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Die
Erfindung betrifft einen Staubsaugerfilterbeutel.
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Ein
wichtiges Ziel bei der Entwicklung von Staubsaugefilterbeuteln besteht
darin, die Standzeit der Filterbeutel zu erhöhen. Die Betriebsdauer, über die
ein Staubsaugerfilterbeutel verwendet werden kann bis er mit Staub
gefüllt
und/oder die Poren des Filtermaterials verstopft sind, soll möglichst
lange sein, wobei gleichzeitig eine möglichst hohe Saugleistung des
Staubsaugers über
diese Zeit angestrebt wird. Um die damit verbundenen Probleme zu lösen, sind
aus dem Stand der Technik verschiedenste Ansätze bekannt.
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So
zeigt beispielsweise die
EP 0
960 645 einen mehrlagigen Staubsaugerfilterbeutelaufbau,
bei dem in Luftströmungsrichtung
eine Grobfilterlage vor einer Feinfilterlage angeordnet ist. In
den Staubsaugerfilterbeutel gesaugte Partikel treffen somit zuerst auf
die Grobfilterlage, in der insbesondere größere Partikel eingelagert werden
sollen. Zu diesem Zweck soll die Grobfilterlage eine verhältnismäßig hohe
Dicke und ein hohes Porenvolumen aufweisen. Damit lässt sich
ein Verstopfen des Beutels über
einen längeren
Zeitraum hinauszögern.
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Die
EP 1 123 724 zeigt einen
mehrlagigen Staubsaugerbeutel, welcher eine Tragschicht aus Papier
umfasst, die rohgasseitig von einem Vorfilter aus Mikrofasern überdeckt
ist, die die Funktion einer Trennschicht erfüllt und zeitweilig von der
Tragschicht abhebbar ist. Diese Trennschicht überdeckt die Tragschicht vollständig, um
sicherzustellen, dass der Filterbeutel auch bei völliger Zerstörung der
Papierschicht ausreichend stabil und filterwirksam ist.
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Aus
der
US 5,647,881 ist
ein Staubsaugerfilterbeutel bekannt, der an seiner Innenseite eine
lose, die gesamte Innenseite des Beutels überdeckende Diffusionsschicht
aufweist. Diese Diffusionsschicht dient dazu, die in Strömungsrichtung
nachfolgende Filterschicht vor Zerstörung durch mit hoher Geschwindigkeit
auftreffende Partikel zu schützen.
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Ein ähnlicher
Zweck wird in der WO 93/21812 verfolgt. Hier ist im Innern des Staubsaugerfilterbeutels
eine Schutzschicht in Form eines Streifens vorgesehen, die ebenfalls
eine Beschädigung
des Staubsaugerfilterbeutels vermeiden soll. Diese Schutzschicht
ist derart an geordnet, dass durch eine Einlassöffnung in den Filterbeutel
eintretende Partikel direkt auf den Streifen prallen, so dass die
nachfolgende Schicht geschützt
bleibt.
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Ausgehend
von dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, Staubsaugerfilterbeutel bereitzustellen, die eine weiter
verbesserte Standzeit aufweisen, so dass ein Staubsauger über einen
längeren
Zeitraum mit hoher Saugleistung betrieben werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Staubsaugerfilterbeutel gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein
Staubsaugerfilterbeutel mit einer Einlassöffnung bereitgestellt, mit
einer
Ablenkeinrichtung, die
im Innern des Staubsaugerfilterbeutels
im Bereich der Einlassöffnung
angeordnet ist und
derart ausgebildet ist, dass ein durch die
Einlassöffnung
eintretender Luftstrom durch die Ablenkeinrichtung ablenkbar ist,
und
einer luftdurchlässige
Materiallage,
die im Innern des Staubsaugerfilterbeutels angeordnet
ist,
die an wenigstens einer Stelle mit dem Staubsaugerfilterbeutel
verbunden ist, und
die wenigstens einen Teil aufweist, der
mit dem Staubsaugerfilterbeutel unverbunden ist und einen Teil des
Randes der Materiallage einschließt.
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Es
hat sich überraschenderweise
herausgestellt, dass eine derartige Kombination einer Ablenkeinrichtung
und einer Materiallage, die einen unverbundenen bzw. losen Teil
aufweist, der einen Teil des Randes der Materiallage einschließt, eine
wesentliche Verbesserung der Standzeit des Staubsaugefilterbeutels
ergibt. Durch die Ablenkeinrichtung wird erreicht, dass ein durch
eine Einlassöffnung
des Staubsaugefilterbeutels eintretender Luftstrom nicht direkt
auf die der Einlassöffnung
gegenüberliegende Innenseite
des Beutels trifft. Ein eintretender Luftstrom kann somit unter
die wenigstens teilweise mit dem Staubsaugefilterbeutel unverbundene
Materiallage strömen,
so dass diese von der Innenseite des Staubsaugefilterbeutels wenigstens
teilweise beabstandet ist. Dieser Luftstrom kann weiterhin durch
die Materiallage weg von der Beutelwand in Richtung Beutelinneres
treten, was eine höchst
vorteilhafte Verteilung des Filterkuchens im Innern des Beutels zur
Folge hat, wodurch die Standzeit des Staubsaugefilterbeutels signifikant
erhöht
wird. Das Besondere besteht somit darin, dass die Materiallage wenigstens
zum Teil von einem Luftstrom unterströmt werden kann, der dann wieder
durch die Materiallage in das Innere des Beutels gelangen kann.
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Die
Verbindung der Materiallage an der wenigstens einen Stelle kann
auf der der Einlassöffnung zugewandten
Seite und/oder der der Einlassöffnung abgewandten
Seite der Materiallage vorgesehen sein. Der unverbundene Teil dagegen
ist weder auf der der Einlassöffnung
zugewandten noch auf der der Einlassöffnung abgewandten Seite mit
dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden. Der wenigstens eine Teil
bildet dabei ein zusammenhängendes
Stück der
Materiallage. Der Rand der Materiallage umfasst die Seitenkanten
der Materiallage; weist die Materiallage beispielsweise weiterhin
einen Schlitz auf, so umfasst der Rand auch die Kanten der Materiallage an
dem Schlitz.
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Die
Materiallage kann eine geringere Fläche als die Fläche der
Innenseite der Materiallage aufweisen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise
ein Unterströmen
der Materiallage.
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Die
Fläche
des wenigstens einen Teils kann wenigstens 20% der Fläche der
Materiallage ausmachen. Durch einen ausreichend großen unverbundenen
Teil wird der zuvor beschriebene Effekt noch verstärkt.
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Durch
den wenigstens einen Teil kann auf einer Oberfläche der Materiallage eine konvexe
Menge gebildet werden.
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Der
Begriff konvex hat die folgende Bedeutung. Eine Menge
heißt konvex, wenn mit je zwei
Punkten P und Q aus dieser Menge auch alle Punkte der Verbindungsstrecke
zwischen P und Q zu M gehören.
Der Begriff konvex wird somit in der herkömmlichen Be deutung verwendet,
wie er beispielsweise in I. N. Bronstein, K. A. Semendjajew, Taschenbuch
der Mathematik, 25. Auflage 1991, B. G. Teubner Verlagsgesellschaft
und Verlag Nauka, Kapitel 3.1.2. erwähnt ist. Zu den konvexen Mengen
in der Ebene gehören
beispielsweise Dreiecke, Rechtecke oder Kreisscheiben. Diese Bedeutung
ist bei einer ebenen Materiallage maßgeblich.
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Eine
Menge M auf einer zweidimensionalen, ggf. gekrümmten, Oberfläche im dreidimensionalen Raum
heißt konvex,
wenn mit je zwei Punkten P und Q aus dieser Menge auch alle Punkte
der Verbindungsstrecke auf der Oberfläche zwischen P und Q zu M gehören. Diese
Bedeutung ist bei einer gekrümmten
Materiallage maßgeblich.
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Durch
einen derartigen unverbundenen Teil der Materiallage, der einen
Teil des Randes der Materiallage einschließt und eine konvexe Menge auf der
Oberfläche
der Materiallage bildet, wird in besonders geeigneter Weise sichergestellt,
dass ein Luftstrom die Materiallage ausreichend von der Beutelinnenseite
entfernen und unter die Materiallage strömen kann.
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Der
Staubsaugerfilterbeutel kann als Flachbeutel ausgebildet sein. In
diesem Fall wird vorzugsweise die Konvexität im flachen Zustand des Staubsaugerfilterbeutels
beurteilt.
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Der
wenigstens eine Teil kann den Projektionspunkt einschließen, der
sich aus einer senkrechten Projektion des geometrischen Schwerpunkts
der Materiallage auf die Oberfläche
auf einer Seite der Materiallage ergibt.
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Dies
bedeutet, dass der unverbundene Teil von einem Rand der Materiallage
bis zu ihrer Mitte reicht. Dies hat zur Folge, dass ein verhältnismäßig großer Teil
der Materiallage unverbunden ist, was die Wirkung der Materiallage
in Kombination mit der Ablenkeinrichtung verstärkt und eine zusätzliche
Erhöhung
der Standzeit zur Folge hat.
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Der
wenigstens eine Teil kann eine durch den Projektionspunkt führende Strecke
auf der Oberfläche
einschließen,
deren Endpunkte jeweils den Rand der Materiallage bilden.
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Unter
Strecke wird die kürzeste
Verbindung der beiden Endpunkte verstanden. Somit reicht der Teil
in diesem Fall von einem Teil des Randes zu einem anderen Teil des
Randes. Dies ermöglicht
es, dass ein Luftstrom unter der Materiallage durchströmen kann.
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Der
wenigstens eine Teil kann wenigstens 10% des Randes der Materiallage
einschließen.
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Eine
solche untere Grenze ermöglicht
es, dass ein ausreichender Anteil eines Luftstroms unter die Materiallage
strömen
kann, um somit den gewünschten
Effekt zu erzielen.
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Insbesondere
kann der wenigstens eine Teil wenigstens 30%, insbesondere wenigstens
50%, insbesondere wenigstens 70%, insbesondere wenigstens 90% und/oder
insbesondere höchstens
95%, insbesondere höchstens
70%, des Randes der Materiallage einschließen.
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Der
wenigstens eine Teil, insbesondere die dadurch gebildete konvexe
Menge, kann eine Fläche von
wenigstens 40%, insbesondere wenigstens 60%, insbesondere wenigstens
80%, der Fläche
der Materiallage ausmachen.
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Bei
den zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln kann die Materiallage
eine polygonale, insbesondere viereckige, Form aufweisen, und der wenigstens
eine Teil einen Teil von wenigstens zwei, insbesondere gegenüberliegenden,
Seitenkanten der Materiallage einschließen.
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Die
Materiallage kann an einer vorherbestimmten Menge von Punkten, vorzugsweise
an genau zwei Punkten, und/oder an zwei Säumen des Staubsaugerfilterbeutels
mit dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden sein.
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Diese
Varianten erlauben eine einfache Herstellung des Staubsaugerfilterbeutels
bei gleichzeitiger vorteilhafter Unterströmung der Materiallage durch
einen Luftstrom.
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Insbesondere
kann die Materiallage eine Rechteckform aufweisen und nur entlang
zweier, insbesondere gegenüberliegender,
Seitenkanten, insbesondere der kurzen Seiten, mit dem Staubsaugerfilterbeutel
verbunden sein.
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Bei
den zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln kann die Materiallage
mit der dem Staubsaugerfilterbeutel, insbesondere der Beutelinnenseite,
beispielsweise verklebt oder verschweißt sein.
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Weiterhin
kann die Materiallage einen Vliesstoff, beispielsweise umfassend
ein Feinfaservlies (Meltblown), ein Spinnvlies (Spunbond), ein nassgelegtes
Vlies und/oder ein trockengelegtes Vlies, ein Papier oder eine luftdurchlässige Folie,
beispielsweise eine gelochte oder geschlitzte Folie, umfassen.
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Der
Materialstreifen kann eine Luftdurchlässigkeit von 100–10000 l/(m2 s), weiter bevorzugt von 1000–8000 l/(m2 s), am meisten bevorzugt von 1500–5000 l/(m2 s), aufweisen.
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Bei
den Staubsaugerfilterbeuteln kann die Materiallage eine Fläche von
10–80%,
vorzugsweise 15–30%,
der Fläche
der Beutelinnenseite haben.
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Damit
wird einerseits erreicht, dass nicht übermäßig viel von der Innenseite
des Staubsaugerfilterbeutels durch die Materiallage abgedeckt wird, so
dass die Filterfunktion der Beutelwand möglichst erhalten bleibt, und
andererseits eine ausreichend große Materiallage vorhanden ist,
die von einem Luftstrom unterströmt
und dadurch in Bewegung versetzt werden kann.
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Bei
den zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln kann die Materiallage
der Einlassöffnung des
Staubsaugerfilterbeutels gegenüberliegend
mit dem Staubsaugerfilterbeutel des Staubsaugerfilterbeutels verbunden
sein.
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Damit
wird, in Kombination mit der im Teil der Einlassöffnung angeordneten Ablenkeinrichtung,
in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass ein durch die Einlassöffnung eintretender
und aus einer Austrittsöffnung
der Ablenkeinrichtung austretender Luftstrom nicht direkt auf die
dem Innern des Staubsaugerfilterbeutels und der Einlassöffnung zugewandte
Oberfläche
des Materialstreifens trifft. Je nach Ausgestaltung des Staubsaugefilterbeutels können jedoch
auch anders Anordnungen der Materiallage gewählt werden, durch die ein derartiger
Effekt erzielt wird. So kann beispielsweise bei Klotzbodenbeuteln
die Materiallage an einer Seitenwand angeordnet sein, die nicht
der Einlassöffnung
gegenüberliegt.
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Bei
den zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln kann der wenigstens
eine Teil wenigstens einen Schlitz aufweisen. Durch einen derartigen Schlitz
wird ein Unterströmen
der Materiallage weiter begünstigt.
Weist die Materiallage wenigstens einen Schlitz, insbesondere mit
einer großen
Länge,
auf, kann die Materiallage beispielsweise die Innenseite des Staubsaugerfilterbeutels
vollflächig überdecken. Durch
den wenigstens einen Schlitz wird dann trotzdem ein Unterströmen sichergestellt.
Insbesondere kann die Materiallage eine Mehrzahl von Schlitzen aufweisen.
Bei einem Flachbeutel kann die Materiallage, wenn sie wenigstens
einen Schlitz aufweist, eine Beutelwand, insbesondere die der Einlassöffnung gegenüberliegende
Beutelwand vollflächig überdecken.
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Der
Staubsaugefilterbeutel kann als Flachbeutel mit zwei rechteckigen,
entlang des Randes miteinander verbundenen Filtermateriallagen ausgebildet
sein. In diesem Fall kann die luftdurchlässige Materiallage mit der
der Einlassöffnung
des Staubsaugerfilterbeutels gegenüberliegenden Filtermateriallage,
insbesondere mittig, verbunden sein. Insbesondere kann die Materiallage
eine Rechteckform mit einer Breite von 10–80%, vorzugsweise 25–45%, der Breite
der damit verbundenen Filtermateriallage und/oder eine Länge von
60–100%,
vorzugsweise 100%, der Länge
der damit verbundenen Filtermateriallage aufweisen.
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In
den zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln kann die Materiallage
wenigstens ein Laminat, insbesondere ein SMS, umfassen. Bei einem Laminat
sind mehrere Materialschichten miteinander verbunden. So sind bei
einem SMS ein Spunbond, ein Meltblown und ein Spunbond miteinander
verbunden.
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Die
Materiallage kann ein Folienfasernetz umfassen. Derartige Folienfasernetze
entstehen beispielsweise bei der Fibrillierung von extrudierten
Folien und stellen eine Vorstufe von Folienfaservliesstoffen dar
(siehe z. B. „Vliesstoffe", W. Albrecht, F. Fuchs
und W. Kittelmann, Wiley VCH, Weinheim, 2000).
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Die
Materiallage kann ein Netting umfassen. Ein derartiges Fasernetz
kann durch Extrusion und entsprechendes Ablegen der Fasern erhalten
werden.
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Alternativ
kann die Materiallage kann in den oben beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln
einzelne untereinander unverbundene Fasern umfassen oder aus einzelnen
untereinander unverbundenen Fasern bestehen. Die Richtungen der
Längsachsen der
einzelnen nicht miteinander verbundenen Fasern können einen Winkel von weniger
als 45° zueinander einschließen. Insbesondere
können
die Fasern also parallel zueinander angeordnet sein.
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Unter
unverbundenen und nicht miteinander verbundenen einzelnen Faser
wird hier verstanden, dass die Fasern im wesentlichen entlang ihrer
Längsrichtung
nicht miteinander verbunden sind. Hierbei soll jedoch nicht ausgeschlossen
werden, dass sie über
die wenigstens eine Verbindungsstelle mit dem Staubsaugerfilterbeutel
lokal eine Verbindung miteinander aufweisen können.
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Die
in dieser Anmeldung angeführten
Fasern weisen relativ große
Faserlängen
von einigen Zentimetern bis hin zu der Länge oder Breite des Staubsaugerfilterbeutels
auf. Die nicht miteinander verbundenen Fasern können Stapelfasern, insbesondere aus
Polypropylen, sein.
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Insbesondere
können
die Fasern im wesentlichen parallel zu der Richtung des Luftstroms
an der Einlassöffnung
vor der Ablenkung durch die Ablenkeinrichtung oder senkrecht zu
dieser Richtung ausgerichtet sein oder auch im wesentlichen parallel
zueinander einen Winkel zwischen 0° und 90° zu dieser Richtung einschließen. Im
Fall eines rechteckigen Staubsaugerfilterbeutels können die
Fasern somit insbesondere parallel zu einer der Kanten angeordnet
sein. Diese Einzelfasern können
nebeneinander mit oder ohne Beabstandung zueinander oder auch einander überlappend
angeordnet sein.
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Jede
der Fasern weist ein erstes und ein zweites Ende in Faserlängsrichtung
auf und kann an sowohl dem ersten Ende als auch dem zweiten Ende mit
dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden sein. Insbesondere kann die
Verbindung durch eine quer über die
Enden verlaufende Verbindung, wie eine querverlaufenden Schweiß- oder
Klebenaht, ausgebildet sein. Allgemein können sämtliche oder einige der Fasern
senkrecht zu der Faserlängsrichtung
durch eine oder mehrere linien- oder flächenartige Verbindungen mit
dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden sein. Die linien- oder flächenartigen
Verbindungen können alternativ
in einem Winkel von weniger als 90° zu der Faserlängsrichtung
verlaufen. Über
diese linien- oder flächenartige
Verbindungen, die der Verbindung der Fasern mit dem Staubsaugerfilterbeutel
dienen, können
die einzelnen ansonsten untereinander unverbundenen Fasern miteinander
verbunden sein.
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Einzelne
Fasern stellen dahingehend eine vorteilhafte Ausbildung der luftdurchlässigen Materiallage
dar, dass sie leicht und kostengünstig
herzustellen sind, eine hohe Luftdurchlässigkeit aufweisen und es dem
durch die Einlassöffnung
eintretenden und durch die Ablenk einrichtung abgelenkten Luftstrom
leicht ermöglichen,
unter diese zu strömen
und somit zu einer Beabstandung der aus den Fasern bestehenden bzw.
diese umfassenden Materiallage zu führen. Durch Ausrichtung der
Fasern und Beabstandung untereinander kann der Luftstrom fein reguliert werden.
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Weiterhin
können
die zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeutel eine zusätzliche
luftdurchlässige
Materiallage umfassen, die im Innern des Staubsaugerfilterbeutels
angeordnet ist, die an wenigstens einer Stelle mit dem Staubsaugerfilterbeutel und/oder
der anderen luftdurchlässigen
Materiallage verbunden ist, und die wenigstens einen Teil aufweist,
der mit dem Staubsaugerfilterbeutel und/oder der anderen luftdurchlässigen Materiallage
unverbunden ist und einen Teil des Randes der Materiallage einschließt.
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Durch
eine solche weitere Materiallage kann die oben beschriebene Wirkung
der anderen bzw. ersten Materiallage weiter verstärkt werden.
Insbesondere kann auch ein Teil eines Luftstroms zwischen die beiden
Materiallagen strömen.
Die beiden Materiallagen können
beispielsweise an zwei Säumen
des Staubsaugerfilterbeutels mit diesem verbunden sein. Weiterhin
kann eine der Materiallagen oder die beiden Materiallagen wenigstens
einen Schlitz aufweisen. Beispielsweise können beide Materiallagen wenigstens
einen Schlitz an jeweils einer anderen Position aufweisen. Die Materiallagen
können
an verschiedenen Positionen oder übereinander in dem Staubsaugerfilterbeutel
angeordnet sein.
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In
den Staubsaugerfilterbeuteln kann die Ablenkeinrichtung die Einlassöffnung des
Staubsaugerfilterbeutels wenigstens teilweise umgeben und an der
Beutelinnenseite befestigt sein. Damit wird insbesondere eine stabile
Anordnung der Ablenkeinrichtung erhalten, die auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
ihre Aufgabe zuverlässig
erfüllen kann.
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Insbesondere
kann die Ablenkeinrichtung zum Aufteilen des Luftstroms in wenigstens
zwei Teilströme
ausgebildet sein.
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Durch
eine derartige Aufteilung in zwei oder mehr Teilströme wird
eine gleichmäßigere Verteilung des
Filterkuchens im Staubsaugerfilterbeutel erreicht. Außerdem ist
die Zahl der Partikel pro Teilstrom im Vergleich mit dem eintretenden
Luftstrom verringert, was die Belastung der Beutelwände durch die
einzelnen Teilströme
reduziert.
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Die
Ablenkeinrichtung kann zum Aufteilen des Luftstroms in wenigstens
zwei Teilströme
mit einander entgegengesetzten Strömungsrichtungen ausgebildet
sein.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ablenkeinrichtung
tritt Luft mit einer Strömungsrichtung
(Eintrittsströmungsrichtung)
durch eine Eintrittsöffnung
der Ablenkeinrichtung in diese ein und wird darin abgelenkt, so
dass eine Änderung
der Strömungsrichtung in
der Ablenkeinrichtung bezüglich
der Strömungsrichtung
an der Eintrittsöffnung,
eintritt. Unter der Strömungsrichtung
des Luftstroms oder Luftströmungsrichtung
ist die Hauptströmungsrichtung
der Luft gemeint, die im Allgemeinen parallel einer Wandung, beispielsweise
eines Staubsaugerrohrs oder Stutzens, verläuft. Im Betrieb des Staubsaugers
ergibt sich eine derartige Hauptströmungsrichtung an jedem Punkt
durch das Staubsaugerrohr bis in den Beutel, auch wenn an einzelnen
Stellen ggf. Verwirbelungen auftreten können.
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Einander
entgegengesetzte Strömungsrichtungen
bedeutet, dass beide Strömungsrichtungen eine
Komponente in der Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung aufweisen, mit
der ein Luftstrom in die Ablenkeinrichtung eintritt, d.h. also eine
Komponente senkrecht zur Eintrittsströmungsrichtung, wobei die beiden
Komponenten einen Winkel von etwa 180° einschließen und wobei die Komponenten
in dieser Ebene jeweils größer sind
als die entsprechende Komponente parallel zur Eintrittsströmungsrichtung. Dies
bedeutet, dass (in vektorieller Betrachtung der Strömungsrichtung)
die zwei Teilströmungsrichtungen
in der senkrechten Projektion in die Ebene senkrecht zur Eintrittsströmungsrichtung
antiparallel angeordnet sind.
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Die
Ablenkeinrichtung kann wenigstens eine, vorzugsweise plane, der
Eintrittsöffnung
gegenüberliegende
Ablenkfläche
umfassen. Durch eine derartige Ablenk- oder Prallfläche lässt sich
insbesondere die Geschwindigkeit der Partikel in geeigneter Weise reduzieren.
Eine der Eintrittsöffnung
der Ablenkeinrichtung gegenüberliegende
Ablenkfläche
kann insbesondere von dieser einen Abstand bzw. einen mittleren
Abstand von zwischen 1 cm und 15 cm, insbesondere 2 cm bis 5 cm,
aufweisen.
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Die
wenigstens eine Ablenkfläche
kann eine größere Fläche als
die Fläche
der Eintrittsöffnung aufweisen.
Damit wird weitgehend vermieden, dass ein Luftstrom lediglich um
die Ablenkfläche
herum gelenkt wird und danach aber mit im Wesentlichen unveränderter
Strömungsgeschwindigkeit
auf die der Eintrittsöffnung
gegenüberliegende
Beutelwand trifft. Statt dessen wird durch die gleich große oder
größere Fläche erreicht,
dass der Luftstrom derart abgelenkt wird, dass er in geeigneter
Weise unter die Materiallage strömen
kann. Jede Ablenkfläche
kann eine Fläche
von 15 cm2 bis 100 cm2,
insbesondere 40 cm2 bis 60 cm2,
aufweisen.
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Die
wenigstens eine Ablenkfläche
kann in einem vorherbestimmten Winkel relativ zur Ebene der Eintrittsöffnung angeordnet
sein.
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Durch
eine geeignete Wahl des Winkels kann die Ablenkung des Luftstroms
an unterschiedliche Parameter, wie Staubsaugermotorleistung, Anordnung
des Staubsaugerfilterbeutels, bzw. dessen Geometrie und Dimensionierung,
Einströmwinkel, Anordnung
und Dimensionierung der Materiallage, etc. angepasst und optimiert
werden.
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Bei
einer parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung angeordneten Ablenkfläche wird
eine senkrecht zur Ebene der Eintrittsöffnung einströmende Luftströmung um
bis zu etwa 90° umgelenkt
oder abgelenkt, was eine Unterströmung der Materiallage in vorteilhafter
Weise begünstigt.
Insbesondere kann die Ablenkfläche
senkrecht zur Eintrittsströmungsrichtung oder
parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung
der Ablenkeinrichtung angeordnet sein.
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Die
Ablenkeinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass ein in die
Ablenkeinrichtung tretender Luftstrom in der Ablenkeinrichtung um
wenigstens 45°,
vorzugsweise wenigstens 60°,
weiter bevorzugt wenigstens 80°,
ablenkbar ist.
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Dies
bedeutet, dass die Luftströmungsrichtung
beim Austreten aus der Ablenkeinrichtung mit der Strömungsrichtung
beim Eintreten in die Ablenkeinrichtung einen Winkel von wenigstens
45° einschließt. Damit
ergibt sich eine vorteilhafte Luftströmungsrichtung in den Staubsaugerfilterbeutel.
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Die
Ablenkeinrichtung kann die Form eines Zylinders, Kegelstumpfs, Quaders
oder Pyramidenstumpfs umfassen, der in der Deckfläche eine
Eintrittsöffnung
und in der Seitenwandung wenigstens einer Austrittsöffnung aufweist.
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Durch
derartige Formen wird ein stabiler Aufbau der Ablenkeinrichtung
erzielt, wobei gleichzeitig durch die der Eintrittsöffnung gegenüberliegenden Grundfläche eine
geeignete Ablenk- oder Prallfläche zur
Umlenkung des Luftstroms gebildet wird.
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Die
Ablenkrichtung der zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeutel kann
derart ausgebildet sein, dass sie in einer ersten Stellung eine
im Vergleich zu einer zweiten Stellung verringerte Ausdehnung senkrecht
zur Ebene der Einlassöffnung
aufweist.
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Damit
ist die Ablenkeinrichtung zusammenlegbar. Durch die kleinere Ausdehnung
in der zweiten Stellung lässt
sich der Staubsaugerfilterbeutel, insbesondere vor einem Gebrauch,
in eine sehr kompakte Form bringen. Dies ist bei Flachbeuteln von
besonderem Vorteil, die sich insbesondere zum Verpacken auf bestimmte
Formate zusammenfalten lassen. Durch derartige zusammenlegbare Ablenkeinrichtungen
lässt sich
vermeiden, dass die Dicke der zusammengefalteten Beutel wesentlich
erhöht
wird. Vorzugsweise kann die Ablenkeinrichtung in der zweiten Stellung
im Wesentlichen flach ausgebildet sein.
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Die
zuvor beschriebene Ablenkeinrichtung kann derart ausgebildet sein,
dass sie durch einen Saugluftstrom von der ersten Stellung in die
zweite Stellung bringbar ist.
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Damit
kann der Staubsaugerfilterbeutel während des Transports eine Ablenkeinrichtung
in der zweiten Stellung mit kleinerer Ausdehnung aufweisen, die
dann in Betrieb des Filterbeutels im Staubsauger beispielsweise
durch den auf Grund des durch das Ansaugen von Luft im Beutel entstehenden
Unterdrucks in ihre Betriebsstellung übergeht, in der sie dann ihre
Ablenkfunktion erfüllt.
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Die
Ablenkeinrichtung kann ein Federelement umfassen, das auf einen
Teil der Ablenkeinrichtung eine Rückstellkraft derart ausübt, dass
die Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit
von einem Saugluftstrom von der zweiten Stellung in die erste Stellung bringbar
ist.
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Ein
solches Federelement ermöglicht,
dass die Ablenkeinrichtung bei Nachlassen des Saugluftstroms, beispielsweise
wenn der Staubsauger ausgeschaltet wird, aus der ersten Stellung
wieder in die zweite Stellung mit verringerter Ausdehnung senkrecht
zur Ebene der Einlassöffnung übergeht.
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Die
Ablenkeinrichtung kann Falzlinien aufweisen, so dass die Ablenkeinrichtung
von der ersten oder zweiten Stellung in die zweite bzw. erste Stellung
bringbar ist. Derartige Falzli nien erlauben das gewünschte Zusammenlegen
bzw. -falten in einfacher und zuverlässiger Weise.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeutel können die
Ablenkeinrichtung die Form eines Quaders aufweisen, der in der die
Einlassöffnung umgebenden
Deckfläche
eine Einströmöffnung und in
einer Seitenfläche
eine Ausströmöffnung aufweist, wobei
die Ausströmöffnung die
gesamte Seitenfläche einnimmt
und die Falzlinien an den Seitenkanten senkrecht zur Seitenfläche der
Ausströmöffnung vorgesehen
sind, der Staubsaugerfilterbeutel als Flachbeutel ausgebildet sein,
die Materiallage eine viereckige Form aufweisen, und der Einlassöffnung gegenüberliegend
mit dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden sein, und die Ablenkeinrichtung
derart angeordnet sein, dass eine der Falzlinien im flachen Zustand
des Staubsaugerfilterbeutels mit einem Rand, der von dem unverbundenen
Teil eingeschlossen ist, einen Winkel von wenigstens 15° einschließt.
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Insbesondere
kann ein Winkel von wenigstens 30°,
insbesondere wenigstens 45°,
insbesondere wenigstens 60°,
insbesondere 90°,
eingeschlossen werden. Durch eine derartige Anordnung der Ablenkeinrichtung
bezüglich
der Materiallage wird gewährleistet,
dass ein wesentlicher Teil eines in der Ablenkeinrichtung abgelenkten
Luftstroms unter die Materiallage strömen kann. Vorzugsweise umfasst der
Rand, mit dem der Winkel eingeschlossen wird, eine Seitenkante der
Materiallage.
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Bei
den zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeuteln kann die Ablenkeinrichtung
weiterhin zum Verschließen
der Eintrittsöffnung
und/oder Einlassöffnung
ausgebildet sein.
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Damit
wird ein zusätzliches
Verschlusselement, das häufig
an einer an der Außenseite
des Staubsaugerfilterbeutels befestigten Halteplatte vorgesehen
ist, vermieden, was den Aufbau und die Herstellung des Staubsaugerfilterbeutels
wesentlich vereinfacht.
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Alternativ
zu den beschriebenen Weiterbildungen kann die Ablenkeinrichtung
allerdings auch starr ausgebildet sein, so dass ein Zusammenlegen nicht
möglich
ist.
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Die
Ablenkeinrichtung der zuvor beschriebenen Staubsaugerfilterbeutel
kann ein im wesentlichen luftundurchlässiges Material, insbesondere
einen Kunststoff, einen trocken- oder nassgelegten Vliesstoff, ein
Papier, insbesondere eine Pappe, oder eine Folie, umfassen.
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Dies
hat den Vorteil, dass ein Luftstrom und die mitgeführten Partikel
im wesentlichen vollständig abgelenkt
werden, so dass sich insbesondere auf der Ablenkeinrichtung keine
Partikelablagerungen bilden. Andere Materialien als die zuvor genannten
sind ebenfalls möglich;
dabei ist insbesondere eine ausreichende Steifigkeit des Materials
von Vorteil, damit die Ablenkeinrichtung durch den Luftstrom nicht übermäßig bewegt
wird.
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Die
Ablenkeinrichtung kann mit dem Filtermaterial des Staubsaugerfilterbeutels
insbesondere verklebt oder verschweißt sein.
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Die
zuvor beschriebenen Merkmale des Staubsaugerfilterbeutels können auch
in anderer Weise als explizit beschrieben unabhängig voneinander kombiniert
werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand der
Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt
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1 eine
Querschnittsansicht eines Staubsaugerfilterbeutels mit einer Ablenkeinrichtung
und einer Materiallage;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
einer Ablenkeinrichtung in Querschnittsansicht;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Ablenkeinrichtung;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Stutzens für einen Staubsauger;
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5 eine
Querschnittsansicht eines Stutzens in einem Staubsaugergehäuse;
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6A bis 6H Draufsichten
auf die Innenseite eines Staubsaugerfilterbeutels mit einer darauf
angeordneten Materiallage;
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7 eine
Draufsicht auf die Innenseite eines Staubsaugerfilterbeutels mit
einer Materiallage mit einer Projektion einer Ablenkeinrichtung;
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8 bis 10 Grafiken
mit Messungen des Volumenstroms für verschiedene Staubsaugefilterbeutel.
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1 ist
eine sehr schematische Darstellung eines Staubsaugefilterbeutels 1 mit
einer Ablenkeinrichtung 2 die im Innern des Staubsaugefilterbeutels 1 im
Bereich der Einlassöffnung 3 des
Filterbeutels 1 angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Staubsaugefilterbeutel
eine luftdurchlässige
Materiallage 4 in Form eines Materialstreifens, die der
Einlassöffnung 3 gegenüberliegend
mit dem Staubsaugerfilterbeutel an dessen Innenseite 5 verbunden
ist.
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Bei
dem gezeigten Beispiel ist der Staubsaugefilterbeutel
1 in
Form eines Flachbeutels ausgebildet. Ein derartiger Flachbeutel
wird erhalten, wenn beispielsweise zwei rechteckige Filtermateriallagen
6 entlang
ihrer Seitenkanten miteinander verbunden, beispielsweise verklebt
oder verschweißt
werden, so dass entlang jeder Seitenkante ein Saum
7 entsteht. Als
Filtermaterialien können
beispielsweise Vliesstoffe und/oder herkömmliche Filterpapiere verwendet werden.
Insbesondere kann es sich um einen mehrlagigen Aufbau handeln, wie
er beispielsweise in der
EP 0
960 645 beschrieben wird. In dem gezeigten Beispiel ist
die Materiallage
4 mit der der Einlassöffnung gegenüberliegenden
Filtermateriallage
6 mittig verbunden.
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Die
Ablenkeinrichtung 2 hat in dem gezeigten Beispiel die Form
eines Quaders, bei dem zwei Seitenflächen jeweils eine Austrittsöffnung aufweisen,
die jeweils die gesamte Seitenfläche
einnimmt. In dem gezeigten Fall sind die Austrittsöffnungen
parallel zur Zeichenebene angeordnet, so dass ein durch die Einlassöffnung in
die Ablenkeinrichtung 2 eintretender Luftstrom in zwei
Teilströme
mit einander entgegengesetzten Strömungsrichtungen aufgeteilt
wird, wobei diese Teilströme
aus der Zeichnungsebene heraus bzw. in die Zeichnungsebene hinein aus
der Ablenkeinrichtung austreten. Eine detaillierte Beschreibung
einer derartigen Ablenkeinrichtung wird unten an Hand der 2 und 3 vorgenommen.
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Der
Materialstreifen 4 kann in unterschiedlichster Weise mit
dem Staubsaugefilterbeutel verbunden sein, so lange es einem Luftstrom
ermöglicht wird,
zwischen die Materiallage und die Beutelinnenseite zu strömen. Beispiele
für verschiedene
Möglichkeiten,
die Materiallage mit dem Staubsaugerfilterbeutel, insbesondere der
Beutelinnenseite, zu verbinden, werden an Hand der 6A bis 6F erläutert. Die
Materiallage kann beispielsweise ein Spun bond oder ein SMS sein.
Andere Materialien sind jedoch auch möglich, wie beispielsweise mit
Bezugnahme auf die 8 bis 10 unten
erläutert wird.
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2 zeigt
schematisch in Querschnittsansicht ein Beispiel einer Ablenkeinrichtung
in Quaderform. 3 ist eine perspektivische Ansicht
einer derartigen Ablenkeinrichtung, wobei einige Einzelheiten aus
der 2 hier weggelassen wurden.
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Die
Grundfläche 8 der
quaderförmigen
Ablenkeinrichtung 2 ist parallel zur Ebene der Einlassöffnung 3 bzw.
parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung 9 der
Ablenkeinrichtung angeordnet und erfüllt die Funktion einer Ablenkfläche oder
Prallplatte. Zwei der Seitenflächen
senkrecht zur Prallplatte weisen jeweils eine Ausströmöffnung auf,
die jeweils die gesamte Seitenfläche
des Quaders einnehmen. Die beiden anderen Seitenflächen (links
und rechts in der gezeigten Ansicht) sind geschlossen. Somit wird
ein durch die Einlassöffnung 3 und
die Eintrittsöffnung 9 eintretender
Luftstrom in zwei Teilströme
aufgeteilt, die relativ zur Einströmöffnung um 90° abgelenkt
sind und nach hinten bzw. vorne (in der gezeigten Ansicht) in den
Beutel strömen.
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Die
Abmessungen der quaderförmigen
Ablenkeinrichtung können
in dem gezeigten Beispiel 8 cm × 8
cm × 3
cm (Breite × Tiefe × Höhe) betragen. Das
Material kann beispielsweise Pappe sein.
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In
dem gezeigten Beispiel ist die Ablenkeinrichtung 2 derart
ausgebildet, dass sie von einer ersten in eine zweite Stellung gebracht
werden kann. Hierfür
sind an den Kanten zwischen der Grundfläche 8 und den beiden
Seitenflächen
bzw. zwischen den Seitenflächen
und der Deckfläche
Falzlinien 10 vorgesehen, die ein Zusammenlegen der Ablenkeinrichtung
ermöglichen,
um die Ausdehnung der Ablenkeinrichtung senkrecht zur Ebene der
Eintrittsöffnung zu
verkleinern. Damit lassen sich entsprechend ausgerüstete Staubsaugerfilterbeutel
in diese Stellung in kompakter Weise zusammenlegen und transportieren.
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In
dem gezeigten Beispiel ist weiterhin ein (optionales) Federelement 11 vorgesehen,
das hier in Form einer Biegefeder ausgebildet ist. Falls ein Saugluftstrom
vorhanden ist, indem beispielsweise Luft angesaugt und somit im
Beutelinnern ein Unterdruck erzeugt wird, wird die Ablenkeinrichtung 2 entgegen
der Rückstellkraft
der Biegefeder 11 auseinandergeklappt und nimmt ihre quaderförmige Gestalt an.
Bei schwachem oder verschwindendem Saugluft strom wirkt die Biegefeder 11 so,
dass die Seitenflächen
und die Grundfläche 8 zur
Seite (in der gezeigten Ansicht nach links) geklappt werden, so
dass die Ablenkeinrichtung flach zusammengelegt wird. Im flach zusammengelegten
Zustand liegt dann die rechte Seitenfläche im Wesentlichen in einer
Ebene mit der Grundfläche 8.
Die Biegefeder 11 kann beispielsweise mit der Grundfläche und
der rechten Seitenfläche
verklebt sein. Alternativ kann die Biegefeder zwischen zwei Materiallagen
(beispielsweise Pappe), durch die die Grundfläche 8 und die Seitenfläche gebildet
werden, geklemmt sein.
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Eine
derart zusammenlegbare Ablenkeinrichtung kann insbesondere auch
dazu dienen, die Eintrittsöffnung
und die Einlassöffnung
sicher zu verschließen.
Damit erübrigt
sich ein weiteres Verschlusselement.
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Mit
der Außenseite
des Staubsaugerfilterbeutels 1 ist eine Halteplatte 12 verbunden,
mit der der Filterbeutel in einem Staubsaugergehäuse fixiert werden kann. Diese
Halteplatte kann beispielsweise mit dem Filtermaterial 6 verklebt
oder verschweißt sein.
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Alternativ
zu der Biegefeder 11 kann beispielsweise auch ein Permanentmagnet
in oder an der Halteplatte 4 und ein ferromagnetisches
Element in oder an einer der Seitenflächen oder der Grundfläche 8 der
Ablenkeinrichtung vorgesehen sein. Damit wird ebenfalls eine Rückstelleinrichtung
gebildet, die ein Zusammenlegen der Ablenkeinrichtung bei nachlassendem
Saugluftstrom ermöglicht.
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Zusätzlich kann,
wie in dem Beispiel gezeigt ist, ein Dichtungselement 13 vorgesehen
sein, dass hier zwischen der Ablenkeinrichtung und der Beutelinnenseite
angeordnet ist. Alternativ kann das Dichtungselement auch innerhalb
der Ablenkeinrichtung an der oberen Fläche, in der sich die Eintrittsöffnung 9 befindet,
angeordnet sein. Das Dichtungselement 13 ist um die gesamte
Einlassöffnung 3 herum
vorgesehen. Durch dieses Dichtungselement 13 wird insbesondere
eine geeignete Abdichtung nach Einführen eines Stutzens 14,
der eine Verbindung zu einem Staubsaugerrohr herstellt, erzielt.
Das Dichtungselement kann beispielsweise ein Elastomer, ein Gummi oder
einen geschlossenzelligen Schaum umfassen.
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Die
Ablenkeinrichtung kann in unterschiedlicher Weise mit der Beutelinnenseite
verbunden sein. Gemäß einer
Möglichkeit
wird die Ablenkeinrichtung mit der Beutelinnenwand verklebt. Alternativ
kann die Oberseite einer Ablenkeinrichtung, die beispielsweise aus
Pappe ist, mit PP (Polypropylen) beschichtet sein, so dass bei einem
Anschweißen
einer PP-Halteplatte mittels Ultraschall auch gleichzeitig die Ablenkeinrichtung
mit der Beutelwand verschweißt
wird.
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Alternativ
zu der beschriebenen Quadergestalt kann die Ablenkeinrichtung auch
eine andere Form annehmen. Mögliche
Gestalten sind beispielsweise eine Kegelstumpf-, Pyramidenstumpf-
oder Zylinderform.
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In
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
ist die Ablenkeinrichtung beutelseitig vorgesehen, d.h., der Staubsaugerfilterbeutel
selbst umfasst die Ablenkeinrichtung. Eine Alternative hierzu wird
in den 4 und 5 illustriert, in denen ein
Stutzen für
einen Staubsauger schematisch illustriert ist, mit dem ein Staubsaugerfilterbeutel
mit einer entsprechend angeordneten Materiallage verwendet werden kann.
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4 zeigt
schematisch einen zylinderförmigen
Stutzen 14 für
einen Staubsauger mit einer Ablenkeinrichtung 15 und einer
Verbindungseinrichtung 16. Der gezeigte Stutzen kann beispielsweise
als Nachrüstelement
für herkömmliche
Staubsauger bereitgestellt werden.
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Im
Betrieb des Staubsaugers mit einem solchen Stutzen tritt ein Luftstrom
mit einer Strömungsrichtung,
die schematisch mit dem Pfeil 17 angedeutet ist, in die
Verbindungseinrichtung 16 ein. Die Verbindungseinrichtung 16 dient
dazu, eine Verbindung des Stutzens 14 mit einem (nicht
gezeigten) Anschlussstutzen eines Staubsaugers herzustellen. Die Ablenkeinrichtung 14 weist
eine Eintrittsöffnung 18 auf,
in die ein Luftstrom aus der Verbindungseinrichtung 16 des
Stutzens in die Ablenkeinrichtung 15 eintritt.
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Analog
zu dem in 2 gezeigten Fall ist gegenüber der
Eintrittsöffnung 17 und
parallel zur Ebene der Eintrittsöffnung 18 eine
plane Ablenkfläche 19 angeordnet,
die durch die Grundfläche
des Zylinders gebildet wird. In der Seitenwandung 20 der
zylinderförmigen
Ablenkeinrichtung 15 sind zwei gegenüberliegende Austrittsöffnungen 21 vorgesehen.
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In
dem gezeigten Beispiel ist der Stutzen 14 einstückig ausgebildet,
beispielsweise als Spritzgussteil. In Luftströmungsrichtung 17 endet
die Verbindungseinrichtung 16 direkt über der Oberkante der Austrittsöffnungen 21.
Die Seitenwandung 20 der Ablenkeinrichtung 15 umfasst
somit oberhalb der Austrittsöffnungen 21 lediglich
noch einen schmalen Randbereich.
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In
dem gezeigten Beispiel sind zwei Austrittsöffnungen in dem zylinderförmigen Stutzen
vorgesehen. Alternativ hierzu kann jedoch auch eine andere Anzahl
von Austrittsöffnungen,
beispielsweise nur eine Austrittsöffnung oder mehr als zwei Austrittsöffnungen,
vorgesehen sein. Weiterhin kann der Stutzen beispielsweise auch
quaderförmig,
pyramidenstumpfförmig
oder kegelstumpfförmig
ausgebildet sein.
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In 5 ist
die Anordnung eines Stutzens 14, wie er in 4 gezeigt
ist, in einem Staubsaugergehäuse
in Querschnittsansicht schematisch gezeigt. In der Wandung 22 eines
Staubsaugergehäuses
ist eine Öffnung 23 zur
Aufnahme eines Anschlussstücks 24 eines
Saugrohrs oder eines Staubsaugerschlauchs vorgesehen. Ein solches
Anschlussstück 24 kann
in die Öffnung 23 gesteckt
werden und dort beispielsweise mit einem Schnappverschluss fixiert
werden. Damit steckt das Anschlussstück 24 dann auch in
dem staubsaugerseitig vorgesehenen Anschlussstutzen 25 des
Staubsaugers.
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Der
Anschlussstutzen 25 ist mit der Wandung 22 des
Staubsaugergehäuses
verbunden, beispielsweise verklebt. Alternativ kann der Anschlussstutzen 25 auch
einstückig
mit der Wandung 22 ausgebildet sein. Als weitere Alternative
kann der Anschlussstutzen 25 auch zerstörungsfrei lösbar an der Wandung 22 angeordnet
sein, indem er beispielsweise mit dieser verschraubt ist. Der Anschlussstutzen 25 greift
in die Einlassöffnung 3 eines
Staubsaugerfilterbeutels 1 ein. Damit entspricht der Anschlussstutzen 25 aus 5 dem
Stutzen 14 in 2.
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In
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Halteplatte,
mit der der Staubsaugerfilterbeutel in dem Staubsauger fixiert wird,
nicht gezeigt.
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Der
Stutzen 14 kann in verschiedenster Weise mit dem Anschlussstutzen 25 verbunden
sein. So kann der Stutzen 14 beispielsweise außen auf
den Anschlussstutzen 25 gesteckt oder geschraubt sein. Alternativ
kann die Ablenkeinrichtung auch in den Anschlussstutzen 25 gesteckt
(wie in der Figur dargestellt) oder geschraubt sein. Weiterhin ist
es möglich, den
Anschlussstutzen und den Stutzen miteinander zu verkleben oder zu
verschweißen.
Eine weitere Alternative besteht darin, den Anschlussstutzen und den
Stutzen einstückig,
beispielsweise als ein Spritzgussteil, auszubilden.
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Der
Stutzen 14 umfasst eine Verbindungseinrichtung 16 und
eine Ablenkeinrichtung 15. Die Verbindungseinrichtung 16 mündet in
Strömungsrichtung 17 in
die Eintrittsöffnung 18 der
Ablenkeinrichtung 15.
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Im
Betrieb des Staubsaugers wird durch ein Staubsaugerrohr oder Staubsaugerschlauch
ein Luftstrom angesaugt. Die Strömungsrichtung
dieses Luftstroms verläuft
insbesondere innerhalb des Staubsaugerschlauchs oder -rohrs parallel
zur Wandung. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Strömungsrichtung
auch beim Eintreten in das Staubsaugergehäuse und den Anschlussstutzen
parallel zur Wandung sowohl des Anschlussstücks 24 als auch des
Anschlussstutzens 25, wie durch den Pfeil 17 schematisch
abgezeigt wird, auch wenn lokal an einzelnen Stellen des Luftstroms
Verwirbelungen auftreten können.
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Durch
die Ablenkfläche
oder Prallfläche 19 der
Ablenkeinrichtung 15 wird der Luftstrom in zwei Teilströme aufgeteilt,
deren Strömungsrichtungen
an den Austrittsöffnungen 21,
wie durch entsprechende Pfeile angedeutet, um etwa 90° bezüglich der
Strömungsrichtung
beim Eintritt in die Verbindungseinrichtung 16 gedreht
ist. Weiterhin sind die Strömungsrichtungen
an den Austrittsöffnungen
einander entgegengesetzt.
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In
den 6A bis 6F sind
verschiedene Möglichkeiten,
eine Materiallage mit einem Staubsaugerfilterbeutel zu verbinden,
schematisch illustriert. Gezeigt ist jeweils die Draufsicht auf
eine Beutelinnenseite 5. Es handelt sich um die dem Beutelinnern
zugewandte Seite einer rechteckigen Filtermateriallage für einen
Flachbeutel, wobei diese Filtermateriallage im fertig konfektionierten
Staubsaugerfilterbeutel der Einlassöffnung des Beutels gegenüberliegt.
Diese Filtermateriallage ist mit der gegenüberliegenden Filtermateriallage,
in der sich die Einlassöffnung
befindet, entlang der Seitenkanten beispielsweise verschweißt, so dass
an jeder Kante ein Saum 7 entsteht.
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In 6A ist eine Materiallage 4 in
Form eines rechteckigen Streifens mittig an der Beutelinnenseite 5 angeordnet.
Die Materiallage hat eine Fläche von
etwa einem Drittel der Fläche
der damit verbundenen Filtermateriallage (Beutelwand) und damit eine
Fläche
von etwa einem Sechstel der Innenseite des gesamten Staubsaugerfilterbeutels.
In diesem Beispiel ist die Materiallage lediglich an zwei Säumen des
Filterbeutels, in der gezeigten Ansicht oben und unten, mit dem
Staubsaugerfilterbeutel verbunden. Dies kann beispielsweise erreicht
werden, indem die Materiallage 4 bei der Herstellung des
Staubsaugerfilterbeutels zwischen die beiden Filtermateriallagen gelegt
wird und beim Verschweißen
der beiden Filtermateriallagen entlang der Seitenkanten ebenfalls
mit diesen verschweißt
wird. Die Materiallage ist auf diese Weise somit über zwei
kontinuierliche Schweißnähte mit
dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden.
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Die
beiden anderen Seitenkanten (links und rechts in der gezeigten Ansicht)
sind jedoch mit der Filtermateriallage unverbunden, so dass ein
in den Staubsaugerfilterbeutel eintretender Luftstrom zwischen die
Materiallage 4 und die der Einlassöffnung gegenüberliegende
Beutelinnenseite 5 der Filtermateriallage strömen kann.
Auf diese Weise wird die Materiallage im Betrieb des Staubsaugers
angehoben bzw. von der Filtermateriallage entfernt und in Bewegung
versetzt. Der Luftstrom kann dabei von unten durch die Materiallage
in Richtung des Innern des Staubsaugerfilterbeutels strömen. Es
hat sich überraschenderweise
herausgestellt, dass dies zu einer wesentlich besseren Standzeit
und Staubspeicherfähigkeit
des Beutels über
einen längeren
Zeitraum führt,
wie nachfolgend an Hand der 8 bis 13 näher
erläutert
wird.
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Durch
die in 6A gezeigte Verbindung der Materiallage
mit dem Staubsaugerfilterbeutel weist die Oberfläche der Materiallage auf der
der damit verbundenen Filtermateriallage zugewandten Seite einen
unverbundenen Teil auf, der strichliert dargestellt ist. Dieser
Teil schließt
die linke und rechte Seitenkante der Materiallage bis auf deren
Ecken ein und bildet eine konvexe Menge in Form eines Rechtecks. Diese
konvexe Menge macht fast die gesamte Fläche (bis auf die Schweißnaht an
den oberen und unteren Kanten) der Fläche der Materiallage aus.
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In
dem Beispiel von 6B ist die Materiallage 4 lediglich
an zwei Punkten 26 mit der Beutelinnenseite 5 verbunden.
Bei diesen Punkten kann es sich beispielsweise um Schweißpunkte
oder Klebepunkte handeln. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Materialstreifen
ebenfalls mittig angeordnet, reicht jedoch in Längsrichtung nicht bis zu den Säumen 7 des
Staubsaugerfilterbeutels. In dem gezeigten Beispiel ist ebenfalls
eine konvexe Menge, die durch einen unverbundenen Teil der Oberfläche der
Materiallage gebildet wird und zwischen den beiden Verbindungspunkten
liegt, strichliert eingezeichnet. Wie auch in dem Bei spiel von 6A schließt der unverbundene Teil sowohl
die senkrechte Projektion des Mittelpunkts (geometrischen Schwerpunkts) der
Materiallage auf ihre der Einlassöffnung abgewandte Oberfläche als
auch eine durch diesen Projektionspunkt führende Strecke, die vom linken
zum rechten Rand der Materiallage reicht, ein. Auf diese Weise kann
ein Luftstrom unter der Materiallage hindurchströmen.
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Der
Materialstreifen 4 in 6C weist
abgerundete Ecken auf und ist an vier Punkten 26 mit der Beutelinnenseite 5 des
Staubsaugerfilterbeutels verbunden. In 6D ist
die Materiallage 4 in Form eines rechteckigen Streifens
gegeben. Dieser Materialstreifen ist über eine einzelne Schweißnaht 27 mit
der Innenseite 5 des Staubsaugerfilterbeutels verbunden.
Diese Schweißnaht 27 verläuft parallel
zu der linken und rechten Seitenkante und durch den Mittelpunkt
der Materiallage. Zwei konvexe Mengen, die jeweils durch einen unverbundenen
Teil gebildet werden, sind strichliert angedeutet.
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In 6E ist
der Materialstreifen 4 wie in 6A an
zwei Säumen
mit dem Staubsaugerfilterbeutel verbunden. Weiterhin ist an der
rechten Seitenkante der Materiallage 4 eine zusätzliche Schweißnaht 27 vorgesehen.
Damit kann ein Luftstrom lediglich von der linken Seite unter die
Materiallage strömen.
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6F zeigt
eine kreisförmige
Materiallage, die mittig an der Filtermateriallage des Staubaugerfilterbeutels
angeordnet ist. Diese Materiallage ist an einem einzelnen Punkt 26,
der in der Mitte der Materiallage 4 angeordnet ist, mit
der Beutelinnenseite verbunden. Hier bilden zwei unverbundene Teile
jeweils eine konvexe Menge in Form eines Kreissegments.
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In 6G überdeckt
die Materiallage 4 die der Einlassöffnung gegenüberliegende
Filtermateriallage vollständig
und ist an den Säumen 7 mit
dieser verbunden. Die Materiallage weist drei Schlitze 28 auf,
durch die ein Luftstrom unter die Materiallage strömen kann.
In dem gezeigten Beispiel ist eine konvexe Fläche zwischen zwei Schlitzen
strichliert angedeutet.
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In 6H hat
die Materiallage wieder eine geringere Fläche als die Fläche der
damit an den Säumen
verbundenen Beutelwand. Hier sind vier Schlitze 28 senkrecht
zu den offenen Seitenkanten der Materiallage vorgesehen, um ein
Unterströmen der
Materiallage weiter zu begünstigen.
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Neben
den in 6A bis 6H gezeigten Ausführungsformen
sind noch weitere Alternativen möglich.
Insbesondere können
die Form, die Ausdehnung und die Anordnung der Materiallage modifiziert
werden. Weiterhin kann die Materiallage auch anderweitig, beispielsweise über eine
Mehrzahl von Schweißpunkten,
mit der Filtermateriallage an deren Beutelinnenseite verbunden sein.
Außerdem
können auch
zwei oder mehr Materiallagen vorgesehen sein, beispielsweise zwei übereinander
angeordnete rechteckige Streifen, die wie in 6A am
Saum mit dem Staubsaugefilterbeutel verbunden sind.
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Insbesondere
kann die in den 6A bis 6H gezeigte
Materiallage aus einzelnen im wesentlichen (außer über Verbindungen mit dem Staubsaugerfilterbeutel)
untereinander unverbundenen Fasern bestehen. Diese können z.
B. parallel oder senkrecht zu der Längsrichtung des in den 6a bis 6e gezeigten
Streifens ausgerichtet sein und an jedem Ende der Fasern in der
Faserlängsrichtung
mit der Beutelinnenseite 5 verbunden sein.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
die Fasern durch eine Schweiß-
oder Klebenaht entlang oder schräg
zu der Breite des in den 6a bis 6e gezeigten
Streifens miteinander und mit der Beutelinnenseite 5 verbunden
sein. Das heißt
in einem Beispiel, in dem der gezeigte Streifen aus Fasern, die parallel
zur Streifenrichtung angeordnet sind, besteht, können die Fasern nach parallelem
Ausrichten durch Schweißen
oder Kleben senkrecht zu der Faserlängsrichtung an der Beutelinnenseite 5 befestigt werden.
Sämtliche
Fasern können
an dem in 6a gezeigten oberen Saum 7 des
Staubsaugerfilterbeutels gleichzeitig in einem Arbeitsvorgang befestigt werden
und an dem unteren Saum 7 gleichzeitig in einem anderen
Arbeitsvorgang befestig werden. Außer über diese Befestigungen an
den Säumen
sind die Fasern nicht miteinander verbunden.
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7 zeigt
die Draufsicht auf die Innenseite 5 eines Staubsaugerfilterbeutels
mit einer daran angeordneten Materiallage 4. Zusätzlich sind
die Umrisse einer zusammenklappbaren Ablenkeinrichtung 2 auf
die Oberfläche
der Materiallage und der Filtermateriallage projiziert. Dargestellt
sind insbesondere Falzlinien 10 an den Seitenkanten sowie
die Eintrittsöffnung 9.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Ablenkeinrichtung zwei Austrittsöffnungen,
die jeweils eine gesamte Seitenfläche der Quaderform einnehmen,
sobald der Staubsaugerfilterbeutel in Betreib ist. Die Ausströmrichtungen
sind mit zwei Pfeilen angedeutet. Die gezeigte Ablenkeinrichtung
entspricht somit der in 2 gezeigten Ausführungsform.
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Wie 7 entnommen
werden kann, schließt
jede Falzlinie 10 mit einem (in der gezeigten Ansicht senkrecht
verlaufenden) Rand oder einer Seitenkante der Materiallage, der/die
von dem unverbundenen Teil eingeschlossen und somit nicht mit der Beutelinnenseite
verbunden ist, einen Winkel α ein. Dieser
Winkel α beträgt vorzugsweise
wenigstens 15°.
Dies ermöglicht
einem im Betrieb des Staubsaugerfilterbeutels aus der Ablenkeinrichtung
ausströmenden
Luftstrom derart in den Staubsaugerfilterbeutel zu strömen, dass
er in vorteilhafter Weise unter die Materiallage 4 strömen kann,
Besonders bevorzugt ist ein Winkel α = 90°, bei dem die Ausströmrichtungen
im Falle der gezeigten Ablenkeinrichtung senkrecht zu den Seitenkanten
der Materiallage stehen.
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Dir 8 bis 10 illustrieren
die überraschende
Verbesserung herkömmlicher
Staubsaugerfilterbeutel durch den Einsatz einer Ablenkeinrichtung
und einer Materiallage, wie zuvor beschrieben. Insbesondere wurde
mit verschiedenen Staubsaugerfilterbeuteln Staubbeladungstests durchgeführt, bei
denen definierte Staubmengen in den Staubfilterbeutel gesaugt wurden
und der verbleibende Volumenstrom gemessen wurde.
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Die
Untersuchungen wurden gemäß DIN EN 60312:2005-02
und E DIN IEC 60312/A100:2005-06 erhältlich beim Beuth Verlag, Berlin,
durchgeführt. Die
Tests entsprechen konkret dem Norm-Entwurf E DIN IEC 60312/A100:2005-06
mit den darin beschriebenen Änderungen
des Abschnitts 2.9 von DIN EN 60312:2005-02. Der Versuchsaufbau
erfolgte wie in 2.9.1.1 bis 2.9.1.3 beschrieben.
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Zur
Messung des Volumenstroms (Bestimmung aus dem Differenzdruck in
einer Messkammer vor/hinter der Messblende mit einem Durchmesser von
40 mm) wurde die in der DIN EN 60312:2005-02 unter Punkt 5.2.8.2
bis 5.2.8.4 (Ausführung
B) beschriebene Messeinrichtung verwendet. Als Prüfstaub kam
der vorgemischte DMT Typ 8 der Deutschen Montan Technologie GmbH
zum Einsatz.
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Der
verwendete Staubsauger war ein Miele S 5220, dessen Leistung auf
Maximum gestellt war. Die Größe der Flachbeutel
betrug 317 × 330
mm. Die mit der Beutelinnenseite der Filtermateriallage eines Filterbeutels
verbundene Materiallage in Form eines rechteckigen Streifens hatte
eine Breite von 130 mm. Die Ablenkeinrichtung hatte die Form eines
Quaders wie in 3 gezeigt und war analog zu 2 mit dem
Filtermaterial des Staubsau gerfilterbeutels verbunden. Das Material
der Ablenkeinrichtung war Pappe; die Abmessungen betrugen 80 mm × 80 mm × 30 mm
(Länge × Breite × Höhe).
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Bei
der Untersuchung wurde der zu prüfende Staubsaugerfilterbeutel,
nachdem der Staubsauger 10 Minuten warmgelaufen ist, in das Gerät eingebaut. Der
Volumenstrom ohne Staubbeladung wurde nach 1 Minute Laufzeit des
Gerätes
abgelesen. Anschließend
wurde die erste Staubportion von 50 g innerhalb von 30 Sekunden
eingesaugt. Nach 1 Minute wurde der sich einstellende Volumenstrom
(in m3/h) abgelesen. Dieser Schritt wurde
für die
folgenden Staubzugaben entsprechend wiederholt, bis 400 g Staub
zugegeben worden waren.
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Verglichen
wurden dabei Staubsaugerfilterbeutel die weder eine Ablenkeinrichtung
noch eine Materiallage, die eine Ablenkeinrichtung oder eine Materiallage,
sowie die eine Ablenkeinrichtung und eine Materiallage aufweisen.
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In
den Figuren sind die Volumenstrommesswerte (in l/s) gegen die eingesaugte
Staubmenge aufgetragen. Weiterhin befindet sich unter jeder Grafik
eine Tabelle mit den genauen Werten der jeweiligen Messergebnisse
bei 0 g, 50 g, 100 g, ..., 400 g Staubmenge.
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Die
verwendeten Filtermedien wurden von Airflo Europe N.V., Overpelt,
Belgien, bezogen. Die Bezeichnungen in den Grafiken haben die folgende Bedeutung.
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Das
erste Kürzel
(„SMS" oder „75CS") bezeichnet das
Filtermaterial des Staubsaugerfilterbeutels, d.h. die Filtermateriallagen,
aus denen der Flachbeutel gefertigt wurde. „SMS" bezeichnet einen Verbundvliesstoff
(Composite) aus – in
Luftströmungsrichtung,
d.h. vom Beutelinnern nach außen – einem
Spinnvlies (Spunbond) (17 g/m2 Flächengewicht),
einem Feinfaservlies (Meltblown) (24 g/m2) und
einem Spinnvlies (25 g/m2). „75CS" ist ein Verbundvliesstoff
aus – in
Luftströmungsrichtung – einem
Spinnvlies (17 g/m2), einem trockengelegten Vlies
aus elektrostatisch geladenen Spaltfasern (75 g/m2),
einem Feinfaservlies (24 g/m2) und einem Spinnvlies
(25 g/m2).
-
Das
Kürzel „30K" bezeichnet das Vorhandensein
einer Ablenkeinrichtung; falls zusätzlich ein Winkel angegeben
ist, so handelt es sich dabei um den Winkel α in 7 zwischen der
Seitenkante der Ablenkeinrichtung (senkrecht zur Ebene der Austrittsöffnung)
und der unverbundenen Seitenkante der Materiallage.
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„St" gibt an, dass eine
Materiallage mit der Innenseite der Filtermateriallage verbunden
war. Das nachfolgende Kürzel
(„130CS" oder 60SB") erläutert, woraus
die Materiallage bestand. „130CS" bezeichnet einen
Verbundvliesstoff aus einem Spinnvlies (17 g/m2),
einem trockengelegten Vlies aus elektrostatisch geladenen Spaltfasern
(130 g/m2), einem Feinfaservlies (24 g/m2)
und einem Spinnvlies (25 g/m2). „60SB" ist ein Spunbond
mit einem Flächengewicht von
60 g/m2. Ohne weitere Angabe ist die Materiallage
an den Filterbeutelsäumen
mit der Innenseite verbunden (6A);
bei der Angabe „2
Punkte" ist eine Verbindung
gemäß 6B vorhanden.
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Somit
wurde also beispielsweise bei „SMS
+ 30K 90° +
St 130CS" ein Filterbeutel
aus SMS-Material
(wie oben beschrieben) umfassend eine Ablenkeinrichtung, deren Falzlinien
senkrecht zur unverbundenen Seitenkante der Materiallage ausgerichtet sind,
und eine Materiallage aus 130CS-Material untersucht.
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Aus 8 erkennt
man zunächst,
dass ein Filterbeutel nur mit einer Materiallage aber ohne Ablenkeinrichtung
(„SMS
+ 130CS" und „SMS +
60SB") eine Verschlechterung
der Performance im Vergleich zu einem Beutel ohne Materiallage und
ohne Ablenkeinrichtung („SMS") zur Folge hat.
Die Kombination einer Ablenkeinrichtung mit einer Materiallage führt dagegen
sowohl mit einem 60SB-Streifen als auch einem 130CS-Streifen zu
einer signifikanten Verbesserung. Dabei zeigt eine Befestigung gemäß 6B mit
zwei Punkten nochmals eine Steigerung der Performance.
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Aus 9 lässt sich
ersehen, dass auch bei einem Filtermaterial des Beutels mit einer
hohen Staubspeicherfähigkeit
(„75CS", insbesondere aufgrund
des trockengelegten Vlieses) die Kombination einer Ablenkeinrichtung
und eines losen Materialstreifens gemäß 6A eine
deutliche Verbesserung der Performance ergibt.
-
In 10 wird
der Einfluss der Anordnung der Ablenkeinrichtung bezüglich des
losen Materialstreifens dargestellt. Der angegebene Winkel entspricht
dem Winkel α in 7.
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Selbst
bei einem Winkel von 0°,
d.h. einer parallelen Ausrichtung der Falzlinien der Ablenkeinrichtung
bezüglich
der unverbundenen Seitenkanten der Materiallage, ergibt sich langfristig
(bei höheren Staubmengen)
eine Verbesserung. Das beste Ergebnis wird jedoch bei einem Winkel α = 90° erreicht.
