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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Saugreinigungsgerät mit einem Saugmund, einem Sauggebläse und einem eine Strömungsverbindung zwischen dem Saugmund und dem Sauggebläse bereitstellenden Strömungskanal, wobei der Strömungskanal eine Detektionseinrichtung zur Detektion von durch den Strömungskanal strömenden elektrisch geladenen Partikeln aufweist, und wobei der Detektionseinrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Detektionsergebnisses der Detektionseinrichtung zugeordnet ist.
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Stand der Technik
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Saugreinigungsgeräte der vorgenannten Art sind im Stand der Technik bekannt.
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Ein übliches Saugreinigungsgerät verfügt über einen Strömungskanal, welcher einerseits eine Strömungsverbindung zu einem Sauggebläse aufweist und andererseits in einen Saugmund mündet. Bei Betrieb des Saugreinigungsgerätes wird eine zu reinigende Fläche über den Saugmund mit Unterdruck beaufschlagt, so dass auf der Fläche befindlicher Staub und/ oder Schmutz durch den Strömungskanal in Richtung eines Sauggutsammelbehälters des Saugreinigungsgerätes gefördert werden kann.
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Um individuelle Einstellungen des Saugreinigungsgerätes an eine aktuelle Bodenbeschaffenheit, insbesondere Verschmutzungssituation, anpassen zu können, ist es im Stand der Technik des Weiteren bekannt, einen Sensor innerhalb des Strömungskanals anzuordnen, der eine Konzentration und/ oder Menge der eingesaugten Partikel misst.
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Die Patentschrift
DE 10 2008 026 884 B4 offenbart beispielsweise ein Reinigungsgerät, in dessen Strömungskanal ein Sensor zur Erzeugung eines von der Konzentration und/ oder der Menge der eingesaugten Partikel abhängigen Messsignals vorgesehen ist, wobei der Sensor zwischen einer Einsaugöffnung und einem Sammelbehälter angeordnet ist und wobei eine Auswerteeinrichtung zum Erzeugen wenigstens eines von der Konzentration und/ oder der Menge der eingesaugten Partikel abhängigen Steuersignals vorgesehen ist. Der Sensor ist beispielsweise als Ringsensor ausgebildet und umschließt eine Ebene des Strömungskanals in Umfangsrichtung. Der Sensor misst eine Influenzwirkung elektrisch geladener Partikel des Saugluftstroms, die durch den ringförmigen Sensor hindurchströmen. Die elektrisch geladenen Partikel erzeugen ein elektrisches Feld, welches durch Influenz wiederum eine Ladungsumverteilung auf einer Elektrode des Sensors bewirkt. Der Betrag der influenzierten Ladung entspricht dem Betrag der von der Elektrode ringförmig eingeschlossenen Ladung.
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Darüber hinaus ist es im Stand der Technik nicht nur bekannt, Konzentrationen und/ oder Mengen von eingesaugten Partikeln in Saugreinigungsgeräten zu messen, sondern auch andere Parameter, welche auf beispielsweise die Notwendigkeit einer Servicetätigkeit oder auf Fehlfunktionen des Saugreinigungsgerätes schließen lassen. Hierzu gehören beispielsweise Messungen des Druckes oder auch Messungen einer Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Strömungskanals, insbesondere vor und hinter einem Sauggutsammelbehälter, welche einen Hinweis auf zum Beispiel einen Belegungsgrad eines Partikelfilters oder andere Blockaden im Strömungskanal geben.
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Des Weiteren sind aus den Veröffentlichungen
DE3907387A1 und
DE19651611A1 Verfahren zur Messung von Partikeln anhand der Signale zweier in einem Abstand angeordneter Influenzsensoren bekannt. Die
DE102011052023A1 offenbart ein Verfahren zur Füllstandsüberwachung bei einem Staubsauger anhand des Vergleichs aktueller Strömungsgeschwindigkeiten mit definierten Referenzströmungsgeschwindigkeiten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, das Saugreinigungsgerät mit einer alternativen Detektionseinrichtung auszustatten, die einen Hinweis auf beispielsweise eine durchzuführende Wartungsarbeit an dem Saugreinigungsgerät gibt.
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Die vorgenannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist die Detektionseinrichtung nun zwei Sensoren auf, die hintereinander in dem Strömungskanal angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, nicht nur beispielsweise eine Partikelmenge oder Konzentration an einem Sensor zu messen, sondern darüber hinaus auch eine Strömungsgeschwindigkeit der Partikel. Die Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt anhand einer Zeitspanne, die vergeht, bis eine beobachtete Partikelgesamtheit innerhalb des Strömungskanals von dem ersten Sensor zu dem zweiten Sensor gelangt. Anhand des bekannten Abstandes zwischen den beiden Sensoren innerhalb des Strömungskanals und der Zeitspanne, die die Partikel von dem ersten Sensor zu dem zweiten Sensor benötigen, kann dann auf die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Partikel geschlossen werden. Anhand der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit ist es dann wiederum möglich, auf besondere Zustände des Saugreinigungsgerätes zu schließen, beispielsweise eine nachlassende Saugleistung aufgrund einer zunehmenden Belegung eines in dem Strömungskanal angeordneten Partikelfilters, eine Einstellung des Saugmundes, insbesondere ein Abstand zwischen dem Saugmund und einer zu reinigenden Fläche, eine Blockierung des Strömungskanals durch eingesaugtes Grobgut und anderes. Insgesamt können somit Informationen über die Effizienz der Saugleistung des Saugreinigungsgeräts gewonnen werden. Die Detektionseinrichtung weist mindestens zwei aufeinanderfolgende Sensoren auf, wobei auch mehr als zwei Sensoren zur Anwendung kommen können, beispielsweise drei, vier, fünf oder noch mehr Sensoren. Somit kann gleichzeitig auch ein Verlauf bzw. eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit über eine größere Strecke des Strömungskanals ermittelt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, zu detektieren, inwiefern sich eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Saugmundes von einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich eines Partikelfilters oder Sauggutsammelraumes unterscheidet. Dadurch lassen sich insbesondere in dem Strömungskanal vorhandene Blockaden zielsicher orten und entfernen.
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Neben einer Messung der Strömungsgeschwindigkeit der geladenen Partikel kann mit jedem Sensor der Detektionseinrichtung grundsätzlich auch eine Staubmenge oder Staubkonzentration innerhalb des Strömungskanals detektiert werden. Dabei kann das Signal jedes Sensors einzeln ausgewertet werden oder können die Sensorinformationen der beiden Sensoren in einem mathematischen Algorithmus miteinander kombiniert werden. Durch eine Detektion mittels beider Sensoren lässt sich eine zuverlässigere Detektion einer Staubmenge oder Staubkonzentration, insbesondere auch parallel zu einer Messung der Strömungsgeschwindigkeit, durchführen, im Gegensatz zu einer Bestimmung der Staubmenge bzw. Staubkonzentration mit nur einem einzigen Sensor.
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Die Detektionseinrichtung kann des Weiteren Teil einer Steuerung sein, die Einfluss auf aktiv einstellbare Elemente des Saugreinigungsgerätes nimmt, die beispielsweise an einem Reinigungsvorgang beteiligt sind. Der Reinigungsvorgang kann beispielsweise ein Staubaufnahmevorgang eines Staubsaugers sein. Die Steuerung kann neben der Detektionseinrichtung beispielsweise einen Bodenerkennungssensor aufweisen, der Aufschluss über die Art einer aktuell gereinigten Bodenfläche gibt. In dieser Konstellation kann die mittels der Detektionseinrichtung ermittelte Strömungsgeschwindigkeit oder Staubmenge oder Staubkonzentration bei gleichzeitiger Kenntnis der Bodenart eine aktive automatische Anpassung beispielsweise eines Saugmundabstandes einer Bodendüse zu der Bodenfläche hin auslösen, welcher Saugmundabstand für die aktuell ermittelten Bedingungen eine optimierte Einstellung für eine verbesserte Reinigungsleistung darstellt. Alternativ oder ergänzend können beispielsweise auch den Saugmund umgebende Dichtmittel wie Dichtstreifen oder Bürstenelemente aktiv bezogen auf deren Position und Stellung zu einer Saugmundöffnung und/ oder der Bodenfläche verändert werden und somit zu einer Verbesserung der Reinigungsleistung beitragen. Besonders vorteilhaft kann eine derartige Steuerung bei einem autonom arbeitenden Saugreinigungsgerät eingesetzt werden, bei dem trotz Abwesenheit eines das Gerät bedienenden Nutzers Geräteanpassungen an die Reinigungssituation erfolgen und daraus resultierend verbesserte Reinigungsergebnisse erzielt werden können.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Sensor ein Influenzsensor mit einem elektrisch leitfähigen Detektionsbereich ist, welcher eingerichtet ist, elektrisch geladene Partikel des durch den Strömungskanal strömenden Saugluftstroms aufgrund Influenzwirkung an dem Detektionsbereich zu detektieren. Influenzsensoren weisen eine optimale Messgenauigkeit insbesondere bei inhomogen zusammengesetztem Sauggut aus dem häuslichen Bereich auf. Da die üblicherweise in Hausstaub vorkommenden Partikel ohnehin elektrisch geladen sind, sind keine weiteren Maßnahmen, beispielsweise das Aufbringen einer elektrischen Ladung auf den Saugluftstrom, erforderlich, um die Partikel mittels eines Influenzsensors detektieren zu können. Der als Influenzsensor ausgebildete Sensor kann vorzugsweise eine nicht geschlossene Ringform aufweisen, welche in Umfangsrichtung zumindest einen Spalt aufweist, über welchen zwei freie Enden des Detektionsbereiches voneinander beabstandet sind. Im Wesentlichen kann der Sensor somit die Form eines geöffneten Rings aufweisen, dessen Öffnung einen elektrisch isolierenden Zwischenbereich bildet, der durch beispielsweise isolierendes Material des Saugströmungskanals oder durch Umgebungsluft gefüllt sein kann. Durch diese teilweise offene Ausgestaltung ergibt sich gegebenenfalls eine verbesserte und flexiblere konstruktive Befestigungsmöglichkeit des Sensors in oder an dem Strömungskanal, wobei der Sensor beispielsweise auf oder in den Strömungskanal eingeklipst wird. Des Weiteren reduziert sich durch die Vermeidung einer geschlossenen Ringform eine Einkopplung von Störgrößen in den Sensor. Insbesondere können sich keine Wirbelströme innerhalb des Sensors ausprägen. Auch die Induktivität des Sensors ist bei einer offenen Ringform geringer als bei einer geschlossenen Form.
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Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Sensor eine Ionenstromsonde mit zwei eine Potentialdifferenz zueinander aufweisenden Elektroden ist, wobei die Ionenstromsonde eingerichtet ist, elektrisch geladene Partikel des durch den Strömungskanal strömenden Saugluftstroms zu leiten. Ionenstromsonden sind beispielsweise aus dem technischen Bereich von Brennkraftmaschinen bekannt, wo diese die bei einem Verbrennungsvorgang entstehenden Ionen detektieren. Vorliegend werden die in dem Hausstaub vorhandenen elektrisch geladenen Partikel zu den jeweiligen Polen hingezogen, wodurch ein Strom an der Ionenstromsonde gemessen werden kann. Die Anstiege der an in dem Strömungskanal hintereinanderliegenden Ionenstromsonden gemessenen Stromstärken kann herangezogen werden, um die Strömungsgeschwindigkeit der elektrisch geladenen Partikel in dem Strömungskanal zu ermitteln. Eine Elektrode der Ionenstromsonde kann dabei auch durch die Wandung des Strömungskanals selbst gebildet sein. Dadurch ergibt sich eine unsymmetrische Ionenstromsonde, welche gegebenenfalls höhere Ströme messen kann als eine symmetrische Ionenstromsonde mit zwei gleichgroßen Elektroden.
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Für die Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere die Auswertung der detektierten Intensitätsverläufe, wird vorgeschlagen, dass die verglichene Intensitätsänderung einen charakteristischen Intensitätsanstieg, Intensitätsabfall und/ oder Intensitätsscheitelpunkt innerhalb der Detektionssignale der Sensoren aufweist. Zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit der geladenen Partikel werden somit vorteilhaft diejenigen Stellen des Intensitätsverlaufs herangezogen, an denen eine Signaländerung erfolgt, d. h. in deren Bereich sich die gemessene Intensität ändert. Dies kann vorzugsweise ein Extremalpunkt wie ein Intensitätsmaximum oder -minimum sein, das sich in einem Intensitäts-Zeit-Diagramm als höchster oder niedrigster Punkt eines Signalpeaks zeigt. Für die Auswertung entscheidend ist zudem, dass die erste Sonde bereits eine Änderung der Partikelmenge wahrnimmt, d. h. eine Intensitätsänderung detektiert, die zweite jedoch noch nicht. Insbesondere empfiehlt es sich, ein Maximum nach einem Intensitätsanstieg oder ein Minimum nach einem Intensitätsabfall heranzuziehen. Insgesamt wird somit ein Phasenversatz, d. h. eine zeitliche Signalverschiebung, zwischen den beiden Intensitätssignalen des ersten und des zweiten Sensors gemessen. Dies erfolgt, indem vorzugsweise charakteristische Minima und Maxima, die in den beiden Signalen enthalten sind, als Referenzpunkte herangezogen werden, um den zeitlichen Versatz zu bestimmen. Durch den zeitlichen Versatz und den bekannten örtlichen Abstand zwischen den Sensoren lässt sich dann die Strömungsgeschwindigkeit ermitteln. Unter Wiedererkennen einer Intensitätsänderung, die sowohl in dem Detektionssignal des ersten Sensors als auch in dem Detektionssignal des zweiten Sensors vorkommt, ist nicht ausschließlich ein identischer Intensitätsverlauf gemeint. Insbesondere können die Intensitätsverläufe der beiden Detektionssignale auch in Bezug auf die Höhe und Breite der in dem Intensitätsmuster enthaltenen Intensitätspeaks abweichen. Insbesondere kann das Detektionssignal des zweiten Sensors eine gegenüber dem Detektionssignal des ersten Sensors geringere Peakhöhe aufweisen. Ein Wiedererkennen einer Intensitätsänderung erfolgt insbesondere beim Auftreten eines einzigen charakteristischen Intensitätsanstiegs, Intensitätsabfalls und/ oder Intensitätsscheitelpunktes innerhalb der Detektionssignale, ohne dabei die absolute Höhe oder Breite oder Form eines Intensitätspeaks zu berücksichtigen. Des Weiteren können auch Schwellwerte für zulässige Abweichungen festgelegt werden, die definieren, wann zwei Signale bzw. Intensitätsänderungen noch als gleich angesehen werden.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Detektionseinrichtung und/ oder Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, durch den Strömungskanal strömende elektrisch geladene Partikel kontinuierlich und/ oder zu bestimmten Zeitpunkten und/oder in definierten Zeitabständen und/oder in definierten Zeiträumen zu messen. Die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit kann somit entweder kontinuierlich oder auch frequenziell und/ oder zu bestimmten Zeitpunkten, beispielsweise einem Auftreten bestimmter Ereignisse, erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass sich bei der Fortbewegung der elektrisch geladenen Partikel durch den Strömungskanal ein charakteristischer Intensitätsverlauf ausbilden muss, um eine Auswertung zu ermöglichen. Ein solcher charakteristischer Intensitätsverlauf zeichnet sich durch zumindest eine charakteristische Intensitätsänderung aus, die sich von einer im Wesentlichen konstanten Intensitätshöhe abhebt. Sofern es bei dem Betrieb des Saugreinigungsgerätes nicht von selbst zu unterschiedlich großen aufgesaugten Staubmengen kommt, kann es vorteilhaft sein, eine Blende innerhalb des Strömungskanals zu verwenden, welche dann bei kurzzeitigem Eingriff in den Strömungskanal ein Intensitätsminimum bzw. -maximum an den beiden aufeinanderfolgenden Sensoren der Detektionseinrichtung erzwingen kann. Vorteilhaft ist jedoch, wenn innerhalb der Intensitätssignale der beiden Sensoren - bedingt durch das üblicherweise nicht homogene Vorkommen von Staubmengen auf einer zu reinigenden Fläche - automatisch eine Intensitätsänderung erfolgt. Sofern eine größere Menge Staub, d. h. geladene Partikel, in den Strömungskanal einströmt, entsteht die Situation, dass die erste Sonde bereits elektrisch geladene Partikel wahrnehmen kann, die zweite jedoch noch nicht, oder die erste Sonde keine Partikel mehr wahrnimmt, die zweite jedoch noch. In einem Intensitäts-Zeit-Diagramm sind diese Zeitpunkte dann durch ein Intensitätsmaximum bzw. Intensitätsminium gekennzeichnet. Neben einer kontinuierlichen Messung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Saugkanals kann auch eine stichpunktartige Messung zu bestimmten Zeitpunkten oder auch in vorbestimmten zeitlichen Abständen oder innerhalb bestimmter Zeiträume erfolgen. Bestimmte Zeitpunkte oder Zeiträume können beispielsweise solche sein, welche für regelmäßige Funktionsprüfungen des Saugreinigungsgerätes vorgesehen sind, um eine optimale Reinigungswirkung des Saugreinigungsgerätes sicherzustellen. Dies können beispielsweise übliche Wartungsintervalle oder errechnete Intervalle für einen voraussichtlich zu erwartenden notwendigen Wechsel eines Partikelfilters, beispielsweise eines Staubfilterbeutels, sein.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass erfindungsgemäß die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, die ermittelte Strömungsgeschwindigkeit mit zu unterschiedlichen Umweltparametern und/ oder Betriebsparametern des Saugreinigungsgerätes korrespondierenden Referenzströmungsgeschwindigkeiten zu vergleichen. Die ermittelte Strömungsgeschwindigkeit wird dabei herangezogen, um Informationen über die Umgebung oder auch das Saugreinigungsgerät selbst zu erlangen. Ein Umweltparameter kann beispielsweise ein Verschmutzungsgrad einer zu reinigenden Fläche sein. Ein Betriebsparameter des Saugreinigungsgerätes kann ein aktuell verwendetes Zubehör, eine Geräteeinstellung, ein Betriebsstatus oder auch ein bestimmtes angewandtes Reinigungsprogramm sein.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, die ermittelte Strömungsgeschwindigkeit mit einer zu einer bekannten Partikelbelegung eines in dem Strömungskanal angeordneten Partikelfilters korrespondierenden Referenzströmungsgeschwindigkeit zu vergleichen und bei Übereinstimmung der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit mit der Referenzströmungsgeschwindigkeit auf eine aktuelle Partikelbelegung des Partikelfilters zu schließen. Durch Vergleich der gemessenen mit einer Referenzströmungsgeschwindigkeit bzw. Soll-Geschwindigkeit, können Informationen über die Effizienz der Saugleistung des Saugreinigungsgerätes und somit auch Aussagen über zum Beispiel eine aktuelle Partikelbelegung des Partikelfilters getroffen werden. Eine aktuelle Partikelbelegung kann beispielsweise ein Füllstand eines Partikelfilters oder Staubfilterbeutels sein. Des Weiteren lassen sich so auch Blockaden innerhalb des Strömungskanals des Saugreinigungsgerätes feststellen.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass erfindungsgemäß die Referenzströmungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Art eines zu reinigenden Flächenbelags, einer Saugleistung des Sauggebläses, einer Einstellung eines Reinigungselementes, insbesondere einer Drehzahl eines Reinigungselementes, und/oder einem Abstand des Saugmundes zu einer zu reinigenden Fläche definiert ist. Die Referenzströmungsgeschwindigkeit ist beispielsweise in Abhängigkeit von der Art eines Bodenbelags, einer elektrischen Leistung des Sauggebläses, der Art eines Vorsatzgerätes des Saugreinigungsgerätes und dergleichen definiert, da sich die Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Strömungskanals in Abhängigkeit davon ebenfalls ändern. Somit kann der Vergleich der aktuell gemessenen Strömungsgeschwindigkeit mit der Referenzströmungsgeschwindigkeit dann auch herangezogen werden, um die Art eines zu reinigenden Flächenbelags, die Art eines verwendeten Vorsatzgerätes oder dergleichen zu erkennen.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer ermittelten Strömungsgeschwindigkeit und/ oder einem Auswerteergebnis, insbesondere einer ermittelten Partikelbelegung eines Partikelfilters und/ oder einer ermittelten Partikelmenge innerhalb des Strömungskanals, eine Ausgabe einer Mitteilung an einen Nutzer des Saugreinigungsgerätes zu veranlassen. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Nutzer über bestimmte, insbesondere kritische, Zustände des Saugreinigungsgerätes informiert werden, beispielsweise über ein Erfordernis zum Wechseln eines Partikelfilters, eine Blockade innerhalb des Strömungskanals oder dergleichen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung eine Kommunikationseinrichtung des Saugreinigungsgerätes veranlasst, via drahtloser Kommunikation eine Mitteilung an ein mobiles Endgerät des Nutzers zu senden. Ebenso kann auch ein Display des Saugreinigungsgerätes zur Darstellung einer Mitteilung eingerichtet sein.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass benachbarte Sensoren der Detektionseinrichtung in Strömungsrichtung einen Abstand von ungefähr 10 mm bis 100 mm zueinander aufweisen. Dieser Abstand zwischen den Sensoren ist insbesondere geeignet, um miteinander vergleichbare Intensitätsverläufe an den Sensoren zu erhalten, da sich eine in den Strömungskanal eingesaugte Staubmenge über diese Strecke noch nicht übermäßig auseinander bewegt. Je nach der Anzahl der in der Detektionseinrichtung verwendeten Sensoren können die Abstände auch geringer oder größer ausfallen. Des Weiteren ist es möglich, in einigen Bereichen des Strömungskanals Sensoren näher beieinander zu installieren als in anderen Bereichen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Saugreinigungsgerät,
- 2 ein Teilbereich eines Strömungskanals mit einer Detektionseinrichtung,
- 3 einen ersten Sensor der Detektionseinrichtung,
- 4 einen zweiten Sensor der Detektionseinrichtung,
- 5 den Teilbereich des Strömungskanals gemäß 2 in einem Querschnitt,
- 6 einen Intensitätsverlauf eines Detektionssignals des ersten Sensors,
- 7 einen Intensitätsverlauf eines Detektionssignals des zweiten Sensors.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt lediglich beispielhaft ein Saugreinigungsgerät 1, welches hier als handgeführtes Gerät mit einem auf einer zu reinigenden Fläche fahrenden Basisgerät 14 und einem Vorsatzgerät 15 ausgebildet ist. Das Vorsatzgerät 15 ist über ein Saugrohr 17 und einen Saugschlauch 16 beweglich mit dem Basisgerät 14 verbunden. An dem Saugrohr 17 befindet sich ein Griff 18, an welchem der Nutzer das Saugreinigungsgerät 1 während eines üblichen Arbeitsbetriebs führen, d. h. über eine zu reinigende Fläche ziehen oder schieben kann. Während des Arbeitsbetriebs führt der Nutzer das Vorsatzgerät 15 üblicherweise in entgegengesetzte Bewegungsrichtungen über die zu reinigende Fläche. Dabei schiebt er das Vorsatzgerät 15 abwechselnd von sich weg bzw. zieht dieses zu sich hin. An dem Griff 18 ist des Weiteren ein Schalter 19 angeordnet, welcher zum Beispiel dem An- und Ausschalten eines Motors für ein Sauggebläse 3 des Saugreinigungsgerätes 1 dient. Das Saugrohr 17 kann des Weiteren vorteilhaft teleskopierbar ausgebildet sein, so dass der Nutzer die Länge des Saugrohrs 17 an seine Körpergröße anpassen kann. Zum erleichterten Fortbewegen des Vorsatzgerätes 15 über die zu reinigende Fläche weisen das Vorsatzgerät 15 und das Basisgerät 14 vorzugsweise Räder 20 auf. Des Weiteren verfügt das Vorsatzgerät 15 über einen Saugmund 2, welcher in einen in dem Saugrohr 17 ausgebildeten Strömungskanal 4 führt. Der Strömungskanal 4 setzt sich ausgehend von dem Saugmund 2, dem Saugrohr 17 und dem Saugschlauch 16 bis in das Basisgerät 14 fort, d. h. bis zu dem Sauggebläse 3. Dem Saugmund 2 ist hier des Weiteren ein Reinigungselement 13 zugeordnet, hier beispielsweise in der Form einer um eine im Wesentlichen horizontale Rotationsachse rotierenden Borstenwalze, welche eine Vielzahl von Borstenelementen aufweist. Das Reinigungselement 13 ist hier beispielsweise elektromotorisch angetrieben.
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Das Basisgerät 14 des Saugreinigungsgerätes 1 weist das Sauggebläse 3 mit einem in Strömungsrichtung vorgeschalteten Partikelfilter 12 auf, welcher hier beispielsweise als Staubfilterbeutel ausgebildet ist. Bei Betrieb des Sauggebläses 3 wird an dem Saugmund 2 ein Unterdruck erzeugt, welcher dafür sorgt, dass Staub- und Schmutzpartikel durch den Saugmund 2 in den Strömungskanal 4 und somit auch in den damit in Strömungsverbindung stehenden Partikelfilter 12 eingesaugt werden und von dem Partikelfilter 12 abgeschieden und gesammelt werden, so dass ausschließlich gereinigte Luft zu dem Sauggebläse 3 gelangen kann.
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Die 2 bis 4 zeigen einen Teilbereich des Strömungskanals 4, in welchem eine Detektionseinrichtung 5 mit zwei hintereinander angeordneten Sensoren 6, 7 angeordnet ist. Die Sensoren 6, 7 weisen in axialer Richtung des Strömungskanals 4 einen Abstand 10 von hier beispielsweise 30 mm auf. Die Detektionseinrichtung 5 verfügt hier beispielsweise über nur zwei Sensoren 6, 7. Es ist jedoch auch möglich, weitere Sensoren in der Detektionseinrichtung 5 zu verwenden und/ oder die Abstände der Sensoren 6, 7 zueinander zu variieren, insbesondere die Sensoren 6, 7 in bestimmten Längenabschnitten des Strömungskanals 4 enger zueinander zu benachbarn als in anderen Bereichen.
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Jeder der Sensoren 6, 7 weist einen Detektionsbereich 11 auf, mittels welchem durch den Strömungskanal 4 strömende elektrisch geladene Partikel detektiert werden können. Die Sensoren 6, 7 sind hier beispielhaft als Influenzsensoren ausgebildet, welche elektrisch geladene Partikel des durch den Strömungskanal 4 strömenden Saugluftstroms aufgrund einer Influenzwirkung detektieren. Die elektrisch geladenen Partikel des Saugluftstroms erzeugen ein elektrisches Feld, welches durch Influenz wiederum eine Ladungsumverteilung auf dem Detektionsbereich 11 des jeweiligen Sensors 6, 7 bewirkt, wobei die Influenzwirkung von dem Betrag der zu dem Detektionsbereich 11 benachbarten elektrischen Ladung abhängig ist. Der Detektionsbereich 11 ist elektrisch leitfähig ausgebildet. Die Sensoren 6, 7 bzw. deren Detektionsbereiche 11 weisen hier beispielsweise im Wesentlichen die Form eines nicht-geschlossenen kreisförmigen Ringes auf, welcher einer kreisförmigen Umfangsbahn des Strömungskanals 4 folgt. Der Detektionsbereich 11 erstreckt sich in Umfangsrichtung beispielsweise über einen Winkelbereich von ungefähr 300 Grad, wobei in Umfangsrichtung ein elektrisch isolierender Spalt von ungefähr 60 Grad entsteht. Der Sensor 6, 7 ist hier beispielsweise ein gebogenes Kupferteil, welches in das Material des Strömungskanals 4 eingebettet ist. Alternativ können die Sensoren 6, 7 jedoch auch von innen in den Strömungskanal 4 eingeführt sein. Durch die geöffnete Ringform und die Elastizität des Materials können die Sensoren 6, 7 besonders leicht in den Strömungskanal 4 eingeführt werden, indem deren Durchmesser durch Druck von außen zeitweise reduziert wird.
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Die 5 bis 7 verdeutlichen die Funktionsweise der Detektionseinrichtung 5 mit den beiden Sensoren 6, 7. Die 6 und 7 zeigen dabei jeweils einen Intensitätsverlauf 8, 9, welcher von dem ersten Sensor 6 bzw. dem zweiten Sensor 7 detektiert wird.
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Die Erfindung funktioniert nun so, dass die elektrisch geladenen Partikel des Saugluftstroms innerhalb des Strömungskanals 4 bei ihrem Weg zu dem Sauggebläse 3 unter anderem auch in die Ebenen der elektrisch leitfähigen Detektionsbereiche 11 der Sensoren 6, 7 der Detektionseinrichtung 5 gelangen. Das elektrische Feld der elektrisch geladenen Partikel bewirkt eine Ladungsverschiebung auf den elektrisch leitfähigen Detektionsbereichen 11 der Sensoren 6, 7, wobei die Ladungsverschiebung zu der Ladung der an dem jeweiligen Detektionsbereich 11 der Sensoren 6, 7 vorbeiströmenden Partikel korrespondiert. Die Ladungsverschiebung innerhalb des Detektionsbereiches 11 führt zu einem Stromfluss, welcher von einer den Sensoren 6, 7 zugeordneten Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann.
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Sofern ausgehend von der in 5 dargestellten Situation Staub und/ oder Schmutz in den Strömungskanal 4 eingesaugt wird, gelangt dieser zeitlich nacheinander durch die Detektionsebenen der Detektionsbereiche 11 der in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Sensoren 6, 7. Zunächst gelangen die elektrisch geladenen Partikel, welche in dem Staub bzw. Schmutz enthalten sind, zu dem ersten Sensor 6 und verschieben dort eine Ladung innerhalb des Detektionsbereiches 11, was als Stromfluss gemessen werden kann. Die dem Sensor 6 zugeordnete Auswerteeinrichtung erhält das in 6 dargestellte Signal mit einem Intensitätsverlauf 8, der hier beispielsweise einen einzelnen Peak aufweist mit einem steilen Intensitätsanstieg, einem Intensitätsmaximum und einem kurz darauffolgenden Intensitätsabfall. Der Intensitätsanstieg bezeichnet den Moment, in welchem die elektrischen Partikel den Detektionsbereich 11 erreichen. Der Intensitätsabfall entsteht, wenn die elektrisch geladenen Partikel den Detektionsbereich 11 hinter sich gelassen haben und weiter zu dem zweiten Sensor 7 strömen. Der Sensor 7 misst zeitlich darauffolgend den in 7 dargestellten Intensitätsverlauf 9 eines Detektionssignals. Dieser Intensitätsverlauf 9 entspricht hier idealisiert dem Intensitätsverlauf 8, welcher an dem ersten Sensor 6 der Detektionseinrichtung 5 gemessen wurde. Die Auswerteeinrichtung vergleicht die beiden Intensitätsverläufe 8, 9 miteinander und stellt hier einen hochgradig ähnlichen charakteristischen Verlauf der Intensitätspeaks fest, in welchem sich die Intensitätsverläufe 8, 9 in Bezug auf eine Breite und Höhe ähneln (bzw. hier: identisch sind) und es sich zudem auch um den jeweils einzigen Anstieg handelt, der sich von einem Signalgrundrauschen abhebt. Der Vergleich kann beispielsweise mittels einer Korrelationsfunktion erfolgen, um festzustellen, ob es sich um das gleiche Signal an den beiden Sensoren 6, 7 handelt. Anhand eines ermittelten Laufzeitunterschiedes zwischen dem Auftreten des Signals an dem ersten Sensor 6 und dem Auftreten des Signals an dem zweiten Sensor 7 sowie dem bekannten Abstand 10 zwischen den beiden Sensoren 6, 7 lässt sich dann eine Geschwindigkeit berechnen, welche der Strömungsgeschwindigkeit der in dem Strömungskanal 4 strömenden elektrisch geladenen Partikel entspricht.
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Durch Vergleich der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit mit einer oder mehreren definierten Referenzströmungsgeschwindigkeiten können zudem Informationen über die Effizienz der Saugleistung des Sauggebläses 3 gewonnen werden. Die Referenzströmungsgeschwindigkeiten können beispielsweise in Abhängigkeit von einer Art einer zu reinigenden Fläche, einer aktuellen Leistung des Sauggebläses 3, der Art eines aktuell verwendeten Vorsatzgerätes 15, insbesondere einer Drehzahl des Reinigungselementes 13 oder einem Abstand 10 des Saugmundes 2 gegenüber der zu reinigenden Fläche, definiert sein. Sofern beispielsweise eine aktuell ermittelte Strömungsgeschwindigkeit geringer ist als eine Referenzströmungsgeschwindigkeit, welche bei gleichen Betriebs- und Geräteparametern definiert wurde, beispielsweise gleichem Bodenbelag, gleicher Leistung des Sauggebläses 3 usw., kann darauf geschlossen werden, dass beispielsweise ein Füllstand des hier als Staubfilterbeutel ausgebildeten Partikelfilters 12 erhöht ist und der Partikelfilter 12 getauscht oder geleert werden sollte, oder dass sich eine Blockade, beispielsweise durch festgesetztes Grobgut, in dem Strömungskanal 4 befindet. Neben der Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit können mit den Sensoren 6, 7 des Weiteren auch Mengen und/ oder Konzentrationen von Sauggut ermittelt werden. Dabei können entweder die Sensoren 6, 7 einzeln ausgewertet werden oder durch einen mathematischen Algorithmus miteinander kombiniert werden, wodurch sich eine Staubmengenmessung zeitlich parallel zu der Strömungsgeschwindigkeitsmessung durchführen lässt.
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Des Weiteren können über die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit bei ansonsten bekannten übrigen Betriebs- und Geräteparametern auch einzelne Parameter ermittelt werden, welche eine Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit aufweisen. Dies kann beispielsweise die Art eines verwendeten Vorsatzgerätes 15 sein, eine bestimmte Einstellung des Vorsatzgerätes 15, eine Art einer zu reinigenden Fläche oder auch andere. Dabei ist es erforderlich, dass die übrigen die Strömungsgeschwindigkeit beeinflussenden Parameter konstant bleiben.
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Das Auswerteergebnis kann einem Nutzer des Saugreinigungsgerätes 1 beispielsweise auf einem Display des Saugreinigungsgerätes 1 oder auch auf einem Display eines drahtlos mit dem Saugreinigungsgerät 1 kommunizierenden externen Endgerätes angezeigt werden. Dadurch erhält der Nutzer eine Information über aktuelle Parameter des Saugreinigungsgerätes 1 und kann gegebenenfalls regulierend eingreifen, um die Reinigungsleistung zu erhöhen.
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Obwohl die Erfindung hier als Influenzsensoren ausgebildete Sensoren 6, 7 nutzt, kann ein gleiches Ergebnis beispielsweise auch mit Ionenstromsonden erzielt werden, welche zwei Elektroden aufweisen, die eine Potentialdifferenz zueinander haben, so dass elektrisch geladene Partikel angezogen werden und von der Detektionseinrichtung 5 als elektrischer Strom messbar sind.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch bei Saugreinigungsgeräten 1 Anwendung finden, die sich von dem dargestellten Saugreinigungsgerät 1 unterscheiden. Beispielsweise kann es sich auch um sich autonom fortbewegende Saugreinigungsgeräte 1 handeln, um kombinierte Saug-Wisch-Geräte oder andere Reinigungsgeräte, die zumindest auch eine Saugreinigungsfunktion aufweisen.
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Des Weiteren kann es auch vorgesehen sein, dass das Auswerteergebnis von einer Steuerung des Saugreinigungsgerätes 1 genutzt wird, um Einfluss auf aktiv einstellbare Elemente des Saugreinigungsgerätes 1 zu nehmen, die vorzugsweise an einem Staubaufnahmevorgang beteiligt sind. Diese Steuerung kann neben der Detektionseinrichtung 5 zum Beispiel auch einen Bodenerkennungssensor aufweisen, der Aufschluss über die Art der aktuell gereinigten Bodenfläche gibt. In dieser Konstellation kann beispielsweise die mittels der Detektionseinrichtung 5 ermittelte Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Kenntnis der Bodenart genutzt werden, um eine aktive automatische Anpassung des Saugmundabstandes zu der Bodenfläche hin zu bewirken, welcher für die aktuell ermittelten Bedingungen eine optimierte Reinigungsleistung des Saugreinigungsgerätes 1 herbeiführt. Alternativ oder ergänzend können auch den Saugmund 2 umgebende Dichtmittel aktiv in Ihrer Position und/ oder Stellung zu der Öffnung des Saugmundes 2 und/ oder der Bodenfläche variiert werden und somit zu einer verbesserten Reinigungsleistung beitragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Saugreinigungsgerät
- 2
- Saugmund
- 3
- Sauggebläse
- 4
- Strömungskanal
- 5
- Detektionseinrichtung
- 6
- Sensor
- 7
- Sensor
- 8
- Intensitätsverlauf
- 9
- Intensitätsverlauf
- 10
- Abstand
- 11
- Detektionsbereich
- 12
- Partikelfilter
- 13
- Reinigungselementes
- 14
- Basisgerät
- 15
- Vorsatzgerät
- 16
- Saugschlauch
- 17
- Saugrohr
- 18
- Griff
- 19
- Schalter
- 20
- Rad
