in Gramm aufgetragen. Die erste Kurve 40 bezieht sich auf einen Fliehkraftabscheider mit einem Filtereinsatz, dessen Unterseite verschlossen ist. Es ist zu erkennen, dass die Luftmenge bei zunehmender Beladung infolge der Verblockung der Filtermanschette und insbesondere der Schaumstoffschicht sowie der Mikrosanschicht deutlich abfällt. Dagegen bezieht sich die Kurve 41 auf eine Filtermanschette, bei der an der Unterseite des Filtereinsatzes 26 wie in 4 ein unteres Flusensieb 38 angeordnet ist. Es ist zu erkennen, dass die Luftmenge bei zunehmender Beladung deutlich weniger stark einbricht und somit eine verbesserte Saugleistungskonstanz erzielt wird.
Bei dem in 4 gezeigten Beispiel eines Fliehkraftabscheiders 22 sind das Flusensieb 33 und die Filtermanschette des Filtereinsatzes 26 in radialer Richtung nach außen zur Seitenwand des Gehäuses 24 hin verlagert. Dadurch entsteht im Bereich radial innerhalb der Filtermanschette des Filtereinsatzes 26 ein freier Innenraum, in dem bei dem in 4 gezeigten Beispiel eine innere Filtervorrichtung 42 angeordnet ist, die beispielsweise oberhalb des unteren Flusensiebs 38 angeordnet und als Filterkuppel ausgebildet sein kann. Die innere Filtervorrichtung 42 umfasst eine Schaumstoffschicht 43 sowie eine an der Außenseite der inneren Filtervorrichtung 42 angeordnete Mikrosanschicht 44. Die Luft im zusätzlichen Strömungspfad strömt zunächst durch den im Staubsammelbehälter 25 angesammelten Staub und Schmutz und dringt dann in Richtung des Pfeils 39 von unten durch das untere Flusensieb 38. Anschließend durchströmt ein Großteil dieser Luft die innere Filtervorrichtung 42 von innen nach außen in Richtung des Pfeils 45, wobei der mitgeführte Staub von der Schaumstoffschicht 43 und der Mikrosanschicht 44 aufgenommen wird. Anstelle der Schaumstoffschicht 43 und der Mikrosanschicht 44 könnte auch ein kegelstumpfförmiges Lamellenfilter eingesetzt werden. Die gereinigte Luft strömt durch die an der Oberseite des Fliehkraftabscheiders 22 befindliche Auslassöffnung 37 aus. Insofern existieren bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei parallele Hauptströmungspfade, nämlich ein erster Hauptströmungspfad in Richtung der Pfeile 36 durch die Filtermanschette des Filtereinsatzes 26 und ein zweiter Hauptströmungspfad in Richtung der Pfeile 39 und 45 durch die innere Filtervorrichtung 42. Außerdem gibt es einen Nebenströmungspfad, bei der Luft vom Abscheideraum 23 durch die unterhalb der inneren Filtervorrichtung 42 vorgesehenen Luftdurchlässe in den Innenraum der inneren Filtervorrichtung 42 strömt und von dort die Schaumstoffschicht 43 und die Mikrosanschicht 44 durchströmt. Außerdem gibt es einen weiteren Nebenströmungspfad, bei dem die Luft zunächst durch das untere Flusensieb 38 in das Innere der inneren Filtervorrichtung 42 strömt, von dort über unterhalb der inneren Filtervorrichtung 42 vorgesehene Luftdurchlässe zur Filtermanschette gelangt und dort die Schaumstoffschicht 34 und die Mikrosanschicht 35 durchströmt.
Bei dem in 4 gezeigten Fliehkraftabscheider 22 weist der Abscheideraum 23 eine Höhe von 95mm auf, wohingegen der Durchmesser des Fliehkraftabscheiders 104,8mm beträgt, so dass der Durchmesser also ca. 110 % der Höhe des Abscheideraums 23 ausmacht. Wenn man das Verhältnis des Durchmessers von 104,8mm zur Gesamthöhe von 154,8mm des Fliehkraftabscheiders 22 in Beziehung setzt, beträgt der Durchmesser des Fliehkraftabscheiders 67,7 % der Gesamthöhe des Fliehkraftabscheiders 22. In 4 ist der Staubsammelbehälter 25 33,9mm hoch, wohingegen die Gesamthöhe des Fliehkraftabscheider 154,8mm beträgt. Der Staubsammelbehälter 25 erstreckt sich also über 21,9 % der Gesamthöhe.
Bei dem Fliehkraftabscheider 22 beträgt der Durchmesser des Fliehkraftabscheiders 22 104,8mm, wohingegen der Durchmesser des Filtereinsatzes 73,6mm beträgt, sodass der Durchmesser des Fliehkraftabscheiders 22 etwa das 1,42-fache des Durchmessers des Filtereinsatzes 26 beträgt. Die Filterfläche des Filtereinsatzes 26 berechnet sich bei einem Durchmesser des Filtereinsatzes 26 von 73,6mm und einer Höhe des Flusensiebs 33 und der Filtermanschette von 95mm zu π * Durchmesser * Höhe = 21966mm². Diese Filterfläche wird nun zur Querschnittsfläche des Fliehkraftabscheiders 22 in Beziehung gesetzt, welche sich ausgehend von dem Durchmesser 104,8mm zu 0,25 * π * Durchmesser2 = 8621mm² ergibt. Die Filterfläche beträgt etwa das 2,55-fache der Querschnittsfläche des Fliehkraftabscheiders.
In 4 beträgt der Durchmesser des Abscheideraums 104,8mm, wohingegen der Durchmesser des Filtereinsatzes 73,6mm beträgt. Daraus ergibt sich ein Abstand von 15,6mm zwischen dem Flusensieb 33 und der Seitenwand des Gehäuses 24. Bezogen auf den Durchmesser des Fliehkraftabscheiders von 104,8mm beträgt dieser Abstand 14,9 % des Durchmessers. Die Auslassöffnung 37 des Fliehkraftabscheiders 22 weist einen Durchmesser von 49,3mm auf, sodass der Durchmesser der Auslassöffnung 47 % des Durchmessers des Fliehkraftabscheiders 22 ausmacht.
In 6 ist ein weiteres Beispiel eines Fliehkraftabscheiders 46 gezeigt. Der Fliehkraftabscheider 46 entspricht in seinem Aufbau dem in 4 gezeigten Fliehkraftabscheider. Während jedoch bei dem in 4 gezeigten Fliehkraftabscheider 22 im unteren Bereich des Filtereinsatzes 26 eine umlaufende Abscheiderippe 29 vorgesehen ist, fehlt diese Abscheiderippe bei dem in 6 gezeigten Fliehkraftabscheider 46. Die Abscheiderippe kann bei dem in 6 gezeigten Fliehkraftabscheider 46 aus zwei Gründen weggelassen werden. Zum einen weist der Filtereinsatz 26 wegen der radial nach außen verlagerten Außenwandung eine hinreichend große Filterfläche auf, um in der Luft befindlichen Staub effektiv abfiltern zu können. Zum zweiten wird durch das an der Unterseite des Filtereinsatzes 26 angeordnete untere Flusensieb 38 ein zusätzlicher Strömungspfad geschaffen, bei dem die Luft durch den Staubsammelraum 25 zum unteren Flusensieb 38 gelangt und dabei den in Staubsammelraum 25 angesammelten Staub und Schmutz zusammendrückt. Durch diesen zusätzlichen Strömungspfad kann auch ohne Abscheiderippe verhindert werden, dass Staub aus dem Staubsammelraum 25 wieder in den Abscheideraum 23 aufsteigt.
Das Weglassen der Abscheiderippe bietet auch beim Entleeren des Fliehkraftabscheiders 46 Vorteile. Wie in 6 gezeigt ist der Filtereinsatz 26 an dem abnehmbaren Deckel 27 befestigt und kann zusammen mit dem abnehmbaren Deckel 27 vom Gehäuse 24 abgenommen werden. Durch das Weglassen der Abscheiderippe ergibt sich der Vorteil, dass beim Öffnen des Fliehkraftabscheiders weniger Schmutz mit herausgezogen wird. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform bleibt stets etwas Schmutz auf der Abscheiderippe 29 liegen, der beim Öffnen der Staubbox mit herausgezogen wird. Es wäre auch möglich, zum Entleeren des Staubsammelraums 25 an der Unterseite des Staubsammelraums 25 eine Klappe anzubringen und den Staub nach unten über diese Klappe zu entleeren. Da die Abscheiderippe weggelassen wurde, entfällt die Unterteilung in einen oberen und einen unteren Schmutzsammelbereich, sodass der gesamte gesammelte Staub über die Klappe an der Unterseite entleert werden könnte.
In 7 ist ein weiteres Beispiel eines Fliehkraftabscheiders 47 gezeigt, bei dem ähnlich wie bei den in 4 und 6 gezeigten Ausführungsformen ein zusätzlicher Strömungspfad durch den Staubsammelraum 48 vorgesehen ist. Der Fliehkraftabscheider 47 umfasst ein Gehäuse 49 mit einem Griff 50 und einem abnehmbaren Deckel 51 sowie einen Filtereinsatz 52, der am Deckel 51 befestigt ist. Zwischen der Außenwand des Filtereinsatzes 52 und dem Gehäuse 49 ist ein Abscheideraum 53 vorgesehen, in dem die über einen in 7 nicht gezeigten Einlasskanal einströmende Luft rotiert. An der Außenwand des Filtereinsatzes 52 ist eine umlaufende Abscheiderippe 54 vorgesehen, welche den Abscheideraum 53 von dem darunter angeordneten Staubsammelraum 48 trennt.
Bei dem in 7 dargestellten Fliehkraftabscheiders 47 ist die Wandung des Filtereinsatzes 52 in radialer Richtung betrachtet vergleichsweise weit innen angeordnet, zumindest weiter innen als bei den in den 1 und 4 gezeigten Beispielen. Die Außenwand des Filtereinsatzes 52 könnte jedoch genauso gut weiter in Richtung radial nach außen verlagert angeordnet sein. Beispielsweise könnte der Durchmesser des Gehäuses weniger als das 1,45-fache des Durchmessers des Filtereinsatzes, weiter vorzugsweise weniger als das 1,4-fache des Durchmessers des Filtereinsatzes, weiter vorzugsweise weniger als das 1,35-fache des Durchmessers des Filtereinsatzes, weiter vorzugsweise weniger als das 1,3-fache des Durchmessers des Filtereinsatzes, weiter vorzugsweise weniger als das 1,25-fache des Durchmessers des Filtereinsatzes betragen.
Der Filtereinsatz 52 weist in seinem oberen Bereich einen ringförmig umlaufenden oberen Flusensiebbereich 55 auf, wobei der obere Flusensiebbereich 55 als mittelfeines oder grobmaschiges Flusenfilter ausgebildet ist. Die Maschenweite des oberen Flusensiebbereichs 55 ist vorzugsweise größer als 100 µm und weiter vorzugsweise kleiner als 700 µm. Im unteren Bereich des Filtereinsatzes 52 ist ein umlaufender unterer Flusensiebbereich 56 vorgesehen, der einen am unteren Rand der Mantelfläche des Filtereinsatzes 52 umlaufenden seitlichen Abschnitt 57 sowie einen sich daran anschließenden unteren Abschnitt 58 an der Unterseite des Filtereinsatzes 52 umfasst. Dabei ist der untere Flusensiebbereich 56 als engmaschiges Flusensieb ausgebildet, welches vorzugsweise eine Maschenweite aufweist, die größer als 10 µm und weiter vorzugsweise kleiner als 70 µm ist. Im Inneren des Filtereinsatzes 52 ist ein Lamellenfilter 59 vorgesehen, dessen Grundstruktur durch eine Mantelfläche eines Kreiszylinders gegeben ist, wobei die in der axialen Richtung 60 ausgerichteten Lamellen um diese Mantelfläche herum angeordnet sind und so ein zylinderförmiges Lamellenfilter 59 ausbilden.
Innerhalb des Fliehkraftabscheiders 47 werden verschiedene Strömungspfade ausgebildet. Entsprechend einem ersten Strömungspfad wird die Luft vom Abscheideraum 53 durch den oberen Flusensiebbereich 55 hindurch in Richtung des Pfeils 61 dem Lamellenfilter 59 zugeführt, durchströmt das Lamellenfilter 59 von außen nach innen und tritt über die Auslassöffnung 62 nach außen. Gemäß einem zweiten Strömungspfad wird die Luft durch den Staubsammelraum 48 dem seitlichen Abschnitt 57 und dem unteren Abschnitt 58 des unteren Flusensiebbereichs 56 zugeführt, strömt in Richtung der Pfeile 63 zum Lamellenfilter 59 und durchströmt des Lamellenfilter 59 von außen nach innen in Richtung des Pfeils 64, wobei die gereinigte Luft über die Auslassöffnung 62 austritt. Ähnlich wie in den in 4 und 6 gezeigten Beispielen bewirkt der durch den Staubsammelraum 48 geführte Luftstrom, das der im Staubsammelraum 48 angesammelte Staub und Schmutz zusammengedrückt wird und daran gehindert wird, in den Abscheideraum 53 aufzusteigen. Dadurch wird die Belastung des Lamellenfilters 59 mit Schmutz und Staub verringert, sodass die Saugleistungskonstanz verbessert wird. Das feinmaschige Flusenfilter im unteren Flusensiebbereich 56 sorgt dafür, dass der überwiegende Großteil der Schmutz- und Staubpartikel im Staubsammelraum 48 zurückgehalten wird.
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.
Bezugszeichenliste

1: Fliehkraftabscheider
2: Abscheideraum
3: Gehäuse
4: Staubsammelbehälter
5: abnehmbarer Deckel
6: Filtereinsatz
7: axiale Richtung
8: Abscheiderippe
9: Lufteinlasskanal
10: Pfeil
11: Pfeil
12: Flusensieb
13: Schaumstoffschicht
14: Mikrosanschicht
15: Auslassöffnung
16: Pfeile
17: Öffnung
18: Innendom
19: Befüllung des Staubsammelbehälters
20: Führungssteg
21: Radialebene
22: Fliehkraftabscheider
23: Abscheideraum
24: Gehäuse
25: Staubsammelbehälter
26: Filtereinsatz
27: abnehmbarer Deckel
28: axiale Richtung
29: Abscheiderippe
30: Lufteinlasskanal
31: Pfeil
32: Pfeil
33: Flusensieb
34: Schaumstoffschicht
35: Mikrosanschicht
36: Pfeil
37: Auslassöffnung
38: unteres Flusensieb
39: Pfeil
40: erste Kurve
41: zweite Kurve
42: innere Filtervorrichtung
43: Schaumstoffschicht
44: Mikrosanschicht
45: Pfeil
46: Fliehkraftabscheider
47: Fliehkraftabscheider
48: Staubsammelraum
49: Gehäuse
50: Griff
51: abnehmbarer Deckel
52: Filtereinsatz
53: Abscheideraum
54: Abscheiderippe
55: oberer Flusensiebbereich
56: unterer Flusensiebbereich
57: seitlicher Abschnitt des unteren Flusensiebbereichs
58: unterer Abschnitt des unteren Flusensiebbereichs
59: Lamellenfilter
60: axiale Richtung
61: Pfeil
62: Auslassöffnung
63: Pfeile
64: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6662403 B2 [0002]
US 6625845 B2 [0003]
US 6171356 B1 [0004]

Claims

Fliehkraftabscheider (1, 22), welcher aufweist eine Abscheidekammer (2, 23), einen Lufteinlasskanal (9, 30), der mit der Abscheidekammer (2, 23) fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer (2, 23) einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal (9, 30) und die Abscheidekammer (2, 23) so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer (2, 23) eine rotierende Luftströmung bildet, einen Staubsammelraum (4, 25), der fluidisch mit der Abscheidekammer (2, 23) verbunden ist, wobei der Staubsammelraum (4, 25) dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer (2, 23) angeordnete Filtereinheit (6, 26), die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit (6, 26) und einer Seitenwandung der Abscheidekammer (2, 23) ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Breite der Abscheidekammer (2, 23) quer zur axialen Richtung (7, 28) der Abscheidekammer (2, 23) zwischen 85 % und 150 % der Höhe der Abscheidekammer (2, 23) beträgt, und dass in axialer Richtung (7, 28) betrachtet über mindestens 80 % der Höhe der Abscheidekammer (2, 23) hinweg eine maximale Breite der Abscheidekammer (2, 23) in einer Radialebene quer zur axialen Richtung (7, 28) weniger als das 1,45-fache der maximalen Breite der Filtereinheit (6, 26) in dieser Radialebene beträgt.
Fliehkraftabscheider (1, 22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung (7, 28) betrachtet über mindestens 80 % der axialen Erstreckung der Abscheidekammer (2, 23) hinweg ein maximaler radialer Abstand von der Außenfläche der Filtereinheit (6, 26) zur Innenfläche der Abscheidekammer (2, 23) in einer Radialebene quer zur axialen Richtung (7, 28) höchstens 15 % der maximalen Breite der Abscheidekammer (2, 23) in dieser Radialebene beträgt.
Fliehkraftabscheider (1, 22) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filterfläche der Filtereinheit (6, 26) mehr als das Doppelte der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer (2, 23) quer zur axialen Richtung (7, 28) der Abscheidekammer (2, 23) beträgt.
Fliehkraftabscheider (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftabscheider (1, 22) eine im oberen Bereich oder im unteren Bereich des Fliehkraftabscheiders (1, 22) angeordnete Auslassöffnung (15, 37) aufweist, durch die die Luft nach dem Durchströmen der Filtereinheit (6, 26) ausströmt, wobei der maximale Durchmesser der Auslassöffnung (15, 37) mindestens 45 % der maximalen Breite der Abscheidekammer (2, 23) quer zur axialen Richtung (7, 28) beträgt.
Fliehkraftabscheider (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlasskanal (9, 30) die Luftströmung der Abscheidekammer (2, 23) in einer Richtung (7, 28) zuführt, die gegenüber einer Radialebene (21) zur axialen Richtung (7, 28) um maximal 15° geneigt ist.
Fliehkraftabscheider (46) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenwandung der Filtereinheit (26) keine Abscheiderippe vorgesehen ist.
Fliehkraftabscheider (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenseite der Filtereinheit (6, 26) ein umlaufendes Flusensieb (12, 33) angeordnet ist, wobei der Fliehkraftabscheider (1, 22) dazu ausgelegt ist, dass die Luft durch das umlaufende Flusensieb (12, 33) in die Filtereinheit (6, 26) strömt.
Fliehkraftabscheider (1, 22) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (6, 26) eine radial innerhalb des umlaufenden Flusensiebs (12, 33) angeordnete Filtermanschette aufweist.
Fliehkraftabscheider (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (26) an der dem Staubsammelraum (25) zugewandten Unterseite eine Öffnung aufweist, wobei in oder an der Öffnung ein unteres Flusensieb (38) angeordnet ist.
Fliehkraftabscheider (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (26) einen Innenbereich aufweist, in dem eine Innenfiltervorrichtung (42) angeordnet ist.
Fliehkraftabscheider (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftabscheider (22) einen an einer Mantelfläche der Filtereinheit (26) umlaufenden oberen Flusensiebbereich (33) mit einer ersten Maschenweite und einen an der Filtereinheit (26) unterhalb des oberen Flusensiebbereichs (33) angeordneten unteren Flusensiebbereich (38) mit einer zweiten Maschenweite umfasst, wobei die zweite Maschenweite kleiner als die erste Maschenweite ist.
Fliehkraftabscheider (1, 22), welcher aufweist eine Abscheidekammer (2, 23), einen Lufteinlasskanal (9, 30), der mit der Abscheidekammer (2, 23) fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer (2, 23) einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal (9, 30) und die Abscheidekammer (2, 23) so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer (2, 23) eine rotierende Luftströmung bildet, einen Staubsammelraum (4, 25), der fluidisch mit der Abscheidekammer (2, 23) verbunden ist, wobei der Staubsammelraum (4, 25) dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer (2, 23) angeordnete Filtereinheit (6, 26), die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit (6, 26) und einer Seitenwandung der Abscheidekammer (2, 23) ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Breite der Abscheidekammer (2, 23) quer zur axialen Richtung (7, 28) der Abscheidekammer (2, 23) zwischen 85 % und 150 % der Höhe der Abscheidekammer (2, 23) beträgt, und dass eine Filterfläche der Filtereinheit (6, 26) mehr als das Doppelte der maximalen Querschnittsfläche der Abscheidekammer (2, 23) quer zur axialen Richtung (7, 28) der Abscheidekammer (2, 23) beträgt.
Fliehkraftabscheider (22), welcher aufweist eine Abscheidekammer (23), einen Lufteinlasskanal (30), der mit der Abscheidekammer (23) fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer (23) einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal (30) und die Abscheidekammer (23) so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer (23) eine rotierende Luftströmung bildet, einen Staubsammelraum (25), der unterhalb der Abscheidekammer (23) angeordnet und fluidisch mit der Abscheidekammer (23) verbunden ist, wobei der Staubsammelraum (25) dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer (23) angeordnete Filtereinheit (26), die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit (26) und einer Seitenwandung der Abscheidekammer (23) ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (26) an der dem Staubsammelraum (25) zugewandten Unterseite eine Öffnung aufweist, wobei an oder in der Öffnung ein unteres Flusensieb (38) angeordnet ist.
Fliehkraftabscheider (22, 47), welcher aufweist eine Abscheidekammer (23, 53), einen Lufteinlasskanal, der mit der Abscheidekammer (23, 53) fluidisch verbunden ist und über den zu reinigende Luft in die Abscheidekammer (23, 53) einführbar ist, wobei der Lufteinlasskanal und die Abscheidekammer (23, 53) so angeordnet und ausgebildet sind, dass die einströmende Luft innerhalb der Abscheidekammer (23, 53) eine rotierende Luftströmung bildet, einen Staubsammelraum (25,48), der fluidisch mit der Abscheidekammer (23, 53) verbunden ist, wobei der Staubsammelraum (25,48) dazu ausgelegt ist, aus der rotierenden Luftströmung abgeschiedenen Staub oder Schmutz aufzufangen, und eine zumindest zum Teil innerhalb der Abscheidekammer (23, 53) angeordnete Filtereinheit (26, 52), die so angeordnet ist, dass zwischen der Filtereinheit (26, 52) und einer Seitenwandung der Abscheidekammer (23, 53) ein umlaufender Zwischenraum für die rotierende Luftströmung ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen an einer Mantelfläche der Filtereinheit (26, 52) umlaufenden oberen Flusensiebbereich (33, 55) mit einer ersten Maschenweite und einen an der Filtereinheit (26, 52) unterhalb des oberen Flusensiebbereichs (33, 55) angeordneten unteren Flusensiebbereich (38, 56) mit einer zweiten Maschenweite, wobei die zweite Maschenweite kleiner als die erste Maschenweite ist.
Staubsauger, welcher einen Fliehkraftabscheider (1, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.