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Die
Erfindung betrifft einen Staubfilterbeutel für Staubsauger, mit einer vorderen
Beutelwand, die eine Einlassöffnung
enthält,
durch die beim Betrieb ein angesaugter Luftstrom in den Staubfilterbeutel
eintritt, und mit einer der vorderen Beutelwand gegenüberliegenden
hinteren Beutelwand, wobei die beiden Beutelwände aus flexiblem Filtermaterial
bestehen, dem Beutelumfang entlang durch eine Naht miteinander verbunden
sind und sich beim Betrieb in Richtung voneinander weg ausbauchen.
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Beim
Betrieb eines Staubsaugers gelangt der angesaugte, Schmutzpartikel
oder sonstige Partikel enthaltende Luftstrom durch die Einlassöffnung in
den jeweiligen Staubfilterbeutel. Die Partikel werden von dem Filtermaterial
der Beutelwände
zurückgehalten,
sodass an der Außenseite
der Beutelwände
von den Partikeln befreite Reinluft austritt.
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Der
angesaugte Luftstrom tritt mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit in den
Filterbeutel ein und trifft auf den der Einlassöffnung gegenüberliegenden
Bereich der hinteren Beutelwand. Dieser Beutelwandbereich steht
daher sozusagen unter einem Dauerbeschuss der vom Luftstrom mitgeführten Partikel.
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Da
bei den heutzutage entwickelten Staubsaugern die Saugleistung ständig erhöht wird,
ergeben sich immer größere Strömungsgeschwindigkeiten.
Dies führt
dazu, dass ein Teil der Partikel die hintere Beutelwand durchdringt.
Außerdem
wird der betreffende Bereich der hinteren Beutelwand entsprechend
stark mechanisch belastet, was im Laufe der Zeit zu Beschädigungen
der hinteren Beutelwand und somit zu Störungen der Filterfunktion führen kann.
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Es
ist seit längerem
bekannt, an der hinteren Beutelwand im der Einlassöffnung gegenüberliegenden Bereich
eine als Prallplatte dienende Verstärkungseinlage vorzusehen. Eine
solche Verstärkungseinlage
verhindert zwar eine Materialerosion der hinteren Beutelwand in
diesem Bereich. An den Rändern
der Verstärkungseinlage
konzentrieren sich jedoch hochenergetische Strömungen, sodass dort Staubpartikel
durchbrechen können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Staubfilterbeutel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem
die hintere Beutelwand weniger belastet und das Hindurchtreten von
Partikeln durch die hintere Beutelwand herabgesetzt wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass an der dem Beutelinneren zugewandten Rückseite der vorderen Beutelwand
ein in der Fläche
mit Bezug auf die vordere Beutelwand kleineres Stauwandstück aus flexiblem
Material angeordnet ist, das stellenweise an der vorderen Beutelwand
mit Abstand zu der Naht befestigt ist, derart, dass das Stauwandstück beim
Betrieb vom Luftstrom getroffen wird und sich in Richtung von der
vorderen Beutelwand weg ins Beutelinnere hinein ausbaucht, sodass
an den unbefestigten Stellen des Stauwandstücks mindestens ein seitlicher
Luftdurchlass zwischen der vorderen Beutelwand und dem Stauwandstück gebildet
wird, durch die hindurch die angesaugte Luft in den sonstigen Innenraum
des Staubfilterbeutels gelangt.
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Das
Stauwandstück
stellt sich dem ankommenden Luftstrom entgegen; sodass der Luftstrom
abgelenkt und dadurch ein direkter Aufprall der Staubpartikel auf
die hintere Beutelwand verhindert wird. Dabei ergibt sich eine starke
Reduzierung der großen
kinetischen Energie der ankommenden Staubpartikel. Das Stauwandstück wird
selbst nicht besonders belastet. Durch den großen Volumenstrom entsteht vor
dem Stauwandstück
eine Verwirbelung, an der die Staubpartikel teilnehmen, sodass das Stauwandstück nur verhältnismäßig schwach
beschossen und daher nicht zerstört
wird.
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Als
weitere positive Wirkung ergibt sich ein lockerer Filterkuchen und
damit eine Verbesserung der Beladungskennlinie, die den Volumenstrom
in Abhängigkeit
von der Staubbeladung darstellt.
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Vorteilhaft
ist ferner, dass das Stauwandstück
beim Betrieb eine flatternde Bewegung ausführt. Dies wirkt sich regelmäßig auf
den ganzen Beutel aus, der dadurch sozusagen in Bewegung gehalten
wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Stauwandstück handelt
es sich um ein einfaches Flächengebilde,
das im Neuzustand des Beutels an dessen vorderer Beutelwand anliegt.
Seine Wirkung entfaltet es erst, wenn es sich von der vorderen Beutelwand
abgeho- ben hat, sodass die Luft durch die Luftdurchlässe am Stauwandstück vorbei
nach hinten strömen
kann. Dieses Abheben erfolgt beim Einschalten des Staubsaugers selbsttätig, da sich
der Staubfilterbeutel durch den angesaugten Luftstrom und den sich
dadurch im Beutel ergebenden Überdruck
aufbläht,
sodass die vordere Beutelwand und das Stauwandstück entgegengesetzt zueinander
ausgebaucht werden und sich ein ausreichend großer Abstand des Stauwandstücks von
der vorderen Beutelwand einstellt, sodass das Stauwandstück in den
mittleren Bereich des Filterbeutels gelangt. Die geeignete Größe des Zwischenraums
zwischen der vorderen Beutelwand und dem Stauwandstück erhält man sehr
einfach durch entsprechende Wahl der Befestigungsstellen. Dabei
werden die Verhältnisse
zweckmäßigerweise
so gewählt,
dass das Stauwandstück
nicht bis zur hinteren Beutelwand gelangt.
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Prinzipiell
könnte
man daran denken, in Abwandlung der Erfindung das Stauwandstück an der
Naht zwischen den beiden Beutelwänden,
insbesondere an zwei einander entgegengesetzten Stellen, zu befestigen.
Dies hätte
jedoch nicht den gewünschten
Effekt, da sich das Stauwandstück
dann unter dem Druck des Luftstroms an die hintere Beutelwand anlegen
und dort bleiben würde.
Erfindungswesentlich ist daher, dass das Stauwandstück mit Abstand
zu der Naht befestigt ist.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung einschließlich
der zweckmäßigen Ausgestaltungen
der Unteransprüche
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Staubfilterbeutel
in Gestalt eines Flachbeutels in Vorderansicht,
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2 den
Staubfilterbeutel gemäß 1 im
Querschnitt gemäß der Schnittlinie
II-II in vergrößerter Darstellung,
wobei das vorliegend nicht weiter interessierende Anschlussstück nur strichpunktiert
angedeutet ist,
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3 den
gleichen Staubfilterbeutel im zur Zeichenebene der 1 parallelen
Schnitt gemäß der Schnittlinie
III-III in 2, sodass die 3 die
Rückseite
der vorderen Beutelwand zeigt,
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4 den
Staubfilterbeutel nach 1 im zur Zeichenebene der 1 parallelen
Schnitt gemäß der Schnittlinie
IV-IV in 2, sodass 4 die
Vorderseite der hinteren Beutelwand zeigt,
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5 den
gleichen Staubfilterbeutel im rechtwinkelig zum aus 2 hervorgehenden
Schnitt gelegten Querschnitt gemäß der Schnittlinie
V-V in 1, wobei sich der Staubfilterbeutel in seinem
aufgeblähten Gebrauchszustand
befindet, und
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6 ein
die Beladungskennlinien von Staubfilterbeuteln ohne und mit einem
erfindungsgemäßen Stauwandstück enthaltendes
Diagramm.
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Der
aus der Zeichnung hervorgehende Staubfilterbeutel 1 ist
für Staubsauger
gedacht, wie sie üblicherweise
im Haushalt oder auch gewerblich verwendet werden.
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Der
Staubfilterbeutel 1 weist eine von einer vorderen Beutelwand 2 und
einer dieser gegenüberliegenden
hinteren Beutelwand 3 gebildete Wandung auf. Die beiden
Beutelwände 2, 3 bestehen
aus flexiblem Filtermaterial und können ein- oder mehrlagig sein.
Die Auswahl des Filtermaterials im Einzelnen – im Falle mehrlagiger Beutelwände können deren
Lagen aus unterschiedlichen Materialien bestehen – richtet
sich nach den jeweiligen Erfordernissen und gewünschten Filtereigenschaften.
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In
den Schnittdarstellungen der Zeichnung sind die Beutelwände 2, 3,
das noch zu beschreibende Stauwandstück und die ebenfalls noch zu
beschreibende Verstärkungseinlage
entgegen den Zeichenregeln der Einfachheit halber schraffiert dargestellt.
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Die
beiden Beutelwände 2, 3 bestehen
ferner aus schweißbarem
Material, könnten
jedoch auch aus einem anderen Material bestehen. Dementsprechend
sind die beiden Beutelwände 2, 3 dem
Beutelumfang entlang durch eine Naht 4 umlaufend miteinander
verschweißt.
Prinzipiell wäre
jedoch auch ein Verbinden der Beutelwände an der Naht 4 durch
Kleben möglich.
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Bei
dem Staubfilterbeutel 1 handelt es sich um einen sogenannten
Flachbeutel, dessen Wandung keine gefalteten Bereiche enthält, sondern
nur von den beiden jeweils aus einem im Wesentlichen rechteckigen Zuschnitt
hergestellten Beutelwänden 2, 3 gebildet
wird. Dementsprechend weist der dargestellte Staubfilterbeutel 1 einen
im Wesentlichen rechteckigen Umriss auf.
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Die
vorliegende Erfindung lässt
sich jedoch auch bei Staubfilterbeuteln anderer Gestalt anwenden.
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Die
vordere Beutelwand 2 enthält eine Einlassöffnung 5.
Dabei ist außen
an der vorderen Beutelwand 2 bei der Einlassöffnung 5 ein
steifes Anschlussstück 6 plattenartiger
Gestalt befestigt, das fluchtend zur Einlassöffnung 5 gelocht ist.
Das Anschlussstück 6 dient
zum Fixieren des Staubfilterbeutels 1 im Staubsauger. Im
in den Staubsauger eingesetzten Zustand ragt ein am Staubsauger
angeordneter Anschlussstutzen durch das Anschlussstück 6 in
die Einlassöffnung 5.
Dabei legt sich eine nur aus 1 ersichtliche,
ringförmige Dichtmembran 7 ringförmig außen um den
Anschlussstutzen. Die Dichtmembran 7 ist am Anschlussstück 6 angeordnet,
könnte
jedoch auch an der vorderen Beutelwand angebracht sein.
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Das
Anschlussstück 6 weist
ferner einen Verschlussschieber 8 auf, den man, wird der
mit Staub gefüllte
Staubfilterbeutel 1 aus dem Staubsauger entnommen, über die
Einlassöffnung 5 zieht,
sodass die Einlassöffnung 5 verschlossen
wird.
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Auf
das Anschlussstück 6 kommt
es im vorliegenden Zusammenhang nicht weiter an. Daher wurde es in 2 nur
strichpunktiert angedeutet und in 5 ganz weggelassen.
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Der
vom Staubsauger angesaugte Luftstrom gelangt durch den staubsaugerseitigen
Anschlussstutzen und die Einlassöffnung 5 in
das Innere des Staubfilterbeutels 1. Der Staubfilterbeutel 1 bläht sich
beim Betrieb aus seiner insbesondere aus 2 hervorgehenden
Ausgangsgestalt, in der die Beutelwände 2, 3 im
Wesentlichen aneinander anliegen, auf, wie aus 5 ersichtlich
ist. Dabei bauchen sich die vordere Beutelwand 2 und die
hintere Beutelwand 3 in Richtung voneinander weg aus. Die
Beutelwände 2, 3 weisen
eine gewisse Luftdurchlässigkeit
auf, halten die vom Luftstrom mitgeführten Schmutzpartikel oder
sonstigen Partikel jedoch zurück,
sodass an der Außenseite
der Beutelwandung Reinluft austritt. Ist der Beutel voll, wird er,
wie bereits erwähnt,
aus dem Staubsauger entnommen und weggeworfen.
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Die
Partikel gelangen mit einer beträchtlichen
Geschwindigkeit in den Staubfilterbeutel 1. Um einen unmittelbaren
Beschuss der hinteren Beutelwand 3 mit den eine große kinetische
Energie aufweisenden Partikeln und somit eine uner wünschte Erosion
der hinteren Beutelwand 3 und ein Durchbrechen der Partikel durch
die hintere Beutelwand 3 zu vermeiden, ist an der dem Beutelinneren
zugewandten Rückseite 9 der
vorderen Beutelwand 2 ein die Einlassöffnung 5 überdeckendes,
in der Fläche
mit Bezug auf die vordere Beutelwand 2 kleineres Stauwandstück 10 aus
flexiblem Material angeordnet, das stellenweise an der vorderen
Beutelwand 2 mit Abstand zu der Naht 4 befestigt
ist, und zwar derart, dass sich beim Betrieb, wenn der Staubsauger
eingeschaltet ist, das Stauwandstück 10 in Richtung
von der vorderen Beutelwand 2 weg ins Beutelinnere hin
ausbaucht. Im Neuzustand (2) verlaufen
die vordere Beutelwand 2 und das Stauwandstück 10 parallel
nebeneinander. Beim Betrieb trifft der durch die Einlassöffnung 5 ankommende
Luftstrom auf das Stauwandstück 10 und
drückt
dieses nach innen, sodass es sich nach innen hin ausbaucht. Die
vordere Beutelwand 2 baucht sich dagegen nach vorne hin
aus, sodass sich die in Figur skizzierten Verhältnisse ergeben.
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Je
nach den Verhältnissen
im Staubsauger muss das Stauwandstück nicht unbedingt die Einströmöffnung überdecken.
Der Ort des Stauwandstückes
richtet sich vielmehr danach, wie der Luftstrom beim Betrieb den
Beutel durchströmt.
In diesem Strömungsweg
muss sich das Stauwandstück
bei aufgeblähtem
Beutel befinden.
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Das
Stauwandstück 10 ist,
wie erwähnt,
nur stellenweise (Befestigungsstellen 11, 12)
an der vorderen Beutelwand 2 befestigt. Durch das Ausbauchen
werden an den unbefestigten Stellen seitliche Luftdurchlässe 13, 14 zwischen
der vorderen Beutelwand 2 und dem Stauwandstück 10 gebildet,
durch die hindurch die angesaugte Luft in den sonstigen Innenraum
des Staubfilterbeutels 1 gelangt.
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Auf
diese Weise wird der Luftstrom vom Stauwandstück 10 abgelenkt, sodass
ein direkter Aufprall der Staubpartikel auf die hintere Beutelwand 3 verhindert
wird. Durch die an dem Stauwandstück 10 auftretende Umlenkung
vermindert sich die kinetische Energie der Staubpartikel. Außerdem entsteht
durch den Luftstau vor dem Stauwandstück 10 und die Umlenkung
zur Seite hin durch die Luftdurchlässe 13, 14 eine
Verwirbelung, sodass auch das Stauwandstück 10 nur in stark
reduziertem Maße
von den Staubpartikeln getroffen wird. Dies führt ferner dazu, dass sich
die Staubpartikel in verhältnismäßig lockerem
Zustand ablagern, sodass ein entsprechend lockerer Filterkuchen
zu erwarten ist, was die Beladungskennlinie verbessert.
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Das
Stauwandstück 10 ist
zweckmäßigerweise
an zwei beiderseits der Einlassöffnung 5 mit
Abstand zu dieser angeordneten Stellen 11, 12 an
der vorderen Beutelwand 2 befestigt. Dabei ist das Stauwandstück 10 zweckmäßigerweise über zwei
beiderseits der Einlassöffnung 5 parallel
zueinander verlaufende Befestigungslinien 15, 16 an
der vorderen Beutelwand 2 befestigt. Das Verbinden des
Stauwandstücks 10 mit
der vorderen Beutelwand 2 kann durch Schweißen oder
Kleben erfolgen. Dies richtet sich insbesondere nach dem Material
der vorderen Beutelwand und des Stauwandstücks.
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Das
Stauwandstück
könnte
auch noch an einer weiteren Seite an der vorderen Beutelwand befestigt sein.
Wesentlich ist nur, dass mindestens ein seitlicher Luftdurchlass
zwischen der vorderen Beutelwand und dem Stauwandstück gebildet
wird.
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Die
Befestigungsstellen müssen
prinzipiell keine Befestigungslinien sein. Es könnten auch punktförmige Befestigungsstellen
vorgesehen werden.
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Aus
der Zeichnung ist ferner ersichtlich, dass das Stauwandstück 10 beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
eine rechteckige Gestalt aufweist, wobei die beiden Befestigungslinien 15, 16 entlang
von zwei Rechteckseiten des Stauwandstücks 10 verlaufen.
Dabei ist das Stauwandstück 10 so
ausgerichtet, dass seine Rechteckseiten parallel zu den Rechteckseiten
der vorderen Beutelwand 2 verlaufen.
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An
den beiden anderen Rechteckseiten, dort, wo die Luftdurchlässe 13, 14 gebildet
werden ist das Stauwandstück 10 von
der vorderen Beutelwand 2 lose.
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Das
Stauwandstück
könnte
auch eine andere Gestalt als rechteckig aufweisen. Ferner könnten auch die
beiden anderen Rechteckseiten des Stauwandstücks mit der vorderen Beutelwand
verbunden sein. Des Weiteren wäre
prinzipiell auch jede beliebige Drehlage des Stauwandstückes relativ
zur vorderen Beutelwand möglich.
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Das
Stauwandstück 10 ist,
wie insbesondere aus 3 hervorgeht, im Wesentlichen
mittig zur vorderen Beutelwand 2 an dieser angebracht.
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Die
Flächengröße des Stauwandstücks 10 liegt
zweckmäßigerweise
im Bereich von bis zu etwa 30 % der Fläche der vorderen Beutelwand 2.
Das Stauwandstück
kann jedoch auch größer als
30% der Beutelwandfläche
sein. Die optimale Größe lässt sich
sehr einfach durch entsprechende Versuche ermitteln.
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Bei
dem Stauwandstück 10 handelt
es sich um eine verhältnismäßig dünne Materiallage.
Dabei können
die verschiedensten Materialien verwendet werden, soweit sich die
gewünschte
Verwirbelung und eine ausreichende Festigkeit ergeben. Zweckmäßigerweise
kann das Stauwandstück 10 von
einem Kunststoff-Faservlies,
insbesondere ein Nonwoven, gebildet werden. Es könnte sich auch um ein trockengelegtes
oder nassgelegtes Papier handeln. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das
Stauwandstück 10 von
einer geschlossen ausgebildeten oder perforierten Kunststofffolie
gebildet wird.
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Bei
einem aus Kunststofffasern bestehenden oder Kunststofffasern enthaltenden
Stauwandstück
können
die Kunststofffasern thermisch gebondet sein.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht das Stauwandstück 10 aus
einem kardierten Stapelfaservlies aus Polypropylen oder anderen
Kunststofffasern.
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Für das Flächengewicht
des Stauwandstücks 10 hat
sich ein Bereich von etwa 10–150
g/m2 als günstig herausgestellt. Ein Flächengewicht.
im Bereich von etwa 18 g/m2 hat sich als
vorteilhaft erwiesen.
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Die
Luftdurchlässigkeit
des Stauwandstücks 10 liegt
zweckmäßigerweise
im Bereich von 0–8000
l/m2 xs (gemessen bei einem Differenzdruck
von 200 Pascal).
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Durchgeführte Emissionsmessungen
bei ansonsten gleichen Serienbeuteln mit einem erfindungsgemäßen Stauwandstück und ohne
Stauwandstück
ergaben bei Vorhandensein des Stauwandstücks eine deutliche Verringerung
der Partikelemission. Optisch unterschieden sich die Beutel mit
Stauwandstück
durch weniger Durchstauben im Ansauggitterbereich und durch gleichmäßigere Staubverteilung
im Inneren des Beutels. Das Ansauggitter be grenzt im Staubsauger
den den Staubfilterbeutel aufnehmenden Raum an der dem Anschlussstutzen
entgegengesetzten Seite. Hinter dem Ansauggitter befindet sich das
den Saugstrom erzeugende Sauggebläse.
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Die
nach der Europanorm EN 60312 berechnete mittlere Emission ergab
mit Stauwandstück
einen Wert von 0,004 mg/m
2 und ohne Stauwandstück einen
Wert von 0,007 mg/m
2. Auf die Partikelgrößen verteilt, ergab
sich folgende Tabelle:
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Ferner
zeigt 6 in einem Diagramm die Beladungskennlinien für einen
Beutel mit Stauwandstück und
einen Beutel ohne Stauwandstück.
Dabei ist der Volumenstrom in l/s aufgetragen gegen die Beladung
mit DMT-Prüfstaub
Typ 8 in g. Die Beladungskennlinien wurden mit der Prüfmethode
gemäß der Europanorm
EN 60312 gemessen. Aus dem Diagramm geht hervor, dass die Verringerung
des Volumenstroms bei einer Beladung von 250 g beim Beutel mit Stauwandstück 7,8 %
und beim Beutel ohne Stauwandstück
15,0 % betrug.
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Aus
der Zeichnung ist schließlich
noch ersichtlich, dass zusätzlich
zu dem Stauwandstück 10 an
der dem Beutelinneren zugewandten Vorderseite 17 der hinteren
Beutelwand 3 im der Einlassöffnung 5 gegenüberliegenden
Bereich eine flächige
Gestalt aufweisende Verstärkungseinlage 18 angeordnet
sein kann, die die hintere Beutelwand 3 in diesem Bereich
verstärkt.
Vorliegend wird die Verstärkungseinlage 18 von
einer perforierten Kunststofffolie gebildet. In 5 ist
eine Anzahl der Perforationen 19 eingezeichnet. Die Perforationen
sind über
die ganze Fläche
der Verstärkungseinlage 18 verteilt
angeordnet.
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Die
Verstärkungseinlage 18 könnte jedoch
auch aus anderem Material (zum Beispiel Faservlies, Nonwoven, nassgelegtes
oder trockengelegtes Papier) bestehen.