DE1403629B2 - Einrichtung zur erzeugung einer drehbewegung eines fluidums in einer kammer von kreisfoermigem grundriss - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Er- rotierenden Partikels umgekehrt proportional zu dem zeugung einer Drehbewegung eines Fluidums in einer Rotationsradius des Partikels verhält. Der Satz von Kammer von kreisförmigem Grundriß, insbesondere der Erhaltung des Impulses kommt dadurch voll zur Mundstück für eine Saugeinrichtung zum Reinigen Geltung, daß die Kammer die Form einer flachen von Oberflächen, mit wenigstens einer tangential am 5 Zylinderscheibe hat, in der das Fluidum Bewegungen Umfang in die Kammer mündenden Düse und mit nur in einer Ebene quer zur Rotationsachse ausführt, einer zentrisch in der Kammer angeordneten Auslaß- Diese Formgebung führt dazu, daß die Tangentialöffnung, wobei der Fluidumsstrom aus den Einlaß- geschwindigkeit überproportional ansteigt. Öffnungen durch die Kammer hindurch in die Auslaß- Wird der Wirbel an den Stellen, an denen sich seine

Öffnung fließt. io Tangentialgeschwindigkeit beträchtlich vergrößert hat,

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (deutsche mit einer zu reinigenden Oberfläche in Kontakt gePatentschrift 948 081) in Form einer Reinigungs- bracht, so erfolgt dort eine besonders intensive Reinimaschine hat die Kammer die Form einer mit Ab- gung.

stand auf der Fußbodenoberfläche befindlichen, sich Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der

nach oben verjüngenden Haube nach Art eines Kegel- 15 Durchmesser der Kammer wenigstens viermal größer stumpfes. Der Haube wird aus Düsen unter Gefälle als die Höhe der Kammer. Auch ist es zweckmäßig, ein Reinigungsmittel zugeführt, und das Gemisch aus daß das Verhältnis der Differenz zwischen dem Durchdem Reinigungsmittel und der Luft, die zwischen der messer der Kammer und dem der Auslaßöffnung zur Haube und der zu behandelnden Fußbodenoberfläche Höhe der Kammer wenigstens 5 :1 ist. Dadurch wird zutritt, wird oben aus der Haube abgesaugt. Die Düsen 20 eine ausreichende Erhöhung bzw. Verstärkung der für das Reinigungsmittel sind tangential angeordnet, Tangentialgeschwindigkeit gewährleistet, so daß der radial in den Spalt zwischen der Haube Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung

und der zu behandelnden Fußbodenoberfläche ein- führt von der Auslaßöffnung zur Rückkopplung eine tretenden Luft eine gewisse Tangentialgeschwindigkeit Leitung über ein einstellbares Ventil zu der tangential aufgeprägt wird. Diese Tangentialgeschwindigkeit soll 25 am Umfang in die Kammer mündenden Düse. Auf die Flüssigkeit besonders gleichmäßig auf dem Boden diese Weise ist eine einstellbare Rückkopplung erzielt, verteilen. Eine merkliche Vergrößerung dieser Tan- mit der die Wirbelverstärkung bzw. Erhöhung der gentialgeschwindigkeit tritt dabei nicht auf, sie läßt Tangentialgeschwindigkeit einstellbar ist. sich auch nicht ohne weiteres erreichen. An Hand der Zeichnung soll die Erfindung nach-

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung der 30 folgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert eingangs genannten Art in Form eines Staubsauger- werden. In den Zeichnungen stellt dar ■ '

mundstücke (deutsche Patentschrift 633 633) wird F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfin-

durch tangential am Umfang in die runde Kammer dungsgemäßen Einrichtung an einem Staubsauger, einströmende Luft ein Wirbel erzeugt. Die Kammer F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

erweitert sich nach oben hin in einen Luftabzugs- 35 F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 2, kanal. Da die in die Kammer einströmende Luft F i g. 4 eine abgeänderte Einrichtung im Schnitt,

unmittelbar nach Eintritt in den Luftabzugskanal ent- F i g. 5 eine gebrochen dargestellte Ansicht von

weicht, tritt keine Vergrößerung oder Verstärkung der unten der Ausführungsform nach F i g. 4. Wirbelgeschwindigkeit auf, zumal der Wirbelradius Bei dem in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungs-

zum Luftabzugskanal hin zunimmt. Die Strömungs- 40 beispiel besitzt der Staubsauger eine Kammer 10. geschwindigkeit der Luft ist also an keiner Stelle, an Diese Kammer hat einen zylindrischen Aufbau und der sie mit der zu reinigenden Oberfläche in Kontakt ist aus einer zylindrischen Seitenwand 11 und einer ist, größer als in den tangentialen Einlaßkanälen zu Deckelwand 12 gebildet. Der Boden des Zylinders ist der Kammer. vorzugsweise vollständig offen, jedoch vermindert

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 45 ein teilweiser Verschluß, d.h.--ein Verschluß bei eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu großen Radien, die Wirksamkeit der Vorrichtung schaffen, mit der auf einfache Weise und bei geringem nicht entscheidend. Schlitze oder andere Öffnungen 13 Leistungsbedarf eine starke Zunahme der Tangential- können in der Zylinderwand 11 vorgesehen sein, um geschwindigkeit in der Kammer erzielt ist, so daß bei dem Fluidum eine Eintrittsmögliehkeit in die Zylinder-Kontakt des Wirbels mit einer zu reinigenden Ober- 50 kammer zu geben. Da die Schlitze 13 im Ausführungsfläche eine besonders gute Reinigung erfolgt. beispiel der F i g. 1 bis 3 nicht tangential gerichtet Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß oder abgeschirmt sind, können sie auch nicht als die Kammer die Form einer flachen Zylinderscheibe Düsen zum Erzielen einer starken Tangentialgeschwinhat und der Durchmesser der Auslaßöffnung klein ist digkeit dienen. Die Schlitze 13 sind zudem beim im Verhältnis zum Kammerdurchmesser. 55 Staubsaugen von Teppichen nicht einmal unbedingt Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in vor- erforderlich.

teilhafter Weise erreicht, daß der Strömungsquer- In Axialrichtung ist in der Deckelwand 12 eine

schnitt für das strömende Medium vom Randbereich Auslaßöffnung 14 vorgesehen, die sich in einen zum Zentrum hin rapide abnimmt, so daß sich ent- längeren zylindrischen Kanal IS fortsetzt. Der Kanal sprechend die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert, 60 15 endet in einer zweiten größeren Kammer 16, in der und zwar auch die Umfangskomponente. Diese Ver- ein Elektromotor 17 mit Gebläse 18 angebracht ist. größerung der Umfangskomponente der Geschwindig- Eine Auslaßöffnung 19 ist in der zweiten Kammer 16 keit erfolgt nicht allein umgekehrt proportional der koaxial zum Kanal 15 vorgesehen. Die Auslaßöffnung Abnahme des Strömungsquerschnittes, d. h. also der 19 führt zu einem kurzen Schlauch 20, der seinerseits Abnahme des Radius, sondern umgekehrt propor- 65 in einen üblichen Filterbeutel 21 mündet. An der tional der Abnahme des Quadrates des Radius. Diese Kammer 16 ist ein Führungsstiel 22 mit einem Hand-Tatsache läßt sich an Hand des Impulssatzes erklären, griff 23 angelenkt, gemäß dem sich die Tangentialgeschwindigkeit eines Die Leitungen 24, die an einer Öffnung 25 in der

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Nähe der Auslaßöffnung 19 in der zweiten Kammer 16 beginnen und in Düsen 26 und 26' innerhalb der Kammer 10 enden, dienen als Rückkopplungswege für das Fluidum. Die Düsen 26 und 26' sind in der Nähe der zylindrischen Wand 11 angeordnet und geben das Fluidum in Richtung des Zylinderumfanges, also tangential ab, im Beispiel der F i g. 3 im Uhrzeigersinn um die Auslaßöffnung 14 herum. In der Leitung 24 befindet sich ein Ventil 27, das zum Regulieren der Strömung zu den Düsen 26 und 26' dient. Hierdurch läßt sich die Umfangsgeschwindigkeit des in der Kammer 10 erzeugten Wirbels einstellen.

Die Düsen 26 und 26' dienen dazu, eine tangential oder in Umfangsrichtung gerichtete Luftströmung bei einem großen Radius der durch das Gebläse 18 erzeugten Radialströmung innerhalb der Kammer 10 zu überlagern. Schon eine sehr geringe Tangentialströmung kann bei einem großen Radius eine sehr rasche Rotation bei kleinen Radien veranlassen. Im Zentrum des Wirbels kann die Rotation dabei theoretisch sogar unendlich groß werden. Bei realen viskosen Fluiden bildet sich jedoch um das Zentrum des Wirbels ein Kern von kleinem Durchmesser aus, der als eine Einheit rotiert und bei dem die Rotationsgeschwindigkeit in Richtung auf das Wirbelzentrum nicht mehr weiter zunimmt.

Das Abziehen der sehr rasch rotierenden Luft aus der Kammer 10 über den Kanal 15 wird durch eine Archimedes-Spirale 28 erleichtert. Diese Spirale befindet sich mit ihrem unteren Ende in der Kammer 10 und erstreckt sich durch den Kanal 15 hindurch, und zwar mit einem Steigungssinn, der mit der Rotationsrichtung des Fluidums in dem Wirbel koinzidiert. Auf diese Weise wird das sehr rasch rotierende Fluidum in dem Wirbel zur Auslaßöffnung 14 hin abgelenkt und beim Durchströmen des Kanals 15 in weiterer Rotation gehalten. Durch diese Erleichterung des Abziehens des rotierenden Mediums aus der Kammer 10 mittels der Spirale 28 ergibt sich eine geringere Strömungsimpedanz, als sie der Kanal 15 ohne die Spirale bilden würde. Hierdurch wird die Wirbelgeschwindigkeit zum Vergrößern der Strömung durch den Kanal 15 ausgenutzt und damit die Reinigungswirkung der Einrichtung gesteigert.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung in Form eines Staubsaugers, der hauptsächlich für das Reinigen von Teppichen u. dgl. ausgelegt ist, kann etwa folgende Abmessungen besitzen:

Außendurchmesser der Kammer 10 12 Zoll

Innendurchmesser des Kanals 15 1 Zoll

Höhe der zylinderischen Wand 11 etwa... ¹ Bei dem in F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung fehlen die Leitungen 24 und die Düsen 26 und 26'. Die Tangentialströmung wird durch Leitbleche 30 hervorgerufen, die sich in der Nähe von Öffnungen 31 in der zylindrischen Wand der Wirbelkammer 10 befinden und zu diesen Öffnungen geeignet orientiert sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden also die Öffnungen 31 zusammen mit den Leitblechen 30 die im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Düsen. Vorzugsweise liegen die Leitbleche 30 im spitzen Winkel zum Umfang der Kammer 10, jedoch sind auch Winkel von 45° und mehr noch wirksam.

Die Düsen 26 und 26' können auch zusammen mit den Leitblechen 30 angeordnet werden, falls dies gewünscht wird. Hierbei unterstützt jede der Einrichtungen zum Erzeugen, einer Tangentialströmung die andere.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung eines Fluidums in einer Kammer von kreisförmigem Grundriß, insbesondere Mundstück für eine Saugeinrichtung zum Reinigen von Oberflächen, mit wenigstens einer tangential am Umfang in die Kammer mündenden Düse und mit einer zentrisch in der Kammer angeordneten Auslaßöffnung, wobei der Fluidumsstrom aus den Einlaßöffnungen durch die Kammer hindurch in die Auslaßöffnung fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) die Form einer flachen Zylinderscheibe hat und der Durchmesser der Auslaßöffnung (14) klein ist im Verhältnis zum Kammerdurchmesser.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kammer (10) wenigstens viermal größer ist als die Höhe der Kammer (10).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Differenz zwischen dem Durchmesser der Kammer (10) und dem der Auslaßöffnung (14) zur Höhe der Kammer (10) wenigstens 5 :1 ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Auslaßöffnung (14) zur Rückkopplung eine Leitung (24) über ein einstellbares Ventil (27) zu der tangential am Umfang in die Kammer (10) mündenden Düse (26) führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen