DE102020114720A1

DE102020114720A1 - Zyklonsauger

Info

Publication number: DE102020114720A1
Application number: DE102020114720.1A
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Arnold; Peter Lakshmanan; Ingo Ehring; Jan Bärhausen; Kevin Schmitz
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-12-09
Also published as: CN113749557A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zyklonsauger (1) mit einer Saugdüse (2), einer Abscheideeinrichtung (3) und einem Gebläse, welches eingerichtet ist, während eines Saugbetriebs des Zyklonsaugers (1) sauggutbeladene Luft durch die Saugdüse (2) in die Abscheideeinrichtung (3) einzusaugen, wobei die Abscheideeinrichtung (3) eine zylindrische Abscheidetrommel (4) mit einer Längsachse (5), einem tangentialen Strömungseintrittsweg (6), einem axialen Luftaustrittsweg (7) und einem separat zu dem Luftaustrittsweg (7) ausgebildeten Partikelaustrittsweg (8) aufweist. Um einen möglichst störungsfreien Zyklonsauger (1) zu schaffen, der zudem auch in Bezug auf seine Bauform optimiert sein kann, wird vorgeschlagen, dass der Partikelaustrittsweg (8) eine in eine tangentiale Richtung der Abscheidetrommel (4) weisende Partikelaustrittsöffnung (9) aufweist, so dass ein Partikelluftstrom die Abscheidetrommel (4) im Wesentlichen quer zu der Längsachse (5) verlassen kann.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft einen Zyklonsauger mit einer Saugdüse, einer Abscheideeinrichtung und einem Gebläse, welches eingerichtet ist, während eines Saugbetriebs des Zyklonsaugers sauggutbeladene Luft durch die Saugdüse in die Abscheideeinrichtung einzusaugen, wobei die Abscheideeinrichtung eine zylindrische Abscheidetrommel mit einer Längsachse, einem tangentialen Strömungseintrittsweg, einem axialen Luftaustrittsweg und einem separat zu dem Luftaustrittsweg ausgebildeten Partikelaustrittsweg aufweist.
Stand der Technik
Zyklonsauger der vorgenannten Art sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Diese weisen als zentrales Element eine zylindrisch ausgebildete Abscheidetrommel auf, welche bezogen auf eine Richtung der Längsachse entweder einen konstanten Trommeldurchmesser, oder häufig einen sich verjüngenden Durchmesser aufweist. Ein Saugluftstrom wird mittels eines Gebläses in die Abscheidetrommel eingesaugt und strömt dort in Umfangsrichtung der Abscheidetrommel, wobei größere Partikel der Schwerkraft folgend nach unten absinken und in einen Auffangbehälter gelangen. Der von den größeren Partikeln befreite Luftstrom gelangt durch ein sogenanntes Tauchrohr, welches axial aus der Abscheidetrommel herausgeführt ist, nach außen. Dahinter folgt üblicherweise ein Feinstaubfilter.
Die Veröffentlichung DE 10 2015 106 663 A1 offenbart beispielsweise einen Fliehkraftabscheider, insbesondere für einen Haushaltsstaubsauger, mit einem Einlasskanal zum Zuleiten eines mit Partikeln beladenen Luftstroms, einem Partikelabscheider, einer dem Partikelabscheider zugeordneten Abscheidekammer und einem Auslasskanal zum Ableiten des Luftstroms. In dem Partikelabscheider wird ein mit Sauggutpartikeln beladener Luftstrom aufgrund seiner Strömungsgeschwindigkeit in eine Drehbewegung versetzt, wobei die auf die Sauggutpartikel wirkende Zentrifugalkraft eine Trennung der Partikel von dem Trägerluftstrom bewirkt. Die Partikel werden dabei aufgrund der Schwerkraft in die Abscheidekammer geleitet, während der Trägerluftstrom die Abscheidekammer durch das sogenannte Tauchrohr verlässt.
Nachteilig bei derartigen Zyklonsaugern mit Tangentialabscheidern ist, dass sich lange Sauggutpartikel, vor allem Haare, um das Tauchrohr legen und die Abscheidetrommel verstopfen können. Insbesondere kann auch ein Ringspalt, welcher die Abscheidetrommel mit der Abscheidekammer verbindet, zugesetzt werden. Darüber hinaus weisen die im Stand der Technik bekannten Tangentialabscheider relativ große Maße auf, insbesondere eine relativ große Längserstreckung, welche durch die Hintereinanderanordnung von Abscheidetrommel und Abscheidekammer in Axialrichtung bedingt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen Zyklonsauger zu schaffen, welcher ohne Zusetzen der Abscheidetrommel und dadurch möglichst störungsfrei betrieben werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen Zyklonsauger zu schaffen, welcher eine gegenüber dem Stand der Technik kleinere oder geometrisch günstigere Form aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der Partikelaustrittsweg der Abscheidetrommel eine in eine tangentiale Richtung der Abscheidetrommel weisende Partikelaustrittsöffnung aufweist, so dass ein Partikelluftstrom die Abscheidetrommel im Wesentlichen quer zu der Längsachse verlassen kann.
Erfindungsgemäß ist der Partikelluftstrom somit nicht axial aus der Abscheidetrommel herausgeführt, sondern vielmehr im Wesentlichen quer dazu, so dass der Partikelluftstrom die Abscheidetrommel tangential verlässt. Die Partikel werden somit nicht durch Schwerkrafteinwirkung in eine Sammelkammer überführt, sondern vielmehr der Zentrifugalkraft folgend aus der Abscheidetrommel ausgelassen, nämlich durch die Partikelaustrittsöffnung hindurch. Die Partikelaustrittsöffnung kann bevorzugt beispielsweise in einer axialen Symmetrieebene der Abscheidetrommel liegen, d. h. bezogen auf die Richtung der Längsachse der Abscheidetrommel vorzugsweise mittig. Die Breite der Abscheidetrommel in Richtung der Längsachse ist vorzugsweise ähnlich groß wie eine Eintrittsöffnung des tangentialen Strömungseintrittsweges, um den in die Abscheidetrommel einströmenden Partikelluftstrom auf hoher Geschwindigkeit zu halten. Die Partikelaustrittsöffnung des Partikelaustrittswegs kann demgegenüber noch etwas größer ausgeführt sein, damit die Sauggutpartikel störungsfrei in einen dahinterliegenden Auffangbehälter abgeschieden werden können. Im Vergleich zu konventionellen Tangentialabscheidern mit einem axialen Partikelaustritt der Abscheidetrommel ergibt sich gemäß der Erfindung eine abweichende Bauform, die durch ein höheres Größenverhältnis von Durchmesser zu Breite der Abscheidetrommel gekennzeichnet ist. Durch die erfindungsgemäße Bauform erfolgt die Abscheidung eines überwiegenden Partikelanteils in der Abscheidetrommel im Verlauf von weniger als einem Umlauf in Umfangsrichtung der Abscheidetrommel. In herkömmlichen Tangentialabscheidern werden die Sauggutpartikel hingegen über viele Umläufe hinweg abgetrennt. Insgesamt kann somit erfindungsgemäß eine schnellere Abscheidung der Sauggutpartikel erreicht werden. Der Umfangsabschnitt der Abscheidetrommel zwischen dem Strömungseintrittsweg und dem Partikelaustrittsweg weist vorzugsweise einen Winkel von 10 Grad bis 270 Grad auf. Je größer der Winkel ist, desto mehr Partikel und desto kleinere Partikel werden abgeschieden. Die Umfangswandung der Abscheidetrommel kann auf unterschiedliche Art und Weise geformt sein. Beispielsweise kann die Abscheidekammer bezogen auf ihre axiale Breite einen konstanten Durchmesser aufweisen. Alternativ kann jedoch auch eine Wölbung vorgesehen sein, so dass sich der Durchmesser der Abscheidetrommel in axiale Richtung verändert, beispielsweise zu den Stirnseiten hin verjüngt. Zudem kann die Umfangswandung der Abscheidetrommel auch einen sich in Umfangsrichtung verändernden Durchmesser aufweisen, insbesondere kann die Abscheidetrommel in diesem Sinne eine schraubenförmig ausgebildete Umfangswandung aufweisen. Ein sich in Umfangsrichtung reduzierender Durchmesser der Abscheidetrommel kann den Abscheideerfolg begünstigen, ist jedoch konstruktiv aufwendiger als beispielsweise ein konstanter Durchmesser der Abscheidetrommel bezogen auf die Umfangsrichtung. Insgesamt kann gemäß der Erfindung eine Abscheideeinrichtung mit einer im Gegensatz zum Stand der Technik eher gedrungenen, anstatt schlanken, Bauform erreicht werden, wobei zudem eine einfache und betriebssichere Abscheidung der Sauggutpartikel aus dem Partikelluftstrom erreicht werden kann, ohne Einschränkungen in einer maximal möglichen Abscheidefähigkeit von Partikelgrößen hinnehmen zu müssen.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Partikelaustrittsweg und/ oder der Strömungseintrittsweg in einer orthogonal zu der Längsachse der Abscheidetrommel orientierten Querschnittsebene der Abscheidetrommel liegen. Gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltung verlassen die abgeschiedenen Sauggutpartikel die Abscheidetrommel orthogonal zu der Längsachse der Abscheidetrommel. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Partikelaustrittsweg und/oder der Strömungseintrittsweg einen Winkel ungleich 90 Grad zu der Längsachse aufweisen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Umfangswandung der Abscheidetrommel eine schraubenförmige Ausgestaltung aufweist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Abscheideeinrichtung in Strömungsrichtung hinter der Partikelaustrittsöffnung einen Grobgutauffangbehälter aufweist. Der Grobgutauffangbehälter dient zum Auffangen, Sammeln und Speichern der abgeschiedenen Grobgutpartikel, die die Abscheidetrommel durch die Partikelaustrittsöffnung hindurch verlassen. Der Grobgutauffangbehälter befindet sich somit entgegen dem Stand der Technik nicht bezogen auf die Längsachse der Abscheidetrommel hinter der Abscheidetrommel, sondern vielmehr in axiale Richtung betrachtet daneben. Hierdurch ist die Abscheideeinrichtung insgesamt neuartig geformt und kann Vorteile in Bezug auf einen Einbau der Abscheideeinrichtung in ein Gehäuse des Zyklonsaugers bieten.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass der Luftaustrittsweg der Abscheidetrommel zwei an jeweils einer von zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der Abscheidetrommel ausgebildete Luftaustrittsöffnungen aufweist. Die Luftaustrittsöffnungen dienen dem Austritt der von den Grobgutpartikeln befreiten Luft. Die zylindrisch ausgestaltete Abscheidetrommel weist zwei gegenüberliegende Stirnseiten auf, welche beide bevorzugt jeweils eine Luftaustrittsöffnung aufweisen. Besonders bevorzugt ist die gesamte Stirnseite als Luftaustrittsöffnung ausgebildet. Die Luftaustrittsöffnung dient dem Ausströmen des von Grobschmutzpartikeln gereinigten Luftstroms in zumindest anfänglich axiale Richtung der Abscheidetrommel. Gemäß dieser Ausgestaltung entfällt vorteilhaft das sonst im Stand der Technik übliche Tauchrohr, welches in die Abscheidetrommel hineinragt und dort zum Anhaften von Grobschmutz führen könnte.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Luftaustrittsöffnungen Gitter aufweisen. Durch diese Gitter kann der von Grobgut befreite Luftstrom die Abscheidetrommel beidseitig verlassen. Die Gitter leiten die Wirbelströmung in der Abscheidetrommel und erhalten den Wirbeleffekt. Der Abstand der Gitter zueinander bestimmt, zusammen mit dem Öffnungsdurchmesser des Strömungseintrittsweges, den maximalen Partikeldurchmesser, welcher in der Abscheidetrommel zirkulieren kann. Durch die Abscheidung der Grobschmutzpartikel mit Hilfe der Zentrifugalkraft, kann es zu einer weniger scharfen Auftrennung der in der Abscheidetrommel zirkulierenden Sauggutpartikel kommen. Insbesondere im Bereich eines theoretischen Grenzdurchmessers der Sauggutpartikel, die eigentlich abgetrennt werden könnten, kann es zu einem Verbleib dieser Partikel in der Abscheidetrommel kommen. Ebenso können auch Partikel, die kleiner als der Grenzdurchmesser sind, zum Teil in den Grobgutauffangbehälter abgeschieden werden. Diese Trennungsschärfe kann durch die Verwendung der vorgeschlagenen Gitter optimiert werden. Die Gitter können grundsätzlich in beliebiger Form ausgebildet sein, zum Beispiel eben, konvex, konkav, kegelförmig mit der Spitze in die Abscheidetrommel zeigend oder mit der Spitze aus der Abscheidetrommel herausweisend. Vorzugsweise sind die Gitter jedoch konkav ausgebildet, d. h. in Richtung des jeweils gegenüberliegenden Gitters gewölbt. Dadurch kann möglichst lange eine hohe Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Abscheidetrommel aufrechterhalten werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Stirnseiten der Abscheidetrommel nicht-parallel zueinander ausgebildet sind, insbesondere in einem spitzen Winkel zueinander orientiert sind, besonders bevorzugt einen Winkel von 30 Grad bis 60 Grad zwischen sich einschließen. Es kann vorgesehen sein, dass die Gitter nicht-parallel so zueinander angeordnet sind, dass sich die Breite der Abscheidetrommel zu der Partikelaustrittsöffnung hin aufweitet. Besonders bevorzugt sind die Gitter bezogen auf eine zu der Längsachse der Abscheidetrommel orthogonal stehende Ebene spiegelsymmetrisch zueinander orientiert.
Es wird vorgeschlagen, dass der Luftaustrittsweg einen Feinstaubfilter aufweist, wobei der Feinstaubfilter in Strömungsrichtung der durch das Gitter aus der Abscheidetrommel ausströmenden Luftströmung bevorzugt hinter dem Gitter angeordnet ist. Der Feinstaubfilter dient zum Auffangen all jener Partikel, die das Gitter passieren konnten. Es kann auch eine Anordnung von mehreren Feinstaubfiltern verwendet werden, um den Filtererfolg noch weiter zu optimieren.
Es wird vorgeschlagen, dass das Gitter eine Vielzahl von Gitteröffnungen aufweist, wobei die Gitteröffnungen in eine Richtung ausgehend von einer Gittermitte zu einem Gitterrand einen Größenverlauf mit abnehmendem Öffnungsdurchmesser aufweisen. Grundsätzlich kann der Öffnungsdurchmesser der Gitteröffnungen auch konstant sein oder unregelmäßig variabel. Bevorzugt haben die Gitteröffnungen jedoch einen Größenverlauf, der am Rand des Gitters einen kleineren, in der Mitte des Gitters hingegen einen größeren Öffnungsdurchmesser vorsieht. Dies hilft dabei, die in der Abscheidetrommel zirkulierenden Partikel in einer möglichst achsnahen Umlaufbahn zu halten und somit das Abscheiden der Grobschmutzpartikel zu erleichtern.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Abscheidetrommel benachbart zu der Partikelaustrittsöffnung einen Spoiler aufweist, welcher nicht bündig an einen Grobgutauffangbehälter der Abscheideeinrichtung anschließt, so dass der Spoiler stegartig einen Teilbereich einer Behälteröffnung des Grobgutauffangbehälters verdeckt. Die Trennung der Partikel innerhalb der Abscheidetrommel erfolgt aufgrund der Zentrifugalkraft des Partikelluftstroms. Der Abscheideeffekt ist aufgrund der dort relativ hohen Geschwindigkeiten direkt nach dem Eintritt der Partikel in die Abscheidetrommel am höchsten. Im weiteren Verlauf der Zirkulation bestimmen der lokale Radius der Trommelwandung und die lokale Geschwindigkeit der Partikel innerhalb der Abscheidetrommel die Strömung der Partikel hin zu der Trommelwandung. Die Partikel können die Abscheidetrommel dann durch die Partikelaustrittsöffnung verlassen und in den Grobgutauffangbehälter gelangen. Welche Partikel dabei abgeschieden werden, wird unter anderem auch durch den Spoiler bestimmt. Der Spoiler ist als ein Leitblech ausgebildet, welches benachbart, jedoch nicht bündig an eine Behälteröffnung des Grobgutauffangbehälters anschließt. Der Spoiler verdeckt die Behälteröffnung des Grobgutauffangbehälters zumindest teilweise und bestimmt damit den Trennmechanismus von Partikeln und Luft in dem Übergangsbereich von der Abscheidetrommel in den Grobgutauffangbehälter. Zudem unterbindet der Spoiler die Ausbildung einer sekundären Wirbelströmung und einen damit verbundenen Wiedereintrag bereits abgeschiedener Partikel zurück in die Abscheidetrommel. Ein Winkel zwischen einer Geraden, die die Längsachse der Abscheidetrommel mit einer endseitigen Stirnkante des Spoilers verbindet, und der Partikelaustrittsrichtung aus der Abscheidetrommel in den Grobgutauffangbehälter liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 Grad bis 90 Grad. Kleinere Winkel führen dabei zur verstärkten Durchströmung des Grobgutauffangbehälters, große Winkel verschlechtern die Abscheiderate, so dass in einem mittleren Winkelbereich von bevorzugt 25 Grad bis 65 Grad ein gutes Mittelmaß für die optimale Funktion der Abscheideeinrichtung festgelegt ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein maximaler Trommeldurchmesser der Abscheidetrommel größer ist als eine maximale Trommellänge der Abscheidetrommel in Richtung der Längsachse. Im Vergleich zu konventionellen Tangentialabscheidern ist die hier vorgeschlagene Ausführungsform damit so, dass die Abscheidetrommel gedrungen erscheint, im Vergleich mit den herkömmlichen, eher schlanken Abscheidetrommeln, die eine überwiegende Längserstreckung aufweisen. Hierdurch können sich unter anderem auch Vorzüge in Bezug auf eine Einbausituation der Abscheidetrommel innerhalb des Zyklonsaugers ergeben.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Zyklonsauger in einer dreidimensionalen Ansicht von außen,
2 eine Abscheideeinrichtung des Zyklonsaugers in einer dreidimensionalen Ansicht,
3 die Abscheideeinrichtung in einer weiteren Ansicht,
4 eine Abscheidetrommel gemäß einer alternativen Ausführungsform,
5 verschiedene Trommelumfangsabschnitte einer Abscheidetrommel,
6a eine Prinzipskizze einer Abscheideeinrichtung in einem Querschnitt,
6b eine Abscheideeinrichtung gemäß einer möglichen Ausführungsform in einem Querschnitt,
7 eine Schnittansicht der Abscheideeinrichtung gemäß 6a, VII,
8 einen Übergangsbereich zwischen einem Spoiler der Abscheidetrommel und einer Behälteröffnung eines Grobgutauffangbehälters der Abscheideeinrichtung,
9 ein Gitter für einen Luftaustrittsweg der Abscheideeinrichtung.

Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt zunächst einen beispielhaften Zyklonsauger 1 mit einer als abnehmbares Vorsatzgerät ausgebildeten Saugdüse 2 und einem Basisgerät 20. Der Zyklonsauger 1 ist hier lediglich beispielhaft als Handstaubsauger ausgebildet, kann jedoch alternativ auch als Bodenstaubsauger ausgebildet sein, bei welchem zwischen einer an einem Saugrohr angeordneten Saugdüse 2 und einem auf einem Boden abrollenden Basisgerät 20 ein flexibler Saugschlauch Verwendung findet. Ebenso kann es sich bei dem Zyklonsauger 1 auch um ein akkubetriebenes Gerät handeln. Darüber hinaus kann der Zyklonsauger 1 als sich selbsttätig fortbewegendes Sauggerät ausgebildet sein.
Bei dem hier gewählten Beispiel weist der Zyklonsauger 1 einen längenveränderbaren Stiel 21 sowie einen daran angeordneten Griff 22 mit einem Schalter 14 auf. Der Stiel 21 kann beispielsweise teleskopierbar ausgebildet sein, so dass ein Nutzer die Position des Griffs 22 individuell auf seine Körpergröße einstellen kann. Der Schalter 14 dient beispielsweise zum An- und Ausschalten des Zyklonsaugers 1. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Schalters 14 eine bestimmte Leistungsstufe eines Gebläses, eine Drehzahl eines Reinigungselementes, wie beispielsweise eine Borstenwalze, oder ein anderer Geräteparameter gewählt werden kann.
Die 2 und 3 zeigen eine beispielhafte Ausführung einer Abscheideeinrichtung 3 des Zyklonsaugers 1. Die Abscheideeinrichtung 3 weist eine Abscheidetrommel 4 mit einer Längsachse 5 auf. Darüber hinaus weist die Abscheidetrommel 4 einen Strömungseintrittsweg 6 für mit Sauggut angereicherte Luft, einen Luftaustrittsweg 7 zum Austritt von gereinigter Luft, und einen Partikelaustrittsweg 8 zum Abscheiden von Grobgutpartikeln in einen in Strömungsrichtung dahinterliegenden Grobgutauffangbehälter 10 auf. Die Abscheidetrommel 4 und der Grobgutauffangbehälter 10 sind über eine Partikelaustrittsöffnung 9 des Partikelaustrittsweges 8 und eine Behälteröffnung 19 des Grobgutauffangbehälters 10 miteinander verbunden, wobei in dem Übergangsbereich ein Spoiler 18 (siehe insbesondere 6a, 6b und 8) an der Abscheidetrommel 4 vorgesehen ist. Die Abscheidetrommel 4 weist zwei in Längsrichtung der Längsachse 5 gegenüberliegende Stirnseiten 11 auf, welche Luftaustrittsöffnungen 12 für die gereinigte Luft darstellen. Die Stirnseiten 11 weisen hier beispielsweise Gitter 13 mit jeweils einer Vielzahl von Gitteröffnungen 15 auf, die von einer Gittermitte 16 bis zu einem Gitterrand 17 verteilt sind, hier beispielsweise in gleichmäßiger Anordnung sowie mit gleich großem Öffnungsquerschnitt.
Die Abscheidetrommel 4 weist einen Trommeldurchmesser D_T und eine Trommellänge L, gemessen in Erstreckungsrichtung der Längsachse 5, auf. Die Trommelwandung 27 der Abscheidetrommel 4 ist bezogen auf die axiale Richtung eben, d. h. der Trommeldurchmesser D_T ist in Richtung der Längsachse 5 konstant.
Demgegenüber zeigt 4 beispielhaft eine Abscheidetrommel 4 mit einer in Axialrichtung gewölbten Trommelwandung 27, so dass der Trommeldurchmesser D_T axial von außen nach innen variiert.
5 zeigt beispielhaft alternativ ausgebildete Trommelumfangsabschnitte 23, 24, 25, 26, welche zur besseren Veranschaulichung parallel zu der Längsachse 5 geschnitten sind. Der Trommelumfangsabschnitt 23 weist beispielsweise eine - bezogen auf die Erstreckungsrichtung der Längsachse 5 oder Abscheidetrommel 4 - ebene Schnittkante auf. Der Trommelumfangsabschnitt 24 weist alternativ die Form eines Kreisabschnittes auf. Der Trommelumfangsabschnitt 25 ist im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, während der Trommelumfangsabschnitt 26 V-förmig geformt ist. Die gezeigten Trommelumfangsabschnitte 23, 24, 25, 26 können als alternative Ausbildungen der Trommelwandung 27 verstanden werden. Es ist jedoch auch möglich, dass diese gemeinsam in einer Hintereinanderanordnung die Trommelwandung 27 bilden, wobei beispielsweise manche Umfangsabschnitte eben geformt sind, während in Umfangsrichtung darauffolgende Abschnitte beispielsweise eine sphärische Wölbung aufweisen.
Die 6a und 6b zeigen Querschnitte einer Abscheideeinrichtung 3, wobei 6a eine idealisierte Skizzendarstellung zeigt und die Abscheideeinrichtung 3 gemäß 6b eine praxisrelevante Ausführung darstellt. Gezeigt ist die Abscheidetrommel 4 mit dem tangential dazu orientierten Strömungseintrittsweg 6 sowie dem im Wesentlichen ebenfalls tangential orientierten Partikelaustrittsweg 8. Die Abscheidetrommel 4 weist im Bereich der Partikelaustrittsöffnung 9 des Partikelaustrittsweges 8 einen Spoiler 18 auf, welcher die Behälteröffnung 19 des Grobgutauffangbehälters 10 zumindest teilweise abschattet, so dass ein Hinterschnitt in Strömungsrichtung hinter dem Spoiler 18 gebildet wird. Der Strömungseintrittsweg 6 und der Partikelaustrittsweg 8 können zueinander einen Winkel aufweisen, welcher in einem Bereich von ca. 10 Grad bis 270 Grad liegt. Der Winkel bemisst sich zwischen einer Längsachse des Strömungseintrittsweges 6 und einer Längsachse des Partikelaustrittsweges 8. Hier beträgt dieser Winkel beispielsweise ungefähr 180 Grad, da der Strömungseintrittsweg 6 und der Partikelaustrittsweg 8 im Wesentlichen antiparallel zueinander verlaufen.
7 zeigt die Abscheideeinrichtung 3 gemäß der Betrachtungsrichtung VII in den 6a und 6b. Erkennbar sind die Stirnseiten 11 der Abscheidetrommel 4 nicht parallel zueinander orientiert, sondern weisen einen Winkel α zueinander auf, der hier beispielsweise ungefähr 20 Grad beträgt. Die an den Stirnseiten 11 angeordneten Gitter 13 (in 7 nicht dargestellt) sind beispielhaft eben ausgebildet, wobei es alternativ auch möglich wäre, dass diese zum Beispiel konkav in das Innere der Abscheidetrommel 4 hineingewölbt sind, oder konvex aus der Abscheidetrommel 4 hinausweisen.
8 zeigt einen Übergangsbereich zwischen der Abscheidetrommel 4 und dem Grobgutauffangbehälter 10. In diesem Übergangsbereich weist die Abscheidetrommel 4 den Spoiler 18 auf, der die Behälteröffnung 19 teilweise abschattet. Ein Winkel β, welcher sich zwischen einer Geraden, die von der Längsachse 5 der Abscheidetrommel 4 zu der Stirnseite des Spoilers 18 reicht, und einer geradlinigen Fortsetzung des Partikelaustrittsweges 8 ergibt, beträgt hier beispielsweise ungefähr 40 Grad. Alternativ wären auch andere Winkel in einem Bereich von 0 Grad bis 90 Grad möglich, wobei kleine Winkel β zu einer verstärkten Durchströmung des Grobgutauffangbehälters 10 führen, während große Winkel β die Abscheiderate verschlechtern. Bevorzugt liegt der Winkel β in einem Winkelbereich von 25 Grad bis 65 Grad.
9 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Gitters 13 für die Stirnseiten 11 der Abscheidetrommel 4. Hier weist das Gitter 13 beispielsweise eine Vielzahl von Gitteröffnungen 15 auf, die ausgehend von einer Gittermitte 16 des Gitters 13 hin zu einem Gitterrand 17 des Gitters 13 kleiner werdende Öffnungsdurchmesser D_Ö aufweisen.
Die Erfindung funktioniert nun so, dass Partikel mittels eines nicht dargestellten Gebläses durch den geraden (6a) oder gekrümmten (6b) Strömungseintrittsweg 6 in die Abscheidetrommel 4 gelangen. Dort wird die Partikelströmung in Umfangsrichtung der Trommelwandung 27 der Abscheidetrommel 4 zu der Partikelaustrittsöffnung 9 geführt, welche die Abscheidetrommel 4 strömungstechnisch mit dem Grobgutauffangbehälter 10 verbindet. Die Abscheidung von Grobgutpartikeln in den Grobgutauffangbehälter 10 erfolgt aufgrund der Zentrifugalkraft und baulichen Gegebenheiten der Abscheidetrommel 4. Insbesondere wird ein Grenzdurchmesser, welcher bestimmt, ob Partikel in den Grobgutauffangbehälter 10 gelangen können, durch den (gegebenenfalls lokalen) Trommeldurchmesser D_T und eine dort vorliegende Strömungsgeschwindigkeit der Partikel bestimmt. Darüber hinaus bestimmt der den Partikelaustrittsweg 8 begrenzende Spoiler 18, welche Partikel die Partikelaustrittsöffnung 9 passieren können. Insbesondere bestimmt der Spoiler 18 aufgrund seiner Form und Größe einerseits den Grenzdurchmesser zur Trennung von Grobgut- und Feingutpartikeln bzw. Partikeln und Luft, andererseits unterbindet dieser die Ausbildung einer sekundären Wirbelströmung und den damit verbundenen Wiedereintrag von bereits in dem Grobgutauffangbehälter 10 abgeschiedenen Partikeln zurück in die Abscheidetrommel 4. Der mittels des Spoilers 18 freigegebene Winkelbereich der Partikelaustrittsöffnung 9 liegt vorzugsweise zwischen 25 Grad und 65 Grad, um einerseits eine zufriedenstellende Abscheiderate zu erzielen und andererseits Partikel unterhalb des Grenzdurchmessers in der Abscheidetrommel 4 zurückzuhalten.
Die Trommellänge L der Abscheidetrommel 4 entspricht im Wesentlichen vorzugsweise der Breite der Partikelaustrittsöffnung 9, wobei die Stirnseiten 11 aber nicht-parallel zueinander orientiert sein können, um den Luftstrom entlang der Trommelwandung 27 zwischen dem Strömungseintrittsweg 6 und dem Partikelaustrittsweg 8 auf einer relativ hohen Geschwindigkeit zu halten. Der nach dem Abscheiden der Grobschmutzpartikel innerhalb der Abscheidetrommel 4 verbleibende Luftstrom inklusive der Feinstaubpartikel, deren Durchmesser unterhalb des definierten Grenzdurchmessers liegt, verlässt die Abscheidetrommel 4 anschließend durch die Stirnseiten 11 der Abscheidetrommel 4 und kann beispielsweise einem in Strömungsrichtung nachfolgenden Feinstaubfilter zugeführt werden. Die den Stirnseiten 11 zugeordneten Gitter 13 leiten bezogen auf den Innenraum der Abscheidetrommel 4 einerseits die zirkulierende Strömung, erlauben jedoch den stirnseitigen Austritt der Luft und Feinstaubpartikel. Vorzugsweise sind die Gitter 13 konkav ausgebildet, d. h. in Richtung des jeweils gegenüberliegenden Gitters 13 gewölbt, so dass über einen möglichst langen Zeitraum eine hohe Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet werden kann. Die Abscheidung kann des Weiteren durch besondere Formgestaltungen (siehe 5) der Trommelwandung 27 der Abscheidetrommel 4 optimiert werden, wobei die Partikelströmung innerhalb der Abscheidetrommel 4 beispielsweise durch einen gekrümmten Trommelumfangsabschnitt 24 oder einen V-förmig ausgebildeten Trommelumfangsabschnitt 26 näher im Bereich einer axialen Mitte (bezogen auf die Längsachse 5) der Abscheidetrommel 4 geführt werden kann.
Gemäß den hier dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 3 befinden sich der Strömungseintrittsweg 6 und der Partikelaustrittsweg 8 bezogen auf die Erstreckung der Längsachse 5 mittig in der Abscheideeinrichtung 3. Die Luftaustrittsöffnungen 12 mit den Gittern 13 sind des Weiteren symmetrisch zu einer axialen Symmetrieebene der Abscheidetrommel 4 angeordnet. Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, können die Gitter 13 auch konvex oder kegelförmig ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, dass die Gitter 13 eine andere Anzahl, Anordnung, Ausbildung und Größenordnung der Gitteröffnungen 15 aufweisen. Insbesondere können die Gitteröffnungen 15 auch zueinander identische Öffnungsdurchmesser D_Ö aufweisen, äquidistant oder mit variablem Abstand zueinander angeordnet sein. Die Trommelwandung 27 der Abscheidetrommel 4 kann darüber hinaus auch schraubenförmig ausgebildet sein, so dass sich der Trommeldurchmesser D_T entlang des Umfangs der Abscheidetrommel 4 ändert. Hierdurch kann der Abscheidevorgang für die Grobgutpartikel begünstigt werden. Insgesamt erhält die Abscheidetrommel 4 der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 3 bevorzugt eine äußere Gestalt, bei welcher die Trommellänge L kleiner ist als der Trommeldurchmesser D_T . Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Abscheidung eines überwiegenden Teils der Grobgutpartikel innerhalb von weniger als einer vollständigen Zirkulation innerhalb der Abscheidetrommel 4. Sofern es dadurch zu einer nicht scharfen Trennung in Grobgutpartikel und Feingutpartikel kommt, sorgen die an den Stirnseiten 11 angeordneten Gitter 13 gegebenenfalls für eine Speicherung nicht abgeschiedener Grobgutartikel innerhalb der Abscheidetrommel 4, bevor diese dann nach beispielsweise einem weiteren Zirkulationsumlauf die Abscheidetrommel 4 durch die Partikelaustrittsöffnung 9 verlassen können und in dem Grobgutauffangbehälter 10 gesammelt werden.
Bezugszeichenliste

1: Zyklonsauger
2: Saugdüse
3: Abscheideeinrichtung
4: Abscheidetrommel
5: Längsachse
6: Strömungseintrittsweg
7: Luftaustrittsweg
8: Partikelaustrittsweg
9: Partikelaustrittsöffnung
10: Grobgutauffangbehälter
11: Stirnseite
12: Luftaustrittsöffnung
13: Gitter
14: Schalter
15: Gitteröffnung
16: Gittermitte
17: Gitterrand
18: Spoiler
19: Behälteröffnung
20: Basisgerät
21: Stiel
22: Griff
23: Trommelumfangsabschnitt
24: Trommelumfangsabschnitt
25: Trommelumfangsabschnitt
26: Trommelumfangsabschnitt
27: Trommelwandung
DÖ: Öffnungsdurchmesser
DT: Trommeldurchmesser
L: Trommellänge
α: Winkel
β: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015106663 A1 [0003]

Claims

Zyklonsauger (1) mit einer Saugdüse (2), einer Abscheideeinrichtung (3) und einem Gebläse, welches eingerichtet ist, während eines Saugbetriebs des Zyklonsaugers (1) sauggutbeladene Luft durch die Saugdüse (2) in die Abscheideeinrichtung (3) einzusaugen, wobei die Abscheideeinrichtung (3) eine zylindrische Abscheidetrommel (4) mit einer Längsachse (5), einem tangentialen Strömungseintrittsweg (6), einem axialen Luftaustrittsweg (7) und einem separat zu dem Luftaustrittsweg (7) ausgebildeten Partikelaustrittsweg (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelaustrittsweg (8) eine in eine tangentiale Richtung der Abscheidetrommel (4) weisende Partikelaustrittsöffnung (9) aufweist, so dass ein Partikelluftstrom die Abscheidetrommel (4) im Wesentlichen quer zu der Längsachse (5) verlassen kann.
Zyklonsauger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelaustrittsweg (8) und/ oder der Strömungseintrittsweg (6) in einer orthogonal zu der Längsachse (5) der Abscheidetrommel (4) orientierten Querschnittsebene der Abscheidetrommel (4) liegen.
Zyklonsauger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung (3) in Strömungsrichtung hinter der Partikelaustrittsöffnung (9) einen Grobgutauffangbehälter (10) aufweist.
Zyklonsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftaustrittsweg (7) zwei an jeweils einer von zwei gegenüberliegenden Stirnseiten (11) der Abscheidetrommel (4) ausgebildete Luftaustrittsöffnungen (12) aufweist.
Zyklonsauger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnungen (12) Gitter (13) aufweisen, wobei die Gitter (13) insbesondere konkav in Richtung des jeweils gegenüberliegenden Gitters (13) gewölbt sind.
Zyklonsauger (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (11) der Abscheidetrommel (4) nicht-parallel zueinander ausgebildet sind, insbesondere in einem spitzen Winkel (α) zueinander orientiert sind, besonders bevorzugt einen Winkel von 30 Grad bis 60 Grad zwischen sich einschließen.
Zyklonsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftaustrittsweg (7) einen Feinstaubfilter aufweist, wobei der Feinstaubfilter in Strömungsrichtung der durch das Gitter (13) aus der Abscheidetrommel (4) ausströmenden Luftströmung bevorzugt hinter dem Gitter (13) angeordnet ist.
Zyklonsauger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (13) eine Vielzahl von Gitteröffnungen (15) aufweist, wobei die Gitteröffnungen (15) in eine Richtung ausgehend von einer Gittermitte (16) zu einem Gitterrand (17) einen Größenverlauf mit abnehmendem Öffnungsdurchmesser (D_Ö) aufweisen.
Zyklonsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidetrommel (4) benachbart zu der Partikelaustrittsöffnung (9) einen Spoiler (18) aufweist, welcher nicht bündig an einen Grobgutauffangbehälter (10) der Abscheideeinrichtung (3) anschließt, so dass der Spoiler (18) stegartig einen Teilbereich einer Behälteröffnung (19) des Grobgutauffangbehälters (10) verdeckt.
Zyklonsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Trommeldurchmesser (D_T) der Abscheidetrommel (4) größer ist als eine maximale Trommellänge (L) der Abscheidetrommel (4) in Richtung der Längsachse (5).