DE19620091A1 - Staubsauger mit hydraulischem Rotationsparaboloid - Google Patents
Staubsauger mit hydraulischem RotationsparaboloidInfo
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- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
- A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
- A47L9/18—Liquid filters
- A47L9/182—Separating by passing the air over a liquid bath
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
- B01D47/02—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent by passing the gas or air or vapour over or through a liquid bath
-
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Description
Wer kennt nicht den unangenehmen Geruch, der nach dem Staubsaugen trotz
moderner Mikrofiltertechnik in einem "entstaubten" Raum zurückbleibt. Staub
in der Luft ist nicht nur eine Frage der Wohnkultur, sondern betrifft auch alle
Aspekte des gesunden Wohnens.
Es sind zahlreiche Staubsauggeräte auf dem Markt, die in unterschiedlicher
Weise und Qualität Staub absaugen. Neben Staubsaugern, die mit
Gewebefiltertechnik arbeiten, sind auch Systeme im Einsatz, die das angesaugte
Luft-Staub-Gemisch, im folgenden Rohgas genannt, mit einer Flüssigkeit in
Kontakt bringen und so den Staub abscheiden.
Die folgende Aufstellung gibt einen Überblick über bereits patentierte Systeme:
/1/ DE-Patent 2 94 685 Rohgas streicht über Wasseroberfläche und wird mit Wasser besprüht
/2/ US-Patent 2114780 Rohgas streicht über Wasseroberfläche, Wasser wird aufgewirbelt
/3/ EP-Patent 0002402 Rohgas durchläuft Sprühvorrichtung und danach ein Wasserbad, Prallbleche sind für die Abscheidung der Waschflüssigkeit vorgesehen
/4/ DE-Patent 40 24 236 Rohgas wird durch eine Flüssigkeit durchgeführt und vor dem Eintritt ins Wasser durch streifenförmige Austrittsöffnungen in kleinere Luftblasen aufgeteilt, über mögliche Verstopfungsprobleme ist nichts aus gesagt
/5/ DE-Patent 41 07 535 Rohgas durchläuft ein mehrstufiges Flüssigkeits filterungssystem mit einem speziellen Steuerungs mechanismus, aufwendiges Konzept
/6/ G 9105213.0 Rohgas durchläuft zunächst Rohfilter und danach einen Venturi-Wäscher mit Zyklonabscheidung, Aneinanderreihung von verschiedenen Filtersystemen
/7/ DE-Patent 41 01 306 Rohgas gelangt über eine Einlaßdüse in ein Wasser bad, zum Reinigen des Wasserbades muß der gesamte Hauptbehälter abgebaut werden.
/1/ DE-Patent 2 94 685 Rohgas streicht über Wasseroberfläche und wird mit Wasser besprüht
/2/ US-Patent 2114780 Rohgas streicht über Wasseroberfläche, Wasser wird aufgewirbelt
/3/ EP-Patent 0002402 Rohgas durchläuft Sprühvorrichtung und danach ein Wasserbad, Prallbleche sind für die Abscheidung der Waschflüssigkeit vorgesehen
/4/ DE-Patent 40 24 236 Rohgas wird durch eine Flüssigkeit durchgeführt und vor dem Eintritt ins Wasser durch streifenförmige Austrittsöffnungen in kleinere Luftblasen aufgeteilt, über mögliche Verstopfungsprobleme ist nichts aus gesagt
/5/ DE-Patent 41 07 535 Rohgas durchläuft ein mehrstufiges Flüssigkeits filterungssystem mit einem speziellen Steuerungs mechanismus, aufwendiges Konzept
/6/ G 9105213.0 Rohgas durchläuft zunächst Rohfilter und danach einen Venturi-Wäscher mit Zyklonabscheidung, Aneinanderreihung von verschiedenen Filtersystemen
/7/ DE-Patent 41 01 306 Rohgas gelangt über eine Einlaßdüse in ein Wasser bad, zum Reinigen des Wasserbades muß der gesamte Hauptbehälter abgebaut werden.
Die im folgenden beschriebene Erfindung hat zum Ziel, eine Alternative zu den
obengenannten Systemen in Bezug auf Funktion, Einsatzmöglichkeiten und
baulichem Aufwand aufzuzeigen und zu realisieren.
Für die technische Realisierung einer optimalen Entstaubung von Rohgas
wird folgende Anforderungsliste zugrunde gelegt:
- - gute Abscheidung von Staub, besonders von Feinstaub, durch gezielte Führung und Beeinflussung des Rohgasstromes im Wasserbad
- - keine Geruchsbelästigung beim Staubsaugen
- - hoher Rohgasdurchsatz
- - wenig Energieaufwand beim Staubsaugen
- - Verzicht auf Papier- bzw. auf Mikrofilter
- - einfaches konstruktives Konzept zur Erzielung minimaler Herstellungskosten
- - leichte Bedienung
- - einfache Entfernung des Staubes aus dem Wasserbad.
Ziel der Erfindung ist es, ein Staubsauggerät anzugeben, das die genannte
Anforderungsliste möglichst effektiv erfüllt.
Drei in der Technik bedeutsame Staubabscheidungsmöglichkeiten sind durch den
Filterentstauber, den Zyklonabscheider und den Gaswäscher realisiert.
Der Filterentstauber soll aus den weiteren Überlegungen ausgeklammert werden.
Beim Zyklonabscheider werden die Staubkörner aus dem Luftstrom durch
Zentrifugalkraft, die durch den Drall der Strömung entsteht, ausgeschieden. Für
die Abscheidung von Feinstaub ist der Zyklon nicht ideal, da Staub durch
Sekundärströmung über das Tauchrohr ins Freie gelangen kann und dann nicht
aus dem Reingas ausgeschieden wird.
Beim Gaswäscher wird dem mit Staubteilchen beladenen Luftstrom fein ver
düstes Wasser zugeführt, das die feinen Staubkörner bindet. Grobstaub läßt sich
mit diesem Verfahren kaum ausscheiden.
Das Fliehkraftprinzip des Zyklonabscheiders und das Benetzungsprinzip des
Gaswäscher lassen sich mit dem hydraulischen Rotationsparaboloid geschickt
kombinieren.
Wird ein zylindrisches Gefäß bis einer bestimmten Höhe mit Wasser gefüllt und
in Rotation versetzt, so nimmt das Wasser nach einiger Zeit die Winkel
geschwindigkeit des Gefäßes an. Auf jedes Fluidteilchens im Bereich des freien
Spiegel s wirkt dann die Gewichtskraft dm g und die vom variablen Radius r
abhängige Fliehkraft dm ω² r. Diese beiden Kraftkomponenten bestimmen die
freie Form der Oberfläche. Die Rotationskurve bzw. die Meridianlinie ergibt
eine Parabel, die freie Oberfläche entspricht der Form eines
Rotationsparaboloids zweiten Grades.
Das Rotationsparaboloid stellt im Vergleich zur kreisförmigen Wasserober
fläche des stillstehenden Gefäßes eine deutlich größere Wasseroberfläche zur
Verfügung. Dies ist ein willkommenes Phänomen, wenn die Benetzungsfähigkeit
der Wasseroberfläche für Staubkörner und für Wassertröpfchen genutzt werden
soll. Gleichzeitig herrscht im Grenzschichtbereich der Wasseroberfläche eine
Strömung, die angrenzende Partikel in Rotation versetzt und somit ein
Fliehkraftfeld Richtung Wasseroberfläche erzeugt, wodurch Staubkörner und
Wassertröpfchen gebunden werden können.
Das Einbringen des Rohgases in die rotierende Flüssigkeit bedarf besonderer
Überlegungen. In Bild 1a, Bild 1b und Bild 1c sind verschiedene Prinzip
kombinationen dargestellt.
Allen gemeinsam ist das Einströmen eines Rohgasmediums auf bzw. in eine
rotierende paraboloidförmige Wasseroberfläche, wodurch das von Staubkörnern
zu reinigende Rohgas mit Wasser bzw. mit zerstäubtem Wasser in Berührung
gebracht wird. Das Rohgas wird zentral von oben zugeführt und erfährt im
Bereich der Austrittsdüse eine Umlenkung und Richtungsumkehr.
Findet der Rohgasaustritt über der Wasseroberkante statt (Bild 1a, Bild 1b und
Bild 1c, Fälle 1.1, 1.2 und 1.3), treten Trägheits- bzw. Fliehkräfte auf, die eine
Bewegung der Staubkörner in Richtung der Paraboloid-Oberfläche erwarten
lassen.
Zwecks besserer Vermischung des Rohgases mit Wasser wird der Rohgasaustritt
auf bzw. unter die Wasseroberkante gelegt (Bild 1a, Bild 1b und Bild 1c, Fälle
2.1, 2.2, 2.3, 3.1, 3.2 und 3.3).
Das nach oben entweichende Gemisch aus Restluft, zerstäubtem Wasser und
eventuell noch vorhandenen Staubkörnern wird durch die Wirkung des
Fliehkraftfeldes an die Wasseroberfläche geführt, wodurch restliche Staub
körner und Wasserpartikel gebunden werden.
Durch die Verwendung eines Mündungsschirmes (Bild 3b, 21) oder durch die
Verwendung von Mündungsringen (Bild 3c, 22) wird die nach oben entweichen
de Restluft noch zusätzlich gezwungen, mit der Paraboloid-Oberfläche in Kon
takt zu treten.
Zur Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit des Rohgases ist der Ausströmquer
schnitt zu verengen. Diese Aufgabe übernimmt ein Dorn, der gleichzeitig die
Strömung im Tauchrohr radial nach außen lenkt.
Den schematischen Aufbau des Staubsauggerätes zeigt Bild 2a. Rohgas wird über
eine Saugdüse (1) und einem Sauggebläse (2) durch eine Rohrleitung (3) dem
zylindrischen mit Wasser gefülltem rotierenden Gefäß (4), im folgenden Rotor
genannt, zugeführt. Ein Grobsieb (5) verhindert, daß zu große Schmutzpartikel
(z. B. Steine) den Ventilator beinträchtigen und den Austrittsquerschnitt (6)
verstopfen und beschädigen. Der Antrieb des Rotors geschieht über die
Drehbewegung des Sauggebläses, die mit einem dazwischengeschaltetem
Untersetzungsgetriebe (7) ins Langsame übersetzt wird. Ein Antrieb mit
separatem Elektromotor ist ebenfalls möglich. Zur Reinigung bzw. Entleerung
des Rotorbehälters (4) wird die mittels Klammern (8) am Gehäuse (9) befestig
te Abdeckung (10) abgenommen. Der Rotor kann dann bequem herausgenommen
werden. Die Rückfuhrung des Reingases erfolgt über Öffnungen (11) am
Gehäuse.
Bei Verwendung des Mündungsschirmes oder der Mündungsringe ist auch mög
lich, das Sauggebläse bezüglich der Strömungsrichtung hinter den Rotor zu legen
(Bild 2b). In diesem Falle passiert das Reingas das Sauggebläse und wird über
die Öffnung (11) an die Umgebung zurückgeführt.
Das "Herz" des Staubsauggeräts ist der Rotor, in dem die wesentlichen Vorgänge
der Staubabscheidung stattfinden (Bild 3a). Zur schnellen und sicheren Erzeu
gung einer zirkulierenden Wasserströmung, die zur Paraboloid-Oberfläche führt,
sind im Rotor (4) radial ausgerichtete Rippen (12) angebracht. Das im Tauch
rohr (16) von oben zugeführte Rohgas wird am Dorn (15) radial zerteilt und
über den verengten Austrittsquerschnitt (6) dem rotierenden Wasser zugeführt.
Durch die erhöhte Ausströmgeschwindigkeit und durch die Relativbewegung
zwischen Rohgas und Wasser wird eine intensive Vermischung von Rohgas und
Wasser erreicht. Dieser Effekt wird durch radial nach außen laufende Schlitze
(21) verstärkt.
Die nach oben entweichende Restluft wird durch die Existenz des im Rotor
herrschenden Fliehkraftfeldes an die Wasseroberfläche gelenkt, wodurch noch
im Gasstrom verbliebene Staubkörner und Wassertröpfchen gebunden werden.
Die Führung des Gasstromes längs der Wasseroberfläche wird durch den Um
lenkadapter (13) unterstützt. Die Restluft wird an der Prallwand (17) umgelenkt.
Eventuell vorhandene Wassertröpfchen gelangen über die Öffnung (18) zurück
ins Wasserbad. Die wendelförmige (entgegen Drehbewegung) Labyrinthdich
tung (19) verhindert das Entweichen der Restluft am Tauchrohr.
Die Kegelsitzverbindung (14) dient zur Aufnahme und zur Zentrierung des
Rotors. Der Kegelsitz überträgt die Drehbewegung der Antriebswelle (20) auf
den Rotor und ermöglicht eine leichte Entnahme des Rotors zwecks Reinigung
aus dem Gehäuse.
Bild 3b zeigt eine Variante, bei der ein Mündungsschirm (21) den Restluftstrom
zwecks Nachreinigung gezielt an der Wasseroberfläche entlangführt. Statt des
Mündungsschirmes können auch Mündungsringe (Bild 3c, 22) die Führung des
Restluftstromes übernehmen. Hierbei sind an den Ringaußenkanten Wirbel
phänomene zu erwarten, wodurch der Restluftstrom nochmals mit der Wasser
oberfläche in Kontakt gebracht wird.
Claims (12)
1. Reinigungsgerät, insbesondere, Staubsauger und/oder
Luftreinigungsgerät, wobei das zu reinigende, Gas- und
Feststoffe enthaltene Medium einer Waschflüssigkeit innerhalb
des Reinigungsgerätes zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Gehäuse (9) ein als rotierendes Gefäß für die
Waschflüssigkeit ausgebildeter Rotor (4) mit zentrisch
angeordnetem Ansaugrohr (16) mit einer unteren
Austrittsöffnung (6) vorgesehen ist, wobei sich im Rotor
aufgrund seiner Drehbewegung ein Rotationsparaboloid aus
Waschflüssigkeit bildet, welchem das zu reinigende Medium
durch das Ansaugrohr (16) zuführbar ist.
2. Reinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (9) mit rotierendem Rotor (4) mit
Rotationsparaboloid aus Waschflüssigkeit ein Unterdruck oder
Überdruck mittels eines Saugventilators (2) einstellbar ist.
3. Reinigungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das zentrische Ansaugrohr (16) für das zu
reinigende Medium eine untere Austrittsöffnung (6) aufweist,
die wahlweise über, auf oder unter der Oberfläche des
Waschflüssigkeits-Rotationsparaboloid mündet.
4. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (16) für das zu
reinigende Medium in seinem unteren Mündungsbereich mit einem
rotationsparabolischen Leitkörper (21) verbunden ist, der
sich vorzugsweise bis etwa zur Höhe h des Rotors (4)
erstreckt.
5. Reinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leitkörper (21) in seiner Formgebung derart
ausgebildet ist, daß er ganz oder teilweise neben, auf oder
unterhalb der Oberfläche des Rotationsparaboloids der
Waschflüssigkeit zu liegen kommt.
6. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Mündungsbereich (6)
des Ansaugrohres (16) ein Führungsdorn (15) für das zu
reinigende Medium angeordnet ist, der vorzugsweise in das
Ansaugrohr (16) hineinragt.
7. Reinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Saugventilator (2) bezüglich der Transportrichtung
des zu reinigenden Mediums vor oder nach dem zentrischen
Ansaugrohr (16) angeordnet ist.
8. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführung für das zu
reinigende Medium im oberen Bereich des Rotors (4) über eine
Gasführungsleitung (13) mit Umlenkadapter erfolgt, der eine
Prallwand (17) zur Wassertröpfchenabscheidung umfaßt.
9. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) mehrere horizontale
Mündungsringe (22) umfaßt, die vorzugsweise am Ansaugrohr
(16) befestigt sind und in ihrer radialen Erstreckung bis
nahezu zur Oberfläche des Rotationsparaboloids der
Waschflüssigkeit reichen.
10. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die am Ansaugrohr (16) befestigten Mündungsringe (22)
bezüglich der Oberfläche des Rotationsparaboloids einen Spalt bilden, der nach
oben gleich bleibt, enger oder weiter wird (Bild 1c).
11. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Kegelsitzverbindung (14) den Rotor (4) zentriert
und in Drehbewegung versetzt.
12. Reinigungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß radial im Rotor (4) angebrachte Rippen (12) die Wasch
flüssigkeit ohne Zeitverlust in Rotation versetzen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996120091 DE19620091A1 (de) | 1996-05-18 | 1996-05-18 | Staubsauger mit hydraulischem Rotationsparaboloid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996120091 DE19620091A1 (de) | 1996-05-18 | 1996-05-18 | Staubsauger mit hydraulischem Rotationsparaboloid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19620091A1 true DE19620091A1 (de) | 1997-11-20 |
Family
ID=7794682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996120091 Withdrawn DE19620091A1 (de) | 1996-05-18 | 1996-05-18 | Staubsauger mit hydraulischem Rotationsparaboloid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19620091A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19829079A1 (de) * | 1998-06-30 | 2000-01-05 | Martin Kloeber | Staub- und Schadstofffiltersystem |
CN111921300A (zh) * | 2020-08-15 | 2020-11-13 | 海南绿境高科环保有限公司 | 一种制药生产过程产生挥发性有机物综合治理装置 |
CN116809582A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-09-29 | 包头职业技术学院 | 一种铝合金生产用吸尘装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4251241A (en) * | 1979-07-05 | 1981-02-17 | Windsor Industries, Inc. | Cyclone-type aspirated separator for washing dirt-laden dry airstreams |
CH670576A5 (de) * | 1986-04-01 | 1989-06-30 | Klaus Fertl | |
DE4415542A1 (de) * | 1994-05-03 | 1994-09-29 | Schmid Mervyn | Zentrifugaler Flüssigkeitsfilter |
-
1996
- 1996-05-18 DE DE1996120091 patent/DE19620091A1/de not_active Withdrawn
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